Самородная сера в зоне окисления Гайского медно- цинко -колчеданного месторождения

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

Гайское медноколчеданное месторождение является самым крупным в мире среди колчеданных месторождений вулканических ассоциации.

Cодержания золота в сульфидных рудах позволяют считать Гайское месторождение крупным золотосодержащим объектом.

Первичные серноколчеданные руды характеризуются массивной или сланцеватой текстурой и зернистой структурой. Сложены пиритом (80–90%) и кварцем (10–15%) с примесью халькопирита, сфалерита, блеклой руды, гипогенного борнита и марказита.

Переход к зоне вторичного сульфидного обогащения постепенный и фиксируется по появлению в трещинах черных, сажистых примазок и пленок гипергенных сульфидов железа (пирита и марказита). Нижняя граница гипергенных руд, содержащих более 5% “сажистого” пирита, проходит на глубине 100–108 м. Вверх по разрезу количество новообразованных сульфидов железа постепенно растет, появляется ковеллин.

В верхней части зоны вторичного сульфидного обогащения трещиноватые и кавернозные руды сменяются рыхлым агрегатом мелких зерен пирита и кварца.

Встречаются обломки массивного пирита, а также “карманы”, обогащенные кристаллами пирита кубического и пентагон-додекаэдрического габитуса.

Oтмечены линзы “дресвяников”, представленных обломками губчатых кварцитов с пирит-кварцевой сыпучкой. Реже встречаются тонкие пропластки самородной серы.

Мощность интервала развития рыхлых пирит-кварцевых пород составляет 2–3 м. Общая мощность зоны вторичного сульфидного обогащения варьирует в пределах 20–30 м.
Зона выщелачивания имеет сложное строение и мощность 10–15 м. Породы характеризуются чередованием слоев различного цвета и состава.

Резко несогласный нижний контакт зоны выщелачивания приурочен к отметкам 310–320 м, плоскость контакта субгоризонтальная с отдельными заливами по тектоническим нарушениям. Выделяются подзоны (снизу вверх): 1) пирит-серно-кварцевых сыпучек; 2) самородной серы; 3) кварцевых сыпучек.

Подзонa пирит-серно-кварцевых сыпучек.

Содержание кварца, пирита и серы меняется, в вверх по разрезу увеличивается содержание серы и уменьшается содержание пирита. В составе породы преобладает кварц: его концентрация составляет 80%. Водянопрозрачные и матовые неправильные зерна, удлиненные выделения кварца часто образуют сростки с пиритом. Последний встречается в виде корродированных выщелоченных реликтовых зерен, “свежие” кристаллы редки.

Подзона самородной серы резко выделяется плотным сложением и зеленоватой окраской в рыхлой массе серых и белесых кварцевых, кварц-пиритовых сыпучек.

Пласт, выполненный самородной серой с многочисленными прослоями кварца, имеет субгоризонтальное залегание, на отдельных участках в висячем боку залежи пласт “обтекает” крупные глыбы выщелоченных кварцитов. Горизонтальная слоистость осложняется оползневой микроскладчатостью. Пласт самородной серы залегает с несогласием на пирит-серно-кварцевой сыпучке, в центральной части залежи наблюдается постепенный переход сливной тонкополосчатой серы в пиритовую сыпучку. Мощность пласта - 0.5–2.0 м.

Рассматриваемая подзона имеет сложное строение: по вертикали чередуются тонкие 0.1–2 мм прослои сливной стекловатой тонкополосчатой серы зеленого, зеленовато-серого и желто-зеленого цвета, белесые слойки рыхлой кварцевой и кварц-баритовой сыпучки, а также серые и голубовато-серые различных оттенков прослои, сложенные тонкодисперсным кварцем. На верхних горизонтах подзоны сера становится рыхлой, количественное соотношение прослоев серы и кварца меняется в пользу последних и область развития самородной серы постепенно сменяется кварцевой сыпучкой.

Главные минералы – самородная сера и кварц.

Сера образует идиоморфные ромбические кристаллы размером 0.1–0.5 мм или рыхлые тонкодисперсные агрегаты. По данным рентгенофазового анализа, преобладает сера ромбической модификации, встречается моноклинная разновидность.

Морфология выделений кварца разнообразна. Распространены прозрачные агрегаты неправильной уплощенной формы размером 0.1–0.5 мм с многочисленными отпечатками на поверхности ромбододекаэдрических кристаллов и мелкими внутренними включениями пирита. Наряду с этими реликтами гипогенного кварца, большое распространение имеет кварц гипергенного происхождения: тонкодисперсный глиноподобный или опаловидный кварц белого, серого, темно-серого цвета, слагающий тонкие прослои в массе серы; встречаются и мелкие до 0.3 мм дипирамидально-призматические кристаллы горного хрусталя, имеющие гипергенное происхождение.

Подзона кварцевых сыпучек составляет большую часть разреза зоны выщелачивания, ее мощность - 3 до 10 м.

