.Понятие о полезных ископаемых и их. Тема Условия формирования месторождений полезных ископаемых Лекция Основные понятия месторождение, рудопроявление, условия залегания, геологическое тело, руда. Строение земной коры, ее элементный и химический состав. Концентрация и рассеяние
 Скачать 1.56 Mb.
|
Физико-химические и термодинамические условия рудообразованияДвижение гидротермальных потоков с рудогенерирующими компонентами, находящимися в виде взвесей, истинных и коллоидных растворов, контролируется пористостью, проницаемостью, температурой и давлением среды рудообразования. Пористостью называют совокупность свободного пространства между твердым каркасом сухой породы. Различают общую (абсолютную), эффективную и дифференцированную ее разновидности. Общая представляет собой всю пустотность породы (открытые и закрытые поры). Эффективная пористость - часть порового пространства, в котором (при заданных условиях) происходит циркуляция жидкостей и газов. Дифференцированная пористость характеризует количество (объем) пор различных размеров. Размеры пор играют большое значение: даже в сообщающихся порах диаметром меньше 0.1 мм при обычных поверхностных условиях движение жидкости не происходит. Проницаемость- свойство пород пропускать жидкости, газы и их смеси благодаря перепаду давления. Характеристика фильтрационной способности горной породы обычно дается через величину коэффициента фильтрации, выраженную в линейных единицах, отнесенных к единице времени (м/сут, см/с, мм/с). Примеры для приповерхностных условий: очень высокая проницаемость - 70-6500 м/сут (промытые галечники, сильнотрещиноватые магматические и метаморфические породы); высокая - 7.0-70 (пески, трещиноватые магматиты и метаморфиты); средняя - 0.7-7.0 (галечники с песком, трещиноватые магматиты и метаморфиты); низкая - 0.07-0.7 (песчаники, слаботрещиноватые магматиты, метаморфиты и осадочные породы); весьма низкая - 0.007-0.007 (песчано-глинистые сланцы, плотносцементированные обломочные породы). Проницаемость прямо пропорциональна той части пористости, по которой при существующих условиях могут двигаться флюиды. Отметим, что пористость у глин выше, чем у песков - разница в проницаемости обусловлена размером и формой пор. Проницаемость и часто - пористость пород при нагревании и гидротермальном метасоматозе увеличиваются. Температура. Наиболее продуктивная часть гидротермального процесса протекает при температуре 400-100 10 КДж тепловой энергии. Это в несколько тысяч раз превышает количество энергии, соответствующее поступлению от среднего теплового потока. Нужны аномальные тепловые поля, обусловленные явлениями различного масштаба. В первую очередь, аномально высокие тепловые потоки характерны для зон субдукции и спрединга. (Спрединг - процесс образования новой окенической литосферы в срединно-океанических хребтах и раздвижения окенических плит. Выражается в импульсивном и многократном раздвигании блоков литосферы и в заполнении высвобождающегося пространства магмой, генерируемой в мантии. Субдукция - поддвигание литосферных плит океанической коры и пород мантии под края других плит. Сопровождается возникновением зон глубокофокусныхземлетрясений). Локальные повышения теплового потока создаются благодаря внедрению интрузий. Температуру минералообразования определяют по: · характерным парагенетическим ассоциациям и минералам; · флюидным включениям в минералах; · типоморфным элементам-примесям; · соотношениям изотопов. При оценке давления различают две его разновидности - литостатическое и гидростатическое. Гидростатическое соответствует давлению столба жидкости от поверхности (суши, океана) до изучаемых глубин, Литостатическое - весу пород (давлению минерального скелета) этого же интервала. Гидротермальные месторождения формируются при литостатическом давлении от десятков до 500 МПа, наиболее часто - 150-200 МПа. Источники воды и вещества Под гидротермальными растворами понимают нагретые до 600С многокомпонентные газово-жидкие растворы сложного состава, циркулирующие в недрах гидротермальных систем и участвующие в перемещении и отложении минерального вещества – гидротермами. Основной компонент гидротерм - вода. Вода в гидротермальные системы может поступать из пяти источников: магматического, атмосферного, порового, морского и метаморфического. Минеральное вещество представлено тремя источниками: 1. мантийным (ювенильным, подкоровым, базальтоидным) - Fe, Mn, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Pt и др.; 2. коровым (гранитоидным, ассимиляционным) - Sn, W, Be, Li, Nb, Ta и др.; 3. фильтрационным (коровым