Вопрос 3. Типы колчеданных месторождений. По составу руд, связям с различными вулканическими формациями, геодинамическим обстановкам колчеданные месторождения могут быть представлены следующими основными типами: серноколчеданным (кипрский тип), медно-колчеданным (уральский тип), колчеданно-полиметаллическим (алтайский тип или тип Куроко).
Серноколчеданные месторождения сложены пиритовыми рудами с небольшой примесью кварца. Пирит служит источником для получения серной кислоты. Образуются в спрединговых обстановках, пространственно и генетически связаны с недифференцированным базальтоидным вулканизмом. Месторождения этого типа известны на Кипре, Урале (Карабашское), в Испании, Японии.
Медно-колчеданные месторождения пространственно и генетически связаны с контрастными риолит-базальтовыми формациями и образуются в субдукционных обстановках. Руды представлены преобладающими сульфидами железа (пиритом, мельниковитом, марказитом) и халькопиритом; второстепенные рудные минералы – сфалерит, пирротин, блеклые руды, галенит и др. По химическому составу руды являются комплексными и могут содержать в промышленно извлекаемых количествах свинец, цинк, серу, селен, теллур, золото, серебро, кадмий, индий, таллий, галлий. Месторождения данного типа распространены на Урале (Сибай, Гай, Учалы, Блявинское), Кавказе (Уруп, Кафан).
Колчеданно-полиметаллические месторождения пространственно и генетически связаны непрерывными вулканогенными формациями – риолитандезит-базальтовыми. Главными рудными минералами являются пирит, сфалерит, галенит, реже халькопирит, среди жильных минералов преобладают кварц, барит. Месторождения данного типа развиты на Рудном Алтае (РиддерСокольное, Зыряновское, Тишинское), в Прибайкалье (Холодненское), Забайкалье (Озерное), в Казахстане (Жайрем, Текели), в Грузии (Маднеули), в Японии (Куроко), в Испании (Рио-Тинто).
Литература: [1] , с.182-196
Проектные задания
Собрать сведения о генезисе колчеданных месторождений вулканической ассоциации Вопросы для самоконтроля знаний:
1. К каким комплексам пород приурочены колчеданные месторождения?
2. Какой состав руд, и какая форма рудных тел отличают колчеданные месторождения?
3. Как группируются колчеданные месторождения по составу руд?
4. В чем заключается современная генетическая модель образования колчеданных месторождений?
5. Какие вулканические породы характерны для медно-колчеданных месторождений?
6. В чем отличие состава вулканических пород для колчеданно-полиметаллических месторождений?
7. Какие околорудные изменения характерны для колчеданных месторождений?
8. При каких температурах образуются колчеданные руды?
9. Как группируются колчеданные месторождения по составу руд? Литература: [1] , с.188 -196; [4], с. 39 – 45, с. 157 – 228
Экзогенная серия
Лекция 13 (2 часа). Месторождения выветривания
Общая характеристика. Агенты выветривания . Профили выветривания. Предпосылки образования месторождений выветривания. Типы месторождений выветривания. Изменения месторождений полезных ископаемых при выветривании.
Вопрос 1.Общая характеристика. Кора выветривания – это самостоятельная континентальная геологическая формация, возникающая под воздействием атмосферных и биогенных агентов на коренные породы, выведенные на дневную поверхность, и представленная продуктами механического, химического и биохимического разрушения этих пород. Кора выветривания служит мощным источником минеральной массы для всех экзогенных месторождений.
Месторождения выветривания приурочены к корам выветривания (хемогенному элювию и представляют собой гипсометрически несмещенные продукты глубокого химического преобразования пород в зоне гипергенеза.
Формирование месторождений выветривания обусловлено перегруппировкой минеральной массы глубинных пород, химически неустойчивых в термодинамических условиях приповерхностной части земной коры. Кора выветривания распространяется вглубь Земли до уровня грунтовых вод (обычно 60 – 100 м от поверхности и редко до 200 м). Для образования месторождений, связанных с химическим выветриванием необходимо сочетание целого ряда факторов – климата, рельефа, состава пород субстрата и др., а также действия необходимых агентов выветривания.
