Общая характеристика

Месторождения могут образоваться двумя способами:

1) растворение и вынос породной горной массы и концентрация полезного ископаемого (остаточные;

2) растворение водами полезных компонентов и переотложение их в нижней части коры выветривания (инфильтрационные).

Форма рудных тел:

1) площадная;

2) линейная;

3) карстовая.

Месторождения могут быть переотложенными и преобразованными.

Переотложенные – смещение рыхлой массы вниз по сколону.

Преобразованные - при дополнительном привносе (инфильтрации) соединений, не входящих в состав первоначальных продуктов разложения.

Месторождения могут быть открытыми и погребенными.

2. Процессы выветривания

Основными агентами выветривания являются вода, кислород, углекислота, различные кислоты, колебания температуры.

Вода – главный агент выветривания:

1) растворение, перенос и отложение химических элементов в коре;

2) разложение породообразующих минералов пород;

3) регулирование физико-химической обстановки среды (рН – кислотности, щелочности, ЕН – окислительно-восстановительный потенциал, химический состав растворов).

Главный источник Н₂О – атмосферные осадки.

Кислород играет большую роль при окислении (О - атмосферы, растворенный в воде и О - минеральных соединений).

Углекислота - активно участвует в процессах окисления и превращает некоторые силикаты в кислородные соединения.

Кислоты (неорганические и органические) способствуют разложению горных пород.

Микроорганизмы (бактерии) также участвуют в преобразовании горных пород (выделяют О и СО₂), выборочно концентрируют элементы и др.).

Температура (+20°-20°С). Более интенсивное разложение происходит при более высокой Т.

Окисление происходит под воздействием кислорода, воды, углекислоты и минеральных кислот. Минералы материнской породы переходят в более устойчивые окисные формы. Часть из них (труднорастворимые) накапливаются в остатке (оксиды и гидрооксиды Fе, Mn, Al и др.).

Гидратация - процесс, при котором вода может войти в решетку минералов (гидроксильная вода) или в каналы решетки минералов (цеолитная вода). Процессы гидратации имеют большое значение для поведения Fe, Al, Mn и др..

Гидролиз - определяется обменной реакцией между основаниями минералов вмещающих пород и водородными ионами диссоциированной воды.

Разрушаются силикаты, образуются глинистые минералы. За счет вытеснения катионов накапливаются оксиды и гидрооксиды (Al, Si, Fe, Mn).

Диализ - диффузионные удаление из глины металлических катионов (до образования "чистых глин"). При этом подвижность элементов различна. Б.Полынов и А. Перельман вывели ряды миграции элементов:

1) Энергично выносимые Cl, Br, I, S;

2) Легко выносимые Ca, Na, K, F;

3) Подвижные SiO₂, P, Mn, Сo, Ni, Cu;

4) Инертные Fe, Al, Ti

3. Профили выветривания

Выделяются 3 профиля выветривания.

1. Гидрослюдистый (насыщенный сиалитный) –изменение силикатов при гидролизном и гидротном изменении пород (без существенной миграции SiO₂) - гидрослюды, гидрохлориты, бейделлит и монтмориллонит. Месторождения практически не образуются.

2. Глинистый – (насыщенный сиалитный) отличается незначительным дефицитом SiO₂. Типоморфные минералы:

каолин нонтронит

галлуазит кварц

(Месторождения глин и каолина).

3. Латеритный (алитный) - происходит полное разрешение связей между Al₂O₃ и SiO_2.

Типоморфные минералы:

Гиббсит лимонит и др.

Гётит

(Связаны остаточные месторождения).

4. Геологические условия образования

Климат (температура и количество осадков).

При жарком и влажном климате – оптимальные условия для кор выветривания.

Среднее и регулярное впадение осадков - наиболее благоприятное (тропики).

Состав разлагаемых пород:

1) ультра основные и основные породы легко образуют коры выветривания. Формируются месторождения Fe (бурый железняк), Ni (силикатные руды), бокситы.

