Основы минералогии гипергенеза

Немаловажную роль в минеральном составе зоны гипергенеза рудных месторождений играют силикаты, фиксирующие и концентрирующие рудогенные элементы. В табл. 23 эти минералы представлены тремя группами - медной, свинцово-цинковой и хром-кобальт-железистой, объединяющими силикаты, характерные для окисленных руд различных типов медных и полиметаллических месторождений, а также месторождений с никель-кобальтовой и железистой минерализацией.

Помимо собственных минералов Сu, Zn, Pb и Fe, большую группу в этом списке составляют силикаты, в которые рудные элементы входят в виде изоморфной примеси, нередко в существенной концентрации. В основном это слоистые силикаты таких структурных групп, как смектиты, галлуазит, сепиолит-палыгорскит, слюды, хлориты. За последние десять лет список силикатов дополнил почти десяток новых минералов, в котором лидируют соединения Pb.

Особенностью гипергенных силикатов является их образование на позднем (щелочном) этапе формирования окисленных руд, когда происходит не только окисление рудных (сульфидных) минералов, но и выветривание кремнийсодержащих вмещающих оруденение пород, сопровождающееся активной миграцией кремния. С этим же связано нередкое вхождение в состав силикатов Fe, Al, Mg, Cr, а также добавочных анионов (ОН, СО₃ и др.).

В составе окисленных медных руд обнаружены такие собственно медные силикаты, как диоптаз (аширит), стрингхамит, кинаит, хилалит, апачит, ладденит, кризейит, ахоит, хризоколла, шаттукит и яхонтовит. Стрингхамит и кинаит указаны в медных месторождениях шт. Юта (США) в ассоциации с теноритом и талмесситом.

Хризоколла принадлежит к числу наиболее распространенных и хорошо известных силикатов меди. В качестве изоморфных примесей обычно содержит Al (до 2,5%), Fe (до 2%) и Р (до 5% P₂O₅). Выделяется в виде колломорфных зональных агрегатов яркой или светло-голубой окраски в ассоциации с кварцем (халцедоном), гидрогётитом, малахитом, азуритом, вульфенитом, каламином, атакамитом, купритом, брошантитом, халькантитом. Соотношения между указанными минералами и хризоколлой самые различные. Прямое замещение хризоколлой сульфидов не характерно. В числе морфологических разностей хризоколлы известны планшеит (темно-синий) и бисбиит (бледно-голубой). К планшеиту близок шаттукит (в отличие от хризоколлы содержит добавочный кислород), для которого известна одна находка (Бисби, шт. Аризона, США) в виде псевдоморфозы по малахиту. Окраска густая синяя, кристаллы тонковолокнистые.

Хризоколла принадлежит к поздним минералам зоны гипергенеза, образующимся из щелочных, сильно разбавленных растворов, в обстановке аридного (сухого) климата. Образование силиката может быть описано гидролизной реакцией типа 4[Cu(OH)]⁺+4[Si(OH)₂]²⁺+6H₂O Н₄Сu₄^. [Si₄O₁₀](OH)₈+12H⁺.

Классическое проявление диоптаза связано с месторождением Алтын-Тюбе в Казахстане, откуда известны его кристаллические агрегаты, в которых присутствуют кальцит и реже малахит. Более редки отложения этого силиката на вульфените и каламине, еще реже в полостях хризоколлы. Иногда кристаллы диоптаза покрывают корочки кварца, гипса и гётита. Диоптаз, видимо, кристаллизуется непосредственно из раствора.

Хилалит в виде сферолитов из игольчато-волокнистых голубовато-зеленых кристаллов с твердостью 2, легко растворимых в разбавленных кислотах, найден в месторождении Кристмас (шт. Аризона, США), в ассоциации с апачитом. Последний имеет голубую окраску, волокнистое строение сферолитовых агрегатов с твердостью 2.

Ладденит (Cu-Pb-й силикат) обнаружен в окисленных Ag-Pb-Cu-рудах месторождения Тайгер (шт. Аризона, США) в форме пластинчатых зеленоватых кристаллов клиновидных очертаний со спайностью. В этом же месторождении, а также в Соноре (Мексика) найден кризейит, по химическому составу близкий к ладдеяиту, но содержащий в числе катионов, кроме Сu и Рb, алюминий и железо. Для него характерны плоскоудлиненные зеленые кристаллы, собранные в пучки и сферолиты. В ассоциации с ладденитом и кризейитом отмечены вульфенит, хризоколла, миметезит, аламозит и церуссит. Ахоит очень редкий, обнаружен в руднике Ахо (шт. Аризона, США) в типичных для него агрегатах, состоящих из сине-зеленых таблитчатых кристаллов.

