Способ образования месторождений полезных ископаемых

Процессы образования месторождений полезных ископаемых

И их классификация

Формирование месторождений полезных ископаемых происходит в результате концентрации отдельных элементов или веществ под воздействием эндогенных, экзогенных или метаморфогенных процессов.

Во всех случаях, рассматривая процессы формирования месторождений, выделяют три области рудообразования, а именно области: 1-источника полезных ископаемых, 2-переноса и 3-отложения полезных компонентов, что более подробно будет показано при характеристике каждого типа месторождений.

В общем случае главным процессом рудообразования для твердых полезных ископаемых является переход вещества из жидкого или газообразного подвижного состояния в стабильную твердую форму. При эндогенном рудообразовании это происходит при кристаллизации магмы или отложении минералов из горячих газовых и водных растворов. В экзогенных условиях отложение происходит из холодных поверхностных водотоков, подземных вод или из воды озерных и морских бассейнов. При метаморфизме минералообразование связано с дегитратацией, перераспределением элементов, перестройкой кристаллической решетки минералов.

Полезные компоненты переносятся в истинных или коллоидных растворах. Отложение их в виде минералов обусловлено многими причинами: изменением скорости движения растворов, химическими реакциями в растворе, взаимодействием с вмещающими породами, изменением температуры и давления, смешением различных растворов и проч.

В соответствии с характером геологических процессов, которые происходят в земной коре и на ее поверхности, выделяются три серии месторождений полезных ископаемых: эндогенная, экзогенная и метаморфогенная. Эти серии, в свою очередь, разделяются на классы, типы и подтипы, определяющиеся конкретными особенностями рудообразования. Такая классификация называется генетической; она принята в России и во многих странах мира [2,3].

Следует отметить, что наряду с генетической, правомерно существование и других классификаций месторождений полезных ископаемых. Так, для целей оценки и разведки рудных объектов используются морфогенетические и геометрические классификации. Например, П.Ф. Иванкин предложил выделять плоские, уплощенно-конические и конические рудные поля и месторождения, отличающиеся по коэффициенту линейности — отношению длины к ширине (мощности). Эти параметры могут использоваться для выбора сети наблюдений при геологоразведочных работах. Среди зарубежных ученых, в частности американских геологов, наиболее популярно разделение месторождений полезных ископаемых на модельные типы. Эти модельные типы характеризуются формой рудных тел, вмещающими породами, минеральным составом и генезисом. Такая систематика, несмотря на ее сложность и большое разнообразие типов, удобна для практических целей, но в строгом смысле не является классификацией, т.к. не основана на едином принципе.

В настоящей работе принимается за основу генетическая классификация месторождений полезных ископаемых, которая разработана В.А. Обручевым, С.С. Смирновым, А.Н. Заварицким, П.М. Татариновым, С.А. Вахромеевым и др. [2,3,7] в прошлом веке с изменениями и дополнениями автора с учетом последних достижений геологической науки. При этом обращено внимание на установленные факты длительности формирования многих месторождений и участия в их образовании различных геологических процессов. По этой причине нами выделены месторождения сложного генезиса, образованные различным сочетанием эндогенных, экзогенных и даже метаморфогенных процессов. В упрощенном виде эта классификация приводится ниже и положена в основу описания генетических типов месторождений полезных ископаемых (табл. 5).

Генетическая классификация месторождений полезных ископаемых

Серия	Генетический класс (тип)
ЭНДОГЕННАЯ	Магматический (кристаллизационный, ликвационный)
Пегматитовый (магматогенный, метаморфогенный)
Карбонатитовый
Скарновый
Альбитит-грейзеновый
Гидротермальный (высоко-, средне-, низкотемпературный)
Сложного генезиса (стратиформный, вулканогенно-осадочный)
ЭКЗОГЕННАЯ	Выветривания (коры выветривания, инфильтрационные, зон окисления)
Осадочный (механический-россыпи, хемогенный, биогенный и биохимический)
МЕТАМОРФОГЕННАЯ	Метаморфизованный
Метаморфический
ТЕХНОГЕННАЯ	Сухие отвалы
Гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища
Комбинированные отвалы

Часть 2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

В этом разделе в соответствии с приведенной выше классификацией описываются генетические классы и типы, а в ряде случаев и подтипы месторождений полезных ископаемых, встречающихся в природе.

Источник

Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых

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 генезисе месторождений полезных ископаемых 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 формировании месторождений 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 образования месторождений полезных ископаемых 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.

