Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткая характеристика гидротермального поля Рейнбоу 7
1. Геологическая позиция и строение поля Рейнбоу 7
2. Особенности химизма гидротермальных отложений поля Рейнбоу ... 8
3. Морфология гидротермальных построек поля Рейнбоу 9
Глава 2. Характеристика сульфидных руд гидротемального поля Рейнбоу ... 11
1. Особенности минерального состава руд 11
2. Текстурно-структурные особенности руд 11
Глава 3. Описание минералов 16
1. Минералы системы Zn-S, Fe-S и Fe-0 16
2. Минералы системы Cu-Fe-S 40
3. Минералы системы Cu-S 69
4. Минералы системы Co-Ni-Fe-S 79
Глава 4. Зональное строение молодых активных трубок поля Рейнбоу 93
1. Медные трубки „ 93
2. Цинковые трубки 100
Глава 5. Формирование молодых активных зональных трубок 114
1. Общие положения о механизме роста зональных труб черных курильщиков 114
2. Модель формирования медных трубок 115
3. Модель формированию цинковых трубок 118
Защищаемые положения 121
Список литературы 122
- Особенности химизма гидротермальных отложений поля Рейнбоу
- Текстурно-структурные особенности руд
- Минералы системы Cu-Fe-S
- Цинковые трубки
Введение к работе
В последние десятилетия океанские гидротермальные сульфидные постройки («черные курильщики») привлекают огромное внимание геологов всего мира, поскольку они считаются потенциальными промышленными источниками ценных металлов в недалеком будущем и их детальная минералого-геохимическая характеристика в связи с этим весьма актуальна. Кроме того данные объекты можно рассматривать как природные лаборатории, которые помогают понять процессы рудообразования древних континентальных месторождений и в первую очередь близких по составу и происхождению колчеданно-полиметаллических. В этом плане рудное поле Рейнбоу, расположенное в пределах Срединно-Атлантического хребта (САХ) (фиг. 1), вызывает особый интерес, так как является в настоящее время активным и принадлежит к новому типу подводных рудных образований, залегающих на площади развития серпентинизированных ультраосновных пород и характеризуется повышенным содержанием Со и Ni.
В основу настоящей работы положена коллекция рудных образцов, поднятых с помощью глубоководного обитаемого аппарата (ГОА) «Мир-1» в рейсе 47 научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» летом 2002 г. Особенно ценный материал был отобран и передан нам для изучения профессором В.И.Старостиным при личном погружении на участке распространения небольших активных курильщиков («зона дымов») с глубины 2276 м на восточном краю гидротермального поля Рейнбоу. Часть материала, собранного в том же рейсе из неактивных участков поля, любезно предоставлена профессором Ю.А. Богдановым. Места взятия проб во время рейса 47 и номера изученных образцов (выделены кружками) показаны на схеме (фиг. 2).
Главная цель работы состояла в выяснении особенностей строения молодых рудных построек Рейнбоу, характеризующихся четкой зональностью, в выявлении структурно-текстурных минеральных ассоциаций в рудах и в детальном изучении минералов их слагающих (в основном сульфидов), что позволило уточнить некоторые особенности процессов подводного рудообразования и предложить модели формирования исследованных черных курильщиков.
