1.2.3. Глинистые золотоносные коры выветривания

Для России данный тип ЗКВ [8, 26, 40], как уже отмечалось, представляет наибольший интерес, так как с ним могут быть связаны значительные по масштабам месторождения золота, а степень отработанности кор небольшая.

Рассматриваемые образования, как продукты конечного выветривания, формируются в низинных частях равнин. На территории России они распространены очень широко.

Глинистые горизонты коры выветривания образуются в результате интенсивной глинизации пород субстрата, выноса щелочей, щелочных земель и частично глинозема. Окись железа интенсивно привносится в эти горизонты, образуя здесь охристо-глинистые скопления.

Глинистые коры, как и рассмотренные выше типы ЗКВ, формируются в результате окисления первичных золотосодержащих руд и минерализованных вмещающих пород. Для рудных тел-первоисточников обычно характерны два типа минерализации: вкрапленность сульфидов и система сульфидных и сульфидно-кварцевых прожилков, реже жил (коренное оруденение относится чаще всего к золото-сульфидной и золото-сульфидно-кварцевой формациям [8, 26, 40]) . Экзогенные рудные образования имеют тесные пространственные связи с первичными рудами и обычно располагаются непосредственно на их продолжении. Морфология первичных рудных тел в коре выветривания изменяется сравнительно мало, но вещественный состав их резко изменен: сульфиды окисляются и замещаются гидроокислами железа, в результате чего золото высвобождается. В отличие от латеритного выветривания, золото здесь значительно менее подвижно. Поэтому и вторичные концент­рации его редко превышают четырехкратное содержание золота в первичных рудах. Хотя кора выветривания характеризуется зональностью, отчетливой приуроченности концентраций золота к определенным её горизонтам не наблюдается.

Глинистые ЗКВ чаще всего бывают представлены гидрослюдистыми, гидpoслюдиcто-монтморрилонитовыми, каолинит-гидрослюдистыми, гидрослюди­стo-каолинитовыми и охристо-гидpoслюдиcто-каолинитовыми минералогическими подтипами.

Для всех трех охарактеризованных выше геолого-генетических типов ЗКВ выделяют несколько морфологических подтипов [26], различающихся особенностями процессов корообразования, строением коры выветривания и, соответственно, строением и морфологией рудных тел, характером вторичных концентраций золота и т.д. Наиболее распространены линейно-трещинные и контактово-карстовые подтипы, известны также карстовые и линейно-площадные ЗКВ. Ниже дается краткая физико-геологическая характеристика первых трех подтипов на примере глинистых ЗКВ, для которых они изучены более полно. Линейно-площадной морфологический подтип рассмотрен ранее – при описании латеритных кор выветривания (см. пункт 1.2.2., рис.3).

Линейно-трещинные коры выветривания [8, 26]. Они характеризуются чрезвычайно неровной нижней границей. «Языки» выветрелых пород имеют протяженность по глубине до 100-400 м по зонам интенсивной трещиноватости, смятия, гидротермальной проработки. Вне этих зон мощность коры резко уменьшается и не превышает первых десятков, а то и первых метров. В данном подтипе ЗКВ особенно хорошо просматривается зональность профиля коры выветривания.

Несмотря на высокую степень дезинтеграции материала, рудные образования в коре в общих чертах сохраняют морфологию и элементы залегания рудных тел – первоисточников (рис. 5). В ряде случаев имеет место непосредственное продолжение этих тел в кору вы­ветривания, где они в той или иной степени разрыхлены. Степень изменения вещественного состава первичных руд и рудовмещающих пород высокая. В зрелых корах выветривания золото теряет парагенетические связи с эндогенными ми­нepaлами. Исключение составляют кварцевые обломки. Участки их скопления, как правило, отличаются повышенной золотоносностью. Золото ассоциируется также с глинами, охрами, стяжениями гидроксидов железа и марганца.

Рис. 5.

На локальных участках отмечается повышение концентраций золота в 2-10 раз по сравнению со средними их значениями. Как правило, оно обязано геохимическим барьерам сорбционного типа, каковыми являются марганцево-железистые охры или конкрециевидные стяжения.

Линейно-трещинные коры выветривания распространены на золоторудных месторождениях Олимпиадинское (Енисейский кряж), Каталамбию (Полярный Урал), Суздальское (Казахстан), частично на Воронцовском, Рудничном (Северный Урал).