Сходство геохимических особенностей элементов приводит к определенным сонахождениям полезных минералов — их ассоциациям. Под генетической ассоциацией понимается совместное нахождение минералов на том или ином локальном участке — в рудной жиле, пласте, зоне и др., обусловленное генезисом этих минералов. Минералы, входящие в состав генетической ассоциации, могут образоваться одновременно или в разное время. Например, ассоциация более раннего пирита с развивающимся по нему гидрогематиту и гидрогётиту будет закономерной генетической, так как железо, входящее в состав новообразованных минералов, заимствуется из более раннего сульфида железа. Парагенетическая ассоциация минералов — частный случай генетической ассоциации. Важнейшее условие этой ассоциации — практически одновременное или близкоодновременное образование минералов. Примером может служить совместное нахождение галенита и сфалерита в гидротермальных жилах, талька и кальцита в метасоматических тальковых залежах 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.

Источник

Лекция 9. Условия образования месторождений полезных ископаемых

Лекция 9. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Рудным телом полезного ископаемого называется ограниченное со всех сторон скопление природного минерального сырья, приуроченное к определенному структурно-геологическому элементу или комбинации элементов.

Для месторождений твердых полезных ископаемых выделяются три морфологических типа рудных тел: изометричные, плоские и вытянутые в одном направлении.

1. Изометричные тела полезных ископаемых:

а) Шток — крупная изометрическая залежь сплошного или почти сплошного минерального сырья. Примеры: штоки каменной соли, хроми­тов.

б) Штокверк — изометричный или близкий к нему объем горной по­роды, пронизанный мелкими жилками и насыщенный вкрапленностью ми­нерального вещества. Примеры: рудные тела месторождений меди, молиб­дена, олова, золота и др.

в) Гнездо — относительно некрупное локальное скопление полезного ископаемого. Примеры: тела некоторых месторождений свинца, цинка, зо­лота, ртути, хромита.

2. Плоские тела полезных ископаемых:

а) Пласт — геологическое тело осадочного генезиса, отделенное от других пород плоскостями напластования. Пласт — сингенетическое обра­зование, имеющее небольшую мощность и значительную площадь. Приме­ры: пласты угля, каменной соли, гипса, марганцевых и железных руд, бок­ситов.

6) Жила — плитообразное тело, выполненное минеральным вещест­вом полезного ископаемого. Поверхности соприкосновения жил с вме­щающими породами называются зальбандами. Длина жил колеблется в очень широких пределах — от коротких прожилков до колоссальной по протяженности (200 км) жилы Мазерлоуд в Калифорнии. Мощность жил колеблется от нескольких сантиметров до десятков и даже сотен метров. По падению они прослеживаются на значительное расстояние (свинцовая жила на Садонском месторождении на 1,5 км, золоторудные кварцевые жилы Кол ар в Индии на 3,2 км).

Для жил характерны выклинивания, пережимы, раздувы, апофизы. По форме и очертаниям выделяют простые одиночные жилы и сложные жилы. Известны и другие формы жил: лестничные, сетчатые, камерные, четковидные. Жилы обычно залегают группами, образуя системы — парал­лельную, сопряженную, радиальную, веерообразную, кольцевую, «конско­го хвоста» и др.

При неравномерном распределении минералов, выполняющих жилы, они характеризуются чередованием участков, обогащенных и разубоженных ценными компонентами. Такие богатые участки в теле жилы называ­ются рудными столбами. По внешнему виду они обычно не отличаются от окружающих пород и их очертания устанавливаются опробованием. Из­вестны рудные столбы: сульфидные, шеелитовые, касситеритовые и др. Размеры рудных столбов варьируют в широких пределах. Так. например, на Центральном золоторудном месторождении (Мариинская тайга) имеют­ся горизонтальные и слабо наклонные рудные столбы при соотношении ширины и длины 1:6 — 1:10, длина по склонению100 м., редко 300 — 400 м. А на месторождениях Мазерлоуд и Гресс Валлей (США) длина рудных стол­бов по склонению достигает 1,5 — 2,5 км.

в) Линзообразные тела — рудные залежи, приближающиеся по фор­ме к линзам, постепенно выклинивающимся по периферии.

г) Донные залежи — пластообразные тела, образованные в результате процессов ликвации при формировании магматических медно-никелевых месторождений. Они приурочены к нижней, донной части магматических тел.

д) Пластообразные залежи — тела полезных ископаемых неосадоч­ного происхождения, близкие по форме к пластам. Они являются одним ив важнейших морфологических типов гидротермальных месторождений.

3. Вытянутые по одной оси рудные тела:

Трубки или трубообразные залежи: трубообразную форму имеют оловянные, реже молибденовые месторождения в Австралии; приурочен­ные к трубкам взрыва, кимберлитовые трубки в Южной Африке и Якутии. Поперечное сечение алмазоносных трубок Якутии колеблется от 100 до 1000 м.

