Детализация морфологии рудной залежи Ново-Учалинского колчеданного месторождения (Южный Урал)

Половина меди, существенная доля серебра и почти весь цинк, кадмий, индий в России до­бываются из руд колчеданных объектов, попут­но извлекаются золото, кобальт, никель и другие полезные компоненты [3]. Учалинский комбинат является одним из крупнейших в стране гор­но-обогатительных предприятий, перерабаты­вающих колчеданные руды [8][9][23]. Крупное по запасам и глубоко залегающее («слепое») Ново-Учалинское месторождение принадлежит к уральскому типу [12][14][17][21][22] и является основой минерально-сырьевой базы Учалинско­го ГОКа [10][13] — добыча его руд идет с 2018 г. и продлится не менее 30 лет.

В работе систематизированы данные по оценке и разведке месторождения за более чем 30-лет­ний период. В настоящее время разведка место­рождения возобновлена в связи с начавшейся эксплуатацией. В 2017—2019 гг. полевым отря­дом ИГЕМ РАН при взаимодействии с геологами УГОК проводилась геологическая документация керна скважин и подземных горных выработок, параллельно выполнялось минералогическое кар­тирование. В результате проведения детализационных работ контуры рудного тела оказались су­щественно отличными от прежних, упрощенных представлений. На основании полученных данных о геологическом строении месторождения выпол­нена схематическая реконструкция условий фор­мирования его складчатой структуры.

Геологическая позиция месторождения и его краткая характеристика

Ново-Учалинское месторождение приуроче­но к западному крылу Малоучалинской антикли­нальной складки, которая образовалась на ме­сте Учалинской базальтовой палеогряды [1][12].

В его геологическом строении принимают участие вулканиты эйфельского возраста карамалыташской (D₂e kr) свиты [4][6]. Основание разреза ме­сторождения слагают миндалекаменные базальты, вскрытые на сопредельной площади Учалинско­го месторождения [2]. Выше залегает рудовме­щающая толща риодацитов, преимущественно лавовых фаций, по которым развиты околоруд­ные метасоматиты серицит-хлорит-кварцевого и серицито-кварцевого состава, встречающиеся преимущественно в лежачем боку рудной залежи. Сверху залегает мощная (от 550 до 1600 м) толща основных вулканитов, представленная гиалокластитами, шлаковыми брекчиями, туфами и лавами (нередко имеющими шаровую отдельность) ба­зальтов [5]. Переход от кислой толщи к базальтоидам обычно резкий, отчетливый; он отмечен появ­лением прослоев вулканогенно-осадочных пород: средне-, мелкообломочных туфов и туффитов кислого-среднего составов. Субвулканические и ин­трузивные образования, предположительно отно­сящиеся к наурузовскому (D₃fm) и утлыкташскому (C₁t) комплексам [11], представлены:

• силами (мощность от 0,5 м до 100 м) диабазов и диабазовых порфиритов, развитыми на уров­не рудного тела и ориентированными согласно напластованию пород;
• силлами и лаколитоподобными телами (мощ­ность от 1 до 70 м) риодацитовых порфиров;
• дайками габбро-диоритов и габбро, круто секущими рудную залежь, с падением на севе­ро-восток под углами 60—85°.

Контакты рудного тела с вмещающими поро­дами висячего бока обычно резкие, отчетливые. Риодациты в надрудной части разреза, вбли­зи сульфидной залежи, обычно рассланцованы, по трещинам развиваются хлорит и серицит.

Контакты рудного тела с риодацитами лежаче­го бока менее четкие. Здесь риодациты силь­нее изменены серицитизацией, хлоритизацией и окварцеванием и рассланцованы; местами силь­но пиритизированы. Силлы диабазов на контакте с рудой локально рассланцованы, местами серицитизированы и хлоритизированы, по этим кон­тактам отмечаются поздние кварцевые и карбо­натные прожилки. Внутри залежи встречаются участки хлорит-серицит-кварцевых пород мощно­стью от сотых долей до первых метров.

Месторождение относится к числу крупнейших на Урале: запасы его руд оцениваются в 150 млн т, а металлов (Cu + Zn) 3,85 млн т, при содержании Cu 0,5—4,5%, Zn (ср.) 2,94%, Au 1,2 г/т, Ag 26 г/т [3]. Распределение меди, цинка и серы в преде­лах залежи асимметрично-зональное. Максиму­мы содержаний меди пространственно тяготеют к участкам наибольших мощностей рудного тела. С севера на юг наблюдается увеличение ее сред­них содержаний от 0,79 до 1,12%. В направлении от висячего к лежачему боку крутопадающего руд­ного тела происходит некоторый рост концентра­ций Cu, а Zn — уменьшается. В направлении его падения содержания Cu и Zn снижаются.