внемагматическим, обусловленным заимствованием веществ из боковых пород на пути циркуляции растворов) - Si, Ca, Mg, K, Cl, Fe, Mn, Zn, Pb, Au, U, Co и др. Формы переноса вещества Формы переноса минеральных соединений представлены истинными растворами, коллоидами, простыми ионными и комплексными ионно-молекулярными соединениями. В природе на различных стадиях рудного процесса и в различных геологических условиях присутствуют все отмеченные формы. Однако ведущими, определяющими перенос основной массы рудного вещества являются комплексные ионно-молекулярные соединения. Они состоят из ядра и обрамляющих его лиганд, хорошо раствормы, чувствительны к физико-химическим условиям и реагируют на их изменения – легко распадаются на простые ионы и образуют трудно растворимые соединения. Ядро такого комплекса – катион, который может состоять из одного или нескольких элементов. Лиганды образуются отрицательно заряженными ионами и молекулами. Комплексы различают по составу лиганд: хлоридные, сульфидные, уран-карбонат-фосфатные и др. Информация о формах переноса и причинах отложения рудного вещества базируется на данных изучения газово-жидких включений в минералах, экспериментальных определениях и теоретических расчетах. В результате установлено, что перенос рудных элементов происходит во флюидах, насыщенных хлоридами щелочных металлов, углекислотой и углеводородами. Важным фактором, контролирующим перенос и отложение вещества, является pH растворов. Осаждение из растворов, имевших изначально кислую реакцию, происходило при повышении pH, а из щелочных - напротив, при понижении. На миграцию рудного вещества большое влияние оказывает содержание в растворах сульфидной серы. Так, во флюидах зон спрединга концентрация серы составляет 130-285 мг/кг. Изотопный анализ соотношения тяжелой (коровой) и легкой (мантийной) серы показывает участие обеих типов серы в формировании руд, с преобладанием тяжелой. Это говорит о значительном участии морских растворов, насыщенных континентальных рассолов и эвапоритов в рудообразующем процессе, а также о частом смешении ювенильных и коровых вод при гидротермальном рудообразовании. Месторождения полезных ископаемых формируются в результате различных геологических процессов. При образовании осадочных горных пород в определенных условиях, связанных с наличием рудного вещества в водах, с климатическими и палеотектоническими особенностями, возникают осадочные месторождения железа, марганца, минеральных солей, фосфора и других видов минерального сырья. В рудообразовании большую роль играет изменение физико-химических условий среды, например, изменение температуры, давления, щелочности растворов и др. Эти факторы влияют на концентрацию компонентов, приносимых как горячими гидротермальными растворами, так и холодными водами. Понижение температуры магматических расплавов обусловливает дифференциацию состава с обособлением особых рудных расплавов или выделением полезных компонентов в твердые фазы. Существенное значение в концентрации полезных компонентов нередко имеют различные живые организмы или их остатки. Некоторые организмы могут концентрировать железо, марганец, ванадий, разлагать те или иные минералы (например, ангидрит с выделением из него сероводорода, который впоследствии преобразуется в самородную серу). Органические остатки нередко изменяют pH среды, что влияет на рудообразовательные процессы. Немаловажную роль в рудообразовании играют горные породы, вмещающие залежи полезных ископаемых. Особенности их состава нередко влияют на изменение состава растворов, содержащих полезные компоненты, и связанное с этим осаждение компонентов. Из вмещающих пород могут заимствоваться полезные компоненты, которые концентрируются в рудных залежах. Существенное значение в рудогенезе имеют климатические и палеотектонические условия. Именно они обусловливают приуроченность ряда видов минерального сырья к определенным стратиграфическим подразделениям. Палеогеографический фактор следует учитывать при проведении поисково-оценочных работ, так как от него зависит определенная зональность в распределении минеральных фаций. Например, менее ценные карбонатные руды марганца по мере приближения к древней прибрежной зоне сменяются более ценными оксидными рудами. Большая роль среди условий рудообразования принадлежит структурно-тектоническим факторам: наличию зон повышенной проницаемости для растворов, в том числе разломов и зон рассланцевания и дробления, тектоническим контактам, структурным ловушкам в виде антиклинальных структур, участкам выклинивания пластов высокопористых горных пород среди малопроницаемых