Месторождения Чаньяркильо (Чили)

Можно привести много примеров вторично обогащенных месторождений серебра, в том числе знаменитых бонанцевых месторождений Западного полушария. К настоящему времени эти месторождения почти полностью отработаны; большая их часть заброшена и сейчас представляет лишь исторический интерес. Зона развития месторождений этого типа протягивается от США на юг, через Мексику, Центральную Америку и далее следует вдоль западных склонов южноамериканских Анд. Одним из крупнейших сереброносных районов был округ Чаньяркильо, из месторождений которого добыто серебра на сумму свыше 100 млн. долл.

Месторождения Чаньяркильо находятся в Чили, в пустыне Атакама, на расстоянии около 32 миль к югу от города Копьяпо, в зоне пустынных предгорий по западной стороне Внутренней долины (фиг. 19.3). Этот рудный район был открыт в 1832 г. В годы подъема, с 1860 по 1885 г., там было добыто около 2,5 млн. кг серебра. Главная масса серебра извлекалась из богатейших руд; так, один штуф почти чистого самородного серебра весил более 200 фунтов, а глыба эмболита [Ag(Cl, Br)] с самородным серебром — 45 000 фунтов, и содержалось в ней 75% серебра.

В непосредственной близости от месторождений породы представлены толщей переслаивающихся известняков и вулканических туфов мелового возраста, прорванной серией диоритовых даек и небольшим штоком гранодиоритов. И дайки, и сам шток претерпели глубокое изменение, причем на отдельных участках штока встречены диопсид, волластонит, эпидот и другие метаморфические минералы. Около штока развиты маломощные жилы с медью, дальше от штока устанавливается серебро.

Хотя район Чаньяркильо расположен в осевой части крупной региональной складки, углы падения пород невелики. Породы пересечены многочисленными трещинами, образовавшимися, вероятно, в связи со складчатостью; к этим трещинам и приурочена рудная минерализация. Подавляющая масса трещин ориентирована параллельно оси складок, но часть их пересекает складку под углом около 45°. Трещины отличаются крутыми углами падения и большой протяженностью как по падению, так и по простиранию. В период минералообразования эти трещины, по меньшей мере в верхней своей части, были раскрытыми.

Мощность первичных жил в общем колеблется в пределах от 1 дюйма до 3 футов. Гипогенные минералы представлены пиритом, сфалеритом, халькопиритом, галенитом, арсенопиритом, арсенидами кобальта, пирсеитом (Ag16As2S11), фрейбергитом [(Cu, Ag)3SbS3], пруститом (Ag3AsS3), полибазитом (Ag16Sb2S11) и пирагиритом (Ag3SbS3), заключенными в массе жильных минералов — кальцита, барита, кварца и сидерита. Рудные жилы прослежены в слоистой толще до самых глубоких горизонтов, но наиболее богатые руды концентрировались в пластах относительно чистых известняков; небольшие рудные зоны формировались также в местах пересечения жил с трещинами и дайками (фиг. 19.4). Главные жилы параллельны одна другой и вытянуты вдоль осевой плоскости антиклинальной складки; по-видимому, существует прямая зависимость протяженности и богатства рудных жил от близости их к шарниру складки.

После того как сформировались гипогенные руды, породы в пределах месторождений были пересечены разрывными нарушениями. Подвижки по ним в общем характеризовались небольшими амплитудами. Главный разлом, сброс с амплитудой перемещения около 150 футов, разделил район Чаньяркильо на две части — северную и южную. При образовании разрывов рудоносные жилы вновь приоткрылись, что способствовало перераспределению серебра в приповерхностных частях жил в период последующей эрозии и выветривания.

Процессы вторичного сульфидного обогащения не привели к заметному изменению формы и размеров первичных рудных тел. Руды просто обогатились серебром за счет выноса железа, сурьмы, мышьяка и серы. Глубина распространения зоны вторичного обогащения колеблется от 130 футов в северной части района до 500 футов — в южной. Серебро осаждалось из нисходящих метеорных вод, как только эти воды достигали первичных руд ниже уровня грунтовых вод. Поэтому особенно богатыми оказались верхние части зоны вторичного сульфидного обогащения; кроме того, установлено, что содержание серебра постепенно снижается в направлении от кровли пласта известняков к его подошве. Обогащение наиболее широко проявилось вдоль разрывных нарушений и вообще около путей циркуляции воды. В таких местах происходило почти полное замещение первичных минералов, хотя псевдоморфные соотношения между гипогенными и гипергенными минералами характерны для всех руд зоны вторичного обогащения.

