Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования

Рис. 3.11. Схема поведения U, Pb, S и СО2 в процессах кислотного выщелачивания липарита и образования рудных жил трех ритмов автосмешения модели 7

В серии из трех моделей при постоянстве исходных концентраций СО₂(1.0), NaCl (0.1), KCl (0.01) и H₂S (0.01) в поступающем растворе А менялись концентрации Са от 0.1 (базовая модель 1) до 0.01 (модель 5) и далее до 0.001 m (модель 7). Поскольку кальций вводится в исходный раствор в виде CaCl₂ в этой серии задач одновременно и пропорционально изменениям Са меняется и концентрация хлорид-ионов.

Уменьшение концентрации CaCl₂ вызывает в исходных растворах А падение концентраций Al, Fe и рудных элементов, незначительный рост рН и малое снижение Eh. При растекании растворов А в стороны от трещинной зоны в первом ритме всех трех моделей получены ореолы инфильтрационной аргиллизации липарита с обычной для них зональностью. Последовательно ослабевает лишь степень карбонатизации этих ореолов: в модели 1 максимум содержания карбонатов, преимущественно кальцита, в измененных породах достигает 8.4%, в модели 5 - не превышает 4.4% (и доломит преобладает над кальцитом), а в модели 7 практически один доломит составляет в этих породах не более 2.2% их массы.

При реакции с липаритом растекающиеся растворы теряют СО₂ (тем больше, чем больше CaCl₂ вводилось в исходный раствор), Са, Mg, S и обогащаются Na и К; концентрация Fe в растворе B1 падает, а в растворах В5 и В7 возрастает по сравнению с соответствующими им растворами А. От модели 1 к модели 7 возраcтает рудоносность поровых составляющих гидротермального потока - в 1.16 раз для Pb и в 2.65 раза для U. Это связано с небольшим уменьшением потерь СО₂ (в В7 осталось 0.14 СО₂ против 0.11 в В1) и, наоборот, увеличением рН на 0.2 ед. в этом ряду моделей, что в сумме обеспечило некоторое повышение активности СО₃^2--ионов от В1 к В7. В результате при практически неизменных от модели к модели концентрациях PbCO30 и UO₂(CO₃)₂^2-в растворах В общий выход Рb и U в поровый раствор увеличивался за счет роста в нем доли Pb(CO₃)₂^2-- с 21 до 35% от Pb_(р-р) и доли UO₂(CO₃)₃^4-- с 54 до 64% от U_(р-р).

Заканчивается массообмен I ритма смешением трещинной и поровой составляющих гидротерм, формированием потока нового раствора С и отложением минерального груза (табл. 3.7). От базовой модели 1 к модели 5 примерно впятеро снижается удельный выход кальцита и из-за этого возрастает с 0.58 до 3.40% относительная доля рудных минералов (галенит+настуран) в жильном выполнении. В модели 7, как и в модели 3, раствор смешения недосыщен по отношению к кальциту и не отлагает его; в связи с этим общий выход жильного материала в этой модели на 2 порядка ниже, чем в базовой, но в нем преобладают галенит (63%), настуран (17%) и кварц (19%), ~1% приходится на мусковит и пирит.

И выше, во II и III ритмах автосмешения гидротерм, модель 7 принципиально отличается от базовой (и похожей на базовую, но обедненную, по сравнению с ней кальцитом, модели 5) полным отсутствием жильного кальцита и слабой карбонатизацией околотрещинных ореолов серицитизации липарита. Схема этой модели дана на рисунке 3.11.

В целом уменьшение концентрации CaCl₂ в растворах, начинающих движение через исследуемый разрез, вызывает закономерный ряд следствий: а) повышает рН исходных растворов и всех производных от растворов А - В, С и т.д.; б) снижает расход СО₂ на карбонатизацию ореолов кислотного выщелачивания пород и на образование жильного кальцита; в) усиливает выщелачивание урана и свинца из ореолов изменения .липарита; г) увеличивает удельный выход галенита и настурана в осадок твердых фаз, образующийся при смешении трещинных и поровых составляющих гидротермального потока.