О моделях образования и промышленных типах месторождений свинца и цинка Казахстана

В Казахстане создана крупная сырьевая база цветных металлов. Основными среди них являются медь, свинец и цинк, по запасам которых республика занимает соответственно ведущие места в мировой экономике. Минерально-сырьевой потенциал по цветным металлам базируется на уникальных и крупных по масштабам месторождениях. Казахстан занимает одно из лидирующих мест в мире (2 место) по запасам свинца и цинка, составляющих соответственно 13 и 15 % от мировых, а по содержанию металлов в рудах соответственно 51 и 53 места. В республике разведано 83 месторождения свинцово-цинковых руд [1-5]. В настоящее время эксплуатируются 13 месторождений. Основные скопления свинца и цинка находятся в стратиформных свинцово- цинковых и колчеданно-полиметаллических месторождениях. Большая часть запасов свинца и цинка (75 и 85 %) заключена в полиметаллических месторождениях.

Распределение запасов цинка среди отдельных регионов Казахстана следующее, %: Восточный – 40,7; Центральный – 28,5; Южный – 23; Западный – 5,8; Северный - 2,0. Запасы свинца сосредоточены в трех регионах, %: Восточный – 24,1; Центральный – 57,4; Южный – 18,5 (рис. 1).

Из свинцово-цинковых руд могут добываться: медь, золото, серебро, кадмий, селен, теллур, индий, галлий, таллий, ртуть, германий, висмут и др. редкие элементы.

Рис. 1. Схема размещения основных промышленных месторождений свинца и цинка в Казахстане по регионам

Разработанные нами [6] обобщенные схематические промышленно-генетические модели свинцово-цинковых месторождений приведены в табл. 1.

Таблица 1. Промышленно-генетические типы месторождений свинца и цинка

Продолжение табл. 1

На современной стадии изученности свинцово-цинковых месторождений в Казахстане выделяются следующие геолого-промышленные типы: колчеданные, стратиформные, минерализованных зон, карстовые и скарноидые.

Приведем краткую характеристику перечисленных геолого-промышленных типов с описанием характерных отдельных месторождений.

Колчеданно-полиметаллические месторождения сосредоточены в Восточном Казахстане, где они образуют Лениногорский, Зыряновский и Прииртышский рудные районы. Основная масса месторождений в регионе находится в Рудном Алтае.

Единичные объекты этого типа выделены в Чингизе. Практически все месторождения находятся на средне-верхнедевонском стратиграфическом уровне с максимумом в эйфеле. По происхождению многие исследователи связывают оруденение с вулканизмом, выделяя руды синхронные с осадконакоплением и эпигенетические гидротермально-метасоматические, с которыми связано образование промышленных руд. Форма рудных тел пластообразная, линзовидная и лентообразная. Руды массивные, реже прожилково-вкрапленные. По вещественному составу полезных ископаемых среди колчеданных месторождений выделяются: медно-свинцово-цинковые, баритово-медно-свинцово-цинковые, золото-медно-свинцово- цинковые, баритово-золото-медно-свинцово-цинковые. К специфике вещественного состава руд следует отнести богатство их элементами-примесями (индий, селен, теллур и т.д.).

Атасуский промышленно-генетический тип - классический пример генетической ассоциации стратиформных месторождений свинца, цинка, барита, железа и марганца, связанных с тектонически активными зонами внутренней кольцевой геосутуры [7]. Данный тип представлен в Казахстане крупнейшими месторождениями цинка и свинца – Жайрем, Шалкия, Акжал, Узунжал, Карагайлы, Ашисай, Миргалимсай (Мергалисай); железа – Каражал, Кентобе; марганца – Каражал, Ушкатын; барита – Бестобе, Жайрем, Миргалимсай. Основная масса, особенно свинцово-цинковых месторождений, составляющих значительную часть государственных запасов, законсервирована в связи с низкими показателями качества руд и неудовлетворительной технологией.

По набору пород, их мощностей, качественному составу руд, масштабам месторождений, парагенезисам рудных минералов, степени преобразований и другим особенностям выделяются Жаильминский, Акжальский и Каратауский металлогенический подтипы (рис. 2).

Жаильминский металлогенический тип. По относительно высокой степени изученности, масштабности месторождений, особенностям состава и строения рудовмещающих отложений и ряду других характеристик Жаильминский металлогенический подтип принят в качестве эталонного при анализе других месторождений данного типа.

