Экзогенные источники. Экзогенные. Экзогенная серия
 Скачать 45.72 Kb.
|
|
Экзогенные (поверхностные, гипергенные) месторождения формировались вследствие механической, химической и биохимической дифференциации вещества земной коры под влиянием солнечной энергии. Здесь выделяют: группу выветривания, месторождения в которой связаны с древней и современной корой выветривания; осадочную группу, руды которой возникли при механической, химической, биохимической и вулканической дифференциации минерального вещества в бассейнах седиментации, включающую россыпи; эпигенетическую группу, рудообразование в которой происходило в осадочно-породных бассейнах в связи с деятельностью грунтовых или артезианских подземных вод. ЭКЗОГЕННАЯ СЕРИЯ Экзогенные (поверхностные, гипергеннме) месторождения формировались вследствие механической, химической и биохимической дифференциации вещества земной коры под влиянием солнечной энергии. Здесь выделяют три группы: выветривания, осадочную и эпигенетическую, рудообразование в которой происходило в осадочно-породных бассейнах в связи с деятельностью грунтовых или артезианских подземных вод. 2.1. Месторождения выветривания В группу месторождений выветривания отнесены месторождения, образование которых непосредственно связано с процессами выветривания, протекавшими на континентах, реже в под- водно-морских условиях. Они включают в себя месторождения бокситов, железа, марганца, никеля, кобальта, редких металлов, золота, каолина, апатита, магнезита, талька, барита, цеолитов, монтмориллонита, маршаллита и камнесамоцветного сырья. Типичными особенностями рассматриваемых месторождений следует считать: связь их с тропическим климатом; приуроченность месторождений к региональным поверхностям несогласия; положение руд в определенных вертикальных минералого-геохи- мических зонах кор выветривания; преимущественно плащеобразную форму рудных тел; слабую сцементированность вмещающих пород, пористые, цементные, каркасные текстуры, колломорф- ные и тонкодисперсные структуры руд. Кроме того, благоприятными факторами являются состав исходных пород, синхронные выветриванию особые геоморфологические и гидрогеологические условия и проявления вулканизма (рис. 2.1). Процессы выветривания протекают в самой верхней части литосферы. По степени устойчивости к разложению в гипергенезе выделяют четыре минеральные группы. Минералы первой и второй групп могут давать концентрации, в том числе рудные в элювиальных образованиях, формируя россыпи. Для разложения минералов второй и третьей групп требуется глубокое химическое выветривание. Минералы последней группы наиболее легко подвергаются разложению. К ним следует отнести урановые минералы, органическое вещество углей и углеродистых сланцев. Главные процессы, обусловливающие разложение минералов в коре выветривания, следующие: окислительно-восстановительные реакции (кислород, сера, железо и углерод); реакции обмена, происходящие из-за изменений состава и кислотно-хцело- чных условий; гидролиз безводных соединений; микробиальная деятельность. Конечные продукты глубокого химического преобразования в корах выветривания — это глинистые минералы, простые оксиды и гидроксиды. Кроме них могут формироваться карбонаты, сульфаты, сульфиды, фосфаты (апатит, черчит, вивианит). Все они составляют группу новообразованных минералов и, как правило, слагают дисперсные фазы. Полезные компоненты, образующиеся в корах выветривания, могут накапливаться как непосредственно в них (остаточные месторождения), так и на удалении (переотложенные или инфильт- рационные). Кроме того, принято различать разные профили выветривания (снизу вверх): гидрослюдистый, или насыщенный, сиалитный, в котором широко распространены гидрослюды, гидрохлорит, бейделлит и монтмориллонит, ассоциирующие с остаточными скоплениями кремнезема; глинисто-каолиновый, или ненасыщенный, сиалитный, в составе которого типичны каоли- Рис. 2.1. Схема образования коры выветривания на тектонических неактивных площадях (по Н. М. Страхову, 1963): / — свежая порода; 2 — зона дресвы, химически малоизмененной; 3 — гидро- слюдисто-монтмориллонитово-бейделлитовая зона; 4 — каолиновая зона; 5 — охры, оксиды алюминия; 6 — панцирь, оксиды железа и алюминия нит, галлуазит, нонтронит, кварц; характерен вынос кремнезема, в ряде случаев вынос алюминия и железа, при котором образуется плотная кремнистая глиноподобная порода — литомарж; латеритный, или алитный, характеризующийся почти полным выносом кремнезема и концентрацией простых гидроксидов алюминия (гиббсит, гидраргилит, бёмит, диаспор), железа (лимонит, гидрогетит) и титана (лейкоксен). Параллельно с преобразованием минеральной части пород в коре выветривания протекают процессы выщелачивания. В корах распространены сорбционный, окислительно-восстановительные, кислотно-щелочные, в меньшей мере механический и испарительный геохимические барьеры. На окислительном могут накапливаться руды железа, марганца, меди, ванадия, селена, церия, на восстановительном — урана, меди, ванадия. При изменении кислотно-щелочных условий и в результате реакций обмена концентрируются никель, кобальт, бериллий, молибден, серебро, частично золото, образуются магнезит, барит, апатит, целестин, стронцианит. Сорбционные концентрации характерны для радия, урана, лития и редких земель. Испарительный барьер действует в пустынных условиях, где могут накапливаться уран, радий и ванадий. Механическим путем в результате гравитационных просадок возможны концентрации золота, платиноидов, касситерита, тантало-ниобатов и других тяжелых устойчивых полезных компонентов. С латеритными корами выветривания связаны все важнейшие месторождения, прежде всего бокситовые. В наиболее типичном случае бокситовые залежи представляются панцирными корами, занимающими самые верхние горизонты кор. С латеритами, развитыми по ультрабазитам, связаны месторождения кобальт-желе- зо-никелевых руд. Обычно они подразделяются на площадные, комбинированные и линейные. Первые наиболее распространены и составляют основные запасы на месторождениях. Вторые также часто встречаются и являются комбинацией плащевидных горизонтов кор с крутопадающими зонами, распространенными вдоль зон разломов и трещиноватости. Наиболее ярким примером месторождений со сложной формой рудных тел являются лимонити- зированные залежи месторождений Курской магнитной аномалии (КМА) и никеленосных кор выветривания. Для образования остаточных месторождений тектонический режим предопределяет три условия: большие объемы гиперген- ной проработки исходных пород и, как следствие, крупные запасы руд; стабильность действия геохимических условий рудонакоп- ления и соответствующую длительность формирования кор выветривания; сохранность месторождений. Продолжительность формирования 100-метровой коры оценивается в 1 млн лет. Рассматриваемые месторождения можно объединить в несколько рудных формаций: латеритные и карстовые бокситы; железо-кобальт-никелевая в серпентинизиро- ванных гипербазитах; редкометалльные и редкоземельные вы- ветрелые карбонатиты и щелочные граниты; золотоносные контактные и карстовые коры выветривания; каолиновая в выветре- лых гранитах; мартитовая в выветрелых железистых кварцитах; оксидные марганцевые руды в выветрелых марганцевоносных метаморфических породах. 2.2. Осадочные месторождения Осадочными месторождениями называют такие, которые непосредственно связаны с процессами седиментации и диагенети- ческого преобразования осадков. Они наиболее распространены по сравнению с другими генетическими типами. К ним относятся месторождения: энергетического и химического сырья (угли, торф, горючие сланцы, сапропели, битумы, газогидраты, каменные соли); металлических полезных ископаемых (железо, марганец, золото, платина, медь, уран, торий, редкие и рассеянные металлы); сырья для производства удобрений (фосфориты, калийные соли, селитра, бораты); горно-индустриального сырья (кварцевый песок, диатомиты, трепела, цеолиты); строительных материалов (карбонатные породы, гипс, кровельные сланцы, бутовый камень, глины, песок, гравий) и камнесамоцветов (алмаз, агат, халцедон и др.). Типичные признаки осадочных месторождений следующие: локализация в определенных фациально-палеогеографических зонах; строгая приуроченность к стратиграфическим горизонтам; образование в стадии седиментогенеза и диагенеза с характерными седиментационно-обломочными, слоистыми, конкреционными и биогенными текстурами руд; пластовая, пластово-линзовидная и полосовидно-лентовидная форма рудных тел. Среди седиментологических факторов особенное значение имеют: климатические условия; особенности рельефа областей аккумуляции; аэро- и гидродинамические условия осадконакопления. Физико-химические характеристики включают в себя закономерности диффузионного и инфильтрационного массопереноса при низких давлениях и температурах, вариации Eh-pH растворов, а также преобладание коллоидных или истинных систем, присутствие электролитов. Биогенные факторы следует рассматривать в качестве источников вещества, энергии и агентов, обусловливающих органоминеральные растворимые комплексы и сорбционные процессы. В. И. Смирнов предложил выделить три группы месторождений по ведущему механизму рудонакопления: механоген- ные, хемогенные и биохимические. 