МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. МЕТОДИКА ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Автор:А.К. Мазуров
Автор:А.К. Мазуров
На современном уровне изученности палеозоид Казахстана выделяется два окраинно континентальных вулканоплутонических пояса – девонский и карбон пермский [7]. Они сформировались по обрамлению Джунгаро-Балхашской ветви девон-карбонового палеоокеана, разделявшего Казахстанский и Сибирский палеоконтиненты. В каждом поясе выделяются фронтальная, центральная и тыловая зоны, различающиеся особенностями развития, магматизмом и металлогенией [6]. При общем металлогеническом сходстве девонского и позднепалеозойского поясов – приуроченности медного и золотого оруденения к фронтальной и центральной областям, а редкометалльного к тыловой, между ними имеются и определенные различия, выраженные в распределении редкометалльной минерализации. В девонском поясе в тыловой зоне широко развита урановая и оловянная минерализация, в карбон-пермском – вольфрамовая и молибденовая. Вольфрам-молибденовые месторождения связаны с лейкократовыми (аляскитовыми) гранитоидами акшатауского комплекса. Акшатауский комплекс и связанное с ним грейзеново-кварцево-жильное оруденение является реперным для всей казахстанской редкометалльной металлогении. Это уникальные и крупные по запасам месторождения Коктенколь, Верхнее Кайракты, Акшатау, Северный Катпар, Южный Жаур, Батыстау, Июльское, Байназар, Акмая и др. [5]. В основном, оруденение вмещают туфогенные образования континентальной андезит-дацит- риолитовой формации, залегающие на морских флишоидных силур-среднедевонских отложениях.
Геологическая позиция месторожденя Северный Катпар и Коктенколь Промежуточный гораздо сложнее [2, 3]. На данных месторождениях оруденение лаколизовано в фамен-турнейских карбонатно- терригенных отложениях успенского рифта [4]. Промышленное оруденение представлено апоскарново- грейзеновыми рудами с пространственном совмещением скарнов и грейзенов. Континентальные рифты Казахстана были ареной мощного железо-марганцево-свинцово-цинкового образования, вследствии чего при формировании редкометалльного оруденения были образованы специфические минеральные парагенезисы, богатые марганцем железом медью и цинком. В руднометасоматических образованиях получили широкое развитие марганецсодержащие минералы: бустамит, мангангеденбергит, иогансенит, марганцовистые гранаты, манганокальцит, тунгомелан, а из сульфидов – халькопирит; триоксид вольфрама представлен шеелитом при незначительной роле гюбнерита. С другой стороны, для редкометалльного оруденения тыловой области карбон- пермского вулканоплутонического пояса характерно широкое развитие в рудах флюорита и пирита. Отмеченные факты, как это будет показано ниже, оказали существенное влияние на формирование гипергенных руд.
Складчатая и разрывная тектоника, проявившаяся до, во время и после внедрения гранитов, усложнила геологическое строение месторождений и создала предпосылки для корообразования. Образовавшаяся кора выветривания над скарново-грейзеновыми месторождениями, в основном относится к типу остаточных, однако следует отметить, что спорадически встречаются участки переотложенных кор. Глубина химического выветривания колеблется от 5 до 230 м. Наиболее глубокие коры выветривания приурочены к тектонически ослабленным зонам и тяготеют к контакту карбонатных пород с алюмосиликатными (рис. 1).
По типу коры относятся к линейно-карстовым. Для данного типа кор характерно развитие латеральной и вертикальной зональности. Развитие карста сопровождалось обрушением и местным переотложением материала, в силу чего типичная для кор выветривания зональность осложняется. Профиль коры выветривания включает следующие зоны (снизу в верх): дезинтеграции; галлуазит-монтмориллонит-гидрослюдистую (с подзонами гидрослюдистой, бейделлит-монтмориллонитовой и монтмориллонит-гидрослюдистой); охристо- каолиновую. Минеральный состав зон и подзон коры выветривания показан в табл. 1. Отличительной особенностью руд коры выветривания является преобладание в них тонкодисперсных минералов. Обработка данных 3441 пробы химического анализа вольфрама показывает, что основное количество проб приурочено к двум классам содержаний триоксида вольфрама: 0,11 0,30 % и 0,31 0,61 %. Так к классу 0,11 0,30 % приурочено 31,7 % от всего количества проб, а к классу 0,31 0,60 – 30,9 %. На класс 0,00 0,10 приходится всего 15,9 %, от общего количества проб, а на класс 0,61 % и более − 21,5 %. Содержание триоксида вольфрама в пределах выделенных зон и подзон различно и колеблется в широких пределах. Наиболее обогащенной вольфрамом является охристо-каолиновая зона и отдельные участки переотложенной коры выветривания. Наиболее низкие содержания вольфрама приурочены к подзоне гидрослюд развитой на полевошпат-биотит- кварцевых роговиках.
Баланс распределения триоксида вольфрама по минеральным формам (табл. 2) показывает, что в монтмориллонит-галлуазитовой и бейделлит-монтмотиллонитовой подзонах и в охристо-каолиновой зоне он, в основном, связан с наиболее тонкими классами −0,04, +0,01 и 0,01 мм; в подзоне гидрослюд – с классами +10, (−10)−(+5) и (−0,04)–(+0,01) мм. В монтмоллонит-галлуазитовой бейделлит-монтмориллонитовой подзонах и в охристо-каолиновой зоне триоксид вольфрама в основном приурочен к минералам глин, в подзоне гидрослюд он связан с шеелитом.