Автором изучено около 30 образцов, из которых изготавливались полированные шлифы без нагрева с предварительной пропиткой их эпоксидной смолой. В основу работы положены результаты детального изучения, полученные с использованием комплекса современных методов. Минералы и их структурно-текстурные соотношения исследовались в отраженном свете под рудным микроскопом и на сканирующих электронных микроскопах (JEM-100C в ИГЕМ РАН, CamScan в МГУ). Химический состав определялся с помощью рентгеноспектральных микроанализаторов CAMEBAX-SX-50 (МГУ) и САМЕВАХ MICROBEAN (МГСУ), а также энергодисперсионного спектрометра Link ISIS на микроскопе JEM-100C (ИГЕМ РАН). Условия измерения на CAMEBAX-SX-50: ускоряющее напряжение 20 kV, ток зонда 30 пА, стандарты (элементы, линия): чистые металлы (СоКа, AuLa, AgLa), CuS (CuKa), FeS (FeKa, SKa), ZnS (ZnKa); на САМЕВАХ MICROBEAN: FeS2 (FeKa, SKa ) и чистые металлы на остальные элементы. Кристаллохимические особенности минералов изучались с помощью рентгеновских методов (дифрактограммы и порошкограммы). Дифрактораммы снимались: на автоматическом дифрактометре Rigaku D/Max-2000/PC, Cu-Ka-излучение (эталон кремний) при непрерывной съемке со скоростью 0.1° (20)/сек (ИГЕМ РАН). Материал для этих исследований извлекался под микроскопом из предварительно проанализированных на микроанализаторах зерен. Дисперсия отражения минералов определялась на автоматической спектрофотометрической установке МСФУ-3121 в ВИМС е. Микротвердость измерялась на микротвердометре ПМТ-3 при нагрузке 20 г.
Предварительные результаты исследования докладывались на XV Международной школе по морской геологии в Институте океанологии им. П.П.Ширшова (Москва) (2003), на научной конференции «Ломоносовские чтения» на геологическом факультете МГУ (2004), на XXXII Международном Геологическом Конгрессе (Флоренция) (2004) и отражены в 7 публикациях в печати.
Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАН при постоянном содействии и помощи научных руководителей вед.н.сотр. д.г.м.н. Н.Н.Мозговой и доцента к.г.м.н. Ю.С.Бородаева. На разных этапах диссертанту помогли советами и консультациями, содействием в проведении аналитических работ, предоставлением каменного материала сотрудники кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых (профессор д.г.м.н. В.И.Старостин, мл.н.с. К.И. Воскресенский, ассистент Т.А.Филицына и др.), д.г.м.н. Ю.А.Богданов (Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН), д.г.м.н. И.Ф.Габлина (ГИН РАН), к.г.м.н. И.А.Брызгалов (МГУ), к.г.м.н. Н.В.Трубкин (ИГЕМ РАН). Всем этим лицам автор приносит глубокую благодарность.
Особенности химизма гидротермальных отложений поля Рейнбоу
В работе Ю.А.Богданова и др. (2002) химизм гидротермальных отложений поля Рейнбоу (в сопоставлении с гидротермальными полями САХ - Логачев, Снейк Пит, Брокен Спур, ТАГ) охарактеризован на основании метода плазменного атомно-абсорбционного анализа (определялись Fe, Pb, Cd, Со, Ni, Со, Мп и Сг) и метода индуктивно-связанной плазмы с масс-спектрометрией ((Ag, Au, Pt, Ir, Sn, Sb, Те, Hf, Mo и In). Всего проанализировано 44 пробы, отобранные из различных построек и их частей (внутренних, внешних, макушек, основания).
Содержание главных компонентов сульфидных руд построек - Fe. Си и Zn -существенно колеблются (мае. %): Fe - от 5,9 до 40,2 (среднее 24,2), Си - от 0,11 до 53,0 (среднее 12,1) и Zn - от 0,03 до 63,7 (среднее 12,1). Содержание Fe изменяется меньше, чем концентрации Си и Zn. По содержанию последних выделяются практически чистые медные и цинковые руды. Среднее содержание Zn в исследованных пробах примерно вдвое превосходит среднее содержание Си.
Кроме главных компонентов руды Рейнбоу содержат Pb, Cd, Со, Ni, Мп, Сг, Au, Ag и Pt, более чем в половине образцов обнаружены Ir, Sn, Sb, Те и Hf.
