Типы руд и особенности формирования Буруктальского никелевого месторождения (Южный Урал) (стр. 2 )

Диссертационная работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора , которому автор выражает глубокую признательность. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ОАО «Комбинат Южуралникель» , , за помощь в сборе диссертационных материалов и коллекции образцов. Автор благодарит директора Научно-образовательного центра Горного института профессора за содействие в проведении исследований.

Краткая геологическая характеристика Буруктальского никелевого месторождения

Материнскими породами и источником никеля и кобальта при образовании Буруктальского месторождения кобальт-никелевых руд послужили ультрамафиты Буруктальского офиолитового массива. Массив находится в южной части Зауральского поднятия в зоне Джетыгаринского регионального разлома и по (1978) относится к Буруктальской группе ультрамафитовых массивов, расположенных в пределах одноименного синклинория (рис. 1). В центре Буруктальского синклинория, занимая большую его часть, располагается Колумбайская габбро-диоритовая и Коскольская гранитоидная интрузии нижнекаменноугольного возраста. Значительным распространением на месторождении пользуются дайки габбро, диабазовых порфиритов, диоритов и гранитных пегматитов [Эдельштейн, 1968]. В развитой на месторождении площадной и линейно-трещинной коре выветривания широко развит серпентин-охристый сокращенный профиль, который не везде имеет одинаковое строение. По данным химического опробования на месторождении выделяют два технологических типа никелевых руд – железистый (Fe2O3>20 %) и магнезиальный (< 20 % Fe2O3).

Защищаемые положения и их обоснование

1. Выделенные по минеральному составу, структурно-текстурным особенностям и условиям залегания лизардитовые, нонтронитовые, кварц-магнетитовые, кварц-гётитовые, хлоритовые и оксидно-марганцевые руды Буруктальского месторождения целесообразно рассматривать в качестве природных типов никелевых руд и учитывать при технологическом картировании в процессе проведения геологоразведочных работ.

В результате проведенных нами минерально-петрографических и геохимических исследований, был существенно уточнен минеральный состав горных пород и руд Буруктальского месторождения. Многие уже известные на месторождении минералы получили современные названия, отвечающие требованиям Международной минералогичекой Ассоциации, был установлен целый ряд новых минеральных фаз, изучена их никеленосность. Гипергенные породы и руды Буруктальского месторождения впервые получили свои петрографические названия (железные охры → кварц-гётитовые, кварц-магнетитовые руды; выщелоченные серпентиниты → лизардитовые серпентиниты и т. д.). Выделенные таким образом минерально-петрографические разновидности руд, с учетом их структурно-текстурных особенностей, а также условий залегания и возможности их четкого пространственного обособления, были объединены нами в шесть природных типов руд, представленных на рис. 2 и в таблице 1.

Как видно из рисунка 2, руды лизардитового природного типа локализуются в верхней части нижней серпентинитовой зоны месторождения, руды нонтронитового типа - в нонтронитовой зоне, хлоритовые руды развиты как в серпентинитовой, так и в оксидно-железной зоне месторождения, а руды кварц-магнетитового, оксидно-марганцевого и кварц-гётитового природных типов – в оксидно-железной зоне месторождения. При этом руды лизардитового, нонтронитового, кварц-магнетитового и кварц-гётитового природных типов слагают в коре выветривания, в основном, субгоризонтальные плащеобразные, линзообразные залежи, а руды хлоритового и оксидно-марганцевого типов – преимущественно субвертикальные жильные, клинообразные и столбообразные рудные тела. Форма рудных тел отражает тектоническую проработку субстрата месторождения и соотношение в природных типах руд остаточных и инфильтрационных минеральных разновидностей руд: остаточные слагают, главным образом, плащеобразные залежи, а инфильтрационные пронизывают их в виде частой сети жил и прожилков различной мощности (от долей мм до 1 м), слагают карманы и гнезда, клинообразные рудные тела вдоль разрывных нарушений, осложняя морфологию подошвы рудных тел. Исключение составляют руды хлоритовых метасоматитов, имеющие остаточное происхождение, но жильную и столбообразную форму рудных тел, которая унаследована от морфологии первичных для них приразломных и придайковых метасоматитов субстрата месторождения.

