Основные типы эндогенных минералообразующих процессов. Типы и классы беспозвоночных, их краткая характеристика, роль в стратиграфии

Типы и классы беспозвоночных, их краткая характеристика, роль в стратиграфии.

Среди ископае­мых беспозвоночных известны следующие типы: саркодовые, рес­ничные, губковые, археоциаты, книдарии, гребневики, черви (кольчатые, плоские, приапулиды и др.), моллюски, членистоно­гие, мшанки, брахиоподы, иглокожие, полухордовые, погонофо­ры, конодонтофориды.

Тип саркодовых включает разнообразных морских, реже пре­сноводных простейших, нередко обладающих скелетом и имею­щих органоиды движения в виде псевдоподий.

Oни принимали участие и в захвате пищи, а иногда в ее частичном переваривании.

к подтипу Rhizopoda, или корненожки, относится класс Amo­ebina, наиболее известным представителем которого является пре­сноводная амеба, и класс Foraminifera, включающий преимущес­твенно морские раковинные формы. В состав подтипа Actinopo­da, или лученожки, входят два класса: раковинные морские Radiolaria и безраковинные пресноводные или морские Heliozoa, или солнечники. Они обычно имеют радиально расположенные псевдоподии постоянной формы и органическую капсулу.

Большинство современных саркодовых обитает в морях, не более 20% существует в пресных водоемах, иногда даже в торфя­никах и подземных водах. Саркодовые ползают по дну, часто по­селяются на водорослях, иногда прикрепляются к субстрату; мно­гие формы приспособились к планктонному образу жизни.

Обладающие раковиной Foraminifera и Radiolaria сохраняют­ся в ископаемом состоянии, в то время как Heliozoa и Amoebina ограничены преимущественно современными формами. Геологи­ческая история саркодовых ведет начало с кембрия (Foraminife­ra), несколько позднее — с ордовика — появляются достоверные Radiolaria, а раковинные амёбы известны начиная с палеогена.

Тип губковых объединяет морских и пресноводных прикреп­ленных многоклеточных, скелет которых состоит из простых или различно соединенных между собой иголочек — спикул. Губковые — фильтраторы, их тело пронизано многочисленными каналами, которые снаружи и внутри открываются порами, с чем связано и другое название этого типа Porifera, или пороносцы. Тип губко­вых разделяется на три класса, один из которых — Spongia — яв­ляется основным и насчитывает 10 000 видов, тогда как два дру­гих класса Sclerospongia и Sphinctozoa — представлены всего 300 видами. Нередко в состав губковых включают класс Receptaculita, который рассмотрен в конце систематической части среди групп неясного систематического положения.

Археоциаты — вымершие раннекембрийские морские одиноч­ные и колониальные прикрепленные организмы губкоподобного облика. Скелет состоял из одной или двух известковых пористых стенок и соединяющих их элементов (рис. 101). Как и у губок, поры наружной стенки меньше, чем поры внутренней стенки. Пористость сближает археоциат с губками. В отличие от губок скелет археоциат не спикульный, а зернистый и только известко­вый. Состав скелета, текстура известковых зерен и общая кон­струкция скелета сближают археоциат с классом сфинктозоа типа губковых. Хотя мы не имеем сведений о строении мягкого тела археоциат, они совместно с типом губковых включены в надраздел Parazoa — примитивные многоклеточные. Подобно губковым архе-циаты находились на низшей ступени эволюции многоклеточных.

