Сурьма в подземных водах некоторых золоторудных месторождений Кураминского хребта

ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 260 1976

СУРЬМА В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ НЕКОТОРЫХ ЗОЛОТОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КУРАМИНСКОГО ХРЕБТА

В. Б. АДИЛОВ, Н. М. ШВАРЦЕВА, Д. ЛЯН

На необходимость определения сурьмы при гидрогеохимических поисках впервые было указано П. А. Удодовым, И. П. Онуфриенком и Ю. С. Париловым [4]. Ими были обнаружены водные потоки рассеяния этого элемента в пределах полиметаллических, вольфрамово-оловянных и медно-кобальтовых месторождений. В последующем повышенное содержание сурьмы (до 500 мкг/л) было обнаружено В. Г. Ивановым (личное сообщение) на Саралинском золоторудном поле (Кузнецкий Алатау), а К. М. Давлитгалиевой и И. Г. Дивеевым [1] — в пределах сульфидных месторождений Малого Каратау (до 90 мкг/л). Наиболее высокое содержание сурьмы (до 3900 мкг/л) приводится Д. С. Мукимовой для рудничных вод Кадамджайского сурьмяного рудного поля (Средняя Азия) и В. Н. Макаровым [2] для сурьмяных месторождений бассейна реки Индигирки, в рудничных водах которой содержание сурьмы достигает 1,5—1,6-106 мкг/л. Однако до сих лор характер распределения и особенностц миграции сурьмы в подземных водах остаются слабо изученными. Это объясняется в значительной мере отсутствием до недавнего времени надежных методов анализа подземных вод. В то же время, исходя из общих геологических особенностей сурьмы как элемента, можно предполагать его высокую подвижность в подземных водах и образование широких водных потоков рассеяния [5]. Рассмотрение поведения сурьмы в водах с точки зрения использования ее в поисковых целях, несомненно, представляет интерес.

Гидрогеохимические исследования в пределах золоторудного месторождения Кочбулак были проведены В. Б. Адиловым в 1964 г., а на месторождениях Актурпак, Кургашинкан и Кальмакыр Н. М. Шварцевой и Д. Лян в 1969 г. Анализ сурьмы в водах проводился путем концентри-рования ее с гидроокисью алюминия с последующим спектральным окончанием в проблемной геологической лаборатории ТПИ и амальгамно-по-лярографическим методом, разработанным Е. М. Мальковым в Центральной лаборатории Министерства геологии Узбекской ССР. Чувствительность этого метода составляет 0,1 мкг]л.

Исследованные месторождения расположены в пределах раскрытой водонапорной системы Кураминского хребта. Сильно расчлененный рельеф способствует проникновению инфильтрационных вод на значительную глубину и хорошей промываемости горных пород в области питания и создания напора, Инфильтрационные воды, богатые кислородом и углекислотой, обладают большой растворяющей способностью, что

благоприятствует процессам выщелачивания горных пород и выносу химических элементов за пределы профиля выветривания. Вместе с тем сухой аридный климат, относительно небольшое количество атмосферных осадков, почти полное их отсутствие в течение долгого летнего периода приводят к тому, что современное питание подземных вод месторождений происходит только на возвышенной обнаженной территории Кураминского хребта. Это подтверждается хотя бы тем фактом, что подземные воды по наблюдениям в штольнях имеют почти постоянный режим в течение всего года. Суммарный подземный сток в пределах месторождения Кочбулак определяется примерно в 5 л/сек.^ а Актурпак — 6 л/сек. Разгрузка подземных вод осуществляется по долинам рек и особенно по зонам тектонических нарушений. Воды зон тектонических разрывов обычно вскрываются штольнями, пройденными в пределах месторождений.

Подземные воды месторождений характеризуются повышенной общей минерализацией (до 3,0 г/л), сульфатным и реже сульфатно-гидро-карбонатно-натриево-кальциевым составом. Содержание сульфат-иона в этих водах велико и достигает 1377 мг/л. Кислые воды нигде не встречены, рН изменяется от 6,9 до 7,8. В водах обнаружен широкий комплекс элементов с повышенным содержанием золота, мышьяка, сурьмы, а также свинца, меди, цинка и молибдена. Рассмотрим поведение сурьмы в водах каждого месторождения в отдельности.

Золоторудное месторождение Кочбулак расположено на северном склоне Кураминского хребта в междуречье Нишбаш-сая и Гуш-сая. В геологическом отношении оно приурочено к тектоническим разломам и трещинам, выполненным кварцем, баритом, кальцитом с сульфидами и золотом. Из рудовмещающих пород наиболее распространены мрамори-зованные и окварцованные известняки (Дх—Сх), андезитовые и дацито-

вые порфиры (С2—С*к базальтовые конгломераты и агломе-

ративные туфы (С 2а*з) и др.