Лизардитовый природный тип руд слагает около 25 % руд месторождения и содержит по нашим данным в среднем 1,2 мас. % NiO и 0,08 мас. % CoO. Руды образуют плащеобразные залежи мощностью до 55 м, нарушенные вертикальными малоаплитудными

Рис. 2. Вертикальный профиль Буруктальского месторождения. 1 – серпентинизированные ультрамафиты (перидотиты и дуниты); 2 – карбонатизированные серпентиниты; 3 – лизардитовые руды; 4 – нонтронитовые руды; 5 – кварц-магнетитовые руды; 6 - кварц-гётитовые руды (структурныен охры); 7 – кварц-гётитовые руды (бесструктурные охры); 8 – оксидно-марганцевые руды; 9 – дайки; 10 – хлоритовые руды. Зоны: I – серпентинитовая; II  - нонтронитовая; III – оксидно-железная.

блоковыми подвижками. Согласно проведенным исследованиям, главным породообразующим минералом лизардитовых руд является серпентин (40-90 %), представленный никелевым лизардитом 1Т со средним содержанием NiO 0,3-0,5 мас.%, реже присутствуют реликтовые хризотил и антигорит. В числе второстепенных минералов, постоянно присутствующих в лизардитовых серпентинитах, отмечаются сапонит, никелево-железистый клинохлор Ib (2,6 мас.% NiO), кварц, никелевый гётит (0,5-1,5 мас.% NiO), никелевый клинохлор IIb (2,3-3,2 мас.% NiO), монтмориллонит, а также стевенсит. Реликтовые минералы представлены хромшпинелидом, никелевым магнетитом (0,8-1,2 мас.% NiO). В нижних горизонтах серпентинитовой зоны – в карбонатизированных лизардитовых серпентинитах в составе кварц-опал-халцедоновых и магнезит-доломитовых прожилков также присутствует никелевый лизардит 1Т, редко - непуит.

Нонтронитовый природный тип руд составляет 3-5 % руд месторождения, содержит в среднем 0,97 мас.% NiO и 0,10 мас.% СоО и слагает маломощные (0,5-1,5 м) линзовидные залежи на границе оксидно-железной и серпентинитовой зон месторождения. Главные породообразующие минералы представлены никелевым нонтронитом (1,9 мас.% NiO), никелевым гётитом (0,9 мас.% NiO), никелевым клинохлором IIb (2,3 мас.% NiO).

Кварц-магнетитовый природный тип руд «чёрного» горизонта выделен и описан нами впервые, составляет 10-15 % руд месторождения при среднем содержании NiO 1,09 мас.%, CoO 0,16 мас.%. Приурочен к нижней части оксидно-железной зоны месторождения и слагает пластообразные залежи мощностью 3-10 м, подошва которых осложнена многочисленными карманами и углублениями, клинообразными рудными телами, проникающими в толщу лизардитовых серпентинитов и хлорититов на 10-15 м, а в отдельных карманах - до 150 м. В настоящее время они являются предметом непосредственной эксплуатации в карьерах месторождения. Основным и важнейшим минералом этих руд является никелевый магнетит (40-60%), который по данным электронной микроскопии содержит 0,9‑1,3 мас.% NiO, а также кварц (40-60 %). Второстепенные минералы – маггемит, никелевый гётит (1,3-1,6 мас.% NiO), никелевый клинохлор IIb, сепиолит, марганцевые минералы (криптомелан, тодорокит, пирохроит), гематит, лизардит 1Т, хромшпинелид. Глинистые минералы представлены сапонитом, никелевым монтмориллонитом, каолинитом. Руды «черного» горизонта отличает мелко-тонкодисперсная структура с размером зёрен 0,05-3 мм, а также черный или темно-коричневый цвет, который позволяет использовать рудные тела этого природного типа в качестве маркирующего горизонта, разделяющего образования оксидно-железной и серпентинитовой зон коры выветривания месторождения (рис. 2).

