Гайскоe месторождениe

C http://ai-malyshev.narod.ru/GasFactor/GasFactorsFigs.html#Fig027 - Малышев А.И

Генезис профиля измененных пород. Eсть все основания считать, что брекчированные кварциты, перекрывающие горизонт серно-кварцевых сыпучек в зонах измененных пород, представляют собой вмещающие первоначально сульфидизированные кварциты, подвергнувшиеся интенсивному динамическому воздействию и метасоматическим изменениям. Bся совокупность вышеизложенных данных соответствует закономерной эволюции PT-условий в эндогенном рудообразующем флюиде при его переходе из PT-области сульфидообразования (область 2а) через PT-линию барьера водной нейтрализации (линия 3а) в PT-область повышенной кислотности водных растворов (область 3б) и, далее, в PT-область преимущественно нейтрализованных водных растворов (область 3в).

Динамическая активность флюидного потока обусловливает интенсивное брекчирование вмещающих кварцитов как на пути его преимущественного перемещения, так и в окаймлении флюидопроводящей зоны. Брекчирование вмещающих кварцитов, сопутствующее зонам измененных пород в 3-м карьере Гайского месторождения, демонстрирует результат этой избыточности давления.

При выходе флюидного потока на PT-барьер водной нейтрализации сбрасываемые в конденсат водные пары образуют в составе изначально преимущественно газового флюидного потока своеобразный водный туман.

Микрокапли этого тумана активно растворяют в себе галогенводороды, превращаясь в аэрозоль сильнодействующих соляной и плавиковой кислот.

Сила кислотного воздействия этого аэрозоля ограничивается его первоначально незначительным количеством, которого, тем не менее, достаточно как для нейтрализации геохимической активности щелочных конденсатов, так и для нарушения сплошности пород по пути перемещения этого кислотного тумана. Нарушение сплошности рудного тела первоначально приводит к образованию по трещинам сажистого пирита, а по мере нарастания концентрации кислотного аэрозоля на более высоких уровнях – к образованию пиритовой сыпучки.

Нарастающая геохимическая активность кислотного аэрозоля на определенном этапе приводит к полному блокированию конденсата серы. Более активный конденсат водных кислот галогенводородов вступает в реакции с теми металлами, которые которые могли бы в в отсутствие кислотного аэрозоля образовывать соединения с серой. В результате процесс сульфидообразования прекращается. Более того, кислотный аэрозоль начинает разрушать ранее образовавшуюся сульфидную минерализацию, забирая металлы и оставляя порошкообразный агрегат остаточной серы.
Образование первоначального кислотного аэрозоля контролируется исключительно давлением и температурой флюидного, преимущественно газового, потока и при достижении PT-условий водной конденсации происходит сразу по всему сечению потока. В результате при выполнении необходимых PT-условий по сечению флюидного потока формируется зона объемного разрыхления, внутри которой раздел между серно-кварцевой и пиритовой сыпучками фиксирует геохимическую поверхность, на которой сульфидные соединения теряют свою устойчивость.

B этом маломощном горизонте сосредоточенo 40% золота и серебра. Минералы благородных металлов ассоциируют со скрытокристаллическими кварцем и опалом, и самородной серой. Рыхлые отложения серно-кварцевой сыпучки содержат 52.2 г/т Au и 389.3 г/т Ag. Oбразование повышенных концентраций благородных металлов обусловлено резкой сменой геохимического состояния флюидного потока (нейтрализацией ранее доминировавшего щелочного конденсата под воздействием аэрозоля вновь образующихся кислот).

Cравнение с бурлящей поверхностью контакта между пиритовой и серно-кварцевой сыпучками представляет эффект псевдоожижения тонкообломочного материала при прохождении через него газового потока. При перемещении газового потока через горизонт сыпучек, роль аналога силам межмолекулярного взаимодействия в жидкости могут играть силы сцепления частиц сыпучек посредством слипания тонкопленочного конденсатного покрова (кислотного, галогенидного и т.п.) этих частиц в местах их соединения; этими силами сцепления обусловлены как плавность границ “бурлящего контакта”, так и эффект отсутствия, вопреки силам гравитации, осыпания границы раздела между выносом пиритовой сыпучки и оказавшимися под этим выносом отложениями серно-кварцевой сыпучки.

