Выветривание медно-никелевых руд Западной Австралии

В окислительных условиях сульфиды никеля и железа нестабильны и переходят вначале в супергенные сульфиды, а затем в окислы и гидроокислы железа. Вследствие этого они, как правило, не обнажаются на дневной поверхности, за исключением тех районов, где кора выветривания удалена в результате недавнего оледенения.

В Западной Австралии процессы химического выветривания происходили в течение миллионов лет и привели к возникновению зоны глубокоизмененных пород мощностью до нескольких сот метров. При проведении геологических исследований на поверхности необходимо правильно диагностировать продукты выветривания медно-никелевых сульфидных руд, что, в свою очередь, предполагает знание вертикального профиля коры выветривания. Процессы выветривания этих руд в Западной Австралии хорошо изучены. М. Торнбер была разработана концепция, согласно которой супергенные изменения массивных или матричных Ni-Fe-Cu сульфидных руд определяются поведением рудного тела как гигантской электрохимической ячейки. Основываясь на этой модели, можно полагать, что в проводящем рудном теле, верхняя часть которого лежит над уровнем грунтовых вод, а нижняя — под этим уровнем, реакции окисления достигнут значительной глубины. Если же рудное тело не выходит на поверхность, то такие реакции могут не иметь места.

В целом руды, залегающие на глубине, выражены на поверхности специфическим образованием, названным «госсан», или «кора выветривания», в разрезе которого выделяются следующие зоны: окисная, супергенных сульфидов, реакционная, переходная и первичная (рис. 14). В общих чертах этот профиль сохраняется везде, хотя от места к месту характер его меняется, в частности на одной и той же глубине степень супергенных изменений вкрапленных руд обычно меньше, чем массивных.

Супергенные изменения начинают сказываться в основании переходной зоны, выражаясь появлением мельчайших рассеянных выделений виоларита (ViPn) в пентландите (рис. 15). По мере возрастания интенсивности выветривания виоларит замещает пентландит, развиваясь преимущественно по трещинам кливажа. Этот процесс в сочетании с уменьшением объема на 15%, сопровождающим замещение, приводит к расширению трещин кливажа в пентландите и обусловливает отчетливое блоковое строение виоларита (рис. 15). В процессе замещения высвобождается какое-то количество никеля и железа, причем большая часть последнего фиксируется в супергенных сидерите и магнетите. Окисление гексагонального пирротина через стадию моноклинного пирротина завершается образованием смитита, а иногда моноклинный пирротин непосредственно переходит в смитит. В обоих случаях процессы замещения распространяются от границ зерен к их внутренним частям, а также контролируются направлением структурной оси ab, сильно выраженной в пирротине. В результате этого поверхность окисленного зерна пирротина приобретает перьевидный, тонкополосчатый, гребенчатый облик. Избыток никеля, высвобождающийся при замещении пентландита виоларитом, приводит к непосредственному образованию виоларита либо по пирротину, либо через смитит (рис. 15).

В кровле переходной зоны весь пентландит замещается виоларитом. В реакционной зоне примерно на глубине 10 м реликтовые ядра пирротиновых зерен постепенно замещаются агрегатом вторичного пирита, марказита и/ или сидерита, причем процесс замещения пирротина не является псевдоморфным.

В супергенной зоне пентландит и пирротин (рис. 15) полностью замещены, однако отношение Ni/Fe в виоларите, сидерите и пирите увеличивается снизу вверх благодаря высвобождению никеля в вышележащей окисной зоне; могут присутствовать и сульфаты никеля.

В окисной зоне, залегающей выше уровня грунтовых вод, сульфиды полностью распадаются, уступая место карбонатам и гетиту, обогащенным никелем. В нижней части этой зоны пирит может оставаться стабильным. В структурном отношении эта зона разнообразна: здесь возникают колломорфные разности, но могут сохраняться блоковые и тонкополосчатые псевдоморфозы гетита или карбоната по виолариту (см. рис. 15).