Месторождения полезных ископаемых 2

1. Из каких минералов состоит альбитит?

2. Какими минералами представлен грейзен?

3. С какими магматическими породами связано формирование альбитов и грейзенов?

4. Как происходит геохимическая перегруппировка породообразующих элементов и типомофных металлов при формировании альбититов и грейзенов?

5. Какие металлы могут накапливаться в альбититах?

6. Что такое фениты?

7. Как формируются линейные альбититы?

8. Что такое эндо- и экзогрейзены и где они формируются?

9. Какую форму рудных тел имеют грейзеновые месторождения

10. Какие полезные ископаемые образуются в грейзенах? Литература: [1] , с.92-105; [3], с.231 – 233, 240 - 241

Лекция 9 (2 часа). Скарновые месторождения

Общая характеристика, форма и состав скарновых тел, связь с магматическими формациями. Физико-химические условия образования. Генетические гипотезы (инфильтрационно-диффузионная гипотеза Д.С.Коржинского, стадийная гипотеза П.Пилипенко)). Полезные ископаемые скарнов (скарновые месторождения железа, вольфрама и молибдена, меди, цинка и свинца, бора).

Вопрос 1. Общая характеристика, связь с магматическими формациями, форма и состав скарновых тел. Скарн – это метасоматическая порода известково-силикатного состава, которая образуется в приконтактовой зоне карбонатных и силикатных пород. Скарны, которые содержат промышленные скопления полезных ископаемых, называются скарновыми или контактовометасоматическими месторождениями. Различают эндоскарны, располагающиеся в пределах измененной части интрузивов, и экзоскарны, размещенные во вмещающих породах. Преобладают экзоскарны, локализующиеся непосредственно в зоне контакта интрузивов. Некоторые скарновые залежи по плоскостям напластования вмещающих пород удаляются от интрузивов на десятки и сотни метров, и даже первые километры.

Наиболее интенсивно скарнообразование идет на контактах с интрузиями среднего состава – гранодиоритами, кварцевыми диоритами, монцонитами. Благоприятными факторами являются пологие контакты интрузий, тектоническая нарушенность их эндо- и экзоконтактовых зон, карбонатный состав вмещающих пород (известняки, доломиты и мергели).

Форма рудных тел. Для скарнов, как метасоматических тел, характерны залежи с раздувами, пережимами, извилистыми границами. По морфологии выделяют скарновые залежи следующих типов: пластовые и пластообразные, линзовидные, штоки, жилы, гнезда, сложные ветвящиеся тела. Гнездообразные тела – в поперечнике до нескольких метров, трубообразные могут быть вытянуты на 1 -1,5 км, пластообразные при мощности 150 -200 м имеют протяженность до 2 -2,5 км.

Состав. В зависимости от состава пород, вмещающих интрузии, скарны делятся на известковые и магнезиальные (иногда выделяют также силикатные скарны). Месторождения полезных ископаемых, связанные с этими основными видами скарнов, отличаются друг от друга вещественным составом, характерными комплексами полезных ископаемых, а также особенностями морфологии и условий залегания.

Известковые скарны формируются при замещении известняков. Они наиболее распространены в природе. К главным минералам их относятся гранат (гроссуляр-андрадитового ряда) и пироксен (диопсид-геденбергитового ряда). Существенное значение могут иметь везувиан, волластонит, амфиболы, эпидот, магнетит, кварц, карбонаты. В скарновых залежах часто наблюдается зональное строение, выражающееся в закономерной смене высокотемпературных минеральных ассоциаций более низкотемпературными по мере удаления от материнской интрузии. Для скарнов характерны друзовые, крустификационные, полосчатые, массивные и вкрапленные текстуры. Известковые скарны вмещают промышленные месторождения всех металлов, кроме хрома, сурьмы, ртути, а также многих неметаллических полезных ископаемых.

Магнезиальные скарны формируются при замещении доломитов и доломитизированных известняков. Типоморфными минералами являются диопсид, форстерит (магниевый оливин), шпинель, флогопит, серпентинит, магнетит, людвигит (железо-магниевый борат), доломит, кальцит. Рудные тела - линзы, пластообразные и сложные залежи. Характерно их зональное строение. Наибольшее промышленное значение имеют людвигит-машнетитовые (железоборные), флогопитовые и хризотил-асбестовые месторождения.

