Лекция Пегматитовый процесс 3 страница

Рис. 41. Диаграмма кристаллизации расплава для системы с ограниченной раств­римостью компонентов (система III типа В. А. Николаева).

А — летучий компонент (Н_гО); В — нелетучий компонент (силикат); Гтемпература кристаллизации силиката В; L — силикатный расплав; Bj—твердая фаза силиката В; LB_S — расплав и выделяющееся из него твердое вещество; В; L'B_S— кривая выделения вещества В_$ из раствора L'; GB_S —тоже из газовой фазы О; Һ — вторая точка кипения (ретроградное кипение) при составе фаз; т₂ — жидкой и Пч— газовой; G — газовая фаза; L' — гидротермальный раствор; К'_г—граница между газовой и гидротермальной фазами; L + G — магматическая дистилляция (вскипание)

Рис. 42. Схематическое изображение этапов глубинного процесса (по В. А. Николаеву).

I — магматический этап; II — магматическая дистилляция; III — пневматолитовый этап; IV — гидротермальный этап / — расплав переменного состава (L); 2 — расплав с газовой фазой (L+G); 3— газовая фаза переменного состава (О); 4 — гидротермальный раствор (/)

В магматический этап — при охлаждении расплава идет накопление летучих до предельно возможного их содержания, определяющегося ограниченной растворимостью. По достижении этого предела начинается этап магматической дистилляции — выделение летучих в газовой фазе, сопровождающееся как бы вскипанием всей магмы. При понижении внешнего давления начинается отделение газовой фазы от смеси расплава и кристаллов, идет пневматолитовый этап. При последующем охлаждении газовая фаза сжижается, и развивается: гидротермальный этап. Состав газовой фазы должен непрерывно и последовательно меняться, так как предел насыщения для разных летучих компонентов различен. Возможно, газовая фаза и жидкий раствор неоднократно отделялись от магматического очага, т. е. его деятельность носила пульсирующий характер.

Некоторые ученые (А. Г. Ветехтин и др.) считают, что прй_; больших давлениях и высоких критических температурах водных растворов, приближающихся к температуре магматического расплава, они могут отделяться от последнего непосредственно в жидком состоянии, минуя парообразную фазу.

Гипотетическими остаются представления о природе эволюции кислотности — щелочности гидротермальных растворов. Большинство ученых считает, что вначале они были кислыми, затем при движении в породах постепенно нейтрализовались и становились ко времени отложения сульфидов щелочными.

Д. G, Коржинский выделяет до четырех стадий состояния постмагматических растворов: раннюю щелочную, среднюю кислотную, позднюю щелочную и позднюю нейтральную (кислую). Его взгляды помогли расшифровать эволюцию высокотемпературного постмагматического метасоматоза при формировании альбититов и грейзенов.

Альбититовые и грейзеновые месторождения образовались под воздействием пневматолито-гидротермальных растворов на кислые и щелочные магматические породы. По А. А. Беусу, на ранней щелочной стадии происходят микроклинизация (калие­вый метасоматоз) и альбитизация (натриевый метасоматоз) пород, сопровождающиеся постепенным увеличением кислотности растворов. Минералообразование происходило из надкритических (пневматолитовых) растворов, которые при понижении температуры и при максимальной кислотности становились гидротермальными. В среднюю кислотную стадию формировались грейзеновые месторождения. Поздняя щелочная стадия выражена обычно слабее ранней: прожилки адуляра (поздняя микроклинизация) и альбита (поздняя альбитизация). Происходит уменьшение кислотности растворов.

В гидротермальных рудных жилах отложению основной массы минералов из горячих водных растворов могло предшествовать выделение высокотемпературных минералов из парообразной фазы (топаз, турмалин и др.). При этом происходит смена кислотных условий щелочными, что подтверждается измерениями рН жидких включений в минералах рудных жил.

На основании изучения минеральных ассоциаций пневматолито-гидротермального и гидротермального происхождения и данных о химии растворов были предложены различные гипотезы о вероятных формах переноса минерального вещества гидротермальными растворами.

