Бурцев А.А. Универсальность онтогенической зональности колчеданных объектов

Бурцев А.А. Универсальность онтогенической зональности колчеданных объектов

Blog

Научная статья

Электронный научный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1852аа объектов Бурцев А.А. (а burtsev@mail.ru)

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ)

До открытия многочисленных субмаринных проявлений колчеданного рудогенеза в современных рифтовых зонах мирового океана генезис ископаемых колчеданных месторождений являл собой предмет оживленных дискуссий. Причиной последних служила гетерогенная природа колчеданных объектов и широко известная конвергентность последних.

В настоящей работе автор поставил целью установить универсальность онтогенической зональности образований различного иерархического уровня организации рудного вещества: кристалл (зерно) пирита- агрегат пирита- колчеданное рудное тело. Пирит слагает иногда практически весь объем рудной массы и в существенной степени определяет некоторые технологические свойства руд. В генетическом отношении пирит самый информативный минерал месторождений колчеданного семейства. Проходящий, сквозной характер обеспечивает ему широкий генетический спектр и позволяет использовать этот минерал в качестве незаменимого и уникального минералогенетического индикатора, поставляющего исследователю числовой материал. Типоморфные минералофизические показатели пирита дают возможность количественно моделировать процесс формирования сульфидного месторождения и осуществлять прогноз скрытого оруденения [4].

Колчеданный рудогенез не имеет аналогов и не может быть рассмотрен ни с позиций изучения седиментогенеза, метасоматоза, метаморфизма или гидротермальной деятельности как отдельно взятых процессов. Рудное вещество к месту разгрузки субмаринных источников доставляется эндогенными флюидными системами, вместе с тем способ отложения рудной массы - осадочный. Наряду с указанным генетическим дуализмом, первоначально осадочно-диагенетические образования, оказываясь погребенными под толщей более молодых сульфидных осадков - сингенетичного продукта гидротермально-флюидной системы - попадают в зону влияния рудогенерирующей флюидной системы и сингенетично автометасоматически трансформируются в ходе онтогенеза залежи. Зона автометасоматоза, описываемая рядом термодинамических барьерова [12], перемещается

Электронный научный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1853аа обстановках, существенно различающихся по физико-химических

параметрам (Р, t, Eh, рН и др.). Это обусловливает сингенетичный

гетерогенез руд колчеданных месторождений в пределах одной рудной

залежи. Син- и пострудная переработка затушевывает первоначальную

картину и приводит известной конвергенции колчеданных руд уже в

ходе рудогенеза. Результатом такой широко признаваемой в последнее

время [1, 10, 11, 13 и др.] зонной чистки является универсальная

рудно-онтогеническая зональность - от корневой зоны к кровле следуют

гидротермально-метасоматические штокверковые (метаморфические),

массивныеа комбинированные иа гидротермально-осадочные

(диагенетические) руды. Колчеданная залежь неоднородна минералофизически: корневая часть залежи от кровли отличается рядом показателей, в том числе микротвердостью, ТЭДС и др. [6], а также эквивалентным удельным электрическим сопротивлением пирита [5].

Эта зональность универсальна и в той или иной степени

свойственна всем колчеданным рудным объектам и проявляется на

различных структурно-иерархических уровнях организации рудного

вещества- от кристалла (зерна), агрегата до рудной залежи и место

рождения. Выявление онтогенической зональности пиритных

образований построено на диагностике пиритной минерализации по

генетическим типам пирита, выделенным И.А.Богушем [2]: осадочный,

диагенетический, автометасоматический (автобластический),

гидротермально-метасоматический, регионального метаморфизма, локального метаморфизма высоких степеней.

Рис. 1. Гетерогенный кристалл пирита. Ширина поля снимка 2,5 мм. Месторождение Джусинское, Южный Урал.

Как и рудная залежь, неоднородными минералофизически [3] и гетерогенными являются кристаллы пирита (Рис. 1).