и др. Месторождения полезных ископаемых могут возникать одновременно или практически одновременно с формированием тех или иных горных пород, вмещающих промышленные залежи. Такие месторождения называют сингенетическими. Пример – залежи каменного угля в глинистых сланцах или алевролитах, алмазоносные кимберлиты и др. Во многих случаях залежи полезных ископаемых образуются значительно позже, чем горные породы, вмещающие промышленные залежи. Такие месторождения получили название эпигенетических. Пример — месторождения сульфидов металлов, возникших из горячих вод и находящихся в жилах, секущих слои вмещающих пород жилах, или сульфидов меди, никеля и других металлов, цементирующих предварительно раздробленные основные породы в определенных зонах и др. Этапы и стадии формирования руд. Процессы минералонакопления при формировании месторождений протекают в течение длительного времени. Они разделяются на этапы и стадии. Этап – длительный временной интервал, когда происходит накопление руд одного генезиса, например, магматический этап, пегматитовый, гидротермальный. Обычно месторождения полезных ископаемых формируются в один этап, реже в два и более. Стадии – части этапов, в рамках которых происходило накопление минералов определенного состава. По количеству стадий рудообразования выделяются месторождения простые – одностадийные и сложные – многостадийные. Критериями для выделения стадий рудообразования служат: пересечение ранних минеральных отложений жилками и прожилками минерального вещества последующих стадий; брекчирование минеральных агрегатов ранней стадии с цементацией их обломков минеральной массой новой стадии. Геодинамические обстановки формирования месторождений с позиций тектоники литосферных плит. Полезные ископаемые являются составной частью структурно-вещественных комплексов (СВК). СВК - это комплекс пород и полезных ископаемых с характерными геологическими структурами, который формируется в определенной геодинамической обстановке. Геодинамическая обстановка связана с глубинными силами и процессами, которые возникают в результате эволюции Земли как планеты и обуславливают движение масс вещества и энергии внутри Земли и её верхних оболочках. Понятие о геодинамических обстановках укрепилось во второй половине 20 века в связи с появлением тектоники литосферных плит. Эта теория основана на мобилистских представлениях и в настоящее время практически полностью заменила существовавшую ранее геосинклинальную (или фиксистскую концепцию). Однако, большинство учебников, обширная геологическая литература написаны с прежних фиксистских позиций, которые надо знать для правильной интерпретации фактического материала (основные положения геосинклинальной концепции достаточно подробно изучаются в курсах «Структурная геология», «Тектоника»). Но на современном уровне, как научной, так и практической геологии, закономерности образования месторождений рассматривают с позиций тектоники литосферных плит. Мы рассмотрим лишь основные положения этой концепции с упором на полезные ископаемые разных геодинамических обстановок. Геосинклинальная гипотеза Гипотеза возникла в США, когда Дж.Холл (1859) и Д.Дэна (1873) разработали механизм преобразования океанической коры в континентальную на основе вертикальных движений вещества. Они считали, что охлаждение и сжатие земной коры (контракция земного шара) приводят к проседанию земной коры (опусканию земной поверхности). В результате возникают глубокие прогибы, названные геосинклиналями, в которых накапливаются мощные толщи осадков (до 20 км). Экспериментальным основанием для разработки гипотезы послужили находки остатков морских животных в осадочных породах суши, слагающих горы. Геосинклинали - крупные протяженные области земной коры. Геосинклинальный этап развития земной коры включает четыре стадии. Первая стадия – геосинклинальная. В настоящее время ученые считают, что этой стадии предшествует рифтовая стадия, представляющая собой активную тектоническую стадию образования серии опущенных блоков земной коры (развития рифта) при разрывных движениях. Разрывная тектоника сопровождается магматизмом с внедрением ультраосновной и основной магмы по разломам и подводными вулканическими излияниями (гипербазитовая магматическая формация). Образуются месторождений руд черных металлов (железа, титана, хрома), некоторых руд цветных металлов (меди, никеля, кобальта) и драгоценных металлов (платины и платиноидов). Собственно геосинклинальная стадия характеризуется спокойным тектоническим режимом, происходят только колебательные движения с преобладанием глубокого опускания и мощного осадконакопления. В этих условиях образуется глубоководная аспидно-граувакковая осадочная формация, которая состоит из прослоев аспидных (черных) глинистых сланцев и темной осадочной породы - граувакки, представляющей собою темные конгломераты, песчаники и гравелит. Кроме того, образуется кремнисто-вулканогенная осадочная формация, с которой связано формирование осадочных железных руд (джеспилитов), в дальнейшем превращенных под влиянием метаморфизма в железистые кварциты. Вторая стадия- островная геосинклинальная характеризуется увеличением частоты и размаха колебательных движений (рисунок 1).  