Необходимо отметить, что часто в месторождениях, особенно постмагматических, преобладают рудные тела сложной формы, представ­ляющей собой комбинацию вышеприведенных морфологических типов. Полезные ископаемые характеризуются также текстурой и структурой. Текстура полезных ископаемых определяется пространственным взаимо­расположением минеральных агрегатов, отличающихся друг от друга по составу, форме, размерам и структуре.

Структура определяется формой, размерами и способом сочетания отдельных минеральных зерен или их обломков в пространственно обособленных минеральных агрегатах.

9.2. Геологические факторы, контролирующие локализацию месторождений полезных ископаемых

Выделяются четыре группы геологических факторов, контролирую­щих оруденение: структурные, литологические, стратиграфические и маг­матические; для локализации различных типов МПИ факторы каждой группы имеют то меньшее, то большее значение.

9.2.1. Магматический контроль

Основными факторами магматического контроля оруденения явля­ются:

а) связь определенных эндогенных месторождений с магматически­ми горными породами;

б) закономерное распределение месторождений по отношению к ин­трузивным массивам.

По составу среди изверженных пород обычно выделяются ультраосновные (перидотиты, пироксениты, дуниты), основные (габбро, нориты, анортозиты), умеренно кислые (диориты, гранодиориты), кислые (грани­ты) и щелочные (сиениты).

С ультраосновными породами тесно связаны месторождения хрома, платины и алмазов, залегающие всегда внутри дунитоперидотитовых ин­трузивов.

С основными породами ассоциируются титано-магнетитовые и сульфидно-никелевые месторождения. Титано-магнетитовые месторожде­ния залегают в габброидных массивах в виде шлиров, пластообразных тел и даек. Сульфидно-никелевые месторождения располагаются преимущест­венно по периферии и в придонных частях хорошо раздифференцированных массивов в виде жил и висячих залежей.

Со средними и кислыми породами связано подавляющее большинст­во эндогенных месторождений черных, цветных и благородных металлов.

При этом лишь незначительная часть их залегает в теле самих интрузивов, остальные же размещаются в породах кровли, иногда на значительном рас­стоянии от материнских интрузий, что весьма затрудняет установление между ними генетических связей.

9.2.2. Структурный контроль

Структурный контроль имеет большое значение при оценке эндоген­ных и осадочных месторождений полезных ископаемых. Различают регио­нальные геологические структуры, контролирующие положение рудных провинций, поясов, полей и месторождений, и локальные, контролирую­щие распределение рудных тел и столбов.

К региональным рудоконтролирующим структурам относятся склад­чатые зоны, крупные разломы, надвиги и зоны смятия. В пределах склад­чатых зон наиболее благоприятны для локализации оруденения антиклинальные структуры и купола поднятий.

Преимущественная локализация оруденения в антиклинальных и ку­половидных структурах определяется более интенсивной тектонической подготовкой этих структур при складкообразовании. Особенно благопри­ятны для оруденения шарниры складок, где создаются максимальные на­пряжения на изгиб и легче, чем в других частях складок развиваются зоны дробления и трещиноватости. Одновременно на крыльях антиклиналей, чаще чем в синклинальных прогибах, образуются разрывы, сбросы и над­виги. являющиеся хорошими рудоподводящими и рудораспределяющими каналами, а иногда и рудовмещающими структурами.

Локальные структуры контролируют распределение рудных тел в пределах месторождений и рудных столбов внутри рудных тел. Для магма­тических месторождений ведущую роль играют структуры вмещающих интрузивов. Тектонические и контракционные трещины, образующиеся

внутри интрузивов и во вмещающих породах, играют ведущую роль в ло­кализации рудных залежей, имеющих самые различные формы.

9.2.3. Стратиграфический контроль

Этот фактор играет главную роль для размещения месторождений угля, нефти, нерудных полезных ископаемых, осадочных месторождений железа, марганца, алюминия, меди, ванадия, урана и др., россыпей. Среди факторов стратиграфического контроля различают региональные и ло­кальные.

К региональным факторам прежде всего относят геосинклинальные зоны, области развития которых контролируют многочисленное оруденение. Так, к ним приурочены наиболее мощные залежи фосфоритов; к пе­риферическим частям зон приурочены осадочные месторождения железа и марганца.

Примером воздействия локальных факторов могут служить отложе­ния лагун, с которыми связаны минеральные соли, гипсы, месторождения серы и др. Поверхности эрозии, отмеченные стратиграфическими несогла­сиями, являются благоприятными для накопления бокситов, погребенных россыпей золота, месторождений нефти, газа.

9.2.4. Литологический контроль

Среди этих факторов, контролирующих оруденение, различают влияние физических и химических свойств пород.