Вопрос 2. Физико-химические условия образования. Температурный диапазон формирования скарнов: известковых от 1000 до 400С, магнезиальных магматической стадии от 1000 до 650С, магнезиальных послемагматической стадии от 650 до 450С. Процесс образования скарновых месторождений многостадийный. Так, на полиметаллическом скарновом месторождении Верхнее (Приморский край) минералообразование протекало в четыре стадии:1) предрудную скарновую – волластонит-гранатовую (свыше 600С), 2) скарновосульфидную (600-400С), 3) сфалерито-галенитовую (350-120С), 4) халцедонкальцитовую (100-20С), минералы которых отлагались в виде друз в открытых полостях.

Вопрос 3. Генетические гипотезы. Скарны образуются в результате комплексного воздействия тепла интрузий и горячих минерализованных газово-жидких водных растворов. За счет прогрева и термального метаморфизма вмещающие породы перекристаллизовываются без изменения состава. Известняки превращаются в мраморы, глинистые сланцы – в роговики. Процесс изохимический. Но всякий гранитный интрузив сопровождается газово-жидкими постмагматическими растворами. Летучие компоненты выделяются из расплава со стороны застывающего интрузива, либо из его глубинных частей, В зонах, куда по порам, мелким трещинам проникают такие растворы, происходят аллохимические метасоматические процессы – т.е. с привносом и выносом подвижных элементов. Существует две главные гипотезы формирования скарновых месторождений:

1) инфильтрационно-диффузионная,

2) стадийная

Инфильтрационно-диффузионная гипотеза была разработана Д.С.Коржинским, который вначале выдвинул идею биметасоматического образования скарнов. Скарны образуются по обе стороны разогретого контакта гранитоидной и карбонатной пород, контакт пропитан горячим раствором, за счет воздействия которого происходит выравнивание состава пород. Алюминий, кремнезем – во вмещающие породы, кальций, магний – в сторону интрузива. Т.е. происходит встречный диффузионный отток химических элементов из областей высокой концентрации, в области низких концентраций. Между соединениями раствора происходят химически реакции – за счет них образуются минералы скарнов с Ca, Mg, Fe, реже Mn – гранаты (чаще андрадит-гроссуляр) и пироксены (геденбергиты, диопсиды). Температуры биметасоматоза – 800400С. Единственный рудный минерал скарнов, который может образоваться

в таких условиях – магнетит.

Однако такая теория (биметасоматическая) не объясняла привнос в зону скарнов SiO₂ . Его не хватало при подсчете баланса вещества. Впоследствии Д.С.Коржинский развил свою теорию и дополнил еѐ инфильтрационной. При инфильтрационном процессе постмагматические растворы могут привносить с собой компоненты, особенно рудные – Cu, Pb, Zn, W, Mo. Они могут циркулировать по трещинам в экзоконтактах интрузий там откладывать минералы скарнов. Температуры таких растворов могут снижаться от 400 до200С и даже ниже.

Гипотеза стадийная (П.Пилипенко). Главная масса минералов скарнов образуется за счет привноса специфическими скарнообразующими растворами и метасоматоза на контакте интрузий и вмещающих карбонатных пород. Выделяется 6 главных стадий метасоматоза, при снижении температуры.

Вопрос 4. Полезные ископаемые скарнов. К известковым скарнам приурочены магнетитовые и кобальт-магнетитовые месторождения (Высокогорское, Гороблагодатское на Урале; Соколовское и Сарбайское в Казахстане), вольфрам-молибденовые месторождения (Тырныауз на Северном Кавказе), медные – халькопиритовые месторождения (Турьинские рудники на Урале), свинцово-цинковые – галенит-сфалеритовые месторождения (Верхнее, Дальнегорское в Приморье).

К магнезиальным скарнам приурочены железо-борные месторождения (Таѐжное, Железный Кряж в Восточной Сибири), флогопитовые месторождения (Алдан), хризотил-асбестовые месторождения (Аспагаш, Бистаг в Красноярском крае).

Литература: [1] , с. 105-130; [2], с. 109-118

Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить условия образования скарновых месторождений

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Что такое метасоматоз – дать определение;

2. Что такое биметасоматоз в понятии Д.С.Коржинского?

3. Как происходит контактово-инфильтрационный метасоматоз?

