Стратиформное медное
месторождение
Джезказган
(Центральный
Казахстан)
Геологическое строение района и Джезказганский
рудник
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ
Джезказганское месторождение (назв.от казах. Жезказган
- «Медные копи») расположено в
юго-западной части Центрального Казахстана в басс. реки Кара-Кенгир.
Месторождение было известно и эксплуатировалось давно, с
эпохи бронзы, о чем свидетельствуют
археологические находки (система печей для плавки руд, слитки меди,
медные и бронзовые наконечники стрел).
Первое письменное упоминание о месторождении - в
«Дневных записках путешествия капитана
Рычкова в Киргиз-Кайсацкие степи в 1771 году», изданных в
Санкт-Петербурге. После опубликования записок в район м-ния было
организовано несколько научно-геологических экспедиций.
Организатором одной из них был Г.С. Волконский - отец декабриста Сергея
Волконского. Посланная им экспедиция подтвердила сведения о больших
залежах в этом районе нынешнего Ц. Казахстана руд свинца, серебра и меди. В честь этого
была выпущена памятная медаль, вычеканенная из "серебристого свинца",
добытого из Свинцовой горы Кургасынтау (Джезказганское м-ние)
с надписью:
«Европа венчает Россию
славой, Азия отверзает ей свои сокровища».
Впервые джезказганские руды зарегистрированы как промышленное медное
месторождение в 1847 году екатеринбургским промышленником Н.А.
Ушаковым. Чуть позже горнопромышленная компания Рязановых пыталась
организовать здесь добычу меди, но тщетно, и в 1909 г. акционерные
компании Англии и Франции приобрели Джезказган у наследников
Рязанова, взяв в аренду на 30 лет урочище Карсакпай (1.420 га) для
строительства на нём медеплавильного завода.
Началом серьёзного
геологического изучения месторождения можно считать 1908 г., когда
А.Козыревым, а в 1910 г. английским
исследователем С.Боллом были составлены карты месторождения и даны
описания его строения. Характерно,
что эти исследователи считали руды джезказгана эпигенетичными, а
работавшие примерно в то же время
П.Гарвей и А.Краснпольский - сингенетичными. Таким образом, уже
тогда были заложены основы спора о
генезисе джезказганских руд, не прекращающегося и сейчас.
ГЕОЛОГИЯ РАЙОНА
Джезказганская группа медных месторождений (Джезказган,
Итауз, Сарыоба и др.) расположена в северной части
Джезказган-Сарысуйской мульды, представляющей собой герцинскую
структуру, наложенную на раннекаледонское складчатое основание.
Разрез пород, слагающих мульду, начинается нижнедевонскими
отложениями - вулканогенными породами различного состава,
переслаивающимися с красноцветными песчаниками. Выше залегают только
терригенные и карбонатные отложения: красноцветные песчаники и
конгломераты среднего девона, окремненные известняки, песчаники и
мергели нижнего карбона. Суммарная мощность этих отложений 1.500 м.
На них согласно залегает продуктивная джезказганская свита средне-верхнекаменноугольного возраста мощностью около 700 м. Разрез
её представлен ритмично чередующимися сероцветными и красноцветными
песчаниками и алевролитами с подчиненными прослоями конгломератов.
Джезказганская свита перекрывается малиново-красными песчаниками,
аргиллитами, известняками и мергелями нижнепермского возраста.
Палеозойские отложения местами перекрыты чехлом пестроцветных слабо
сцементированных песчаников, глин, песков и галечников палеогена и
неогена.
Внутреннее строение джезказган-Сарысуйской мульды
характеризуется наличием брахиформных структур второго
порядка: широких синклинальных складок, чередующихся с пологими
антиклиналями и куполами, крылья которых часто осложнены флексурными
перегибами. На участках резких перегибов пластов возникают разрывные
нарушения типа сбросов, надвигов и т. п. Геофизическими
исследованиями установлено наличие ряда глубинных разломов
субмеридионального и субширотного направлений, сочленяющихся
непосредственно к югу от Джезказгана.
Рис. 1.