Вопрос 2. Агенты выветривания. К основным агентам выветривания относятся вода, кислород, углекислота, организмы, аминокислоты, колебания температуры.
При разложении коренных пород в коре выветривания важную роль играют реакции окисления, гидратации, гидролиза и частично, диализа. Химическое выветривание чаще всего начинается с окисления. Окисление происходит по-разному в различных геологических обстановках и климатических условиях. Обычно этому процессуподвержены соединения железа, магния, никеля, кобальта, т. е. металлов, сравнительно легко вступающих во взаимодействие с кислородом. В то же время алюмосиликаты и силикаты (наиболее развитые породообразующие минералы) при воздействии на них поверхностных растворов, богатых кислородом, разлагаются. При этом слагающие их компоненты - щелочные металлы и даже кремнезем переходят в раствор. При разложении легче удаляются неметаллические элементы, тогда как металлы часто накапливаются в коре. К энергично выносимым относятся хлор, бром и сера, к легко выносимым – кальций, натрий, калий и фтор, к подвижным кремнезем фосфор, марганец, кобальт, никель и медь, а к инертным – железо, алюминий и титан.
Вопрос 3. Профили выветривания . В результате разложения коренных пород и избирательной миграции элементов возникает кора выветривания разного состава (или разного профиля выветривания) с характерными полезными ископаемыми. Профиль выветривания определяется, прежде всего, по степени разложения породообразующих силикатов, выражаемой соотношением кремния и алюминия в еѐ минеральной массе. Различают следующие профили выветривания:
- гидрослюдистый с элювиальными россыпями;
- каолин-гидрослюдистый (глинистый) с месторождениями глин и каолинита, маршаллита, фосфоритов, магнезита, бирюзы;
- латеритный с бокситами, кобальт-железо-никелевыми месторождениями).
Насыщенный сиалитный (гидрослюдистый) профиль характеризуется изменением силикатов в реакциях гидратации и гидролиза без существенного выноса кремнезема. Типорфные минералы – гидрослюда, гидрохлорит, бейделлит, монтмориллонит. Для полезных ископаемых этот тип малосущественен.
Иногда с ним связывают золотоносные коры выветривания.
Ненасыщенный сиалитный (глинистый) профиль отличается частичным выносом кремнезема. Типоморфными минералами являются каолинит, галлуазит, нонтронит и кварц. Характерны месторождения глин и каолина.
Для алитного (латеритного) профиля типично полное нарушение связей между глиноземом и кремнеземом, интенсивная миграция (вынос из субстрата) щелочей, кремнезема и накопление гидрооксидов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, водных силикатов никеля и кобальта, окислов марганца.
Вопрос 4. Предпосылки для образования месторождений выветривания. К главным факторам выветривания относятся: тропический климат, состав исходных пород, тектонический режим, геоморфологические и гидрогеологические условия.
Химическому выветриванию способствует жаркий тропический и субтропический климат с обилием теплых дождей, буйной растительностью. Особенно интенсивно коры выветривания образуются на выровненных денудационных поверхностях (пенепленах, педипленах), расчлененных глубокими оврагами, что способствует низкому уровню грунтовых вод и длительному химическому разрушению коренных пород в стабильных континентальных обстановках. По данным Б.Михайлова при одинаковом климате и субстрате на речных террасах формируются каолины, а на пенепленах – бокситы. Благоприятный рельеф формируются с тесной связи с тектоническим фактором. Непременным условием для формирования рудоносных кор является также наличие ценных компонентов в исходных породах (субстрате). Например, никеленосные коры формируются по ультраосновным породам, где никель первоначально содержится в оливине. Для образования бокситов, каолинов необходим алюмосиликатный субстрат (глинистые сланцы, граниты, сиениты). Коры выветривания с бурыми железняками формируются по сидеритам, анкеритам. Оксиды марганца в корах накапливаются при выветривании карбонатов марганца.