2.2.1. Механогенные месторождения Механогенные месторождения представляют собой континентальные и прибрежно-морские терригенные породы или являются их составляющими. По промышленной ценности они составляют ряд — россыпи, кварцевые пески и строительные материалы. Последние наиболее широко распространены и обычно сложены рыхлыми континентальными отложениями четвертичного возраста: элювиальные дресвяники, аллювиальные, флювиогляциаль- ные, реже пролювиальные галечники, гравелиты и пески. Широко распространены субаэральные и полигенные алевриты и глины (супеси и суглинки), используемые в производстве строительных материалов. Россыпные месторождения — это скопление рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего ценные минералы в виде зерен, их обломков либо агрегатов. Полезные минералы россыпей включают в себя: Au, Pt и платиноиды, U, Th, Y, TR, Sc, V, Zr, Та, Nb, Ti, Sn, W, Be, Hg, Fe, Cr; драгоценные и поделочные камни (алмаз, изумруд, корунд, гранаты, топаз, турмалин, янтарь, аметист, агат, горный хрусталь и др.); формовочные, стекольные и строительные пески. К настоящему времени россыпи во многих регионах практически отработаны. В США доля добычи золота из россыпей к 1990 г. составляла 3%, в бывшем СССР — 45%, Бразилии — 76%, Колумбии — 80%. Выделяется следующий ряд генетических типов россыпей: мелководно-морские — аллювиальные — дельтовые — элювиальные — пролювиальные — делювиальные — эоловые — озерные — гляциальные. По связи с коренными источниками выделяют россыпи ближнего (элювиальные, делювиальные, пролювиальные, ложковые, карстовые, некоторые аллювиальные, эоловые, озерные) и дальнего сноса — латеральные (часть аллювиальных, дельтовые, мелководно-морские). Кроме уже названных, следует различать россыпи древние и современные. Для того чтобы образовалось россыпное месторождение, необходимо сочетание ряда благоприятных условий: присутствие в области питания россыпеобразующих минералов; предварительная концентрация этих минералов; интенсивное разрушение источников и глубокий эрозионный срез в областях денудации; тектонические устойчивые разнонаправленные движения крупных блоков земной коры; наличие долгоживущих динамических ловушек полезных минералов (рис. 2.2). Россыпеобразующие минералы являются, как правило, высокоплотными, абразивными и химически стойкими. Они наиболее концентрируются в тяжелой фракции терригенных отложений. По плотности промышленно-ценные минералы составляют следующий ряд (г/см3): золото — 15—19, платина — 14— 19, торианит — Рис. 2.2. Развитие эрозии в рудно-россыпном районе в условиях блоковой тектоники (по Н.Г. Патык-Кара, 1981): / — граниты; 2 — гранит-порфиры поздней фазы; 3 — контактово измененные породы; 4 — разрывные нарушения; 5 — рудные тела россыпеобразующей формации (коренные источники); 6 — реконструированные геологические границы; 7 — современная дневная поверхность; 8, 9 — палеоповерхности (8 — периода рудообразования, 9 — в начале эрозии рудных тел); 10 — денудационный срез (а — предшествующий сохранившимся россыпям, о — синхронный известным россыпям (эрозионный вырез)); I — суммарный пострудный срез; II — срез коренных источников 8,0 —9,9, танталит — 6,3 —8,2, колумбит — 5,2 —8,0, касситерит — 6,8 —7,1, шеелит — 5,9 —6,2, бадцелеит — 5,5, магнетит — 5,2, монацит — 5,0 —5,5, ильменит — 4,7, циркон — 4,7, гранаты — 3,5 —4,2, топаз — 3,6, алмаз — 3,5, берилл — 2,7, янтарь — 1,1. Возможность формирования россыпей из тех или иных минералов определяется также их физическими свойствами: твердостью, способностью к истиранию, спайностью и хрупкостью, смачиваемостью, гидродинамическими характеристиками. Физические и гидравлические параметры россыпеобразующих минералов определяют дальность их переноса — предельное расстояние их транспортировки, при котором размеры зерен позволяют их промышленное извлечение. В водной среде устанавливаются следующие расстояния: для пирохлора — 1 — 1,5 км; танталита — 5 км; вольфрамита — 1,0 —2,5 км, колумбита — 1,5 —2,5 км; касситерита — 3—6 км; золота — 8—10 км; платины — 4 — 8 км; фергюсон- гита, эвксенита, самарскита — 15 — 20 км; лопарита — от 3 — 5 до 200 км и более; нефрита — 150 — 200 км; алмаза — десятки —первые сотни километров; ильменита, циркона, монацита, рутила — сотни километров. Источниками россыпей могут быть: магматические породы, обогащенные