Медистый галлуазит образуется на различных стадиях формирования зоны гипергенеза. Нередко выделяется в тектонических трещинах. Может быть принят за хризоколлу из-за скрытокристаллического сложения и зеленовато-голубой окраски. Содержит до 5-12% Сu. Медистый нонтронит (СuО до 5%), внешне не отличимый от обычного нонтронита, обнаружен в окисленных рудах Джезказгана (Чухров, 1950).

Яхонтовит - медистый смектит (содержание СuО колеблется в пределах 17-23%, Fe₂O₃ - 8-12%, MgO - 2-9%, Al₂O_3< 1%), обнаруженный в глубоко окисленных олово-сульфидных рудах месторождения Придорожное (В. Сибирь) в виде прожилков и корочек в пустотах выщелачивания халькопирита. Минерал тонкодисперсный, под электронным микроскопом - в форме хлопьевидных частиц. Окраска яркая фисташково-зеленоватая, твердость 2. Прилипает к мокрым предметам, легко полируется ножом; излом раковистый. Ассоциируется с хризоколлой, малахитом, гидрогётитом, кварцем и псевдомалахитом (Постникова и др., 1986).

В составе окисленных цинковых руд наиболее обычны виллемит и особенно каламин, которые выделяются друзовидными агрегатами, чаще среди лимонита или на корочках смитсонита. Микроскопическое исследование лимонита позволяет обнаружить значительное количество в нем каламина. Виллемит более характерен для древних зон гипергенеза, глубоко проработанных в аридной климатической обстановке.

В обнаруженном в золоторудном месторождении провинции Хуань (КНР) синсаоите (по существу, в Co-виллемите) содержится до 4-5% Со. Окраска минерала сине-фиолетовая.

В Цумебе (Намибия) обнаружены аламозит, кегелит и плюмбоцумит, ассоциирующие с ледгиллитом, англезитом, миметезитом и флейшеритом. Кегелит, являющийся сульфат-силикатом Pb, Zn и A1, выделяется в виде бесцветных псевдогексагональных табличек без спайности. Бесцветные прозрачные зерна плюмбоцумита с твердостью 2 имеют спайность.

К группе силикатов Pb и A1 относится сурит, в составе которого имеется добавочный карбонатный анион, а A1 находится в двух координационных позициях - шестерной и четверной. Структура этого силиката весьма оригинальна - смектитовые слои в ней чередуются с карбонатными (фрагментами церусситовой структуры). Минерал обнаружен в месторождении Крус-дель-Сур в Аргентине. Для него характерны белые плотные агрегаты, сложенные мельчайшими табличками с твердостью 2-3. В органических жидкостях не разбухает, в НCl растворяется со вскипанием.

В зоне гипергенеза свинцово-цинковых месторождений распространены глинистые цинксодержащие образования силикатной природы, называемые мореснетитом или цинковыми глинками, которые обычно представлены в форме линзочек, гнезд и прожилковидных агрегатов среди глубоко окисленных руд карбонатно (церуссит, смитсонит) - лимонитового состава (месторождения Казахстана - Акджал, Ачисай; Бельгии - Альтенберг, Моресне; США - Сильвер-Билл и Глисон в шт. Аризона и др.).

Цинковые глинки - плотные компактные агрегаты с раковистым изломом, полирующиеся ногтем. Окраска их белая, кремовая, голубоватая или красновато-бурая. Глинки содержат переменное, но иногда очень высокое (30-40% ZnO) количество Zn. Детальное исследование (Яхонтова, Сидоренко, Сергеева, 1977) позволяет выделить среди них разности, обогащенные цинальситом, фрепонтитом, Zn-серпофитом или Zn-сепиолитом, структура которых близка к серпентину (бертьерину или палыгорскиту, а Al наполовину октаэдрический и тетраэдрический), цинксилитом или соконитом (монтмориллонитовыми силикатами с алюминием только в октаэдрической координации), а также цинкистым вермикулитом и цинксодержащими галлуазитом и хлоритом.

