Новый период, мировые школы.

Новый, капиталистический период (XIX – середина ХХ в.) характеризуется интенсификацией геологических исследований. Накопленные данные привели к окончательному разочарованию геологов в представлениях крайних сторонников плутонизма и нептунизма. В мире сложились 5 основных мировых школ в области учения о полезных ископаемых: американская, немецкая, французская, японская и российская. Для американской школы характерно геолого-структурное и экспериментальное направления исследований. Выдающимися представителями этой школы были Вольдемар Линдгрен (1860 – 1939), Уильям Эммонс (1876 – 1948), Алан Бейтман. Их труды и учебники о месторождениях были переведены на русский язык и первые советские геологи учились по ним. В 1906 г. В. Линдгрен на Х сессии Международного геологического конгресса предложил деление гидротермальных месторождений на 3 класса: эпитермальный (50-200^оС), мезотермальный (200-300^о), гипотермальный (300-500^о), которое было принято во всем мире. Сторонником магматического происхождения гидротермальных растворов и месторождений был У. Эммонс, разработавший теорию зональности месторождений. Важнейшее значение для консолидации геологов вокруг американской школы имела организация в 1906 г. издания журнала "Economic Geology", получившего мировую известность. Экспериментальные минералогические исследования были сосредоточены в организованной в 1905 г. Геофизической лаборатории Института Карнеги в Вашингтоне, где работали Норман Боуэн (1887 – 1956), разработавший модель образования руд по способу кристаллизационной дифференциации, и другие ученые.

Немецкая школа берет начало с исследований Агриколы, старейшая в мире. Для нее характерно развитие минераграфического раздела в учении о полезных ископаемых (Пауль Рамдор, род. в 1899 г. "Рудные минералы и их срастания", 1962). Физико-химического направления (швейцарец Пауль Ниггли (1888 – 1953), разработавший идею последовательного образования пегматитов, пневматолитов и гидротерм на основании анализа физико-химической системы вода – силикатный расплав), Генетического - Ханс Шнейдерхен (1887 – 1962) – автор книги "Рудные месторождения" (1958), который поддерживал Ниггли, выделял вулканическую и плутоническую группы гидротермальных месторождений. Основоположниками французской школы были Эли де Бомон и Л. де Лоне. Эли де Бомон (1798 – 1874) в 1847 г. обосновал гидротермальную теорию происхождения рудных месторождений, а де Лоне в 1897 г. ввел в науку термин "гидротермальные месторождения". Они обосновали магматогенное происхождение гидротерм. Современный представитель этой школы П. Рутье (1980) только части гидротермальных месторождений приписывает магматогенное происхождение. Де Лоне (1860 – 1938) явился основателем металлогенического направления в исследовании месторождений, предложившим этот термин в 1892 г. Японская геологическая школа возникла в новейшее время. Ее представители Такео Ватанабе, Тацуо Тацуми расшифровали механизм возникновения субмаринных вулканогенных гидротермально-осадочных колчеданных руд типа куроко. Российская школа характеризуется исследованием связей процессов образования месторождения с геологической средой. Ее основы были заложены сотрудниками Геологического комитета, организованного в 1882 г. ВСЕГЕИ. С 1885 г. комитет возглавлял А.П. Карпинский (1847 – 1936) – автор первого в России учебника по рудным месторождениям. Высокий теоретический уровень науки о месторождениях в России отражен в двухтомнике К.И. Богдановича (1864 – 1947) "Рудные месторождения", опубликованном в 1913 г. Ф.Ю. Левинсон-Лессинг. Крупным специалистом по геологии месторождений золота и платины на Урале был Н.К. Высоцкий (1864 – 1932). Признанным исследователем золоторудных месторождений Сибири и основателем металлогенического направления в России является В.А. Обручев (1863 – 1956). Крупный вклад в геологию и минерагению угольных месторождений внес П.И. Степанов (1880 – 1947), нефтяных – И.М. Губкин (1871 – 1939). Наибольшего развития учение о полезных ископаемых в России получило в 20-х – 40-х гг., когда потребовалось в короткие сроки обеспечить минеральным сырьем развивающуюся промышленность СССР. В связи с этим произошла более глубокая дифференциация науки по видам полезных ископаемых. В области геологии рудных месторождений была разработана классификация и рассмотрены проблемы генезиса магматических месторождений (А.Н. Заварицкий, 1884 – 1952), сформулированы магматическая (А.Е. Ферсман, 1883 – 1945) и метасоматическая (А.Н Заварицкий) гипотезы образования пегматитов, инфильтрационно-диффузионная гипотеза образования скарнов (Д.С. Коржинский, 1899 – 1987). Важный вклад в исследования гидротермальных месторождений внесли А.Г. Бетехтин (1897 – 1962), С.С. Смирнов (1895 – 1947), месторождений выветривания – И.И. Гинзбург (1882 – 1965), осадочных – Н.М. Страхов (1900-1978). Крупным специалистом по неметаллическим полезным ископаемым был П.М. Татаринов (1895 – 1976). Приоритетное значение получили геохимическое и металлогеническое направления. Геохимическое направление в изучении месторождений закладывалось трудами В.И. Вернадского (1863 – 1945), А.Е. Ферсмана (1883-1945), металлогеническое – Ю.А. Билибина (1901-1952), С.С. Смирнова и В.И. Смирнова (1910-1988). Интенсивное развитие учения о полезных ископаемых в СССР помогло решить задачу обеспечения страны собственным минеральным сырьем. Промышленность царской России полностью зависела от импорта минерального сырья. По подсчетам В.И. Вернадского русская промышленность в 1916 г. использовала только 14 химических элементов, добывавшихся из отечественных месторождений, а запасы были установлены только для 4 из них. В 80-х годах ХХ в. СССР занимал уже ведущее место в мире по запасам 18 видов полезных ископаемых: угля, нефти, природного газа, железа, хрома, марганца, свинца, никеля, кобальта, вольфрама, молибдена, сурьмы, алмазов, серы, калийных солей, апатита, асбеста. Наука о полезных ископаемых, сформировавшаяся в Советском Союзе, получила мировое признание.

