Геология полезных ископаемых - Старостин В.И.
ISBN 5-211-03498-8
Скачать (прямая ссылка):
125
идные включения в минералах, 2) элементы-примеси, 3) изотопные определения и 4) диаграммы равновесий минеральных ассоциаций.
Давление оценивают двумя способами — гидростатическим по столбу воды от предполагаемого уровня рудообразования до поверхности океана и литостатическим по весу горных пород в этом же интервале глубин. Месторождения формируются при литостатическом давлении от десятков до 500 МПа, а наиболее продуктивные стадии — 150—200 МПа.
Вода в гидротермы поступает из пяти источников: магматического, атмосферного, порового, морского и метаморфического. Выявление природы вод осуществляется по отношению изотопов кислорода и водорода во включениях и по их химическому составу. Важным информативным показателем для этих целей может служить Кс = Н20/(С02 + СО). Для магматических мантийных он составляет 0,1—5,0; атмосферных значительно больше 100; поровых — первые десятки; морских — 400 и выше; метаморфо-генных — 15—50.
Минеральное вещество представлено тремя источниками: 1) ювенильным (базальтоидным, подкоровым) — Fe, Mn, Ti, V, Cr, Ni, Cu, Pt и др.; 2) ассимиляционным (гранитоидным, коровым) — Sn, W, Be, Li, Nb, Та и др.; 3) фильтрационным (внемагмати-ческим) — Si, Ca, Mg, К, Cl, Fe, Mn, Zn, Pb, Au, Ni и др.
Формы переноса минеральных соединений представлены истинными растворами, коллоидами, простыми ионными и комплексными ионно-молекулярными соединениями. В природе на различных стадиях рудного процесса и в различных геологических условиях присутствуют все отмеченные формы. Однако ведущими определяющими перенос основной массы вещества являются комплексные ионно-молскулярные соединения. Они состоят из ядра и обрамляющих его лиганд, хорошо растворимы, чувствительны к физико-химическим условиям и реагируют на их изменения; легко распадаются на простые ионы и образуют труднорастворимые соединения. Ядро комплекса — катион, который может состоять из одного или нескольких элементов. Ли-ганды образуются отрицательно заряженными ионами или молекулами. Различают комплексы по составу лиганд: хлоридные, сульфидные, уран-карбонат-фосфатные и др.
Современное состояние представлений о формах переноса и причинах отложения рудного вещества базируется на данных изучения газово-жидких включений в минералах, экспериментальных определений и теоретических расчетах. В результате установлено, что перенос рудных элементов происходит во флюидах, насыщенных хлоридами щелочных металлов, углекислотой и
126
углеводородами. Важным фактором, контролирующим перенос и отложение вещества, является кислотность растворов.
Осаждение из растворов, имевших кислую реакцию, происходило при повышении pH, а из щелочных — наоборот при понижении. В условиях высоких температур, для растворов характерны высокие концентрации хлоридов щелочных металлов и кислая реакция. При 500—3000C их pH на единицу ниже pH нейтральной точки. Для температур менее 300°С, наблюдаемых в типичных гидротермальных месторождениях, в растворах отмечаются умеренные и низкие концентрации хлоридов и их состояние близкое к нейтральному. Растворимость сульфидов в хлорид-ных растворах очень мала при низких температурах, но быстро возрастает с ее повышением в логарифмической пропорции.
На миграцию рудного вещества большое влияние оказывает содержание в растворах сульфидной серы. Так, во флюидах зон спрединга концентрация серы составляет 130—285 мг/кг. Экспериментальные данные показывают, что хлоридная форма переноса является господствующей при температурах выше 2000C для Fe, Cu, Zn, Pb, Ag. При низких температурах (до 50—H)O0C) легко растворимы другие формы соединений, например, гидросульфидные комплексы. Если свести на один график данные о растворимости рудных минералов в слабокислых хлоридных растворах, то окажется, что в области температур 500—3000C (в порядке увеличения концентрации в растворе) получим ряд; Sn, W-Fe (FcS2) — Zn — Pb — Sb — Hg, т.е. классическую схему вертикальной зональности (по Эммонсу). Величина концентрации металлов в растворах является одним из важнейших факторов, определявших будущие запасы месторождений и содержание в руде полезных компонентов. Во всех случаях осаждение сульфидов халь-кофильных элементов начиналось из растворов, в которых содержание металлов измерялось сотнями мг на 1 кг Н,0.
Взаимосвязь кислых магм и гидротермальных месторождений объясняет разработанная А.А.Маракушевым ликвационная концепция рудообразования, согласно которой рудные расплавы, обогащенные литием, фтором и другими летучими компонентами, отщепляются от флюидных гранитных магм. В свою очередь от таких расплавов при снижении давления отделяются гидротермальные растворы, концентрирующие в себе кислотные компоненты, производящие интенсивное изменение окружающих пород. Взаимодействие расплавов и растворов протекает в две стадии: высоко- и низкотемпературные. В первую (кислотного выщелачивания) при температуре 35O0C происходит контраст-нос распределение компонентов между рудными расплавами, в которых концентрируются щелочные соединения (типа Na2WO5,
127
Na2MoO4, Na2SnO3 и др.) и равновесными с ними гидротермальными растворами, насыщенными кислотными компонентами. Именно в эту стадию образуются крупные залежи богатых руд.