Необходимо отметить широкое распространение линейно-трещинных кор выветривания на многих медноколчеданных месторождениях Южного Урала (Гайское, Карабашское, Блявинское, Яман-Касинское и многие другие), перспективы которых на золото тоже весьма хорошие [Кропачев, Ручкин, Абрамов (нужна статья по Гаю и Бляве!!!)].

Обобщенная физико-геологическая модель профиля коры выветривания этого морфологического подтипа приводится на рис. 5. Построение ФГМ, как и для рассмотренных выше латеритных ЗКВ, выполнено на геологической основе, заимствованной из работы [8], с использованием взятых из табл. 1 и 2 значений электромагнитных параметров горных пород.

Согласно рис. 5 все образования коры выветривания обладают более низким удельным сопротивлением, чем среда, вмещающая эндогенные рудные тела. Правда, электрическая контрастность сапролитов и коренных пород в отдельных случаях может быть невысокой: отличие в значениях составляет от 1,2-1,5 до 4-6 раз при соизмеримых величинах _ас (7-12).

Как и для латеритного типа ЗКВ наибольшей электропроводностью характеризуются глины, развитые не только по рудовмещающим породам, но и по самим эндогенным рудным телам. Сопротивление и диэлектрическая проницаемость глин, как правило, ниже, чем у первичных прожилково-вкрапленных золото-сульфидных руд.

Следует отметить, что перекрывающие основную кору выветривания более молодые – неогено-четвертичные, делювиальные отложения могут быть также золотоносными и соответственно являться объектом изучения при поисках экзогенных месторождений золота. В определенных ситуациях они могут представлять собой продукт переотложения древнего (в данном случае мезозойского) делювия. Состав этих отложений чаще всего щебнисто-, дресвяно-, песчано-глинистый, песчано-гравийный и др. В случае преобладания в них глинистого вещества их значения обычно не превышают 50-70 Омм, _ас 6-8; при наличии значительного количества песчанистого и обломочного материала в делювии его сопротивление возрастает до 100-200 Омм, а _ас – до 10-12 и более при заметной влагонасыщенности данных отложений.

Почти все горные породы рассматриваемой ФГМ практически немагнитны или слабо магнитны (æ10^-3 ед. СИ). Исключение составляют дайки магматических пород среднего состава, в частности, диоритов, габбро-диоритов. Для них величина æ нередко достигает (3-8)10^-2ед. СИ (_отн=1,03-1,08) и они могут считаться умеренно (средне-) магнитными. К этой же категории магнитоактивных образований можно отнести и залежи первичных золото-сульфидных руд в случае значительного содержания в них пирротина; например, на Олимпиадинском месторождении для таких руд величина æ нередко составляет (2-4)10^-2ед. СИ (_отн.=1,02-1,04).

Контактово-карстовые коры выветривания [8, 26]. Они формируются на контакте рудовмещающих алюмосиликатных (интрузивных, терригенных, терригенно-вулканогенных) образований с карбонатными породами. Совпадение зоны гипергенеза с тектоническими разрывами и зонами гидротермально измененных (в том числе сульфидизированных) толщ способствует развитию процессов выветривания до глубин 100- 400 м (рис. 6).

Рис. 6.

Строение коры выветривания в значительной степени предопределяется пространственным соотношением контактирующих рудовмещающих и карбонатных пород, которые характеризуются субгоризонтальным залеганием на активи­зированных платформах или дислоцированностью в складчатых областях. Во всех случаях карстующиеся породы должны подстилать рудовмещающие алюмосиликатные. Вдоль на­клонных контактов выветривание проникает особенно глубоко. Материал коры выветрива­ния, захороненный в карстовых полостях, как правило, отличается высокой степенью гипергенных изменений. Интенсивность последних определяется сочетанием процессов растворения карбонатов, разложения алюмосиликатов и сернокислого выветривания сульфидов. Результатом является перераспределение железа, высвобождение и перераспределение золота и других полезных компонентов, образование крупных залежей охристо-глинистых пород.

По мере формирования карстовой полости, как правило, происходит медленное синхронное выполнение её глинистым золотоносным материалом – продуктами химического разложения рудосодержащих алюмосиликатных пород [8, 26, 40].