Новейший период.

Новейший период развития мировой науки о месторождениях характеризуется стиранием граней между научными школами, большой интернационализацией науки. Современный период развития мировой науки о месторождениях отличается большими изменениями в теории и практике (Скиннер, Симс, 1984), обусловленными развитием геологоразведочных работ, геохимии и идей тектоники плит. 1. Расширение геологоразведочных работ привело к обнаружению месторождений новых генетических групп: карбонатитовой, альбитит-грейзеновой, увеличилось разнообразие месторождений в пределах групп. Выявлены совершенно новые формации месторождений: никелевые месторождения в ультраосновных эффузивах, урановые месторождения в зонах несогласия, алмазы в лампроитах и др. Аргайл. 2. В области геохимии - это успехи в

- физико-химическом моделировании природных процессов, которое может быть прямым, выполняемым в лабораторных условиях, и косвенным, осуществляемым с помощью термодинамических расчетов уравнений природных реакций, позволяющих перейти к количественным оценкам условий минералообразования.

- геохимии изотопов и прецизионных методах определения состава минералов и микровключений в них, изучается фракционирование стабильных изотопов H, C, O, S, Sr в процессах рудообразования, что позволяет реконструировать условия образования полезных ископаемых.

Так, благодаря исследованиям американского геохимика Х. Тейлора содержания дейтерия и тяжелого кислорода (О₁₈) в газово-жидких включениях гидротермальных минералов, было установлено разнообразие источников воды гидротермальных месторождений. Выявлено, что они могут образовываться не только за счет магматогенных растворов, но и метаморфогенных, подземных вод атмосферного и морского происхождения, а также смешанных вод (Тейлор,1977). Анализ изотопов позволяет производить радиологическое определение возраста месторождений и окружающих их горных пород. 3. Отход от фиксистской концепции формирования земной коры в сторону мобилизма. Идеи тектоники плит наиболее широкое распространение получили за рубежом. Они оказали большое влияние на металлогению, позволив по-новому взглянуть на закономерности размещения месторождений полезных ископаемых, как это сделано, например, А. Митчелл и М. Гарсон в книге "Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений" (1984).