Сульфидные руды построек поля Рейнбоу характеризуются наибольшим содержанием Zn, Cd, Ni и особенно Со по сравнению с рудами других гидротермальных полей САХ. Так, среднее содержание Со (0,59 мас.%) в 7,5 раз больше величин, установленных в рудах поля Логачев (расположенного также на серпентинитовом массиве) и выше на порядок величин в рудах других полей САХ (ТАГ, Брокен Спур, Снейк Пит и др.), приуроченных к базальтам. Таким образом явно просматривается связь повышенных содержаний Со, а также Ni в рудных полях, ассоциированных с серпентинитами.
В пределах поля по данным первых рейсов (N 41 и 42), встречено 12 активных и множество реликтовых гидротермальных построек, разделенных пространствами, на которых поверхностные гидротермальные отложения отсутствуют и на дне обнажаются серпентиниты, присыпанные прерывистым чехлом металлоносных осадков (Богданов и др., 2002).
По морфологии гидротермальные постройки, обнаруженные в пределах поля Рейнбоу, могут быть подразделены на несколько типов (Богданов, Сагалевич, 2002; Богданов и др., 2002).
К первому типу - относятся многочисленные реликтовые холмики высотой до 20-30 см и до 50 см в поперечнике, сложенные в основном оксигидроксидами железа - продуктами окисления массивных сульфидных отложений. Частота встречаемости холмиков весьма высока, и создается впечатление, что в пределах поля под поверхностью дна находится крупная гидротермальная сульфидная залежь, местами обнажающаяся на поверхности в виде холмиков.
Постройки второго типа - это активные и реликтовые гидротермальные трубы высотой от 0,2 до 2 м и диаметром у оснований наиболее высоких труб до 0,2 м. Часто трубы сгруппированы, иногда вытянуты в цепочки широтного простирания длиной до 10-15 м.
Наиболее многочисленные как активные, так и реликтовые постройки третьего типа напоминают готические соборы. Их высота достигает 12-20 м, реже до 30 м, диаметр у оснований - 5-10 м. Массивными цоколями этих построек служат сросшиеся вместе вертикальные трубы. Крутые склоны цоколей покрытывершинах. Такая морфология построек, по-видимому, связана с исключительно интенсивным истечением гидротермальных растворов.
К четвертому типу относятся крупные реликтовые холмы высотой до 20-30 м, сложенные крупными обломками массивных сульфидов, слегка присыпанными рыхлыми донными осадками.
Отмечено, что во время экспедиции 2002 года по сравнению с предыдущими рейсами 1998 и 1999 годов в пределах поля резко (примерно в 3 раза) усилилась гидротермальная активность. В восточной части поля появились многочисленные новые гидротермальные трубы, отсутствующие в предыдущие годы («зона дымов»). Следовательно возраст их не более двух лет.
К настоящему времени в гидротермальных образованиях гидротермального поля Рейнбоу установлено разными авторами свыше 30 минералов (табл. 1), среди которых встречены самородные металлы, сульфиды, сульфаты, карбонаты, оксиды и гидроксиды. Однако, из числа рудных главными являются лишь несколько сульфидов: халькопирит, пирротин, сфалерит, изокубанит, борнит. Достаточно обычны также сульфиды меди, представленные практически всеми минеральными видами системы, большинство из которых в океанических образованиях были впервые охарактеризованы в гидротермальном поле Логачев-1 (Габлина и др., 2000). Из нерудных минералов широко представлены ангидрит, барит, оксиды и гидроксиды железа. К специфическим особенностям оруденения поля Рейнбоу надо отнести: а) широкое распространение пирротина при подчиненном развитии дисульфидов железа; б) присутствие минералов кобальта и никеля, которые рассматриваются как типоморфные минералы построек, связанных с ультраосновными породами (Mozgova et al., 1996; Богданов и др., 2002; Леин и др., 2001, 2003; Мозгова и др., 2004); в) обнаружение близкой к изокубаниту стехиометрической фазы Cu2Fe3Ss, установленной недавно при исследовании структур распада промежуточного твердого раствора в рудах гидротермальных полей Логачев-1 и Логачев-2 и описанной под названием "фаза Y" (Mozgova et al., 2002 и др.). В отличие от предыдущих находок в поле Рейнбоу фаза Y образует мономинеральные тонкие зоны в медных трубках (Бородаев и др., 2004).