К типу книдарий, или стрекающих, относятся многочислен­ные разнообразные животные, среди которых наиболее известны гидры, медузы и кораллы. Они ведут планктонный или бентосный неподвижный, преимущественно прикрепленный образ жизни, поселяясь колониями или в одиночку. Это исключительно во­дные, чаще морские, реже солоноватоводные или пресноводные организмы. Бентосные формы обитают на всех глубинах, вплоть до абиссали. Форма тела различна. У зародыша закладывается два слоя клеток: эктодерма и энтодерма. За счет эктодермы у взрос­лой особи возникает эпидермальный слой, состоящий из мышеч­ных, нервных, стрекательных, скелетообразующих и других кле­ток. За счет энтодермы образуется внутренний гастральный слой, состоящий в основном из разнообразных пищеварительных кле­ток. У взрослого животного между эпидермальным и гастраль-ным слоями формируется бесструктурная студенистая прослой­ка — мезоглея, образующаяся за счет клеточных выделений и внед­рения различных клеток экто- и энтодермального происхождения.

Гребневики вместе с книдариями относятся к разделу ради­альных двухслойных животных. Они объединяют бесскелетных одиночных морских животных, у которых имеется восемь греб­ных пластинок. У основной группы гребневиков эти пластинки, ориентированные радиально, способствуют активному планктон­ному образу жизни. Тело прозрачное, радиально-симметричное, овальное или мешковидное (рис. 129). Ротовое отверстие распо­лагается на одном его конце, а на противоположном находится орган равновесия, или аборальный орган.

Для происхождения трехслойных животных наибольший ин­терес представляет небольшая группа гребневиков, перешедших к донному ползающему образу жизни. При этом тело становится двусторонне-симметричным, а главное, закладываются зачатки третьего зародышевого листка — мезодермы, что позволяет свя­зывать появление трехслойных животных с гребневиками. В ис­копаемом состоянии гребневики не известны; в последнее время появились недостоверные указания на находки отпечатков греб­невиков в девоне.

К приапулидам относятся низшие черви, представленные в современной фауне семью родами, число родов ископаемых так­же около семи.

Тело приапулид удлиненное, несегментированное, длиной от 2 до 10-15 см, с элементами радиальной симметрии. На переднем конце имеется расширенная часть — хоботок, а на заднем у неко­торых форм присутствует хвостовая жабра (рис. 130). Хоботок иногда снабжен снаружи радиально расположенными шипиками и крючками, передний конец хоботка может заворачиваться внутрь тела. Пищеварительная система сквозная, животные преимущес­твенно хищные. Простота организации приапулид проявляется в примитивном строении нервной системы, отсутствии кровенос­ной системы, дыхание осуществляется всей поверхностью тела. Животные раздельнополые, личинка не трохофорная.

Кольчатые черви обитают в водной и наземной среде. Их тело имеет метамерное строение, так как оно состоит из множества сегментов — «колечек», заключенных в кожно-мускульный ме­шок. В каждом сегменте повторяется набор органов почти всех систем. У аннелид хорошо развиты пищеварительная, кровенос­ная, половая, нервная, мышечная, выделительная и иногда дыха­тельная системы. Органы чувств концентрируются на переднем конце тела. Примитивные аннелиды имели на каждом сегменте параподии — выросты кожно-мускульного мешка.

Членистоногие. Трехслойные первичноротые двусторонне-симметричные жи­вотные, произошедшие от кольчатых червей. Тело членистоногих имеет метамерное строение. Оно состоит из 8-180 сегментов, раз­лично сросшихся между собой, и членистых конечностей (рис. 132). Современные формы населяют воду, сушу и воздух. К ним при­надлежат раки, крабы, скорпионы, клещи, пауки, насекомые (рис. 133). Это наиболее многочисленный из всех типов, на его долю приходится около 3 млн видов, что составляет более по­ловины от общего числа видов царства животных; главенствую­щая роль приходится на долю насекомых.

У членистоногих присутствуют следующие системы: пищева­рительная, нервная, кровеносная, дыхательная, половая, мышеч­ная, выделительная — и хорошо развиты органы чувств, в том числе простые и сложные глаза. Сложные глаза состоят из мно­жества простых с общим внешним покровом (голохроические) либо каждый простой глазок заключен в самостоятельную капсу­лу (шизохроические).