В настоящее время наиболее распространенной является гипотеза о переносе компонентов в форме комплексных ионно-молекулярных соединений, подтверждаемая минералого-геохи-мическими и экспериментальными исследованиями. Их состав может быть выражен в общем виде: An[BmXp], где группа ВтХр является комплексным анионным радикалом; А — элемент, находящийся во внешней сфере комплекса (К, Na и др.); В — элемент внутренней сферы комплекса — центральный ион (Si, Al, Be, Mo, Sn, С, P и др.); X — анион — адденд или лиганд (F, С1, ОН и др.). Примерами могут служить комплексные соединения: Na₂[Sn(F,ОН)₆], Na₂[MoS₄], H₄[Si(W₃Pio)4 комплексы [BeOHF]⁰, [W0₂F₄]²-, ZnS^-nH₂S и др. Комплексные соединения в растворах устойчивы только в определенном интервале давления и температуры, а также при известных значениях рН и ЕҺ. При резких изменениях последних, понижениях температуры и давления, переходе надкритических растворов в гидротермальные, при взаимодействии с вмещающими породами комплексы разрушаются, и происходит минералообразование.

Главными способами образования минералов пневмато-литогидротермального происхождения являются: 1) кристаллизация в открытых трещинах и полостях с образованием жил выполнения; 2) перекристаллизация и метасоматоз при взаимодействии растворов с вмещающими породами с образованием жил перекристаллизации и метасоматических тел. В приповерхностных условиях значительную роль начинает играть образование минералов через посредство коллоидных растворов с образованием колломорфных агрегатов, например метаколлоидных сульфидов.

Лекция 8 ГЕНЕЗИС И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ МИНЕРАЛОВ В КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ СИЛИКАТНЫХ ПОРОД

Корами выветривания называют самые верхние части литосферы, сложенные разнообразными по составу продуктами выветривания первичных горных пород. С ними связаны практически важные месторождения глин и каолинов, бокситов, железных руд (с примесью никеля, кобальта и хрома), силикатно-никелевых руд и магнезитов. Коры выветривания являются источником материала для осадочных месторождений.

Большой вклад в изучение минералогии и геохимии кор выветривания внесли советские ученые В. И. Вернадский, П. А. Земятчинский, И. И. Гинзбург, В. П. Петров и др.

УСЛОВИЯ И СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ ПРИ ВЫВЕТРИВАНИИ СИЛИКАТНЫХ ПОРОД

Первичные минералы силикатных горных пород, образовавшиеся в глубинах земной коры в соответствующей физико-химической обстановке, становятся неустойчивыми в ее приповерхностных частях. В результате воздействия на первичные минералы разнообразных агентов и факторов выветривания они превращаются в различные гипергенные минералы, устойчивые по отношению к этим факторам. Главными агентами выветривания и факторами минералообразования являются вода, кислород, углекислота, кислоты, живые организмы, температура и давление, а также такие физико-химические характеристики природных растворов, как концентрация компонентов, кислотность — щелочность и окислительно-восстановительный потенциал.

Вода с растворенными в ней кислородом, углекислотой, а также кислотами растворяет, переносит и отлагает минералы, регулирует физико-химические условия минералообразования и ход реакций гидратизации и гидролиза. В реакциях окисления главную роль играет кислород атмосферы и воздуха, растворенный в воде. Углерод карбонатный из аналогичных источников участвует в реакциях окисления и карбонатизации силикатов. Большую роль в разложении минералов играют кислоты как неорганические (преимущественно серная кислота), так и органические (гумусовые).

Организмы (растения и бактерии) обеспечивают биохимическое выветривание пород. Они поставляют в кору выветривания кислород и углекислоту, создают в ней кислую обста­новку, могут непосредственно разлагать силикаты, извлекая из них разнообразные химические элементы.

