Удоканское месторождение

Удоканское стратиформное месторождение меди находится в северо-восточной части Олекмо-Витимской горной страны в хребте Удокан. Оно располагается в центральной части Кодаро-Удоканской структурно-фациалькой зоны, которая входит в состав внешнего пояса байкалид и представляет собой крупный синклинорий, вытянутый в субширотном направлении и плавно огибающий с юга выступы архейского фундамента Чарской глыбы (Л.Салон, 1967).

Схема геологического стр. Удоканского м-ния. Усл.обозн. - кликнуть по картинке

Геологическая позиция

Синклинорий сложен метаморфизованными терригенными отложениями удоканской серии нижнего протерозоя, прорванными нтрузивными образованиями различного состава. Мощность оттожений удоканской серии около 10 км.; различными исследователями в её составе выделяется от 8 до 12 свит. В строении месторождения принимают непосредственное участие только две, самые верхние свиты - сакуканская, включающая горизонты медистых песчаников, и перекрывающая её намингинская. Проявления медистых песчаников известны в районе и в отложениях других свит.
Удоканское месторождение приурочено к Намингинской брахисинклинали, расположенной в осевой части Кодаро-Удоканской зоны (рис. 64). Ядро складки сложено метаморфизованными терригенными образованиями намингииской свиты, а крылья - породами сакуканской свиты. В плане брахисинклиналь образует неправильный эллипс размером 10 х 15 км., вытянутый в запад-северо-западном направлении. Породы северного, восточного и западного крыльев падают к центру структуры под углами от 10-12° до 35-40°. Южное крыло складки имеет более сложное строение. В его западной части породы залегают нормально и падают на север под углами 25-30°, а в средней и в восточной частях имеют опрокинутое залегание и круто (под углами 45-50°) падают на юго-юго-запад. На глубине залегание пород становится вертикальным, а затем их опрокинутое южное падение сменяется на нормальное северное. В центральной части складки породы залегают почти горизонтально, максимальная амплитуда ея прогиба достигает 1,5 км.
Залегание пород на крыльях брахисинклинали осложнено небольшими складками более высокого порядка, мелкими флексурными перегибами, послойными и секущими зонами дробления, взбросами и взбросо-сдвигами с амплитудой перемещения от 0,1. до 15 м., сопровождающими зонами интенсивно трещиноватых пород различной ширины. Отмечаются также более крупные взбросо-сдвиги, которые фиксируются дайками различного состава. По одному из таких нарушений, к которому приурочена мощная дайка габбро-диабазов, в южном крыле складки амплитуда перемещения достигает 1.500 м. Послойные и секущяие зоны дробления имеют мощность от 5 до 25 см. и встречаются в разрезе через каждые 30-70 м.; они прослеживаются на сотни метров, реже до 2-3 км. Широко распространённые трещины скалывания и отрыва иногда выполнены кварцем и кальцитом, а в случае пересечения ими меденосных отложений - также и сульфидами меди - борнитом, халькопиритом и халькозином. Северо-восточнее Намингинской брахисинклинали отложения удоканской серии прорваны крупным массивом гранитоидов чуйско-кодарского комплекса (нижний протерозой), южнее - Чинейским габброидным массивом каларского комплекса (протерозой?) (Л.Салон, 1967). В пределах самой брахисинклинали широко распространены дайковые образования, связываемые с различными интрузивными комплексами. Среди них наиболее широко проявлены дайки габбро-диабазов каларского комплекса.

Удоканское месторождение занимает большую часть Намингинской брахисинклинали. Породы на его площади, очерчиваемой выходами пород меденосной сакуканской свиты, подразделяются З.Гринталем и Л. Наркелюном (1964), В.Чечеткиным и другими исследователями на три подсвиты - нижнюю, среднюю и верхнюю. Меденосные горизонты месторождения располагаются в средней части верхнесакуканской подсвиты. Мощность подсвиты около 650 м. В пределах месторождения верхнесакуканская подсвита, в свою очередь, подразделяется на три пачки - подрудную, рудную и надрудную.
Подрудная пачка мощностью около 250 м. сложена серыми и розовато-серыми мелко- и среднезернистыми косослоистыми кварц-полевошпатовыми песчаниками с серицит-кварцевым и кальцитовым цементом. Характерная черта подрудной пачки - наличие многочисленных, встречающихся в разрезе через каждые 1-5 м., линзовидных слоёв косослоистых известковистых песчаников мощностью от 0,05 до 1,5 м. Весьма убогая вкрапленностъ сульфидов меди, наблюдаемая в породах пачки, представляет лишь минералогический интерес.