В минералогическом отношении руды месторождения Кочбулак представлены скоплениями пирита, блеклой руды, гематита, сфалерита, халькопирита, барита, кварца и карбонатов. Основными компонентами этого месторождения являются золото, цинк, свинец, медь и сурьма. Ги-погенные минералы представлены гидрогематитом, пираргилитом, борнитом и ковеллином, которые образуют каемчатые микротекстуры. Среди рудных минералов встречены сурьмяносодержащие: бурнотит, джем-сонит, плагионит, стибилюционит и др. Эти минералы считаются средними по устойчивости, а их продукты окисления слаборастворимы. Тем не менее, видимо, эти минералы являются основным источником обогащения подземных вод сурьмой.

В районе месторождения были изучены воды близлежащих саев Акташ, Узук, Актурпак и Кочбулак и воды всех штолен. Всего было отобрано 68 проб, в 44 из которых обнаружена сурьма с содержанием от 1,5 до 42 мкг]л. Некоторые результаты этих исследований приведены в табл. 1, из которой видно, что подземные воды штолен отличаются повышенным содержанием сурьмы, мышьяка и золота. Максимальные ее значения характерны для подземных вод штолен. В водах поверхностных водотоков, не связанных с месторождением, содержание сурьмы достигает только 5 мкг/л. Исключение составляет сай Акташ, в водах которого сурьма обнаружена до 27 мкг\л. Это объясняется тем, что на протяжении всей длины река пересекает продольные тектонические нарушения, по которым происходит разгрузка подземных вод, связанных с месторождениями. Интересно отметить, что в отдельных точках опробования высокому содержанию сурьмы соответствуют максимальные содержа-

Таблица 1

Содержание сурьмы, золота и мышьяка в подземных водах месторождения Кочбулак

\о о Характер водопункта рН 50.!, мкг\л Общая минерализа- Химический состав подземных вод Содержание элементов. мкг\л

О. ^ С ция, г\л Аи Аэ

4 Штольня 6,9 не опр. не опр. не опр. не опр. 21,0 21,0

13 » не опр. » » » 0,78 5,7 5,7

22 Сай 7,4 » » » 0,49 6,5 3,9

26 Штольня не опр. » » » 0,03 4,5 >7,5

28 » » » » » не опр. 4,2 42,2

29 » » 402 0,8 Б04 НСОз Са 2,66 15,0 15,0

33 » - » 793 1,6 Э04 Са М^ 1,06 не опр. 21,0

37 Сай 7,0 805 1,9' Б04 N3 Мц 0,24 6,0 10,0

55 » 6,5 1377 2,0 Б04 Са Ыа Mg не обн. не опр. 7,0

56 Сай Акташ не опр. не опр. не опр не опр. не обн. » 15,6

58 » 7,2 351 0,6 Б04 НСОз Са Иа Mg не об«. 9,0 27,0

Фоновые значения 0,1 2,0 2,6

Рис. 1. Патак распространения сурьмы, в природных водах золотосульфидных месторождений Коибул-ак: 1 — поток распространения подземных 'вод с содержанием сурьмы более 2 мкг/л; 2 .— точка опробования, числитель — номер- точки, знаменатель — содержание элемента; 3 — ¡условные горизонтали; 4 —1 содержание элемента в подземных водах менее 1 мкг[л

ния мышьяка и золота. Характер водного потока рассеяния сурьмы представлен на рис. 1, из которого видно, что сурьма на площади распространена повсеместно, а водные потоки образуют четкие границы на расстоянии более 500 м от рудного тела. Водные потоки сурьмы и мышьяка на данном месторождении в общих чертах совпадают, причем размеры водного потока по сурьме несколько больше, чем по мышьяку.

Таким образом, при фоне 2,6 мкг/л максимальное содержание сурьмы в водах месторождения достигает 42 мкг/л, а содержание, равное 15—20 мкг/л, встречается повсеместно, т. е. коэффициент контрастноеги, как правило, больше 5—10. Наблюдаемые водные потоки рассеяния носят контрастный характер и могут быть выявлены в процессе гидрогеохимической съемки.

Золоторудное месторождение Актурпак расположено в долине рек Накпай и его правого притока Актурпаксай. В геологическом отношении оно приурочено к кварц-пиритовым жилам, залегающим в девонских известняках, грано-диорит-порфирах, сиенит-диоритах и андезито-дацито-вых порфирах. Подчиненное значение среди рудных минералов имеют халькопирит, галенит и сфалерит. Ведущую роль в обводнении месторождения играют воды зон тектонических нарушений, получающие питание как в результате регионального подземного стока, так и за счет вышележащих водоносных горизонтов.

