Осадочные вулканические месторождения. 
Пример описания представительного типа месторождений, план и разрез месторождения

Министерство образования и науки Российской Федерации ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет вечернего и заочного обучения Кафедра геологии КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Основы учения о полезных ископаемых»

Тема: «Осадочные вулканические месторождения. Пример описания представительного типа месторождений, план и разрез месторождения»

Руководитель работы Куделина И.В.

Исполнитель Студент группы 09 ГНГ Соколов А.С.

Оренбург 2012 г.

Осадочные полезных ископаемых — это залежи полезных ископаемых, формирующиеся в процессе осадконакопления на дне водоёмов. По месту образования они разделяются на речные, болотные, озёрные, морские и океанические; среди двух последних различают платформенные (континентальные) и геосинклинальные.

Осадочные месторождения, особенно морские, обычно имеют крупные размеры: отдельные пласты протягиваются на десятки километров, а свиты пластов — на сотни километров и более. По характеру осадконакопления среди них выделяют 4 класса: механические, химические, биохимические, вулканогенные. Рассмотрим вулканогенные месторождения подробнее.

Вулканогенно-осадочные месторождения — это залежи полезных ископаемых, сформировавшиеся в результате поступления в бассейны древних и современных морей и океанов минеральных продуктов, образующихся при извержениях вулканов на дне моря, островах и вдоль берегов и осаждения этих продуктов в форме пластов, плит и желваков.

Вулканогенные компоненты полезных ископаемых могли поступать на площади осадконакопления в растворах вулканического газа и горячих вод вулканического происхождения, в адсорбированном состоянии на поверхности вулканического пепла, при разложении остывших лав и пеплов морской водой, вследствие выщелачивания и выноса из лавовых пород и пеплов вулканическими газовыми и жидкими растворами. К вулканогенно-осадочным месторождениям относятся крупные пластовые залежи железных и марганцевых руд, сложенные силикатами, карбонатами, окислами и гидроокислами этих металлов, а также колчеданные руды, в состав которых входят сульфидные соединения железа, меди, цинка, иногда свинца, бария, кальция. Их примером могут служить железорудные месторождения Зауралья и медные месторождения Урала (Гайское, Дегтярское и др.). Полагают, что некоторые месторождения бокситов, фосфоритов и урана также являются вулканогенно-осадочными месторождениями. Они залегают в толщах пород, состоящих из остывших лав, пеплов и слоёв кремнистых пород, перемежающихся с нормальными морскими осадками — сланцами, песчаниками и известняками.

Среди вулканогенно-осадочных месторождений известны залежи различного геологического возраста — от древнейших (докембрийских) до самых юных (современных). Считается, что скопления желваковых руд железа и марганца на дне Тихого, Атлантического и Индийского океанов (см. железомарганцевые конкреции), содержащие примесь кобальта, никеля, молибдена, платины и других ценных металлов, также образовались из продуктов подводных извержений молодых вулканов.

Добыча медных руд на Урале была начата еще в XVII веке. В 1630 г. на р. Яйве в Пермском Приуралье выявлены пласты медистых песчаников. В последующие годы в Предуральской зоне на территории современных Пермской, Оренбургской областей и Республики Башкортостан разрабатывались многочисленные мелкие месторождения медистых песчаников в отложениях пермского возраста (Г.И.Водорезов, А. И. Демчук, 1966). По сей день в этих местах в субмеридиональной зоне, проходящей через Оренбург — Уфу — Пермь, сохранились старые обвалившиеся горные выработки — небольшие карьеры, шурфы, канавы с медной минерализацией. В связи с малыми размерами рудных зон пермские медистые песчаники в настоящее время не разрабатываются. Однако на западном склоне Полярного Урала имеются площади, перспективные на открытие промышленных месторождений медистых песчаников. В Республике Коми, в Кожимском рудном районе, в бассейне р. Косью выявлен нижнеордовикский горизонт медистых песчаников, прослеженный с перерывами от г. Константинов Камень на севере до верховий р. Щугора на юге. На этой площади выявлены Косьюнское, Минисейское, Саурипейское, Молюдвожское и Падьягинское рудопроявления медистых песчаников. Прогнозируемые ресурсы меди в этом районе оцениваются примерно в 4 млн т (Н.П.Юшкин, А. М. Пыстин, 1997). К сожалению, удаленность района от транспортных путей и слабая геологическая изученность территории не дают возможность реализовать эти ресурсы.

Промышленное значение имеют следующие типы меднорудных месторождений: медноколчеданные, скарновые медно-магенетитовые, медно-титаномагнетитовые и медно-порфировые.

Медноколчеданные и медно-цинковые колчеданные месторождения начали эксплуатироваться с начала XIX века, когда были открыты Калатинское (в окрестностях г. Кировграда), Колпаковское (Кабанское), Богомоловское (Красногвардейское) в г. Красноуральске и другие месторождения на территории Свердловской области. Позднее медные и медно-цинковые колчеданные месторождения выявлены в Республике Башкортостан, в Челябинской, Оренбургской и Актюбинской областях. Всего на Урале обнаружено более 100 колчеданных месторождений и Урал превратился в одну из крупнейших медноколчеданных провинций мира .

Большинство колчеданных месторождений расположено в Тагило-Магнитогорской зоне, а отдельные месторождения находятся в Восточно-Уральской зоне.

осадочный вулканогенный месторождение бентонит Рис. Размещение колчеданных месторождений на Урале.