Текстурно-структурные особенности руд
Гидротермальные руды Рейнбоу отличаются сравнительно большим разнообразием текстур, зависящим от условий рудообразования в данном месте, минерального состава рудного вещества, а также от наложенных процессов.
Наиболее четким текстурным рисунком обладают молодые активные курильщики, трубки которых в большинстве случаев располагаются на вершине более крупных труб. Стенки этих трубок имеют горизонтальную зональную радиально-лучистую текстуру. Отмечается достаточно четкая смена зон по направлению от канала к поверхности. Минеральный состав этих зон зависит от геохимической специализации трубок. Так, в медных трубках сменяются от канала к периферии зоны, сложенные 1) минералами группы изокубанита, 2) халькопиритом, 3) борнитом, 4) минералами системы Cu-S. В цинковых трубках центральная зона образована радиально-лучистым сфалеритом с вкрапленностью халькопирита, далее она сменяется периферической зоной с преимущественным развитием сульфидов железа (пирротина, пирита и марказита). Более детальная характеристика строения молодых активных трубок будет приведена ниже в особом разделе работы.
В более крупных трубках активных или уже затухших курильщиков зональный рисунок сложнее, что обусловлено более продолжительным временем формирования стенок трубок под воздействием поступающих новых порций гидротермальных флюидов. Наиболее детальное строение таких неактивных черных курильщиков приведено в опубликованной работе Ю.А.Богданова и др. (2002). Изучение горизонтальных срезов трубы на разных уровнях показало определенную изменчивость в характере зональности (фиг. 3). Так, на срезе вблизи вершины трубы вокруг канала располагается зона концентрически полосчатых халькопирит-сфалеритовых ассоциаций, сменяющихся неоднородной зоной, состоящей из пятнистых участков развития халькопирита и изокубанита и пятен концентрации пористых халькопирит-сфалеритовых агрегатов, а также чистого халькопирита. Обрамляют весь этот разрез оторочка борнитового состава. Сечение, располагающееся на 3 см ниже, имеет более четкую зональность. Вокруг канала располагается зона, состоящая из тонко чередующихся зонок халькопирита и сфалерита; далее следует более широкая зона, образованная халькопирит-изокубанитовой ассоциацией (взаимное расположение этих минералов не указано). Вся стенка на этом уровне окружена железоксидной коркой. В сечении, располагающемся 6 см ниже, характер зональности резко меняется. Канал полностью закупорен халькопиритом, далее следует зона чередования сфалеритовьгх и халькопиритовых прослоев; ближе к поверхности отмечается пятно мономинерального сфалеритового состава, и вся трубка окружена маломощной железоксидной коркой.
Таким образом отчетливо видно, что при более длительном формировании труб благодаря поступлению все новых отличающихся по составу флюидов зональное строение трубок значительно меняется.Кп Сф руды
Текстуры плитообразных оснований трубчатых сооружений отличаются слоистой текстурой, при которой чередуются существенно халькопиритовые и сфалеритовые прослои. Иногда мономинеральные халькопиритовые плитообразные основания также обнаруживают полосчатость благодаря смене величины зернистости минерала.
Наиболее неопределенным текстурным рисунком обладают холмообразные формирования в основании трубчатых черных курильщиков. Они возникли, как предполагают исследователи (Богданов и др., 2002), в результате гидровзрывов и сейсмичности, приводивших к разрушению и обрушению труб. Скапливающиеся обломки, образующие холмы, подвергались воздействию гидротермальных флюидов, циркулирующих в постройках, что вело к перекристаллизации сульфидных руд. В результате происходило укрупнение зерен минералов, образование массивных текстур, исчезновению признаков концентрической зональности. Большую роль играло также воздействие нагретой, насыщенной кислородом морской воды, вызывающее так называемый «подводный гипергенез» - окисление и гидратацию сульфидов, развитию оксидов и гидроксидов железа. Руды становятся сильно пористыми, поршковатыми.
