КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Модуль 3. Генетические типы месторождений полезных ископаемых
Вопросы для самоконтроля знаний Тема 3. (2 часа) Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых Тема 2 (2 часа) Площади распространения, форма, состав и строение месторождений полезных ископаемых Площади распространения полезных ископаемых (провинция, область, пояс, бассейн полезных ископаемых, рудный район, рудное поле, тело полезного ископаемого). Морфология тел полезных ископаемых. Минеральный и химический состав тел полезных ископаемых. Текстуры и структуры минерального вещества. Этапы и стадии минералонакопления, закономерные минеральные ассоциации (парагенезисы) Площади распространения полезных ископаемых. В зависимости от масштабов проявления выделяют провинции полезных ископаемых, области (пояса, бассейны), районы (узлы), рудные поля, месторождения, рудные тела. К провинциям относятся крупные структурные элементы земной коры (синеклизы, антиклизы, пассивные и активные окраины континентов, рифтовые системы, складчатые пояса, дно океана и т.п.) Область полезных ископаемых - составной элемент провинции, имеет изометрические очертания, характеризуется набором определенных по происхождению и составу месторождений. Рудные пояса – вытянутые линейные области, приуроченные к прогибам, глубинным разломам, зонам субдукции, рифтовым системам. Их размер - от сотен до тысяч км. Бассейны – площади непрерывного распространения пластовой минерализации. Их площади – сотни квадратных километров. Рудный район – местное скопление месторождений в пределах провинций, областей, поясов, бассейнов. Рудное поле – небольшой участок земной коры (единицы, десятки квадратных километров), в пределах которого располагаются сближенные, одновременно образующиеся и генетически родственные месторождения. Рудное поле может состоять и из одного крупного месторождения с серией разобщенных залежей. Месторождение – одно или несколько тел полезных ископаемых, объединенных общностью происхождения и приуроченных к локальной геологической структуре. Его размеры варьируют от единицы до десятки квадратных километров. Рудное тело – скопление в недрах или на поверхности минерального сырья, которое ограничено контуром экономически целесообразной выемки. Морфология тел полезных ископаемых Для месторождений полезных ископаемых характерны три морфологических типа залежей: изометрические, плоские и вытянутые по одному направлению. Изометрические тела полезных ископаемых – скопления минерального вещества примерно равновеликие во всех направлениях. Шток - крупная более или менее изометричная залежь почти сплошного полезного ископаемого (рис. 1). Пример – штоки каменной соли Рис. 1 Шток Штокверк - некоторый объем горных пород, с рудной минерализацией в виде вкрапленности, многочисленными мелкими разноориентированными прожилками (рис. 2). Их форма может быть изометричная, трубообразная, повторяющая кровлю интрузии, или представляющая собой линейные жилообразные системы. Рис. 2 Штокверк Гнезда - небольшие изометричные скопления рудного вещества (рис. 3). Рис. 3 Гнезда руды Плоские тела полезных ископаемых – характеризуются двумя протяженными и одним коротким направлением. Пласты - плоские, пластинообразные тела полезных ископаемых, образующиеся в водных бассейнах синхронно с вмещающими осадочными породами (рис.4).
Рис. 4 Строение пласта полезного ископаемого 1-пачки и слои полезного ископаемого; 2-прослои попрод. Жилы – трещины в горных породах, выполненные минеральным веществом. Жилы бывают простыми (единичные минерализованные трещины) и сложные (минерализованные пучки переплетающихся трещин) (рис 5), четковидными, камерными, седловидными, оперяющими, лестничными. Рис. 5 Сложная жила Интенсивно обогащенные участки называют рудными столбами. Рудные столбы обычно имеют неправильную форму, вытянуты в одном направлении, имеют крутое падение, залегают среди обедненных рудными компонентами пород. Для жил характерны следующие элементы (рис.6): зальбанды – контакты жилы с вмещающими породами со стороны висячего и лежачего боков, апофизы – ответвления, ореолы измененных околожильных пород. Рис. 6 Простая жила. Линзы - плоские тела дискообразной или лентообразной формы (рис. 7). Типичны для вулканогенно-осадочных месторождений, формирующихся в субмаринных условиях, а также могут быть образованы метасоматическим или магматическим способом.