2) кислые породы преобразуются медленнее. В верхней зоне накапливаются глины или бокситы.

Тектонические явления (после образования месторождений):

а) в приподнятых блоках месторождения разрушаются;

б) в нисходящих блоках формируются погребенные месторождения;

в) стабильные блоки (месторождения сохраняются под небольшим чехлом рыхлых отложений).

Рельеф местности.

а) высокогорный рельеф неблагоприятен для развития кор;

б) равнинный рельеф также мало благоприятен, т.к. высокий уровень грунтовых вод;

в) среднегорный холмистый рельеф наиболее благоприятен (просачивание атмосферных осадков).

Уровень грунтовых вод.

Месторождения развиваются вниз от древней поверхности выравнивания до уровня грунтовых вод.

Месторождения кор выветривания формировались длительное время (до 15-20мл). Они известны в архее, протерозое. Широко развиты девонские, докаменноугольные и каменноугольные коры, а также мезозойские и альпийского времени.

5. Остаточные месторождения

1) Месторождения силикатных никелевых руд.

Связаны с корами выветривания серпентинитов (по дунитам и перидотитам), сформированных в тропическом и субтропическом климате мезозойского и четвертичного времени (Южный Урал, Бразилия, Новая Каледония, Индонезия и др.).

Месторождения Южного Урала образовались в корах выветривания серпентинитов в обстановке жаркого субтропического климата. Аподунитовые и апоперидотитовые серпентиниты состоят в основном из хризотила и антигорита.

Никель в породах находится в оливине и ромбическом пироксене, при выветривании переходит в серпентин.

Зональность коры выветривания (сверху вниз):

1) остаточные продукты выветривания мощностью до 6м, сложенные гидроксидами железа (зона охр);

2) зона незавершенного выветривания при гидратации и гидролизе, сложенная в основном нонтронитом, феррибейделлитом и ферримонтмориллонитом (нонтронитовая зона), мощность 4-12м;

3) полуразрушенного и выщелоченного серпентинита (мощностью 5-25м), обогащенного вторичными никелевыми минералами (гарниерит, ревдинскит, айдырлит и др).

Содержание Ni рудах коры выветривания 0,5-1% (среднее 1%);

Содержание Со (0,03-0,07%).

2) Месторождения бурых железняков.

При выветривании серпентинитов происходит также концентрация Fe. Остаточные месторождения бурых железняков содержат примесь Ni, Mn, Cr и имеют название «природно-легированные руды». Известны на Урале, Северном Кавказе, Кубе.

3) Месторождения марганца.

Образуются при выветриваний перед, содержащих минералы марганца низших валентностей (карбонаты, силикаты, безводные оксиды). Они преобразуются в гидрооксиды Mn⁺⁴ (псиломелан, вернадит).

Последние переходят в безводный пиролюзит. Концентрация Мn увеличивается до десятков % (Куба, Индия и др.).

4.Месторождения бокситов (площадные и карстовые).

Площадные (латеритные) образуются при выветривании глиноземсодержащих коренных пород в условиях жаркого и влажного тропического и субтропического климата. Происходит вынос Na, K, Si и накопление в остатке Аl.

Месторождения Индии, Бразилии, Африки, США и др.

Карстовые бокситы выполняют воронки карбонатных пород.

Последние заполняются нерастворимыми глинистыми и железистыми остатками, которые затем преобразуются в массу глин и железистых бокситов. Известны в Испании, Фракции, Африке и др., а также на Урале, Казахстане.

Содержание Аl₂O₃ более 50%.

Основные минералы: бёмит, гиббсит, гидраргиллит, диаспор.

5) Месторождения каолинов (с ильменитом и цирконом).

Формируются в коре выветривания кислых и щелочных гранитных пород.

6) Месторождения апатита и барита.

Образуются при выветривании известняков.

7) Месторождения золота, олова, тантала, ниобия, редких земель образуются при концентрации этих металлов в остаточных глинах коры выветривания.