Из физических свойств наиболее важны хрупкость и пористость (проницаемость) пород. Хрупкие породы растрескиваются с образованием открытых полостей, облегчающих циркуляцию рудных растворов и отло­жение руд. Аналогичную роль играет пористость пород, с которой иногда связано избирательное рудоотложение с образованием рудных тел в зонах оптимальной пористости.

По химическим свойствам породы делятся на химически активные — карбонатные и инертные — силикатные. В общем случае карбонатные поро­ды проявляют более высокую способность к избирательному замещению и рудоотложению. Известна важная роль в рудоотложении органики, биту­мов и других веществ.

9.3. Генетическая классификация месторождений полез­ных ископаемых

Процессы образования месторождений полезных ископаемых, как и все геологические процессы, могут быть разделены на эндогенные (внутри рожденные), протекающие за счет внутренней тепловой энергии земного шара, и экзогенные (извне рожденные), связанные с внешней солнечной энергией, получаемой поверхностью земного шара. В отдельную группу выделяют метаморфогенные месторождения полезных ископаемых, кото­рые образуются в результате преобразования при определенных физико-­химических условиях эндогенных и экзогенных месторождений. Таким образом, обобщенная схематическая классификация месторождений по­лезных ископаемых выглядит следующим образом.

А. Эндогенные месторождения:

а) контактово-метасоматические (скарновые);

Б. Экзогенные месторождения:

1. Месторождения выветривания.

а) механические осадочные месторождения;

б) химические осадочные месторождения;

в) биохимические осадочные месторождения.

9.3.1. Эндогенные месторождения

Эндогенные месторождения разделяются, учитывая характер физи — ко-химической системы, породившей руду, на три категории:

К магматическим относятся месторождения, образовавшиеся при процессах дифференциации и кристаллизации магмы непосредственно во вмещающих изверженных породах. Эти месторождения образуются на больших глубинах при температуре 700 — 1500 градусов Цельсия и давле­ниях в сотни атмосфер. В месторождениях магматического генезиса руд­ные концентрации образуются на ранних стадиях застывания расплава, ли­бо в наиболее поздней стадии кристаллизации. Наконец, однородный силикатный расплав, богатый серой и тяжелыми металлами, может быть раз­делен на собственно силикатный расплав и расплав, обогащенный сульфи­дами тяжелых металлов, который, отделяясь (в определенных физико­химических условиях) может создать промышленные скопления.

Так, при кристаллизации магмы одновременно с силикатами кри­сталлизуются некоторые рудные минералы — хромит, платина, редкозе­мельные (попарит и др.). Эти минералы способны кристаллизоваться раньше или одновременно с силикатными минералами, опускаясь под дей­ствием сил гравитации на дно магматического очага, они образуют участки повышенных концентраций, которые отличаются от вмещающих пород только содержанием рудного минерала. Месторождения образуются среди ультраосновных пород (дунитов и перидотитов) и представлены хромита­ми (месторождения Южной Африки, Сарановское и некоторые другие месторождения Урала), платиноидами (Бушвельд, ЮАР), среди щелочных гранитов (месторождения монацита и колумбита, Нигерия), и щелочных пород (месторождения лопарита в сиенитах Хибинских гор).

Рудный остаточный расплав под влиянием минерализаторов накап­ливается и затвердевает в последние стадии кристаллизации в магмах раз­нообразного состава. Рудные минералы представлены хромитом и плати­ной в ультраосновных породах; титано-магнетитом в основных породах; магнетитом и апатитом в сиенитах; апатитом и нефелином в щелочных по­родах.

Промышленные концентрации никеля и меди образуются среди ос­новных и ультраосновных пород (габбро, норитов, пироксенитов). При па­дении температуры расплава (ниже 1500° С) уменьшается растворимость сульфидов и они постепенно концентрируются в придонных частях магма­тического очага с образованием рудных шлир и залежей. К этому типу относятся крупнейшие медно-никелевые месторождения Канады, России (Монче-Тундра, Печенга. Норильск).

Пегматиты и находящиеся в них полезные ископаемые принадлежат к самостоятельной группе позднемагматических образований, формирую­щихся на самых завершающих ступенях отвердевания интрузивных масси­вов и располагающихся близ их кровли. Пегматиты образуют дайкообразные, линзообразные залежи и жилы. Длина пегматитовых тел обычно не­большая, редко превышает первые сотни метров. Подавляющая часть пег­матитов образовалась в глубинных условиях при высоких давлениях. Ха­рактерными особенностями их являются:

а) крупные и гигантские размеры зерен минералов;

б) особая структура и текстура, выражающаяся часто в закономерном срастании минералов и зональном строении пегматитовых тел;

в) сложные минеральные ассоциации, среди которых значительное место занимают минералы с легколетучими компонентами (Н2О, F, Вг, С1, ОН) и редкими металлами (Li, Rb, Cs, Be, Nb, Zr, U, Sc и др.).