С Жаильминским подтипом связаны крупные промышленные месторождения свинца, цинка и барита (Жайрем, Ушкатын I, III, Бестобе), железа и марганца (Каражал, Кеньтюбе, Ушкатын III), расположенные в Жаильма-Талкудыкском и Успенском рифтах. Во всех рифтовых структурах размещение месторождений Жаильминского типа, контролирует верхнедевонская вулканогенно- кремнисто-терригенно-карбонатная формация с различным количеством углеродистого вещества, терригенного материала и вулканитов контрастно-дифференцированной базальт-риолитовой формации. Породы рудоносной верхнедевонской (фаменской) вулканогенно-осадочной формации находятся между красноцветной франской базальтово-риолитово-молассовой формацией, углисто- карбонатными и терригенно-карбонатными отложениями нижнего карбона.

Рис. 2. Геохронологические уровни размещения месторождений [5]:

1 - известняки; 2 - комковатые известняки; 3 - доломиты; 4 - глинисто-кремнистые узловато-слоистые известняки; 5 - известняки глинисто-кремнистые, аргиллиты углистые; 6 - красноцветные кремнистые узловато-слоистые известняки; 7 - углисто-глинисто-кремнисто-карбонатные породы, сероцветные песчаники, прослои гипса, ангидрита; 8 - ритмиты: каратауский тип - углеродисто-глинисто-кремнисто- доломитовые; жаильминскин тип - углеродисто-глинисто-кремнисто-известковые; 9 - аргиллиты; 10 - черные силициты, кремни; 11 - конгломераты (а), песчаники сероцветные (б), красноцветные (в); 12 - трахиандезиты (а), андезито-базальты (б), трахибазальты, базальты (в), 13 - габбро, габбро-диориты, диоритовые

порфириты, сиенито-диориты, фельзит-порфиры (а), щелочные пироксениты и габброиды, шонкиниты, фергуситы, сиениты (б), 14 - пласты, линзы, метасоматические залежи руд: а - свинцово-цинковых и баритово-свинцово-цинковых; б - железных, железо-марганцевых; в - марганцевых; 15 –месторождения: 1 - Ушкатынская группа, 2 - Каражал, 3 - Жайрем, 4 - Жезды; 5 - Акжал, 6 - Ащисай, 7 – Миргалимсай (Мергалисай), Шалкия, Талап

В распределении месторождений с промышленными запасами руд установлена такая закономерность – все месторождения приурочены к фаменским отложениям, за пределами последних объектов с практически ценными скоплениями руд не выявлено.

Акжальский металлогенический подтип. С Акжальским подтипом связаны крупные месторождения существенно цинковых (Акжал) и свинцовых (Узынжал) руд. В отличие от Жаильминского металлогенического подтипа в Акжальском весьма слабо проявлена железная минерализация, полностью отсутствуют рудопроявления марганца и бария. Последние элементы фиксируются в повышенном количестве в свинцово-цинковых рудах.

Месторождения и рудопроявления находятся в узких рифтовых депрессиях, выполненных существенно карбонатными породами фаменского (мощность 400-600 м) и турнейского (200-500 м) ярусов. Длина рифтов, фиксируемая по фамен-нижнекарбоновым мульдам, превышает 100 км. На востоке они срезаются верхнепалеозойским поясом, на западе – коллизионной тектурмасской структурой (Акбастауский рифт). Ширина рифтовых структур варьирует в пределах первого десятка километров.

В стратиграфическом разрезе рудоносные фаменские отложения согласно залегают на континентальных породах верхнефранской дайринской свиты (мощность 250-300 м) и живе- франской жаксыконской серии (мощность более 1500 м). В отличие от Жаильминского металлогенического подтипа в живе-франских красноцветах Акжальского подтипа широко развиты риолиты и кислые туфы при практическом отсутствии базальтов.

Рудовмещающие фаменские отложения сложены, в основном, узловато-слоистыми глинисто-кремнистыми известняками мейстеровского и сульциферового горизонтов. Первый охватывает отложения нижнего, второй – верхнего фамена.

Акжальский металлогенический подтип принадлежит к числу перспективных на выявление промышленных стратиформных месторождений свинцово-цинковых руд. В первую очередь это заключение распространяется на Аксоран-Акжальскую зону, в которой находится крупное Акжальское месторождение существенно цинковых руд.

В Акбастауском рифте известны крупные месторождения бедных свинцовых (Биринши, содержание свинца 1,21%) и баритово-свинцово-цинковых (Узынжал, свинец – 2,73; цинк – 1,25; барит – 9,57) руд. Увеличение запасов на этих месторождениях реально за счет разведки флангов и глубоких горизонтов.