Морфология кор выветривания определяется изометричной, часто воронкообразной формой карстовой депрессии и отличается чрезвычайно неровными «зубцеобразными» границами. В контактово-карстовых ЗКВ зональность гипергенного профиля четко сохраняется только в корозионно-просадочных депрессиях.

В рассматриваемых корах выветривания по сравнению с первичными рудами концентрации золота могут остаться на том же уровне, а могут увеличиться или уменьшиться. Это зависит от ряда факторов, прежде всего, от характера механических нарушений в просадках и особенностей перемещения рудного и нерудного материала при обвалах. Повышение концентрации золота характерно для горизонтов, обогащенных гидроокислами железа и марганца [8,26]. В данном типе ЗКВ резко преобладает свободное золото (70-95%).

С корами выветривания часто пространственно совпадают россыпи (см. рис. 6). Известны случаи, когда материал их вместе с материалом кор втягивался в карстовые просадки, еще больше усложняя строение ЗКВ.

Типичные примеры месторождений золота, где развиты контактово-карстовые коры выветривания в складчатых областях, – Светлинское на Южном Урале и Воронцовское на Северном, а на платформах – Куранахское месторождение Алданского щита. В первых двух примерах контакт вулканогенно-осадочных образований с карстующимися карбонатными породами – наклонный, в третьем – контакт терригенной рудовмещающей толщи с последними – горизонтальный. В обоих случаях первоисточником экзогенного золота являются промышленные руды.

Несколько иная ситуация возникает в коре выветривания, сформированной по золото­содержащей минерализованной зоне, для которой вмещающей средой является толща переслаиваю­щихся известняков и силикатных осадочных пород, пронизываемая многочис­ленными дайками, как например, на Егорьевском месторождении золота (Салаирский кряж).

Строение контактово-карстовой коры выветривания и электромагнитная характеристика слагающих её образований иллюстрируются физико-геологической моделью её профиля, изображенной на рис.6. Приемы, использовавшиеся при создании ФГМ, здесь были такими же, как и в случаях рассмотренных выше латеритных и линейно-трещинных ЗКВ.

Из сопоставления между собой рис.3-7 следует, что участвующие в строении представленных на них ФГМ разности пород, идентичные по петрографической принадлежности, литологическим и структурно-тектоническим особенностям, характеризуются примерно одинаковыми значениями электромагнитных параметров (точнее пределами изменения наиболее вероятных их величин), независимо от типа ЗКВ. Причем, это касается как слагающих коры выветривания образований, так и эндогенных пород. Что касается первичных руд, то идентичность значений названных параметров для разных ФГМ имеет место, прежде всего, в случае одинаковой формационной принадлежности коренных месторождений (рудопроявлений), текстуры руд, морфологии рудных тел.

Исходя из изложенного, ниже опускается описание физических свойств тех геологических образований, которые присутствовали в рассмотренных выше ФГМ (см. рис. 6) и соответственно были уже охарактеризованы.

На приведенной на рис.6 модели контактово-карстового подтипа ЗКВ нижний структурный этаж сложен высокоомными известняками ( =2000-10000 Омм) и описанными ранее вулканогенно-осадочными породами. В коре выветривания, помимо охарактеризованных выше сапролитов, присутствуют сравнительно хорошо проводящие ( =50-100 Омм) каолинитовые глины, сопротивление которых возрастает по мере увеличения степени их ожелезнения (до 100 Омм и более), а также инфильтрационные скопления гидроокислов железа и марганца. Горизонты, содержащие последние, могут быть достаточно низкоомными ( =50-200 Омм) в случае наличия в них значительного количества таких хорошо проводящих гидрооксидов марганца, как псиломелан, пиролюзит, манганит (см. табл. 1).

Пространственно совпадающие с корой выветривания склоновые россыпи золота часто относятся к образованиям низкого удельного сопротивления ( =20-100 Омм), если они увлажнены или содержат глинистый материал.

«Молодые» делювиальные отложения, перекрывающие основную кору выветривания (каменноугольного возраста), обладают примерно тем же составом и такими же физическими свойствами, что и неогено-четвертичный делювий, присутствующий, например, на модели ЗКВ линейно-трещинного морфологического подтипа.