Значительную роль в разложении пород играют главные агенты физического выветривания — температура и давление. Колебания их влияют на скорость химических реакций в коре выветривания, на время растворения и осаждения минералов и т. д.

Концентрации химических компонентов в водах коры выветривания определяют геохимические особенности их миграции, приводящей или к рассеянию, или к созданию практически интересных концентраций.

Взаимосвязанные кислотность — щелочность (рН) и окислительно-восстановительный потенциал (ЕҺ) среды обусловливают форму нахождения (окисленную или восстановленную) химических элементов и соединений, их растворимость, условия и последовательность осаждения и т. д.

К геолого-географическим факторам образования кор выветривания относятся климат, рельеф, гидрогеологические условия, состав и физико-механические свойства коренных пород. Основное влияние на выветривание оказывают такие особенности климата, как температура воздуха и почвы, количество и характер осадков. Повышенные температуры воздуха и длительное выпадение осадков благоприятствуют формированию кор выветривания и связанных с ними месторождений, что имеет место в тропических областях. Коры выветривания наиболее развиты в местностях со среднегорным, холмистым рельефом. В этом случае обеспечивается просачивание атмосферных осадков до уровня грунтовых вод и их активный водообмен, создается благоприятный гидрогеологический режим вод.

Состав коренных пород определяет минеральный и химический состав образующейся за их счет коры выветривания. На кислых породах образуются глинистая или бокситовая коры выветривания, на основных — возникает кора, состоящая вверху из бурых железняков — латеритов (от лат. «латер» — кирпич), внизу — из полуразложенных пород с карбонатами, иногда с силикатами никеля. Физико-механические свойства пород и связанные с ними трещиноватость и пористость влияют на локализацию минеральных тел, их размеры и форму.

Ведущим агентом выветривания горных пород является вода атмосферных осадков, просачивающаяся в глубь земли. При этом она проходит через три зоны: а) просачивания или аэрации, б) истечения или полного насыщения с активным водообменом и в) застойных вод или полного насыщения с замедленным водообменом. Наиболее интенсивные реакции разложения первичных пород идут в зоне аэрации. При этом магнезиальные цветные силикаты и основные плагиоклазы разрушаются быстрее силикатов железа и кислых плагиоклазов, т. е. устойчивость породообразующих минералов по отношению к выветриванию совпадает с реакционными рядами Боуэна. Это соответствует переходу от островных силикатов к цепочечным, затем ленточным и далее к слоистым и каркасным.

При химическом выветривании, в сочетании с биогенным, первичные минералы, главным образом силикаты, подвергаются окислению, гидратации, карбонатизации. Особенно важную роль играют электролитическая диссоциация воды (Н₂0 = Н+ ОН^-) и гидролиз.

Сначала вода растворяет незначительное количество силикатов, но образующиеся разжиженные растворы являются сильнейшими растворителями минералов.

В растворах находятся два типа соединений: 1) легкорастворимые: СаО, MgO, КгО и Na₂0, образующие с водой и гидроксилом свободные основания в молекулярных растворах и дающие с углекислотой карбонаты; 2) нерастворимые, малоподвижные и слабоактивные, коллоидные: А1₂0з, Si0₂ и Ғе₂0з. Поэтому при выветривании силикатных пород в общем случае происходит интенсивный вынос щелочных земель и щелочей и накопление глинозема, кремнезема и окислов железа (рис. 54). Последние накапливаются в коллоидном состоянии, в виде золей, имеющих: положительные (А1₂0₃ •/лН₂0, Fe₂0₃X ХрН₂0) или отрицательные (Si0₂-nH₂0) заряды. При взаимодействии этих золей происходит взаимная коагуляция их и получаются смеси с разными соотношениями гелей кремнезема, глинозема и окислов железа, которые затем могут переходить в различные кристаллические минералы (каолинит и др.).

Таким представляется ход процессов химического выветривания силикатных пород с позиции так называемой «синтетической» гипотезы, рассматривающей кору выветривания как результат синтеза свободных золей гидроокислов алюминия, кремния и железа. Она подчеркивает большую роль коллоидно-химических процессов в образовании кор выветривания.