По данным геотермометрических исследований пегматиты образу­ются в широком диапазоне температур от 750 до 450° С. Контакты тел пегматитов с вмещающими материнскими породами постепенные: если пегматитовые тела размещены в инородных породах, контакты резкие и вдоль них развиваются измененные зоны и оторочки. Породообразующи­ми минералами пегматитов являются кварц, полевые шпаты и слюды. Большинство минералов, концентрирующихся в пегматитах, в месторож­дениях иных генетических типов представляют большую редкость — это топаз, турмалин, монацит, сподумен, лепидолит и др.

Известны многочисленные находки уникальных по размерам кри­сталлов минералов в пегматитах. Так. пластины мусковита достигают величины 3 — 5 м2; в музее ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург) есть оконная рама, в которой вместо стекла вставлен кристалл мусковита. В пегматитовых жи­лах Норвегии отдельные кристаллы микроклина достигают размера 10 х 10 м и веса 100 т. В Ильменских горах (Урал) имеется каменоломня, заложен­ная в одном кристалле амазонита, на Урале известны кристаллы топаза ве­сом 27-60 кг, турмалина — 2-3 м в длину, сподумена — до 2 м в длину и не­скольких сантиметров толщины. В волынских пегматитах обнаружен кри­сталл мориона весом 10т. длиной более 2 м. На одном из месторождений США отдельные кристаллы берилла достигали веса 18 т, а скопления ко­лумбита — 1 т.

Эти месторождения всегда возникают позже тех пород, которые их вмещают. Они образуются под воздействием остаточных магматических расплавов. Процесс рудообразования может происходить на глубинах 300 — 4500 м от поверхности в интервале температур 450 — 50° С. В процессе ох­лаждения магматического очага сначала из него выделяются летучие ком­поненты, которые сами по себе способны образовывать месторождения. Позднее при понижениях температуры летучие переходят в горячие вод­ные растворы (гидротермы), в результате циркуляции которых возникают гидротермальные месторождения.

1. Контактово-метасоматнческие месторождения

Эти месторождения образуются на контактах интрузивных и вме­щающих (чаще всего карбонатных) пород в результате воздействия газо­вых и гидротермальных растворов.

Метасоматоз — процесс замещения горной породы с существенным изменением ее минералогического, а следовательно, и химического соста­ва. Минералы, слагающие породу, растворяются, а на их место отлагаются новые минеральные образования. В процессе замещения порода остается твердой. Метасоматические явления чрезвычайно широко распространены в земной коре, и особенно большую роль они играют при образовании скарновых и гидротермальных месторождений. Масштабы и интенсив­ность проявления метасоматоза зависят от пористости и проницаемости пород. Легче замещаются известняки, затем изверженные породы, значи­тельно хуже замещаются гнейсы, филлиты и кварциты.

Контактовый метаморфизм вызван высокой температурой жидкого расплава и выражается в перекристаллизации боковых пород. При пере­кристаллизации известняков образуются мраморы, кварцевых песчаников — кварциты, глинистых сланцев — роговики.

В процессе высокотермального метасоматоза на контактах гранитов, гранодиоритов и сиенитов с вмещающими их карбонатными, реже сили­катными породами образуются скарны вместе с находящимися с ними в тесной ассоциации многими рудными минералами.

Среди скарнов из рудных месторождений наиболее крупные по запа­сам — магнетитовые месторождения железных руд (Кустанайские. Ураль­ские, Горно-Шорские и др.). Однако, в общем балансе железорудных ме­сторождений скарновый тип имеет подчиненное значение. Скарновые по­лиметаллические месторождения представлены линзами, гнездами и вкра­пленностью сульфидов свинца и цинка среди пироксен-гранатовых скарнов (месторождения: Дальнегорское в России и Франклин-Ферное в США). Из золоторудных скарновых месторождений в качестве примеров можно привести Синюхинское в Горном Алтае и Натальевское в Кузнец­ком Алатау.

2. Гидротермальные месторождения

Развиты значительно шире других генетических типов эндогенных месторождений и являются очень важными в практическом отношении.

Гидротермальные месторождения создаются циркулирующими под поверхностью земли горячими минерализованными газо-жидкими раство­рами. Скопления полезных ископаемых гидротермального генезиса возни­кают как вследствие отложения минеральных масс в пустотах пород, так и в связи с замещением последних.

Путями движения растворов служат поры и трещины в породах. Причиной движения растворов является, с одной стороны, их всасывание в трещины, так как в момент приоткрывания трещин в них образуется ваку­ум; с другой стороны, движение растворов кверху происходит под дейст­вием давления, выжимания их массой вышележащих горных пород.