Здесь следует обратить внимание на закономерную приуроченность промышленного оруденения в Акжальском металлогеническом типе к массивным фаменским известнякам, а в пределах последних – к термокарстам.

Каратауский металлогенический подтип. С этим подтипом связаны крупные (с миллионными запасами) месторождения свинца (Миргалимсай) и цинка (Шалкия). Низкое содержание свинца на Миргалимсае, неудовлетворительная технология в сочетании с умеренным содержанием цинка (3,32 %) на Шалкие определили временную нерентабельность и закрытие Миргалимсайского и Шалкиинского рудников. Среди металлогенических подтипов Атасуского типа, Каратауский – наименее «обеспечен» объектами с рудами, соответствующими современным требованиям содержания полезных компонентов и технологии.

Каратауский рифт северо-западного, контролирующий оруденение одноименного металлогенического типа, по геологическим данным прослеживается (начиная от Тяньшанских структур) на 400-500 км, а по геофизическим данным – на 700-800 км (под мезозойским чехлом Торгая). С северо-востока он ограничен главным Каратауским, на юго-западе – Сырдарьинским разломами. Ширина тектонической зоны 30-45 км, по площади соответствует территории Большого Каратау. Из особенностей стратиграфического разреза, выделяющей Каратауский металлогенический подтип из других подтипов Атасуского типа, следует отметить полное отсутствие силурийских и нижнедевонских отложений.

Другая закономерность заключается в размещении месторождений с различным составом руд. В фаменском литостратиграфическом разрезе к верхней части пелециподовых слоев нижнего фамена, сложенной преимущественно черными углеродистыми тонкослоистыми (флишоидными) аргиллитами с пачками известняков, приурочены крупнейшие скопления цинковых и баритовых руд (месторождения Жайрем, Бестобе), а к верхам клименовых слоев верхнего фамена, сложенных красноцветными комковатыми и узловатослоистыми известняками с линзами и горизонтами красно- бурых яшм – свинцовые руды, практически лишенные цинка (Ушкатын III, I), и крупнейшие скопления железа (Каражал) и марганца (Ушкатын III, Западный Каражал). И, наконец, не менее важная особенность локализации оруденения Жаильминского металлогенического типа заключается в формировании среди массивных известняков сульцифировых слоев богатых свинцово-цинковых руд в карстах (Рифовое).

Все типы руд и слагающие их парагенетические минеральные ассоциации Жаильминского металлогенического подтипа считаются производными трех последовательных этапов рудообразования: гидротермально-осадочного, гидротермально-метасоматического и жильного (Митряева, 1979).

С первым гидротермально-осадочным этапом связаны стратифицированные железные, марганцевые, свинцово-цинковые и баритовые руды. Во второй этап образовались гидротермально-метасоматические руды свинца, цинка и бария. Третий этап – существенно медный. С гидротермально-осадочным этапом связаны месторождения железных (Каражал, Кентобе) и марганцевых (Каражал, Ушкатын III) руд, с гидротермально-метасоматическим - свинцово-цинковые и баритово-свинцово-цинковые месторождения (Жайрем, Карагайлы, Бестобе), с поздним гидротермально-метасоматическим – мелкие скопления меди (Успенское, Большая линза на Карагайлы).

Основная масса запасов цинка, свинца и барита приходится на метасоматические руды.

Фаменские карбонатные отложения, вмещающие стратифицированные руды свинца, цинка и бария, состоят из известняков, доломитов, мергелей и кремнисто-доломитово-углеродистых горизонтов в верхнем фамене, контролирующих стратифицированную баритовую и свинцово- цинковую минерализацию, с которой связаны основные запасы свинца, цинка и барита. В отличие от эталонного Жаильминского металлогенического подтипа в Каратауском заметно увеличено количество доломита и резко занижена кремнистость карбонатных пород. Отсутствуют красноцветные кремнистые узловато-слоистые известняки, завершающие разрез верхнефаменских отложений и трассирующие крупнейшие скопления железных, марганцевых и свинцовых руд в Жаильминском металлогеническом подтипе. Другое отличие заключается в отсутствии в фаменское время синхронных с осадконакоплением вулканогенных проявлений. Вулканиты трахибазальтового и трахилипаритового состава, в виде редких щелевых проявлений, зафиксированы только в стадии заложения рифта во франское время. Из магматических проявлений осевую зону рифта трассируют дайки и небольшие интрузивные массивы щелочного и габбро-пироксенитового Иирсуского пермь-триасового комплекса.