Что касается элементов-примесей в рудах, их можно охарактеризовать на примере наи­более распространенного на месторожде­нии типа руд — Cu-Zn колчедана: средние со­держания (г/т) и их пределы составляют: C_Au = 1,7 (0,2—8), С_Ag = 30 (1,5—142), C_se = 34 (3—145), С_те = 42 (3—306), С_In = 10 (3—44), С_Ge = 3 (0,6— 13), C_Cd = 121 (20—500), C_Bi = 8 (1—19). Характер их пространственного распределения в деталях не изучен, т. к. их определение идет в групповых пробах, а рядовые пробы на эти элементы не ана­лизируются (только Cu, Zn, S). Намечаются бо­лее тесные корреляционные связи содержаний Au, Ag, As, Hg с Zn, а содержаний Se, Те — с Cu. Мак­симумы первых тяготеют к северной части руд­ного тела и к его верхнему выклиниванию, а вто­рых — к его южной части.

Особенности морфологии рудной залежи по дан­ным разведочных работ

Ново-Учалинское месторождение было откры­то в 1986 г. Межозерной ГРП треста «Уралцветметразведка» при проведении поисковых работ на южном фланге Учалинского месторождения бу­ровыми скважинами, глубина которых была больше (>1 км), чем было заложено в проекте, таким об­разом риск, связанный с нарушением проек­та главным геологом партии Э.О. Олиным, оказал­ся оправданным. Было установлено, что верхняя кромка рудного тела залегает на глубине 550 м и полого склоняется на юг под углом около 20°. Оно имеет линзообразную форму (широкая лента), протяженность по простиранию составила 1250 м. Длина по падению была оценена в 900 м, ниже не оконтурена. Глубина от поверхности до се­верного выклинивания руд 625 м, а до южного — 1050 м. Верхняя часть рудного тела имеет тупое выклинивание.

В разрезе рудное тело было условно разделено на две части: 1) верхняя, менее деформирован­ная, в которой сосредоточена основная масса руд 2) нижняя, сильнее деформированная (участок флексурообразного перегиба). Падение его верх­ней части крутое (в основном 50—55° на запад), протяженность в направлении падения ~400 м. Мощность этого участка залежи меняется от 186 м на севере с постепенным уменьшением до 40 м в центральной ее части, а затем — вновь увеличи­вается до 141 м. При мощности руд нижней части залежи от 25 в северной части до 40 м в южной части, а угол ее падения меняется от 35° на восток до близвертикального в самой выклинке. В север­ной части рудное тело резко и тупо выклинивается. Начиная с центральной части залежи к северу было установлено, что в лежачем боку основного руд­ного тела от него ответвляется небольшое лин­зообразное тело (№ 2), схожее по морфологии (рис. 3а). К северу расстояние между ними дости­гает 80 м (см. рис. 1а), а в центральной части руд­ное тело 1 сливается с рудным телом 2.

Крупная и выдержанная по мощности (15— 20 м) дайка габбро-диоритов круто сечет рудную залежь и падает на северо-восток под углами 60— 85°; вблизи контактов дайки отмечены попереч­ные и диагонально ориентированные кварцевые (±карбонат) прожилки, нередко с сульфидной ми­нерализацией.

Сравнение контуров рудного тела по результатам геолого-разведочных работ и эксплуатации

Благодаря проведению детализационного под­земного бурения и проходки эксплуатационо-разведочных выработок было выяснено, что форма залежи сильно меняется как по простиранию, так и по падению, что особенно заметно на попереч­ных профилях — приведенные разрезы (рис. 1—3) расположены с севера на юг через 40 м. По данным объемного картирования месторождение пред­ставлено мощной и сложной по строению лин­зой варьирующего падения (чаще крутопадаю­щей). Верхнее ее выклинивание обычно тупое, в центральной части она имеет раздув, нижний участок залежи осложнен флексурообразным пе­регибом, а самая нижняя «выклинка» — упло­щенная, субвертикальная. Так, на одном разрезе наблюдается два рудных тела, верхняя часть их бо­лее раздута, далее имеется небольшой пережим, затем мощность вновь увеличивается, а нижняя часть имеет жилообразную (в разрезе пальцеоб­разную) форму (рис. 1б). В другом случае пред­ставлено одно рудное тело с «апофизой» (рис. 2). А на третьем разрезе наблюдается единая залежь наиболее причудливой формы, верхняя часть ко­торой с пережимом, далее мощность резко уве­личивается, а нижняя — после флексурообразного перегиба — является маломощной (рис. 3б). В лежачем боку основной рудной залежи, а иногда и в ее висячем боку, отмечены мелкие линзооб­разные рудные подсечения, в основном имеющие согласное с простиранием и падением основ­ной рудной залежи залегание.