Моллюски — второй по объему тип царства животных, на­считывающий свыше 150 тысяч современных и ископаемых ви­дов. Наличие у большинства моллюсков известковой раковины определяет особое значение этих организмов как важнейшей груп­пы ископаемых, хотя по суммарной численности они в несколь­ко раз уступают членистоногим.

Широко известны современные моллюски (рис. 144). Это раз­личные двустворки, гастроподы, нередко являющиеся предметом коллекционирования из-за красиво окрашенных и причудливо скульптированных раковин, различные головоногие моллюски, такие как осьминоги, кальмары, каракатицы, с высокоорганизо­ванной нервной системой, получившие название «приматов» моря. Ископаемые моллюски, и в первую очередь аммониты и белем­ниты, чрезвычайно важны для биостратиграфических построений, а двустворки и гастроподы наряду с использованием их для рас­членения разрезов и их корреляции, особенно для отложений мезокайнозоя, являются хорошими показателями среды обитания.

Раковина у моллюсков преимущественно наружная, реже внут­ренняя, иногда отсутствует, например у голых слизней. Чаще все­го раковина единая, реже она состоит из двух створок, а у наибо­лее примитивных форм имеется несколько пластинок, черепице-образно накладывающихся друг на друга.

Мягкое тело обычно состоит из туловища, заключенного в мантию, обособленной головы и ноги или щупалец, служащих в первую очередь для перемещения животного. В туловище нахо­дятся основные внутренние органы: пищеварительная, кровенос­ная, нервная, дыхательная, половая и выделительная системы, имеющие различное строение в пределах отдельных классов. Тело моллюсков несегментированное, но у примитивных классов не­которые черты метамерности сохраняются.

К типу мшанок относятся колониальные животные, широко встречающиеся в нормально-морских, солоноватых и пресных водоемах. Известно около 10 000 видов, из них более половины составляют ископаемые. Колония мшанок состоит из многочис­ленных обычно полиморфных зооидов, выполняющих различные функции. Размеры зооидов микроскопические, как правило, ме­нее 1 мм, размеры колоний до 10 см. Мшанки наряду с червями, членистоногими и моллюсками являются трехслойными первич-норотыми животными. Вместе с тем строение их внутренних ор­ганов отражает чрезвычайную простоту организации, что обус­ловлено колониальным образом жизни.

Колонии мшанок достаточно разнообразны: они бывают кус­тистые, массивные, сетчатые и инкрустирующие обрастающие (рис. 185). Среди кустистых колоний встречаются дихотомически ветвящиеся, лепешковидные, полусферические, желваковидные, ци­линдрические и прочие формы. Сетчатые колонии имеют веерооб­разную, бокаловидную, спиральную и иную форму.

Брахиоподы. Одиночные донные животные, обитающие в морских и редко в солоноватоводных бассейнах. Раковина, подобно раковине дву­створчатых моллюсков, состоит из двух створок, но плоскость сим­метрии проходит не между створками, а через макушки створок. Размеры раковин изменяются от 0,1 до 40 см в длину, средние размеры 3-5 см. Брахиоподы известны начиная с кембрия и по настоящее время. Число вымерших видов (свыше 10 000) многок­ратно превышает число современных (около 300).

Полость раковины разделена поперечной перегородкой — диафрагмой — на две резко неравные части: большую переднюю и меньшую заднюю.Передняя часть раковины выстла­на складками мантии и поэтому называется мантийной полостью.

Иглокожие — многоклеточные трехслойные вторичноротые животные, обитающие в морских бассейнах. Современные фор­мы живут преимущественно на дне, некоторые приспособились к пелагическому образу жизни. Это морские звезды, морские ежи, морские лилии, а также голотурии и офиуры. Отличительными особенностями данного типа являются пятилучевая симметрия большинства представителей и наличие амбулакральной системы. Пятилучевая симметрия наиболее наглядно проявляется у морс­ких звезд, хотя и у них число лучей в исключительных случаях резко возрастает, достигая 50. Амбулакральная система представ­ляет собой систему каналов, обеспечивающих выполнение раз­личных функций: движения, дыхания, осязания.

