Полезные ископаемые. В скарновых месторождениях известны все металлы, кроме Cr, Sb, Hg

В скарновых месторождениях известны все металлы, кроме Cr, Sb, Hg.

Месторождения Fe, Co, Cu, Sn, Be, Sc, Nb, Tr, U.

Соотношение скарнов и руд:

1) тип месторождений. Руды образуются одновременно с пироксен-гранатовыми скарнами (магнетитовые, боратовые и графитовые месторождения);

2) тип месторождений. Сопровождающего оруденения (вслед за сменой известково-силикатных минералов);

3) тип месторождения. Наложенного оруденения, связанного с поздней стадией метасоматоза (вольфрамовые, молибденовые).

Гидротермальные месторождения. Возраст, геологические структуры. Физико-химические условия образования. Источники минерального вещества. Полезные ископаемые. Примеры месторождений.

Гидротермальные месторождения создаются при циркуляции газово-жидких минерализованных растворов.

Форма рудных тел - жилы, штокверки, гнезда, линзы, пластообразные залежи и др. Размеры их разные, в длину от первых метров до сотен м, редко километров.

Источники цветных, редких, благородных металлов и др.

Нерудные - магнезит, флюорит, горный хрусталь, барит и др.

1. Геологический возраст

Длительная история формирования - от 2,5 млрд.лет до настоящего времени.

Наиболее интенсивно- герцинский, киммерийский и альпийские циклы.

2. Геологические структуры

Рудоподводящие структуры - это каналы, по которым поступали рудоносные растворы из глубинных очагов в пределы рудного поля.

Рудораспределяющие структуры – это геологические структуры, по которым рудоносные растворы отводятся от рудоподводящих каналов (разрывы или водопроницаемые пласты).

Рудовмешающими являются структуры, в которых происходит отложение рудного вещества.

3. Связь с магматическими формациями

1. Ранняя стадия геосинклинали - практически не образуются.

2. Средняя стадия - с гранодиоритами, плагиогранитами образуются медно-полиметаллические и золотые месторождения.

3. Поздняя стадия - расцвет месторождений.

С гипабиссальными интрузиями связаны плутонические месторождения, а с вулнаническими андезитодацитами – вулканогенные гидротермальные месторождения.

Критерии связи магматизма и оруденения.

1) близость по возрасту;

2) сходность геологических структур;

5) одинаковая степень метаморфизма;

4) зональное размещение месторождений вокруг массивов;

5) минералогические и геохимические критерии;

6) петрохимические критерии.

Выделяются минералы - концентраторы и минералы – индикаторы металлов.

Генетические формы связи:

1) генетическая или материнская, при которой месторождения размещаются в центре или эндоконтакте массива;

2) парагенетическая (косвенная), оруденение связано с общим магматическим очагом;

3) агенетическая (случайная), месторождения и интрузивы принадлежат разным эпохам и не связаны между собой;

4) отсутствие каких-либо магматических пород.

Глубина эрозионного среза:

А) уровень среза не достигает скрытых интрузий;

Б) небольшой эрозионный срез (вскрываются апикальные зоны массивов);

В) глубокий эрозионный срез (вскрыты центральные или корневые части интрузий.

Дайки - дорудные, внутрирудные и пострудные.

1. Зональность гидротермальных месторождений

1. Температурная зональность В. Эммонса

2. Пульсационная модель С. Смирнова

Рудоносные расплавы отделяются импульсами, во времени меняется их состав.

Порядок зональности

А) региональная зональность рудных поясов;

Б) зональность рудных узлов, рудных полей и месторождений;

В) зональность рудных тел (концентрически зональное распределение минеральных комплексов в плоскости рудного тела).

Зональность очень разнообразная и зависит от многих факторов.

2. Гидротермальные изменения рудовмещающих пород

Калиевый метасоматоз (микроклинизация, серицитизация и каолинизация).

Натриевый метасоматоз (замещение микроклина альбитом).

Кремниевый метасоматоз (кварцевание с образованием роговиков, вторичных кварцитов, по карбонатным породам - джаспероидов).