Вопрос 5. Типы месторождений. По форме и условиям нахождения тел полезных ископаемых различают месторождения площадной, линейной и приконтактовой коры выветривания. Месторождения площадной коры плащом покрывают коренные породы. Нижняя граница плащеобразных залежей сложная, неровная, размеры в поперечнике от десятков до тысяч метром, мощность – до первых десятков метров. Месторождения линейной коры выветривания имеют форму жилообразных тел, которые развиваются по системам трещин до глубины 100-200 метров. Приконтактовые (контактово-карстовые) месторождения выветривания размещены вдоль контакта растворимых пород (например, карбонатных) и пород, поставляющих минеральное вещество при разложении (например, никель содержащий серпентинит).
В зависимости от способа накопления вещества полезного ископаемого, месторождения выветривания делятся на остаточные и инфильтрационные.
Остаточные месторождения формируются вследствие растворения и выноса грунтовыми водами минеральной массы горных пород, не имеющей ценности, и накопления в остатке вещества полезного ископаемого. Форма тел – плащеобразная. Пример – месторождения каолина (Глуховецкое на Украине), бокситов (Боке в Гвинее), гарниерит-нантронитовые месторождения силикатных никелевых (с кобальтом) руд (Кимперсайское, Халиловское, Верхнеуфалейское на Южном Урале), на Кубе и др.
Инфильтрационные месторождения возникают при растворении грунтовыми водами ценных компонентов, их фильтрации и переотложении вещества в нижней части коры выветривания. Так возникает ряд месторождений полезных ископаемых: железа, марганца, меди, урана, ванадия, радия, фосфоритов, гипса, боратов, магнезита, исландского шпата.
Наиболее важное промышленное значение имеют инфильтрационные месторождения урана. Они возникают в связи с деятельностью подземных вод глубокой циркуляции. Источником урана являются горные породы, содержащие повышенные концентрации этого элемента, входящего в состав акцессорных минералов. В результате их разложения при процессах выветривания уран переходит в растворы и переносится грунтовыми водами в виде соединений уранила. Выделение урана из растворов в вилле настурана и урановых черней обусловлено действием различных восстановителей – углистого вещества, битумоидов, сероводорода и др.
Вопрос 6. Изменения месторождений полезных ископаемых при выветривании. При химическом и физическом выветривании тела полезных ископаемых, выведенных на поверхность земли, также претерпевают существенные изменения минерального, химического состава и строения. Наибольшие преобразования происходят при выветривании сульфидных рудных тел, пластов угля, залежей минеральных солей, серы.
Литература: [1] , с.196-221; [2], с. 172-186
Проектные задания
Изучить материалы по рудоносным корам выветривания.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Дать определение коры выветривания;
2. Что такое остаточная кора?
3. Чем отличается инфильтрационная кора?
4. Как образуются латеритные коры, и какие полезные ископаемые с ними связаны?
5. В каких условиях формируются глинистые коры выветривания, и какие полезные ископаемые с ними связаны?
6. Что такое «рудные шляпы» и как они образуются?
7. Какие полезные ископаемые накапливаются в зонах окисления металлических месторождений?
Литература: [1] , с.188 -196; [4], с. 344– 349, с. 369 -385; [23], [26]
Лекция 14 (2 часа). Россыпные месторождения
Важнейшие характеристики. Генетические типы и предпосылки образования. Рудные формации россыпей.
Вопрос 1. Важнейшие характеристики россыпных месторождений. Месторождения россыпей возникают благодаря концентрации ценных компонентов среди обломочных отложений в процессе разрушения и переотложения вещества горных пород и ранее существовавших месторождений полезных ископаемых, претерпевших физическое и химическое выветривание.По различным классификациям россыпные месторождения выделяют в виде самостоятельной группы или включают в осадочную группу как механический класс.
По условиям образования среди россыпных месторождений выделяют элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные (или речные), литоральные (или прибрежные), гляциальные и эоловые.
Механизм формирования россыпей заключается: в сортировке обломочного материала (по крупности, плотности и форме частиц), в истирании и окатывании обломков, в дифференциации материала (по степени механической прочности и химической устойчивости) и в процессе транспортировки.
По времени образования россыпи могут быть современными и древними (ископаемыми), по условиям залегания они делятся на открытые и погребенные , по форме среди них различают плащеобразные, пластовые, линзовидные, лентовидные и гнездовые . Размеры россыпей колеблются в широких пределах. Косовые и русловые россыпи верховьев рек имеют протяженность до 10-15 км.