В процессе гидрогеохимической съемки в водах обнаружен широкий комплекс элементов, который аналогичен для вод месторождения Кочбулак. Из элементов золоторудных месторождений, наблюдаемых в данном случае, ведущее место принадлежит сурьме, серебру и молибдену. Некоторые результаты гидрогеохимического опробования представлены в табл. 2, из которой видно, что подземные воды этого месторождения имеют нейтральную и слабощелочную среду, окислительно-восстановительную обстановку, содержание сульфат-иона, как правило, превышает 300 мг/л. Наибольшее содержание иона БС^ обнаружено в водах зон тектонических нарушений (до 1155 мг/л).

Сурьма в подземных водах месторождения распространена повсеместно. В основном она обнаружена в низких значениях от 1,2 до 3,8 мкг/л и лишь отдельные точки содержат ее выше 15 мкг/л. Какой-либо зависимости содержания сурьмы от рН, 304 и ЕЪ установить не удалось. В то же время наблюдается четкая зависимость содержания сурьмы от характера питания подземных вод. Так, в южной части месторождения Актурпак наблюдается подпитывание трещинно-грунтовых и трещинно-жиль-ных вод водами аллювиальных отложений долины реки Накпай. В результате такого смешения здесь формируются смешанные гидрокарбо-натно-сульфатные или сульфатно-гидрокарбонатные воды с минерализацией до 1 г/л. В них сурьма обнаружена в количестве от 1,3 до 3,5 мкг/л, серебро — до 0,3 мкг/л и молибден —до 4 мкг/л. Более минерализованные сульфатные воды распространены в северной части месторождения. Чаще всего эти воды приурочены к зонам тектонических нарушений и содержат максимальные количества сурьмы (15— 26 мкг/л) и серебра (7,5—34 мкг/л), В то же время воды Лимонитового и Северного разломов, вскрытые штольней, сурьмы не содержат. Объясняется это тем, что питание этих вод происходит за счет вышележащих водоносных горизонтов, непосредственно с месторождением не связанных. Сурьма также не обнаружена и в источниках, удаленных на 1,5—2,2 км от месторождения. Водные потоки рассеяния сурьмы на данном месторождении детально проследить не удалось, тем не менее по имеющимся данным можно предположить, что длина их не превышает 1,5 км. В пределах месторождения Актурпак сурьма, серебро, молибден и золото распространены в водах в количествах, значительно превы-

Таблица 2

Содержание сурьмы, золота, серебра и молибдена в водах золоторудного месторождения Актурпак

\о о Характер водопункта рН Е11 504) мг\л Общая минер., Химический состав вод Содержание элементов, мкг/л

М СЪ г/л

^ с Ag Ли БЬ Мо

958 Источник на

месторожде- Б04 НСОз Са 0,18 1.6

нии 7,2 340 0,76 не сшр. не опр.

959 Штольня, ка-

пеж 7,2 не олр. не опр. не опр. 0,33 не опр. 26,0 3,0

1114 Источник в 2,2 км от ме-

сторождения 7,1 » 0,64 Б04 НСОз Са не опр. 0,15 не обн. 2,0

1115 Источник в 1,5 км от ме- -

сторождения 7,6 » не опр. не опр. не опр. не опр. не обн. 4,0

1201 Штольня, ка-

пеж 7,4 136 0,40 НСОз Э04 № Са 0,30 0,32 3,8 4,0

1202 Штольня, ис-

точник 7,2 0,01 354 0,77 Э04 НСОз Иа Са 0,20 0,09 2,2 сл

1203 Штольня, ис-

точник 7,0 0Д5 не опр. не опр. не опр. 0,40 0,20 1,2 сл

1204 Штольня сме-

шанная 7,5 409 0,95 Б04 Са Иа 0,51 0,24 1,3 13,0

1205 Штольня, зо-

на нарушения 7,2 1155 1,64 Э04 Са ^ 0,42 1Д7 20,0 2,5

1207 Штольня, раз-

лом Северный 7,0 1082 1,76 Б04 Са Ыа 0,39 не опр. не обн. 3,0

1208 Штольня сме-

шанная 8,2 614 1,15 Б04 № Са 7,50 0,60 2,2 8,0

1210 Штольня, разлом Лимонито-

вый 7,5 ОД 499 0,80 Б04 Са М^ Ыа 0,28 не обн. не обн. 16,0

Фоновые 'значения

0,15

ОД 2,0 3,3

Таблица 3

Содержание сурыны, молибдена и золота в подземных водах месторождений Кургашинкан и Кальмакыр

»

° о

« Я

%

я н к О Я О) О)

Е 2 ч

о о а к Характер водопункта РН БО^, мг\л Общая минерализация, г/л Химический состав вод

%

Содержание элементов, мкг/л

БЬ

Мо

Аи

1144

«

к

в

а

03 и* Ск

>5

окисления 7,7 275 1,45 Б04 НСОз Иа Са 3,4 5,0 0,02

1153 » 7,8 595 1Д7 » 0,8 2,5 0,12

1156 » 7,7 1155 1,09 » 5,3 0,095 не обн.