Рис. 7 Линзовидная залежь плавикового шпата в известняках Вытянутые по одной оси тела полезных ископаемых Трубы, трубки, трубообразные и столбообразные залежи – рудные тела, удлиненные по одной оси. Они типичны для алмазоносных тел, а также руд золота, серебра в вулканических жерлах Под вещественным составом минерального сырья принято понимать минеральный и химический состав руд. Изучение вещественного состава имеет большое научное и практическое значение. Точные данные по составу руд и особенно парагенезису минералов способствуют выяснению условий формирования месторождения. По химическому составу ценные минералы представлены: 1) оксидами железа, марганца, олова, урана, хрома, алюминия; 2) силикатами (слюды, асбест и др.); 3) сернистыми соединениями: сульфидами, арсенидами, железа, меди, цинка, свинца, никеля, серебра; 4) карбонатами железа, марганца, магния, свинца, цирка, меди; 5) сульфатами бария и стронция; 6) фосфатами - апатит; 7) галоидами (соли, флюорит); 8) самородными элементами (золото, платина, медь). 9) нитраты – селитры (чилийская и шведская) 10) вольфрамиты – шеелит 11) бораты – людвигит, ашарит Текстуры и структуры Минеральное вещество, составляющее полезное ископаемое, обладает соответствующей структурой и текстурой – т.е. рисунком, строением. Изучение строения руд имеет большое научное и прикладное значение. Так, выясняя возрастные соотношения минеральных агрегатов или минеральных зерен, можно получить ценные данные для определения условий образования руд и, следовательно, генезиса месторождения. Изучение формы рудных зерен, их размеров и строения, а также расположения минеральных агрегатов позволяет выбрать наиболее рациональный метод механического обогащения руды. Текстура руды определяется формой, размерами и расположением агрегатов минералов. Морфологической единицей текстурного рисунка является агрегат минералов (рис. 8).
Рис. 8 Некоторые типы текстур руд а) пятнистая; б) полосчатая в) крустификационная; г) прожилковая; д) кокардовая; е) оолитовая; ж) почковидная; з) брекчиевая; и) брекчиевидная; к) коркасно-ящичная Структура руды определяется формой, размерами и расположением зерен минералов, точнее, кристаллических индивидов. Морфологической единицей структурного рисунка является кристаллическое зерно (рис. 9). Рис. 9 Некоторые типы структур руд а) равномернозернистая; б) неравномернозернистая; в) пластинчатая; г) волокнистая; д) зональная; е) кристаллографически-ориентированная; ж) тесного срастания; з) замещения; и) дробления; к) колломорфная Различают мега-, макро-, микро- текстуры. Этапы и стадии формирования руд. Процессы минералонакопления при формировании месторождений протекают в течение длительного времени. Они разделяются на этапы и стадии. Этап – длительный временной интервал, когда происходит накопление руд одного генезиса, например, магматический этап, пегматитовый, гидротермальный. Обычно месторождения полезных ископаемых формируются в один этап, реже в два и более. Стадии – части этапов, в рамках которых происходило накопление минералов определенного состава. По количеству стадий рудообразования выделяются месторождения простые – одностадийные и сложные – многостадийные. Критериями для выделения стадий рудообразования служат: пересечение ранних минеральных отложений жилками и прожилками минерального вещества последующих стадий; брекчирование минеральных агрегатов ранней стадии с цементацией их обломков минеральной массой новой стадии. Парагенетические минеральные ассоциацииназывают совместное нахождение минералов, обусловленное общностью происхождения и выраженное определенным порядком накопления. Генерации минералов – это неоднократные выделения одного и того же минерала, разделенные перерывами Месторождения бывают моностадийные и полистадийные. Проектное задание: Изучить минералого-геохимические и текстурно-структурные характеристики руд. Вопросы для самоконтроля знаний:
Литература [1, с. 16-30], [2, с.31-51] [3, с.30-58] Генетическая классификация месторождений полезных ископаемых. Характеристика геологических условий образования полезных ископаемых с позиции как геосинклинальной (фиксисткой), так и плитной (мобилистской) концепций.Периодичность, длительность и глубинные уровни образования месторождений. Источники рудного вещества и способы его отложения. Генетическая классификация МПИ. Выделяются серии: эндогенная, экзогенная метаморфогенная. В сериях выделяются группы, в группах – классы, каждому классу соответствует определенный тип месторождений (таблица 3). Таблица 3 Сводная генетическая классификация месторождений полезных ископаемых