Магниевый метасоматоз (известняки, мраморы, доломиты).

Железо-магниевый метасоматоз (хлоритизация по разным породам).

Кальциевый метасоматоз (пропилитизация по средним и основным породам, лиственитизация – по ультраосновным и основным).

Типичные изменения пород:

А) кислых, щелочных и средних (микроклинизация, альбитизация, мусковитизация, серитизация, хлоритизация и каолинизация);

Б) основных и ультраосновных пород (пропилитизация, лиственитизация, серпентинизация и оталькование).

6. Физико-химические условия образования

Рудообразующие растворы могут быть в виде взвеси, коллоидные и молекулярные. Для их проникновения необходимы благоприятные условия вмещающих пород:

А) пустоты в горных породах (сингенетичные и эпигенетичные);

Б) пористость горных пород (отношение объема всех пустот к объему породы, от 0 до 55%);

В) проницаемость горных пород (свойство порода пропускать через поры жидкость или газ).

7. Температура образования гидротермальных месторождений

Т кристаллизации гидротермальных жил:

начало - 700-600°С

окончание - 50 - 25°С.

Температура определяется двумя способами:

а) метод гомогенизации;

б) метод декрепитации (растрескивания минеральных частиц).

8. Давление при образовании месторождений

Гидростатическое Р - 5-45 МПа

Литостатическое 13-115 МПа

Продуктивная рудная стадия - Р = 150-200 МПа

9. Источники воды гидротермальных систем

Можно выделить пять источников воды. Магматическая вода отделяется от магматических расплавов в процессе их кристаллизации. В кислых магмах Н₂О от 2 до 10%. Среднее в магматическом расплаве воды 8%, в гранитоидной породе 1%, то избыток воды (7%), которая освобождается.

Метаморфическая вода образуется в процессе метаморфизма пород на глубине при повышении РТ-условий.

Освобождается в среднем порядка 9% воды. С 1км³ осадков при метаморфизме может образоваться 200 млн. т воды.

Захороненная вода находятся в порах древних осадков, погруженных на глубину. При геологических процессах из глины может отделяться 65% исходной воды.

Атмосферная вода может проникать вглубь ЗК и может приобретать свойства горячих минерализованных растворов.

Морская вода может участвовать в гидротермальном процессе при подводном магматизме.

10. Источники минерального вещества

Различают три источника.

1. Ювениальный магматический источник типичен для рудных месторождений ранней стадии геосинклиналей, производный базальтоидной магмы (Fе, Mn, Ti, V, Cr, Ni и др.).

2. Ассимиляционные магматические источники характерны для средней и поздней стадий геосинклиналей. Связаны с гранитизацией осадочной оболочки ЗК и ассимилируют ее компоненты. С гранитоидами связаны месторождения Та, Sn, Be, W, Mo и др.

3. Фильтрационные внемагматические источники отличаются тем, что рудные элементы заимствуются из боковых пород при движении гидротермальных растворов.

А) частичное заимствование характерно для петрогенных элементов (Si, Ca, Mg, K, Cl);

Б) заимствование также металлогенных элементов (U, Pb, Au, Ni, Co).

2. Форма переноса минеральных соединений

Рассматриваются четыре гипотезы переноса вещества гидротермальными растворами.

1. Перенос в истинных растворах минералов. По мере снижения Т минералы отлагаются из растворов. Противоречие заключается в том, что минералы имеют низкую растворимость в растворах.

2. Перенос в коллоидных растворах минералов. Здесь растворимость минералов в миллионы раз больше, чем в истинных растворах. Однако, тоже, есть проблемы для обоснования этой гипотезы (вязкие коллоидные растворы не могут длительное время перемещаться и др.).

3. Перенос минеральных веществ в легкорастворимых ионных растворах.

Легкорастворимые соединения - хлориды и фториды (анионы F, Cl+ катионы металлов). Наличие в растворах также сероводорода Н₂S приводит к обменным реакциям:

FeCl₂+H₂S=FeS+2HCl

растворим нерастворим

Однако активность сероводорода при снижении Т не возрастает, а уменьшается, поэтому перенос вещества в ионных растворах также ограничен.