Tекстура “бурлящего контакта” может возникнуть условии хорошей и равномерной газовой проницаемости, a это условие выполняется при наличии мощного (в разрезе мощность сыпучек > 1.5 м) и однородного по проницаемости горизонта сыпучек. В случае появлении на пути газового потока препятствий и неоднородностей он распадается на отдельные струи, что, ведет к формированию характерных струйчатых текстур в серно-кварцевых и серно-селеновых отложениях на участках внедрения этих отложений в брекчированные кварциты.

Дальнейшее увеличение количества конденсатной воды приводит к изменению состояния флюидного потока – водно-кислотный аэрозоль, распространявшийся вместе с газом по всему сечению флюидного потока, концентрируясь, обособляется в отдельные потоки водного конденсата. Водные соединения кремнезема, ранее транспортировавшиеся в составе паров воды, в концентрированных водных растворах оказываются нестабильными. В водных потоках начинают протекать реакции полимеризации кремнекислоты, связанные с конденсацией силанольных групп, образованием силоксановых связей и частичной дегидратацией.

Образование потоков водного конденсата и осаждение из них коллоидного кремнезема фиксируется в разрезе измененных пород появлением крупнополостных “трубчатых” текстур в новообразованном опале, а также наличием текстур слипания коллоидного кремнезема на поверхности трубчатых полостей в новообразованном опале.

Избыточная высокотемпературная вода, реагирует с конденсатом серы и ее диоксидом при повышенных давлении и температуре:

3SO2 + 2H2O(ж) = 2H2SO4(разб.) + S (150°C, под давлением).

Под воздействием высокотемпературной воды возможно диспропорционирование серного конденсата с растворением диоксида серы и удалением из зоны реакции газообразного сероводорода:

2H2O + 3S = SO2 + 2H2S.

Суммируя левые и правые части этих двух реакций, получаем реакцию разрушения конденсата серы с одновременным поглощением ее диоксида и образованием серной кислоты и сероводорода:

2S + 2SO2 + 4H2O(ж) = 2H2S + 2H2SO4(разб.).

При отсутствии ранее образованного конденсата серы реакция поглощения диоксида серы высокотемпературной водой, протекающая с образованием серной кислоты и сероводорода, выглядит следующим образом:
4SO2 + 3H2O(ж) = H2S + 3H2SO4(разб.)

Pеакции приводят к формированию волны кислотности в обособляющихся струях высокотемпературного водного конденсата (PT-область 3б). Bследствие их протекания формируется сероводородный состав газов, сопутствующих водным источникам с сульфатной минерализацией.

Hовообразованная серная кислота нейтрализуется непосредственно в зоне образования за счет реакций с вмещающими породами и транспортируемыми флюидным потоков соединениями металлов. В разрезе измененных пород волна кислотности фиксируется появлением текстур интенсивного кислотного выщелачивания и образованием кварц-ярозитовых отложений.

При этом текстуры интенсивного кислотного выщелачивания приурочены к тем же участкам разреза, в которых развиты упоминавшиеся выше текстуры осаждения коллоидного кремнезема.

Поскольку формирование рассматриваемого разреза обусловлено действием восходящего газо-гидротермального потока, то на поверхности этот разрез должен закономерно завершаться гидротермальным выходом.

Условия формирования серно-селеновых отложений предоставляют возможность дать количественную оценку PT-условий в момент формирования этих отложений.

Селен по химическим и физическим свойствам близок к сере и обычно в незначительном количестве в виде примеси входит в состав сульфидных минералов колчеданных месторождений.

Что касается отложений самородного селена, то значительные его скопления обусловлены теми же причинами, что и образование отложений самородной серы.

Устойчивое и одновременное сосуществование конденсата обоих веществ возможно лишь при том условии, что парциальные давления их паров соответствуют условиям насыщения для каждого из этих веществ. Теоретически совместная конденсация серы и селена возможна при всех температурах ниже минимальной из критических температур для этих веществ.

Поскольку критическая температура селена – 1317°С, серы – 1040°С, то совместный конденсат может существовать при T < 1040°C.


Концентрационные соотношения селена и серы в составе конденсатообразующей газовой смеси, необходимые при определенной температуре для одновременного образования конденсата обоих веществ, можно рассчитать на основании давлений их насыщенных паров и молекулярного состава этих веществ в газовой смеси. Из соотношения парциальных давлений pSe : pS = (mSe/MSe) : (mS/MS) следует искомое соотношение для масс mSe/mS = (MSe/MS) x (pSe/pS), где p – парциальное давление, m – масса и M – молекулярный вес, соответственно, селена и серы в газообразном состоянии.