Так, и дайка габбро-диоритов имеет более сложное строение, чем предполагалось ранее; она извилистая, иногда отмечается резкое уве­личение ее мощности. Кроме этой мощной (2— 20 м) и относительно выдержанной по простиранию дайки габбро-диоритов, на месторождении были выявлены мелкие дайки габбро-диабазов (рис. 1—3). В их контактовых зонах (десятки сантиметров, до первых метров) в руде наблюдается укрупне­ние зернистости минералов, появление магнетита, реже арсенопирита; встречаются участки гнездо­образных скоплений блеклой руды (обычно теннантита), галенита и халькопирита, более крупной, чем обычно, зернистости — до 1—5 мм. Нередко близ дайки отмечается появление поздней полисуль­фидной минерализации (рис. 4в). Незначительная сульфидная минерализация, преимущественно халькопиритовая, присутствует и в самих дайках, локально измененных (окварцевание, хлоритизация, гематитизация) в эндоконтактовых зонах.

В близконтактовых зонах отмечается рост в рудах содержаний Cu, Au, Ag, As, Sb, Se, Te, связанный с локальным перераспределением мобильных эле­ментов при контактовом метаморфизме и наложе­нии на контактовые зоны поздней гидротермаль­ной минерализации [13].

По степени сульфидности руды месторожде­ния подразделяются на сплошные и вкрапленные (менее 5%) от общего их количества; а по содер­жанию и распределению полезных компонентов: медные, медно-цинковые, цинковые и сернокол­чеданные. В лежачем боку залежи местами были отмечены переходы сплошных руд во вкраплен­ные, которые затем сменяются метасоматитами. Сплошные руды массивной текстуры встре­чаются чаще всего; локально распространены сплошные руды брекчиевого и брекчиевидного, а также полосчатого и гнейсовидного строения: на контактах руд с вмещающими породами и из­редка с дайками (рис. 4).

Обсуждение результатов и выводы

В ходе проведения геологического и мине­ралогического картирования на месторожде­нии была установлена линзовидная форма рудной залежи, осложненная раздувами и пережимами (pinch and swell structures) [15][24]. Было отме­чено наличие в руде полосчатых и гнейсовид­ных текстур, локальная перекристаллизация сульфидов в контактах даек, наличие поздней полисульфидной минерализации (альпийских прожилков) в зонах экзоконтакта и в самих дайках. Все эти признаки характеризуют замет­ный динамометаморфизм руд месторождения [16][18][19][20][22]. Более мобильная, чем цинк, медь при метаморфизме мигрировала, вероятно, диффузионно-гидротермальным способом [24] с образованием максимума содержаний Cu, со­ответствующего раздуву мощности рудного тела в призамковой части складки.

С учетом данных по геологическому строе­нию месторождения [5][7] предложена схематиче­ская реконструкция месторождения, демонстри­рующая последовательность стадий его деформирования и становления современной складчатой структуры (рис. 5).

Выводы

По данным объемного картирования был су­щественно уточнен контур рудного тела крупного Ново-Учалинского колчеданного месторождения (Ю. Урал), а также выявлены серии даек сильно изменчивой морфологии. В результате бурения вееров эксплоразведочных скважин из подзем­ных горных выработок установлено, что форма залежи резко меняется как по простиранию, так и по падению, что особенно заметно на попереч­ных разрезах. Оно представляет собой мощную (до 186 м) и сложную по строению линзу варьирую­щего падения (чаще крутопадающую). Верхнее ее выклинивание обычно тупое, в центральной ча­сти она имеет раздув, нижний участок осложнен флексурообразным перегибом, а в самом нижнем выклинивании — это субвертикальное уплощен­ное до жилообразного тело. В лежачем боку зале­жи были установлены мелкие сульфидные линзы, а в висячем — единичные изолированные руд­ные подсечения. Сравнивая контур рудного тела по данным разведки месторождения глубокими скважинами с поверхности, можно констатировать, что реальное его геологическое строение оказалось намного сложнее, чем это представлялось ранее.

Вследствие динамометаморфизма рудная залежь приобрела сложную линзовидную форму, ослож­ненную раздувами и пережимами. Итогом изуче­ния геологического строения месторождения стала схематическая реконструкция, демонстрирующая последовательность стадий его деформирования. Полученные данные могут быть использованы в дальнейшем при корректировке системы эксплу­атационной разведки и оконтуривания, а также при пересчете запасов.