Долинные россыпи протягиваются на сотни километров.
Россыпи концентрируют только те минералы, для которых характерны высокая плотность, химическая устойчивость в зоне окисления, физическая прочность. Это золото, платина, киноварь, колумбит, танталит, вольфрамит, касситерит, шеелит, монацит, магнетит, магнетит, ильменит, циркон, корунд, рутил, гранат, топаз, алмаз.
Ворос 2. Генетические типы россыпей. Элювиальные россыпи возникают на месте залегания коренных пород, контуры их примерно совпадают. Россыпи могут быть необогащенными, если представляют собой развалы вещества полезного ископаемого, и обогащенными, если «пустые» породы частично вымыты водами плоскостного стока.
Делювиальные россыпи формируются при сортировке обломочного материала в процессе его плоскостного смыва. Строение россыпи зависит от угла склона, мощности делювия, параметров обломков (формы, размеров, плотности), климатических, гидрогеологических и инженерно-геологических факторов. Длина россыпей достигает десятки – первые сотни метров. Максимальное содержание ценных минералов - в вершинах россыпей.
Пролювиальные россыпи редки. Они развиваются за счет смывания обломочного материала со склонов временными потоками. Обломки слабо окатаны и плохо сортированы с уменьшением их крупности на периферии конусов выноса.
Аллювиальные россыпи образуются за счет дифференциации и отложения перемещаемых донных осадков. Накопление материала происходит в них только в определенные моменты при оптимальном режиме перемещений аллювия по дну реки, которое зависит от соотношения скоростей течения реки в разных еѐ частях и фракционного состава аллювия. Аллювиальные россыпи делятся по месту их расположения на косовые, русловые, долинные, террасовые и дельтовые. В поперечном разрезе россыпей различают плотик, пески (или пласт), торфа (песчано-глинистые осадки) и почвенный слой (отсутствует в русловых россыпях). Плотик бывает коренной, сложенный коренными породами дна речной долины, и ложный, подстилающий верхние залежи сложных россыпей, и представленный обычно глиной. Пески (пласт) состоят из валунно-галечных образований, содержащих в качестве связующего материала песчаную и глинистую фракции, и концентрирующих основную массу тяжелых минеральных частиц. Торфа представляют собой песчано-глинистые осадки, обедненные тяжелыми минералами. Граница между торфами и песками постепенная.
Аллювиальные россыпи могут размещаться в непосредственной близости от коренных источников. Они протягиваются вдоль реки на различное расстояние – в зависимости от гидрогеологического режима, богатства коренного источника, глубины его эрозионного среза и поведения сростков зерен ценного минерала в речном потоке. Распределение минералов в россыпи обычно неравномерное – линзами, струями и др.
Прибрежные россыпи формируются под влиянием приливов и отливов, волн и береговых течений. Абразионные и аккумулятивные берега неблагоприятны для образования прибрежных россыпей. Оптимальные условия – у стабильных по степени развития профиля равновесия берегов, вдоль которых происходит непрерывное возвратно-поступательное перемещение обломочных масс, их измельчение, сортировка и переотложение. Прибрежные россыпи локализуются в пляжной зоне, при этом тяжелые минералы накапливаются в верхней части отложений, подверженных постоянному перемыву морскими волнами. Прибрежные морские и океанические россыпи располагаются узкой полосой между линиями прилива и отлива или в зоне прибоя в закрытых бассейнах. Для них характерны хорошо отсортированные равномернозернистые скопления ценных минералов с высоким их содержанием. Протяженность россыпей значительна, а мощность не превышает 1 м. Обычно такие россыпи залегают в самой верхней части песчаных отложений или перекрыты маломощным (до 1 м) слоем песка.
Рудные формации россыпей. Россыпные месторождения являются важным источником ряда полезных ископаемых. Они дают около половины мировой добычи алмазов, титана, вольфрама и олова, 10-20% добычи золота и платины. Немалое значение имеют россыпи в добыче тантала, ниобия, монацита, магнетита, граната, горного хрусталя. Выделяют следующие типы россыпных метрождений.