Структурная схема джезказганского района (по Б. Журбицкому)
1 - нижнекаменноугольные отложения; 2 - продуктивная
джезказганская свита; 3 - пермские отложения; 4 - месторождения и
рудопроявления медистых песчаников; 6 - разрывные нарушения
В северной части Джезказган-Сарысуйской мульды
выделяются две антиклинали второго порядка: Жанайская и Кенгирская,
разделенные Джезказганской синклиналью. В области периклинальных
окончаний этих антиклиналей и расположено Джезказганское рудное поле
(рис. 1). В пределах его выделяется ряд складчатых структур
третьего порядка, так называемых куполов (Покровский, Крестовский, Никольско-Анненский и Акчийский), разделенных небольшими пологими
синклиналями и в свою очередь осложнённых структурами более высоких
порядков. Положительные структуры второго порядка представляют собой
удлиненные в северо-восточном направлении складки сундучного типа. В
сводовых их частях, имеющих ширину от 900 до 1300 м., породы
залегают практически горизонтально, в крыльях углы падения
увеличиваются до 8-25°. Крылья складок часто осложнены флексурными
перегибами с увеличением углов падения пород до 50°, а также
разрывными нарушениями, амплитуды смещения по которым достигают
10-30, а местами даже 8 м. В образовании складок участвуют все
породы рудного поля. Интенсивность дислокаций с глубиной постепенно
затухает.
Продуктивная джезказганская снята в пределах рудного
поля состоит из 51 ритмично чередующегося пласта сероцветных и
красноцветных песчаников, алевролитов и конгломератов. Отношение
сероцветных и красноцветных разностей пород примерно равно 1:1. По
составу одноименные разности различно окрашенных пород практически
неразличимы. Окраска их определяется валентным состоянием железа,
входящего в состав цемента и некоторых породообразующих минералов.
Мощности пластов без видимой закономерности колеблются в довольно
широких пределах: сероцветных от 7 до 42 м., а, красноцветных от 2
до 28 м. Среди красноцветов количественно преобладают алевролиты, а
среди сероцветов песчаники. Последние представляют собой плотные
однородные мелко-, средне- и крупнозернистые породы серой и
зеленовато-серой окраски. Остроугольные обломки размером 0,25-0,6,
реже до 1 мм. состоят главным образом из кварца и полевых шпатов;
цемент кремнисто-карбонатный. Иногда в песчаниках отмечаются
отпечатки каламитов и остатки углефицированного растительного
детрита.
Оруденелые разности песчаников благодаря присутствию
значительного количества сульфидов имеют темно-серую окраску и
металлический отблеск. Для серых песчаников характерна четкая
параллельная слоистость, часто подчеркиваемая наличием пропластков и
линз красноцветных разностей. Нижние границы пластов обычно четкие,
местами с размывами. В кровле их часто наблюдаются постепенные
переходы к вышележащим слоям. Красноцветные разности песчаников
отличаются лишь несколько меньшими размерами кластических зёрен
(0,1-0,5 мм.) и глинисто-карбонатным составом цемента. Более
характерны для них косослоистые текстуры.
Алевролиты - плотные зеленовато-серые породы с
раковистым изломом - представляют собой тонкозернистый (0,01 мм.)
агрегат глинистых минералов с небольшой примесью карбонатного
материала и редких зёрен полевого шпата, кварца, иногда слюды.
Красноцветные алевролиты, составляющие основную массу безрудных
пластов, ничем, кроме окраски, от сероцветных не отличаются.
Грубообломочные породы - конгломераты - подразделяются
на два типа: внутриформационные и межформационные. Первые
встречаются по всему резу свиты, они слагают пласты мощностью 0,8-2
м., иногда замещают по простиранию песчаники, реже алевролиты.
Мелкая (0,5-1, редко до 5 см.) галька в них представлена
исключительно обломками местных пород. Цемент породы - сероцветные
песчаники, аналогичные охарактеризованным. Межформационные так
называемые раймундовские конгломераты резко отличаются составом
гальки, представленной главным образом породами, не свойственными
джезказганской свите: жильным кварцем, гранитами, кварцитами,
окремненными известняками. Галька угловатая, но встречается и хорошо
окатанная, размеры её колеблются от 0,5 до 10 см. Эти породы
образуют три слоя мощностью 0,5-5 м, локализующиеся в средней части
свиты.
