Geochemical features and formation conditions of the cupriferous sandstones of the Orenburg Pre-Urals

Object. The article describes a new geological and geochemical data for Permian host rocks and copper sandstones (CS) in Orenburg’s Pre-Urals. Methods . X-ray fluorescence, atomic absorption for Au and Ag, and ICP-MS analysis were used during investigations. Results. The cupriferous sandstones are enriched in a quite broad range of microelements: Cu, Ag, Au, Cd, Сr, Ni, Mn, Co, V, U, Sc, and Pb, compared to the average values of the upper crust. The Co/Ni ratio in the CS is very low, which is typical of low-thermal fluids of meteoric origin. The CS are characterized by a REE spectrum without Eu-minima and maxima, which is close to the chondrite spectrum. Like in the host rocks, the “cerium” group of REE dominates in the CS over the “yttrium” and “scandium” groups. The spectra of REE of the CS and the host rocks have definitely similar morphology. The δCe and δEu combination indicates that CS was formed under oxidizing conditions. On geological and genetic characteristics and geochemical indicators installed the similarity of the CS in the southern Pre-Urals deposits and the Manto-type Cu-Ag deposits of Chile and Iran, and also with the CS of Iran and Cu-shales of Kupferschiefer. Conclusion. Proposed geological-genetic model of CS, points to possible high rise development of the Cu-Ag mineralization at depth as in the fields of the Manto-type copper deposits in Chile and Iran. Geochemical data show that accommodating the Permian strata could serve as a source of REE and other trace elements for ore-forming fluids. Perm CS of Pre Urals can be considered as a very promising new (“old”) source of raw materials for the development of the copper industry of the region. The obtained results can be used to predict new ore fields in the Eastern Russia region.

Предуралье, медистые песчаники, месторождения, генезис, структура, геохимия, микроэлементы, РЗЭ, Pre-Urals, cuprous sandstones, deposits, genesis, structure, geochemistry, trace elements, REE

1. Демина Т.Я. (2002) Геолого-гидрогеологические системы и пластово-инфильтрационное рудообразование. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 228 с.

2. Демина Т.Я., Тараборин Г.В. (2006) Меденосность покровных формаций позднего фанерозоя в Приуральском осадочном бассейне. Мат-лы науч. сесcии ГИ УрО РАН. Пермь, 83-85.

3. Жариков В.А., Горбачев Н.С., Латфутт П., Дохерти В. (1999) Распределение редкоземельных элементов и иттрия между флюидом и базальтовым расплавом при давлениях 1-12 кбар (по экспериментальным данным). Докл. АН, 366(2), 239-241.

4. Контарь Е.С. (2013) Геолого-промышленные типы месторождений меди, цинка, свинца на Урале (геологические условия размещения, история формирования, перспективы). Екатеринбург: УГГУ, 199 с.

5. Лядский П.В., Кваснюк Л.Н., Жданов А.В., Чечулина О.В. (2013) Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Уральская. Лист М-40 (Оренбург) с клапаном М-41. Объяснительная записка. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ, 392 с. + 1 вкл.

6. Минеев Д.А. (1974) Лантаноиды в рудах редкоземельных и комплексных месторождений. М.: Наука, 237 с.

7. Мирошников А.Е., Козлов Е.И. (1966) К характеристике верхнепермских красноцветных отложений восточной части Оренбургского Предуралья. Литология и полез. ископаемые, (2), 50-56.

8. Новиков И.А. (2011) Батские коры выветривания Московской области. М.: Реал Тайм, 56 с.

9. Овчинников В.В., Пономарева Г.А. (2015) К вопросу о генезисе Садкинского месторождения асфальтита. Вестн. Оренбургского государственного университета, 178(3), 171-176.

10. Разумовский Н.К. (1929) Запасы меди в медистых песчаниках и перспективы их использования. Вестн. Геол. комитета, IV(3), 3-10.

11. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. (1988) Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 384 с.

12. Третьяков H.A. (1928) К вопросу о возрождении медной промышленности в Пермском районе пермских медистых песчаников. Материалы по изучению Камского Приуралья. Вып. 1. Пермь: Полиграфтрест, 3-15.

13. Халезов А.Б. (2011) Перспективы и проблемы промышленного освоения месторождений меди верхнепермской красноцветной формации Западного Предуралья (способами подземного и кучного выщелачивания). Руды и металлы, (5), 5-14.