Все они залегают среди вулканических пород ордовик-силурийского и девонского возраста. В указанные геологические периоды на Урале действовали многочисленные наземные и подводные вулканы, извергавшие раскаленные лавы и обломочный (туфовый) материал. Вулканы выделяли сернистые газы и горячие воды, насыщенные металлами — железом, медью, цинком и др. Из этих выделений вблизи огнедышащих вулканов на морском дне и в подстилающих породах отлагались руды, состоящие из сульфидов железа, меди и цинка, получившие название колчеданов.

Основным минералом колчеданных руд является пирит, или серный колчедан (FeS2). Он составляет преобладающую часть (50−90%) объема колчеданных руд. Медьсодержащий минерал — халькопирит (CuFeS2) и цинксодержащий минерал — сфалерит (ZnS) присутствуют в руде в меньших количествах, составляя в сумме 5−15%, но в них заключена главная ценность колчеданных руд. Второстепенными минералами в этих рудах являются пирротин, теннантит, борнит, галенит, барит, кварц, серицит, хлорит и др. Содержания в промышленных колчеданных рудах составляют: меди — 0,5−3,0%, цинка — 1,0−4,0%. В малых количествах в рудах присутствуют золото (около 1 г/т) и серебро (5−10 г/т). Однако эти металлы не образуют самостоятельных минералов, а являются примесями в кристаллах пирита, халькопирита и сфалерита. Лишь на некоторых месторождениях золото встречается в виде очень мелких зерен размером от тысячных до десятых долей миллиметра, видимых под микроскопом.

Рудные тела колчеданных месторождений залегают в виде пластов, линз и тел неправильной формы среди вулканических пород: базальтов, андезитов, дацитов, риолитов. Под рудными телами, наряду с вулканитами, присутствуют осадочные породы: песчаники, кремнистые сланцы, яшмы, известняки. Как правило, рудные тела залегают согласно с вмещающими породами. В зависимости от геологической структуры района они могут иметь субгоризонтальное положение или наклонное залегание под различными углами к горизонту — от 5−10о до 80−90о. Некоторые рудные тела разорваны и смещены по разрывным нарушениям. Размеры колчеданных залежей различны: длина по простиранию от 100−200 м до 3−4 км (Гайское и Дегтярское месторождения), протяженность по падению иногда превышает 1000 м (Гайское месторождение), мощность от 1−2 м до 260 м (Сибайское месторождение).

Вблизи рудных залежей вулканические породы преобразованы во время рудоотложения.

Под действием горячих рудоносных растворов они превращены в серицит-кварцевые, серицит-хлорит-кварцевые и кварц-хлоритовые породы и сланцы, содержащие вкрапленность пирита. Вблизи земной поверхности под действием кислорода сульфиды окислены и превращены в лимонит, в результате чего сланцы приобрели бурый цвет.

Сравнительное изучение многочисленных медно-цинковых колчеданных месторождений Урала позволило выделить 4 их типа, отличающиеся геологическим строением, составом руд и геодинамическими условиями формирования: кипрскийй, бесси, уральский и баймакский (V.A.Prokin, F.P.Buslaev, A.P. Nasedkin, 1998).

К кипрскому типу относятся месторождения медноколчеданных руд Летнее, Маукское, Зюзельское и другие, залегающие среди толеитовых базальтов в основании палеозойского вулканогенного разреза Урала. Рудные тела этих месторождений имеют пластообразную форму, залегают согласно c вмещающими породами; в них отсутствует четкая минералого-геохимическая зональность. Месторождения кипрского типа сходны с современными сульфидными образованиями в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов (СОХ) и в рифтах, расщепляющих энсиматические островные дуги.

Тип бесси представлен цинково-медными колчеданными месторождениями Ворошиловским, Дегтярским, Красногвардейским и другими, залегающими среди вулканогенно-осадочных толщ, представляющих переслаивание осадочных обломочных пород с базальтами и андезитами.

Рис. Разрезы уральских колчеданных месторождений различных типов.

Многие рудные тела имеют пластовую лентовидную форму, характерную для грабеновых структур. Медь в рудах или преобладает над цинком, или эти металлы содержатся в одинаковых количествах (1,0−3,0%). Зональность рудных тел выражается в возрастании содержаний меди и цинка от лежачего бока к висячему, а в крутопадающих колчеданных залежах — от нижних их частей к верхним.

Медно-цинковые колчеданные месторождения уральского типа распространены на Южном Урале. Представителями этого типа являются Гайское, Сибайское, Подольское, Узельгинское и другие, в том числе крупнейшие месторождения Урала. Рассматриваемые месторождения залегают среди вулканитов риолит-базальтовой формации, образующих крупные вулканические постройки размером до 20 км в диаметре. Рудные залежи имеют форму линз, пластов, штоков, грибовидных и воронковидных рудных тел. Они обычно залегают в кальдерных депрессиях и ассоциируют с кислыми вулканитами. Наряду с основными минералами, в рудах присутствуют теннантит и марказит. В некоторых месторождениях заметную роль играют борнит и пирротин. Зональность рудных тел характерна для многих месторождений этого типа. Вблизи лежачего бока располагается зона крупнозернистого пирита, которая выше сменяется мелкозернистой халькопирит-пиритовой рудой. Последняя вблизи висячего бока и на флангах рудных тел переходит в сфалерит-халькопирит-пиритовую руду тонкозернистой, глобулярной и колломорфной текстуры. В рудных телах месторождений, расположенных в юго-западной части Урала (в Сакмарской зоне) — Блявинское, Комсомольское, Яман-Касы — описанная зональность отсутствует.