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ОРУДЕНЕНИЯ
Руды джезказганского месторождения
локализуются исключительно в сероцветных породах, независимо от их
литологического состава. Содержания меди, свинца и цинка в
сероцветных породах в среднем в 4-5 раз более высокие, чем в
красноцветных. Промышленное оруденение на месторождении
распространяется до глубины порядка 600 м., гипсометрически ниже
отмечается лишь убогая сульфидная минерализация.
Общее количество оруденелых слоев сероцветных пород на
месторождении равно 26, но промышленное оруденение несут только 19
из них. Эти слои объединены в девять рудоносных горизонтов, каждый
из которых содержит несколько (до пяти) прослоев рудоносных пород,
отделенных друг от друга безрудными красноцветными слоями (рис. 2.).
Нижняя подсвита содержит два рудоносных горизонта - таскудукский и
златоустовский, средняя - четыре:
покровский, нижний, средний и верхний раймундовские; три горизонта -
крестовский, акчийский и анненский - локализованы в верхней подсвите.
Рудные тела, приуроченные к одному стратиграфическому горизонту и
расположенные сравнительно недалеко друг от друга, в плане
группируются в залежи. Каждая из них объединяет несколько (от 2 до
30) рудных тел. Всего на месторождении в настоящее время
насчитывается более 300 рудных тел, а число залежей превышает 100.
Рис. 2. Схематические геологические
разрезы Джезказганского месторождения (по материалам Джезказганской
ГРЭ).
1 - пермские красноцветные отложения; 2-4 - джезказганская свита
( С2
- 3
): 2 - рудоносные слои сероцветных песчанинов, алевролитов и
конгломератов, 3 - верхний отдел, 4 - нижний отдел. 5 -
известняки, песчаники, мергели нижнего карбона; 6 - рудные залежи
Залежи в контурах минерализованных зон обычно имеют в
плане сравнительно простую, несколько удлинённую овальную форму. В
верхней подсвите они ориентированы длинной осью в северо-восточном
направлении и протягиваются почти непрерывной широкой (около 1 км.)
полосой от восточного крыла Жанайской к замковой части Кенгирской
антиклинали. Залежи средней подсвиты имеют несколько иную
ориентировку. Сравнительно узкая (0,4 км) полоса их распространения
опоясывает периклинальную часть Кенгирской антиклинали и сечет почти
под прямым углом складчатые структуры рудного поля и сопряженные с
ними разрывные нарушения (Геометризация как важный метод.., 1971). В
нижней подсвите рудные залежи ориентированы преимущественно в
северо-западном направления.
Рудные тела джезказганского месторождения имеют
пластовую форму и залегают согласно со слоистостью вмещающих пород.
В плане они иногда изометричные, но чаще всего удлиненные, с
отношением длины к ширине до 5: 1. В верхних горизонтах свиты
встречаются лентообразные рудные тела, длина которых достигает
нескольких километров, при ширине всего 50-100 м. (Сравнительные
данные.., 1969; Джезказганское месторождение, 1967). По размерам
площади (в плане) рудные тела условно могут быть разделены на три
группы: крупные, средние и мелкие. Длина и ширина крупных измеряются
первыми километрами, мелких - сотнями метров, размеры средних имеют
промежуточные значения. Мощности рудных тел 0,5-20 м. Длинные оси
крупных рудных тел, как и у залежей, в верхней подсвите
ориентированы главным образом в северо-восточном направлении. В
средней подсвите их направление постепенно изменяется от
северо-западного в южной части месторождения до северо-восточного в
северной (Геометризация как важный метод.., 1971). В нижней подсвите
рудные тела, как и залежи, имеют северо-западную ориентировку.
Рудные тела четких геологических границ не имеют,
контуры их определяются опробованием. По простиранию промышленные
руды постепенно, но на сравнительно небольших расстояниях сменяются
забалансовыми, а затем слабо минерализованными породами.