Строение и состав рудной пачки

Рудная пачка отличается более сложным строением, большим разнообразием типов пород и обильной вкрапленностью сульфидов меди. В строении пачки принимают участие аргиллиты, алевролиты, алевритистые песчаники, песчанистые известняки и конгломерато-брекчии с весьма сложными взаимопереходами как по простиранию, так и по разрезу. В отдельных разрезах отмечаются ритмически повторяющиеся чередования слоёв (снизу вверх): конгломерато-брекчии - песчаники - алевролиты. Свыше 90% мощности рудной пачки составляют песчаники, глинистые породы занимают 3-5%. Среди песчаников резко преобладают слабоизвестковистые и безызвестковистые разности; на долю песчаников с известковистым цементом приходится менее 40% общего объема рудной пачки. Песчаники преимущественно кварцевые, серые, мелко-, средне- и разнозернистые. В них наряду с резко преобладающими кластическими зёрнами кварца развиты обломки альбит-олигоклаза, соссюритизированного плагиоклаза, микроклина, кварцитов, микропегматитов и кислых эффузивов. Акцессорне минералы представлены магнетитом, титаномагнетитом, ильменитом, цирконом, турмалином, апатитом, гематитом, титанитом и др. Цемент песчаников преимущественно серицит-кварцевый с примесью кальцита.

В нижней части рудной пачки преобладают известковистые среднезернистые и безызвестковистые мелко- и разнозернистые песчаники, залегающие в виде маломощных (до 2,5 м.) пластов и линз небольшой протяженности (не более 300 м.). В верхней части пачки сравнительно широко развиты кварцевые мелко-, реже разнозернистые песчаники - наиболее характерные рудовмещающие отложения Удоканского месторождения. По облику это сливные светло-серые песчаники, кластические зёрна которых нередко сцементированы сульфидами меди - халькозином и борнитом. Для песчаников рудной пачки в целом характерна косая и волнисто-косая слоистость. Песчаники с косой слоистостью чаще наблюдаются в нижней части пачки. Мощность косослоистых серий 0,3-1 редко 2,5 м. Углы между косыми и горизонтальными слойками обычно не более 10-15°.
Наряду с песчаниками для верхней части рудной пачки характерны маломощные (0,2-1 м.) прослои алевролитов серого и тёмно-серого до чёрного цвета с ясно выраженной горизонтальной, реже волнистой слоистостью. На поверхностях наслоений в алевролитах нередко отмечаются знаки ряби и трещины усыхания, выполненные песчанистым материалом. Прослои алевролитов прослеживаются по простиранию на сотни метров.
Характерной особенностью рудной пачки (и отдельных ея ритмов) является увеличение количества кластогенного материала и уменьшение его размера вверх по разрезу. Мощность рудной пачки существенно изменяется в различных частях брахисинклинали. На восточном замыкании складки она не превышает 20 м., на южном крыле составляет 140 м., а на северном - достигает 330 м.
Надрудная пачка верхнесакуканской подсвиты мощностью 100 м. представлена светло-серыми и розовато-серыми преимущественно мелкозернистыми горизонтально- и волнистослоистыми кварц-полевошпатовыми песчаниками, реже алевролитами. Медная минерализация в отложениях пачки отсутствует.