14. Харитонов Т.В. (2011) Медеплавильные заводы Пермского края. Пермь: 43 с. http://docplayer.ru/26586940-Medeplavilnye-zavody-permskogo-kraya. html

15. Чайковский И.И. (2006) Рудные минералы медистых песчаников пермского Прикамья. Годичное собрание РМО. “Современные методы минералого-геохимических исследований как основа выявления новых типов руд и технологии их комплексного освоения”. CПб.: СПГГИ, 65-68.

16. Bechtel A., Gratzer R., Püttmann W., Oszczepalski S. (2002) Geochemical characteristic across the oxic-anoxic interface within the Kupferschiefer of the Lubin-Sieroszowice mining district. Chem. Geol., 185(1-2), 9-31.

17. Espinoza S., Véliz H., Esquivel J., Arias J., Moraga A. (1996) The cupriferous province of the Coastal Range, northern Chile. Andean copper deposits: new discoveries mineralization styles and metallogeny (Ed. F. Camus, R.H. Sillitoe, R. Petersen). SEG Spec. Publ., (5), 19-32.

18. Figueroa-Cisterna J., Morales-Ruano S., Moreno-Rodriguez V., Ruis-Cardenas M. (2011) Geology and preliminary REE and trace elements geochemistry of Boris Ángelo Cu-(Ag) deposit, Central Chile. 11 SGA Biennial Meeting. Antofagasta, Chile: Springer, 241-243.

19. Hassanpour S., Senemari S. (2015) Mineralogy and Geochemistry Studies of the Sorkheh Sediment-hosted Stratiform Copper (SSC) Deposit, NW Iran. Iran. J. Earth Sci., (7), 89-105.

20. Herron M.M. (1988) Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data. J. Sediment. Petrol., 58, 820-829.

21. Jones B., Manning D.A.C. (1994) Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones. Chem. Geol., (111), 111-129.

22. Konari M.B., Rastad E., Kojima S. Omran N.R. (2013) Volcanic redbed-type copper mineralization in the Lower Cretaceous volcano-sedimentary sequence of the Keshtmahaki deposit, southern Sanandaj-Sirjan Zone. Iran. J. Min. Geochem., 190(2), 107-121.

23. Kun L., Ruidong Y., Wenyong Ch., Rui L., Ping T. (2014) Trace element and REE geochemistry of the Zhewang gold deposit, southeastern Guizhou Province, China. Chin. J. Geochem., 33, 109-118.

24. McDonough W.F, Sun S. (1995) The composition of the Earth. Chem. Geol., 120, 223-253.

25. Maghfouri S., Hosseinzadeh M.R., Moayyed M. et al. (2017) Geology, mineralization and sulfur isotopes geochemistry of the Mari Cu (Ag) Manto-type deposit, northern Zanjan, Iran. Ore Geol. Rev., 81, 10-22.

26. Monecke T., Kempe U., Gotze J. (2002) Genetic significance of the trace element content in metamorphic and hydrothermal quartz: a reconnaissance study. Earth. Planet. Sci. Lett., 202, 709-724.

27. Pettijohn F.J., Potter P.E., Silver R. (1972) Sand and Sandstone. N. Y.: Springer, 618 p.

28. Rajabpour S., Abedini A., Alipour S. Yon S. (2017) Geology and geochemistry of the sediment-hosted Cheshmeh-Konan redbed-type copper deposit, NW Iran. Ore Geol. Rev., 86, 154-171.

29. Ramirez L.E., Palacios C., Townley B., Lehman B. (2006) The Mantos Blancos copper deposit: an upper Jurassic breccia-style hydrothermal system in the Coastal Range of Northern Chile. Min. Depos., 41, 246-258.

30. Taylor C.D., Causey J.D., Denning P.D., Hammarstrom J.M., Hayes T.S., Horton J.D., Kirschbaum M.J., Parks H.L., Wilson A.B., Wintzer N.E., Zientek M.L. (2013) Descriptive Models, Grade-Tonnage Relations, and Databases for the Assessment of Sediment-Hosted Copper Deposits - With Emphasis on Deposits in the Central African Copperbelt, Democratic Republic of the Congo and Zambia. Scientific Investigations Report 2010-5090-J. Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 154 p.

31. Vivallo W., Henríquez F. (1998) Génesis común de los depósitos estratoligados y vetiformes de cobre del Jurásico Medio a Superior en la Cordillera de la Costa, Región de Antofagasta, Chile. Revista Geológica de Chile, 25, 199-228.