1158 Зона окисле-

ния Центр. 12,0

разлом 7,8 не опр. 1,59 » 6,0 0,08

1160 Карьер 7,9 923 1,63 Б04 С1 N3 ^ 18,0 не обн. 0,096

1161 Воды зоны

неок. руды 7,0 1055 2,01 Б04 С1 mg Ш 21,0 0,11 0,04

1162 » 7,2 825 1,43 Б04 Ыа Са 19,0 20,0 ОД 2

1163 7,2 923 1,73 » 10,0 не обн. 0,24

1164 » 7Д 1132 2,06 Э04 Mg Са N3 25,0 0,09 0,28

1147 Карьер не опр. не опр. не опр. не опр. 9,0 0,11 0,32

1148 » 7,6 1615 2,61 Б04 Mg Ма Са 6,8 0,12 не опр.

1149 » не опр. не опр. не опр. не опр. 3,7 не оир. не обн.

1150 » 7,1 1185 1,91 Б04 Ш Са 0,5 не опр. не обн.

Фоновые значения

<2,0

3,3

ОД

шающих фоновое содержание. Замечено также, что наличие золота в воде всегда сопровождается присутствием сурьмы, и ее содержание, как правило, превышает величину золота в 5—10 раз и выше. Из всего сказанного можно заключить, что сурьма образует достаточно широкие вод-вые потоки рассеяния и может быть использована в качестве элемента-индикатора при поисках золоторудных месторождений гидрогеохимическим методом.

С целью выяснения присутствия сурьмы в водах других типов месторождений нами были проведены исследования на месторождении Кур-гашинкан (полиметаллическое с золотом) и месторождении Кальмакыр (медно-молибденовое с золотом). Некоторые результаты анализов'проб воды приведены в табл. 3, из которой видно, что сурьма в количестве от 0,8 до 6 мкг/л присутствует в водах зоны окисления, которые имеют слабощелочную реакцию и сульфатно-гидрокарбонатно-натриево-кальцие-вый состав. В зоне неокисленных руд распространены воды смешанного состава, из которых основными являются сульфатно-натриево-кальцие-вые и сульфатно-хлоридно-магниево-натриевые. Содержание сурьмы в этих водах в 5—10 раз выше, чем в водах окисленной зоны.

В пределах месторождения Кальмакыр были изучены воды, отобранные на различных горизонтах карьера, и во всех из них обнаружена сурьма в количестве от 0,5 до 9 мкг/л, т. е. большей частью выше фоновых значений. При этом содержание сурьмы в водах часто выше, чем молибдена или золота.

Из всего сказанного следует, что сурьма широко распространена в подземных водах изученных золоторудных, полиметаллических и медно-молибденовых с золотом месторождений. В условиях Кураминского хребта она образует водные потоки рассеяния, длина которых изменяется от 0,5 до 1,5 км. Все это позволяет сделать вывод о целесообразности использования сурьмы в качестве критерия при поисках указанных месторождений гидрогеохимическим методом. Кроме того, следует подчеркнуть тот факт, что наблюдаемые широкие водные потоки рассеяния сурьмы формируются в условиях нейтральной и слабощелочной среды, что является благоприятным фактором для использования этого элемента при поисках глубоко залегающих рудных тел, в пределах которых не формируется зона окисления.

ЛИТЕРАТУРА

1. К. М. Д а в л и т г а л и ев а, И. Г. Дивеев. Гидрогеохимические поисковые показатели полезных ископаемых Мугоджар и Малого Каратау. В кн.: «Гидрохимия и гидротермия подземных вод Казахстана». Алма-Ата, «Наука», 1969.

2. В. Н. Макаров. Гидрогеохимия сурьмяных месторождений бассейна реки Индигирки. В тезисах: Геохимические поиски в областях криогенеза. Л., 1970.

3. С. С. Смирнов. Зона окисления сульфидных месторождений. Изд. АН СССР, 1955.

4. П. А. Удодов, И. П. Онуфриенок, Ю. С, Парил о в. Опыт гидрогеохимических исследований в Сибири. М., «Высшая школа», 1962.

5. П. А. У д о д о в, С. Л. Ш в,а р ц е в. О некоторых закономерностях миграции мик-ройомпонентов в подземных водах гипергенеза. Труды межведомственной конференции по гидрогеохимическим и палеогидрогеологическим методам исследований в целях поисков месторождений полезных ископаемых. Изд. ТГУ, 1969.