Полухордовые. Одиночные и колониальные трехслойные вторичноротые ор­ганизмы. Над передним концом пищеварительного тракта в районе глотки имеется образование, получившее название ното-хорд, или стомохорд. Это послужило основой для обособления небольшого по объему типа полухордовых. К нему относятся три класса: Enteropneusta (кишечнодышащие), Pterobranchia (крыло-жаберные) и Graptolithina (граптолиты). Кишечнодышащие, к которым принадлежит современный Balanoglossus, не сохраняют­ся в ископаемом состоянии. Находки крыложаберных известны в отложениях ордовика, мела и палеогена. Для палеонтологии чрез­вычайно важен вымерший класс Graptolithina (6₂-C).

Граптолиты имеют черты сходства с некоторыми крыложа-берными, с одним из представителей которого — родом Rhabdop-leura — познакомимся ниже (рис. 212). Он представляет собой колонию из очень мелких зооидов (менее 1 мм), на переднем конце которых имеются перистые руки с щупальцами; у их основания находится ротовое отверстие. Зооиды заключены в теки — ци­линдрические органические трубочки.

Хордовые(?) Конодонты. По строению конодонты разделяются на простые и сложные, а сложные в свою очередь подразделяются на стержневидные, листовидные и платформенные. Простые конодонты имеют роговидную форму; у них выделяется собственно зубец и основание с базальной полостью, выпуклая сторона называется наружной, а вогнутая — внутренней. Простые конодонты дали начало стержне- и листовидным.

Наши знания об эндогенных процессах минералообразования основы­ваются на представлениях о деятельности магматических очагов, распола­гающихся в нижних частях земной коры. Сами процессы, совершающиеся на значительных глубинах, недоступны нашему наблюдению. Лишь в рай­онах действующих на земной поверхности вулканов мы можем получить некоторые данные, позволяющие иметь суждение о глубинных процессах. С другой стороны, данные изучения состава, структурных особенностей, условии залегания и взаимоотношении различных изверженных пород и пространственно связанных с ними месторождений полезных ископаемых также дают возможность получить некоторые представления (в соответ­ствии с физико-химическими законами) о закономерностях, свойственных эндогенным процессам минералообразования.

Согласно этим представлениям, магмы являются сложными по соста­ву силикатными огненно-жидкими расплавами, в которых принимают участие и летучие составные части.

В тех случаях когда значительные массы магмы в силу тех или иных при­чин, не достигая самой поверхности, проникают в верхние части земной коры, они под большим внешним давлением подвергаются медленному остыва­нию и дифференциации, продукты которой в результате кристаллизации дают начало различным изверженным силикатным породам. При этом тя­желые металлы (такие как Sn, W, Mo, Au, Ag, Pb, Zn, Си и др.), присутству­ющие в магмах в ничтожных количествах, образуют с летучими компонен­тами (Н₂0, S, F, C1, В и др.) легко растворимые соединения и по мере кристаллизации магмы концентрируются в верхних частях магматических очагов. В одних случаях с их помощью образуются остаточные силикатные растворы, при кристаллизации которых возникают так называемые пегма­титы, содержащие минералы с F, В, Be, Li, Zr, а иногда с редкоземельными элементами и др. В других случаях они в виде газообразных продуктов уда­ляются из магматических очагов, оказывая сильные контактные воздействия на вмещающие породы, с которыми вступают в химические реакции. Нако­нец, в виде водных растворов — гидротерм — они уносятся вдоль трещин в кровлю над магматическими массивами, образуя нередко богатые месторож­дения главным образом металлических полезных ископаемых.

Лишь немногие тяжелые металлы остаются в магме и в процессе ее дифференциации концентрируются в некоторых горных породах внутри магматических массивов.