Существует стадийная гипотеза формирования кор выветривания гидрослюдистого, глинистого и латеритного профилей. Она рассматривает их как продукты последовательных этапов химического выветривания коренных силикатных пород. На первом этапе полевые шпаты и другие алюмосиликаты замещаются гидрослюдами, которые затем сменяются каолинитом. При благоприятных условиях последний распадается на боксит и опал.

Процесс преобразования первичных минералов во всех корах выветривания является стадийным. В начальной стадии, в условиях щелочной среды, идет гидролиз силикатов и алюмосиликатов, вынос легкорастворимых сульфатов, хлоридов и карбонатов калия, натрия, кальция и магния, а также кремнезема и накопление алюминия, железа и марганца. В позднюю стадию происходит кислотное выветривание с перегруппировкой гидроокислов алюминия, железа, марганца и их выносом.

В связи со стадийностью выветривания большинство кор выветривания имеет зональное строение. Оно выражается переходом снизу вверх от невыветрелых коренных пород через зоны незавершенного разложения к конечным продуктам выветривания. При этом верхние зоны формируются за счет нижних, а самая нижняя — за счет коренных пород. Большое значение имеет рН.

По К. К. Никитину и другим, в разрезе коры выветривания можно выделить четыре главные зоны (снизу вверх):

1) начальной гидратации и выщелачивания с преобладанием дезинтеграции, значительным количеством реликтовых первичных минералов; рН —8,5—9 и выше;

2) гидратации и глубокого выщелачивания с накоплением гидрослюд; рН — 7,5—8,5;

3) начального гидролиза и конечного выщелачивания со скоплениями нонтронита и каолинита; рН около 5—8;

4) зона конечного гидролиза с накоплением глинистых минералов с гидроокислами алюминия (гиббсит), железа и марганца; рН ниже 5.

Главные причины и способы образования минералов — коагуляция золей и раскристаллизация гелей, гипергенный, метасоматоз, кристаллизация из пересыщенных растворов.

9 Лекция ГЕНЕЗИС И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ МИНЕРАЛОВ В ЗОНАХ ОКИСЛЕНИЯ И ЦЕМЕНТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ ЖИЛ

Рудные жилы подвергаются физическому и химическому выветриванию вместе с вмещающими их породами под воздействием тех же агентов выветривания. При этом образуются зоны выветривания рудных жил или, как их чаще называют, зоны окисления сульфидных месторождений, являющиеся частью кор выветривания.

Изучение зон выветривания имеет очень большое значение прежде всего в поисково-разведочном деле, давая представление о минеральном составе первичных руд, о возможном обогащении рудными компонентами нижних частей зоны выветривания и, наконец, об изменениях месторождения на экзогенном этапе истории его формирования. Многие зоны выветривания являются промышленными объектами для добычи руд меди, серебра, золота, свинца, цинка, железа, марганца, а также барита, минеральных красок и других полезных ископаемых.

Изучением минералогии зон выветривания рудных жил занимались многие исследователи, среди которых выдающуюся роль сыграл акад. С. С. Смирнов. Его монография «Зона окисления сульфидных месторождений» — настольная книга каждого геолога-поисковика [34]. Большой вклад в изучение минералогии зон выветривания на месторождениях рудных районов СССР внесли П. П. Пилипенко, Ф. В. Чухров, Л. К. Яхонтова и др, 216

УСЛОВИЯ И СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ ПРИ ВЫВЕТРИВАНИИ СУЛЬФИДНЫХ ЖИЛ

Зоны окисления и цементации сульфидных жил — это верхние части жил, которые подверглись действию агентов выветривания, в результате чего произошли изменения их минерального и химического состава и текстурно-структурных особенностей. Процессы выветривания в зонах окисления сульфидных жил идут гораздо интенсивнее, чем в корах выветривания горных пород. Изменения минерального и химического состава первичных руд бывают такими глубокими, что иногда невозможно установить их первоначальный тип.