Для выявления агрегативных форм нахождения вольфрама в глинистых минералах были проведены электронно-микроскопические, электронно-зондовые и ренгеноструктурные исследования [1]. Установлено, что в глинах триоксид вольфрама находится в субмикроскопических бесструктурных коллоидных образованиях совместно с гидроокислами марганца и железа. Наиболее трудными для исследования объектами явились не дающие микродифракционных картин микрошаровидные, «цепочечные» обособления, наблюдаемые среди глинистой фракции. Размеры отдельных обособлений черезвычайно малы (100 150 Ǻ). Удалось установить, что микроконкреции сложены гелями марганцево-железо-вольфрамового состава. Такие образования могли возникнуть в результате коагуляции растворов, в которых присутствовала вольфрамовая кислота и избыток гидроокислов марганца и железа.
Агрегативное состояние микроконкреций вольфрама, марганца и железа, а также факт их глубокой консервации в глинистых минералах свидетельствует о разложении скарнов до гидроокислов алюминия, кремния, марганца и железа с последующей их коагуляцией и синтезом смешанно-слойных минералов. Изученные вольфрамоносные коры выветривания по минеральному составу относятся к глинистому типу, зоне незавершенного выветривания, формирование которого происходит при рН среды 5 8,5. В тоже время, как в материнском субстрате, так и корах выветривания присутствовали в большом количестве (от 5 до 25 %) гидроокислы марганца и железа, которые должны соосождаться в среде с рН 3 5. Данное противоречие устраняется, если учесть, что в первичных скарново-грейзеновых рудах в большом количестве (до 20 %) присутствовали пирит и флюорит, создававшие при разложении в зоне корообразования сильнокислую среду, в которой коагулировали гидроокислы марганца и железа. На втором этапе корообразования, характеризуемом полным разложением сульфидов, кислые растворы постоянно нейтрализовались вмещающими скарны карбонатами. В этот период при рН среды 5 9 формировались смешанно-слойные алюмосиликаты, которые коагулируя, обволакивали и консервировали ранее выпавшие из раствора железо-марганцевые конкреции содержащие вольфрам. Проведенные эксперименты [1] по выщелачиванию триоксида вольфрама из глинистой фракции (≤ 0,001 мм) подтвердили, что в глинах триоксид вольфрама ни полностью, ни частично не представлен шеелитом и гюбнеритом.
К глинистому сорту руд отнесены продуктивные образования неогена, продукты переотложенной коры выветривания, охристо-каолиновая зона и монтмориллонит-галлуазитовая подзона остаточной коры выветривания, т. е. те участки коры выветривания, где процессы гидролиза и выщелачивания развиты наиболее широко. Выделенный сорт руд характеризуется наибольшим количеством глинистой составляющей (76 79 %), незначительным количеством песчано-дресвяной фракции (20 24 %), резко обеднены кальцием (более чем в 10 раз), обогащены железо-марганцевыми минералами (до 25 26 %). Основное содержание триксида вольфрама в данном типе руд приурочено к минералам глин и связано с гидроокислами железа и марганца, с шеелитом связано менее 20 % триоксида вольфрама. Объемная масса руд – 2,06 т/м3 , естественная влажность – 12,078 %, коэффициент разрыхления 1,42. Глинистый сорт руд почти повсеместно выходит на поверхность, максимальное удаление верхней границы руд от поверхности – 68 м, максимальная глубина нижней границы 150 м. С глинистым сортом руд связано 64,3 % триоксида вольфрама руд коры выветривания.
К смешанному сорту руд отнесены продукты монтмориллонит-бейделлитовой подзоны остаточной коры выветривания. Выделенный сорт руд характеризуется пониженным, по сравнению с глинистыми рудами, количеством глинистой составляющей (до 54 %), повышенным количеством песчано-дресвяной фракции (до 46 %), высоким количеством остаточного кальция (26,3 %), повышенной концентрацией флюорита (до 26 %), пониженным количеством железо-марганцевых минералов (до 13 %), возрастанием удельного соотношения шеелита (20 40 %) к общему содержанию триоксида вольфрама. Объемная масса руд – 2,055 т/м3, естественная влажность 10,053 %, коэффициент разрыхления – 1,48. Смешанные руды на западном фланге месторождения приближаются к дневной поверхности, к востоку погружаются под глинистый сорт руд и залегают на глубинах 110 20 м. Мощность рудного тела колеблется от 2 до 73 м, составляя в среднем 13 м. Со смешанным сортом руд связано 14 % запасов триоксида вольфрама коры выветривания.
К шеелитовому сорту руд отнесены продукты гидрослюдистой подзоны и зоны дезинтеграции. Шеелитовые руды характеризуются резким преобладанием песчано-дресвяной фракции (66 и более процентов) над глинистой (до 34 %), высоким содержанием кальция, содержание железо-марганцевых минералов примерно такое же, как и в смешанных рудах, но содержание триоксида вольфрама, связанного с шеелитом, возрастает и составляет в среднем 40 60 %, от общего триоксида вольфрама. Объемная масса руд – 2,003 т/м3, естественная влажность 12,078 %, коэффициент разрыхления – 1,23. Шеелитовые руды приурочены к «карманообразным» формам коры выветривания в южной и северной частях месторождения. Руды залегают непосредственно под смешанным сортом. Мощность рудных тел изменчива и колеблется от 5 до 150 м. С шеелитовым сортом руд связано 21,7 % запасов триоксида вольфрама коры выветривания.