Что касается структур руд, то преобладает радиально-лучистое строение агрегатов, развитое в зональных трубках (минералы группы изокубанита и халькопирит), структуры пересечения (прожилки борнита в халькопирите), пластинчатые и решетчатые структуры распада (халькопирит-изокубанит), почковидные и дендритовидные структуры сфалерита, а также развитие в нем ритмично чередующихся фестонов халькопирита и халькопирит-изокубанитовых срастаний, которые также часто обрамляют зерна сульфида цинка. Нередки также колломорфные образования различных сульфидов (сфалерита, пирита, марказита и даже пирротина). Особое внимание заслуживают почковидные новообразования сфалерита зонального строения с изменяющейся железистостью. Они обычно формируются вдоль трещин и вокруг пустот в руде и явно имеют более позднее происхождение. Обычны также гипидиоморфнозернистые структуры, образованные идиоморфными пластинчатыми кристаллами пирротина и ксеноморфными к ним зернами сфалерита, халькопирита и изокубанита. Большая часть перечисленных здесь текстур и структур будет проиллюстрирована микрофотографиями в последующих разделах.
Сфалерит один из наиболее распространенных минералов гидротермального поля Рейнбоу. В основном он встречается в рудах цинковой специализации. В работе Ю.А.Богданова с соавторами (2002) выделяется три различных вида этого минерала: сфалерит I - в виде рыхлых, пористых, дендритовидных агрегатов, образующих почки различного размера; сфалерит II -основной минерал пирротин-изокубанит-сфалеритовых руд и сфалерит III -приуроченный к центральным частям медно-сульфидных трубок и относящийся к поздним образованиям.
В изученных нами образцах сбора 2002 года все эти виды сульфида цинка также представлены, однако разнообразие его выделений этим не исчерпывается. Так, в молодых активных цинковых трубках из «зоны дымов» сфалерит представлен радиально-лучистыми сростками, которые слагают их стенки, непосредственно обрамляя каналы (фиг. 4). Сфалерит содержит густую эмульсиевидую вкрапленность халькопирита, а также его более крупные включения, нередко имеющие четкие кристаллографические очертания. Подробнее этот сфалерит, его морфология и химизм будут описаны в разделе, посвященном характеристике молодых активных трубок из «зоны дымов».
В существенно цинковых рудах, собранных у подножья труб в осыпях, образовавшихся при их разрушении, а также в плитообразных основаниях гидротермальных построек, сфалерит представлен мелкими неправильными угловатыми зернами, округлыми колломорфными обособлениями, ветвистыми, дендритовидными срастаниями (фиг. 5). Это могут быть мономинеральные агрегаты, но чаще присутствуют тесные ассоциации с халькопиритом и изокубанитом (точнее продуктом распада изокубанитового твердого раствора в виде пластинчатых и решетчатых структур, сложенных изокубанитом и халькопиритом). Сфалеритовые зерна могут образовывать аллотриоморфные срастания с угловатыми зернами этих минералов. Однако чаще соотношения сфалерита с последними более сложные. В этих случаях сфалерит представлен округлыми и эллипсовидными зернами, в которых развиты кольцевые и фестончатые обособления сульфидов Си и Fe (фиг. 6, 7, 8). Очень часто эти
Минералы системы Cu-Fe-S
Система Cu-Fe-S является самой интересной, поскольку центральная ее часть включает главные рудообразующие сульфиды, обладающие областями составов, чутко реагирующих на изменение условий. Эти минералы наиболее детально изучены и оказались весьма информативными. Немаловажно также, что данная система, как имеющая важное геологическое значение, исследовалась экспериментально во многих лабораториях мира, и накопленный материал полезен при рассмотрении природных ассоциаций. Из главных минералов, относящихся к центральной части системы Cu-Fe-S, изучены халькопирит и его легкоокисляющаяся разновидность, изокубанит, борнит и недавно установленная фаза Y, которой уделено особое внимание.