4. Как образуются известковые скарны, и какие минералы для них характерны?

5. Как образуются магнезиальные скарны, и какие минералы для них характерны?

6. Какие геологические структуры благоприятны для локализации скарновых месторождений?

7. Какие температуры образования характерны для скарновых месторождений?

8. Привести пример полезных ископаемых скарнового генезиса. Литература: [1] , с.113 0- 121; [7], с. 335 -336, с.384 – 415

Лекции 10, 11 (4 часа). Гидротермальные месторождения

Общая характеристика. Связь с магматизмом и гидротермальные изменения вмещающих пород. Зональность гидротермальных месторождений. Ореолы рассеяния. Физико-химические условия рудообразования, источники воды и минерального вещества гидротермальных систем, формы переноса минеральных соединений гидротермальными растворами.

Длительность образования гидротермальных месторождений. Классификация месторождений. Генетические типы гидротермальных месторождений.

Вопрос 1.Общая характеристика. Гидротермальные месторождения – это месторождения, созданные горячими минерализованными растворами, циркулирующими под поверхностью земли. Полезные ископаемые возникают как вследствие отложения минеральных масс в пустотах горных пород, так и при замещении пород, по которым циркулируют гидротермальные растворы. Наиболее типичной формой рудных тел являются жилы. Часто встречаются штокверки, линзы, гнезда, пластообразные залежи и сложные по форме комбинированные тела. Образование таких месторождений часто связывается с производными магматических очагов (преимущественно кислых). Однако существуют и другие источники горячих минерализованных растворов (подземные воды глубокой циркуляции, собственные флюиды осадочно-породных бассейнов и др.). Гидротермальные месторождения обычно сопровождаются ореолами гидротермально измененных пород, а также ореолами рассеяния рудообразующих металлов, что используется при поисках данных месторождений.

Размеры тел полезных ископаемых гидротермального происхождений изменяются в широких пределах. На Березовском месторождении золота – это жилы, длиной 2-3 м, встречаются жильные тела, протяженностью несколько километров и даже сотни километров (Материнская жила, Калифорния).

Доказательством формирования полезных ископаемых из гидротерм являются многочисленные исследования современных минеральных источников. Горячие воды (80-96С) Узун-Гейской системы на Камчатке за 100 лет вынесли (в тыс. тонн): мышьяка – 26, сурьмы – 5, ртути -2,5, цинка – 2, свинца и меди по 2,5. Фумаролы «Долины тысячи дымов» на Аляске ежегодно выделяют свыше миллиона тонн соляной и около 200 тыс. т плавиковой кислоты. Горячие воды глубокой скважины Южной Калифорнии представлены высококонцентрированным (36%) гидротермальным раствором, с хлоридами щелочей, 2 г/т серебра, 15 г/т меди, 100 г/т свинца, 700 г/т цинка.

Гидротермальные месторождения имеют важное промышленное значение для цветных, благородных, редких, радиоактивных металлов, многих нерудных полезных ископаемых (хризотил-асбеста, барита, флюорита, магнезита, гоного хрусталя, исландского шпата и др.).

Вопрос 2. Связь с магматизмом и гидротермальные изменения вмещающих пород. Гидротермальные месторождения могут образовываться в различных геодинамических обстановках, но преимущественно – в зонах орогенеза и при тектоно-магматической активизации континентов. Поэтому наиболее типична – связь гидротермальных процессов с гранитоидным магматизмом в разных его проявлениях. Месторождения могут пространственно и генетически связаны интрузиями (штоками, дайками) гранитов, гранодиоритов, диоритов, а также с вулканическими андезитодацитами, риолитами, реже они находятся в ассоциациях с формациями щелочных и трапповых пород. Но в связи с перидотивой и габбровой формациями гидротермальные месторождения практически не образуются. Это объясняется разной насыщенностью водой (растворимостью воды) в магмах основного, ультраосновного и кислого состава.