В тех случаях когда магма достигает земной поверхности и изливает­ся в виде лав, летучие компоненты, освобождающиеся при этом, уходят в атмосферу. В соответствии с указанной последовательностью развития магмати­ческого цикла явлений различают следующие этапы эндогенных процес­сов минералообразования: 1) магматический (в собственном смысле сло­ва); 2) пегматитовый; 3) пневматолито-гидротермальный.

1. Магматические процессы совершались во все геологические эпохи и приводили к образованию огромных масс изверженных горных пород.

По условиям образования различают прежде всего две главные груп­пы этих пород: а) эффузивные (экструзивные), т. е. излившиеся на зем­ную поверхность в виде лав или быстро застывшие в непосредственной близости ее в условиях низкого внешнего давления; б) интрузивные, мед­ленно застывшие на глубине под высоким давлением в виде больших грибообразных, пластообразных и неправильной формы массивов. Эф­фузивные породы при быстром остывании не успевают полностью рас-кристаллизоваться и потому в своем составе содержат в том или ином ко­личестве вулканическое стекло и часто обильные округлые пустоты (в пузыристых лавах), свидетельствующие о выделении газообразных про­дуктов вследствие резкого уменьшения внешнего давления. Интрузивные породы, наоборот, представляют собой полнокристаллические породы.

Явления дифференциации в магмах, как было указано, приводят к образованию различных по химическому и минеральному составу и удельному весу горных пород. В зависимости от содержания кремнезема и других компонентов среди изверженных пород различают:

а) улътраосновные, богатые MgO и FeO, но наиболее бедные Si0₂ (< 45 %): дуниты, пироксениты — в интрузивных и пикриты — в эффу­зивных комплексах;

б) основные, более богатые Si0₂ (45-55 %) и богатые Al₂0₃ и СаО, но более бедные MgO, FeO; габбро, нориты — в интрузивных и базальты и диабазы — в эффузивных комплексах;

в) средние по содержанию Si0₂ (55-65 %), более бедные СаО, но обо­гащенные щелочами: диориты, кварцевые диориты — в интрузивных, пор-фириты, андезиты и др. — в эффузивных комплексах;

г) кислые, богатые Si0₂ (> 65 %), но еще более богатые щелочами и более бедные по сравнению с предыдущими СаО, FeO, MgO: гранодио-риты, граниты и другие породы — в интрузивных; липариты, кварцевые порфиры и прочие породы — в эффузивных комплексах.

На рисунке 52 представлены данные содержаний элементов в виде раз­личных окислов для главнейших представителей интрузивных пород. На этой диаграмме легко видеть, как меняется состав ультраосновных, ос­новных среднекислых и кислых изверженных горных пород.

Несколько особняком от них стоит семейство бескварцевых нефелино­вых сиенитов (Si0₂ около 55 %), более богатых щелочами и А1₂0₃, чем гра­ниты, а также фонолитов, лейцитофиров и других эффузивных комплексов.

В ряде интрузивных массивов, где дифференциация магмы прояви­лась более совершенно, кислые разности пород располагаются в верхних частях, а более тяжелые по удельному весу основные и ультраосновные породы — в более глубоких частях, у нижней границы массивов.

Рудные месторождения магматического происхожде­ния встречаются лишь в уль­траосновных и основных из­верженных породах. К ним принадлежат месторождения Cr, Pt и других металлов пла­тиновой группы, а также Си, Ni, Co, Fe, Ti и др.

В богатых щелочами ин­трузивных породах (нефели­новых сиенитах) встречают­ся месторождения редких земель — ниобия, тантала, титана, циркония, и неметаллических полезных ископаемых — фосфора (апатита), глино­земного сырья (нефелина) и др.

2. Процессы образования пегматитов протекают в верхних краевых частях магматических массивов и притом в тех случаях, когда эти масси­вы формируются на больших глубинах (несколько километров от повер­хности Земли) в условиях высокого внешнего давления, способствующего удержанию в магме в растворенном состоянии летучих компонентов, ре­агирующих с ранее выкристаллизовавшейся породой.

