Процессы выветривания

Минералы гидротермальных жил

Таблица 4.

Гидротермальный процесс

 

Гидротермы - горячие водные растворы, отделяющиеся от магм и образующиеся в результате сжижения газов. Гидротермальные растворы выносят из магматического очага целый ряд соединений металлов. Кроме того, гидротермы могут заимствовать различные вещества из боковых пород, по которым они движутся. Поскольку гидротермы обычно движутся по трещинам, тектоническим нарушениям и зонам контактов, форма большинства гидротермальных минеральных тел жильная. Главнейшим жильным минералом является кварц. Гидротермы могут быть:

· высоко- (450-300оС),

· средне- (300-200оС),

· низкотемпературными (ниже 200оС).

Как правило, высокотемпературные гидротермальные месторождения располагаются ближе к интрузии, в то время как низкотемпературные являются наиболее удаленными от них (табл. 4).

 

Ассоциации	Жильные минералы	Рудные минералы
Высокотемпературные	Кварц, берилл, топаз, флюорит	Касситерит, вольфрамит, арсенопирит, пирит, молибденит, пирротин
Среднетемпературные	Кварц, сидерит, барит, флюорит, серицит	Золото, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, блеклые руды
Низкотемпературные	Кварц, кальцит, барит, халцедон, флюорит	Киноварь, антимонит, реальгар, аурипигмент, золото

Гидротермальное происхождение имеют большинство руд цветных (Сu, РЬ, Zn), и редких металлов, радиоактивных элементов, золото, а также различные неметаллические полезные ископаемые.

 

Раздел 8. Экзогенные геологические процессы. Осадочные горные породы

 

Главнейшими экзогенными процессами минералообразования являются процессы выветривания горных пород и руд и процессы осадконакопления. Областью минералообразования является поверхность Земли, а также гидросфера и атмосфера. Температура минералообразования - это климатическая температура в интервале от -50^оС до +50^оС. Процессы эти связаны с энергией Солнца и происходят при нормальном атмосферном давлении.

 

 

Выветривание - изменение и разрушение горных пород и минералов на поверхности Земли или вблизи неё без переноса продуктов выветривания.

Главными факторами этих процессов являются газы атмосферы и вода, а также избыток кислорода и углекислый газ. Идет растворение, переотложение вещества горных пород, выходящих на земную поверхность. Совершенно иные термодинамические условия приводят к тому, что глубинные минералы, попадая на поверхность, будут здесь неустойчивы. Устойчивость главных породообразующих минералов к выветриванию различна. Среди минералов реакционного ряда Боуэна наиболее устойчив в поверхностных условиях кварц, наимеее - оливин. Основные плагиоклазы гораздо легче подвергаются выветриванию по сравнению с кислыми плагиоклазами. Соответственно этому ультраосновные и основные породы в большей степени подвержены выветриванию, чем граниты. На поверхности устойчивы многие минералы метаморфических толщ, а также кислородсодержащие минералы. Сульфиды, напротив, неустойчивы в коре выветривания, они легко разлагаются и образуют многочисленные вторичные минералы. При этом происходит вынос растворимых солей К, Na, Ca и Mg и накопление труднорастворимых продуктов: Al₂O₃, Fe₂O₃, SiO₂. Растворимые продукты выносятся из зоны выветривания и могут переноситься на значительные расстояния.

Химическая активность природных вод зависит от содержания O^2-, СО₂, NО^з-, SО₄^2-, гуминовых кислот, NН4+, галогенидов, поступающих из атмосферы, из выветриваюцихся пород, из разлагающихся организмов или из вулканических эманаций.

Химическое выветривание включает:

· гидратацию минералов: Fe₂O₃ + nН₂0 => Fe₂О₃*nН₂О => FeOOH (гематит => гидрогематит => гетит)

· гидролиз и растворение: К[AlSi₃O₈] + H₂O + CO₂ => Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈ + K₂CO₃ + SiO₂ (калиевый полевой шпат => каолинит)

· окисление (при наличии свободного кислорода): Fe²⁺ => Fe³⁺

· восстановление (при наличии захороненного органического вещества и деятельности микроорганизмов в почвенных горизонтах и некоторых водоемах); Fe₂O₃*nH₂O + С_орг. => Fе[СО₃] (гидроксиды железа => сидерит);

· карбонатизация: 4Mg₂[SiO₄] + 4H₂O +2CO₂ => Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈ + 2Mg[CO₃] (оливин => серпентин + магнезит фарфоровидный).

В процессе выветривания устойчивые и частично разрушенные минералы накапливаются в континентальных областях, образуя:

· элювиальные месторождения - скопления минералов на месте разрушения;

· аллювиальные месторождения, возникающие при переносе реками и потоками разрушенных минералов с последующей концентрацией вещества.

Многие минералы, обладающие высоким удельным весом и устойчивые к разрушению при

процессах выветривания могут механически обогащаться при переносе и образовывать россыпи - промышленное скопление минералов в песках.

Труднорастворимые продукты выветривания остаются на месте разрушения и образуют различные коры выветривания. Главнейшим типом из них является латеритный тип. Латеритное выветривание происходит в жарком и влажном климате при чередовании засушливых и дождливых сезонов. Кремнезем здесь почти полностью выносится, а латериты обогащаются глиноземом. Возникает полиминеральная смесь из диаспора, гиббсита и гидроксидов железа, называемая бокситами и являющаяся рудой на алюминий. Латериты имеют красный цвет ("латер" - лат. кирпич), если содержат в достаточном количестве гидроксиды железа. Латериты могут возникать при выветривании как кислых, так и основных и ультраосновных пород.

Своеобразные коры выветривания возникают на рудных сульфидных месторождениях - зоны окисления рудных месторождений. Сульфиды легко разрушаются и переходят в многочисленные сульфаты, оксиды, карбонаты, фосфаты и другие соединения. Общая схема процесса следующая:

FeS₂ => FeSO₄ => Fe₂[SO₄]₃ => Fe(OH)₃ => Fe₂O₃*nH₂O.

Самая верхняя выщелоченная зона носит название "железной шляпы" благодаря тому, что бурые оксиды и гидроксиды железа концентрируются в этой зоне. Возникающие сульфаты легко растворимы, и, просачиваясь в нижнюю часть зоны окисления, участвуют в образовании новых минералов:

2CuSO₄ + 2CaCO₃ + 5H₂O => Cu₂[CO₃](OH)₂ + 2Ca[SO₄]*2H2O + CO₂ (халькопирит =>малахит + гипс).

Ниже уровня грунтовых вод находится зона цементации или зона вторичного сульфидного обогащения. Сульфаты реагируют здесь с первичными рудами, в результате чего образуются вторичные сульфиды:

FeS₂ + CuSO₄ + H₂O => Cu₂S + CuS + FeSO₄ + H₂SO₄ (пирит => халькозин + ковеллин).