» » Первичные ореолы рассеяния ртути

Первичные ореолы рассеяния ртути

30.07.2016

Металлогеническое значение ореолов рассеяния ртути определяется тем обстоятельством, что она является элементом-индикатором, принимающим участие в образовании рудных месторождений самого различного генезиса и четко фиксирующим положение рудоконтролирующих разломов. В ряде случаев именно ртуть следует рассматривать в качестве одного из наиболее характерных (типоморфных) компонентов регионального геохимического фона, обусловливающего металлогенический профиль той или иной рудной провинции.
Геохимический метод поисков гидротермальных сульфидных месторождений по первичным ореолам рассеяния ртути был предложен А.А. Сауковым. В его основе лежит представление о наличии ртутьсодержащей газовой атмосферы над гидротермальным рудным раствором, что объясняется высокой упругостью паров ртути и ее соединений. Способность парообразной ртути проникать в окружающие породы значительно выше, чем у ртутьсодержащих рудоносных растворов. Поэтому ореолы рассеяния ртути, формирующиеся не только рудными растворами, но и за счет газовой атмосферы, как правило, более широкие, чем для других халькофильных элементов, которые переносятся в основном в растворах.
Реальное существование ртутьсодержащей атмосферы было показано при изучении парогидротерм Курило-Камчатской вулканической области. Установлено, что содержание ртути в газовой их фазе составляет n*10в-6—n*10в-5 г/м3, что на два-три порядка выше атмосферного (n*10в-9 г/м3). Концентрация ртути в рудоносных гидротермах, участвующих в формировании ртутных ореолов, составляет n*10в-6, реже n*10в-5 г/л. Содержание ртути в растворах при отсутствии сероводорода выше (в конденсате активной воронки Мутновского вулкана оно составляет 7*10в-5 г/л). Процесс современного формирования ртутного ореола рассеяния можно наблюдать на вулкане Менделеева, где вокруг ртутоносной колчеданной залежи в опалитах зафиксировано отложение киновари.
Впервые первичные ореолы рассеяния ртути были установлены А.А. Сауковым в 1936 г. на ртутных месторождениях Хпек и Казардикам в Дагестане. В последствии такие ореолы были выявлены и на многих других ртутных объектах.
Первичные ореолы рассеяния ртути и сопровождающих ее элементов наряду с зонами околорудно измененных пород определяют характер ртутных и ртутьсодержащих месторождений различных генетических типов. Данные о составе, интенсивности, размерах и форме ореолов гипогенного рассеяния рудообразующих компонентов позволяют существенно дополнить представления об условиях образования и морфологии как месторождений вообще, так и слагающих их промышленных залежей в частности. Геохимические параметры используются сейчас в качестве важных классификационных признаков при типизации ртутных месторождений.
Ртутные ореолы относятся к числу наиболее протяженных среди ореолов рассеяния других халькофильных элементов. Они распространяются в стороны от рудных залежей на многие десятки и сотни метров, а иногда более километра. Вертикальный размах достигает сотен и тысяч метров. Содержания ртути в ореолах различаются в зависимости от вещественного состава месторождения. Например, в ореолах ртутных месторождений они колеблются в пределах n*10в-5—n*10в-3 %, а в сурьмяных и полиметаллических — n*10в-6—n*10в-4 %. Фоновые содержания обычно меньше или равны (2-3)*10в-6 %, а в ртутных поясах они повышаются и варьируют от миллионных долей процента до 1*10в-5 %. Разница между средними ореольными и фоновыми содержаниями ртути для разных типов месторождений неодинакова: для ртутных месторождений в среднем один-два порядка, для нертутных (сурьмяных и полиметаллических) — один порядок.
При изучении нертутных объектов, где контрастность ореолов по сравнению с фоном невелика, а в пределах ореолов отмечаются фоновые значения ртути, особое значение приобретают установление фона и интерпретация его с генетических позиций: являются ли повышенные содержания в области фона следствием регионального заражения ртутью при гидротермальном процессе или их появление связано с процессами формирования вмещающих пород вне связи с рудогенезом? Такой интерпретации помогает знание особенностей распределения ртути в образованиях магматического и осадочно-метаморфического процессов. Эти процессы ведут не только к рассеянию, но и к концентрации ртути, которая в ряде случаев может быть сопоставима с содержаниями ртути в гидротермальных образованиях.
