Геолого-геохимические критерии оценки площади коренных сульфидных медно-никелевых руд

© Л.К. Мирошникова, 2013

УДК 551.214.4; 550.84.094.1 Л.К. Мирошникова

ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПЛОЩАДИ КОРЕННЫХ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД

Установлено соответствие зональности геохимического поля рудных горизонтов направлению осевых линий интрузивных тел и направлению развития процессов рудообразования. Зональность геохимического поля соответствует минералогической зональности рудных тел.

Ключевые слова: геохимическое поле, интрузив, рудный горизонт.

В Норильском горнорудном районе основным полезным ископаемым являются сульфидные Cu— Ni руды с платиноидами и золотом, известные месторождения которых интенсивно разрабатываются. Особую актуальность приобретает задача поисков сульфидных Cu—Ni руд в пределах рудных узлов с промышленными месторождениями, фланги и глубокие горизонты которых изучены недостаточно. Обнаружение в полно-дифференцированных интрузивах осевой зоны во фронтальной фации является главной целью поисковых работ, так как именно эти части интрузий норильского типа обладают наивысшей степенью рудоносности (Е.Н. Суханова).

И, как одним из методов, для локального прогноза в предлагаемой работе рассматривается соответствие зональности геохимического поля медно-никелевого типа и построений осевых зон интрузива, а также направления фракционирования сульфидного расплава на основе распределения рудогенных микроэлементов. В основе решения данной задачи лежит сопоставление теоретических построения минеральной и генетиче-

ской зональности рудных горизонтов (В.А. Рябикин, А.С. Торгашин, В.А. Радько, А.Д. Генкин, В.В. Дистлер, Г.Д. Гладышев и др.) с предлагаемой автором зональной структурой геохимических полей первичных ореолов в интрузивных породах.

Для решения поисковой задачи изучались первичные ореолы рассеяния полезных компонентов (Cu, Ni и платиноидов), при этом подразумевалось распределение этих элементов в опробованных разрезах на территории участка. При составлении схем и разрезов по простиранию и вкрест простирания интрузивов на площади Талнахского рудного поля использовались разрезы по скважинам, пройденных с полным отбором керна по исследуемым интервалам. Параметры разведочной сети составляли 100х200 м до 50х50 м. Для локального прогноза использовались данные 20 скважин, которые вскрыли дифференцированную интрузию, содержащую сульфидную минерализацию.

При составлении геолого-геохимических схем и разрезов по простиранию и вкрест простирания интрузива использовались данные литохимиче-ского опробования по скважинам,

пройденным с полным отбором керна по исследуемым интервалам. Для моделирования геохимического поля рассматривалось распределение редких микроэлементов в опробованных разрезах на территории участка.

Аналитические работы производились в Центральной лаборатории ФГУП «ВСЕГЕИ». Пробы, отобранные по разрезу эффузивных и осадочных пород анализировались эмиссионным методом приближенно-количественного спектрального (ПКСА) анализа способом просыпки-вдувания с применением спектрографа СТЭ-1 и п/а штатива УСА-6. для геохимических проб, приближенно-количественным спектральным способом испарения из канала электрода для рудных проб. Для ПКСА способом про-сыпки-вдувания применялся спектрограф СТЭ-1 и п/а штатива УСА-6, для ПКСА способом испарения из канала электролиза- спектрограф СТЭ-1, укомплектованный МАЭС (многоканальный анализатор эмиссионных спектров). Для моделирования осевых зон интрузивных тел привлекались результаты химического анализа, приведенные по опубликованным материалам G.K. Czamanske, P.C. Lightfoot, J.L. Wooden, G.K. Naldrett, C.J. Hawkesworth, G.E. Brugmann, M.F. Horan, V.A. Fedorenko et al. (1996), Д.М. Туровцева (2002).

При построении геохимического поля применялся метод многомерных полей, дающий возможность автоматически конструировать эмпирические модели изучаемых объектов в поисковых целях. Компьютерная обработка геохимических данных производилась с применением пакета программ автоматизированной системы «ГЕОСКАН» позволяющей моделировать полиэлементную структу-

ру геохимического поля в поисковых целях [6].