Халькопирит также относится к очень распространенным минералам в рудах Рейнбоу. Существенную роль он играет в строении трубок медной и железо-медной специализации. В молодых Си-трубках он представлен своей легкоокис ляющейся разновидностью (см. ниже) и слагает вторую, считая от канала, зону после фазы Y. Здесь он представлен радиально-лучистыми агрегатами. В Zn-трубках халькопирит присутствует в виде эмульсиевидной вкрапленности или более крупных обычно угловатых включений в сфалерите.
В массивной руде неактивных труб и плитообразных залежей халькопирит тесно ассоциирует со сфалеритом и пирротином, образуя гипидиоморфнозернистые структуры. В плитах он нередко представлен мономинеральной мелкозернистой массой с отчетливой слоистой текстурой. Очень распространены фестончатые, кольцевые, атолловидные формы выделений халькопирита в сфалерите, уже охарактеризованные и проиллюстрированные выше. В других случаях халькопиритовые каймы обрамляют округлые или угловатые зерна сфалерита. Встречаются также идиоморфные клиновидные кристаллы халькопирита, включенные в зерна сфалерита (фиг. 29). Аналогичные кристаллы можно наблюдать также на стенках каналов и в пустотах в массивных рудах. В полированных шлифах устанавливается, что такие кристаллы, как правило, не мономинеральны, а заключают зонально расположенные участки сфалерита (фиг. 30).
Халькопирит является также непременной составляющей решетчатых и пластинчатых структур распада твердых растворов разного состава. В них он образует тонкие ламелли, располагающиеся в матрице, сложенной в разных случаях изокубанитом, фазой Y или борнитом.
В отраженном свете под микроскопом халькопирит имеет обычные для этого минерала свойства - желтый цвет, очень слабую, часто необнаруживаемую даже при больших увеличениях анизотропию.
Выполненные в трех лабораториях рентгеноспектральные анализы халькопирита (включая его легкоокисляющуюся разновидность из молодых трубок «зоны дымов») дали очень близкие результаты (табл. 7, 10). Содержания формулообразующих элементов колеблются в пределах (мас.%): Си 31,63 - 35,10; Fe 27,87 - 32,36; S 34,09 - 36,39, при средних значениях (из 24 анализов) Си 33,65; Fe 30,63; S 35,16. Последнее соответствует Cuo,97Fei;oiS2,o2 и в атомных процентах составляет Си 24,25, Fe 25,25, S 50,50. Отклонения от теоретического состава халькопирита (Си 25,0, Fe 25,0, S 50,0 ат.%) в сторону увеличения или уменьшения содержания элемента не превышает 1% (Мозгова и др., 2002). Это укладывается в пределы нестехиометрии халькопирита из континентальных месторождений, установленные французскими исследователями на основании 818 анализов (Lafitte, Машу, 1982).
Из элементов-примесей присутствуют (мас.%): кобальт (от 0,14 до 0,82), никель (0,24 - 1,51) и цинк (до 0,47). Золото и серебро установлены приблизительно в трети анализов, причем содержание золота достигает 1,33 мас.%, тогда как серебро практически всегда отмечается лишь в следах.
Легкоокисляющийся халькопирит. Эта разновидность халькопирита, обратившая на себя внимание быстрой окисляемостью на воздухе в полированных шлифах, была обнаружена в молодых активных Cu-трубках из «зоны дымов» рудного поля Рейнбоу (Бородаев и др., 2003, 2004) и более детально описана в специальной статье (Фардуст и др., 2005). В трубках данный халькопирит слагает вторую от канала зону, где представлен удлиненными зернами, совокупность которых имеет радиально-лучистую структуру. Длина отдельных зерен достигает 400 мкм.