На образование и локализацию гидротермальных месторождений значительное влияние оказывает состав вмещающих пород (литология), а в первую очередь их физические свойства — пористость, пластичность, хруп­кость и анизотропия механических свойств.

Гидротермальные месторождения, образующиеся на значительных и умеренных глубинах (более 1 км) характеризуются разнообразием форм рудных тел, определяемых многими факторами. Среди них наиболее важ­ными являются проявления дорудной и внутрирудной трещинной тектони­ки, строение и состав вмещающих пород, наличие экранирующих горизон­тов. В ряде случаев существенное влияние на форму рудных тел оказывает послерудная тектоника, выражающаяся в сбросах и складчатости. Выклинивание рудных тел по простиранию и падению может быть простым и сложным вследствие разветвления тела на многочисленные жилки. Протя­женность на глубину наиболее крупных и выдержанных рудных тел со­ставляет до 1000 м и более.

Наиболее характерными формами рудных тел являются простые жи­лы. линзы, гнезда и столбообразные тела. Иногда встречаются тела слож­ной формы: штокверки, рубцовые, лестничные жилы. Нередко возникают пластообразные залежи. Для медных порфирововкрапленных руд часто характерны крупные штокообразные залежи или тела неправильной фор­мы.

Гидротермальные месторождения малых глубин имеют протяжен­ность на глубину до 500 м, крайне редко до 800 м. Длина рудных жил по простиранию от десятков до сотен метров, а иногда до нескольких кило­метров (например, жила серебряного месторождения Пачука в Мексике). Первичная зональность выражена слабо. Пространственное распределение в рудных телах полезных компонентов крайне неравномерное: наряду с очень богатыми участками (рудными столбами) отмечаются слабо оруденение или безрудные участки. По форме тел можно выделить жилы, лин­зы, гнезда, трубообразные и неправильные залежи.

9.3.2. Экзогенные месторождения

Экзогенные месторождения полезных ископаемых возникают в ре­зультате геологических процессов, протекающих в поверхностной зоне земной коры. Среди них выделяют месторождения выветривания и оса­дочные месторождения.

Выветривание — процесс механического и химического разрушения горных пород под влиянием колебаний температуры, воды, газов, в ре­зультате деятельности растительных и животных организмов.

Верхняя часть земной коры, где происходят процессы выветривания, называется корой выветривания. Накопление вещества полезного ископае­мого в коре выветривания происходит двумя путями.

Во-первых, вследствие растворения и выноса приповерхностными водами пустых горных пород, вещество полезного ископаемого накаплива­ется в остатке. Такие месторождения называются остаточными.

Во-вторых, наоборот, в связи с растворением этими водами ценных компонентов горных пород, их инфильтрацией и переотложением в ниж­ней части коры выветривания. Такие месторождения называются инфильтрационными.

Остаточные месторождения образуются в результате преоблада­ния процессов химического выветривания, существенно отличаются от ис­ходных пород. Основные реагенты — вода, свободный кислород, углеки­слота, органические кислоты и другие соединения.

В зоне выветривания наиболее распространенных в земной коре магматических и метаморфических пород происходит разложение силика­тов (гидролиз), с образованием S1O2, АlО3, Fe203, МnО и др. Процесс вы­ветривания зависит от климатических условий и рельефа местности.

Промышленное значение остаточных месторождений особенно ве­лико для бокситов, каолинов, а также для никеля и кобальта.

Инфильтрационные месторождения. Часть продуктов выветрива­ния, переходя в водные растворы, уносится поверхностными водами в об­ласть циркуляции грунтовых вод в виде разбавленных растворов, которые медленно действуют на окружающие породы. Встречая активные породы, эти воды растворяют некоторые компоненты вмещающих пород, вместо них отлагают свой полезный груз, а также метасоматически замещают бо­ковые породы. Так возникают месторождения железа, марганца, ванадия, урана, фосфоритов, боратов, гипса и магнезита. Существенное промышленное значение имеют инфильтрационные месторождения ванадия, урана, фосфоритов и боратов.

Образование осадочных месторождений происходит по схеме: раз­рушение —> перенос —> отложение —> диагенез.

Разрушению под действием экзогенных геологических процессов подвергаются все горные породы и другие минеральные образования, вы­ходящие на дневную поверхность.

Перенос растворимых и нерастворимых продуктов разрушения про­изводится преимущественно текучими поверхностными водами, в мень­шей степени ветром, ледниками, водами морей.

Отложение совершается в благоприятных местах либо в виде меха­нических осадков кластического материала, либо в виде химических осад­ков путем кристаллизации из истинных насыщенных растворов или коагу­ляции коллоидных растворов, либо в виде биохимических осадков, в обра­зовании которых основная роль принадлежит процессам жизнедеятельно­сти животных и растительных организмов, а также бактерий. Осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях, в водной среде, при температуре до 50°С, при низком и среднем давлении.