4. Перенос в виде комплексных ионномолекулярных растворов.

Это наиболее приемлемая гипотеза, т.к. комплексные соединения легко растворяются и быстро распадаются при изменении РТ - условий.

5. Перенос может осуществлять при инфильтраций в движущихся растворах и при диффузии в застойных растворах.

Перемещение гидротермальных растворов может быть в результате давления парообразной фазы в основании гидротермальной колонны.

При диффузионной гипотезе перемещение рудообразущих веществ может произойти за счет неодинаковой диффузионной подвижности комплексных соединений (кислотные соединения опережают щелочные).

12. Минералообразующие элементы и минеральный парогенезис

Ионы металлов взаимодействуют с химически активными S и О.

При этом, труднорастворимые соединения выпадают из раствора, легкорастворимые соединения сохраняются в растворах.

Примеры:

Zn + S - ZnS выпадают из растворов и

Cu + S – CuFeS₂ образуются месторождения.

Если образуется ион {SO₄ }^2-, то возникают легкорастворимые сульфаты меди и цинка и не создаются месторождения.

Различные металлы обладают разным средством с S и O.

Соотношение металлов, S и O определяют состав выпадающих из растворов минералов. Это отражается на диаграмме "состав - парагенезис" минералов".

13. Метасоматоз

Метасоматоз - это замещение породы с изменением ее минерального и химического состава, причем замещаемая порода все время сохраняет твердое состояние.

При скарновом рудообразовании в процессе метасоматоза образуется серия минеральных зон, состав и расположение которых зависит от подвижности компонентов и физико-химических условий среды. В измененных породах все компоненты инертны. В последней зоне все компоненты вполне подвижны.

В гидротермальных месторождениях метасоматическая колонка более характерна для вмещающих боковых пород. Происходит наложение поздних минеральных комплексов на ранние.

Интрарудный метасоматоз - обусловлен замещением продуктами поздних стадий рудообразования минерального вещества предшествующих стадий.

Избирательный метасоматоз - заключается в образовании руд метасоматического происхождения в определенных горизонтах пород.

Избирательный метасоматоз зависит от свойств гордых пород:

1) минерально-химического состава:

А) благоприятные породы (известняки, доломиты, пирокласты);

Б) не очень благоприятные породы (изверженные породы, метаморфические породы и аркозы);

В) неблагоприятные породы (кварциты, песчаники, глинистые сланцы).

2) оптимальной пористости пород (2-8%);

3) фильтрационного эффекта (концентрация руд перед плохо проницаемыми породами-экранами).

Классификация гидротермальных месторождений

Классификация Линдгрена (по температуре и глубине образования). Выделяются 3 класса:

1) гипотермальный (на большой глубине и высоких РТ-условиях,

530 - 300°С);

2) мезотермальный (большая глубина, большое давление и средняя Т – 300-200°С); '

3) эпитермальный (небольшая глубина, умеренное давление и низкая температура Т 200-50°С)..

Классификация В.И.Смирнова. Выделяются 3 класса месторождений 1) плутоногенный, 2) вулканогенный и 3) амагматогенный

1) Плутоногенные месторождения

1) связаны с гранитоидами гипабиссальной глубинности;

2) подклассы месторождений: кварцевый, сульфидный и карбонатный;

3) стадийность минерализации

(раняя - оксидные соединения - кварц, гематит, вольфрамит, касситерит и др.);

средняя - сульфидные минералы;

поздняя - карбонатные минералы);

4) изменения боковых пород

(серицитизация, хлоритизация, окварцевание, пропилитизация, березитизация и др.),

5) формы рудных тел - изометричные, плоские, трубообразные залежи;

6) глубина формирования - 1-5км;

7) температура - от 500°С до 100-50°С;

8) рудные формации - кварцевого парагенезиса:

а) кварц-золотая;

б) кварц - арсенопирит-золотая;

в) кварц - пирит - золотая;

г) молибден - медно-порфировые.

Сульфидного парагенезиса:

а) галенит - сфалерит - халькопиритовая;

б) галенит - сфалерит - баритовая и др.