Пегматиты как геологические тела¹ наблюдаются в виде жил или не­правильной формы залежей, иногда штоков, характеризующихся необы­чайной крупнозернистостью минеральных агрегатов. Мощность жилооб­разных тел достигает нередко нескольких метров, а по простиранию они обычно прослеживаются на десятки, реже сотни метров. Большей частью пегматитовые тела располагаются среди материнских изверженных по­род, но иногда встречаются в виде жилообразных тел и во вмещающих данный интрузив породах.

Необходимо указать, что пегматитовые образования наблюдаются среди интрузивных пород самого различного состава, начиная от ультра­основных и кончая кислыми. Однако наибольшим распространением пользуются пегматиты в кислых и щелочных породах. Пегматиты основ­ных пород не имеют практического значения.

По своему составу пегматиты немногим отличаются от материнских пород: главная масса их состоит из тех же породообразующих минералов. Лишь второстепенные (по количеству) минералы, да и то не во всех тинах пегматитов, существенно отличаются по составу, так как содержат ценные редкие химические элементы, часто в ассоциации с минералами, содержа­щими летучие компоненты. Так, например, в гранитных пегматитах в до­полнение к главнейшим породообразующим минералам (полевые шпаты, кварц, слюды) наблюдаются фтор- и борсодержащие соединения (топаз, турмалины), минералы бериллия (берилл), лития (литиевые слюды), иног­да редких земель, ниобия, тантала, олова, вольфрама и др. В тех случаях, когда пег­матиты проникают во вме­щающие интрузивs породы, особенно богатые щелочны­ми землями (MgO, CaO), их минеральный состав суще­ственно отличается от соста­ва пегматитов, залегающих в материнских породах. реакции, происходившие в процессе взаимодействия растворов с вме­щающими породами. Устанавливаются такие ассоциации минералов, в составе которых участвуют элементы не только магмы (Si, A1, щелочи и др.), но и боковых пород (MgO и СаО), которые на контакте с пегмати­тами сами сильно изменяются. Такого рода пегматиты по классифика­ции А. Е. Ферсмана относятся к пегматитам «линии скрещения» в от­личие от вышерассмотренных пегматитов «чистой линии».

Происхождение пегматитов еще нельзя считать до конца разгаданным. А. Е. Ферсман рассматривал их как продукт кристаллизации остаточных расплавов, обогащенных летучими соединениями. Позже акад. А. Н. За-варицкий и его последователи на основании физико-химических сообра­жений допускали возможность образования крупнокристаллических масс путем перекристаллизации материнских пород под влиянием газов, на­капливающихся в магматическом остатке, получающемся в процессе кри­сталлизации магмы. Однако в том и другом случаях пегматиты образу­ются в конце собственно магматического процесса и занимают как бы промежуточное положение между глубинными магматическими порода­ми и рудными гидротермальными месторождениями.

3. Пневматолито-гидротермальные процессы по существу являются уже явно постмагматическими, т. е. протекают после того, как главный про­цесс кристаллизации магмы в глубинном массиве в основном закончился.

Явления собственно пневматолиза (от греч. пневма — газ) могут иметь место в тех случаях, когда расплавы, насыщенные летучими компонентами, кристаллизуются в условиях пониженного внешнего давления. Вследствие этого в известный момент происходит вскипание, остаточная жидкость пере­ходит в газ, сосуществующий с ранее выделившимися твердыми минералами, и происходит дистилляция (перегонка) вещества. Процессы этого рода долж­ны совершаться в тех случаях, когда магмы застывают на малых глубинах.