Литолого-фациальные особенности

Литолого-фациальный анализ отложений сакуканской свиты нижнего протерозоя, проведенный Л.Салопом, А.Лейтесом, В.Домаревым, Ю.Богдановмм и другими исследователями, позволил выделить в ея составе ряд фациальных типов отложений, размещённых в разрезе неравномерно. Наибольшее разнообразие фациальных типов отмечается в верхнесакуканской подсвите, особенно в рудной пачке. Отложения подрудной и надрудной пачек указанными исследователями относятся к мелководным прибрежно-морским, а рудной пачки - к разнообразным дельтовым и мелководно-морским образованиям. При этом подводно-дельтовые отложения располагаются в основном на севере и северо-западе брахисинклинали и к югу сменяются отложениями приустьевых баров, которые ещё южнее сменяются мелководно-морскими образованиями с редкими линзами песчаных осадков речных выносов (Медистые отложения, 1966).
Меденосная толща на Удоканском месторождении занимает определённое стратиграфическое положение и прослеживается в предалах всей брахисинклинальной структуры. Промышленное оруденение внутри неё распределяется неравномерно и контролируется в той или иной степени литолого-фациальными особенностями пород.

Cтроение рудных тел

Рудные тела на месторождении представлены сложными по конфигурации пласто- и линзообразными залежами, нередко расслоенными и кулисообразно расположенными. На отдельных участках выделяется несколько основных рудных тел, выдержанных на расстоянии до 2-З км. по простиранию. Наиболее богатые и крупные рудные тела расположены в северном крыле Намингинской брахисинклинали. Они имеют общее юго-западное склонение. В южном крыле мощности рудных тел значительно сокращаются. Внутреннее строение рудных тел определяется частым чередованием и постепенными взаимопереходами слоёв с различной интенсивностью оруденения как по падению и простиранию, так и в направлении мощности, в связи с чем они имеют вид "слоёного пирога". Компактность рудных тел, особенно на их флангах, вследствие безрудных прослоев часто нарушается, что находит отражение в изменении коэффициента рудоносности (по мощности рудных тел) от 1 до 0,2. В целом для месторождения коэффициент рудоносности равен 0,6-0,8. Мощности слабооруденелых и безрудных прослоев внутри рудных тел колеблются от долей метра до 5 м.
Установлено, что наиболее богатые рудные линзы и прослои приурочены к отчётливо выраженным поверхностям размывов в локальных депрессиях и руслообразных впадинах. В распределении рядовых тонковкрапленных руд в кварцитовидных песчаниках достаточно чётких закономерностей не выявлено Контуры промышленного оруденения определяются только по данным опробования.

Минеральный состав руд

Руды Удоканского месторождения практически монометальные медные и содержат лишь небольшую примесь серебра. Минеральный состав их характеризуется исключительным постоянством.

Главные первичные минералы:

минералы меди: халькозин, борнит и халькопирит;
довольно широко распространены: пирит и магнетит
часто встречается: гематит.
в виде минералов-примесей отмечены: валлериит, молибденит, виттихенит, пирротин, сфалерит, марказит, теннантит, полидимит, кобальтин, штромейерит, самородное серебро.

В первичных рудах 65% меди приходится на долю халькозина, 2О-25% - на борнит и 10-15% - на халькопирит.

Вторичные минералы:

широко распространены: малахит, азурит, ковеллин, халькозин, гипс и гидроокислы железа (гётит и лимонит);
реже встречаются: тенорит, куприт, борнит, медь самородная, делафоссит, халькантит, брошантит, антлерит, хризоколла, мелантерит, ярозит и другие минералы зоны окисления.

В рудах месторождения выделяются три главные парагенетические минеральные ассоциации: пирит-халькопиритовая, халькопирит-борнитовая и борнит-халькозиновая. В парагенетической связи минералов меди и железа установлена определенная закономерность: борнит и халькозин постоянно ассоциируют с магнетитом, халькопирит с пиритом. Указанные типы минеральных ассоциаций и представляют собой основные минеральные типы руд месторождения.

Самые распространенные руды - борнит-халькозиновые. Они представлены мелкозернистыми светло-серыми, большей частью слабоизвестковистыми кварцитовидными песчаниками, реже темно-серыми алевролитами, содержащми тонкую (сотые, редко десятые доли миллиметра) вкрапленность халькозина и борнита. Нередко на фоне оруденелых мелкозернистых песчаников, несущих сравнительно равномерную вкрапленность сульфидов, выделяются небольшие гнезда, линзообразные тела и пласты среднезернистых песчаников мощностью до 1,5 м., с густо вкрапленной рудной минерализацией, содержащей наряду с борнитом и халькозином до 50% магнетита.