Под понятием геохимического поля (ГХП) понимается область пространства, каждой точке которого поставлен в соответствие ряд концентраций химических элементов, аналитически определенных в данной точке.

В структуре ГХП были выделены формальные термины зона рассеянной минерализации (ЗРМ), аномалия, фон, которые соответствуют обобщенным уровням различных энергетических состояний системы ГХП. Аномальные области в соответствии с условиями обработки базы данных анализов выделены по значению коэффициентов концентраций (Кк) главенствующих элементов > 3. Под аномалией будем понимать элемент пространственной структуры ГХП, который характеризуется согласованным (координированным) поведением ряда элементов при одновременном возрастании их концентраций. Закономерная пространственная смена аномальных ассоциаций обуславливает зональность геохимического поля.

В структуре ГХП выделены области (зоны) рассеянной минерализации (ЗРМ), для которых характерны пространственно несогласованное возрастание концентраций отдельных микроэлементов, связанное с развитием рассеянной рудной минерализации, а сами эти области часто оказываются сопряженными с аномалиями. Границы ЗРМ выделены в пределах значений 1,5 < Кк < 3,0. Включение ЗРМ в контур геохимического поля, позволяет анализировать не только контрастные центральные представленные аномалиями части, но и сла-бопроявленные фланги геохимиче-

ского поля, где происходит затухание организующих процессов.

Областью многомерного геохимического фона является область пространства, каждой точке которого соответствуют одновременно низкие и взаимонезависимые концентрации химических элементов. Значения фоновых содержаний, как правило, в пределах порядка сопоставимы со значениями соответствующих кларков, т. е. коэффициенты концентрации (Кк) близки к значению 1 (0.7 < Кк < 1.5).

Средством выражения состава геохимического типа является геохимическая ассоциация (ГХА). Основой для выделения геохимических ассоциаций является химический состав минералов минерагенических систем.

Продуктивность медно-никелевых ореолов ГХП в соответствии со средним содержанием в них металлов представлена следующим образом. Содержания меди до 0,1 вес.%, и никеля до 0,2 вес. % отмечаются в областях фона (0,8 <Кк > 1,5), в аномалиях (Кк > 3) Си содержится > 0,3 вес.%, а N1 > 0,25 вес.%. В зависимости от минерального состава руд главенствующее положение в ГХА ореолов медно-никелевого типа принадлежит меди (халькопиритовые руды) или никелю (пентландит- пирротино-вые руды).

Геологическое строение плошали Талнахского рудного узла и генетические аспекты формирования сульфидных медно-никеле-вых руд

Талнахский и Норильский рудные узлы является составным элементом крупной рудоконцентрирующей руд-но-магматической структуры - Кет-ско-Норильской, которая в свою очередь является частью Тургайско-

Хатангской рифтовой зоны, расположенной в пределах суперрегиональной никеленосно-платиноносной Таймыро - Норильской провинции Енисейско-Североземельского метал-логенического пояса (Додин Д.А, 2002). Талнахский рудный узел (ТРУ) расположен на юго — западе Харае-лахской мульды и приурочен к поперечному сочленению Норильско -Хараелахского разлома с Пясинским куполовидным поднятием.

Сульфидные медно-никелевые месторождения Норильского региона находятся в интрузиях, которые ассоциируют с платобазальтовым магматизмом. Разнообразные магматические образования по данным и-РЬ датирования, выполненным Като е! а1 (2000), были сформированы в течение полутора миллионов лет, в период от 251.7±0.5 до 250.2±0.3 млн. лет назад [8].

Все месторождения Норильского региона, как промышленные, так и забалансовые связаны только с некоторыми интрузиями норильского типа. Интрузии норильского типа (юу-у8Т1пгпг) ТРУ Талнахская и Верхне-Хараелахская дифференцированы от габбродолеритов нормального ряда до такситовых и пикритовых габбро-долеритов с рудной вкрапленностью в нижней части интрузии и до лейко-габбро и габбродиоритов в верхней части. К нижней части полнодиффе-ренцированных интрузий норильского типа в качестве одного из диффе-ренциатов приурочены пластовые тела сплошных сульфидных Си - N1 руд, которые располагаются в теле интрузива в виде линз и пластовых залежей и в роговиках нижнего экзо-контакта. Кроме того, в слабоэроди-рованном массиве Хараелахской интрузии (западная ветвь Верхнее-