Цинальсит и фрепонтит (Zn-бертьерин), цинксилит (Zn-монтмориллонит) и Zn-вермикулит - высокие концентраторы Zn. В цинковых глинках они ассоциируются с галлуазитом, гидрослюдой, алунитом, монтмориллонитом. Zn-серпофит (до 7% ZnO) и Zn-сепиолит (до 3% ZnO) описаны из месторождения Кургашинкан в Узбекистане (Голованов, 1965), где выделяются в виде белых войлоковидных агрегатов.

Образование цинковых глинок происходит в условиях миграции разбавленных Si- и Zn-содержащих растворов зоны гипергенеза. Возможно воздействие этих растворов на глинистые прослои во вмещающих породах (известняках) месторождения.

Большой интерес вызывает находка силиката Hg - эдгарбейлиита (Сократес и Клир-Крик в Калифорнии; Терлингуа и Техас, США). Минерал лимонно-желтый и оранжевый. На свету окраска меняется от оливкового до темно-бурого. Сосцевидные агрегаты, пластинчатые кристаллы и тонкие корочки на стенках трещин. В ассоциации с самородной Hg, монтроидитом, терлингуаитом.

В зоне гипергенеза кобальтовых месторождений, содержащих в рудах сфалерит, может быть обнаружен кобальтистый соконит - кобальт- и цинксодержащий монтмориллонит. Подобная разность соконита бледно-розовой окраски, содержащая до 4% СоО, описана из Дашкесанского месторождения.

Силикаты Fe (Cr) - нонтронит, гизингерит (аморфный аналог железистого каолинита - канбиита), ферри- и феррогаллуазит, волконскоит (Сг-монтмориллонит) - иногда обнаруживаются в зонах окисления рудных месторождений практически любого первичного состава. Они образуются на сравнительно поздних стадиях формирования окисленных руд в связи с интенсивным выветриванием железистых силикатов вмещающих пород (скарнов) - гранатов, геденбергита, актинолита.

Аналогично в параллельно формирующихся корах выветривания обычно образуются монтмориллонит, галлуазит, керолит, серпофит, тальк - силикаты коры выветривания. В их составе могут фиксироваться различные рудогенные элементы путем сорбирования и в виде изоморфных примесей. Такой Ni-серпентин - пекораит, найденный в Камбалде в виде зеленых сферолитов.

Несколько слов следует сказать о распространенных в составе окисленных руд аморфных водных соединений Si и Al - аллофаноидах, различающихся друг от друга соотношением SiO₂ :Аl₂О₃ :H₂O и примесями различных рудогенных элементов (Fe₂O₃ до 20%, CuO до 14%, MnO, ZnO и РbО каждого до 6-7%, СоО и NiO до 2%, As₂O₅ и Р₂O₅ до 7-17%). Аллофаноиды обычно образуются на поздней стадии гипергенеза месторождений различных типов. Ассоциируются с хризоколлой, галлуазитом, малахитом, бирюзой, кварцем, лимонитом. Имеют вид массивных, стекловатых полупросвечивающих агрегатов с переменной окраской (голубая, зеленая, белая, бурая, черная). Более детально изучены из месторождений Средней Азии (Бадалов, 1975).

В последнее время были обнаружены новые гипергенные силикаты Zn и Pb - пять минералов (табл. 22): ашбуртонит (З. Австралия, выветривание граувакк с сульфидной минерализацией), синсаоит (зона гипергенеза золоторудного месторождения в КНР), феррисурит (месторождение Ширли-Анн в Калифорнии, США), марикопаит (Мун-Анчор, Аризона, США), матьюроджерит (Цумеб, Намибия) и эдгарбейлиит (Клир-Крик, Калифорния, США). Последний силикат особо оригинален, как минерал ртути. Оранжево-лимонная окраска его пластинчатых кристаллов темнеет на свету. В ассоциации с ним - другие Hg-ные минералы (терлингуаит, эглестонит, ртуть). В составе ашбуртонита (светло-синие пластинки) и феррисурита (зеленый, волокнистый) имеются НСО₃^- и СО₃^2- - анионы. Для всех этих минералов в переменном количестве характерно содержание Ca, Zn, Co, Fe, Al.