Физико-химические изменения месторождений

Как и при выветривании для глубокой переработки руд и развития зон окисления месторождений благоприятными явля­ются: влажный жаркий климат, медленные поднятия, интенсив­ный водообмен грунтовых вод, хорошая проницаемость рудных тел, скопления химически и биохимически активных компонен­тов- Последний фактор при прочих равных условиях определяет разнообразие таких зон. Исходя из первичного состава руд зоны окисления резко отличаются на сульфидных, медных, полиме­таллических, урановых, золото-, серебро-, мышьяк-, фосфор- и ванадий содержащих месторождениях, залежах серы, каменных солей, угля, битуминозных пород и др.

При этом ведущими агентами являются: образующаяся за счет окисления сульфидов или серы серная кислота; формирую­щаяся за счет преобразования органических веществ угольная и органические кислоты; присутствующие в подземных водах анио­ны хлора и фтора; развивающиеся при наличии исходных кон­центраций ванадиевая, фосфорная и мышьяковая кислоты; ско­пления аэробных и анаэробных бактерий и продуцируемых ими твердых, жддких и газообразных соединений; появление элек­трического потенциала между сульфидами и окисленными обра­зованиями и соответствующих электрохимических реакций; по­явление локальных радиационных, тепловых и магнитных полей. Сочетание этих агентов обусловливает резкие изменения по вер­тикали окислительно-восстановительных, кислотно-щелочных параметров и сорбционных свойств среды^ что приводит к: рас­творению и выщелачиванию одних компонентов руд и концен­трации на геохимических барьерах других.

Строение и состав зон окисления металлических месторождений

В.И.Смирнов выделил четыре труппы металлических место­рождений по особенностям развития зон окисления: неизменяю­щиеся и слабо изменяющиеся; с изменениями минерального со­става без выноса металла; с изменением минерального состава и выносом металла; с накоплением металлов.

В наиболее характерном случае гипергенных преобразова­ний колчеданных залежей зона окисления разделяется на ряд вертикальных подзон (сверху вниз): бурых железняков; барито­вой сыпучки; пиритовой сыпучки. В зависимости от климатиче­ских условий в подзоне бурых железняков могут появляться

22*. _П1

сульфаты, включая ярозит, а в подзоне баритовой сыпучки — галогсниды. Такое строение соответствует закономерной смене более окисленных и гвдратизированных соединений железа на сульфатные и ниже сульфидные (рис. 44).

Если для железа в подзонах окисления имеют место только изменения его форм, то для меди отмечаются значительные из­менения содержаний. Образование закономерно сменяющих друг друт сверху вниз подзон выщелачивания, вторичных богатых окисных и вторичных богатых сульфидных руд соответствует из-менсниям Eh-pH условий и формам нахождения медных соеди­нений.

■

Приведенный пример строения зоны окисления имеет принципиальное значение и для других разновалентных элемен­тов (серебро, уран, ганадий), физико-химические особенности которых принципиально сходны. Им свойственны относительно подвижные окисные формы и трудно растворимые восстанови­тельные. Кроме того, эти элементы могут выпадать из кислых растворов в окислительной среде в виде гидроокислов (напри­мер, урана — скупит и беккерелит) и сложных солей с аняонооб^ разующими элементами (урановых слюдок, кераргирита, ванада-то в железа, свинца, цинка, меди и урана).

При окислении золотоносных сульфидных руд могут полу­чаться вторичные его концентрации. Если в первичных образо­ваниях было относительно крупное золото размером более ЮО мкм, то оно может гравитационно просаживаться и накапливать^ см на механическом барьере в нижней части зоны окисления _ Если же золото было тонкодисперсно распределено в сульфидах, то при их разложении оно может переходить в коллодные или истинные растворы и осаждаться на кислотно-щелочных и сорб-ционном барьерах. В этих случаях содержания золота могут воз­расти в несколько раз. Такие концентрации золота фиксируются под зоной полного окисления в кремнисто-гипсовой сыпучке при окислении золотоносных колчеданных руд и на контакте алюмо-силикатных и карбонатных пород, где действует барьеры измене* ния рН. Часто концентрации золота отмечаются в глинистых об­разованиях кор выветривания.

При развитии зон окисления по залежам полиметаллических сульфидных руд, локализованных в карбонатных породах, проис­ходит разделение вторичных концентраций свинца и цинка. Таьс^ на Турланском месторождении присутствуют смитсонитовьге и церусситовые рудные тела (рис. 45), Дело в том, что образующие­ся и зоне окисления сульфаты цинка лучше растворимы, чем

М% МГ/f W fOQ fSOQ

5 $ 7 a

Ы28

Уро£е#ь

^i■ ^——

 

Зона

Зона

 

 

 

н	/*~ Щ *	т
1- -i * ■> #■	■ш 1	* i * 4-
* * * * ■ ■ * 1 w л * ш	у г * * I	* * 4 ■ t > # к
* * 4 * 4 •	* * ■ 1 * * *

'• **

<<

рудные зоны

Лодзона

Q*WC

РУ9

/7оазома еьТщеляченнш

вторичного обогащения

/W

\

I

 

Катюш, мг/а afi f w

ХИМИЗМ СРЕДЫ

Рис₊ 44- Схема соотношения измененной части рудного тела и зон циркуляции приповерхностных вод среди пород равной проницаемости в поперечном разрезе речной долины с показом химической эволюции среды вторичного рудообразования (по В.И.Смирнову с дополнениями)

сульфаты свинца. Поэтому обогащенные цинком растворы шире распространяются грунтовыми водами, а при их последующей нейтрализации в карбонатной среде формируются стратиформ-ныо карбонатные руды цинка.

В целом важно отметить, что резкие изменения состава грунтовых вод отмечаются вблизи их уровня, В процессе образо­вания зон окисления уровень грунтовых вод закономерно пони-жается и нее новые объемы руд попадают в приповерхностные уел они я. Следовательно, в реальных наблюдаемых зонах окисле­ния отражаются полистадийные образования. Часто минералы^

О 10 30 50 м

DG т

 

Рис. 45. Соотношение залежей вторичных свинцовых и цинковых руд на месторождении Туря&и (по И.Князеву):

/ — церусси^ювая руда; 2 — смитсонитовая руда; 3 — известняки к доломиты; 4 — гарные пыработки; 5 — брекчии; б — глины- 7— буровые скважины

характеризующие разные термодинамические условия находятся совместно, формируя текстуры пересечения и замещения.