Рис. 1. Строение геохимического поля горизонта оливиновых габбродолеритов Хараелахского интрузива: 1—6 развитие медно-никелевого типа (цифрами указаны значения коэффициентов концентраций); 2 — геохимический тип титановый; 8 — промышленный контур рудоносного интрузива; 9 — границы залежей массивных и медистых руд; 10 -Норильско-Хараелахский разлом; 11 — другие тектонические нарушения; 12 - опорные скважины и их номера; 13 — линии разрезов; 14 — направление осевых линий

Талнахской интрузии) сплошные сульфидные Си-№ руды интрудиро-ваны, в результате коллапса субвулканической камеры, и в породы верхнего экзоконтакта в виде сплошных, брекчиевидных и густовкрап-ленных медистых руд, образующих тела сложной морфологии.

Сплошные сульфидные руды являются одним из дифференциатов интрузии и их первичное положение в интрузии, по мнению А.Дж. Налдрет, В.А. Радько, В.А. Федоренко определялось в такситовых и пикритовых габбродолеритах. После отжатия первичной линзы сульфидного рас-

плава в нижний экзоконтакт на месте ее образования остаются прессинг-такситы и прессинг-пикриты с остаточным содержанием сульфидов более 50 %. Богатые сплошные руды слагают пластиноподобные тела - залежи и жилы, выделяемые в пределах общего поля их расположения. Наиболее крупные скопления сплошных сульфидов тяготеют к углублениям и «выбоинам» в подошве фронтальной зоны рудоносной интрузии.

Результаты исследований

Выделяемые несколько зон концентрирования рудогенных микроэлементов на площади Талнахского рудного узла занимают в пространстве вполне определенные позиции, совпадая с границами развития рудоносных интрузий, и соответствуют реально существующим геологическим объектам — горизонтам с сульфидным оруденением.

В настоящей работе автор одним из направлений локального прогноза сульфидной минерализации на флангах месторождений, предлагает производить моделирование осевых линий фракционирования сульфидной магмы, что позволит определить направление развития рудной минерализации внутри контура промышленных руд месторождения. Воздействие сульфидной составляющей магматического расплава и ее флюидов на вмещающие интрузивные и метаморфические породы их контактового ореола не ограничивается контуром месторождения, границы которого являются не естественными геологическими границами выклинивания рудных тел, а обусловлены экономическими, горнотехническими и технологическими факторами.

Основанием определения направления осевой линии развития фрак-

ционирования сульфидной жидкости, является латеральная зональность геохимических полей горизонтов вкрапленных руд в оливиновых, пик-ритовых и такситовых габбродолери-тах, основанная на неравномерном распределении основных рудообра-зующих элементов Си и N1 и параметров отношений Си /N1 и (Р1+Р^/ (Ни+Оэ+1г).

Было определено три направления осевых линий развития фракционирования сульфидной жидкости, которые представляют собой не бесконечно тонкую линию, а пучок кривых, определяющих в своей совокупности осевую часть рудной зоны (В.А. Радь-ко, 1993).

Состав сульфидных руд определяется тремя факторами: составом силикатной магмы, из которой сегрегировались сульфиды, ^фактором (отношение количества магмы, прошедшей через систему и отреагировавшей с сульфидом, к количеству сульфида в системе) и степенью фракционирования сульфидной жидкости в ходе ее кристаллизации (Налдрет). Данные аспекты достаточно подробно рассмотрены в работах Налдрет, Радько, Генкин, Федоренко и др., которые отмечают, что при охлаждении природных сульфидных магма кристаллизуются тээ. На поздней высокотемпературной стадии рудообразования, когда кристаллизовались и фракционировали массивные руды выше вкрапленных, отмечается обогащение первичного оруденения фракционированной сульфидной жидкостью, обогащенной Си, Р< Р! и Аи и обед-неной Со, НЬ, Ни, 1г и Оэ. Следовательно, наблюдаемый в настоящее время состав сульфидов в интрузивных породах является суммой состава первоначального сульфида и компо-

нента, добавленного пропитывающей жидкостью (Налдрет). Скорее всего, первичное вкрапленное оруденение возможно, сохраняется только в верхних дифференциатах интрузива (габ-бродолериты оливиновые и оли-винсодержащие).