На больших и средних глубинах отделяющиеся от расплава летучие компоненты (включая воду) представляют собой флюид (надкритический раствор), находящийся в относительном равновесии с кристаллизующи­мися из расплава минералами. Однако такой флюид не равновесен со вмещающими породами и поэтому является по отношению к ним агрес­сивной средой. В этом случае флюид устремляется к вмещающим поро­дам и, химически реагируя с ними, производит так называемый кон­тактовый метасоматоз. При этом в боковых породах (в кровле), пропитывающихся растворами, протекают химические реакции. Степень преобразования и состав получающихся продуктов в значительной мере зависят не столько от температуры, сколько от химической активности ра­створа и состава реагирующих с ними пород. Наблюдениями установлено, что наиболее интенсивные изменения происходят среди контактирующих с магматическими массивами известняков и других известковистых пород. В результате реакций в этих случаях путем замещения, или, как говорят, метасоматоза, образуются так называемые скарны (рис. 54), состоящие пре­имущественно из силикатов Са, Fe, A1 и др. Химический состав их пока­зывает, что источником для их образования послужили как вмещающие породы (известняки, доломиты и др.), так и составные части магмы. Ха­рактерно, что вдоль контакта, как это показали наши ученые (А. Н. Зава-рицкий и Д. С. Коржинский), одновременно происходит изменение и в интрузивных породах, успевших застыть к моменту проявления описы­ваемого процесса. При этом минералы магматических пород замещаются новообразованиями, состав которых показывает, что имеет место привнос элементов из карбонатных толщ (Са, Mg). В связи со скарнами нередко образуются крупные месторождения железа (гора Магнитная на Южном Урале), иногда вольфрама, молибдена и некоторых других металлов.

Воздействие обогащенных фтором и редкими элементами флюидов на сложенные терригенными осадочными породами кровли гранитоид-ных интрузий приводит к образованию грейзенов, существенно кварце­вых пород, обогащенных слюдами, топазом, бериллиевыми минералами и флюоритом. Грейзены нередко вмещают руды вольфрама, молибдена, олова и висмута.

В том случае когда магмы извергаются на земную поверхность, огром­ные количества летучих соединений (в виде так называемых эксгаляций) выносятся в атмосферу. Однако в трещинах остывших лав, на стенках кратеров вулканов и в окружающих других породах часто можно наблю­дать образование продуктов возгона (сублимации) таких минералов, как самородная сера, нашатырь, гематит, киноварь, минералы бора и др. От­мечаются и метасоматические реакции, но они выражены слабее, чем в предыдущем случае.

Струи газообразных продуктов вулканизма могут отлагать значитель­ные количества минерального вещества и при подводных извержениях. В этих условиях смешение газов с морской водой приводит к пневмато-лито-гидротермальному образованию конических сульфидных построек (черных курильщиков), содержа­щих заметные концентрации желе­за, цинка, меди и серебра.

Гидротермальные процессы в глубинных условиях развиваются в кровле, на некотором удалении от непосредственного контакта с из­верженными породами. Согласно гипотезе У. Эммонса(ок. 1930), кис­лая магма является источником как воды гидротермальных растворов, так и металлов, переносимых в раст­воренной форме из магматического очага в области рудоотложения. Остаточные надкритические раст­воры (флюиды), используя для сво­его продвижения системы трещин, возникающих при внедрениях маг­мы в кровле магматических очагов (рис. 55), постепенно охлаждаются и при температурах от 400 до 370 °С сжижаются, превращаясь в горячие водные растворы — гидротермы.

Наиболее благоприятные условия для проявления гидротермальных процессов создаются на малых и средних глубинах (3-5 км от поверхно­сти). Главная масса гидротермальных образований пространственно и генетически связана с интрузивами кислых пород (гранитов, гранодио-ритов и др.). Сфера циркуляции раствора, начинаясь почти от верхних частей магматических очагов, достигает иногда дневной поверхности. В районах проявления недавнего вулканизма до сих пор действуют горя­чие минерализованные источники, отлагающие кремнистые осадки с ве­сомыми количествами сернистых соединений Hg, Sb, As, Pb, Cu и др. (Стимбот-Спрингс в Неваде, Сольфор-Бэнк в Калифорнии и др.).

