Факторы, определяющие разрушение месторождений полезных ископаемых, расположенных вблизи дневной поверхности.

Процессы выветривания протекают в самой верхней части литосферы (первые сотни метров) при атмосферном давлении и небольших колебаниях температуры (от +50 до -50). Ограничены вариации окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных показателей зоны гипергенеза. В этих условиях породообразующие, акцессорные и рудные минералы ведут себя по-разному. По степени устойчивости к разложению в гипергенезе выделяют 4 мин. группы: 1)весьма устойчивые (кварц + хромшпинелиды, топаз, турмалин, брукит, анатаз, рутил, шпинель, платина, золото, циркон, корунд, алмаз), 2)устойчивые (мусковит, ортоклаз, микроклин, кислые плагиоклазы, альмандин, гематит, магнетит, сфен, колумбит, касситерит), 3)малоустойчивые (амфиболы, пироксены, вольфрамит, шеелит, апатит), 4)неустойчивые (основные плагиоклазы, фельдшпатоиды, биотит, авгит, доломит, кальцит, гипс, пирротин, сфалерит, пирит). Минералы первой и второй групп могут давать концентрации, в том числе рудные, в элювиальных образованиях. Для разложения минералов второй и третьей групп требуется глубокое химическое выветривание. Минералы последней группы наиболее легко подвергаются разложению.

Главные процессы, обуславливающие разложение минералов в коре выветривания:

- окислительно-восстановительные реакции, которые происходят за счет основных потенциалзадающих компонентов (O,S,Fe,C)

- реакции обмена, происходящие из-за изменений состава и кислотно-щелочных условий,

- гидролиз безводных соединений,

- микробиальная деятельность,

- явления сорбции и десорбции.

Параллельно с преобразованием минеральной части пород в коре выветривания протекают процессы выщелачивания. Выщелоченные из верхних частей кор выветривания элементы могут осаждаться в их нижних горизонтах или обогащать подземные воды.

 

 

54. Какие месторождения образуются в корах выветривания? Приведите примеры таких месторождений.

Рассматриваемые месторождения можно объединить в несколько рудных формаций: латеритных и карстовых бокситов; железо-кобальт-никелевая в серпентинизированных гипербазитах; редкометальных и редкоземельных выветренных карбонатитов и щелочных гранитов; золотоносных контактных и карстовых кор выветривания; каолинитовая в выветрелых гранитах; мартитовая в выветрелых железистых кварцитах; окисных марганцевых руд в выветрелых марганцевоносных метаморфических породах. Кроме того, следует отметить месторождения ильменита, камнесамоцветного сырья (бирюзы, малахита, хризоапраза и др.), магнезита-капустника, талька, барита, маршаллита и фосфоритов.

 

Бокситы (95% запасов), Fe,Mn,Ni,Co, редких металлов, Au, каолин, апатит, магнезит, тальк, барит, цеолиты, монтмориллонит, маршаллит, камнесамоцветное сырье.

 

Исходные породы – полезные ископаемые (примеры месторождений).

Богатые-Al базальты, габбро, щелочные породы, кристаллические сланцы – Бокситы (Боке, Гвинея, Красная Шапочка, С.Урал).

Ультрабазиты – Ni,Co,Fe,Магнезит (Майари, Куба, Халиловское,Россия).

Габбро-анортозиты – Ильменит (Волынское).

Железистые кварциты – Fe (Михайловское).

Гондиты, марганцевоносные метаморфические сланцы – Mn (Постмасбургское ЮАР).

Лейкократовые граниты – каолин (Васильковское, Казахстан).

Карбонатиты – Nb,Zr,Tr (Араша, Бразилия).

Редкометальные щелочные граниты – Ta,Nb,Th (Плато Джос, Нигерия).

Золотоносные колчеданные месторождения и березиты – Au (Майкаин, Казахстан).

Оталькованные доломиты и кремнисто-известковые породы – тальк и маршаллит (Алгуй, Россия).

Фосфоритоносные доломиты – фосфорит (Телек,Россия).

Содержащие фосфор и медь пиритоносные черные сланцы – бирюза (Бирюзокан, Узбекистан).

 

 

55. Условия образования месторождений в корах выветривания.

Конечными продуктами глубокого химического преобразования в корах выветривания являются глинистые минералы, простые окислы и гидроокислы, карбонаты сульфаты, сульфиды, фосфаты. Кора выветривания представляет собой сложный агрегат глинистых новообразований с различной примесью устойчивых реликтовых минералов песчано-алевритовой размерности и обломков неразложившихся коренных пород.