Моделирование положения осевых линий основано на результатах анализов, приведенных в табл. 1, 2.

Для изучения распределения меди и никеля в первичном сульфидном оруденении рассмотрена зональность ГХП оливиновых габбро долеритов, отстроенная по горизонту оливино-вых габбродолеритов Хараелахского рудоносного интрузива (рис. 1).

Максимальные концентрации никеля отмечаются в центральной части Хараелахского интрузива (скв. КЗ-1162). По мере удаления от центра концентрации никеля и меди снижаются и в южной части поля области зон рассеянной минерализации, окружающие аномалии, окаймляются областью с фоновыми содержаниями меди и никеля и аномалиями титанового геохимического типа (скв. 471) В центральной части поля отношение Ni/Cu = 2.1 (аномалия), в зонах рассеянной минерализации Ni/Cu = 1.1, в западном направлении значение Ni/Cu несколько повышается и равно 1.2-1.4 (табл. 1). Можно заключить, что для первичного сульфидного ору-денения характерно его геохимическая специализация на никель и преобладание никеля над медью.

Содержания Cu, Ni - вес.%; Pt, Pd, Rh, Ru, Os, Ir - г/т. Анализы приведены по опубликованным материалам А.Дж. Налдрета (2003) и Czamanske et al/ (1992).

По горизонту вкрапленных руд в пикритовых и такситовых габбродолер-итов распределение меди и никеля сле-

дующее. Изменение концентрации металлов наблюдается вдоль линий, определенных как осевые. Максимальное количество меди и никеля отмечается в центральной части Хараелахского интрузива (КЗ-1162). По мере удаления от центра наблюдается последовательное снижение содержания Cu и Ni, причем содержания металлов в северном направлении (скв. КЗ-1812 и K3-1739) несколько выше, чем в западном. В пределах западной части Хараелахского интрузива выделяется область (скв. К3-835 и скв. КЗ- 862), в которой содержания меди и никеля меняются незначительно и несколько превышают количество металлов по остальным скважинам (скв. КЗ-835 и скв. КЗ- 862) (табл. 1). Распределение значений отношения Cu/Ni по горизонту вкрапленных руд в пикри-товых и такситовых габбродолеритах следующее. В поле Талнахского месторождения, где минеральный состав вкрапленных руд в основном пирро-тиновый, значения отношения не превышают единицы. В поле месторождения в западном направлении от центра интрузива (КЗ-1162) наблюдается последовательное увеличение параметров Cu/Ni и максимальные их значения отмечается в районе скв. КЗ- 862 (Cu/Ni = 11) и П- 3202 (Cu/Ni = 7,8). Вполне вероятно, в указанном направлении идет процесс обогащения сульфидов Cu за счет фракционирования сульфидного расплава.

По горизонту массивных и медистых руд в распределении параметров отношения Cu/Ni отмечается та же закономерность, что и во вкрапленных рудах в пикритовых и такситовых габб-родолеритах. Отмечено, что возрастание параметров отношений Cu/Ni прослеживается в одном случае к западу от центра Хараелахского интрузива (скв. КЗ-1162), а во втором - к югу.

£ Таблица 1 о

Средние составы сульфидов и отношения Cu/Ni вкрапленных, массивных и «медистых руд»

Интрузия Скважины Массивные руды Медистые руды Вкрапленные руды

Гп Гт

Си вес.% Ni вес.% Cu/Ni Си вес.% Ni вес.% Cu/Ni Си вес.% Ni вес.% Cu/Ni Си вес.% Ni вес.% Cu/Ni

СВ-28 4,4 10,5 0,4

Талнахская П-1769 4,33 5,81 0,75 3,86 5,18 0,74 10,41 7,02 1,5 9,25 5,96 1,6

КЗ-1796 3,97 6,39 0,6 10,44 6,6 1,6 10,62 5,83 1,8

КЗ-1739 5,48 5,24 1,1 4,82 4,58 1Д 10,4 5,95 1,5 10,73 4,6 2,3

Коме, (шахта восток) 1.97 0.79 2,5

Скал. 2.06 0.74 2,8

Маяк 3.21 0.65 5,0

Хараелахская (центр) КЗ-1162 15,05 4,48 3,4 12,9 3,84 3,4 12,66 7,25 1,7 10,45 5,23 2,0