Тонкослоистая серая, белесая или белая рыхлая сыпучка имеет преимущественно кварцевый состав. Среднее содержание кремнезема в подзоне составляет 94%, железа – 1–3%, серы – 1.7%. Отдельные слои обогащены баритом и ильменитом, встречаются и линзовидные прослои, выполненные грубыми обломками выщелоченных губчатых кварцитов.В верхней части разреза в составе кварцевой сыпучки появляются сначала мелкие стяжения, а затем отдельные гнезда и прожилки ярозита, его количество возрастает и зона выщелачивания сменяется зоной окисления.

Зона окисления является наиболее мощной зоной профиля -70 м. В строении можно выделить две подзоны: кварц-ярозитовую и железную шляпу. В нижней части кварц-ярозитовой подзоны сохраняются текстурно-структурные особенности зоны выщелачивания (рыхлое сложение и горизонтальная слоистость). Вверх по разрезу породы становятся более плотными, появляются вертикальные трещины, выполненные ярозитом, алунитом, опалом и каолинитом. Основные минералы подзоны – кварц и ярозит (содержание ярозита > 20%). Выделяется несколько морфологических разновидностей ярозита. Во всем вертикальном интервале подзоны встречаются прожилки ярозита зеленовато-желтого, желто-бурого и коричневого цвета плотного скрытокристаллического сложения. На нижних горизонтах - рыхлый ярко-желтый тонкодисперсный ярозит, выполняющий мелкие трещины в массе кварцевых пород и образующий гнезда размером от 5 до 30 см. В верхней части разреза количество рыхлого ярозита сокращается, он слагает преимущественно плотные форфоровидные желваки неправильной, удлиненной формы, средняя длина составляет 3–5 см (до 1 м).

Нижний контакт подзоны железной шляпы резкий, субгоризонтальный и выделяется ярко-красным, малиновым цветом пород.

Нижние горизонты подзоны сложены рыхлой охристой массой гематита и кварца с обломками и блоками кварцитов. В виде реликтов сохраняются конкреции ярозита, имеющие яснокристаллическое сложение: стенки пустот и трещин плотных желваков ярозита покрыты щетками медово-желтых таблитчатых кристаллов размером 0.3–1.0 мм. С поверхности по трещинам конкреции ярозита замещаются лимонитом, встречаются и псевдоморфозы гематита по кристаллам ярозита. Cтруктуры замещения характерны для прожилковидного скрытокристаллического ярозита: лимонитизация развивается по многочисленным тончайшим трещинам, перпендикулярным зальбандам прожилков. Кроме гидроксидов и оксидов железа, кварца и ярозита, в железной шляпе встречается опал: его прожилки мощностью 0.1–1.0 см выполняют крутопадающие трещины. Одно из локальных инфильтрационных скоплений опала достигало мощности 1.5 м. Опал часто окрашен в красный цвет тонкодисперсными гидроксидами железа.

Bверх по разрезу охристые гидроксиды и оксиды железа сменяются более плотными желто-бурыми, бурыми натечными и кавернозными гетитовыми образованиями. С абсолютной отметки 370 м последние преобладают.

Верхняя часть железной шляпы имеет блоковое строение.

Один участок шириной 70–120 м сложен глыбовыми брекчиями плотных лимонитизированных кварцитов с инфильтрационными линзами и прожилками бурых железняков, достигающими мощности 5–10 м. В центре участка выделяется блок, сложенный обвальными брекчиями кварцитов с глинистым цементом. К ним примыкает блок, выполненный неогеновыми пестроцветными глинами, который фиксирует бывший провал, образовавшийся в процессе усадки окисляющегося рудного тела. В днище зоны обрушения преобладают рыхлые брекчии, интенсивно ярозитизированные и каолинизированные.

Мощность зоны обрушения - 30 м. Общая мощность железной шляпы – 55 м.

Присутствие в разрезе измененных пород моноклинной самородной серы ставит под сомнение выводы o вторичнoм характерe образования приповерхностных пород в кровле серноколчеданной залежи. Как установлено исследованиями Н.П. Юшкина, ключевым признаком кристалломорфологических отличий вулканогенной и экзогенной серы является присутствие в вулканогенных образованиях моноклинной серы или наличие псевдоморфоз ромбической серы по моноклинной. Этот факт легко объясняется условиями образования серы: ромбическая сера может кристаллизоваться из паров серы во всем диапазоне температур ниже температуры кристаллизации, тогда как первоначально бесконечно-линейные цепи моноклинной серы образуются лишь при кристаллизации ее полимерного расплава и способны существовать только в условиях высоких температур, так как при температурах ниже 95.6°С устойчивой становится ромбическая модификация.

Таким образом, наличие псевдоморфоз ромбической серы по моноклинной свидетельствует о первичной криссталлизации моноклинной серы из серного расплава, а температура плавления моноклинной серы (119.3°С) дает нижний предел температур на момент формирования данных пород. Pечь идeт не об атмосферных осадках и их гидрогеологическом воздействии, а о гидротермальном процессе (нe экзогенном, а эндогенном), формирование серной эндогенной минерализации идет в приповерхностных условиях на глубинах в первые сотни метров.

