Три четверти запасов медных руд Оренбургской области сосредоточены в крупнейшем на Урале Гайском месторождении. Горные породы этого месторождения имеют вулканическое происхождение. Возраст Гайского палеовулкана относят к палеозою, когда на Урале сформировались протяженные подводные вулканические пояса. В результате воздействия высокотемпературных растворов и газов происходило обогащение вулканических пород медью.
Гайское месторождение расположено в слабо всхолмленной части Южного Урала, рассеченной широкими долинами и оврагами, местами врезанными в скальные породы. Средняя абсолютная отметка – 380 м.
Месторождение приурочено к водоразделу правобережных притоков рек Урала, Елшанки и Колпачки. Наиболее крупной рекой района является река Урал, протекающая в 12-15 км к востоку от месторождения.
Гайское медно-колчеданное месторождение отрабатывается комбинированным способом – открытым и подземным.
Подземным рудником добываются сплошные и вкрапленные медные и медно-цинковые руды. В настоящее время глубина шахтного ствола 1075 м. С 2000 года на переработку поступает руда шахты с горизонтов 750 м.
Рудной зоной на Гайского месторождении принято называть часть рудного поля, представленного гидротермально-измельчёнными, типа вторичных кварцитов, породами вспомогательных колчеданных руд и примыкающей к ним зонам вкрапленного орудинения. Общая протяженность рудной зоны 5 км по простиранию и 2 км по падению. Подавляющая часть руд сосредоточена в Северном участке, здесь по глубине залегания и приуроченности к различным вулканическим породам выделяют три крупных объекта: верхний, средний и нижний уровень орудинения. Верхний уровень орудинения и северная линза 650 м, средний от 300-350 м до 1000-1200 м, нижний от 100 до 2000 м. Основной объект верхнего уровня орудинения, стержневая северная линза общей протяжённостью 600÷700 м, средней уровень - 15÷19 м. Рудные тела глубиной 1500 м простираются до 1 км, рудное тело нижнего уровня достигает 1,5 км по простиранию. Для установления строения происхождения условий залегания прорублено ряд скважин.
Гайское медно-цинковое месторождение является крупнейшим в Уральской медной практике. Основными компонентами руд являются медь, цинк, сера, золото, серебро. Отношение меди к цинку близко 2:1. Из рассеянных элементов в заметных количествах отмечаются селен, теллур и германий, из вредных примесей – мышьяк. Руды в зависимости от количества слагающих из сульфидов разделяются на сплошные, содержание свыше 35% серы и 65% сульфидов, и вкрапленные. Отношение руды в свою очередь по составу подразделяются на медные и медно-цинковые. Отношение медных, медно-цинковых и серно-колчеданных руд составляет 10:5:1.
Вещественный состав руд
Рудное тело Гайского месторождения вулканического происхождения с большой сетью разломов и сдвигов. В рудах установлено более сорока химических элементов. Главными полезными компонентами являются медь, цинк. Наиболее характерными второстепенными и редкими элементами – примесями руд являются: золото, серебро, свинец, барит, селен, теллур, галлий, германий, таллий, кадмий, индий, висмут и кобальт. Часть этих элементов извлекается при комплексной переработке руд. Вредными элементами-примесями является мышьяк, фтор.
Медь является главным полезным элементом руд. Основные минералы меди – халькопирит, блеклая руда, борнит, ковеллин. Второстепенные – халькозин, хальконтит, феррохальконтит.
Цинк – второй по промышленной ценности элемент. Главным минералом цинка является сфалерит, незначительные его количества связаны с цинкосодержащими блёклыми рудами.
Сера – является самым распространенным элементом. Главными её носителями являются пирит, халькопирит, сфалерит, борнит, блеклая руда, барит.
Золото и серебро для Гайского месторождения характерны более высокие содержания золота и серебра по сравнению с другими колчеданными месторождениями Южного Урала. Содержание серебра в рудах в 10-15 раз обычно выше, чем среднее содержание золота. В рудах установлены собственные минеральные формы золота и серебра: самородное золото и серебро, электрум, гессит, креннерит.
Руды Гайского месторождения характеризуются отчетливо выраженной неоднородностью минерального состава. К настоящему времени на месторождении установлено более 65 минералов, в том числе более 40 рудных.
Пирит является самым распространенным рудным минералом, слагает основную массу сплошных и прожилково-вкрапленных руд. Преобладающая форма выделений пирита – зёрна и зернистые агрегаты, реже изоморфные кристаллы – кубы, октаэдры. Кристаллы пирита обычно несколько коррозированы и содержат большое количество включений халькопирита, сфалерита, борнита.
Халькопиритное содержание в различных промышленных сортах руд колеблется в широких пределах – от долей процента до 50-60%. Выделяется в виде крупных сплошных зерен, ксеноморфных выделений между зернами пирита, микроскопических мелких включений в пирите, сфалерите, блеклой руде. Халькопирит находится в тесных ассоциациях со всеми сульфидами и образует с ними тонкие взаимопрорастания.
Сфалерит его содержание в различных промышленных сортах руд от долей до 60-70%. Сфалерит образует, сплошные зернистые агрегаты или находится в тонком прорастании с халькопиритом, блёклой рудой, борнитом.
Самородное золото имеет значительное распростронение во всех типах руд. Самородное золото находится в тесных ассоциациях со всеми сульфидами, кварцем и борнитом. Размеры золотин колеблются от нескольких микрон до миллиметров.
Самородное серебро является редкостью и встречено в виде точечных включений в блёклых рудах. Размеры их не превышают 2-3 микрона. Редко встречаются выделение серебра, образующие структуру распада твердых растворов в электруме.
Кварц – наиболее распространенный минерал среди руд и вмещающих пород. Основные формы выделения минерала: зернистые агрегаты, отдельные вкрапления, жилы, реже – изоморфные кристаллы. Довольно редко встречаются опал и халцедон.
Кальцит широко распространён, особенно в брекчиевидных рудах, где совместно с кварцем он нередко входит в состав цемента или пропитывает сплошную руду.
Барит является широко распространенным минералом среди сплошных и прожилково-вкрапленных руд. Наибольшая его часть сосредоточена в медно-цинковых рудах, где он ассоциирует со сфалеритом. Формы выделения – тонкозернистые скопления, небольшие гнёзда.
Сложность вещественного состава перерабатываемых руд, их неравномерность по содержанию полезных компонентов, различие во флотационных свойствах предопределяли их посортную добычу и переработку.