Формы связи гидротермальных месторождений и изверженных пород могут быть:

- непосредственные (собственно генетические) или материнские, при которых месторождения располагаются в центре или по периферии магматических массивов, а растворы, из которых они формируются являются постмагматическими;

- парагенетические, косвенные или братские, при которых постмагматические минеральные месторождения, часто разобщающиеся от интрузивной массы, особенно на глубине, являются производными породившего их общего глубинного магматического очага;

- агенетические, случайные, объединяющие на одной площади генетически не связанные интрузивы и гидротермальные месторождения, особенно принадлежащие разным геологическим эпохам;

- отсутствие видимых связей

Генетическая связь с магматизмом наиболее легко устанавливается, если гидротермальные образования находятся в непосредственной близости от (или внутри) массивов изверженных пород. Значительно труднее установить такие генетические взаимоотношения для гидротермальных месторождений, локализующихся на удалении от магматических комплексов – в осадочных или метаморфических формациях пород. Среди признаков связи между гидротермальными месторождениями и комплексами изверженных пород могут быть следующие:

1) одновременность магматических образований и гидротермальных месторождений, устанавливаемая по комплексу геологических признаков, по определениям абсолютного возраста минералов и др.;

2) приуроченность к одним и тем же геологическим структурам,

3) фациально-глубинные одинаковые условия образования, 4)одинаковая степень метаморфизма.

5)зональное размещение гидротермальных месторождений по отношению к массивам магматических тел, 6)геохимическое родство.

Гидротермальные изменения вмещающих пород . В процессе взаимодействия гидротермальных растворов с породами, вмещающими рудные тела, происходит их метасоматическое преобразование. По главному химическому элементу, вытесняющему другие породообразующие элементы, различают несколько видов околорудного метасоматоза.

Калиевый метасоматоз по мере снижения температуры процесса проявляется в виде калиевой полевошпатизации, мусковитизации, серицитизации и каолинизации. При калиевой полевошпатизации образуются ореолы ортоклаза или микроклина. Мусковит замещает темноцветные минералы, отчасти полевые шпаты. Серицитизация обычна для кислых и средних пород и связана с замещениями плагиоклаза. Каолинизация (аргиллизация) приводит к развитию в гидротермально измененных породах каолина, диккита, накрит.

Натриевый метасоматоз приводит к замещению калиевых полевых шпатов натровыми или кислыми плагиоклазами типа альбита, что обычно для кислых пород.

Кремниевый метасоматоз может развиваться по породам любого состава. Окварцевание по сланцам приводит к образованию роговиков, по кислым и средним изверженным породам формируются вторичные кварциты, по карбонатным породам – джаспероиды.

Магниевый метасоматоз приводит к преобразованию известняков и мраморов в доломиты.

Железо-магниевый метасоматоз – хлоритизация по породам различного состава (за исключением чистых кварцевых и карбонатных пород).

Кальциевый метасоматоз проявляется в виде пропилитизации и листвинитизации. Пропилиты развиваются среди средних и основных пород особенно эффузивных. В их состав входят карбонаты (анкерит, кальцит), альбит, хлорит, эпидот, серицит, соссюрит. Листвениты чаще всего развиваются по змеевикам, ультраосновным, основным породам. Этот процесс выражен развитием на месте темноцветных силикатов и полевых шпатов – магнезиально-железистых карбонатов, талька, хлорита, фуксита, серицита, пирита, с превращением породы в карбонат-кварц-серицитовый агрегат с пиритом.

На многих золоторудных гидротермальных месторождениях, локализованных в гранитоидных породах, широко развита кварц-серицитовая фация гидротермальных изменений – березитизация . Березит – это старинный термин уральских горняков, которые использовали данные метасоматические породы как поисковый признак на золото. Первое петрографическое описание березитов дано в 1975 г. Карпинским. В настоящее время березитами называют гидротермально измененные и часто рудоносные породы, образующиеся из разнообразных, но преобладающих алюмосиликатных пород (гл. обр. кислых), и состоящие из кварца и серицита, с постоянной примесью пирита и рутила.

Вопрос 3. Зональность гидротермальных месторождений. Первичная зональность рудных районов, полей, месторождений и отдельных рудных тел определяется закономерным изменением минерального и связанного с ним химического состава руд в пространстве.

