Панов Б.С. Львовский государственный университет им. И. Франко, книга 8-я, Вопросы минералогии осадочных образований, 1970.

О галените и сфалерите в известняках из окрестностей села раздольного (Каракуба) в Донецком бассейне

Панов Б.С.

Полиметаллическая минерализация обнаружена в различных местах Донецкого бассейна. Кроме давно известных жильных месторождений Нагольного Кряжа (9, 12 и др.). галенит, сфалерит и другие сульфиды установлены среди нижнепермских карбонатных отложений Бахмутской котловины (6, 3). в терригенных отложениях среднего и нижнего карбона в южной части бассейна (11, 2). а также в девонских породах (7). Однако среди известняков и доломитов нижнего карбона, широко развитых на южной окраине Донбасса, полиметаллические рудопроявления пока известны не были.

Впервые местонахождение полиметаллов среди этих пород было недавно обнаружено нами в действующем карьере Южного рудника Каракубского рудопроявления. Оруденение приурочено к довольно мощной (до 2 м) кальцитовой жиле, простирающейся по азимуту 3300 и почти вертикально рассекающей темно-серые массивные известняки стратиграфических зон Сt2d и Сv2а. На более верхних горизонтах на месте кальцитовой жилы развита карстовая воронка, заполненная различным ожелезненным материалом.

Жила сложена белым разнозернистым кальцитом, местами ожененным. .Между крупными ромбоэдрическими кристаллами кальцита размером до 3 м и их срастаниями располагаются агрегаты более мелких (0,5 см и менее) .кристаллических индивидов. Переход между разностями кальцита обычно постепенный, без резких границ, а на ромбоэдрических кристаллах заметны наросты бесцветных прозрачных шестоватых кристалликов исландского шпата, являющихся, по-видимому, более поздними образованиями. В протолочках проб помимо кальцита изредка встречаются мелкий таблитчатые кристаллики барита.

Внутри жилы располагаются ксенолиты несколько видоизмененного известняка размером 0,5 м и более. Такое же видоизменение, выявившееся в некотором осветлении известняка. отмечается на зальбандах жилы.

Однако химические анализы проб известняков, взятых на зальбандах жилы. из ксенолитов, а также на некотором удалении от жилы, венных различий не показали (табл.). Устанавливается лишь несколько большее (на десятые доли процента) содержание кремне- марганца. натрия и углерода среди слегка осветленных известняках.

Химический состав
Образец и место его взятияCaOMgOFeOFe2O3Al2O3MnOTiO2
Известняк в 1,5 м от жилы кальцита 55,82 0,33 0,08 Сл. Сл. 0,004 Не обн.
Известняк на контакте с жилой кальцита 55,66 0,44 0,13 0,07 0,08 0,01 Сл.
Ксенолит известняка в жиле кальцита 54,68 0,44 0,12 Сл. 0,05 0,04 Сл.
Кальцит жилы 55,81 0,22 0,07 Сл. 0,06 0,05 Сл.

Спектральные анализы проб кальцита и известняков показали присутствие в них сотых долей процента стронция, сотых и тысячных долей процента свинца, тысячных – меди, хрома и серебра, а также следы никеля и лантана.

Рудными минералами жилы являются сфалерит, галенит, халькопирит н пирит, прячем наиболее распространен сфалерит, а остальные минералы обычно присутствуют в нем в виде небольших зарей. Встречается сфалерит среди кальцита чаще всего в виде включений размером до 1-2 см, которые, срастаясь друг с другом, образуют гнездообразные скопления и отдельные прожилковидные выделения неправильной формы размером до 15ґ15 см (рис. 1). Внутри рудных прожилков содержатся иногда включения кальцита. Помимо этого сфалерит встречается в виде мелкой рассеянной вкрапленности. Окраска сфалерита, как правило, темно-бурая. почти черная, строение мелкокристаллическое. Иногда обнаруживаются небольшие кристаллы светло-коричневого сфалерита, внутри которых заметны мелкие включения черного сфалерита.

Минераграфическое изучение аншлифов выявляет довольно разнообразные структурные особенности сфалерита. После травления в парах царской водки часто обнаруживается сложное полисинтетическое двойникование среднезернистых (0,2-2 мм, в мелкозернистых (0,2-1,02 мм) агрегатов сфалеритовых зерен с аллотриоморфнозернистой структурой (рис. 2). В некоторых аншлифах обнаруживаются небольшие Округлые почковидные агрегаты сфалерита лучистого строения. При этом в центральной части почки располагаются очень мелкие (0,01-0,03 мм) кристаллики сфалерита, а по краям почки – значительно крупные (0,4-0,5 мм).