При формировании зон окисления и цементации сульфидных жил действуют те же агенты выветривания и факторы минералообразования, что и при образовании кор выветривания вмещающих их пород. Но отмечаются специфические особенности их проявлений. Так, особенно велико значение воды в создании определенной физико-химической обстановки в зоне выветривания, характеризующейся соответствующими концентрациями химических компонентов в растворах, их кислотностью или щелочностью, окислительно-восстановительными потенциалами. Здесь более активно проявляют себя кислород и углерод карбонатный, обеспечивающие особенно интенсивно идущие реакции окисления сульфидов и образования карбонатов. Велика роль серной кислоты, образующейся в больших количествах за счет окисления колчеданов, и гумусовых кислот. Активна деятельность микроорганизмов, особенно тионо-вых бактерий, окисляющих серу. Эксперименты показали, что действие их ускоряет окисление сульфидов в 3—10 раз. Считают [36], что окисление сульфидов с помощью микроорганизмов осуществляется при их тесном контакте, посредством движения электронов от минерала — анода на бактериальную клетку — катод. Интенсивность бактериального окисления тем выше, чем больше различие между возможностью бактериальной среды «взять» электроны с поверхности сульфидной частицы (окислительный потенциал среды) и возможностью минерала «отдать» электроны в среду (электродный потенциал минерала).

Прежде всего познакомимся со строением зоны выветривания сульфидных месторождений (рис. 57). Верхняя часть ее является зоной просачивания дождевых (почвенных) вод, насыщенных кислородом и углекислотой. Эти воды, не находящиеся в химическом равновесии с минералами жилы, окисляют и растворяют их. Вместе с тем, просачиваясь вниз до уровня грунтовых вод, они теряют кислород и насыщаются различными химическими соединениями, главным образом сульфатами, приобретают кислый характер. В результате выше уровня грунтовых вод создается зона окисления сульфидной жилы — так называемая железная шляпа (на рис. 57 заштрихована).

Ниже уровня грунтовых вод находится зона истечения, в которой грунтовые воды перемещаются в горизонтальном направлении и являются нейтральными или даже слабощелочными. В результате обменных реакций между сульфатными растворами, просачивающимися из зоны окисления, и первичными сульфидами жилы образуются вторичные сульфиды главным образом меди. Таким образом, ниже уровня грунтовых вод может сформироваться зона цементации или вторичного сульфидного обогащения (на рис. 57 обозначена точками). Еще ниже находится зона застойных (неперемещающихся) вод, почти не содержащих кислорода и находящихся в химическом равновесии с минералами жилы — зона первичных руд (незаштриховано).

Приведенная схема идеализированная. В действительности для различных районов меняются строение зоны выветривания, ее глубина (обычно от нескольких до десятков и даже сотен метров) и интенсивность окисления в ней.

Интенсивность и глубина окисления определяются разнообразными факторами, ко-

торые делят на две группы: региональные и местные.

К региональным факторам относятся: климатические (среднегодовая температура, количество осадков) и морфолого-тек-тонические (рельеф и степень эрозии). Для выветривания благоприятнее всего климат тропический (с высокой температурой), сухой, а также умеренный сухой. В северных районах с вечной мерзлотой химическое выветривание проявляется слабо.

Зоны выветривания развиты лучше в пенепленизированных (почти равнинных) районах; в горах эрозия опережает окисление. Выветриванию благоприятствуют различные тектонические нарушения.

К местным факторам относятся следующие.

1. Минеральный состав руды, ее текстура и структура. Например, пирротиновая руда окисляется скорее, чем пиритовая, карбонатно-сульфидная скорее кварц-сульфидной; пирит способствует окислению других сульфидов. Руды плотные и массивные окисляются медленнее по сравнению с рудами трещиноватыми и вкрапленными.

2. Химический состав и физико-механические свойства боковых пород. Например, в карбонатных породах, обычно трещиноватых и легкорастворимых, окисление идет на большую глубину и более интенсивно, но распространяется неравномерно.