акцессорными минералами (например, редко- металльные граниты); эндогенные рудопроявления и месторождения; древние осадочные породы, обогащенные полезными компонентами; древние россыпи. Среди аллювиальных россыпей выделяют долинные, русловые, косовые, террасовые разных уровней, приустьевых притоков, водораздельные (рис. 2.3). В целом аллювиальные россыпи слагают лентовидные тела, вытянутые вдоль долины. В поперечном сечении они могут слагать одну линзу, часто расщепляющуюся ниже по речной долине. Распределение полезного компонента внутри россыпи неравномерное и струйчатое. Террасовые россыпи представляют собой оставшиеся от последующей эрозии реликты долинных россыпей, сохранившиеся в прибортовых частях аллювиальных долин. Косовые россыпи образуются в результате накопления россыпных минералов в местах резкого снижения скоростей потоков вдоль выпуклых участков меандр и вблизи островов. Пролювиальные россыпи встречаются в предгорьях аридных областей и имеют небольшое промышленное значение. Они приурочены к отложениям блуждающих ветвящихся русел, расположенных в срединных зонах конусов выноса, и были более развиты в протерозое и раннем палеозое. В частности, многие исследователи относят крупнейшее месторождение золота, платины, урана, алмазов и редких металлов Витватерсранд в ЮАР, локализованное в кварцевых конгломератах раннего протерозоя, к метаморфизо- ванной пролювиальной россыпи. Среди прибрежно-морских россыпей наиболее крупными являются современные россыпи Австралии, Индии, Бразилии, полуострова Флорида в США, Цейлона, стран Юго-Восточной Азии. Среди прибрежно-морских россыпей выделяются пляжевые, ба- ровые, косовые, береговых валов, лагун, дельт и подводного склона. Их отличает: малая мощность, не превышающая 1 м, ширина в Рис. 2.3. Схема размещения россыпных месторождений различных видов в поперечном сечении речной долины (по В. И. Смирнову) несколько сотен метров и очень большая протяженность, достигающая десятков и даже сотен километров; многоярусные кулисообразные плоско-линзовидные тела песков, чередующиеся с мелководно-морскими отложениями, содержащими детрит морских раковин; приуроченность рудных песков к верхней части ба- ровых или пляжевых отложений; фациальные переходы в континентальные, часто эоловые и лагунно-морские отложения в поперечном сечении россыпи; хорошая сортировка и высокая степень окатанности как правило мелкозернистого песчаного материала; косоволнистая мульдообразная (фестончатая) слоистость, указывающая на волновые течения; поликомпонентный состав, часто включающий рутил, ильменит и циркон и очень высокие (до 60 — 80% от массы песка) их концентрации. Карстовые россыпи являются россыпями ближнего сноса. Для них характерны: положение в карстовых провалах и пещерах; близкое присутствие коренных рудных источников; пространственная и временная связь с корами глубокого химического выветривания; расположение в основании карстовых отложений; примесь хорошо сортированного песчаного материала и щебенки карбонатных пород, повышенная глинистость; весьма неравномерное часто гнездовое распределение полезных компонентов, присутствие весьма богатых участков; небольшие размеры (мощности — первые метры, длина и ширина — десятки метров). Существуют три главные теоретические модели аллювиального россыпеобразования: активного слоя Ю. А. Билибина, сальтации М. А. Великанова и соударений Н. А. Шило и Н. Г. Бондаренко. По представлениям Ю. А. Билибина перераспределение минералов происходит в так называемом активном слое русловых наносов, который целиком передвигается по дну реки. Мощность слоя составляет от нескольких дециметров до двух метров. Слой представляется густой суспензией, сложенной галькой, гравием и песком. В нижней его части консистенция выше. Во время своего движения из-за различий в удельном весе, размерах частиц и скоростей тяжелые ценные компоненты постепенно опускаются к приплотиковой части активного слоя. В основе гипотезы М.А. Великанова положена дифференциация зерен, которая происходит главным образом в процессе их сальтации в придонной части руслового потока. Чем тяжелее и крупнее зерно, тем меньше высота сальтации и длина перемещения частицы. Следовательно, вдоль по течению должно происходить разделение зерен. В результате ценные тяжелые минералы вместе с крупнообломочным материалом остаются в придонной части и постепенно опускаются к плотику через крупнообломочный каркас. В модели Н. А. Шило и Н. Г. Бондаренко рассматривается образование аллювиальных россыпей за счет поступающих сростков — |