Барит-медно-цинковые месторождения баймакского типа распространены в основном в Баймакском рудном районе Южного Урала: Бакр-Тау, Таш-Тау, Вишневское и др. Рассматриваемые месторождения находятся в верхней части разреза бимодальной риолит-базальтовой формации и ассоциируют с субвулканическими интрузиями кварцевых порфиров. Рудные тела имеют сложную форму, представляющую собой комбинацию пластов, линз и штоков. Массивные руды приурочены к прослоям туфов и вулканомиктовых песчаников, а прожилково-вкрапленные руды располагаются в субвулканических кварцевых порфирах и вмещающих их породах. Наряду с главными минералами, в рудах присутствуют барит, галенит, теннантит, борнит, дигенит, германит, аргентит, золото. На некоторых месторождениях баймакского типа (Восточно-Семеновском, Уваряжском) крутопадающие сульфидные линзы залегают в зонах рассланцевания, пронизанных интрузивными телами кварцевых порфиров.

Из приведенного обзора типов колчеданных месторождений следует вывод об эволюции колчеданного оруденения на Урале во времени в пределах продуктивного тектономагматического этапа: 1 — изменение состава рудоносных вулканитов — от базальтов к риолит-базальтовым ассоциациям и, наконец, к кислым вулканитам; 2 — последовательное усложнение форм рудных тел и их минерального состава; 3 — улучшение качества руд.

В качестве примера кратко опишем геологическое строение Подольского медно-цинкового колчеданного месторождения, расположеного на Южном Урале в 180 км к югу от г. Магнитогорска. Оно выявлено на основании рекомендаций, разработанных при составлении прогнозной карты на медь и золото (В.А.Прокин, 1966, 1977). На поверхности земли и до глубины 500 м участок месторождения сложен горизонтально лежащими вулканомиктовыми песчаниками среднедевонского возраста. Песчаники подстилаются слоем сургучно-красных яшм мощностью 2−20 м. Под яшмами залегает толща вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород, состоящих из чередования базальтов, риолитов, туфов, конгломератов, туфопесчаников общей мощностью 150−300м. Под этой толщей на глубине 600 — 800 м среди кварцевых порфиров располагается колчеданная залежь, состоящая в основном из массивных медно-цинковых и медных руд. В нижней части залежи встречаются серно-колчеданные и прожилково-вкрапленные руды. Мощность рудной залежи изменяется от 5 до 90 м. Под рудным телом залегают кварцевые порфиры, превращенные под действием рудоносных гидротермальных растворов в серицит-кварцевые и серицит-хлорит-кварцевые породы, содержащие вкрапленность пирита. На глубинах 800−1000 м расположены базальты. Средние содержания металлов в рудах Подольского месторождения составляют, %: меди 1,73, цинка 1,05, свинца 0,13, серы 33,9. Разведанные запасы руды на Подольском месторождении составляют около 80 млн т. Подольское месторождение разведано, но пока не эксплуатируется.

Колчеданные месторождения распределены по площади неравномерно. Обычно они располагаются группами, а площади скопления этих месторождений, ограниченные определенными геологическими структурами, получили название рудных районов. На Урале выделяются около 20 рудных районов. В старых рудных районах Среднего Урала, таких как Карабашский, Дегтярско-Полевской, Кировградский, Красноуральский, отработка колчеданных залежей заканчивается и рудники закрываются. В рудных районах Южного Урала — Гайском, Баймакском, Сибайском, Верхнеуральском, Учалинском — идет интенсивная добыча колчеданных руд открытыми карьерами и шахтами. В некоторых районах Северного и Южного Урала, где колчеданные месторождения открыты сравнительно недавно, многие из них разведаны, но еще пока не отрабатываются. К ним относятся Приорское, Весеннее, Летнее, Осеннее, Подольское, Чебачье, Западно-Озерное, Валенторское, Ново-Шемурское и др.

Запасы колчеданных руд на разведанных месторождениях исчисляются многими миллионами тонн. Наибольшие запасы превышающие 100 млн т руды установлены на Гайском, Сибайском, Учалинском, Дегтярском (выработанном) месторождениях. В настоящее время на базе колчеданных месторождений Урала работают Гайский, Башкирский (Сибайский) медно-серный, Учалинский горно-обогатительные комбинаты, Октябрьский, Александринский, Сафьяновский и другие рудники. Колчеданные руды перерабатываются на семи обогатительных фабриках и плавятся на четырех медеплавильных заводах: Медногорском, Среднеуральском, Кировградском и Красноуральском (Г.К.Долматов, 1994). На уральские медеплавильные заводы медная руда завозится также из других регионов. В то же время многие разведанные месторождения Урала не эксплуатируются. Кроме того, есть перспективы выявления на Урале новых медно-цинковых колчеданных месторождений в Домбаровском, Баймакском, Верхнеуральском и других рудных районах. Требуется ревизия геологических материалов с новых геологических позиций в рудных районах Среднего Урала, где также могут быть обнаружены новые рудные тела.

Медноколчеданные месторождения Урала являются основной сырьевой базой медной промышленности Урала, поэтому в Институте геологии и геохимии УрО РАН постоянно ведется изучение этих месторождений.