В свежеполированных шлифах в отраженном свете минерал имеет желтый цвет, выглядит как обычный халькопирит, а по отражению и цвету практически не отличим от контактирующей с ним фазы Y. Благодаря быстрому окислению на воздухе приобретает розовато-коричневый цвет и граница с фазой Y становиться ясно видимой (фиг. 31). На границе между ними часто наблюдается решетчатая структура, представленная ламеллями потускневшего халькопирита в матрице фазы Y (фиг. 32). Структура, очевидно, является продуктом распада метастабильного твердого раствора, возникающего в результате диффузии металлов на контакте зон, сложенных этими минералами.
При исследовании в свежеполированных шлифах легкоокисляющегося халькопирита было установлено, что минерал ведет себя в отраженном свете как изотропный - анизотропия не наблюдается даже в иммерсии. Измерение отражения проведено в ВИМС е на автоматической спектрофотометрической установке МСФУ-3121 с Si в качестве эталона и объективом 20x040. Результаты показали (табл. 8, фиг. 33а), что форма кривой дисперсии отражения халькопирита из Рейнбоу очень сходна с кривыми дисперсии R обычного халькопирита и кубическими минералами халькопиритовой группы. В то же время величины отражения исследованного минерала намного ниже (10 - 15%) соответствующих значений стандартного халькопирита и незначительно меньше коэффициентов отражения талнахита (на 2 - 3%) и путаронита (на 1 - 2%). Измерение значений отражения у халькопирита, покрытого пленкой окисления, естественно показало резкое снижение коэффициентов R по сравнению со свежеполированной поверхностью (на 20 -25% в длинноволновой части спектра) и противоположный наклон кривой дисперсии, сходный по конфигурации с кривыми дигенита и халькозина (табл. 9, фиг. 336).
Цинковые трубки
Образец № 4399-1 (проба 13) (см. фиг. 2), послуживший основой для детального описания зональности трубок цинковой специализации, взят из активного курильщика, расположенного на юго-восточном участке поля в удалении от вышеописанных медных трубок. Он представляет собой обломок длиной 15 см, в основании состоящий из одной трубки, от которой в верхней части ответвляется менее крупный отросток (фиг. 57). Сечение трубок округлое или эллипсовидное с диаметрами до 2,5 см, толщина стенок 0,5 см, максимальная ширина канала 1,5 см в поперечнике. Снаружи трубки покрыты бурой коркой гидроксидов железа. Образец был распилен в продольном и нескольких горизонтальных направлениях, что позволило проследить изменение минерального состава и строения во всем объеме образца. В отличие от достаточно плотных медных трубок цинковые трубки характеризуются более высокой пористостью и иным строением.
В стенках цинковых трубок различаются две основные зоны: центральная, окружающая главный канал, относительно малопористая, шириной до 3 мм, представленная радиально-лучистыми агрегатами сфалерита с подчиненным количеством халькопирита, и периферийная (вблизи внешней поверхности трубки) шириной от долей миллиметра до 3 мм, высокопористая, с серией следующих одна за другой щелевидных пустот; для нее характерно присутствие мелких кристаллов пирротина и колломорфных агрегатов рудных минералов (сфалерит, пирит, марказит) в карбонатной массе с кристаллами барита.
Размеры отдельных индивидов в крупнолучистых агрегатах сфалерита первой зоны достигают 1,8 х 0,5 мм. Ветвистую структуру этих агрегатов подчеркивает эмульсиевидная сыпь мелких халькопиритовых зерен (фиг. 58). Ориентировка лучистости сфалерита указывает на рост этих агрегатов в сторону от канала, В то же время непосредственно примыкающая к каналу узкая гребенчатая зонка сульфида цинка лишена включений халькопирита (фиг. 59), и, как следует из направленности их тонко-лучистого строения, выявленного травлением в парах царской водки, их рост происходил внутрь канала.