Намечающееся благодаря этому концентрически-зональное строение почки подчеркивается иногда расположением дугообразно изогнутых зерен галенита среди сфалеритовой массы (рис. 3). Иногда заметны каплевидные образования .сфалерита с лучистым расположением зерен, которые окаймляют кристаллы кальцита в виде крустификационных каемок (рис. 4). Рядом с этими образованиями видны агрегаты сфалерита со скрытокристаллической структурой мелкозернистой массы. Нередко среди сфалеритовых зерен заметны прожилки кальцита также следы его коррозии вплоть до образования реликтовых мок. Отмечаются следы брекчирования агрегатов сфалерита, выражающихся в цементации остроугольных обломков сфалерита кальцитом.

Известняков (в %)
P2O5SiO2K2ONa2OS03CCO2H2OСумма
Не обн. 0,29 0,05 0,07 0,01 0,10 44,08 0,06 100,65
0,01 0,35 0,07 0,08 0,01 0,01 44,04 0,04 100,33
Не обн. 0,67 0,05 0,11 0,01 0,31 43,65 0,08 100,21
Не обн. 0,22 0,05 0,05 0,007 0,04 44,00 0,03 100,12

Галенит встречается в виде отдельных редких вкраплений размером до 3-5 мм среди сростков сфалерита, а также жильного кальцита при микроскопическом исследовании выделяется две разности галенита: довольно крупные зерна размером 1-2 мм с отчетливыми кристаллографическими очертаниями, встречающиеся вместе со светло-коричневым сфалеритом, и мелкие (0,1-0,2 мм) ксеноморфные выделения подобные мирмекитовым вросткам, среди темно-бурого сфалерита .6). По отношению к сфалериту галенит является несколько более ни образованием. Его прожилковидные выделения внедряют разности сфалерита, а иногда и пересекают их. Коррозия сфалерита галенитом в некоторых аншлифах устанавливается при структурном травлении, когда видно, как остатки одного зерна сфалерита одинаковую оптическую ориентировку по обе стороны от заменившего их галенита. В виде включений в галените наблюдаются мелкие (0,03-0,04 мм) зерна сфалерита, а также более крупного образования кальцита и пирита. При большом увеличении в галените помимо этого, заметны мельчайшие удлиненные копьевидные и кристаллики, принадлежащие джемсониту (?), а также выделения блеклой руды (?). Точнее определить эти минералы вследствие их очень мелких размеров не представляется возможным.

Халькопирит встречаются .изредка в виде мелких зерен, обычно к сфалериту и, .реже, к галениту, а также кальцита Форма зерен халькопирита неправильная, иногда округлая. Мелкие рассеянные включения халькопирита среди зерен сфалерита образовали местами подобие эмульсионной вкрапленности. Иногда видны зерна галенита халькопирита; контакт между их зернами прямолинейными и халькопирита, как и галенит, в таких участках ксеноморфен по отношению к сфалериту.

Помимо указанных рудных минералов следует отметить присутствие вторичных образований: смитсонита, англезита, церуссита, малахита и гидроокислов железа. Смитсонит-церусситовые прожилки не наблюдаются среди сфалерит-галенитовых сростков. Малахит образовывается за счет халькопирита, а пирит несет следы окисления. Для этих минералов весьма характерны коррозионные структуры. Тут наблюдается структура, пересечения, нередко можно видеть растительных остатков от замещения, а также решетчатую структуру.

Следует отметить, что вторичные минералы развиваются прежде всего по трещинам спайности галенита и других минералов. Изучение рудных штуфов показывает значительное разнообразие их текстурных особенностей. Наблюдаются вкрапленная, пятнистая и атакситовая текстура, переходящая местами в массивную. При этом в образцах заметны следы брекчирования рудной массы, выражающиеся в цементации ее остроугольных обломков кальцитом. Местами можно наблюдать признаки мета коллоидной текстуры, для которой характерно тесное срастание мелкозернистых агрегатов сфалерита и галенита, образующих совместные округлые лучистые стяжения размером до 1 см со следами колломорфного строения.

Спектральными анализами, произведенными в лаборатории треста "Артемгеология", среди сфалерита и галенита были обнаружены десятые и сотые доли процента меди, кадмия, стронция и сурьмы, тысячные доли процента олова, следы германия, а также установлено наличие серебра. Химические анализы мономинеральных проб сфалерита (среднее из трех анализов) показали следующие результаты (в %): Zn-58,4; S-27,4; Pb-7,35; Fе-0,37; Сd-0,14; Сu-0,37; Аg-0,29; Sb-0,72; СаО-1,4; SiO2-1,3; MgО-1,0; Аl2О3-0,4; сумма=99,15*.