3. Условия залегания рудных жил. Например, в крутопадающих жилах окисление более интенсивное, чем в пологозалегающих.

Развитие зон выветривания зависит от совместного действия всех региональных и местных факторов.

С. Смирнов выделяет три стадии развития зон окисления: начальную, срединную и конечную. На начальной стадии первичные (гипогенные) сульфиды преобладают над образующимися сульфатами и другими гипергенными образованиями. На срединной стадии гипергенные сульфаты, а также карбонаты и другие соли преобладают над первичными сульфидами. Идет вынос элементов, главным образом в виде сульфатов. На конечной стадии гипогенные сульфиды почти не сохраняются. Уменьшается количество сульфатов; возрастает роль углерода карбонатного и кремнезема, и сульфаты заменяются карбонатами и силикатами. Зона окисления совсем лишается тяжелых металлов и слагается минералами кремнезема, гидроокислами железа и марганца, алюмокремниевыми соединениями.

Таким образом, в зонах выветривания идут самые разнообразные химические реакции. Главной и наиболее характерной для всех типов зон выветривания сульфидных жил является реакция превращения (окисления) сульфидов в сульфаты: MeS + 20^2->-MeS0₄. При этом к двухвалентному аниону серы присоединяются восемь электронов от кислорода, и сера окисляется до шестивалентного катиона. В дальнейшем, в зависимости от конкретной химической обстановки, сульфаты могут переходить в гидроокислы, во вторичные сульфиды, в карбонаты, силикаты и другие соли, чему способствует привнос в зону окисления фосфора, мышьяка, ванадия, хрома и молибдена.

В результате всех химических реакций в зоне выветривания могут происходить накопление металлов на месте (железо, свинец), их перенос (медь) и вынос (цинк), а следовательно, и разделение металлов, например железа и меди, свинца и цинка, первоначально находившихся в рудных минералах совместно. Разделение идет полнее среди химически инертных жильных минералов и боковых пород. Главной причиной разделения металлов являются различия в свойствах их сульфатов. Металлы, дающие сульфаты труднорастворимые (свинец), легко окисляющиеся (закисное железо) или легко гидролизующиеся (окисное железо), задерживаются в зоне окисления, а металлы, дающие сульфаты устойчивые и растворимые, уносятся.

Проиллюстрируем вышесказанное на примерах схематических химических реакций, происходящих при выветривании минералов железа (пирита), меди (халькопирита), свинца (галенита) и цинка (сфалерита).

Выветривание пирита. Окисление пирита происходит по реакции -

Образующаяся при этом серная кислота участвует в дальнейших реакциях как окислитель, а легко окисляющийся сульфат закиси железа переходит в сульфат окиси железа:

4FeS0₄ + 2H₂S0₄ -f 0₂ v 2Fe₂ (S0₄)_s + 2Н₂0.

Сульфат окиси железа легко гидролизуется:

Fe₂ (S0₄)_s + 6Н₂0 —«■ 2Fe (ОН)₃ + 3H₂S0₄.

Труднорастворимый гидрат окиси железа выпадает в виде гидрогеля, который, дегидратизируясь, превращается в гидрогётит НFеО₃-aq и другие гидроокислы железа (лимониты). В кислой среде при больших количествах серной кислоты образуется ярозит КҒе_з(50₄)₂(ОН)₅.

Таким путем в верхней части зон окисления происходит накопление гипергенных минералов железа, окрашивающих ее в бурые оттенки (железная шляпа).

Выветривание халькопирита. Окисление медного колчедана происходит по реакции

CuFeS₂ + 40₂ >- CuS0₄ + FeS0₄.

Сульфат меди не окисляется и не гидролизуется, а растворяется в водах, просачивающихся к уровню грунтовых вод. Сульфатные растворы меди, попавшие в зону истечения, реагируют с первичными сульфидами жилы:

CuS0₄ + MeS >- CuS + MeS0₄.