Хараелахская (восток) КЗ-1812 4,33 5,81 0,74 3,9 4,63 0,84 11,45 6,15 1,9

К31838 1Д 0,8 1,4

Хараелахская (запал) П-3202 21,6 2,76 7,8 5,14 1,59 3,2

КЗ-868 5,32 3,92 1,4 3,83 2,89 1,3 6,29 3,74 1,7

К3-835 3,68 3,37 1,1 8,33 1,97 4,2 6,69 3,3

КЗ-8Э7 5,77 3,4 1,7

КЗ-588 5,43 3,41 1,6 5,96 2,88 2,1 5,63 2,49 2,3

КЗ-8Э9 6,79 3,43 2,0 5,85 2,52 2,23 6,09 2,34 2,6

КЗ-860 4,19 3,42 1,2

КЗ-862 6,58 3,45 1,9 9,37 3,59 2,6 5,78 2,45 2,3

Окт Си 19,5 3,38 5,8 4.95 1.10 4,5

Тайм 4,39 3,99 1Д 4,05 3,57 1,13

Коме (шахта запад) 2.19 0.76 2,9

Таблица 2

Средние составы ЭПГ и показатель отношения

Месторождение, поле рудника, скважины М

Октябрьское месторождение. Западная часть

Вкрапленные рулы 18 6415 469 24 14 9 167

Скв. КЗ-868

Р-к Октябрьский 14980 3570 18 47 37 181

Массивные руды

Скв. КЗ-868 2391 649 8 5 5 168

Р-к Таймырский 5854 1438 75 63 37 42

Богатые медью мас- 43503 9011 4 16 11 1694

сивные рулы

Медистые руды

(р-к Октябрьский) 76

Октябрьское месторождение. Центральная и восточная часть

Вкрапленные руды

Скв. КЗ-1162 48 2384 611 14 6 5 120

Скв. КЗ-1812 8 2638 508 18 8 7 95

Массивные руды

Скв. КЗ-1162 5 15344 2400 10 7 9 687

Скв. КЗ-1812 3 7454 1390 64 54 27 52

р-к Глубокий

Медистые руды

Скв. КЗ-1812 4 2954 879 118 54 30 19

Р-к Комсомольский 6630 1740 290 20 30 25

Окончание табл. 2

Месторождение, поле рудника, скважины М

Талнахское месторождение

Вкрапленные рулы

Скв. КЭ-1739 59 2271 604 26 12 8 62

Скв. КЗ-1796 24 2260 779 45 23 15 37

р-к Скалистый

Скв. П-1769 46 3335 1142 32 15 10 79

р-к Маяк 5875 2312 70 37 30 60

Массивные руды

Скв. КЭ-1739 5 7747 1837 108 68 133 23

Скв. КЗ-1796 3 5897 1844 424 236 115 10

Скв. П-1769 2 12223 2756 111 56 27 77

Р-к Комсомольский 6910 2000 320 32 20 21,8

р-к Маяк 7240 2300 300 30 30 26,5

р-к Скалистый 4980 1680 300 30 28 18,5

Рис. 2. Диаграмма распределение отношения (Р:+Рф/(Ни+1г+05) по горизонтам вкрапленных руд в пикритовых и такситовых габбродолеритах

Рис. 3. Диаграмма распределения параметров отношения (Р1+Рф/(Ии+1г+05) по горизонтам массивных и медистых руд Октябрьского и Талнахского месторождений

При рассмотрении строения геохимического поля в горизонтах массивных, медистых и прожилково-вкрапленных руд было установлено, что зональность ГХП соответствует минеральной зональности массивных руд. В пространстве развития сульфидов с преобладанием халькопирита выделяется поле мед-но-никелевой специализации, причем в направлении к западу от центра интрузива отмечается увеличении концентрации меди. Наиболее высококонтрастные аномалии отмечаются в рудах западной части Харае-лахского интрузива (коэффициент концентрации меди до 373 по скв. КЗ-806), где сконцентрированы сульфиды преимущественно ку-банитового состава, образующиеся в позднюю стадию рудообразования в ходе фракционирования сульфидной жидкости.