Распределение полезных компонентов внутри крупных рудных тел
равномерное, выдержанное на больших площадях, однако почти
повсеместно наблюдается чередование участков с более высоким и более
низким содержанием меди. Местами в блоках промышленных руд
встречаются «окна», сложенные забалансовыми бедными рудами и
слабооруденелыми породами.
Наиболее богатые части рудных тел приурочены
преимущественно к сводам и крыльям антиклинальных структур, а
также осложняющим их флексурам. Обычно здесь же наблюдаются и
максимальные мощности рудных тел. Так, по данным Ш. Есенова и др. (Геометризащтя
как важный метод.., 1971), 40% суммарных запасов 11 рудных залежей
сконцентрировано в сводовых частях куполов, около 35% - в крыльях и
флексурах и только 25% - в синклиналях.
Руды Джезказганского месторождения комплексные: главный
полезный компонент - медь, существенное значение имеют также свинец
и цинк, а из примесей - серебро и рений; в незначительных
количествах присутствуют мышьяк, кадмий, висмут, кобальт, ртуть,
золото, никель и молибден.
МИНЕРАЛЫ И РУДЫ
Минеральнмй состав руд сравнительно прост. Основная
масса меди сконцентрирована в трех широко распространенных минералах
- халькопирите, борните и халькозине. На месторождении наблюдается
четкая вертикальная зональность в распределении этих минералов. В
верхних горизонтах месторождения главную роль играет халькопирит,
глубже преобладает борнит, и наконец, в самых нижних горизонтах -
халькозин. Для нижних горизонтов также характерны повышенные
содержания свинца и цинка. Аналогичная последовательность смены
медных минералов наблюдается и в отдельных рудных телах; в
центральных их частях преобладает халькозин. По мере движения к
периферии он сменяется борнитом, а последний, в свою очередь,
халькопиритом. Для краевых частей рудных тел характерно увеличение
содержаний свинца и цинка.
Свинцовая минерализация представлена галенитом, а
цинковая - сфалеритом (преимущественно клейофаном). Серебро
присутствует в рудах в виде самостоятельных минералов (в том числе и
самородное серебро) или же входит
в виде изоморфной примеси в решетки сульфидов. Сереброносность
возрастает в следующем ряду минералов: галенит - халькопирит -
борнит - халькозин.
Рений связан с сульфидами меди,
максимальные его содержания установлены в борните. На месторождении
открыт новый, собственно рениевый минерал джезказганит. Из
минералов-примесей в рудах установлены также пирит, марказит,
арсенопирит, бетехтинит,
джарлеит,
арсениды меди и кобальта, блеклые руды (теннантит).
Джезказганское м-ние является и крупнейшим источником рения, хотя
сам по себе джезказганит редок и практического значения не имеет.
Наиболее широко распространены на месторождении
вкрапленные руды. Рудные минералы замещают цемент песчаников и
конгломератов, реже зерна полевых шпатов и даже кварца. Текстуры руд
часто полосчатые, определяемые особенностями вмещающих пород. В
слабооруденелых породах рудные минералы концентрируются
преимущественно в наиболее крупнозернистых прослойках. В богатых
разностях, когда рудные минералы составляют значительную
часть от объема пород, текстура руд приближается к массивной Однако
даже при этом можно установить первичную полосчатость в расположении
рудных минералов. В конгломератах оруденение концентрируется главным
образом в цементе, гальки же обычно остаются неоруденелыми.
Помимо вкрапленных и полосчатых руд на месторождении
отмечается жильный тип минерализации, довольно широко
распространенный, но имеющий весьма небольшое практическое значение.
Руды этого типа приурочены к трещинам и зонам дробления, большей
частью внутрипластовым,. но иногда секущим как сероцветные, так и
красноцветнме породы. Минеральный состав жильных руд, в общем, тот
же, что и полосчатых и вкрапленных разностей. Однако в отдельных
забоях часто наблюдаются различия сульфидов меди в жилах и вмещающих
их вкрапленных рудах (рассекание жилами галенита медных вкрапленных
руд, различный минеральный состав разновозрастных прожилков).
Нерудные минералы жил представлены кварцем, баритом и кальцитом.
Этим рудам свойственны массивные, гнездовые и брекчиевидные
текстуры.