Ранее считалось, что все медноколчеданные месторождения Урала формировались гидротермально-метасоматическим путем в зонах рассланцевания. Исследованиями С. Н. Иванова, вслед за А. Н. Заварицким, доказано, что многие их них эксгаляционно-осадочные, сформировавшиеся в связи с силуро-девонским подводным вулканизмом. С. Н. Ивановым (1937, 1947) даны первые описания Дегтярского и Сибайского колчеданных месторождений, отличающиеся детальностью и тщательностью полевых наблюдений. Изучение минерального состава руд, выполненное П. Я. Ярошем, А. П. Переляевым, Е. В. Праховой, Ф. П. Буслаевым, В. П. Молошагом, показало, что колчеданные руды после своего отложения существенно преобразованы процессами метаморфизма; появление богатых медно-цинковых руд и самородного золота обязано этим преобразованиям и перераспределению вещества внутри рудных тел.

Зональность колчеданных залежей и ореолов околорудных метасоматитов изучена Ф. П. Буслаевым, В. А. Прокиным, А. И. Грабежевым. На основе этой зональности разработаны критерии прогнозирования и поисковые признаки скрытых (слепых) медно-колчеданных месторождений, широко применяемые в практике поисково-разведочных работ. В. П. Молошагом выполнен парагенетический анализ ассоциаций рудных минералов и уточнены физико-химические параметры их отложения. В. А. Прокиным, П. Я. Ярошем, Ф. П. Буслаевым выделены типы колчеданных месторождений Урала и разработаны модели их формирования, определяющие научные основы прогнозирования и поисков. Петрохимические и геохимические особенности вулканогенных формаций, вмещающих колчеданные месторождения каждого из выделенных типов, изучены Р. Г. Язевой и В. М. Нечеухиным.

Неоценимый вклад в изучение медноколчеданных месторождений Урала внес академик А. Н. Заварицкий, обследовавший и описавший все меднорудные месторождения Урала в 1927 г. Важные исследования медноколчеданных месторождений выполнили геологи других организаций: М. Б. Бородаевская, Г. К. Долматов, В. В. Зайков, Е. Е. Захаров, А.Г.Злотник-Хоткевич, М. И. Исмагилов, Ф. И. Ковалев, Е. С. Контарь, А. И. Кривцов, П. Я. Лобанов, В. П. Логинов, П. В. Лядский, В. В. Масленников, О. В. Минина, А. П. Наседкин, В. С. Нестеренко, П. И. Отто, Г. В. Петров, Н. В. Петровская, Г. Н. Пшеничный, И. Б. Серавкин, Л. И. Сипливых, В. И. Скрипиль, И. А. Смирнова, П. Ф. Сопко, Т. Н. Сурин, В. С. Требухин, В. Г. Шигарев, Е. П. Ширай.

Скарновые медно-магнетитовые месторождения по геологическому строению сходны с железорудными скарново-магенетитовыми. Они также залегают в зонах контактов интрузивных тел — диоритов, кварцевых диоритов, гранодиоритов с известняками, туфами и туффитами. Добыча этих руд на Урале была начата в начале XVIII века после открытия Гумешевского (1702 г.) и Шиловского (1703 г.) месторождений вблизи г. Екатеринбурга. Однако главными объектами добычи скарновых медно-магнетитовых руд были месторождения Турьинского рудного района, расположенные вблизи города Краснотурьинска: Башмаковское, Богословское, Вадимо-Александровское, Никитинское, Фроловское, Васильевское, Александровское и др. (Г.С.Норштейн, 1985). Перечисленные месторождения располагаются в полосе протяженностью около 20 км при ширине 1−2 км, вытянутой в северо-северо-западном направлении. В геолого-структурном отношении они приурочены к северо-восточному крылу Краснотурьинской брахиантиклинальной складки. Все месторождения залегают в породах краснотурьинской свиты, сложенной андезитовыми порфиритами, их туфами, туффитами и известняками нижнедевонского возраста. В перечисленные породы внедрились небольшие интрузии гранодиоритов и кварцевых диоритов. В контактах этих интрузивных тел с известняками, туфами и туффитами и располагаются меднорудные тела, окруженные зонами гранатовых, пироксеновых и эпидот-пироксеновых скарнов. Считается, что скарны образовались при взаимодействии горячих рудоносных растворов и газов, сопровождавших внедрение расплавленных магм, с вмещающими породами.

Рудные тела сложены магнетитом, гранатом, пиритом, халькопиритом, пирротином. По условиям залегания они делятся на крутопадающие и пологолежащие. Крутопадающие рудные тела приурочены к крутым контактам интрузивных тел и разрывным нарушениям. Они имеют форму штоков, столбов, неправильных линз. Пологолежащие рудные тела залегают согласно со слоистостью вмещающих пород и пологими контактами интрузий. Они имеют форму пластов и сплющенных линз. Размеры рудных тел по простиранию и падению обычно небольшие — несколько десятков метров, но некоторые пластовые залежи достигают 500−700 м. Мощность рудных тел от 0,2 до 8 м, а в некоторых раздувах достигает 20−30 м. Содержание меди в массивных рудах — пирит-халькопирит-магнетитовых, халькопирит-пиритовых и халькопирит-пирротиновых — составляет 3−8%, а во вкрапленных рудах 1−2%. Кроме того, в рудах содержатся кобальт, цинк, никель, кадмий, висмут.