Механические осадочные месторождения

Образуются за счет материала, возникшего при физическом вывет­ривании. При переносе взвешенное вещество осаждается последовательно в зависимости от формы, размера частиц, их удельного веса, скорости и массы водного потока; этот процесс называется механической дифферен­циацией осадков. В общем случае по мере удаления от коренного источни­ка отлагаются более мелкие и лучше отсортированные осадки.

Среди механических осадков условно выделяются месторождения обломочных пород (валуны, галечники, гравий, пески, глины) и россыпи (золота, алмазов, платины и др.).

Механические обломочные месторождения образуются под действи­ем водных потоков в долинах рек, озерных и прибрежных зон морей, при­чем, в последнем случае они являются обычно более крупными и качест­венными.

Россыпи — рыхлые или сцементированные отложения обломочного материала, содержащие полезные минералы: они образуются за счет раз­рушения коренных месторождений или горных пород с непромышленным содержанием полезных компонентов.

Россыпи разделяются на: делювиальные, возникшие в результате на­копления смытых со склонов дождевыми и талыми снеговыми водами рыхлых продуктов выветривания: аллювиальные, сформированные вод­ными потоками в речных долинах; элювиальные, образованные на месте разрушения коренных месторождений; морские и озерные; ледниковые. По времени образования выделяются современные и четвертичные россы­пи, сложенные рыхлым материалом, и древние (дочетвертичные), сложен­ные рыхлым или слабоцементированным материалом.

Химические осадочные месторождения

Эти месторождения образуются в поверхностных условиях на дне морских, озерных водоемов и болот за счет минеральных веществ, нахо­дившихся ранее в растворенном состоянии в воде. Источником для образо­вания месторождений является морская вода, а также продукты химиче­ского выветривания горных пород и руд. Растворенные вещества отлага­ются на дне водоемов в виде химических осадков путем кристаллизации ив истинных растворов или коагуляции из коллоидных растворов.

Для образования соляных месторождений требуется существование барров, создающих узкие заливы, через которые проходит ограниченное количество морской воды. Второе необходимое условие — природный кли­мат в районе залива, при котором испарение воды в заливе превышает еже­годный приток воды через барр.

Ископаемые месторождения солей залегают среди осадочных горных пород различного возраста, особенно интенсивное солеобразование пред­ставлено в отложениях перми. На месторождениях солей рудные тела представлены пластовыми залежами, а в складчатых областях антикли­нальными, синклинальными складками и соляными куполами. Минераль­ный состав залежей — гипс, ангидрит, калийные, магнезиальные соли, бора­ты. Попутно с солями извлекаются и соединения редких металлов: цезия, рубидия и других. В России наиболее крупные месторождения — в Иркут­ской области (Усолье), в Забайкалье и в Якутии.

Месторождения химических осадков из коллоидных растворов обра­зуют скопления руд железа, марганца, алюминия и др.

Нередко осадочным путем образуются месторождения бокситов. Выделяются месторождения бокситов морские и озерные.

Морские месторождения геосинклинального типа залегают среди из­вестняков и имеют форму пластов. По составу руды диаспоровые. К этому типу относятся отдельные месторождения Северного Урала (Красная ша­почка и др.), Боксонское в Красноярском крае, некоторые месторождения Салаирского кряжа и др.

Озерные и долинные месторождения бокситов расположены на платформах и образованы в небольших континентальных озерах. Линзо­видные и неправильные по форме залежи бокситов залегают среди песчано-глинистых отложений. По составу руды гидраргиллитовые (Каменские бокситовые залежи на Урале).

Биохимические осадочные месторождения

Возникают в результате жизнедеятельности организмов, которые концентрируют в себе большое количество тех или иных элементов. К этому генетическому типу относятся месторождения известняков, диато­митов, серы, фосфоритов и каустобиолиты.

Органогенные известняки образуются при накоплении и уплотнении скелетов морских животных, которые в процессе своей жизнедеятельности усваивали СаС03. Осадочные месторождения серы образуются при восста­новлении сульфатов биохимическим путем. Месторождения фосфоритов образуются за счет больших скоплений фосфатных (отмерших) организ­мов. При разложении их фосфорнокислый кальций переходил в раствор, а затем отлагался на поверхности раковин и в виде конкреций.

Осадочные морские месторождения фосфоритов по условиям обра­зования де. лятся на платформенные и геосинклинальные.

Платформенные месторождения, в образовании которых организмы играли основную роль, занимают значительные площади, но отличаются небольшой мощностью (месторождения Русской платформы).

