Инфильтрационные месторождения выветривания, их классификация по типу геохимического барьера.

Название класса связано с названием процесса. Инфильтрация - это просачивание поверхностных вод в толщу осадков или горных пород. Такие воды могут содержать различные компоненты, концентрация которых на геохимических барьерах может привести к образованию месторождений полезных ископаемых.

Тела полезных ископаемых залегают среди проницаемых для грунтовых вод осадочных отложений и горных пород. Форма тел бывает различной: линзовидной, серповидной, лентовидной. Типичной считается серповидная форма залежей.

Состав полезных ископаемых определяется, во-первых, составом выветривающихся горных пород, поставляющих вещества для образования месторождений, и, во-вторых, характером геохимического барьера (средой концентрации), на котором происходит минералообразование.

Классификация инфильтрационных месторождений основана на характере среды, в которой происходит концентрация полезных компонентов, т.е. на характере геохимического барьера. Выделяются пять подклассов, связанных с пятью барьерами: щелочным, восстановительным, температурно-барическим, криогенным и фильтрационным. Однако название подклассов дается по наиболее устоявшимся и общепринятым названиям.

Классификация месторождений инфильтрационного подкласса

группы выветривания

Подкласс - Примеры формаций полезных ископаемых (Примеры месторождений);

Контактово-карстовый (щелочно-барьерный) - Контактовых силикатных никелевых руд (Уфалейское на Урале); Ролловый (восстановительно- барьерный) - Селен-урановая, Уран-ванадий-медная, Самородной серы (Шор-Су в Узбекистане), Волконскоитовая (Ефимятское в Предуралье); Калькретовый (термобарическо-барьерный) - Известковых туфов, Урансодержащих туфов; Криогенный - Углеводородных газогидратов; Атмосферноводный - Пресных грунтовых вод.

Месторождения контактово-карстового подкласса залегаютна контакте породы, являющейся источником полезных компонентов и породы, создающей щелочной геохимический барьер, в качестве последней обычно выступают карбонатные породы. Поскольку карбонатные породы достаточно хорошо карстуются, то в зоне контакта возникают карстовые пустоты, заполненные глиной. Наиболее типичными и практически важными в этом подклассе являются месторождения силикатных никелевых руд, залегающие в виде линз и шляп на карбонатных породах, которые контактируют с телами серпентинизированных гипербазитов. Контактовые месторождения силикатных никелевых руд характерны для региона Среднего Урала. Образование контактово-карстовых месторождений объясняется следующим образом. Как уже было описано выше, в верхних горизонтах коры выветривания ультраосновных пород преобладает кислая среда, благоприятствующая миграции никеля. При наличии потока грунтовых вод, направленного в сторону карбонатных пород, никель выносится из коры выветривания гипербазитов и накапливается на карбонатных породах в зоне контакта в виде силикатных минералов. Такие условия создаются в умеренном гумидном климате.

Название роллового подкласса связано с возможностью залежей полезных ископаемых перемещаться (катиться) по мере изменения положения геохимического барьера. Ролловые месторождения располагаются в современных или ископаемых горизонтах подземных вод. Залежи полезных ископаемых имеют серповидную или лизовидную форму, образуют псевдоморфозы по растительным остаткам, стволам деревьев. Наиболее важными полезными ископаемыми являются урановые руды, в которых уран обычно в виде урановой черни ассоциирует с медью, ванадием или селеном. Весьма редкими являются месторождения природного зеленого хромсодержащего пигмента - волконскоита, месторождения которого разведаны среди верхнепермских отложений Предуралья на территории Пермской области Образование ролловых месторождений связано со сменой насыщенной кислородом зоны аэрации при движении грунтовых вод зоной застойных вод с восстановительной реакцией среды. Такие концентрации характерны для химических элементов, образующих в окислительной обстановке растворимые соединения и меняющих свою валентность при переходе в восстановительные условия с образованием трудно растворимых соединений. Это такие элементы как уран, ванадий, медь, хром. Например, уран в окислительных условиях приобретает свою максимальную валентность +6 и образует комплексный двухвалентный катион - уранил (U⁺⁶O₂)⁺², который дает легко растворимые соединения с сульфат- и карбонат-ионами. В зоне застойных вод в восстановительных условиях уран восстанавливается до четырехвалентного и образует с кислородом труднорастворимый оксид: U⁺⁴O₂. Чаще всего ролловые месторождения образуются в условиях жаркого аридного климата.