По мере удаления от магматических очагов в сторону земной поверх­ности гидротермальные растворы встречают среду, постепенно обогаща­ющуюся кислородом; при этом внешнее давление соответственно пада­ет; температуры снижаются предположительно от 400 до нескольких десятков градусов. Эти факторы, естественно, влияют на ход химичес­ких реакций и на минеральный состав гидротермальных образований. По преобладанию тех или иных ассоциаций минералов эти образования совершенно условно делят на высоко-, средне- и низкотемпературные. Это, конечно, не означает, что среди высокотемпературных образований не могут встречаться ассоциации минералов, кристаллизующихся при низ­ких температурах. Даже в пегматитах и контактово-метаморфических об­разованиях всегда устанавливаются более низкотемпературные минералы гидротермального происхождения. Они свидетельствуют лишь о заклю­чительных стадиях процесса отложения минералов, начавшегося при вы­соких температурах.

Образование гидротермальных растворов продолжается, очевидно, весьма длительное время — в течение всего периода жизни магматичес­кого очага. На основании анализа фактических данных о соотношениях различных месторождений, составляющих один рудный узел, С. С. Смир­нов пришел к выводу о прерывистом движении рудоносных растворов в связи с неоднократным возобновлением процессов трещинообразования. Об этом говорят нередко наблюдающиеся признаки наложения более поздних стадий минерализации на более ранние.

Формы минеральных тел зависят от конфигурации выполняемых пустот и отчасти от состава горных пород, в которых происходит цир­куляция растворов. В случае заполнения трещин образуются преры­вающиеся жилы (рис. 56), корни которых иногда залегают в верх­них частях магматических масси­вов. При отложении минералов в мельчайших порах и пустотах обра­зуются вкрапленники. Если раст­воры на своем пути встречают хими­чески легко реагирующие породы (например, известняки), то возни­кают часто неправильной формы метасоматические залежи. Если растворы внезапно попадают в большие раскрывшиеся полости, то вследствие резкого уменьше­ния давления должно происхо­дить массовое испарение раство­рителя (воды), а в связи с этим, по крайней мере в первое время, — резкое пересыщение растворов и выпадение колломорфных масс, сложенных сферолитовыми агрегатами. Широко распространены так­же пустоты с друзами различных кристаллов.

Данные по растворимости рудных компонентов в солевых водных растворах показывают, что объемы гидротерм, которые способны генери­ровать даже очень крупные интрузии (типа батолитов), недостаточны для выноса из магматического очага тех количеств металлов, которые запасе­ны в гидротермальных залежах. Это привело к пересмотру взглядов на единство источников для части металлов и гидротермальных растворов. В настоящее время признается, что в образовании гидротермальных жил также могут принимать участие воды глубокой циркуляции метеорного происхождения. Многократная циркуляция в неоднородном тепловом поле магматического очага значительных масс таких вод, обогащенных летучими компонентами, исходящими из интрузии, ведет к выщелачи­ванию из огромных объемов надинтрузивных вмещающих пород некото­рой доли кларковых содержаний таких металлов, как Au, Ag, Си и Со, что является достаточным для последующего отложения значительных масс рудных минералов. Смешанная природа гидротермальных растворов под­тверждается и данными об изотопном составе газово-жидких включений в жильном кварце.

Минеральный состав гидротермальных месторождений крайне раз­нообразен. Жилы в подавляющем большинстве случаев представлены массами кварца, которые заключают в себе скопления разнообразных минералов, чаще всего сернистых соединений металлов. Нужно сказать, что именно из гидротермальных месторождений добывается главная масса руд редких (W, Mo, Sn, Bi, Sb, As, Hg, отчасти Ni, Co), цветных (Си, Pb, Zn), благородных (Au и Ag), а также радиоактивных металлов (U, Ra, Th).

Дата добавления: 2015-04-25