Необходимо отметить, что в связи с мелкозернистой структурой рудных агрегатов и тонким прорастанием сфалерита галенитом, несмотря на всю тщательность отбора проб, не удалось полностью избавиться от всех примесей. Пересчет результатов анализов на атомные количества приводит к общей для сфалеритов формуле ZnS с некоторой примесью свинца. Следует обратить внимание на установленные химическими и спектральными анализами в пробах сфалерита заметные количества сурьмы, серебра и кадмия. Небезынтересно отметить, что сурьма известна в Донецком бассейне среди ртутных залежей Никитовки и полиметаллических месторождений Нагольного Кряжа, для минералов которых характерно также присутствие в виде примесей кадмия, серебра и олова.

Приведенные данные о вещественном составе я структурно-текстурных особенностей позволяют высказать предположения об условиях рудообразования в исследуемом регионе. Сферические формы рудных агрегатов, их лучистое строение, расположение рудных минералов в виде крустификационных каемок вокруг зерен кальцита н другие отмеченные выше структурно-текстурные особенности обычно характерны для руд, образовавшихся из коллоидных, растворов (1). Поскольку концентрически-зональное строение почковидных агрегатов не всегда выражено достаточно четко, то процесс выпадения сгустков геля из этих растворов был, вероятно слабо прерывистым. Так как даже в одном аншлифе можно наблюдать различное строение агрегатов сфалерита и галенита наряду со сферическими стяжениями лучистого строения видны колломорфно-мелкозернистые участи, - то можно говорить о слабой диффузии компонентов в коллоидных растворах. После коагуляции гели испытали, вероятно, перекристаллизацию, в .результате которой образовались -зернистые агрегаты. Судя по крупности зерен, перекристаллизация происходила от периферии почковидных агрегатов к центру. Реликты концентрической зональности в таких агрегатах отмечаются тонкими, изогнутыми в виде полос зернами галенита.

Наряду с перекристаллизацией происходило изменение формы и размеров выпавших сгустков геля. В связи с сокращением их объема развивалась трещиноватость и происходило брекчирование. Возникали зернистые агрегаты с неправильными остроугольными зернами. Брекчированные рудные образования цементировались кальцитом, отлагавшимся из остаточных растворов. Однако существенного метаморфизма руды не испытали; об этом говорит тонкое лучистое строение каемок сфалерита, а также отсутствие следов динамометаморфизма в рудах. Обычно такие явления характерны для месторождений относительно молодого возраста; они свидетельствуют о том, что после рудообразования существенных тектонических подвижек в районе не происходило. Если произвести оценку температурных условий рудообразования по содержанию железа в сфалерите, основываясь на известных данных с учетом замечаний, высказанных советскими. исследователями (8), то можно прийти к выводу о том, что в данном случае мы имеем дело со своеобразным маложелезистым сфалеритом, образовавшимся при низких температурах (менее 100°) в щелочной породе. Как известно, в щелочных низкотемпературных условиях сфалерит растворяет железо в незначительных количествах, но образовавшиеся в таких условиях маложелезистые сфалериты встречаются довольно редко. К ним, по данным американских исследователей, относятся сфалериты района Миссисипи, образовавшиеся при 75-120° (8). Интересные данные были получены при изучении изотопного состава свинца галенитов, встречающихся среди карбонатных нижнекаменноугольных пород. Помимо описанного рудопроявления, мелкая редкая вкрапленность галенита известна в карбонатно-флюоритовых рудах Покрово-Киреевского месторождения (4). Изотопный анализ свинца галенитов, показанный ниже, был произведен в лаборатории Радиевого института АН СССР Л. В. Комплевим и С. И. Данилевичем:

Изтопный анализ свинца
ПробаPb206/204Pb207/204Pb208/204
Вкрапления галенита в карбонатно-флюоритовых рудах Покрово-Киреевского месторождения 18,29 15,09 37,04
Галенит Каракубского полиметаллического местонахождения 23,74 16,37 42,09

Приведенные данные показывают резкие различия изотопных соотношений, вследствие чего говорить о генетическом единстве названных рудопроявлений не представляется возможным. Свинец Покрово-Киреевского месторождеиия соответствует свинцам варисского тектоно-магматического цикла, и эти изотопные данные находятся а хорошем соответствии с геологическими наблюдениями, согласно которым образование Покрово-Киреевского месторождения приурочено к концу палеозоя – началу мезозоя. (Галька флюоритовых руд обнаружена в мезозойских отложениях района). В то же время несколько пониженные содержания Рb207 и Рb208 могут указывать на участие в образовании свинца галенита этого, месторождения источников, бедных U и Th.

