ВЕРТИКАЛЬНАЯ МИНЕРАЛЬНАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ КОЛЧЕДАННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ САН-ФЕРНАНДО. КУБА

Месторождение медно-цинковых колчеданных руд Сан-Фернандо ранее считалось гидротермально-метасоматическим [2, 8]. По современным представлениями оно относится к вулканогенно-осадочным месторождениям (VMS) [1, 5]. Такие объекты широко распространены и включают минерализацию меди, цинка, золота и серебра. Они формировались в разнообразных геологических эпохах и различаются по типу рудной минерализации, составу вмещающих пород и особенностям вулканизма, с которым связаны [4, 11].

Месторождение расположено в 13 км к северо-западу от города Маникарагуа в Центральной Кубе. Этот объект периодически эксплуатировался различными испанскими, английскими, североамериканскими и кубинскими компаниями с момента его открытия в 1827 году до окончательного закрытия в 1961 году. Общий объем добычи рудника оценивается от 100 000 до 200 000 тонн руды при среднем содержании 3,4% Cu и 6% Zn, извлеченных из подземного рудника глубиной 123 м [1].

В период 2009—2012 гг. на месторождении проведены геологоразведочные работы с использованием бурения, в результате которых его площадь была расширена. В этой связи актуальным становятся выяснение закономерностей локализации богатых руд и рудной вертикальной зональности месторождения. Этому посвящена представленная работа.

Фактический материал и методы исследования

В основу работы положены материалы недавних геологоразведочных работ, проведенных на месторождении Сан-Фернандо, в которых автор принимал непосредственное участие, изучая коренные обнажения и проводя лабораторные исследования. Изучен керн 65 скважин, описано 146 аншлифов и проведен анализ элементного состава руд по 1075 пробам [3]. Анализы выполнены методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP MS). Подготовка проб и большая часть анализов выполнена в Центральной лаборатории Хосе И. дель Коррала на Кубе.

Минералогические и геохимические пробы привязаны по площади и глубине. В каждом аншлифе определено содержание халькопирита, сфалерита, пирита и пирротина. Учтено присутствие более 5% того или иного минерала. По процентному содержанию этих минералов и концентрациям Cu, Zn, Pb, Cd, Au и Ag составлена база данных. Она использована в геоинформационном проекте, созданном в программном комплексе Quantum GIS (QGIS 3.9).

Для построения карт изоконцентраций элементов при интерполяции использован метод обратно взвешенных расстояний ОВР (IDW). По нему значения оцениваются посредством усреднения значений по точкам рядом с каждой обрабатываемой ячейкой. Чем ближе точка находится к центру ячейки, тем больше влияния или информационного веса она имеет в процессе усреднения.

Геологическое строение месторождения Сан-Фернандо

Рудоносная зона Сан-Фернандо находится в нижней части свиты Лос-Пасос, которая отнесена к готеривскому ярусу мела. Свита сложена в нижней части туфобрекчиями и лапиллиевыми туфами риолитов, сменяющимися вверх по разрезу кремнистыми породами, туфами андезитодацитов и риолитодацитов. Верхняя часть свиты Лос-Пасос представлена порфировыми риолитами, туфами риолитов и андезитобазальтов, андезитами, риолитовыми лавобрекчиями и базальтовыми покровами. Она с несогласием перекрыта базальтами и андезитами с силлами габбро свиты Матагуа (K₁—K₂) [5, 6, 7, 9, 10, 12].

Перекрывающие вулканические покровы Матагуа имеют запад-северо-западное простирание с азимутом 110° и север-северо-восточное падение с углами от 45° до 75°. Рудоносная толща интрудирована крутопадающими послерудными дайками и субвулканическими телами диоритов. В интрузивных породах оруденения нет.

Рудные тела сопровождаются широкими ореолами метасоматической хлоритизации и пиритизации. Присутствуют локальные зоны кварц-серицитовых с пиритом метасоматитов. Во всей рудовмещающей вулканогенной толще встречаются пластовые тела баритовой минерализации.

По большей части согласные с туфами и риолитами рудные тела залегают полого и нарушены северо-западными и северо-восточными крутопадающими разломами. Их пострудный возраст устанавливается по смещениям линзовидных сульфидных рудных тел с массивной и слоистой текстурой руд, а также резким контактам рудного штокверка и слабо измененных риодацитов [1, 12].

Вещественный состав руд

Линзовидные и штокверковые рудные тела сложены сульфидными рудами с массивными, слоистыми, брекчиевыми, вкрапленными и прожилковыми текстурами. Широко распространены пирит, сфалерит, халькопирит, галенит, тетраэдрит, теннантит, борнит, марказит и арсенопирит. В виде мелких прожилков и вкраплений отмечаются самородное золото, электрум, аргентит и гессит. Минерализация благородных металлов слагает прожилковую зону (stringer zone).

На месторождении распространены три типа руд: цинково-медные, медные и пиритовые [2, 3, 8]. Преобладают цинково-медные руды, преимущественно встречающиеся в туфах и лавобрекчиях. В них минимальное содержание цинка 0,7%, достигая 41,20%. Вторым компонентом является медь, содержание которой в рудах от 0,5 до 13,50%. В западном направлении густо вкрапленные, пятнистые и прожилковые цинково-медные руды сменяются редко вкраплениями. Структуры руд: порфировая, гипидиоморфно-зернистая, аллотриоморфно-зернистая, коррозионная и замещения. В таких рудах наиболее распространены сфалерит, халькопирит и пирит, редко встречаются галенит, тетраэдрит, арсенопирит, пирротин и борнит. Жильные минералы: кварц, серицит и хлорит.