Структуры и текстуры руд

Для борнит-халькозиновых руд характерна вкрапленная текстура, однако чередование слойков с различной интенсивностью оруденения обусловливает довольно широкое развитие слоистых текстур руд. Мощности слойков с густой вкрапленностью сульфидов колеблются от 1 мм. до 1 см. Среди этого вида текстуры выделяются её морфологические разновидности, совпадающие с типом слоистости пород: косослоистые, косоволокнистые и др. Из структур руд наиболее характерна цементная, а для борнит-халькозиновых агрегатов - графическая.
Пирит-халькопиритовые руды распространены менее борнит-халькозиновых и от последних довольно чётко обособляются в разрезе рудной пачки. Это косослоистые мелкозернистые песчаники и алевролиты серого, темно-серого цвета с зеленоватым оттенком, содержащие тонкую вкрапленность пирита и халькопирита. Размер вкраплепников обычно определяется сотыми, реже десятыми долями миллиметра. Вкрапленность в песчаниках неравномерная. В алевролитах рудная минерализация располагается послойно. Текстуры руд такие же, как и в борнит-халькозиновых.
Борнит-халькопиритовые руды являются переходной разностью между борнит-халькозиновыми и пирит-халькопиритовыми. Для борнит-халькозиновых руд характерны следующие элементы-примеси: серебро, висмут, молибден, рений, свинец и сурьма; для пирит-халькопиритовых - цинк, кобальт, никель, селен и теллур.

Зональность в рудах Удоканского месторождения. Усл.обозн. - кликнуть по картинке

Рудная зональность

В размещении минеральных типов руд на месторождении проявлена отчётливая зональность в плане и разрезе меденосной толщи. Северное крыло брахисинклинали характеризуется преобладанием борнит-халькозиновых руд. Соотношение мощностей пирит-халькопиритовых и борнит-халькозиновых руд колеблется от 1:2 до 1:20. К югу, в строну погружения к донной части брахисинклинали, наблюдается уменьшение роли борнит-халькозиновых и возрастание роли пирит-халькопиритовых руд. На её южном крыле доля борнит-халькозиновых руд вновь возрастает, по соотношение мощностей пирит-халькопиритовых и борнит-халькозиновых руд достигает только 1:1-1:3.
В разрезе меденосной толщи на северном крыле брахисинялинали зональность выражена сменой вверх по разрезу пирит-халькопиритовых руд борнит-халькозиновыми, в центральных частях складки отмечается симметричная зональность: середина залежи представлена пиритовыми рудами, которые последовательно сменяются к почве и кровле залежами пирит-халькопирит-борнит-халькозиновыми. На южном крыле, по сравнению с северным, наблюдается обратная зональность - пирит-халькопиритовые руды в основном проявляются у кровли рудной залежи (в нормальном залегании южного крыла), ниже размещаются борнит-халькозиновые руды.
На месторождении в целом отмечается преимущественная приуроченность борнит-халькозиновых руд к сравнительно грубозернистым отложениям (фации дельтовых осадков), а пирит-халькопиритовых - к более мелкозернистым (более глубоководные фации бассейна).

Метаморфические преобразования

Метаморфические преобразования в породах и рудах меденосной толщи обусловлены региональным и в меньшей степени контактовым метаморфизмом. Региональный метаморфизм медистых песчаников в целом выражается в перекристаллизации цемента песчаников и алевролитов и слабой регенерации сульфидов.

Вмещающие породы сохраняют первичный облик, вторичные изменения в них устанавливаются только при изучении под микроскопом. В песчаниках метаморфические преобразования выражаются в перекристаллизации цемента, приобретающего лепидобластовую и гранобластовую структуры. Алевролиты и аргиллиты характеризуются низкой степенью метаморфизма, соответствующей фации зелёных сланцев. Большинство исследователей месторождения считает, что в ходе метаморфических изменений пород произошло преобразование гидроокислов железа в магнетит, в связи с чем, возможно, была утрачена первичная красноцветная окраска пород отдельных прослоев рудоносной толщи. Наиболее значительно метаморфические преобразования проявлены в медистых песчаниках. Вкрапленность сульфидов в них обычно сопровождается новообразованиями кварца, хлорита, мусковита, и эпидота. Первичные слоистые текстуры руд усложнены. Отдельные слойки в ряде случаев утратили прямолинейность своих границ за счёт проявления сети тончайших сульфидных и мелких кварцевых и кварц-сульфидных прожилков, отходящих от слойков. В структурах руд преобразования отмечаются в проявлении коррозии кластических зёрен и в развитии интерстициальных структур.

