WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Бурцев А.А. Универсальность онтогенической зональности колчеданных объектов

Научная статья

 

Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       1852      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2006/000.pdf

Универсальность онтогенической зональности колчеданных

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 барьеров  [12], перемещается


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       1853      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2006/000.pdf

вверх по разрезу залежи. Так кровля и корни залежи оказываются в

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),

массивные        комбинированные       и        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»       1854      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2006/000.pdf

Кристаллы имеют следующие элементы внутреннего строения: Зона 1. Внешняя азональная кайма, которая формируется в ходе эпигенетических трансформаций кристалла, приводящих в финале к уничтожению первичной генетической информации в кристалле. По мере увеличения степени метаморфизма эта зона разрастается от периферии к центру кристалла и может стереть все неоднородности внутреннего строения. Азональная периферийная часть сложена метаморфогенным пиритом, который обладает наибольшей микротвердостью [2, 4]. Зона 2. Зональное поле. В рамках настоящей статьи эта зона представляет наибольший интерес т.к. дает удобную возможность для точных и простых измерений при количественном изучении внутреннего строения кристалла. Зональное поле отражает в своем строении наибольшую часть кристаллоонтогенетического цикла, соответствующего продуктивной фазе в деятельности рудоподводящих гидротерм. Описываемая зона сложена автобластическим пиритом. Зона 3. Внутренняя зона. Это пространство часто представляет собой законсервированное ядро кристаллизации. Образование ядра соответствует самой ранней стадии в онтогенетическом цикле кристалла. Нередко ядро содержит реликты агрегатов сложной, порой причудливой формы (Рис. 1), которая соответствует резкому проявлению неравновесности среды минералогенеза [8, 9].

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 («нулевым») габитусом. По мере продвижения точки наблюдения из центра кристалла к периферии  (габитус №0)  величина угла между


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       1855      http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/000.pdf

нормалями   к  граням   кристалла  растет   (Рис.   2),   что   соответствует исчезновению комбинаций и к упрощению форм.

Угол между нормалями к граням кристалла, град.

ЬЬ

40

45

50

60

0)

0

________________ i________________ i________________ i_________ .

1

2

3

4

5

^

о

0)

т

-8-

го  *-

О.   S

|-    X

О    CQ

^    О

О    Q-

I-    >s

О

с; с; аз

Б

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»       1856      http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/000.pdf


О

 

\ Корреляция R

=0.98

—г-

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

—г-

т-'------- ^-г^-----

^т—

^т—

0,75              1             1,25           1,5            1,75             2

Расстояние от центра агрегата, мм

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

0            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»       1857      http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/000.pdf

раз больше, чем кристаллы в ядерной части конкреций, микротвердость пирита на периферии конкреций в 1,5-2 раза больше, чем в ядре, а эвивалентное удельное электрическое сопротивление (р) в среднем в 1,5 раза меньше. Следует при этом отметить, что пириты метаморфизованнной корневой зоны залежи обладают существено меньшим р, чем пириты кровли (Рис. 5).

R, 0,ООп Ом*м

0             12                         3            4             5             6            7


17,5

^

24,2

>i

со

32,1

со

СО

37

О

С

50

со

I

61

ю

>%

с;

68

|_


 

 

W—У _

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: «источником 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.   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: кристалл     (зерно)     пирита -     агрегат     пирита -     руда -колчеданное рудное тело - колчеданное месторождение.

Литература

  1. Авдонин В.В. Гидротермально-осадочные породы рудоносных вулканогенных комплексов. М.: МГУ, 1994. 184 с
  2. 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.
  3. 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.
  4. Богуш И.А., Бурцев А.А. Онтогенический атлас морфогенетических микроструктур колчеданных руд. - Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2004.-200 с.:ил.
  5. 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.
  6. Богуш И.А., Старостин В.И. Руднофизическая зональность полигенных колчеданных залежей Северного Кавказа. Геол. рудн. месторожд., Т. XXIV №1, 1982. С. 93-98.
  7. Лебедева СИ. Микротвердость минералов. - М.: Недра, 1977. - 113 с.
  8. Джафаров Ч.Д. Кристалломорфология пирита и ее минерагенетическое значение. Баку: Элм, 1970, 118 с.

9.  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

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.