Медные руды локализованы в порфировых андезитодацитах. Минимальное содержание меди 3%, достигая 14,4%. Характерными минералами являются халькопирит и пирит, реже тетраэдрит и сфалерит. Жильные минералы также представлены кварцем, серицитом и хлоритом. Характерными текстурами являются массивные, густо вкрапленные и пятнистые. Структурны аллотриоморфно-зернистая, коррозионная и цементная.

Пиритовые руды сосредоточены в нижних горизонтах месторождения. Пирит является компонентом руд с содержаниями от 2 до 80%, реже появляются марказит, сфалерит, халькопирит, тетраэдрит и галенит. Содержание Zn <0,5% и Cu 0,5% низкие. Преобладающими текстурами являются вкрапленная и прожилковая. Структуры идиоморфно-зернистые и аллотриоморфно-зернистые.

Пирит представлен различными морфологическими разновидностями в связи с большей или меньшей степенью раскристаллизации. В рудах характерны идиоморфные кристаллы, иногда таблитчатые. В некоторых случаях наблюдается колломорфный пирит-мельниковит в халькопирите. Пирротин и марказит слагают неправильные выделения и ассоциируют с пиритом. Халькопирит слагает аллотриоморфно-зернистую структуру и встречается в виде эмульсионных выделений в сфалерите. Сфалерит (марматит) цементирует пирит, контактирует с тетраэдритом и халькопиритом. Тетраэдрит находится в срастании с халькопиритом и сфалеритом; иногда он включен в последний. Галенит присутствует в виде аллотриоморфных зерен. Ковеллин замещает пирит, сфалерит и борнит. Гессит находится в небольших включениях в халькопирите и пирите.

Золото, электрум и аргентит слагают мелкие включения и микропрожилки в пирите и халькопирите.

Типичные структуры руд и минеральные ассоциации показаны на микрофото (рис. 1).

На месторождении Сан-Фернандо установлены три стадии гидротермального рудообразования и гипергенная минерализация (рис. 2).

Закономерности распределению рудной минерализации

Основные запасы руд месторождения сосредоточены на трех уровнях, на которых расположены линзовидные кулисообразно залегающие залежи. На верхних уровнях преобладают цинково-медные руды, на нижнем — медные (рис. 3).

Для определения позиции минерализованных зон в разрезе составлены колонки по каждой разведочной скважине. По этим данным построен приведенный выше продольный профиль, построенный по простиранию рудных тел, пересекающий месторождение с юго-запада на северо-восток.

Руды Сан-Фернандо соответствуют базальтоидным субмаринным колчеданным месторождениям, для которых типоморфными являются концентрации, Pb, Zn, Cu, Cd, Ag и Au [2]. В данном случае для анализа использованы аналитические материалы по Cu, Zn, Ag и Au, которые представляют наибольший экономический интерес.

По каждой скважине составлено распределение рудных и попутных компонентов и рудных минералов, определены средние значения по рудоносной зоне. Для выделения рудно-геохимических аномалий учитывались содержания, превышающие концентрации Cu > 0,5%; Zn > 0,5%; Ag > 1 ppm; Au > 0,5 ppm.

Согласно указанной методике интерполяции по средним значениям построены карты изоконцентраций для каждого элемента (рис. 4).

Основные скопления полезных компонентов сосредоточены на северо-востоке и, в меньшей мере, на юго-западе площади. Видна конформность распределения ^ и отчасти Zn, также частично Zn, Ag Au, и относительно независимое распределение Au и Ag. По серебро и золоту совпадений больше. Возможно, это предопределено наложенными на сульфидные руды процессами благороднометалльной минерализации.

Установленные геохимические закономерности в целом подтверждаются по распространенности главных рудных минералов халькопирита и сфалерита (рис. 5).

Судя по представленной карте, самые высокие концентрации халькопирита и сфалерита, во-первых, по большей части совмещаются в плане. Во-вторых, они сосредоточены, как и по геохимическим данным, на северо-востоке и юго-западе территории.

Важно отметить, что как по геохимическим данным, так и рудной микроскопии выделились два интервала глубин концентрации руд: 60—85 и 125—160 м.

Выводы

Проведенный анализ вещественного состава колчеданных руд наиболее крупного в Центральной Кубе месторождения Сан-Фернандо, распространенности в пределах рудовмещающей вулканогенной тощи концентраций главных и попутных компонентов и главных рудных сульфидных минералов позволяет сделать следующие выводы.

Во-первых, известные на месторождении медные, цинково-медные и пиритовые типы руд имеют схожие минеральный состав, текстуры и структуры, но отличаются количественными параметрами рудных минералов и элементного состава.

Во-вторых, установлена вертикальная минералого-геохимическая зональность, выражающаяся в преимущественном распространении внизу пиритовых руд, выше медных и вверху цинково-медных.

В-третьих, в пределах рудовмещающей пачки туфов и лавобрекчий риолитов выделено три линзовидные рудные залежи, в основании каждой из которых распространены пиритовые руды.

В-четвертых, по составленным в ГИС-среде картам изоконцентраций рудных элементов и соотношению халькопирита и сфалерита в пределах изученной площади размером 3 км^{1 2 3} выявлены основные скопления Cu, Zn, Au и Ag, расположенные на ее юго-западе и северо-востоке.

В-пятых, относительно независимое распределение золота и серебра в контурах концентраций Cu и Zn указывает на возможно наложенные процессы концентрации благородных металлов.

В-шестых, установленные места скоплений полезных компонентов в плане и по глубине следует учесть при продолжении геологоразведочных работ на месторождении.