По составу среди руд выделяются: 1) медные, 2)
комплексные (медно-цинковые, медно-свинцово-цинковые и
медно-свинцовые); З) цинковые и свинцово-цинковые; 4) свинцовые.
Основную ценность месторождения представляют медные руды. Они в свою
очередь подразделяются па сульфидные, смешанные и окисленные.
Окисленные и смешанные руды составляют менее 2% от общего количества.
Комплексные (полиметаллические) и свинцовые руды имеют
самостоятельное значение на месторождении. Они слагают небольшие по
размерам независимые тела и локальные участки преимущественно в
периферийных частях меднорудных залежей.
С поверхности все рудные тела затронуты окислением. Для
некоторых из них характерны три обычные подзоны: окисления,
выщелачивания и вторичного сульфидного обогащения. Резкого изменения
содержаний меди в зоне окисления не происходит, что обусловлено,
по-видимому, присутствием в цементе рудоносных песчаников большого
количества карбонатного материала, являющегося хорошим осадителем
меди из растворов. Общая мощность подзон окисления и выщелачивания
обычно 8-12 м. На участках, примыкающих к. зонам разрывных
нарушений, окисленные минералы распространяются на значительно
большую глубину. Нижняя граница подзоны вторичного сульфидного
обогащения располагается на глубинах 10-70 м. от поверхности.
Минералы в зоне окисления представлены гидроокислами железа и
марганца, самородной медью (скелетные кристаллы и крупные ветвистые
дендриты), самородным серебром (скрученные антолиты, иногда в
скоплениях до нескольких кг.), купритом (часто
в виде хорошо образованных кристаллов, иногда весьма крупных), малахитом
(прекрасные сферокристаллы, сферолиты, параллельно-шестоватые
прожилки до 2-3см. толщиной), азуритом, брошантитом (обычно в виде
конкреций), элитом (мелкие кристаллы, сферолиты и сферолитовые
корки), антлеритом, хризоколлой. В подзоне вторичного сульфидного
обогащения отмечаются также ковеллин,
низкотемпературный β-штромейерит,
вторичные халькозин и борнит.
----------------------------------------------------------------------
Литература:
•
Рудные месторождения СССР, в 3 т. М, Недра, 1978, под ред.
акад. В.И. Смирнова
•
Джезказаакское месторождение. - В кн.:
Проблемы геологии Средней Азии и Казахстана. М., «Наука»,
1967, с. 133-142 (доклады на выездной сессии 1964 г.
Отделение наук о Земле АН СССР). Авт.: Н.Н. Нуралин, Т.А. Сатпаева, С.Ш.
Сейфуллин и др.
•
Геометаризация как важный метод детальных исследований рудных
полей (на примере джезказганского м-ния). -«Изв. АН КазССР».
Сер. геол.,
1971, 1, с. 1-42. Авт.: Ш.Е. Есенов, С.Ш. Сейфуллин, Л.В. Копяткевич и др.
•
Сравнительные днные об основных параметрах залежей
Центрального Казахстана. - «Изв. АН Каз.ССР».
Сер. геол.геол., 1969, 2, с. 26-37.
Авт.: Т. Е. Едресов, Ш.Е. Есенов, Л. В. Копяткевич
и др.
•
Смирнов В.И. Фактор времени в
образовании стратифорьтх рудных месторождений. - «Геология рудных
месторождений», 6, 1970, с. 3-17
•
И.Ф.
Габлина, Ю.М. Малиновский. Периодичность меденакопления в осадочной оболочке
Земли. - "Литология и полезные ископаемые", № 2, 2008, с.155-173
• Щеточкин В.Н.,
Кисляков Я.М. и др. Джезказган с позиций пластово-эпигенетического
рудообразования. - «Редкометально-урановое рудообразование
в осадочных породах». М., Наука, 1995. с.177-200
• Яуралин Я.Н.,
Едресов Т.Е. Морфогенетические особенности рудных тел Джезказгана. - «Изв.
АН КазССР. Сер. геол.», 1968, 3, с. 29-39
•
Также на сайте:
<Фотогалерея
коллекционных образцов минералов Джезказгана и соседних месторождений>