Рисунок 1 ‑ Островная геосинклинальная стадия Характерна частая смена поднятий и опусканий при преобладающем режиме опускания. Поэтому происходит циклическое осадконакопление с образованием флишевой осадочной формации. Флиш - толща осадков, состоящая из ритмически повторяющихся пород. В каждом ритме глинистые и известковые тонкозернистые отложения глубоководных зон постепенно сменяются песчаными и грубообломочными осадками мелководной и прибрежной зон. Характерно начало складчатых движений, приводящих к образованию складчатых структур (геоантиклинали и прогибы между ними), магматизм среднего состава в виде вулканических излияний (порфиритовая формация). С магмой среднего состава связано образование полиметаллических руд (руды меди, свинца, цинка, золота и серебра). Третья стадия называется раннеорогенной (раннего горообразования). Среди колебательных движений начинает преобладать поднятие, активизируются складчатые движения и магматизм. Возникает центральное геоантиклинальное поднятие (рисунок 2), на периферии - краевые прогибы, в которых происходит накопление нижней молассовой формации, состоящей из розовато-зеленоватых тонкослоистых алевролитов и мергелей.  Рисунк 2 ‑ Раннеорогенная стадия. Большая часть территории становится сушей, сохраняются краевые моря и лагуны. Активизируются процессы контактового и динамического метаморфизма, постмагматические процессы, с которыми связано формирование месторождений руд цветных и редких металлов (молибден, вольфрам, олово, медь, свинец, цинк, золото, серебро). Четвертая стадия- позднеорогенная (горно-складчатой области) (рисунок 3).  Рисунок 3 ‑ Позднеорогенная стадия. 1 - фундамент, 2 - конгломераты, 3 - песчаники, 4 - глины, 5 - известняки, 6 - флиш, 7 - разрывы, 8 - пластовые интрузии основных пород, 9 - граниты, 10 - порфириты. Усиливаются активные тектонические процессы и поднятие, вся территория становится гористой складчатой сушей. Происходят интенсивные складчатые движения с образованием складчатых структур. Мощный региональный метаморфизм приводят к явлению гранитизации - расплавлению осадочных пород и кристаллизации обширных масс гранитов с наращиванием гранитного слоя. Щелочно-гранитная магматическая формация способствует образованию месторождений руд редких, редкоземельных и радиоактивных металлов. Российские ученые А.П. Карпинский и А.Д. Архангельский в первой половине 20-го века дополнили теорию геосинклинали учением об образовании устойчивых участков земной коры - платформах, развивающихся на месте горно-складчатой области. Гипотеза тектоники литосферных плит Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который обычно охватывает промежуток времени 200-250 млн. лет. Цикл разделяется на 5 стадий: внутриконтинентального рифтообразования, расширения океанического дна, поглощения океанической коры, столкновения литосферных плит заключительная стадия (стабилизационная). Стадия внутриконтинентального рифтообразования или магматизм и металлогения горячих точек. В ослабленных участках литосферных плит мантийные или магматические струи нагревают литосферу, образуют купольные поднятия, в ядрах которых генерируются магмы (кислые, реже основные, щелочные). В результате этих процессов в однородных континентальных блоках возникают системы радиальных разломов, а внутри орогенных поясов образуются линейные рифты. С возникшими в эту стадию геологическими структурами ассоциируют следующие полезные ископаемые: в межматериковых рифтах - рассолы и металлоносные осадки с медью, цинком, серебром и др. элементами (впадины Красного моря); в рифтовых зонах континентов - базито-ультрабазитовые расслоенные интрузии с медно-никелевыми, платиноидными, хромитовыми и титаномагнетитовыми месторождениями (Бушвельдское, Великая Дайка, Норильское, Печенга); в зонах тектономагматической активизации предрифтовой стадии: а) алмазоносные кимберлитовые и лампроитовые трубки (Ю.