Калькретовые месторождения чаще всего представляют собой лизо- и пластообразные отложения карбоната, чаще кальцита, в местах выхода подземных вод на поверхность. Это пористые ноздреватые образования, иногда образующие псевдоморфозы по наземным растительным остаткам. Их еще называют известковыми туфами. Они используются в основном в сельском хозяйстве для известкования почв, но иногда, например в Африке в них может концентрироваться уран. Месторождения образуются в условиях влажного климата при наличии водоисточников. Процесс минералообразования связан с уменьшением растворимости углекислого газа с увеличением температуры воды. В подземных водах температура низкая, около 4^оС, и растворимость углекислоты и находящегося с ней в равновесии карбоната кальция достаточно высокая. При выходе на земную поверхность в летнее время года температура воды повышается, парциальное давление углекислоты уменьшается и раствор становится пересыщенным в отношении карбоната кальция, который выпадает в осадок, образуя известковые туфы.

Криогенный подкласс можно рассматривать как представитель месторождений будущего. Он объединяет скопления газогидратов - твердых соединений углеводородов с водой переменного состава. Залегают газогидраты над нефтяными и газовыми месторождениями в зоне многолетней мерзлоты, где образуют весьма крупные скопления. Образование их связано с низкотемпературным криогенным геохимическим барьером, приводящим к образованию газогидратов.

Атмосферно-водный подкласс объединяет скопления пресных грунтовых вод, возникающие в результате просачивания атмосферных вод сквозь толщу осадков и концентрации на фильтрационном геохимическом барьере - водоупоре. В подкласс включаются верховодка и грунтовые воды, широко используемые в качестве питьевых вод.

Таким образом, для формирования инфильтрационных месторождений группы выветривания, во-первых, необходим источник вещества, которым могут быть выветривающиеся горные породы, грунтовые воды, нефтегазовые и газовые залежи; во-вторых, необходимо, чтобы это вещество могло мигрировать в зоне гипергенеза в составе растворов; и, наконец в третьих, необходим геохимический барьер, на котором происходит концентрация вещества и образование месторождений полезных ископаемых.

 

62. Осадочные месторождения. Общие условия образования (способы переноса и концентрации вещества, седиментогенез, диагенез, катагенез) и классификация.

Осадочная группа объединяет месторождения, образовавшиеся осадочным путем. Они залегают среди осадочных горных пород чехла древних и молодых платформ, а также среди осадочных пород фанерозойских складчатых областей. Состав полезных ископаемых зависит от формационной принадлежности и фациальных условий образования окружающих осадочных горных пород, что в свою очередь отражает общность условий образования месторождений и окружающих их горных пород.

Общие условия образования осадочных горных пород и месторождений, генетическая классификация месторождений. Вопросы образования осадочных горных пород рассмотрены Н.М.Страховым в его монографии “Основы теории литогенеза” (1963). В формировании осадочных горных пород им выделяются три стадии, каждая из которых разделяется на этапы.Первая стадия получила название седиментогенез, вторая - диагенез, третья - катагенез. Первый этап стадии седиментогенеза протекает на суше, где процессы выветривания разрушают горные породы и подготавливают исходный материал для последующего осадконакопления. Этот этап назван этапом мобилизации вещества. Мобилизованное в процессе выветривания вещество переносится по континенту в основном поверхностными водами и тем самым вступает во второй этап - этап переноса вещества. При этом вещество может перемещаться в виде обломков различного размера механическим путем и в составе водных растворов, которые могут быть истинными и коллоидными. В процессе перемещения материала, а также в конечных водоемах поверхностного стока происходит осаждение вещества, наступает этап осадконакопления. Осадконакопление осуществляется в основном тремя способами: механическим, химическим и биохимическим. В соответствии со способами осадконакопления группа осадочных месторождений подразделяется на три класса: класс месторождений механических осадков, класс месторождений химических осадков и класс месторождений биохимических осадков. Однако сам процесс литогенеза на этом не заканчивается, заканчивается стадия седиментогенеза, на смену которой приходит стадия диагенеза - преобразования погружающегося вниз под действием тектонических процессов и перекрывающегося все более увеличивающимися вышележащими толщами осадка. В результате диагенеза первичный рыхлый осадок превращается в консолидированную осадочную горную породу, дальнейшее ее погружение в область повышенных температур и давлений приводит к дальнейшему преобразованию осадочной горной породы уже на стадии катагенеза. Процессом катагенеза заканчивается прогрессивная часть цикла литогенеза по А.М.Кропачеву (1983) и в случае инверсии тектонических движений в сторону поднятия территории начинается регрессивная часть цикла, состоящая из двух стадий, стадии раннего гипергенеза и стадии позднего гипергенеза. Ранний гипергенез происходит при попадании осадочной горной породы из термодинамических условий катагенеза в условия пониженных температур и давлений в зону распространения восстановительных подземных вод замедленного движения. Цикл завершается стадией позднего гипергенеза - выветривания. В соответствии со стадиями цикла литогенеза, приводящими к преобразованию первичных концентраций полезных компонентов и к образованию новых полезных ископаемых все месторождения подразделяются на ряды, среди которых выделяются седиментогенетический, диагенетический, катагенетический и раннего гипергенеза.