Электронный научный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1854аа Внутрикристаллическая зональность отражает онтогенетический цикл конкретного кристалла и определяется его положением относительно границ залежи, будучи обусловлена процессом рудогенеза, неравномерно и зонально проявлявшимся в пространстве. Внутренняя зональность кристалла пирита, выявляемая травлением HN03+CaF2, отражает изменение габитусных форм в процессе роста кристалла, или его эволюцию (Рис. 1).

Автором были детально рассмотрены срезы кристаллов пирита месторождений Джусинское, Барсучий лог, Зимнее, Быковское, Худесское и других колчеданных объектов, а также единичных кристаллов пирита из пород различного возраста- от кембрийских до мезокайнозойских.

При анализе зон было принято следующее: внешнему габитусу присваивается порядковый №0; следующий за ним - №1 и т.д. Таким образом, за начальную точку отсчета принималось окончание минералогенеза, обстановка которого и зафиксирована внешним (лнулевым) габитусом. По мере продвижения точки наблюдения из центра кристалла к периферииа (габитус №0)а величина угла между

Электронный научный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1855аа Угол между нормалями к граням кристалла, град.

ЬЬ

-8-

гоа *-

О.аа S

|- X

О CQ

^ О

О Q-

I- >s

с; с; аз

Рис. 2. Распределение по кристаллоанатомическим уровням средних значений угла между нормалями к граням кристалла; отсчет габитусов начинается с внешнего (периферия - нулевой уровень).

Кристалломорфологическая эволюция отражает возрастание энтропии: максимуму соответствует гексаэдр, или куб {100}, угол между нормалями к граням 90 [4]. Эта же тенденция отражается на минералофизическом уровне - по мере приближения к периферии кристалла, в ходе онтогеническои смены генетических типов возрастает микротвердость пирита. Зональность кристалла или агрегата пирита, так же, как и зональность залежи, отражает онтогенез рудного образования, вне зависимости от его масштаба. Так, ядро с реликтами осадочно-диагенетического генезиса соответствует слабоизмененой кровле, средняя часть, сложенная зональным автобластическим пиритом, соответствует развитию комбинированных руд - производных автометасоматоза; периферия, сложенная азональной каймой, соответствет максимально метаморфизованным корням рудной залежи.

Аналогичное соответствие зональности рудной залежи прослеживается и на уровне агрегатов (Рис. 3).

Электронный научный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1856аа

\ Корреляция R

=0.98

Чг-

-------------- 1

Чг-

т-'------- ^-г^-----

^тЧ

0,75а 1 1,25а 1,5аа 1,75 2

Расстояние от центра агрегата, мм

а) ^Чж"ж*"а б)

Рис. 3. Микроструктурная (а) и гранулометрическая (б) зональность микроконкреции пирита. Ширина микрофотоснимка (а) 2 мм. Месторождение Джусинское, Южный Урал.

Широко известной особенностью гранулометрической зональности колчеданои залежи является зависимость поперечника кристаллов и зерен пирита от положения его в разрезе рудного сечения скважины (Рис. 4).

Поперечник кристаллов, мм

0аа 0,2 0,4 0,6 0,8

Рис. 4. Гранулометрическая зональность скважины 1023, Джусинское месторождение, Южный Урал.

В качестве другого примера можно рассмотреть конкреции пиритов из юрских глинистых сланцев, отобранные вблизи горы Кинжал (Северный Кавказ). Первичная генетическая принадлежность этих агрегатов не вызывает сомнения- в пределах ядерной части обнаружены сульфидизированные микрофоссилии. Периферия конкреций от их ядра отличается: более метаморфизованные периферийные кристаллы в 5-10

Электронный научный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ 1857аа R, 0,ООп Ом*м

0 12 3аа 4 5 6аа 7

	17,5
^
	24,2
>i
со
	32,1
со
СО	37
О
С	50
со
I	61
ю
>%
с;	68
\|_


WЧУа_
Pfr	____ i
F

Рис. 5. Минералофизическая зональность рудного разреза Худесского месторождения (Северный Кавказ)

Таким образом, выявленное единство онтогенической зональности кристалла пирита и колчеданной рудной залежи позволяет вышеизложенное считать корректной иллюстрацией к образно обозначенному классическому подходу изучения природы: в каждой капле воды можно увидеть океан и подтвердить золотое правило геологии: листочником геологической информации является, прежде всего, вещество и его характеристики.

