Алёна Матлыгина, ученица 8А класса МАОУ Гимназия № 86, член клуба «ЮГП Полюс» (г. Нижний Тагил)
Марбах Людмила Ивановна, руководитель клуба «ЮГП Полюс», (г. Нижний Тагил)
Шагалов Евгений Сергеевич, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник ИГГУрО РАН, доцент УГГУ
Выйское железо-медное месторождение скарновых руд расположено на восточном склоне Урала, в Свердловской области, на северо-западе Нижнего Тагила, на левом берегу р. Выя (рис. 1).
Рис. 1. Спутниковая карта
Выйский рудник является самым старым медным рудником заводчиков Демидовых на Среднем Урале. Несмотря на то, что месторождение было открыто ещё в 1702 году вогулом Яковом Савиным, к его разработке приступили лишь в 1720 году. Находка залежей медной руды послужила причиной строительства Акинфием Демидовым Нижнетагильского Выйского медеплавильного завода. Месторождение разрабатывалось тремя карьерами, один из которых на данный момент является затопленным. Однако, вопреки ожиданиям, богатство руд месторождения оказалось сильно преувеличено. Уже в 1800 году его разработка была прекращена. В XIX-XX веках на месторождении проводились разведочные работы по уточнению запасов руд, добывались железные руды в малых объемах.
Несмотря на важную историческую роль, которую сыграло открытие месторождения в основании Нижнего Тагила, оно недостаточно изучено с точки зрения минералогии, петрографии и генезиса, что побудило автора к проведению самостоятельных исследований. В литературе месторождение упоминается только в «Геологическом очерке месторождений медных руд на Урале» авторства А.Н. Заварицкого.
Выйское месторождение входит в группу Тагильских контактово-метасоматических месторождений, образующих Высокогорское рудное поле, которое расположено в пределах Высокогорской моноклинали силурийского возраста, нижне-лудловского яруса. В центральной части рудного поля расположены породы Тагильского диорит-сиенитового массива, к центральной части которого и приурочено Выйское месторождение.
С июня по октябрь 2020 года автором статьи проводились полевые исследования (рис. 2, 3, 4) на руднике, был отобран минералого-петрографический материал, изучение которого позволило установить последовательность процессов образования месторождения. Основным местом отбора образцов послужил «Средний» карьер, расположенный восточнее «Затопленного» и «Малого» карьеров (названия карьерам присвоены автором статьи). В ходе камеральных исследований, благодаря помощи сотрудников Института геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения РАН, были изучены шлифы горных пород, проведены рентгенофазовый и химический анализы, описаны образцы минералов и горных пород.
Рис. 2. За исследованием месторождения. Слева – Л.И. Марбах, справа – А.Д. Матлыгина
Генезис Выйского месторождения носит контактово-метасоматический характер.
3Рис. 3. Исследование метасоматических пород
Рис. 4. Выходы рудных скарнов
В среднем силуре – нижнем девоне происходило накопление вулканогенно-осадочных пород: известняков, базальтов, туфов, туфопесчаников, порфиритов (рис. 5), которое сопровождалось активными интрузивными магматическими процессами, результатом деятельности которых стало формирование интрузий сиенитов и диоритов.
Рис. 5. Порфирит
Рис. 6. Гранат-пироксеновый скарн
Рис. 7. Рудный скарн
Одновременно с этим происходил метаморфизм горных пород. Известняки подверглись сильным метасоматическим изменениям и преобразовались в гранат-пироксеновые (рис. 6), гранатовые, эпидотовые и рудные скарны (рис. 7). Из вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород образовались сланцы, которые были преобразованы в роговики. По настоящее время на месторождении развиваются мощные зоны гипергенеза (рис. 8).
Рис. 8. Хризоколла
В процессе изучения шлифов был определен состав горных пород и установлено примерное соотношение минералов в горных породах.
Сиенит. Рис. 9 – образец. Рис. 10 – крупное зерно пироксена под микроскопом. Рис. 11 – зерно биотита среди зерен плагиоклаза под микроскопом (увеличение 50х, анализатор включен). Минеральный состав: плагиоклаз – 60%, пироксен – 35-36%, биотит – 3-4%.