В пределах самих ореолов содержания ртути изменяются в зависимости от ряда причин: расстояния — по горизонтали и вертикали — до рудной залежи, литологического состава пород, структурных особенностей месторождения и т. д.
Роль литологического фактора наиболее четко проявляется на примере месторождений, залегающих в осадочных толщах. Относительно более благоприятны для образования ореолов рассеяния ртути углистые породы (угли и глинисто-углистые сланцы), а также конгломераты, песчаники и известняки; затем следуют песчано-глинистые сланцы и на последнем месте стоят глинистые сланцы. Преимущественное накопление ртути в песчаниках по сравнению с глинистыми сланцами наблюдается на Никитовском ртутном месторождении (Донбасс). Среди изверженных пород более благоприятны для формирования ореолов рассеяния ртути кислые разности. Примером могут служить блоки гранодиоритов и диоритов среди пластичных серпентинитов на свинцовоцинковом месторождении Кан (Средняя Азия).
Зависимость распределения ртути от состава пород обусловлена сорбционными и механическими свойствами последних. Для углей и глинистоуглистых сланцев на первый план выступают сорбционные свойства углистого вещества. Для песчаников, конгломератов, известняков, хрупких изверженных пород определяющими свойствами являются эффективная пористость и трещиноватость. Величина этих показателей нестабильна для одних и тех же литологических разновидностей пород, поэтому значение их как концентраторов ртути в ореоле может быть различным. Глинистые сланцы малопроницаемы и поэтому наименее благоприятны для накопления ртути в ореолах.
В ряде случаев описанная выше литологическая приуроченность ртути затушевывается и нарушается структурными факторами. К их числу относится наличие зон дробления, контактовых зон с интрузивными телами и т. д. Особенно большую роль играют разломы. В районах развития сульфидных месторождений содержания ртути по зонам разломов обычно выше, чем содержания ее во вмещающих породах (на величину от полпорядка до 2—3 порядков) и варьируют в широких пределах: от миллионных до десятых долей процента. Содержание ртути по зонам нарушений зависит от ряда причин: вещественного состава руд месторождения, наличия или отсутствия сульфидной минерализации по разломам, возраста нарушений по отношению к сульфидному оруденению и т. д. Так, например, в пределах ртутных и ртутно-сурьмяных месторождений содержания ртути по разломам обычно составляют n*10в-4—n*10в-2 %, тогда как в пределах нертутных (сурьмяных и полиметаллических) месторождений они значительно ниже и обычно равны n*10в-5—n*10в-4 %.
Газломы, расположенные вне месторождений, но в пределах рудных провинций, также характеризуются повышенными содержаниями ртути, но, естественно, более низкими, чем на площади месторождений. На рис. 13 приведено распределение ртути по Северо-Катранскому глубинному разлому (Южно-Ферганский ртутно-сурьмяный пояс) для участка, расположенного за пределами месторождений. Известные к настоящему времени данные по распределению ртути в разломах позволяют рекомендовать ртутометрическую съемку для выявления и трассирования слабо выраженных и трудно прослеживаемых разломов при геологическом картировании в районах сульфидных месторождений (см. рис. 13, 14). Кроме того, наличие или отсутствие повышенных содержаний ртути в пределах разломов может служить дополнительным аргументом при установлении возраста нарушения по отношению к сульфидному оруденению. Этот метод, в частности, используется на ртутном месторождении Идрия в бывш. Югославии.
Первичные ореолы рассеяния ртути

Что касается зон контактов с интрузиями, то по ним благодаря подвижкам часто происходило интенсивное проникновение ртути, поэтому такие подновленные ослабленные зоны характеризуются повышенными содержаниями этого элемента. Примером может служить район Вышковского рудного поля (Закарпатье).