К настоящему времени рудные тела скарновых медно-магнетитовых месторождений в основном выработаны и эксплуатируется только Вадимо-Александровское месторождение. Большой вклад в изучение скарновых медно-магнетитовых месторождений внесли сотрудники Института геологии и геохимии Л. Н. Овчинников (1960) и Я. П. Баклаев (1959). Эти месторождения изучали также Е. С. Федоров, В. В. Никитин, Г. С. Норштейн и др. Теоретические основы формирования скарновых медно-магнетитовых руд разработаны академиком Д. С. Коржинским (1948).

Медно-титаномагнетитовые месторождения по своей геологической позиции сходны с титаномагнетитовыми месторождениями. Они также приурочены к габбровым массивам Платиноносного пояса габбровых и габбро-перидотитовых интрузий, простирающегося в меридиональном направлении в западной части Тагильской зоны от г. Первоуральска через Денежкин камень и далее на север. Руды Серебрянского медно-титаномагнетитового месторождения добывались еще в 1735—1744 гг. для нужд Лялинского медеплавильного завода. Интерес к этим рудам возобновился лишь в 60-х гг. настоящего столетия после открытия крупного Волковского месторождения, расположенного в 25 км к северу от г. Нижнего Тагила.

Волковское медно-титаномагнетитовое месторождение залегает в северо-восточной части одноименного габбрового массива, сложенного оливиновыми, пироксеновыми и биотитсодержащими габбро, габбро-диоритами и диоритами. В породах Волковского интрузивного массива наблюдается полосчатая текстура, параллельная его внешнему контуру, имеющая северо-западное простирание (от меридионального в южной части до широтного в северной) и западное падение под углом от 30 до 50о.

Рудная минерализация в виде вкрапленности и прожилков титаномагнетита, борнита, халькопирита, пирита и апатита приурочена к пироксеновым габбро и ориентирована вдоль полосчатости. На месторождении выделяются четыре участка промышленной минерализации (с северо-запада на юго-восток): Северо-Западный, Волковский, Промежуточный, Лаврово-Николаевский. На этих участках по результатам химанализов керна скважин выделены 34 рудных тела. Длина их по простиранию меняется от 50 до 2270 м, по падению — от 50 до 950 м, при мощности от 2 до 100 м. Среднее содержание полезных компонентов по Волковскому месторождению составляет, %: железа — 16,60, меди — 0,90, двуокиси титана — 1,83, пятиокиси ванадия — 0,29, пятиокиси фосфора — 3,90 (К.Д. Тимохов, 1963). Изучением Волковского месторождения занимались С. А. Кашин, К. Д. Тимохов, Д. С. Штейнберг, Ю. С. Николайченков и др. Волковское месторождение эксплуатируется открытым карьером. Руды перерабатываются на Красноуральской обогатительной фабрике.

Рудопроявления медно-титаномагнетитовых руд волковского типа известны также в габбровых массивах Серебрянский камень, Золотой камень, Висимском, Ревдинском, Тагило-Невьянском, Петрокаменском, Нижнесалдинском. На перечисленных рудопроявлениях могут быть обнаружены промышленные концентрации медно-титаномагнетитовых руд.

Медно-порфировые месторождения. В отличие от медноколчеданных залежей, представленных массивными рудами, медно-порфировые месторождения содержат лишь 5−10% рудных минералов: халькопирита, пирита, борнита, теннантита, сфалерита, молибденита, рассеянных в горной породе в виде отдельных зерен — «порфировых» выделений и тонких прожилков. Система пересекающихся прожилков рудных минералов образует сетчатую или штокверковую текстуру руды. Рудная минерализация обычно развита в интрузивной породе: граните, диорите, кварцевом порфире, реже в габбро, а также распространяется на боковые вулканогенные и вулканогенно-осадочные породы. Горные породы, вмещающие медно-порфировую минерализацию, в той или иной степени замещены вторичными минералами: хлоритом, серицитом, карбонатом, эпидотом, актинолитом, биотитом. Содержание в рудах полезных металлов составляет (%): меди — 0,3−0,6, цинка — 0,1−0,2, молибдена — 0,1−0,01.

Медно-порфировые месторождения образовались гидротермальным способом в связи с остыванием материнских интрузий и сопровождающих их флюидов. Рудоносные интрузии имеют небольшие размеры, составляющие сотни метров и первые километры. Они ассоциируют обычно с вулканическими породами. Предполагается, что эти интрузивы образовались под вулканами на глубинах 1−3 км. Рудная минерализация, как правило, не охватывает весь интрузивный массив, а приурочена лишь к краевой части последнего, осложненной разрывными нарушениями.

Медно-порфировые месторождения распространены в Тагило-Магнитогорской и Восточно-Уральской зонах, где расположены на площадях, сложенных вулканитами девонского и каменноугольного возраста. На Южном Урале А. И. Грабежев и др. (1986) выделяют три рудоносные зоны медно-порфировой минерализации:

1) Западную, или Салаватско-Медногорскую,

2) Центральную, или Биргильдинско-Новониколаевскую,

3) Восточную, или Желтыркольско-Баталинскую.