Более существенная миграция рудного материала фиксируется при развитии в меденосной толще кварцевых и кварцкальцитовых жил и прожилков,содержащих рудную минерализацию. Мощность их изменяется от первых до 30 см, при длине до 20 м. Минеральньтй состав жил и прожилков соответствует составу вмещающих пород.
Более значительные изменения медистых песчаников связаны с явлениями контактового метаморфизма около секущих рудоносную толщу различных дайковых образований. Так, по мере приближения к одной из даек габбро-диабазов мощностью около 150 м. в песчаниках постепенно увеличивается степень перекристаллизации цемента и кластических зёрен, нарушаются слоистые текстуры пород, полевошпат-кварцевьюе песчаники сменяются кварцитами, известковистые песчаники - эпидотсодержащими роговиками, нередко с актинолитом и гранатом.

Сульфиды меди развиваются между зёрнами кварца или тяготеют к сросткам эпидота, актинолита и граната, выполняя интерстиции между ними или образуя в них ксеноморфные сростки и прожилки. В непосредственном контакте с дайкой находятся альбитизированные кварциты и роговики с беспорядочно расположенными пятнистыми сростками сульфидов меди - борнита, халькозина, реже халькопирита. Борнит-халькозиновые руды по мере приближения к контакту дайки постепенно сменяются борнитовыми, халькопиритовыми. В эндоконтакте дайки, в зоне шириной в несколько метров, содержание меди заметно выше, чем в её центральной части.

Зона окисления

На выходах руды повсеместно затронуты процессами окисления. В зависимостя от степени окисленности различаются сульфидные (содержащие менее 30% окисленной меди), смешанные (30-70%) и окисленные (свыше 70%) руды. Примерно 50% запасов составляют сульфидные руды, 45% - смешанные и 5% - окисленные. Окисленные руды распространены на всех выходах меденосного горизонта и представлены корочками и землистыми рыхлыми скоплениями зелёного цвета, состоящими из малахита, брошантита и других минералов зоны окисления. Наибольшая степень окисления характерна для прослоев оруденелых кварцевых песчаников с карбонатным цементом и участков интенсивной трещиноватости, примыкающих к разрывным нарушениям. Вместе с тем на поверхности отмечаются рудные прослои со слабо окисленными сульфидами. Это обусловливает прерывистый, пятнистый облик зоны окисления. Участки окисленных, смешанных и сульфидных руд в верхней части месторождения более или менее достоверно оконтурить при разведке не удается. Окисленные минералы меди в зонах разрывных нарушений отмечаются на глубине до 600 м.

Литература

Рудные месторождения СССР, в 3 т. М., "Недра", 1978, под ред. акад. В.И. Смирнова
Смирнов В.И. Фактор времени в образовании стратиформных рудных месторождений. - «Геология рудных месторождений", №6, 1970, с. 3-17
Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых (изд. 3-е). М., «Недра», 1976, 688 с.
Богданов Ю.В., Кутырев Э.И. Региональные и локальные закономерности размещения стратифицированных медных и свинцово-цинковых месторождении Л, ВСЕГЕИ, 1970. 63 с. (Материалы к совещанию «Разработка основ научного прогноза месторождений полезных ископаемых», вып. 5).
Гринталь Э.Ф., Наркелюн Л.Ф. Особенности геологии к оруденения Удоканского и Джезказганского месторождений медистых песчаников. - В кн.: Вопросы географии Забайкальского Севера. М., «Наука», 4964, с. 41-66.
Медистые отложения Олекмо-Витимской горной страны. В кн.: Геология и закономерности размещения полезных ископаемых. М., «Недра», 4966. 385 с. Авт.: Ю.В. Богданов, Г.Г. Кочин, Э.И. Кутырев и др.

Ссылки* http://geo.web.ru/druza/