На распределение ртути в ореолах оказывает влияние и экранирование. Для одних и тех же литологических разностей пород содержание ртути будет различным в зависимости от наличия или отсутствия экрана во время рудообразования. Этим, возможно, объясняется различие в содержаниях ртути в рудовмещающих гранодиоритах на месторождениях Вышковского рудного поля.
Влияние глубины залегания рудной залежи на распределение ртути в поверхностном ореоле сказывается следующим образом: с увеличением глубины уменьшаются содержания ртути. Так, например, на участке ртутно-сурьмяного месторождения Хайдаркан (Южная Фергана), где рудная залежь находится на глубине до 10 м, содержания ртути в поверхностном ореоле составляют n*10в-4—n*10в-2 %; в том случае, если глубина рудной залежи равна 50—100 м, содержания ртути уменьшаются до n*10в-4 %, и, наконец, для глубины залегания рудной залежи в 550—700 м содержания ртути в поверхностном ореоле наиболее низкие — n*10в-5—n*10в-4 %.
Следует особо отметить, что при детальных геохимических поисках на ртутных месторождениях важно не установление размеров ее ореолов, а изучение распределения различных ее концентраций в пределах ореола. Величины концентраций ртути, суммированные определенным образом, например, в изолиниях, являются важным геохимическим показателем при прогнозировании рудных тел.
Ореолы рассеяния ртути других типов сульфидных месторождений в отличие от ореолов ртутных месторождений являются прерывистыми: в пределах собственно ореола значительная часть проб имеет фоновые содержания; ни первый план в распределении ртути выступает структурный контроль (трещинные зоны разных порядков). В качестве иллюстрации укажем на ореол колчеданного месторождения Норанда (Канада), который изучен объемно по скважинам (рис. 15). Приведем также график, характеризующий распределение содержаний ртути для сурьмяного месторождения Кадамджай (Южная Фергана), наглядно свидетельствующий о контроле аномальных концентраций ртути трещинными структурами (см. рис. 14).
Первичные ореолы рассеяния ртути

Околорудные изменения представляют собой собственно ореолы рассеяния макроэлементов. Сопоставление этих ореолов с ртутными показывает, что последние значительно более широко распространены. Это объясняется тем, что гидротермально измененные породы формируются растворами, а в образовании ореолов рассеяния ртути принимает участие, кроме того, и газовая фаза. Наиболее тесно повышенные содержания ртути связаны с процессом гидротермального изменения пород: аргиллизацией, окварцеванием и лиственитизацией. Наблюдения в районах современных гидротермальных полей отчетливо фиксируют генетическую связь образования ртутных аномалий с процессами окварцевания (или опалитизации) и аргиллизации.
Интересна связь ртутных ореолов с зонами пиритизации рудовмещающих пород. Последние представляют собой полигенные образования; они формируются процессами литогенеза, метаморфизма и рудогенеза. Ртуть непосредственно связана с гидротермальным пиритом, который отличается от пирита иного происхождения характерным набором элементов-примесей, а иногда и кристаллографическими формами. Ho количество ртути, заключенной в пирите, составляет лишь часть общего количества ртути в ореоле и далеко не основную.
Первичные ореолы рассеяния ртути

Связь с битуминизацией пород противоречива: в одних случаях рудный процесс и соответственно ртутные ореолы сопровождаются привносом битумов, в других — дебитуминизацией пород. Начатое недавно углубленное изучение битумного вещества на ртутных месторождениях Чукотки и Кавказа показало, что рудные зоны и ореолы повышенных содержаний ртути характеризуются наличием специфического «вещества Д» — гомолога пирена, которое в неизмененных породах не встречается. В ряде случаев отчетлива корреляция повышенных содержаний ртути и битумных веществ.