Характерным признаком фракционирования сульфидной жидкости в процессе рудообразова-ния, как в месторождениях Талнахского рудного узла, так и Кольского полуострова является обогащение ее остаточного расплава Р! и Р<< и обеднение Ни, 1г и Оэ. Вариации отношения (Р!+Р</ (Ни+1г+Оэ) связаны с фракционированием сульфидного расплава, в процессе которого идет кристаллизация шээ и совмес-

тимые с ним элементы Ru, Ir и Os удаляются в кристаллический осадок. При этом Pt, Pd совместно с Au Cu накапливаются в остаточной жидкости (Brugman et al., 2002). Следовательно, значение отношения (Pt+Pd)/ (Ru+Ir+Os) можно рассматривать в качестве показателя фракционирования, а его значение и распределение по площади будет отображать интенсивность процесса и направление его развития. В пределах рассматриваемой части месторождения при достаточно низких содержаниях Ru, Ir и Os, максимальные значения во вкрапленных (Pt+Pd)/ (Ru+Ir+Os) отмечаются в западной и центральной частях равные соответственно 180 и 120 (табл. 2).. В целом тренд распределения значений монотонно убывающий и только в южной части и юго-восточной части месторождения отмечается заметное увеличение показателя отношения = 60-76 (рис. 2).

1. Суханова E.H. О принципиальной модели рудоносных интрузивов Норильского типа и ее применимости. / В кн.: Геология и полезные ископаемые Норильского района. (Материалы II Норильской геологической конференции). — Изд. Норильского ГМК, 1971, с. 159-162.

2. Рябикин В.А., Торгашин А.С. и др. Вкрапленные руды Норильских медно - никелевых месторождений - перспективный источник платинометального сырья. // Цветные металлы 2007, №7, с. 16 — 21.

3. Генкин А.Д., Дистлер В.В., Гладышев Г.Д. и др. Сульфидные медно-никелевые руды норильских месторождений. — М.: Наука, 1981.

4. Радько В. А. Модель динамической дифференциации интрузивных траппов северо-запада Сибирской платформы.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Среди массивных и медистых руд Октябрьского и Талнахского месторождений отмечается довольно крутой профиль распределения показателей отношения (Pt+Pd) / (Ru+ Ir+ + Os). Здесь, также как и во вкрапленных рудах, максимальные показатели отмечаются в пределах рудных горизонтов западной и центральной частей Хараелахского интрузива (табл. 2). Всплеск увеличения показателя (Pt+Pd)/(Ru+Ir+Os) = = 77 отмечается в южном участке рудного поля (рис. 3).

Выводы

Установлено соответствие зональности геохимического поля рудных горизонтов направлению осевых линий интрузивных тел и направлению развития процессов рудообразова-ния. Зональность геохимического поля соответствует минералогической зональности рудных тел.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

//Геология и геофизика, № 11, Новосибирск, 1991. С. 19-26.

5. Налдретт А.Дж. Сульфидные медно-никелевые месторождения: классификация, состав и генезис /Генезис рудных месторождений. т.2/. М.: Мир, 1984, с. 253-343.

6. Коган Б.С., Гинзбург Л.Н., Буренков ЭДК, Резников И.Н., Евсеев В.А. Методические рекомендации по применению системы «ГЕОСКАН - 200» при обработке неоднородной геохимической информации на ЭВМ. М.: ИМГРЭ, 1989. 44 с.

7. Додин Д.А. Металлогения Таймыро-Норильского региона. С-Пб.: Наука, 2002. С. 230 - 231.

8. Kamo S.L., Czamanske G.K., Krogh T.E. A minimum U-Pb age for Siberian flood vocanism // Geochim. Cosmocyim. Acta. 1996. V. 60. P. 3505-3511. EES

Мирошникова Людмила Константиновна — кандидат геолого-минералогических наук, доцент, miroshnikova_lk@ mail. Ru Норильский индустриальный институт.