Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Д. Коржинский для описываемого процесса ввел понятие о коэффициенте фильтрационного эффекта (я|)), показывающем, какая часть вещества, первоначально растворенного в просачивающемся объеме гидротермального раствора, прошла вместе с растворителем
через фильтр. По экспериментальным исследованиям Л. Овчинникова и В. Максеикова, при фильтрации растворов через кварцевый песок с 'Величиной частиц 0,002 мм коэффициент фильтрации для растворов хлоридов и сульфатов меди, железа, марганца, кобальта и никеля 0,4—0,6.
Сорбция при гидротермальном рудообразовании проявляется во всех трех разновидностях, т. е. в виде адсорбции, абсорбции и хемо-сорбции. Но роль ее ограничена, а стехиометрическая емкость очень мала. Физико-химическая обстановка процессов фильтрации їй сорбции при гидротермальном рудообразовании описана В. Голубевым.
Естественные электрические поля рассматриваются некоторыми геологами как фактор возможной полярной сепарации различно заряженных ионов гидротермальных растворов и как причина их отложения.
Изменение температуры гидротермальных растворов имеет прямое и косвенное значение для осаждения растворенных в них веществ. Прямое влияние сказывается в уменьшении констант растворимости большинства минеральных соединений по мере охлаждения приводящее к их насыщению и выпадению в осадок. Косвенное влияние обусловливает заметное изменение электролитической диссоциации водных растворов с изменением их температуры. По данным Г. Наумова и В. Наумова, кислотность гидротермальных растворов со снижением температуры от 500 до 3000C падает, а ниже 3000C вновь возрастает. Это приводит к изменению рН раствора, контролирующей степень растворимости рудообразующих веществ,.
Л. Овчинников и А. Маеалович придают особое значение перестройке структуры воды при ее охлаждении (полиморфизм), приводяп*ей к скачкообразному изменению растворяющей способности и соответственно к прерывистому отложению минеральной массы.
Изменение давления может привести к вскипанию гидротермального раствора, повышению концентрации растворенного вещества в остаточной жидкой фазе и его отложению. Так, по данным А. Штернберга, при относительно низких надкритических давлениях переход воды из жидкого в газообразное состояние сопряжен с большим увеличением объема и резким снижением растворимости нелетучих компонентов. В связи с этим из порции раствора при снижении температуры до 5000C при давлении 40 МПа будут отлагаться минералы из газовой фазы. Но по мере дальнейшего снижения температуры в области перехода из газообразного в. жидкое состояние, совершающегося при давлении 40 МПа в интервале 500—400°С, та же порция будет активно выщелачивать породы. При дальнейшем снижении температуры ниже 400—3000C вновь будет происходить отложение минералов, но уже из жидкой фазы.
Косвенное воздействие давления на растворимость в гидротермах определяется тем, что с падением давления снижается электролитическая диссоциация растворов, повышается их щелочность, увеличивается рН, контролирующая выпадение вещества в осадок (Г. Наумов, В. Наумов).
С повышением давления гидротермальной системы дифференцированно изменяется !парциальное давление газовой фазы. Например, парциальное давление углекислоты с глубиной, по мере увеличения давления, заметно возрастает, и значение ее в обменных реакциях становится все более и более существенным..
Следует отметить, что для отложения минеральной массы из гидротерм наибольшее значение имеет не плавное и медленное изменение температуры и давления, а интенсивные и быстрые их перепады, только и способные привести к резкому сдвигу концентрации веществ, находящихся в разбавленном гидротермальном растворе.
Режим серы и кислорода
Соотношение реакций ионов металлов с химически активными серой и кислородом имеет особое (значение для образования гидротермальных руд. Эта сторона гидротермального рудообразования наиболее глубоко разработана А. Бетехтиным, а термодинамика сульфидов и окислов в связи с проблемами рудообразования освещена А. Мара-кушавым и Н. Безменом. Выяснено, что в ходе развития гидротермального процесса концентрация химически активных анионов серы постепенно увеличивается. Поэтому малосернистые соединения, характерные для начальных высокотемпературных стадий, затем сменяются высокосернистыми, хотя к завершающим низкотемпературным стадиям гидротермальной деятельности химический потенциал серы в растворах вновь падает и относительное количество сульфидов в ряде месторождений шир ащаетая.
Ha изученных автором гидротермальных месторождениях Тянь-Шаня этот процесс был отчетливо отмечен еще ранее. В этой провинции на ранней стадии гидротермальной деятельности преобладали кислородные соединения, фиксирующиеся в виде силикатов, магнетита, гематита, шеелита, вольфрамита, подавляющих сульфиды. Постепенно нарастала активность серы, железо из кислородной формы переходило в сульфидную, но частично еще недосыщенную серой и представленную преимущественно пирротином. На более поздней стадии сера становится более обильной и ее вполне достаточно дли связи всего железа їв форме насыщенного сульфида, представленного уже исключительно пиритом. Однако (вопреки впоследствии развитым А. Бетехти-ным взглядам об увеличении химической активности серы благодаря нарастанию коэффициента электролитической диссоциации три снижении температуры гидротермальных растворов на путях их циркуляции, по мнению автора, смена кислородного режима на серный и увеличение роли серы в ходе гидротермального процесса обусловлено первичным изменением состава растворов при перманентном отщеплении их из магматического очага. Кроме того, И. Ходаковокий показал, что смена окис ных форм сульфидными в ходе рудообразования не обязательно связана с изменением концентрации сероводорода, а может контролироваться изменением температурного режима процесса, вследствие чего, например, железо при одинаковой концентрации сероводорода в растворе, но при разной температуре будет выделяться то в форме окислов, то в фіорме сульфидов.