Африка, Якутия, Австралия);. б) ультрабазито-щелочные интрузии с карбонатитами, к которым приурочены апатит-магнетитовые месторождения с флогопитом, вермикулитом, флюоритом (Ковдорское); интрузии нефелиновых сиенитов с апатит-нефелиновой и редкоземельной минерализацией (Хибинское); интрузии щелочных гранитов с олово-вольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными месторождениями (Джос, Нигерия; Рондония, Бразилия); во внутриконтинентальных рифтах формируются в терригенных толщах стратиформные полиметаллические руды (Саливан, Канада; Маунт-Айза, Австралия; Гамсберг, ЮАР), урановые месторождения роллового типа (Канада); в эвапоритовых комплексах залежи натриевых и калиевых солей, магнезиты, фосфориты. Расширение (спрединг) океанического дна. В процессе прогрева в зонах мантийных струй единый континент раскалывается на несколько частей. В эту стадию возникают срединно-океанические хребты - глубинныерасколы литосферы, по которым в придонные области поступает мантийный магматический материал, который формирует океаническую кору (в основном базальтовые магмы). По мере удаления в обе стороны от оси хребта отмечается удревнение возраста коры. В начальную подстадию спрединговой стадии фиксируются самые ранние моменты зарождения океагна после раскола единой континентальной плиты (Красноморский тип). Зрелая (Атлантический тип) подстадия характеризуется вполне развившимся океаническим бассейном с четко обособившимся центральным поднятием (срединно-океаническим хребтом). С одной стороны от поднятия развиваются процессы активной окраины расколовшегося континента, а с другой - пассивной окраины. Месторождения формируются в следующих геологических ситуациях: на склонах срединно-океанические хребтов и в осевых рифтах образуются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические и оксидные железомарганцевые месторождения; в глубинных зонах океанических хребтов вблизи или ниже границы Мохоровичича формируются в дунитовых комплексах хромиты (кайнозойские месторождения Кубы); в массивах перидотитов никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные и платиноидные руды; в зонах трансформных разломов - стратиформные баритовые и вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические месторождения (Прииртышский рудный район, Казахстан). на пассивных континентальных окраинах - осадочная серия (медистые песчаники, эвапориты, фосфориты, стратиформные свинцово-цинковые, барит-флюоритовые месторождения в карбонатных отложениях). Поглощение (субдукция) океанической плиты. Внешние дуги и глубоководные желоба. Здесь выводятся на поверхность возникшие ранее месторождения офиолитовой ассоциации (колчеданные кипрского типа в эффузивах основного состава, хромитовые, тальковые, асбестовые и магнезитовые в ультрабазитах). В троге внешней дуги - россыпи золота. Вулканоплутоническая (магматическая) дуга. Развиты известково-щелочные лавы среднего и кислого состава, а в ядерной части дугового хребта - гранодиоритовые и гранитные плутоны. С ними ассоциируют; медно-молибденовые, олово-вольфрамовые месторождения. Тыловодужный магматический пояс. Мощное давление континентальной плиты создает в тыловой части зоны субдукции систему чешуйчатых надвигов, падающих на восток и утолщающих земную кору. Формируются интрузии анатектических гранитов с оловорудными месторождениями. Краевой бассейн сжатия. Выполнен терригенными осадками, содержит инфильтрационное урановое оруденение в песчаниках, соли в эвапоритах, угольные пласты. Коллизия.Столкновение континентов приводит к закрытию океана, исчезновению бассейна между ними, возникновению надвигового пояса и нового бассейна. Место сочленения маркируется сутурной зоной. В надвиговом поясе - анатектические граниты с олово-вольфрамовыми месторождениями. В бассейнах - медные и урановые инфильтрационные месторождения в терригенных толщах. В глубинных частях сутурных зон - жадеит, нефрит, ювелирные корунды. Заключительная стадия. Возращение континента в его первоначальное состояние, затухание тектонических магматических процессов, формирование систем амагматогенных рифтов, выполненных мелководными терригенно-карбонатными осадками с седиментогенными и эпитермальными полиметаллическими, урановыми) месторождениями. В эту стадию появляются поздние континентальные вулканические пояса с золото-серебряными и полиметаллическими месторождениями. Периодичность, длительность и глубинные уровни образования месторождений Периодичностьформирования месторождений хорошо разработана геосинклинальной концепцией. Выделяется гренвильский, байкальский, каледонский, герцинский, киммерийский, альпийский этапы. Каждый этап характеризуется типоморфным набором