Первая из них располагается в Тагило-Магнитогорской геолого-структурной зоне. В ней находятся Салаватское и Вознесенское месторождения. Центральная рудоносная зона находится в Восточно-Уральской геолого-структурной зоне. Здесь расположены две группы медно-порфировых месторождений: 1) Биргильдинская, включающая Биргильдинское, Томинское, Березняковское и Зеленодольское месторождения и 2) Новониколаевская, в которую входят Тарутинское, Новониколаевское и Михеевское месторождения. Рудная минерализация Биргильдинско-Новониколаевской рудоносной зоны разнообразна по составу. На некоторых месторождениях, кроме меди, присутствуют промышленные содержания цинка, золота и серебра. В Восточной рудоносной зоне, включающей Баталинское, Бенкалинское и Южно-Бенкалинское месторождения, в рудах присутствует повышенное содержание молибдена.

До настоящего времени медно-порфировые месторождения не эксплуатировались в связи с низкими содержаниями меди. Однако некоторые из них имеют большие размеры и значительные запасы меди. Запасы меди в некоторых из перечисленных выше месторождений оцениваются в сотни тысяч тонн. Так, количество меди на Салаватском месторождении при бортовом содержании 0,3% определяется в 500 тыс. т, на Михеевском месторождении — более 1 млн т. Несмотря на низкое содержание меди в руде, при добыче медно-порфировых руд открытыми карьерами они могут рентабельно отрабатываться. Однако в настоящее время на некоторых месторождениях Центральной рудоносной зоны проводятся лишь разведочные работы.

Большой объем исследований на медно-порфировых месторождениях выполнили сотрудники Института геологии и геохимии А. И. Грабежев, В. А. Чащухина, В. Н. Сазонов, В. П. Молошаг, изучавшие минеральный состав руд, околорудные метасоматиты, зональность рудной минерализации, петрологию и петрохимию материнских пород. Изучением медно-порфировых месторождений занимались также геологи других организаций: С. Т. Агеева, Е. А. Белгородский, А. Г. Волчков, В. И. Воробьев, Б. Д. Магадеев, О. В. Минина, Л. Н. Ромашова, М. И. Русинов, А. К. Тимергазина, В. В. Юриш.

Свинцово-цинковая минерализация на Урале имеет ограниченное распространение. Небольшие месторождения свинцово-цинковых руд известны в Центрально-Уральской зоне (Т.И. Широбокова, 1992). Они залегают среди осадочных пород позднепротерозойского и ордовикского возраста.

Среди позднепротерозойских отложений находятся Верхне-Аршинское и Кужинское месторождения на Южном Урале. Первое из них расположено к северу от пос. Тирляна Белорецкого района в Республике Башкортостан. В годы Великой Отечественной войны оно эксплуатировалось. Кужинское месторождение находится в 130 км к юго-западу от г. Белорецка в пределах единого рудного поля с одноименным баритовым месторождением. Оно представлено бедными вкрапленными рудами.

Среди ордовикских осадочных пород — песчаников, алевролитов, аргиллитов — залегают Саурейское и Нижнеталотинское месторождения на Полярном Урале. Саурейское месторождение предварительно разведано. Оно представлено преимущественно вкрапленными и прожилково-вкрапленными рудами. Рудное тело залегает согласно со слоистостью и падает на запад под углом 65−80о. Руды прослежены по простиранию до 900 м, по падению — 650 м при мощности 0,2−5,0 м. Главными рудными минералами являются галенит, сфалерит, халькопирит, пирит, барит. Содержание в руде составляет (в %): свинца — 0,6−10, цинка — до 1, серебра — до 200 г/т, бария — до 5 (И.А. Никулина, 1987).

Нижнеталотинское свинцово-цинковое месторождение расположено вблизи побережья Карского моря, в северной части Талота-Пайпудынского синклинория. Оно залегает среди пологолежащей толщи переслаивающихся аргиллитов и песчаников, пронизанных дайками и силлами диабазов. Рудные зоны мощностью несколько метров сложены преимущественно вкрапленными цинковыми и барит-полиметаллическими рудами.

Изучением свинцово-цинковых месторождений на Урале занимались В. А. Душин, О. Н. Грязнов, Е. С. Контарь, В. В. Григорьев, В. И. Чесноков, И. А. Никулина и сотрудница Института геологии и геохимии Т. И. Широбокова (1982), исследовавшая минеральный состав руд, их геохимические особенности, изотопный состав серы сульфидов и высказавшая представления о генезисе свинцово-цинковой минерализации.

В связи с малыми размерами и удаленностью от железных дорог в настоящее время свинцово-цинковые месторождения не эксплуатируются.

К вулканогенно-осадочным относятся многочисленные месторождения высококачественных тонкодисперсных бентонитов, в том числе особо ценных щелочных и светложгущихся разностей. В нашей стране представителями этого типа являются уникальное Огланлинское месторождение щелочных и светложгущихся бентонитов в Туркмении, Гумбрийское в Грузии, Ханларское в Азербайджане, Азкамарское в Узбекистане, Камалинское в Красноярском крае, небольшое Пыжевское на Украине и др. Из зарубежных особенно известны Вайомингское месторождение высокосортных щелочных бентонитов в США и аналогичная ему по качеству группа месторождений в районе поднятия Блек-Хиллс на территории штатов Вайоминг, юго-восточной части Монтана и западной части Южная Дакота.