Золотоносные (аллювиальные) – в России это долины рек Алдана, Колыма, Бодайбо (Восточная Сибирь) а также Австралия (Калгурли), США (Аляска, Калифорния), Бразилия, Южная Африка.
Платиноносные (элювиальные и аллювиальные) – Россия (Урал, Кондерское месторождение на южном Алдане), Заир, Зимбабве, Эфиопия, США (Аляска), Колумбия.
Алмазоносные (все генетические типы россыпей) – Якутия, Урал, Индия, ЮАР, Намибия, Ангола, Танзания, Заир, Австралия, Венесуэла.
Касситерит-вольфрамитовые (делювиальные и аллювиальные) - Северо-восток России (Иультин, Пыркакай), Якутия (Депутатское), Забайкаль (Шерловогорское), Казахстан (Богуты), Китай, Индонезия, Бирма, Конго, Австралия, США (Атолия в Калифорнии), Бразилия.
Монацитовые и цирконовые (литоральные) – Индия, Шри-Ланка, Австралия, Бразилия.
Колумбит-танталовые – Россия, Конго, Заир, Бразилия.
Магнетит-ильменитовые (литоральные) – Западная и Восточная Сибирь, Средняя Азия, Индия, Австралия, США, Бразилия.
Литература: [1] , с.221-230; [2], с.161-171
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить генетические особенности россыпей. Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что такое россыпь?
2. Какие ценные минералы накапливаются в россыпях?
3. Какие свойства минералов являются определяющими для накопления в россыпях?
4. Как формируются элювиальные россыпи, делювиальные и пролювиальные россыпи?
5. На какие подклассы разделяются аллювиальные россыпи?
6. Как распределяются ценные минералы в россыпях?
7. Что такое плотик?
8. Как переносится и откладывается материал в аллювиальных россыпях?
9. Какие геоморфологические, тектонические, структурные, литологические и др. признаки являются благоприятными для локализации аллювиальной россыпи?
10. Что такое литоральная россыпь, и какие особенности она имеет (типичные минералы, степень окатанности обломочного материала, протяженность, форма россыпей)? Литература: [1] , с.222 – 232; [20], [27]
Лекции 15, 16 (4 часа). Осадочные месторождения
Общая характеристика осадочных месторождений, классификация. Механогенные месторождения. Хемогенные месторождения. Седиментационнодиагенетические концентрации металлов в черных сланцах.
Биохимические месторождения, общая характеристика. Генетические особенности месторождений фосфоритов. Осадочные месторождения горючих полезных ископаемых Месторождения карбонатных и кремнистых пород.
Вопрос 1. Общая характеристика осадочных месторождений, классификация. Осадочные месторождения возникают в процессе осадконакопления на дне водоѐмов. По месту образования они различаются на речные, болотные, озерные и морские. Процесс формирования осадочных толщ и связанных с ними полезных ископаемых протекает в три стадии – седиментогенез, диагенез и катагенез.
Тела полезных ископаемых осадочных месторождений имеют сингенетичный характер, залегают согласно с вмещающими породами, так как сами первоначально представляют собой осадки. Они обычно занимают строго определенную стратиграфическую позицию и имеют форму пластов, плоских линз. Но вследствие последующих деформаций могут приобретать более сложные очертания.
Среди осадочных месторождений известны современные, но более распространены древние полезные ископаемые, которые формировались во все периоды геологической истории от докембрия до кайнозоя. Размеры осадочных образований, особенно морских, как правило, большие. Отдельные пласты могут протягиваться на десятки километров и более. Мощность различна – от 0,5 м для угольных пластов Донбасса до 500 м (соли Соликамска).
Осадочные месторождения огромное промышленное значение, так как к ним относятся крупнейшие месторождения строительных материалов, солей, фосфоритов, карбонатного сырья, руд железа, марганца алюминия, цветных, радиоактивных, редких и благородных металлов (меди, урана, ванадия, серебра и др.) к ним принадлежат все месторождения горючих ископаемых – угля, нефти, газа.
Группа осадочных месторождений разделяется на четыре класса:механических, химических, биохимических и вулканогенных образований.
Вулканогенно-осадочные образования были рассмотрены ранее на проимере колчеданных месторождений.
Вопрос 2. Механогенные месторождения.
29-04-2015, 01:06