Геосинклинальные месторождения фосфорита, в образовании кото­рых решающую роль играли процессы осадочной химической дифферен­циации, имеют пластовую форму залежей, значительную их мощность (до 10 м), сложные тектонические условия залегания (месторождения Каратау, Селеук в Средней Азии).

9.3.3. МЕТАМОРФОГЕННЫЕ МЕТОРОЖДЕНИЯ Метаморфизм — совокупность процессов, происходящих вне зоны выветривания, и обусловленных воздействием на породы высоких темпе­ратур и давлений, активных химических веществ, которые существенно изменяют минеральный состав и текстуру пород в недрах литосферы.

Метаморфогенные месторождения разделяются на метаморфизованные и метаморфические.

Метаморфизованные месторождения образуются при процессах ре­гионального и термального контактового метаморфизма за счет ранее су­ществовавших месторождений полезных ископаемых. При этом форма, состав и строение тел полезных ископаемых приобретают метаморфиче­ские признаки, но не изменяется промышленное применение минерального сырья.

Метаморфические месторождения возникают в процессе метамор­физма горных пород, не представляющих до этого промышленной ценно­сти, за счет перегруппировки минерального вещества.

К этому типу относятся месторождения металлических полезных ис­копаемых — железа, марганца, золота и урана, реже неметаллов — апатита, графита, наждака и др.

Железорудные месторождения осадочного генезиса в процессе мета­морфизма превращаются в метаморфизованные. Происходит преобразова­ние гидрооксидов железа в магнетит и гематит, опал перекристаллизуется в кварц, уменьшается количество вредных примесей. Руды приобретают облик железистых кварцитов, сидерит замещается магнетитом и кварцем. К данному типу принадлежат наиболее крупные железорудные месторож­дения докембрийского возраста (КМА, Хинган — Россия, Верхнее озеро — США). К метаморфизованным месторождениям относят крупнейшее в ми­ре месторождение золота в докембрийскнх конгломератах — Витватерсранд, содержащее также огромные запасы урана и, собственно, уранонос­ные конгломераты Блайнд-Ривер. Под влиянием термального метаморфиз­ма фосфориты Каратау на отдельных участках превращены в апатитовые руды.

Представлены преимущественно неметаллическими полезными ис­копаемыми. Известны метаморфические месторождения мраморов, квар­цитов, яшм. андалузита, ставролита, графита и др.

При метаморфизме углей за счет высокой температуры изверженных пород образуются месторождения графита (Тунгусские месторождения). При динамо — и термальном метаморфизме бокситов и бокситоподобных глин, при значительном участии гидротермальных процессов, возникают метаморфические месторождения корунда (наждака). Примеры месторож­дений: Прииртышские на Урале, Бердские в Западной Сибири.

При региональном метаморфизме глинистых сланцев образуются ме­таморфические сланцы (дистеновые, силлиманитовые, андалузитовые. кианитовые), являющиеся сырьем для извлечения глинозема, огнеупорами и сырьем для получения сплавов с кремнием — силуминов. Месторождения их известны в Карелии (Кейвское), в Северном Прибайкалье (Мамские), в Бурятии (Кяхтинское). в Саянах (Кийское) и в Индии.

За счет песчаников образуются кварциты — ценный материал, приме­няемый в химии, металлургии, как огнеупор и абразив (месторождения: Шокшинское в Карелии. Билимбаевское на Урале, Антоновское в Западной Сибири и др.).

Метаморфизованные осадочные кремнистые породы — яшмы исполь­зуются как красивый и прочный поделочный камень. Славятся месторож­дения яшмы Урала и Алтая (Колыванское). Вот далеко не полный перечень месторождений, образуемых при процессах метаморфизма.

9.4. Промышленная классификация

В практических целях важна химико-технологическая промышлен­ная классификация, в которой металлы разделяются на группы в зависимо­сти от их свойств, используемых в промышленности, а неметаллы классифицируются по отраслям промышленности, в которых они играют веду­щую роль.

Металлические полезные ископаемые

1. Черные и легирующие металлы: железо, марганец, хром, титан, ва­надий, никель, кобальт, вольфрам, молибден.

2. Цветные металлы: медь, свинец, цинк, алюминий, олово, ртуть, сурьма.

3. Благородные металлы: золото, серебро, платина, платиноиды.

4. Радиоактивные металлы: уран, радий, торий.

5. Редкие и рассеянные металлы: бериллий, литий, цезий, рубидий.

6. Редкоземельные элементы: группа цериевая и иттриевая.

Неметаллические полезные ископаемые

3. Абразивные материалы и их сырье.

4. Изоляционные материалы.

5. Керамические, огнеупорные, кислотоупорные материалы и их сы­рье.

6. Драгоценные и поделочные камни.

7. Природные краски, наполнители и адсорбенты.

Источник