Вулканогенно-осадочные бентониты в большинстве случаев отличаются светлой окраской, среди них встречаются и чистые белые разности. Они характеризуются раковистым изломом, часто однородной массивной структурой. Щелочные разности сильно набухают в воде, образуя тиксотропную массу. Обычно они состоят на 70 — 90% из монтмориллонита, характеризующегося высокой степенью кристаллического совершенства. В качестве примесей содержатся смешаннослойные минералы, гидрослюды, хлорит, цеолиты, кристобалит. В химическом отношении характеризуются повышенным содержанием SiО2 (в среднем 65%). Количество А12О3 обычно 12 — 17%. Содержание красящих окислов (Fe2О3 — FeO, TiО2) — 4 — 5%, но иногда снижается до 1,5% .

Вулканогенно-осадочные месторождения формировались путем гальмиролиза — подводного преобразования вулканических пеплов и другого пирокластического материала. Качество и чистота образуемых бентонитов определяются составом исходного материала и характером среды водоема, в котором происходило осаждение и преобразование этого материала.

Вулканогенно-осадочные месторождения бентонитов в зависимости от характера среды осадконакопления отчетливо подразделяются на два подтипа: морской и континентальный — озерный. В процессе многолетних исследований авторы установили, что в морском подтипе наряду с другими разновидностями формируются щелочные и светложгущиеся бентониты, в то время как в континентальных — озерных условиях образуются только щелочноземельные и при этом, как правило, более темноцветные разности.

Преобладающая часть вулканогенно-осадочных месторождений бентонитов формировалась на дне морских водоемов за счет разложения вулканического стекла, источником которого служили подводные извержения, а также извержения вулканов на побережье и островах. Морская щелочная восстановительная среда особенно благоприятна для преобразования пеплов в монтмориллонит. Постоянное содержание в морской воде соединений натрия с наличием избыточных щелочей в исходном материале создает возможность образования именно натриевых бентонитов.

Наиболее тонкодисперсные разности бентонитов образуются по пеплам, занесенным в морской водоем воздушным путем. В процессе воздушной транспортировки пирокластического материала наиболее грубые частицы и тяжелые темноцветные минералы (железистые и другие) выпадают вблизи от очагов извержения, а наиболее мелкие, легкие и светлые частицы (обедненные рудными минералами) — вдали, на расстоянии сотен километров от них. Вот эти удаленные от вулканических аппаратов участки скопления пеплов в морских водоемах и были наиболее благоприятными для образования светлых маложелезистых бентонитов.

Из пеплов и других пирокластических продуктов, выпавших на сушу и снесенных оттуда вместе с другими разнообразными по составу терригенными материалами в морской или пресноводный водоем, могли быть образованы лишь более грубодисперсные, как правило, щелочноземельные ожелезненные серо-зеленые разности бентонитов. Теоретически натриевые монтмориллонитовые глины могут образовываться в щелочных содовых озерах. Однако промышленные скопления щелочных бентонитов такого типа в мировой практике не зарегистрированы. Все известные месторождения вулканогенно-осадочных бентонитов, формировавшиеся в континентальных — озерных условиях, содержат щелочноземельные, реже смешанные по составу бентониты.

Из зарубежных представителей континентального пресноводного подтипа — месторождение кальциевых бентонитов Сандерс-Дефайанс в штате Аризона в США, где отмечаются постепенные переходы от чистых гомогенных монтмориллонитовых глин до песчаниковидных мучнистых туфов.

К континентальному подтипу относятся также недавно открытые небольшие месторождения бентонитов Тель-Хаджар и Рагадан в северо-восточной части Сирии, расположенные в краевых подвижных частях Аравийской платформы. Мощность бентонитовых пород 7 — 10 м, а содержание в них монтмориллонита 70 — 80%.

К пресноводному континентальному подтипу относится месторождение магний-кальциевого бентонита Харпер-Хиллс в Северном Кентербери (Новая Зеландия), образовавшееся в пресном озере в миоценовую эпоху в результате изменения пепла базальтового состава. Благодаря последнему обстоятельству примерно 40% монтмориллонитовых минералов представлено нонтронитом; содержание Fe2О3 в бентоните 14,5%. Бентониты неразбухающие.

Вулканогенно-осадочные месторождения бентонитов характеризуются пластовой формой залегания, мощность пластов изменяется от первых десятков сантиметров до 5 — 10 м, редко более. Запасы месторождений обычно мелкие или очень мелкие, реже средние и крупные.

К терригеннои коллоидно-осадочным месторождениям относится большая группа месторождений щелочноземельных бентонитов кальциево-магниевого и магниево-кальциевого состава. К ним принадлежат известные отечественные месторождения формовочных и адсорбционных бентонитов: Черкасское на Украине, Биклянское, верхнее Нурлатское, Тарн-Барское, Смышляевское в Поволжье, Любинское в Западной Сибири, Подсиньское в Восточной Сибири и др. Среди зарубежных — месторождения формации Портерс-Крик в США, группа экономически важных месторождений в Японии, в Южной Добрудже в Румынии и др. Осадочные бентониты характеризуются почти повсеместно темной окраской — серо-зеленой, коричневой, темно-серой и почти черной. Они имеют раковистый или землистый излом, в воде распускаются без заметного набухания. При высыхании плотные разности становятся камнеподобными, а слоистые — растрескиваются.

В минералогическом отношении бентониты состоят на 60 — 70% из Са-Mg-монтмориллонита, характеризующегося низкой и средней степенью кристаллического совершенства. В качестве примесей в них присутствуют смешаннослойные минералы, гидрослюда, палыгорскит, реже каолинит и аллофан. В химическом отношении они характеризуются повышенным содержанием Аl2О3 (20%), Fe2О3 (4,5%) и потерь при прокаливании (8,5%). Содержание Na2О низкое, обычно измеряется долями процента.