Изложенная физическая характеристика геологических образований рассматриваемой ФГМ касалась только удельного сопротивления. Величина их диэлектрической проницаемости колеблется в большинстве случаев от 6-7 до 10-12; наименьшими значениями _ас обладают кварцевые жилы и пески, а также сугубо глинистые отложения, наибольшими – увлажненные разности пород и первичные прожилково-вкрапленные золото-сульфидные руды (для последних _ас= 20-40).

Большинство геологических образований данной ФГМ практически немагнитны или слабо магнитны. Лишь первичные прожилково-вкрапленные руды с высоким содержанием пирротина и обогащенные магнетитом и другими минералами-ферромагнетиками (см. табл. 2) участки ЗКВ и россыпи золота могут относиться к категории умеренно (средне-) магнитных объектов, для которых значения æ могут достигать (3-5)10^-2 ед. СИ (_отн=1.03-1.05), иногда и до 10^-1 ед. СИ (_отн=1.10).

Карстовые коры выветривания [8, 26]. Золотоносные коры выветривания в карсте (Воронцовское, Егорьевское месторождения), образуются в пределах полей развития карбонатных пород (вне зон контакта их с другими породами); они, как правило, пространственно разобщены с коренным источником, расположенным выше по склону. Развитые на эндогенном золоторудном месторождении, коры выветривания начинают медленно сползать по склону и заполнять открытые карстовые полости. При этом экзогенные золоторудные тела могут принимать разнообразную форму, зависящую от временных соотношений карстообразования и заполнения открытых депрессий золотоносным материалом. Как и в случае контактово-карстовых кор, просадки и провалы могут проявляться од­новременно с заполнением карстовых полостей или носить эпигенетический характер; перемыв материала наблюдается не всегда.

Заполнение карста часто происходит за счёт сползания крупных блоков. Тогда образуется обратный – перевёрнутый разрез: более зрелые зоны коры выветривания оказываются снесенными и захороненными в глубоком карсте, а затем перекрытыми менее вы­ветрелым материалом. Преобладающий тип концентраций золота здесь – инфильтрационно-остаточный. Форма рудных тел – субгоризонтальная или мульдообразная. При последующих пpoсадках строение их усложняется.

В ряде случаев материал коры выветривания уже на склоне начинает перемываться флювиальными процессами, в результате чего карстовая полость заполняется слабо перемытым, перемешанным с аллювиально-пролювиальными осадками, материалом. Тип концентраций золота при этом – или инфильтрационно-остаточный или гравитационный. Первый тип характерен для карстовых воронок, расположенных вблизи источника поступления золотоносной коры выветривания, второй – когда воронка удалена на большее расстояние.

При смещениях материала коры выветривания, как правило, происходит растягивание и разубоживание рудных тел. Поэтому при прочих равных условиях контактово-карстовая ЗКВ, образованная непосредственно на коренном источнике, оказывается богаче, чем кора выветривания в карсте, удаленная от источника.

Наглядное представление о строении ЗКВ рассматриваемого морфологического подтипа даёт приведенный на рис.7, а геологический разрез по Воронцовскому месторождению, заимствованный из работы [8], а физическая ситуация отображена на рис. 7, б и в табл. 4. Рис.7, б может рассматриваться в качестве обобщенной геоэлектрической модели карстовой коры выветривания. Содержащиеся в табл. 4 наиболее вероятные значения электромагнитных параметров слагающих кору выветривания образований и коренных пород взяты из табл. 1 и 2 и материалов геофизических работ на месторождении [40].

Рис. 7.

Таблица 4. Электромагнитная характеристика гипергенных образований карстовой ЗКВ, материнских пород основания и покровных отложений (Воронцовское

месторождение)