полезных ископаемых. По мобилистским теориям в истории нашей планеты выделяют пять основных металлогенических периодов: тонких литосферных плит(3,8-3 млрд. лет); высокой тектонической активности, появление мощной континентальной коры и ядра земли (3 -2,7 млрд. лет); возникновения первых суперконтинентов (2,7 - 1,8 млрд. лет); слабой тектономагматической и металлогенической активности (1,8 - 0,6 млрд. лет); цикличного функционирования механизма тектоники литосферных плит (0,6 -0 млрд. лет). Длительность формирования месторожденийчасто сопоставима с продолжительностью геологических процессов. В зависимости от генетической природы образование полезного ископаемого может происходить от тысяч до десятков миллионов лет. Например, для формирования осадочных железорудных пластов необходимо 5-10 млн. лет. Жильные месторождения могут формироваться за отрезки времени до десятков тысяч лет. Образование 30 угольных пластов в Донбассе происходило в течение 60 млн. лет. Магматические комплексы месторождения Ковдор создавались 300 млн. лет. По уровням глубинности месторождения разделяются на приповерхностные, гипабиссальные, абиссальные, ультраабиссальные. Приповерхностные (0-1,5 км) - экзогенные, вулканогенно-осадочные руды. Гипабиссальный уровень (1,5-3,5 км) - наиболее богат. Здесь могут формироваться почти все промышленно-генетические типы эндогенных месторождений. Абиссальный уровень (3,5-10 км) - беднее, чем два предыдущих. Здесь образуются альбитит-грейзеновые, карбонатитовые, пегматитовые и часть магматических (хромитовых, титаномагнетитовых) месторождений, а также месторождения, ассоциирующие с крупными гранитоидными, основными и ультраосновными плутонами. Ультраабиссальный уровень (более 10 км) - небольшая группа месторождений (дистеновые, силлиманитовые, андалузитовые сланцы, рутил, корунд и др.). Здесь также идут преобразования ранее сформированных месторождений - т. е. образуются метаморфизованные месторождения (железа, марганца, свинца и цинка). Понятие о геохимических барьерах Геохимические барьеры — участки земной коры, на которых в направлении миграции химических элементов одна устойчивая геохимическая обстановка на относительно коротком расстоянии сменяется другой. При этом происходит уменьшение миграционной способности отдельных элементов и их избирательное накопление вплоть до образования промышленных рудных тел. Термин впервые предложен при описании экзогенных процессов, однако в дальнейшем получил более широкое применение. Примерами геохимических барьеров могут служить участки смешения пресных и морских вод в устьях рек, границы зон пластового окисления, дегазация глубинных растворов в областях активного вулканизма, контактово-метасоматические и другие природные процессы. Все они объединяются единой сущностью геохимических явлений. Так кислотно-основные и окислительно-восстановительные геохимические барьеры могут возникать как на границе зоны окисления, так и в результате направленной эволюции эндогенных растворов в анизотропной вмещающей среде. Существует два типа геохимических барьеров — техногенные и природные. Последние в свою очередь подразделяют на механические, связанные с изменением механического переноса, физико-химические, вызванные сменой параметров состояния (температура, давление, pH-водородный показатель, Eh - окислительно-восстановительный потенциал и т.д.), биогеохимические, обязанные накоплению химических элементов организмами. Наиболее изучены и важны физико-химические геохимические барьеры, в пределах которых по фактору, вызывающему осаждение элементов, выделяются окислительные, восстановительные, глеевые, щелочные, кислые, испарительные, сорбционные прочие виды геохимических барьеров. Геохимические особенности руд, образующихся на геохимических барьерах, зависят от природы геохимических барьеров и состава вод, поступающих к барьеру. На сочетании этих двух факторов основана геохимическая систематика концентрации элементов на геохимических барьерах, включающая свыше 100 видов. Знание этих видов позволяет прогнозировать парагенную ассоциацию химических элементов в рудах, комплексно использовать минеральное сырьё. При разработке месторождений полезных ископаемых важное значение имеет создание искусственных (техногенных) геохимических барьеров, которые позволяют локализовать загрязнение окружающей среды. Лекция 3 Открытые и закрытые месторождения полезных ископаемых. Связь рудных тел с интрузиями. Связь рудных тел с тектоническими нарушениями. Морфология тел полезных ископаемых Для месторождений полезных ископаемых характерны три морфологических типа залежей: изометрические, плоские и вытянутые по одному направлению. Изометрические тела полезных ископаемых – скопления минерального вещества примерно равновеликие во всех направлениях. Шток- крупная более или менее изометричная залежь почти сплошного полезного ископаемого (рис. 1). Пример – штоки каменной соли  Рис. 1 Шток Штокверк - некоторый объем горных пород, с рудной минерализацией в виде вкрапленности, многочисленными мелкими разноориентированными прожилками (рис. 2). Их форма может быть изометричная, трубообразная, повторяющая кровлю интрузии, или представляющая собой линейные жилообразные системы.  