Эволюционная гипотеза В.Эммонса, объясняющая причины зональности гидротермальных месторождений по отношению к магматическим очагам, была выдвинута в 20-х годах ХХ века. Согласно этой гипотезе восходящие растворы, отделяющиеся от остывающих массивов магматических пород и насыщенные минеральными соединениями, откладывают минералы в порядке, обратном их растворимости, входя во все более холодные области. Опираясь на этот принцип, В.Эммонс реконструировал постмагматическую рудоносную систему, разделив еѐ на 16 зон (снизу вверх по мере падения температуры): пустая кварцевая, оловянная, вольфрамовая, мышьяковая (арсенопиритовая), висмутовая, золотая, медная, цинковая, свинцовая, серебряная, безрудная, серебряная, золотая, сурьмяная, ртутная, пустая. В дальнейшем было установлено, что такая собирательная зональность нигде в полном виде не проявляется, хотя отдельнрые еѐ звенья наблюдаются в природе.

Пульсационная гипотеза С.Смирнова была разработана в противовес одноактной схеме зонального размещения постмагматических рудных месторождений. В 1937 г. С.Смирнов выдвинул новую модель о пульсационном поступлении гидротермальный растворов, которые импульсами отделяются от магматического очага по мере его остывания в результате неоднократного раскрытия трещин. Так осуществляется многостадийный гидротермальный процесс, что подтверждено преобладающими исследователями гидротермальных месторождений. К критическим замечаниям по несостоятельности теории В.Эммонса С.Смирнов относил, кроме отсутствия полной эволюционной зональности, ряд геологических признаков. Это пересечения разновозрастных жил разного состава, совмещение в пространстве высокотемпературных и низкотемпературных ассоциаций, брекчии и др. Согласно теории С.Смирнова состав металлов в каждой новой порции гидротермального раствора изменяется во времени, что приводит к последовательному формированию месторождений различного состава.

В настоящее время геологи признают разные типы и формы проявления зональности на гидротермальных месторождениях и относительно магматических источников рудоносных растворов. Так, В.И.Смирновым выделяются два рода первичной зональности гидротермальных рудных тел – зональность первого рода (стадиальная) и зональность второго рода (фациальная). Зональность стадиальная разделяется на зональность повторных тектонических разрывов, зональность тектонического раскрывания трещин, зональность внутрирудного метасоматоза. Зональность фациальная включает зональность состава пород, фильтрационную зональность, зональность отложения.

Вопрос 4. Ореолы рассеяния . Вмещающие породы вокруг гидротермальных рудных тел часто сопровождаются повышенным количеством рудообразующих металлов. Площади распространения таких пород называются ореолами рассеяния, которые могут быть первичными и вторичными.

Первичные ореолы образуются при формировании месторождений вследствие пропитывания вмещающих пород минерализованными гидротермальными растворами. Они представлены тонкой спорадической вкрапленностью рудообразующих минералов, которые рассеяны во вмещающих породах по периферии рудных тел и не всегда улавливаются визуально. Против натурального геохимического фона – кларка, содержание рудообразующих элементов повышено на несколько порядков и определяется по данным анализов проб, отбираемых при специальной металлометрической съемке.

Форма первичных ореолов, также как морфология зон гидротермально измененных пород, имеет вид чехла, облекающего рудные тела. Ореолы больше вытянуты вверх над рудными телами, чем в сторону от них. Они сопровождаются апофизами вдоль структур, благоприятных для оттока гидротермальных растворов (трещиноватости, разломов, зон дробления). Сводка данных (Э.Баранов, С.Григорян, Л.Овчинников) по вертикальной зональности химических элементов в первичных ореолах рассеяния гидротермальных месторождений свидетельствует о том, что одни металлы предпочтительнее занимают нижние подрудные части ореолов, другие – средние, а третьи – верхние надрудные. Это связано с различной подвижностью элементов в растворах. Единый ряд распределения типичных элементов в ореолах рассеяния (сверху вниз) представляется в следующем виде: Ba-Sb, Hg, Ag, Rb, Zn, Au, Cu, Vi, W, Mo, U, Sn, Co, Ni, Be. Этот универсальный ряд также как ряд Эммонса в полном виде не проявляется, но отдельные его звенья наблюдаются в природе. Причем существуют определенные наборы элементов для конкретных промышленных типов гидротермальных месторождений и по их составу можно прогнозировать различные уровни эрозионного среза этих месторождений, а также координировать направление поисков рудных тел.

Вторичные ореолы образуются при химическом разложении и механическом разрушении верхней части рудных тел в приповерхностной зоне, в связи с разносом рудного материала по поверхности земли. Среди них выделяются механические, водные, газовые, смешанные ореолы.


29-04-2015, 01:06