Полезные компоненты могут накапливаться как непосредственно в корах выветривания (остаточные), так и на удалении (переотложенные или инфильтрационные). Инфильтрационные месторождения в основном связаны с деятельностью подземных вод, поэтому рассмотрены в группе эпигенетических.

В корах выветривания распространены сорбционный, окислительно-восстановительные, кислотно-щелочные, в меньшей мере механический и испарительный геохимические барьеры. На окислительном барьере могут накапливаться руды Fe, Mn, Cu, ванадия, селена, церия, на восстановительном – U, Cu, ванадия. При изменении кислотно-щелочных условий и в результате реакций обмена концентрируются Ni, Co, Be, Mo, Ag, частично Au, образуются магнезит, барит, апатит, целестин. Сорбционные концентрации характерны для радия, урана, лития и редких земель. Испарительный барьер действует в пустынных условиях, где могут накапливаться уран, радий, ванадий.

Большое значение при перераспределении вещества в корах выветривания имеет органическое вещество. Роль органических веществ в формировании полезных ископаемых следует рассматривать в трех аспектах:

1. Деятельность микроорганизмов.

2. Образование металл-органических соединений.

3. Сорбционные свойства.

Микробиальная деятельность обусловливает большую скорость биохимических реакций, в результате которых создается концентрация потенциалзадающих веществ.

Геохимическое значение органического вещества в порах выветривания определяется прежде всего его высокими сорбционными свойствами. Благодаря им могут накапливаться радий, уран, торий, молибден, бериллий, германий и др.

Предпосылки образования месторождений в корах выветривания:

- Состав исходных пород во многом определяет вид минерального сырья, месторождения которых могут образовываться в корах выветривания. Благоприятным фактором считается широкое распространение пород, изначально обогащенных теми или иными полезными компонентами.

- Тектонический режим. Для образования месторождений данной группы тектонический режим определяет три условия:

1. Большие объемы гипергенной переработки исходных пород и, как следствие, крупные запасы руд.

2. Стабильность действия геохимических условий рудонакопления и соответствующую длительность формирования кор выветривания.

3. Сохранность месторождений.

Этим условиям соответствуют режимы длительных устойчивых поднятий в геотектонически стабильных блоках земной коры.

- Геоморфологические и гидрогеологические условия. Синхронные образованию можных кор выветривания тектонические движения обуславливают формирование определенного типа рельефа – высокостоящего пенеплена. Такой мегарельеф складчато-глыбовых и глыбовых средних гор, низкого плоскогорья, высокохолмистых плато и цокольных равнин является наиболее благоприятным для образования месторождений, поскольку обуславливает максимальную глубину проникновения грунтовых вод.

Плоские водоразделы обуславливают также минимальную денудацию образующегося элювиального материала, который происходит вдоль эрозионной сети. Вместе с тем в этих условиях отмечается интенсивный дренаж и необходимый вынос растворимых соединений грунтовыми водами.

Наибольшая эффективность процессов выветривания и рудообразования происходит в верхней зоне аэрации. Воды этой зоны в гумидном климате являются кислыми и обогащены кислородом. Вблизи уровня грунтовых вод они становятся нейтральными, ниже – щелочными и восстановительными. Таким образом, вблизи уровня ГВ чаще всего формируются геохимические барьерные обстановки и происходит рудонакопление.

Максимальная проработка грунтовыми водами горных пород отмечается в краевых частях пенепленов (в макрорельефе это придолинные участки плоских водоразделов). Именно там благоприятные условия – наибольшая водообильность, дренаж, глубина проработки материала.

Для развития зон окисления месторождений благоприятными являются: влажный жаркий климат, медленные поднятия, интенсивный водообмен грунтовых вод, хорошая проницаемость рудных тел, скопления химически и биохимически активных компонентов.

Связь месторождений с тропическим климатом. Приуроченность остаточных месторождений к областям проявления тропического климата обусловлена тем, что именно в такой жаркой гумидной обстановке процессы химического и биохимического выветривания и перераспределении вещества происходят наиболее интенсивно. Высокая влажность и положительные среднегодовые температуры способствуют мощному развитию растительно-животного и почвенного покрова и глубокому распределению органического вещества, обогащающего подземные воды. Это определяет высокую интенсивность биохимического выветривания.

Связь месторождений с геологическими эпохами. Наиболее крупные и многочисленные месторождения рассматриваемого класса встречаются в геологических формациях, образованных в глобальные геологические эпохи развития интенсивного химического выветривания.

Поэтапное развитие интенсивных кор выветривания связывают с эпохами глобальных потеплений и широкого распространения тропического климата.

Локализация месторождений в вертикальных зонах кор выветривания.