В числе гипергенных минералов установлены стефанит (Ag5SbS4), «аргентит» (акантит?), дискразит (Ag3Sb), самородное серебро, штромейерит (AgCuS) и в небольших количествах пирсеит и полибазит. Обогащение обусловлено замещением ранних сульфидов вторичными сульфидами, антимонидами и самородным серебром; отмечается также незначительное замещение жильных минералов. Как правило, гипергенные минералы отличаются от гипогенных более высоким содержанием серебра.

Изучение парагенезиса вторичных сульфидов дало возможность выяснить последовательность процессов обогащения. На ранних стадиях роговое серебро (пираргирит и прустит) замещалось «аргентитом» (акантитом?), штромейеритом, стефанитом и в меньшей степени полибазитом и пирсеитом. Поскольку пираргирит оказался еще более благоприятным для замещения, чем прустит, он и начал замещаться первым из гипогенных минералов. Процессы замещения отчетливо определяются по концентрическим каемкам гипергенных минералов вокруг неизмененных ядер рогового серебра. Дискразит и самородное серебро образовывались лишь в зонах интенсивного обогащения; они выделялись в виде неправильных дендритов, которые наиболее легко развивались в пираргирите, но при более высокой степени обогащения замещали также прустит, пирсеит и полибазит. Наконец, гипергенное обогащение завершилось полным замещением первичных минералов, причем в верхней части зоны обогащения самородное серебро и дискразит начали замещать даже ранее выделившиеся гипергенные минералы. Максимальное обогащение выражается в образовании жил массивного дискразита с самородным серебром, которые обычно замещают сульфиды, но местами выполняют открытые полости или замещают кальцит по плоскостям спайности.

Выше гипергенных сульфидных руд, над мощным пластом туфа (фиг. 19.4), залегает второй горизонт известняков, содержащий окисленные руды. В отличие от вторично обогащенной рудной залежи окисленные рудные тела изменили свою первоначальную конфигурацию. Мощность жил увеличилась до 30 футов, а сами жилы стали скорее неправильными по форме, чем удлиненными. Процессы окисления выразились в развитии галоидных соединений серебра, располагающихся зонально, в соответствии со своей относительной растворимостью. Кераргирит (AgCl), как наименее растворимый минерал, слагает верхнюю зону; эмболит [Ag(Br,Cl)] занимает промежуточное положение, а в нижней зоне развит иодирит (AgI). Обычными продуктами окисления являются также бромирит (AgBr) и иодэмболит [Ag(Cl,Br,I)]. Местами окисленные руды выходят на поверхность, в иных случаях они перекрыты пластом туфа. Окисленные рудные минералы отлагались как путем замещения кальцита и сульфидов, так и путем выполнения открытых пустот; доминирующим процессом все же было замещение. По мере медленного понижения уровня грунтовых вод в пределах месторождений зона окисления постепенно опускалась на зону вторичного сульфидного обогащения. Таким образом, окисленные руды — самородное серебро и дискразит — частично замещались галоидными соединениями серебра. После формирования галогенидов установился короткий период, когда процессы окисления стали развиваться в обратном направлении: самородное серебро и аргентит образуют рубашку на некоторых галогенидах серебра, пересекают их и даже замещают.

Химизм процессов обогащения изучал Уайтхед; он пришел к выводу, согласно которому раствор серной кислоты и сульфата окисного железа смешивался с галоидными соединениями (вероятно, приносимыми ветром со стороны моря) и становился активным растворителем и реагентом. Кислота быстро нейтрализовалась находящимся в изобилии кальцитом, но процесс выщелачивания облегчался наличием сульфата окисного железа.

На рудниках района Чаньяркильо гипогенные руды почти не разрабатывались, даже несмотря на то, что в них содержалось 60—150 унций серебра на тонну. Процессы окисления и вторичного обогащения повысили содержание серебра на 25—80%, образовав руды с 100—240 унциями серебра на тонну. Отдаленность района Чаньяркильо позволяла добывать там только богатые руды; разработка первичных жил еще более затруднялась в связи с их глубоким залеганием и сильной обводненностью нижних горизонтов рудников. Таким образом, наиболее благоприятными для разработки оказались лишь зоны вторичного обогащения вследствие их приповерхностного залегания и повышенного содержания серебра в рудах; другими словами, промышленное значение месторождений района Чаньяркильо было обусловлено процессами вторичного обогащения.