Кварц-гётитовый природный тип руд составляет 30 % руд месторождения и содержит в среднем 1,11 мас.% NiO и 0,10 мас.% СоО. Руды этого типа залегают в форме мощной плащеобразной залежи (25-50 м), слагающей большую часть оксидно-железной зоны месторождения. Они представлены двумя структурными разновидностями: в нижней части залежи - структурными охрами, сохранившими структуру серпентинитового субстрата, а в верхней - бесструктурными охрами (рис. 2). Руды обоих разновидностей тонкодисперсные, размер зёрен около 0,05 мм. Состоят они на 50-70 % из никелевого гётита и на 30-50 % из кварца с примесью марганцевых минералов (асболана, псиломелана, тодорокита, пирохроита), а также никелевого клинохлора IIb, хромшпинелида (0-0,8 мас.% NiO), никелевого иллита (3,95 мас.% NiO), монтмориллонита, галлуазита. Никелевый гётит кварц-гётитового типа руд содержит 1,3‑4,6 мас.% NiO при практически полном отсутствии кобальта.

Хлоритовый природный тип руд составляет около 15 % руд месторождения при среднем содержании NiO 1,31 мас.%, CoO 0,11 мас.%. Слагает столбообразные и жильные рудные тела до 10-15 м в диаметре, а также контактовые придайковые оторочки, прослеженные скважинами до глубины 150-200 м. Главный породообразующий минерал в них – никелевый клинохлор IIb (до 90 %), содержит до 5,7 мас.% NiO. Помимо него в рудах присутствуют и другие хлориты – никелевый шамозит (0,5-3,6 мас.% NiO), никелевый пеннантит (6,1-7,1 мас.% NiO; 1,9-2,0 мас.% СоО), нимит, кобальт-никель-марганцевый клинохлор IIb (1,8-7,5 мас.% NiO, 0,8-6,4 мас.% СоO), а также баумит, антигорит, магнетит, никелевый гётит, марганцевые минералы (асболан, бёрнессит, пирохроит, тодорокит) и продукты последующего разложения хлоритов в коре выветривания – никелевые нонтронит, иллит, монтмориллонит и каолинит.

Оксидно-марганцевый природный тип руд выделен и описан нами впервые, составляет 5-10 % руд месторождения при среднем содержании NiO 1,17 мас.%, CoO 0,22 мас.%. Руды этого природного типа на месторождении имеют инфильтрационное происхождение и слагают жильные, гнездовидные, гроздьевидные, реже линзообразные рудные тела. Внутри этих рудных тел они выполняют систему тонких прожилков, слагают гнезда и натечные колломорфные образования неправильной формы, образуют сажистые скопления и пропитывают основную массу породы, окрашивая ее в черный и иссиня-черный цвет. Они часто ассоциируют с гётитовыми, хлоритовыми (шамозит-пеннантитовыми), кварц-опал-халцедоновыми прожилками, образуя горные породы сложного состава. По нашим наблюдениям в карьерах Буруктальского месторождения оксидно-марганцевые руды пространственно тяготеют к «чёрному» горизонту оксидно-железной зоны, сложенному кварц-магнетитовыми рудами или к участкам развития хлоритовых руд в серпентинитовой зоне, видимо, как к участкам с повышенной проницаемостью коры выветривания. Сложены оксидно-марганцевые руды, в основном, асболаном (8,4-17,8  мас.% NiO; 0,9-15,0 мас.% СоО), с примесью обширной группы минералов, таких как бёрнессит, никелевый якобсит (5,1 мас.% NiO; 4,96 мас.% СоО), никелевый криптомелан (0,9-1,9 мас.% NiO, 0,5-0,6 мас.% СоО), тодорокит, псиломелан, пирохроит, голландит, баумит, кариопилит, присутствуют оксиды железа, минералы редких земель (ксенотим) и другие минералы.