Рис. 2 Штокверк Гнезда - небольшие изометричные скопления рудного вещества (рис. 3).  Рис. 3 Гнезда руды Плоские тела полезных ископаемых – характеризуются двумя протяженными и одним коротким направлением. Пласты - плоские, пластинообразные тела полезных ископаемых, образующиеся в водных бассейнах синхронно с вмещающими осадочными породами (рис.4).  Рис. 4 Строение пласта полезного ископаемого 1-пачки и слои полезного ископаемого; 2-прослои попрод. Жилы – трещины в горных породах, выполненные минеральным веществом. Жилы бывают простыми (единичные минерализованные трещины) и сложные (минерализованные пучки переплетающихся трещин) (рис 5), четковидными, камерными, седловидными, оперяющими, лестничными.  Рис. 5 Сложная жила  Рис. 6 Простая жила. Интенсивно обогащенные участки называют рудными столбами. Рудные столбы обычно имеют неправильную форму, вытянуты в одном направлении, имеют крутое падение, залегают среди обедненных рудными компонентами пород. Для жил характерны следующие элементы (рис.6): зальбанды – контакты жилы с вмещающими породами со стороны висячего и лежачего боков, апофизы – ответвления, ореолы измененных околожильных пород. Линзы - плоские тела дискообразной или лентообразной формы (рис. 7). Типичны для вулканогенно-осадочных месторождений, формирующихся в субмаринных условиях, а также могут быть образованы метасоматическим или магматическим способом.  Рис. 7 Линзовидная залежь плавикового шпата в известняках Вытянутые по одной оси тела полезных ископаемых Трубы, трубки, трубообразные и столбообразные залежи – рудные тела, удлиненные по одной оси. Они типичны для алмазоносных тел, а также руд золота, серебра в вулканических жерлах. Вещественный состав минерального сырья Под вещественным составом минерального сырья принято понимать минеральный и химический состав руд. Изучение вещественного состава имеет большое научное и практическое значение. Точные данные по составу руд и особенно парагенезису минералов способствуют выяснению условий формирования месторождения. По химическому составу ценные минералы представлены: оксидами железа, марганца, олова, урана, хрома, алюминия; силикатами (слюды, асбест и др.); сернистыми соединениями: сульфидами, арсенидами, железа, меди, цинка, свинца, никеля, серебра; карбонатами железа, марганца, магния, свинца, цирка, меди; сульфатами бария и стронция; фосфатами - апатит; галоидами (соли, флюорит); самородными элементами (золото, платина, медь). нитраты – селитры (чилийская и шведская) вольфрамиты – шеелит бораты – людвигит, ашарит Текстуры и структуры Минеральное вещество, составляющее полезное ископаемое, обладает соответствующей структурой и текстурой – т.е. рисунком, строением. Изучение строения руд имеет большое научное и прикладное значение. Так, выясняя возрастные соотношения минеральных агрегатов или минеральных зерен, можно получить ценные данные для определения условий образования руд и, следовательно, генезиса месторождения. Изучение формы рудных зерен, их размеров и строения, а также расположения минеральных агрегатов позволяет выбрать наиболее рациональный метод механического обогащения руды. Текстура руды определяется формой, размерами и расположением агрегатов минералов. Морфологической единицей текстурного рисунка является агрегат минералов (рис. 8).  Рис. 8 Некоторые типы текстур руд а) пятнистая; б) полосчатая в) крустификационная; г) прожилковая; д) кокардовая; е) оолитовая; ж) почковидная; з) брекчиевая; и) брекчиевидная; к) коркасно-ящичная Структура руды определяется формой, размерами и расположением зерен минералов, точнее, кристаллических индивидов. Морфологической единицей структурного рисунка является кристаллическое зерно (рис. 9).  Рис. 9 Некоторые типы структур руд а) равномернозернистая; б) неравномернозернистая; в) пластинчатая; г) волокнистая; д) зональная; е) кристаллографически-ориентированная; ж) тесного срастания; з) замещения; и) дробления; к) колломорфная Различают мега-, макро- , микро- текстуры. |