Рис. 9. Образец сиенита
Рис. 10. Пироксен в сиените
Рис. 11. Биотит в сиените
Диопсид-плагиоклазовый роговик. Рис. 12 – образец. Рис. 13 – фото под микроскопом (увеличение 50х, анализатор включен). Минеральный состав: плагиоклаз – 40%, эпидот – 35%, пироксен – 25%.
Рис. 12. Образец роговика
Рис. 13. Роговик под микроскопом
Эпидотовый скарн. Рис. 14 – образец. Рис. 15 – фото под микроскопом (увеличение 50х, анализатор включен). Минеральный состав: эпидот – 90%, плагиоклаз – 5%, пироксен – 5%.
Рис. 14. Образец эпидотового скарна
Рис. 15. Эпидотовый скарн под микроскопом
Гранатовый скарн. Рис. 16 – образец. Рис. 17 – фото под микроскопом, анализатор выключен. Рис. 18 – фото под микроскопом (увеличение 50х, анализатор включен). Минеральный состав: андрадит – 85%, магнетит – 10%, пироксен – 2,5%, эпидот – 2,5%.
Рис. 16. Образец гранатового скарна
Рис. 17. Гранатовый скарн под микроскопом
Рис. 18. Гранатовый скарн под микроскопом
Результаты рентгенофазового и химического анализа позволили определить несколько новых для этого месторождения минералов (розазит, сапонит, хлорапатит), в том числе виды породообразующих гранатов и пироксенов (авгит, диопсид) (рис. 19), плагиоклазов (андезин, альбит) (рис. 20).
Рис. 19. Классификационная диаграмма пироксенов
Рис. 20. Классификационная диаграмма плагиоклазов
Автором исследования составлен кадастр минеральных видов месторождения, в который включены авгит, азурит, актинолит, альбит, андезин, андрадит, биотит, борнит, гетит, диопсид, калиевый полевой шпат, кальцит, магнетит, малахит, пирит, розазит, сапонит, титанит, халькозин, халькопирит, хлорапатит, хризоколла и эпидот.
Результаты химического микрозондового анализа позволили установить зональность гранатов, входящих в состав гранат-пироксеновых скарнов. Они представлены разновидностями гроссуляр-андрадитового изоморфного ряда. Породообразующие гранаты представлены гроссуляром, а кристаллы в друзовых полостях – андрадитом (рис. 21).
Рис. 21. Диаграмма зональности гранатов
Планируется дальнейшее исследование минералого-петрографического материала месторождения для более детального описания геологической истории объекта.
Данное месторождение может служить демонстрационным объектом для изучения метасоматических процессов учащимися геологических объединений и студентами.
Исследования на данном объекте продолжаются автором работы в настоящее время.
Библиография
1. Заварицкий А.Н. Геологический очерк месторождений медных руд на Урале. Часть 2. – Л.: Геолог. ком., 1929.
2. Материалы геологического отдела ООО «ВГОК».
3. Нефедьев К. Летопись медеплавильного Выйского завода//Тагильский рабочий. – 2005, № 2 (24).
4. Яровой Ю.В. Тагильский металл. – Свердловск.: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1979. Богданова О.Н. История геологических исследований г. Высокой и других месторождений района Нижнего Тагила: век XX – http://historyntagil.ru/ kraeved/tk_16_04.htm.
5. Волков С., Кужильный Д. Город, которого нет: Выйский медеплавильный завод – https://mstrok.ru/news/gorod-kotorogo-net-vyyskiy-medeplavilnyyzavod.
6. Волков С., Кужильный Д. Поганы ямы Нижнего Тагила – https://yandex.ru/ turbo/s/mstrok.ru/news/pogany-yamy-nizhnego-tagila.
7. https://mstrok.ru/news/zabytye-istorii-ural-do-demidovyh-chast-1-vogulskiekuznicy.
8. https://mstrok.ru/news/zabytye-istorii-ural-do-demidovyh-chast-2-poludenki.