Геологические образования	0, Омм	æ, ед. СИ	ас.
Покровные аллювиально-озерные отложения	50-200	10-4-10-3	7-12
Пестроцветные бесструктурные глины	10-50	10-4-10-3	4-7
То же, с участками скопления гидроокислов железа оолитового строения	20-100	10-3-10-2	6-10
Структурные глины	20-100	10-4-10-3	5-8
То же, с обломками магнетитовых скарнов	10-100	10-3-10-1	10-15
То же, с обломками магнетитовых скарнов и известняков	50-300	10-3-10-1	10-15
Горизонт структурного элювия	200-500	10-4-10-3	8-12
Горизонты с преобладанием щебня крепких пород	300-700	10-4-10-3	9-12
Гглинистый материал ожелезненный	50-100	10-3-10-2	7-10
То же, с обломками известняков и магнетитовых скарнов	50-300	10-3-10-1	10-15
Глинисто–галечный материал	50-200	10-4-10-3	7-12
То же, ожелезненный с обломками магнетитовых скарнов	50-200	10-3-10-1	10-15
Глинисто-щебнистый материал ожелезненный	50-200	10-3-10-2	7-12
Песчано-глинистый материал ожелезненный с обломками магнетитовых скарнов и известняков	200-500	10-3-10-1	10-15
Зоны интенсивного омарганцевания и ожелезнения почти чёрного цвета	20-100	10-3-10-2	7-15
Вулканогенно-осадочные породы (туфы, туфопесчаники, туфоалевролиты, туффиты и др.)	500-1500	10-4-10-3	10-12
Брекчиевидные известняки	1000-2000	10-5-10-4	10-12
Мраморизованные известняки	2000-10000	10-5-10-4	7-10
Дайки магматических пород основного состава	2000-7000	10-2-10-1	7-10

Описываемый подтип глинистых кор выветривания отличается сложным геоэлектрическим строением, обязанным пёстрому литологическому составу гипергенных образований. Наиболее проводящими породами являются бесструктурные глины (₀=10-50 Омм). К низкоомным образованиям с величинами ₀, колеблющимися от десятков до первых сотен омметров, относятся: структурные глины; зоны интенсивного омарганцевания и ожелезнения, нередко являющиеся золотоносными; переотложенные в карстовые полости продукты коры выветривания, представленные глинистым и глинисто-обломочным материалом, довольно часто ожелезненным. Ожелезнение проявляется в виде участков скопления гидроокислов железа оолитового строения, присутствия конкреций, желваков и даже линз бурых железняков. Содержащиеся в глинистом веществе кластогенные образования – это галечный, гравийный, щебнистый материал, обломки известняков и магнетитовых скарнов. Увеличение их содержания (равно, как и увеличение песчанистости глин) вызывает возрастание удельного сопротивления продуктов коры выветривания до нескольких сотен омметров.

Можно констатировать, что в целом все слагающие карстовые ЗКВ образования обладают значительно меньшими значениями , чем подстилающие их известняки: для Воронцовского месторождения, например, вмещающие карст мраморизованные их разности характеризуются сопротивлением от 2000 до 10 000 Омм. Если между рассматриваемым гипергенным геологическим объектом и материнскими породами основания имеет место довольно резкая контрастность по параметру (рис.6,б), то подобной контрастности со стороны покровных отложений в большинстве случаев не наблюдается. Лишь в отдельных ситуациях заметное отличие по сопротивлению может присутствовать, например, когда хорошо проводящие глинистые горизонты коры выветривания перекрываются более высокоомными отложениями, содержащими в значительном количестве обломочный (галечно-гравийный) материал.

Значения диэлектрической проницаемости _ большинства горных пород, приведенные на рис.6,а разреза, колеблются от 7-9 до 10-12. Для сравнительно «чистых» глин они ниже – от 4-5 до 7-8, а для гипергенных образований, несущих обломки магнетитовых скарнов, и зон интенсивного омарганцевания и ожелезнения величина _ может достигать 15, иногда и более. Контрастность по диэлектрической проницаемости между корой выветривания и вмещающей её средой наблюдается не всегда. Она может иметь место, например, когда известняки контактируют с указанными образованиями, обладающими высокими значениями _ас – превышающими 10-12. Отличие покровных отложений от коры выветривания по данному электрическому параметру может быть заметным, если верхние её горизонты будут представлены «чистыми» (бесструктурными) глинами, глинисто-кластогенным материалом с большой концентрацией обломков магнетитовых скарнов или зонами интенсивного омарганцевания и ожелезнения.

Как и для охарактеризованных выше типов и подтипов ЗКВ, образования, участвующие в строении карстовых кор выветривания, а также материнские породы основания и покровные отложения в большинстве своём практически немагнитны или слабо магнитны. Умеренно магнитными объектами могут являться дайки магнитных пород основного состава, а также глинистый, песчано-глинистый и глинисто-галечный материал, если он содержит большое количество обломков магнетитовых скарнов. Величина æ для них в этом случае может равняться 10^-2-10^-1 ед. СИ, иногда и выше (_отн1).