Иной характер свинца галенита Каракубского местонахождения, своему составу он является аномальным, значительно обогащенным всеми тремя радиогенными изотопами, что характерно для свинцов первого типа. Такие свинцы обычно встречаются в полиметаллических месторождениях среди больших площадей развития палеозойских осадочных пород, представленных преимущественно морскими карбонатными отложениями. К ним откосятся свинцово-цинковые залежи долины реки Миссисипи, дающие почти половину добычи свинца в США; известны они также в других районах мира, и везде их рассматривают как образования низких температур и давлений (13). Еще не все ясно в вопросе происхождения I-свинцов, однако очевидно, что они являются продуктами специфических рудообразующих процессов, в ходе которых могли происходить как аккумуляции возрастающих радиогенных добавок, так и изотопные разбавления в результате смешивания радиогенного и обычного свинцов. Если, например, в период основной в Донецком бассейне варисской складчатости происходила мобилизация и перераспределение рассеянного свинца древних кристаллических пород, в силу особой подвижности его радиогенных изотопов мог возникнуть аномальный свинец I-типа. Интересно, что свинец галенита из прожилка в гранитах района имеет сходные изотопные соотношение:

Pb206/204=26,22; Рb207/204=16,75; Рb208/204=43,00, что говорит о его генетическом родстве со свинцом Каракубского месторождения и, по-видимому, может свидетельствовать в пользу высказанного предположения.

В заключение следует отметить, что описанная минерализация была обнаружена на глубине около 60 м от дневной поверхности, а выше жила кальцита и вмещающие ее известняки закарстованы. Среди безрудного кальцита жилы встречаются иногда пустоты выщелачивания, рудные минералы тоже несут на себе следы, выветривания. Это позволяет предполагать, что с глубиной в данной кальцитовой жиле могут содержаться более значительные, по сравнению о обнаруженным, скопления рудных минералов. Внимательного изучения заслуживают и -другие жилы кальцита, имеющие следы ожелезнения, а прежде всего выходящие на поверхность на берегу реки Кальмиус, в устье балки Скелеватой и залегающие на продолжении описанной жилы. Следует также обратить внимание на ожелезненный материал карстовых воронок, которые довольно часто встречаются среди известняков.

Возможно, что некоторые карстовые воронки развиты на головах оруденелых кальцитовых жил, как в описанном случае, интересно провести также тщательное изучение уходящих на глубину залежей бурых железняков, приуроченных к известнякам нижнего карбона. Генезис этих бурых железняков, особенно примыкающих к зонам разломов и содержащих, по отдельным данным, повышенные количества халькофильных элементов, неясен. Если в бурых железняках будет открыт барит и установлено присутствие повышенных содержаний меди, цинка, серебра и других элементов, из которых особо следует выделить селен, являющийся, по данным Н. Д. Синдеевой (10), индикатором скрытых на глубине рудных залежей, то тогда, по всей вероятности, мы можем столкнуться с железной шляпой сульфидных рудояроявлений. Общегеологические данные: многочисленные тектонические нарушения, разнообразный комплекс магматических пород, образовавшихся в заключительные этапы варисского тектоно-магматического цикла, наличие благоприятных по своим литологическим особенностям для рудоотложения карбонатных пород – также свидетельствуют в пользу высказанных соображении и позволяют считать целесообразным проведение здесь геологопоисковых работ и тематических исследований.

Обращает также на себя внимание большое геологическое сходство свинца и цинка изученного местонахождения с минералами ручных залежей района Миссисипи и Миссури. Это обстоятельство наряду с подобием вмещающих оруденение пород, очевидно, не является случайным, а возможно, свидетельствует об однотипных рудогенерирующих процессах, которые и в Донецком бассейне, причем не только в южной его части, могли привести к возникновению значительно более распространенной свинцово-цинковой минерализации среди палеозойских пород, чем это известно пока в настоящее время.

Литература

  1. Бетехтин А.Г., Генкин А.Д., Филимонова А.А., Шадлун Т.Н. Текстуры и структуры руд. Госгеолтехиздат, М., 1958.

  2. Бутурлинов Н.В., Панов Б.С. О магматических породах и рудной минерализации Донецкого бассейна. ЗВМО, вторая сер., Ч. 88, вып. 4, 1959.

  3. Синдеева Н.В. один из геохимических поисковых признаков колчеданных месторождений. ДАН СССР, т.104, №1, 1935.

  4. Юрк Ю.Ю. Прояви поліметалічного зруденіння на Амвросієвсько - Аграфейовському антиклінальному піднятті. Геол. журнал АН УРСР.том 4, вип. 1, 1937.

  5. Cannon R.S., Pierce I., Antweiler I.C., Buck K.I. The data of isotope geology related to problem of the ore genesis // Economic Geology. – 1961. – 56, №1.

Назад в библиотеку