Практическое значение описанные особенности сходства в строении кристалла и залежи могут иметь при определении геолого-структурных позиций рудной залежи (кровля - подошва, опрокинутое залегание, уровень эрозионного среза), а также в том, что текстурно-структурные особенности руд и минералофизические свойства, выявляемые минералогенетическим картированием, определяют эффективность обогащения добываемого минерального сырья.

В качестве обобщающих выводов можно сформулировать следующие положения:

1.аа Кристаллоанатомические особенности пирита, выраженные

количественно, являются параметрической моделью общего процесса

гидротермально-осадочного рудогенеза.

2. Выявленная онтогеническая зональность месторождений

колчеданного семейства отражает общую универсальную зональность,

свойственную всем колчеданным объектам ряда, который состоит из

образований различного иерархического уровня организации рудного

вещества: кристалла (зерно)а пирита -а агрегата пирита -а руда -колчеданное рудное тело - колчеданное месторождение.

итература

Авдонин В.В. Гидротермально-осадочные породы рудоносных вулканогенных комплексов. М.: МГУ, 1994. 184 с
Богуш И.А. Генетические типы и онтогенез дисульфидов железа колчеданной формации Северного Кавказа. В сб. Проблемы онтогении минералов под ред. Д.П.Григорьева. Л.: Наука, 1985, с. 67-71.
Богуш И.А. Физические поля гетерогенных зерен и кристаллов пирита. В сб.: Физические поля минералов. Тез. докл. годичного собрания Минералогического общества РАН. С.-Пб ".20-22 мая 1998 г. СП6Д998. -С. 37.
Богуш И.А., Бурцев А.А. Онтогенический атлас морфогенетических микроструктур колчеданных руд. - Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2004.-200 с.:ил.
Богуш И.А., Бурцев А.А., Лубянова СИ., Максименко Н.А. Физическая зональность кристаллов и агрегатов пирита. В сб.: Проблемы геологии и геоэкологии Южно-Российского региона: Сб. науч. Тр. / Юж.-Рос. Гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск, УПЦ Набла ЮРГТУ, 2001. - С. 175-182.
Богуш И.А., Старостин В.И. Руднофизическая зональность полигенных колчеданных залежей Северного Кавказа. Геол. рудн. месторожд., Т. XXIV №1, 1982. С. 93-98.
ебедева СИ. Микротвердость минералов. - М.: Недра, 1977. - 113 с.
Джафаров Ч.Д. Кристалломорфология пирита и ее минерагенетическое значение. Баку: Элм, 1970, 118 с.

9.а Жабин А.Г. Онтогения минералов. Агрегаты. М.:, Наука, 1979.

Ю.Прокин В.А., Серавкин И.Б., Буслаев Ф.П. и др. Медноколчеданные

месторождения Урала: Условия формирования / Екатеринбург: УрО

РАН, 1992. 307 с. 1 ГПрокин В.А., Ярош П.Я., Рудницкий В.Ф. Модель формирования

колчеданных месторождений уральского типа // Генетические

модели эндогенных рудных формаций. Т.2. Новосибирск, 1983. С.49-

59. 12.Труфанов В.Н. Минералообразующие флюиды рудных

месторождений Большого Кавказа. Ростов н/Д.Изд-во РГУ. 1979. 270

с. 13.0hmoto Н. Formation of vulcanogenic massive sulfide deposits: The

Kuroko respective // Ore Geology Reviews, 1996. № 10. P. 135-177

Все научные статьи

________________ i________________ i________________ i_________ .