Рентгеноспектральный микроанализ показал, что в агрегате крупнолучистого сфалерита, содержащего обильную вкрапленность эмульсиевидного халькопирита, концентрация железа отчетливо возрастает в направлении к каналу (6,94 —» 7,03 — 7,42 — 9,35 мас.%) и, наконец, у самого канала в зонке развития тонко-лучистого сфалерита, лишенного халькопирита, достигает 12,61 мас.%. Отметим, что при появлении пор в краевых частях участках этой зоны в крупнолучистом сфалерите наблюдаются скопления крупных (до 0,5 мм) клиновидных кристаллов халькопирита, которые иногда вблизи канала обрамляются почковидными выделениями тонко-лучистого сфалерита (фиг. 60).
Периферийная зона с системой щелевидных пустот в общем повторяет конфигурацию поверхности трубок и сильно варьирует по ширине. В наиболее полном разрезе этой зоны, прослеженном от конечных частей крупнолучистых сфалеритовых агрегатов центральной зоны до внешней поверхности трубки, наблюдаются следующие соотношения (фиг. 61).
Крупнолучистый сфалерит центральной зоны на контакте с описываемой зоной интенсивно корродируется с образованием извилистых пор по границам зерен. Периферийная зона начинается лучистыми сростками барита с подчиненным Барит, пирротин Переотложеннный Sph Прослой Fe-Ca-Mn-карбонатов с мелкими глобулями Ру, Sph и Ругг Щелевидная полость Пористый гидрогетит Fe-гидроксидная корка Наоужная повеохность TDV6KH количеством разнозернистых карбонатов. Агрегаты барита, с одной стороны, замещают крупнолучистый сфалерит, проникая в межзерновые пространства, с другой - сами обрастаются тонкой оторочкой переотложенного мелкокристаллического сфалерита. Среди барита отмечаются вытянутые кристаллы пирротина. Дугообразные ленты переотложенного сфалерита местами имеют сложную фестончатую структуру колломорфного облика (фиг. 62 а,б). Далее следует полоса разнозернистых Fe-Ca-Mn-карбонатов с многочисленными мелкими глобулями пирита и его тонкими слойками. Состав карбоната железистый, но с удалением от контакта со сфалеритовой зоной содержание железа заметно уменьшается (Link ISIS, в мас.%): На этом участке разреза отмечается скопление пустот, постепенно сливающихся в более крупные полости. От них в сторону поверхности трубки развиты колломорфные слоистые структуры, сложенные в основном чередующимися слойками гидрогетита и других в разной степени окристаллизованных Fe-гидроксидов с интенсивными красными внутренними рефлексами. Количество и ширина слойков возрастают к поверхности трубки, которую они и образуют. Отметим флексурообразные нарушения и разрывы в этой слоистой корке, идущие от поверхности вглубь структуры (фиг. 63). В разрезах этой зоны, где на контакте с лучистыми агрегатами сфалерита преобладают карбонаты, на границе между ними в карбонатной массе появляются характерные колломорфные образования разного состава. Здесь присутствуют: силикатно-карбонатные концентрически-зональные почки (фиг. 64); аналогичные образования колломорфного пирротина с оторочкой его же кристалликов и в окружении чрезвычайно тонко-полосчатой фестончатой массы, содержащей Fe, О, Si и С1 (фиг. 65); глобули пирита концентрически-зонального строения иногда с участием марказита в оболочке скорлуповатого также концентрически-зонального сфалерита; тонкие круглые и эллипсовидные кольца сфалерита вокруг оолитов нерудного минерала (карбонатные) с включениями кристаллов пирротина (фиг. 66); а также уже описанные узкие фестончато-слоистые ленты с участием тонкокристаллического сфалерита, отходящие от крупно-лучистого сфалерита