Карбонатового парагенезиса:

А) сидеритовые,

Б) родохрозитовые,

В) изгнезитовые,

Г) кальцит-тремолит-тальковые.

2) Вулканогенные месторождения

1) гидротермальные месторождения связаны с жерлами вулканов и прижерловыми структурами;

2) околорудные изменения (окварцевание, пропилитизация, алунитизация и каолинизация эффузивных пород);

3) температура от 600-500°С до 200-100°С;

4) метаколлоидные текстуры руд;

5) рудные формации:

а) полиметаллическая золото-серебряная.

б) золото - серебряная;

в) золото - серебряная (с теллуридами и селенидами);

г) киноварная;

д) алунитовая и другие.

Пример месторождений: КриплКрик (США). Представлено серией золотосеребряных жил, отходящих от жерла вулкана.

3. Амагматогенные месторождения

Размещаются среди осадочных пород без видимой связи с магматизмом.

Генезис этих месторождений дискуссионный. К ним относятся:

1) "медистые песчаники" (Джезказган);

2) месторождения свинца и цинка в карбонатных породах (Каратау);

3)месторождения сурьмы и ртути (Кадамджай и Хайдаркан, Средняя Азия);

4) флюоритовые месторождения (Караджал в Восточном Казахстане).

Колчеданные месторождения. Общая характеристика, генезис, мировые типы месторождений. Физико-химические условия образования. Систематика месторождений. Полезные ископаемые. Примеры месторождений.

Общие сведения

Колчеданные месторождения - это такие месторождения, руды которых сложены преимущественно сульфидами железа.

Резкое преобладание пирита, пирротина, иногда марказита (халькопирит, борнит, сфалерит, галенит, блеклые руды).

Нерудные - барит, кварц, карбонаты, серицит, хлорит, гипс.

Генетическая связь - с базальт-риолитовыми вулканогенными формациями ранней стадии развития эвгеосинклиналей.

Рудоносная формация подразделяется на 3 субформации:

1) недефференцированные базальты (серноколчеданные, редко медно-колчеданные месторождения кипрского типа);

2) контрасно дифференцированная базальт-риолитовая (медно колчеданные месторождения уральского типа);

3) последовательно дифференцированная базальт-андезит-дацит-риолитовая (колчеданно-полиметаллические месторождения рудноалтайского типа или типа Куроко, Япония).

Основная масса колчеданов накапливается в конце вулканического цикла (на этапе кислого вулканизма или вслед за ней).

Морфологические особенности

Форма - пластообразная или сукущие прожилково-вкрапленные руды.

Зональность - в лежачем боку пиритные руды, далее пирит- халько-пиритные и в висячем боку - полиметаллические.

Прожидково-вкрапленные руды сопровождаются ореолом гидротермально измененных пород (серицит-хлоритовые, кварц-серицитовые).

Рудные обломки – встречаются в туфоконгломератах, перекрывающих рудные горизонты. Это механические осколки руды, образовавшиеся при тектонических подвижках и эксплозии.

Генезис - все месторождения связаны с глубинными вулканическими очагами. На пути газогидротермальных потоков образуются гидротермально-метасоматические руды, а на дне водоемов – вулканогенно-осадочные пластовые руды.

Пострудная тектоника изменяла первичные формы рудных тел (пластообразные) во вторичные (сложно-складчатые).

При метаморфизме вмещающие породы и руды преобразуются в амфиболитовую и зеленосланцевую фации. Рудные тела превращаются в линзы, возникают полосчатые и сланцеватые тукстуры, альпийские прожилки.

Пирит преобразуется в пирротин.

3. Геологические структуры

Региональные вулканические пояса в виде трогов, контролируются глубинными разломами. Образуются в раннюю стадию.

Размеры поясов (длина тысячи км, ширина – 5-100км).

Рудные поля контролируются центрами тектонической активности.

Месторождения внутриколчеданных полей приурочены к центру или склонам вулканических поднятий (куполов).

Рудные тела – контролируются локальными разломами или образуют согласные залежи с вмещающими породами. Образуется комбинация секущих и согласных тел.