В общем виде процесс формирования осадочных бентонитов сводится к переотложению и диагенетическому изменению продуктов выветривания изверженных, метаморфических и осадочных пород суши и раскристаллизации их коллоидно-дисперсных продуктов.

В зависимости от характера среды бассейнов седиментации осадочные месторождения, так же, как и вулканогенно-осадочные, отчетливо подразделяются на два подтипа: морской и континентальный. Лучшим качеством отличаются месторождения, образованные в морских условиях. Щелочная среда морских водоемов (рН 7 — 9), к которым приурочена преобладающая часть месторождений, благоприятствует преобразованию хлоритгидрослюдистых продуктов выветривания и раскристаллизации гелей в монтмориллонит, то есть способствует обогащению обломочного монтмориллонитсодержащего глинистого осадка хемогенным монтмориллонитом. А в кислой среде происходит разубоживание уже принесенного монтмориллонитового осадка вследствие деградации и последующей каолинитизации.

Примером зарубежных осадочных месторождений морского подтипа являются месторождения США, расположенные на территории прибрежных равнин Атлантического океана и Мексиканского залива. Это, в частности, залежи бентонитов формации Портер-Крик в штатах Миссури, Иллинойс, Теннеси и Миссисипи, а также глины округа Туиггс в штате Джорджия. Залежи глин отличаются большой мощностью, выдержанностью по простиранию на огромных площадках, но нередко характеризуются невысоким качеством из-за присутствия примесей песчаного и гидрослюдистого глинистого материала. Пласты отличаются большой однородностью.

Представителями осадочного пресноводного подтипа в нашей стране служат месторождения щелочноземельных бентонитов: Любинское в Западной Сибири, Подсиньское в Восточной Сибири; Зырянское в Курганской области и др. Все они формировались в озерных пресноводных водоема, в восстановительной слабо щелочной или нейтральной среде с рН 7 — 8. Бентониты этих месторождений характеризуются относительно невысоким качеством, пониженным содержанием монтмориллонита (в среднем 60 — 70%), относительно большей примесью песчаноалевритового материала, чем в бентонитах морского подтипа. К тому же они иногда отличаются повышенной известковистостью. Тем не менее, описываемые бентониты являются кондиционным формовочным сырьем, а также могут быть использованы для производства буровых растворов, высокосортного керамзита и т. д.

Рассмотрим месторождение Нижний Мамон, которое приурочено к титаноносным вулканогенно-осадочным образованиям на юге Воронежской области в районе с. Нижний Мамон. Месторождение сложено осадочными и вулканогенно-осадочными породами палеозоя, мезозоя и кайнозоя, согласно залегающими на докембрийском фундаменте. Отложения ястребовского горизонта девонского возраста имеют мощность от нескольких до 35 м. Глубина залегания 50−70 м. Общая протяженность находящихся в его составе вулканогенно-осадочных пород примерно 100 км при ширине 20−40 км. Основное направление их простирания совпадает с зоной разлома, с которой связана вулканическая деятельность. Наибольшее количество ильменита приурочено к грубообломочным туфам, туфитам и туфопесчаникам, в которых эффузивные обломки представлены преимущественно породами основного состава. Терригенного материала в туфах менее 10%, в туфопесчаниках — около 90. Цементом служит магнезиально-железистый хлорит. Наиболее обогащены ильменитом (иногда до 50% объема) грубообломочные разности туфогенных пород, размеры зерен ильменита в среднем 0,25−0,3 мм. Количество ильменита резко уменьшается с увеличением в толще терригенного материала. Образование вулканогенных пород, обогащенных ильменитом, вероятно, происходило в мелководном морском бассейне и явилось следствием подводной вулканогенной деятельности.

Список используемых источников

1. Кирсанов Н. В. Генетические типы и закономерности распространения месторождений бентонитов в СССР / Н. В. Кирсанов, М. А. Ратеев, А. А. Сабитов и др. — М.: Недра, 1981, — 214 с.

2. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов / Под ред. Г. Брауна, — М.: МИР, — 1965, — 307 с.

3. Берри Л. Г. Минералогия / Л. Г. Берри, Б. Г. Мейсон, Р. В. Дитрих, — М.: МИР, — 1987, — 603 с.

4. Грим Р. Э. Минералогия и практическое применение глин / Р. Э. Грим, — М.: МИР, — 1967, — 264 с.

5. Котельников Д. Д. Глинистые минералы осадочных горных пород / Д. Д. Котельников, А. И. Конюхов, — М.: Недра, — 1986, — 247 с.

6. Куковский Е. Г. Особенности строения и физико-химические свойства глинистых минералов / Е. Г. Куковский, — К.: Наукова думка, — 1966, — 128 с.

7. Осипов В. И. Микроструктура глинистых пород / В. И. Осипов, В. Н. Соколов, Н. А. Румянцева, — М.: Недра, — 1989, — 211 с.

8. Брегг У. Л. Кристаллическая структура минералов / У. Л. Брегг, Г. Ф. Кларингбулл, — М.: МИР, — 1966, — 389 с.

9. Дзоценидзе Г. С., Влияние вулканизма на образование осадков, М., 1965

10. Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, М., 1969; Осадкообразование и полезные ископаемые вулканических областей прошлого, т. 2, М., 1968.