Ореолы рассеяния ртути сопровождаются ореолами других микроэлементов. Последние приобретают особое значение при детальных геохимических поисках на ртутных месторождениях. Роль этих элементов для разных месторождений различна и определяется, во-первых, металлогеническими особенностями регионов и, во-вторых, методами их анализа (чувствительностью). Довольно характерно присутствие в ореолах ртутных месторождений сурьмы и мышьяка. Иногда мышьяк образует ореолы, сопоставимые по размерам с ореолами ртути или даже более широкие. Это особенно характерно для ртутных месторождений, в рудах которых встречаются реальгар и аурипигмент. Сурьма по сравнению со ртутью имеет значительно меньшее распространение, но более широкое, чем другие халькофильные элементы.
Свинец, цинк и медь в одних случаях образуют ореолы выщелачивания, в других отчетливо коррелируют со ртутью. Иногда эти противоречивые особенности наблюдаются в пределах одного и того же месторождения — в различных типах гидротермально измененных пород. Кобальт и никель коррелируют со ртутью в месторождениях: лиственитового типа.
Весьма определенна роль серебра, которое является характерным элементом-индикатором зоны ближнего рассеяния рудных тел. Это показано для месторождения Хайдаркан.
Золото в ореолах рассеяния ртутных месторождений практически не изучено, но тесная геохимическая связь ртути и золота в эпитермальных месторождениях позволяет полагать, что золото, как и серебро, может быть важным косвенным индикатором рудных тел. Перспективность изучения таллия показана в работе Г.А. Тереховой.
Кроме элементов с металлическими свойствами, определенное поисковое значение могут иметь селен, теллур и йод. Селен является типоморфным элементом некоторых ртутных провинций (Южная Фергана и Южный Китай). Эта особенность показана в работах Чжун Цзя-жун, В.П. Федорчука, А.С. Великого и др. Поведение селена в ореолах изучалось Г.А. Виллером, О.В. Вершковской, И.Д. Турдукеевым и др. Значение его в качестве индикатора недостаточно выяснено, но на месторождении Хайдаркан он является характерным элементом зоны ближнего рассеяния.
Некоторое значение иногда может иметь теллур. Ассоциация ртути и теллура в ореолах описана, например, для джаспероидов эпитермальных месторождений Колорадо.
Определенна роль йода, который в отличие от вышеописанных индикаторов образует отрицательные ореолы в пределах рудной зоны, а повышенные содержания его фиксируются на некотором удалении от рудных тел. Роль йода была впервые показана М.А. Лаппом и Б.А. Судовым, а более детально рассмотрена для ртутных месторождений Донбасса С.П. Олейником, В.А. Передереевым и др. Механизм образования таких ореолов отчетливо наблюдается при формировании современной ртутьсодержащей залежи вулкана Менделеева.
Формы нахождения ртути в ореолах рассеяния изучены недостаточно. Установлены минеральные ее формы — в виде собственных минералов (киновари и самородной ртути), а также в виде примесей в нертутных сульфидах и жильных минералах. Среди нертутных минералов в этом отношении особенно интересен пирит из-за его значительной распространенности в ореолах. Ho в ряде случаев породы в пределах ореолов не содержат гидротермальных минералов, их не удается обнаружить даже после отмывки больших навесок этих пород. Частично здесь ртуть находится в сорбированном состоянии. Об этом свидетельствуют эксперименты Янды и Шролля, указывающие на высокую сорбционную способность углей, и данные А.А. Саукова, Н.X. Айдиньян и др. о сорбции других типов вмещающих пород.
Весьма перспективным является метод изучения форм нахождения ртути путем дифференциального нагревания. Он применяется в следующих модификациях: селективное прокаливание дубликатов одной и той же пробы до различных температур с последующим определением ртути количественным спектральным, химическим или атомно-абсорбционным методами; испарение ртути из пробы в электрической дуге с развернутой съемкой на движущуюся пластинку; ступенчатое и непрерывное нагревание проб с использованием атомно-абсорбционной техники и т. д. Сравнение проводится с эталонными соединениями ртути, изученными в тех же условиях.
Для месторождения ртути Халикёй (Турция) показано, что основная форма в ореоле вблизи рудной зоны — сульфид ртути, и по мере удаления от этой зоны роль его уменьшается; следующие по значению формы: ртуть, входящая в решетку породообразующих минералов, и HgCl2.