Cреднее число атомов в молекуле газо¬образного селена меняется аналогично сере, достигая в критической точке при температуре 1317°С значения 2.30 атомов в молекуле. С ростом температуры возрастает количество Se2, с уменьшением – ведущую роль в молекулярном составе газообразно селена начинают играть шестиатомные молекулы Se6. Получены зависимости от температуры массовых соотношений Se/S, при которых возможно совместное сосуществование конденсатов серы и селена в газовом потоке. Cовместное сосуществование конденсатов серы и селена возможно в узком интервале температур – от 85 до 209°С. Эти температурные параметры процесса соответствуют геологическим наблюдениям о температурных условиях образования серно-селеновых отложений в разрезе зонально измененных пород Гайского месторождения. Hапомним: 1) в составе серных отложений присутствует в качестве второстепенного минерала моноклинная сера, что ограничивает снизу температуру образования соответствующих отложений температурой плавления моноклинной серы (119.3°С); 2) об этом же свидетельствуют признаки сплавления частиц серы между собой и их приплавления к обломочному кварцу вплоть до формирования плотных серно-селено-кварцевых отложений, в которых сера играет роль цемента; 3) однако невысокая частота встречаемости моноклинной серы и широкое распространение несплавленной мелкообломочной серы в серно-кварцевой сыпучке свидетельствует о незначительном превышении температуры плавления серы при образовании этих отложений; 4) полное отсутствие признаков сплавления в чисто селеновых порошкообразных агрегатах и, в связи с этим, их повышенная сыпучесть свидетельствуют о том, что температура образования серно-селеновых отложений была ниже температуры плавления селена 217°С.

Среднее значение температуры составляет 143.88°С.

B моделяx сульфидного и оксидного рудообразования пары воды доминируют в составе высокотемпературных эндогенных флюидов в области температур, превышающих критическую температуру воды. Для более низких температур данное предположение теряет справедливость, так как существенная доля исходного водного потенциала может быть сброшена в конденсат в более высокобарических условиях.

Условия образования серно-селеновых отложений в разрезе измененных пород Гайского месторождения относятся именно к этому случаю. Исходя из рассматриваемой температуры процесса 143.88°С, при формировании PT-условий барьера нейтрализации здесь проявляли геохимическую активность водные пары, ремобилизованные из более глубоких зон сброса водного конденсата. B более глубоких зонах по пути следования флюидного потока был сброшен и основной потенциал конденсата серы, что следует из самого существовании колчеданных рудных тел месторождения.

В этих условиях в составе эндогенных газов начинает доминировать диоксид углерода - газ, наряду с парами воды и газами группы серы, является основной составляющей вулканических и магматических эманаций. При температуре 143.88°С этот газ находится в надкритическом состоянии (Tкр = 30.85°С), и его доля в составе эндогенных газов прогрессивно повышается по мере сброса в конденсат исходного потенциала серы и избыточных паров воды, достигая 90 и более процентов. Наряду с диоксидом углерода, парами воды, серы и селена в составе газового потока могут присутствовать сероводород (остаточный первичный и вновь образующийся в зоне кислотности при образовании серной кислоты), а также водород (первичный и образующийся в ходе реакций нейтрализации кислот).

Если полагать, что дефицит давления водных паров компенсировался за счет диоксида углеводорода, то для 5-кратного превышения литостатического давления 70-метровой толщи перекрывающих пород требуется чтобы углекислый газ обеспечивал 94.7% от общего давления газовой смеси в 77 атм. В весовых соотношениях это составляет примерно 97.8 мас. %, что соответствует природным обстановкам.

Таким образом, образование серно-селеновых отложений в разрезе измененных пород произошло на углекислотной (мофетной) стадии затухания газо-гидротермального процесса, обусловившего образование всего Гайского медно-колчеданного месторождения.Cульфидизированные кварциты, являющиеся вмещающими породами для серноколчеданной залежи 2 и расположенных над нею серно-селеновых отложений, являются метасоматитами. Их связь с рудообразующими процессами сомнений не вызывает, но по времени они сформировались на более ранних стадиях и верхняя часть их разреза могла быть уничтожена поверхностной эрозией до формирования серно-селеновых отложений.

Oписание месторождения