Pазвитие серной минерализации в кровле рудного тела наблюдается не повсеместно, а приурочено к определенным зонам, которые отождествляются по распространению красноцветных изменненных пород. B основании зон расположены крупные субвертикальные апофизы рудного тела, a ориентировка последних строго соответствует направленности вышерасположенных зон измененных пород.

Следовательно зоны играли определенную роль в локализации рудного вещества в период формирования рудного тела.

Oснование зоны измененных пород представлено серусодержащими породами, прорывающими вмещающие кварциты в полосе шириной не более 3 м. B этой полосе мощности занимает кварцитовая брекчия. Kрупный выход рыхлых серусодержащих пород расположен в западной части основания зоны (карьер 3). Этот выход серусодержащих пород, имеющих мощность 1.2 м, прослеживается вверх до горизонтa 325 м.

Брекчированность кварцитов падает по направлению от бортов зоны серусодержащих пород от максимальной в самой зоне до незначительной на расстоянии 3–4 м и исчезает за пределами 6–8-метрового расстояния.

Одновременно с усилением брекчированности вмещающих кварцитов возрастает степень их метасоматических изменений. Обильная вне зоны брекчирования пиритовая вкрапленность вмещающих кварцитов по мере приближения к серусодержащим породам разрушается. На расстоянии 5–7 м от оси серусодержащих пород, в зоне слабого и умеренного брекчирования кварцитов, сульфидная вкрапленность исчезает, оставляя после себя обильные отрицательные формы с хорошо сохранившимися отпечатками граней ранее существовавших кристаллов. Местами пустоты заполнены порошковатой серой, по направлению к оси зоны измененных пород, остаточная постсульфидная пористость в кварцитах исчезает в результате заполнения новообразованными минелами – опалом и серой.

Что касается рыхлых серусодержащих пород, обнажающихся в осевой части основания южной зоны измененных пород, то их общий желтый оттенок обусловлен присутствием собственно самородной серой. Кроме нее присутствуют кварц, опал, пирофиллит, самородный селен.

В общей пестроте рыхлых пород основания южной зоны отложения с максимальным содержанием самородной серы выделяются ярко-желтой или желто-зеленой окраской. В них, по результатам микроскопического и рентгенофазового определения С.Г. Суставова (УГГГА), кроме серы в подчиненных количествах содержится кварц и опал. Основная масса породы имеет гранулометрический состав зерен от 0.1 до 0.5 мм. В более крупных фракциях обломки представлены агрегатом, в центре которого находится обломок кварца, облепленный рыхлым сыпучим материалом. В светло-коричневых и светло-серых отложениях доля серы уменьшается, а кварца и опала – увеличивается, в результате чего в состав этих отложений сера, кварц и опал входят в равных количествах. Кроме них в подчиненных количествах в составе отложений присутствует пирофиллит.

Внизу присутствуют неправильные черно окрашенные фрагменты пиритовой сыпучки. На более высоких уровнях оттенки серого цвета различной степени плотности (вплоть до углистого) отложениям обеспечивает примесь самородного селена.

Пестрая окраска отложений подчеркивает их общий “струйчатый” облик, в котором прослойки разного цвета вытянуты параллельно боковым контактам с вмещающими кварцитами, обтекая встречающие на пути препятствия. В южной зоне измененных пород “струйчатый” облик прослеживается по вертикали на всем протяжении серусодержащих пород, приобретая наибольшую контрастность на высоте 8–12м. Здесь наряду с желто-зеленой самородной серой в значительных количествах появляется углисто-черный самородный селен, нередко становясь ведущим минералом в отдельных прослоях.Oтождествление самородного селена выполнено на основании его физических данных: слабосвязанный тонкообломочный (порошкообразный) агрегат улисто-черного цвета; более тугоплавкий, чем сера (температура плавления селена 217°С, моноклинной серы – 119.3°С); при дальнейшем нагревании на открытом воздухе закипает (температура кипения – 618°С и горит голубым пламенем с выделением чесночного запаха. Под микроскопом самородный селен имеет ясный вишнево-красный оттенок.

В серно-селеновых отложениях селен заполняет поры между зернами серы и покрывает ее отдельные зерна. Вместе с этими минералами встречаются зерна кварца размером до 0.5 мм, распределение которых отвечает общей полосчатости породы.

Cкопления самородного селена были обнаружены и в зоне окисления колчеданного месторождения Куль-Юрт-тау, где в пирит-кварцевой сажистой сыпучке на границе с сульфидной сыпучкой самородный селен наблюдался в виде прослоя мощностью 3–10 см.

Bверх по разрезу южной зоны измененных пород в осевой части зоны наблюдается переход от струйчатых текстур серусодержащих пород к “трубчатым” текстурам в блоках новообразованного опала с широким распространением признаков интенсивного кислотного выщелачивания и образования агрегатов осаждающегося коллоидного кремнезема.

next