30. Процессы образования месторождений ПИ.

По источнику энергии геологические процессы разделяются на эндогенные, источником энергии которых являются недра Земли, и экзогенные, источником энергии которых является Солнце. Среди эндогенных в качестве самостоятельных выделяются метаморфогенные процессы преобразования продуктов эндогенных или экзогенных процессов. Эндогенные процессы приводят к образованию месторождений эндогенной серии. Начало эндогенных процессов закладывается в мантии Земли. Оно вызывается конвективным тепло-массопереносом вещества мантии при средней температуре 1500 - 2000 ^о и давлении порядка 12 тыс. атм (1200 МПа, мегапаскаль). В областях восходящих струй астеносферная мантия проникает в литосферу → давление уменьшается → выплавление из вещества мантии легкоплавких жидких фракций (базальтовой магмы) от нерасплавившегося твердого остатка (рестита) → начало магматических процессов

Процесс; Результат процесса; Глубина, км; Температура грд. С.

Эндогенный;

Магматический плавление;

Мантии; Магматические горные породы и руды,I-граниты: 20 – 10; 1500 - 800

Коры; S-граниты;

Накопление остаточного расплава;

Пегматитовый; Пегматиты; 20 – 1; 800-300

Кристаллизация силикатного расплава, накопление и выделение флюидов;

Автометасоматоз; Альбититы и грейзены; 5-1; 550-220

Контактовый метасоматоз; Скарны; 2,5 – 0,5; 700 – 200

Переход флюидов в жидкое состояние;

Гидротермальный; Гидротермалиты; 4,5 – 0; 400-50

Гидротермально-осадочный; Колчеданные руды; 0,5 – 0; 400-50

Экзогенный;

Выветривание; Коры выветривания; 0 – 0,2; 0 - +20

Осадконакопление; Осадок; 0; 0 - +20

Диагенез; Осадочная порода; 0 – 0,15; 4-20

Катагенез; Осадочная порода; 0,15 – 6,0; 20 – 250

Метаморфогенный;

Региональный метаморфизм; Метаморфические породы; 3-50; 250 – 950

Контактовый метаморфизм; Метаморфические породы; 1 – 1,5; 700 - 800

Крайние проявления метаморфизма могут вновь привести к плавлению вещества земной коры и дать начало магматическим процессам. В этом проявляется цикличность геологических процессов. Геологические процессы обуславливают миграцию химических элементов в земной коре. При наличии на путях миграции геохимических барьеров происходит концентрация вещества с образованием месторождений.

31. Последовательность главных процессов рудообразования и их параметры.

Начало эндогенных процессов закладывается в мантии Земли. Оно вызывается конвективным тепло-массопереносом вещества мантии при t_ср. 1500-2000 и дав.12 тыс.атм. (1200 МПа).В областях восходящих струй астеносферная мантия проникает в литосферу → давление уменьшается → начинается выплавление из вещества мантии легкоплавких жидких фракций (базальтовой магмы) от не расплавившегося твердого остатка (рестита) → начало магматических процессов. Образуются I-граниты - мантийные и S-граниты - «коровые» граниты. Накапливаются летучие компоненты начинается пегматитовый процесс возникают крупно- и гигантокристаллич. Г.П. Водные флюиды воздействуют на закристаллизованную часть интрузии, происходит автометасоматоз. Контактовый метасоматоз - скарны. Флюиды переходят в жидкое состояние, начинаются гидротермальные процессы. Вулканогенно-осадочный процесс – выходы магм и растворов. Далее экзогенный процессы и метаморфизм (таблица).