. В результате обменной реакции метасоматически развиваются вторичные медные сульфиды, более богатые медью, чем халькопирит (34,6% меди), такие как халькозин (79,8% меди), ковеллин (66,0% меди), борнит (63,3%). Таким путем ниже уровня грунтовых вод образуется зона вторичного сульфидного обогащения или цементации.

В случае если просачивающиеся медносульфатные растворы встречают карбонатные породы и минералы или углекислые, кремнекислые, фосфорнокислые, сернокислые и другие растворы, то в местах их взаимодействия образуются скопления окисных руд, состоящих соответственно из карбонатов, силикатов, фосфатов, сульфатов и других солей меди.

Вторичные медные сульфиды зоны цементации при воздействии кислорода и других окислителей могут превращаться в окислы меди:

4Cu₂S + 90₂ v 2Си₂0 ₄ 4CuS0₄.

Поэтому парагенезис халькозина с купритом и самородной медью, образующейся при неполном окислении, говорит об окислении зоны вторичного сульфидного обогащения. Если этот процесс был интенсивным и длительным, то поверх зоны це­ментации может образоваться подзона вторичного окисного обо­гащения. В результате строение зоны выветривания медно-сульфидных жил может быть очень сложным (рис. 58).

Рис. 58. Схема строения зон окисления и цементации медно-сульфидной жилы.

1 — подзона полного окисления; 2 — подзона выщелачивания; 3 — подзона вторичного окисного обогащения; 4 — зона цементации (вторичного сульфидного обогащения); 5 — зона первичных сульфидных руд

Выветривание галенита. Окисление галенита происходит по реакции PbS + 20₂ >- PbS0₄.

Образующийся сульфат свинца очень трудно растворим и отлагается в верхней частях зоны окисления в виде минерала англезита. При взаимодействии сульфата свинца с бикарбо-натными растворами образуется карбонат свинца — церуссит, а при реакции с растворами, содержащими фосфор, ванадий, мышьяк, хром или молибден, могут отлагаться соответственно пироморфит, ванадинит, миметизит, крокоит и вульфенит.

Выветривание сфалерита. Окисление цинковой обманки происходит по реакции

Образующийся сульфат цинка очень легко растворим, но в отличие от сульфата меди он обычно выносится за пределы месторождения и рассеивается, не образуя зоны цементации.

В карбонатной среде цинк задерживается в зоне окисления, образуя скопления таких минералов, как смитсонит, каламин, гидроцинкит Zn₅[C0₃]2(OH)₆ и другие, главным образом в лежачем боку рудных жил.

Общая схема минеральных превращений в зонах окисления сульфидных жил может быть представлена следующим образом: сульфиды — сульфаты — карбонаты — силикаты — окислы и гидроокислы.

Причинами осаждения минералов являются: а) взаимодействия растворов с породами (особенно карбонатными) и сульфидными рудами, с другими растворами (например, углекислыми) и с газами (особенно сероводородом); б) гидролиз; в) испарение растворителя; г) коллоидно-химические реакции. Начало осаждения зависит от ЕҺ и рН среды.

Способами образования минералов, как и для любых кор выветривания, являются коагуляция золей и раскристаллизация гелей; гипергенный метасоматоз и кристаллизация из пересыщенных растворов.

Лекция 10 ГЕНЕЗИС И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ МИНЕРАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ

Осадочными называют минеральные образования, возникшие в процессе накопления главным образом на дне различных водоемов.

Осадочный процесс минералообразования имеет огромное значение, так как он приводит к образованию мощных толщ разнообразных осадочных горных пород, обычно являющихся полезными ископаемыми. В результате осадочного процесса образуются месторождения каменной соли, калийных солей, руд железа, марганца, алюминия, меди, урана, редких элементов.

В изучении осадочного процесса большую роль сыграли А. Д. Архангельский, Н. С. Курнаков, Н. М. Страхов, М. С. Швецов, М. Г. Валяшко и др.

Дата добавления: 2014-12-10