Профилирующее оруденение Каратауского металлогенического подтипа цинковое, свинцовое и баритовое. Марганцевая и железная минерализация, характерная для эталонного Жаильминского металлогенического типа, здесь проявлена слабо и фиксируется в рудоносных горизонтах в незначительном количестве (первые доли процента). Эпизодически проявляется флюоритовая минерализация, которая не выходит за рамки мелких объектов.

В стратиграфическом разрезе рудная минерализация Каратауского металлогенического типа проявлена на трех уровнях.

Кызылеспинский промышленно-генетический тип. Районы развития – Северо-западное Прибалхашье и Южная Жонгария. Основная масса месторождений и рудопроявлений комплекса расположена в Северо-Западном Прибалхашье: это свинцово-цинковые месторождения Кокзабой, Гульшад, Кызылеспе, медно-цинковое – Акшагыл, железорудные – Бапы, Каратас и железо-марганцевое

– Уштобе. В Южной Жонгарии известно одно свинцово-цинковое месторождение Биже и несколько мелких рудопроявлений. За исключением среднего (сумма свинца и цинка около 500 тыс. т) по масштабам свинцово-цинкового месторождения Кокзабой, все другие рудные объекты комплекса мелкие.

Оруденение комплекса закономерно приурочено к контактовой зоне силурийских отложений с нижележащими породами карбонатных свит. В этой зоне находятся марганцево- железорудное месторождение Уштобе, железорудное – Бапы, медно-цинковое – Акшагыл, свинцово-цинковые – Гульшад, Кызылеспе, Кокзабой и многие рудопроявления.

Месторождение Абыз. Рудовмещающей толщей на месторождении является свита нижнего девона – лавобрекчии, агломератовые и лавобрекчиевые туфы андезитов, лавы дацитов и андезит- базальтов, туфогенные конгломераты и песчаники. Структура месторождения – сундучная антиклиналь, осложненная разломами. Выявлено две залежи – Восточная и Западная, включающие шесть линзовидных и линзовидно-пластовых тел. Средние содержания в рудах, %: свинца – 0,37; цинка – 5,37; меди – 2,33; золота – 6,6 г/т и серебра – 64,6 г/т. Руды массивные, прожилково-вкрапленные, вкрапленные, полосчатые, пятнисто-вкрапленные. Околорудные изменения – окварцевание, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация, эпидотизация, альбитизация.

Стратиформные месторождения представлены залежами стратифицированных свинцово-цинковых руд в существенно карбонатных формациях. Они имеют широкое развитие в Центральном (Жайрем, Металлометрическое, Биринши и др.) и Южном Казахстане (Шалкия, Миргалимсай, Текели и др.). Редкие объекты известны в Восточном Казахстане (Пневское, Никитинское). В геохронологическом положении стратиформные месторождения характерны для двух уровней: верхнедевонского и верхнеордовикского. По вещественному составу профилирующих полезных ископаемых выделяются свинцово-цинковые и баритово-свинцово- цинковые месторождения. Рудные залежи имеют согласную пластообразную и линзообразную формы и значительную протяженность как по простиранию, так и по падению. Наблюдаются также секущие жилообразные тела. Крупнейшими месторождениями этих металлов являются Жайрем и Шалкия. Вместе они вмещают 28 % республиканских запасов свинца и 33 % запасов цинка. Среднее содержание металлов в рудах относительно низкое: свинца – 1,39 %, цинка – 3,23 %.

Месторождение Жайрем приурочено к Жайремской брахиантиклинальной структуре в центральной части Жаильминской грабен-синклинали. В рудном поле выделено три участка: Восточный, Западный и Дальнезападный. Ядро Жайремской брахиантиклинали сложено порфиритами, игнимбритами, конгломератами и песчаниками франа. Перекрывающие их фаменские отложения состоят из трех пачек. Нижняя пачка – глинисто-кремнисто-карбонатные породы с прослоями туфов, туффитов, бедных гематит-магнетитовых и сидеритовых руд. Следующая пачка сложена известняками,

глинисто-кремнисто-карбонатными породами с прослоями железистых яшм, бедных гематит- магнетитовых руд, углистых, пиритовых и пирит-сфалеритовых (с галенитом) ритмитов, с которыми на всех участках совмещены промышленные руды. Вышележащая сероцветная пачка состоит из чередующихся железорудных и флишоидных горизонтов с углистыми и рудными ритмитами. На месторождении развиты руды трех этапов: 1 – слоистые седиментные руды железа и марганца, свинца и цинка; 2 – метасоматические полосчатые цинково-свинцово-баритовые руды; 3 – медно-баритовые руды.