4. Геологический возраст

Месторождения формировались в ранние стадии всех тектонических циклов.

1. Архейский цикл (Канада, США, Австралия, Карелия).

2. Протерозой (полярный Урал, Прибайкалье, Сев. Тянь-Шань и др.).

3. Каледонские (Бурятия, Зап. Саян, Канада, Иран и др.).

4. Герцинские (Урал, Рудный Алтай, Средняя Азия, США, Испания).

5. Киммерийские (Кавказ, Якутия, Албания и др.).

6. Альпийские (Кавказ, Турция, Греция и др.).

5. Физико-химические условия образования

Концепция А.Заварицкого, Т.Ватанабе, В.Смирнова, Г.Щербы и др. о гидрометрально-осадочном колчеданных руд.

1) поствулканические гидротермальные растворы, проходя сквозь колонну вулканогенно-осадочных пород, гидротермально изменяя их, образуя гидротермально-метасоматические прожилково-вкрапленные руды.

2) при достижений дна бассейна происходило осаждение рудного вещества с образованием пластовых гидротермально-осадочных руд.

Соотношение изотопов О и Н в газово-жидких включениях рудных минералов соответствует изотопам морской воды.

Источники серы, металлов – прямой, магматический.

Глубина, давление и температура

Давление. Вулканогенно-осадочные руды отлагались при относительно низком давлении (на глубине столба морской воды – 500м – 5МПа). Гидротермально-метасоматические руды формировались при большом давлении.

Температура. Для гидротермально-осадочных руд:

у поверхности воды: 100С;

На глубине 100м – 180С;

На глубине 200м – 215С;

На глубине 200м – 365С.

Для гидротермально-метасоматических руд – 200-500С;

Зона кварцитов (с турмалином, корундом, топазом) – 450-350С;

Зона кварц-серицитовых пород – 300-200С;

Зона хлоритизированных пород – 250-200С;

Зона коалинизированных пород – 200-100С.

Характер рудообразующих растворов. На глубине воды 500м, давление равно 5МПа при Т от 500 до 220-275С – рудообразующий раствор будет газообразным, а ниже этой Т – жидким.

6. Этапы рудообразования

Всего выделяется 3 этапа:

1) Предрудный этап – определяется высокотемпературными кислыми газовыми растворами, по физико-химическим свойствам близкими к современным вулканическим процессам. Образуется метасоматическая колонка из 3 зон:

1 – кварцитовая,

2 – сирицитовая,

3 – хлоритовая.

Соответственно сменяется Т от 450 до 200С, рН от 4-5 до 6-8.

2) Колчеданный этап. Происходит массовое отложение сульфидов (пирит, реже – пирротин и маркозит).

3) Рудный этап. Гидротермальные растворы были без серы, но содержали цветные металлы в форме хлоридов и комплексных ионов. Они реагировали с сернистыми соединениями второго этапа, образуя колчеданно-полиметаллические рудные тела (Рудный Алтай).

Классификация месторождений

Выделяется 3 типа месторождений.

1. Вулканогенные гидротермально-осадочные.

Форма - согласные пластовые залежи массивных руд (Урал, Рудный Алтай, Большой Кавказ и др.). В основании рудных залежей преобладают серноколчеданные руды, переходящие выше в пирит - халькопиритовые, а затем в галенит-сфалеритовые.

Руды образовались в результате отложения сульфидного вещества из поствулканических растворов на дне моря.

2. Вулканогенные гидротермально-метасоматические.

Образуют зоны прожилково-вкрапленных руд среди туфов, лав и субвулканкческих пород. Рудные тела образовались в результате замещения вулканогенных пород под воздействием паров и газов (месторождения Малого Кавказа).

Но в частом виде эти месторождения встречаются редко.

3. Комбинированные гидротермально-метасоматически-осадочные месторождения.

В контурах рудных тел объединяются гидротермально-осадочные и гидротермально-метасоматические руды.

Пример: Гайское месторождения на Урале.

На путях подъема гидротермальной магмы образуются гидротермально-метасоматические руды, а наверху на дне морского дна формировались богатые гидротермально-осадочные руды.