На нертутных сульфидных месторождениях В.З. Фурсовым в рудных зонах установлены два или три соединения ртути, выделяющиеся при разных температурах (около 300, 500° С и выше). Исследования, предпринятые И.И. Степановым на одном из полиметаллических месторождений Рудного Алтая, показали, что более низкотемпературная составляющая наблюдается только в надрудной зоне. Детальное изучение форм нахождения ртути в ореоле цинкового месторождения Кил в Ирландии позволило выделить три зоны: наиболее удаленную с HgCl2, промежуточную — с HgCl2 и HgS и ближнюю — с HgS; в пределах самой рудной зоны отмечаются температурные максимумы, соответствующие HgS и ртути, связанной в решетке пирита и сфалерита. Элементарная ртуть и сульфат ртути в ореолах этого месторождения не установлены.
Из опыта изучения первичных ореолов следует: для всех нертутных объектов обязательно использование методов с чувствительностью определения не менее (1-2)*10в-6 % и только для ртутных месторождений в некоторых случаях возможно применение методики с чувствительностью (3-5)*10в-5 %. Некоторые исследователи недоучитывают это положение, используя на нертутных объектах метод анализа с чувствительностью (3-5)*10в-4 %, и делают неверный вывод об узколокальном характере ртутных ореолов и о их неприменимости для проспекторских целей.
При использовании первичных ореолов рассеяния ртути следует иметь в виду, что оно может быть результативно лишь в сочетании с геологическими, геофизическими и другими геохимическими методами и при условии достаточно хорошей обнаженности пород. Они могут применяться на различных стадиях геологического изучения регионов: как при мелкомасштабных, так и при крупномасштабных исследованиях.
Наиболее оптимальными масштабами являются 1:50000—1:25000 и 1:5000—1:2000. Ho ртутные ореолы могут быть использованы и при более мелких масштабах, например 1:200000—1:100000, для выяснения металлогенических особенностей изучаемой площади. Опробование в последнем случае следует производить по ряду разрозненных профилей; при этом в первую очередь должны быть опробованы разломы, зоны трещиноватости и брекчирования. Выявление ртутных аномалий наряду с благоприятными геологическими факторами дает возможность высказать предположение о наличии в районе сульфидного оруденения. О вещественном составе оруденения можно ориентировочно судить по общеметаллогеническим соображениям и, в частности, по типу известной рудной минерализации в рассматриваемой области (как по главным элементам, так и по элементам-примесям) и по концентрации ртути в ореолах.
Следующий этап использования ртутных ореолов рассеяния соответствует поискам в масштабах 1:50000—1:25000. Постановка ртутометрических работ в этом масштабе должна способствовать выделению рудных узлов, кулис, рудоносных зон. Эта работа осуществляется на перспективных площадях, выделенных на прогнозных картах того же масштаба. Предварительно нужно провести геохимическое изучение уже известных в районе подобных рудоносных структур, чтобы выявленные при этом закономерности можно было использовать при расшифровке аномалий на новых площадях. Опробование при поисках масштабов 1:50000—1:25000 должно быть площадным. При этом следует обратить внимание на опробование зон тектонических нарушений и пород, благоприятных для локализации повышенных содержаний ртути. Кроме опробования на ртуть здесь следует также определять и другие халькофильные элементы.
Выявленные перспективные структуры подвергаются более детальному геолого-геохимическому опробованию в масштабах 1:2000—1:5000. В этом случае (как и при поисках масштабов 1:50000—1:25000) исключительно важны результаты проведения опытных геохимических работ на уже известных объектах. Предварительными исследованиями нужно попытаться решить такие вопросы, как зависимость содержаний ртути в поверхностных выходах от литологических особенностей и структуры участка, от глубины залегания рудной залежи, определить вертикальный размах рассеяния ртути, выявить ореолы рассеяния других элементов и установить их взаимоотношение с ореолами рассеяния ртути и т. д.