К скарноидным месторождениям (Карагайлы, Аксоран, Саменбет Южный и др.) относятся контактово-метаморфизованные стратиформные свинцово-цинковые объекты. Масштабы и качество руд этого типа определяется масштабами и степенью преобразования первичных руд.

Месторождение Карагайлы состоит из пяти участков: Главного, Дальнего, Южного, Марьинского и Максимовского. Первые три участка представлены барит-полиметаллическими и полиметаллическими рудами, четвертый – полиметаллическо-редкометальными, пятый – железо- марганцевыми рудами. Рудное поле сложено осадочными породами фамена: конгломераты, песчаники, кремнисто-глинистые сланцы, прослои туфов и известняков. Отложения фамена прорваны нижнекаменноугольными интрузиями габбро-пироксенитов, гранодиоритов и гранитов. Месторождение локализовано в крыльях Карагайлинской синклинали, пересеченной крупным левосторонним сбросо-сдвигом. Оруденение локализовано в верхней толще фамена (породы кремнисто-глинистого и алевролитового состава с прослоями и линзами известняков и туфогенных пород). Форма рудных тел линзо- и пластообразная. Руды претерпели динамический и контактово-термальный метаморфизм.

Рудная минерализация месторождений минерализованных зон (штокверковый тип) контролируется разломами, межформационными, межпластовыми срывами, зонами дробления и повышенной трещиноватости. Рудные тела имеют форму жил, столбов, мелких штокверков (Алайгыр, Родниковое, Ефимовское). Оруденение проявлено в виде штокверковых зон, гнезд, коротких линз и жил.

Карстовые месторождения – новый для Казахстана тип месторождений. Карстовые свинцово-цинковые месторождения известны в Южном (Ащисай), Северном (Шаймерден) и Центральном Казахстане (Жунды). До настоящего времени остается слабоизученным, чем и объясняется малое количество представителей этого типа и отсутствие их в других регионах.

Месторождение Шаймерден расположено на площади Краснооктябрьского месторождения бокситов, перекрыто чехлом рыхлых мезозой-кайнозойских отложений мощностью до 63 м. Месторождение приурочено к закарстованным визейским известнякам соколовской свиты. Руды образуют практически единую залежь с ответвлениями и апофизами. Основное рудное тело выполняет глубокую узкую карстовую котловину в известняках.

Широко развиты экзокарстовые свинцово-цинковые руды в хр. Каратау (рудопроявления Визейское, Шаштобе, Ащисай-Придорожное и др). На Визейском развиты карстовые полости, выполненные охристо-глинистым материалом с богатыми окисленными рудами свинца и цинка. На Ащисай-Придорожном рудопроявлении [3, 5] окисленные охристые свинцово-цинковые руды выполняют карстовую воронку. Содержание свинца до 10 %, цинка – 19,69 %, меди – 0,06 %, серебра – 8,35 г/т.

Перспективы дальнейшего развития сырьевой базы связываются с поисками и разведкой новых объектов на площадях и известных рудных провинциях (Рудный Алтай), в том числе и не традиционных, что подтверждается открытием в Северном Казахстане карстового месторождения Шаймерден с богатыми цинковыми рудами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Свойства, потребление и производство основных видов минерального сырья. Кокшетау, 2003. – 252 с.
2. Полезные ископаемые Казахстана. Объяснительная записка к карте полезных ископаемых Казахстана масштаба 1:1000000/И.И. Никтиченко и др. Кокшетау, 2002. – 188 с.
3. Сырьевая база свинца и цинка, меди, золота Казахстана. Алматы, 2002. – 102 с.
4. Месторождения свинца и цинка Казахстана. Алматы. 1997. – 152 с.
5. Беспаев Х.А., Мирошниченко Л.А. Атлас моделей месторождений полезных ископаемых. Алматы: Наука, 2004. – 135 с.
6. Кулкашев Н.Т., Байбатша А.Б. О генетической классификации месторождений полезных ископаемых//Сатпаевские чтения: Проблемы геологии и минерагении развития минерально-сырьевых ресурсов. Алматы, 2010, с. 192-198.
7. Байбатша А.Б. О новом взгляде на геологическое строение и геодинамическое развитие территории Казахстана//Изв. НАН РК. Серия геол. 2008. № 2. С . 66–74.
8. Байбатша А.Б., Кулкашев Н.Т., Бекботаева А.А., Шакирова Г.С. Перспективы Казахстана на выявление нетрадиционных типов месторождений цветных и благородных металлов//Материалы Международной конференции: Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых. Томск, 2010. – с. 402-404.
9. Глубинное строение и минеральные ресурсы Казахстан. Металлогения том II. Алматы, 2002 – 287 с.