Геодинамические обстановки формирования месторождений с позиций тектоники литосферных плит. Полезные ископаемые являются составной частью структурно-вещественных комплексов (СВК). СВК – это комплекс пород и полезных ископаемых с характерными геологическими структурами, который формируется в определенной геодинамической обстановке. Различные тектонические движения и геологические процессы обусловлены развитием Земли. Это понимали ученые очень давно. Поэтому еще с 17-го века возникли многочисленные геотектонические концепции развития земного шара. Так, в 1829 г. француз Эли де Бомон создал гипотезу контракции - сжатия земного шара в результате охлаждения первично расплавленной Земли. С поверхности сжатие приводит к короблению и возникновению горных складок и морских прогибов при вертикальных движениях вещества. Гипотезу контракции в дальнейшем развивала гипотеза геосинклиналей (фиксистская концепция), высказанная в США в 1859 г. Дж.Холлом и в 1873 г. Д.Дэна. Почти одновременно с научным направлением фиксизма возникло научное течение мобилизма о горизонтальных движениях материков. В 1877 г. российский учитель Е.В.Быханов высказал эту мысль. И в 1962 г. американские ученые Г.Хесс и Р.Дитц на основе океанографических исследований океанов разработали гипотезу спрединга океанического дна и движения литосферных плит, показав причины горизонтального перемещения материков. Геосинклинальная гипотеза Гипотеза возникла в США, когда Дж.Холл (1859) и Д.Дэна (1873) разработали механизм преобразования океанической коры в континентальную на основе вертикальных движений вещества. Они считали, что охлаждение и сжатие земной коры (контракция земного шара) приводят к проседанию земной коры (опусканию земной поверхности). В результате возникают глубокие прогибы, названные геосинклиналями, в которых накапливаются мощные толщи осадков (до 20 км). Экспериментальным основанием для разработки гипотезы послужили находки остатков морских животных в осадочных породах суши, слагающих горы. Геосинклинали - крупные протяженные области земной коры. Геосинклинальный этап развития земной коры включает четыре стадии. Первая стадия – геосинклинальная. В настоящее время ученые считают, что этой стадии предшествует рифтовая стадия, представляющая собой активную тектоническую стадию образования серии опущенных блоков земной коры (развития рифта) при разрывных движениях. Разрывная тектоника сопровождается магматизмом с внедрением ультраосновной и основной магмы по разломам и подводными вулканическими излияниями (гипербазитовая магматическая формация). Образуются месторождений руд черных металлов (железа, титана, хрома), некоторых руд цветных металлов (меди, никеля, кобальта) и драгоценных металлов (платины и платиноидов). Собственно геосинклинальная стадия характеризуется спокойным тектоническим режимом, происходят только колебательные движения с преобладанием глубокого опускания и мощного осадконакопления. В этих условиях образуется глубоководная аспидно-граувакковая осадочная формация, которая состоит из прослоев аспидных (черных) глинистых сланцев и темной осадочной породы - граувакки, представляющей собою темные конгломераты, песчаники и гравелит. Кроме того, образуется кремнисто-вулканогенная осадочная формация, с которой связано формирование осадочных железных руд (джеспилитов), в дальнейшем превращенных под влиянием метаморфизма в железистые кварциты. Вторая стадия - островная геосинклинальная характеризуется увеличением частоты и размаха колебательных движений (рис. 10). Рис. 10 Островная геосинклинальная стадия
Характерна частая смена поднятий и опусканий при преобладающем режиме опускания. Поэтому происходит циклическое осадконакопление с образованием флишевой осадочной формации. Флиш - толща осадков, состоящая из ритмически повторяющихся пород. В каждом ритме глинистые и известковые тонкозернистые отложения глубоководных зон постепенно сменяются песчаными и грубообломочными осадками мелководной и прибрежной зон. Характерно начало складчатых движений, приводящих к образованию складчатых структур (геоантиклинали и прогибы между ними), магматизм среднего состава в виде вулканических излияний (порфиритовая формация). С магмой среднего состава связано образование полиметаллических руд (руды меди, свинца, цинка, золота и серебра). Третья стадия называется раннеорогенной (раннего горообразования). Среди колебательных движений начинает преобладать поднятие, активизируются складчатые движения и магматизм. Возникает центральное геоантиклинальное поднятие (рис. 11), на периферии - краевые прогибы, в которых происходит накопление нижней молассовой формации, состоящей из розовато-зеленоватых тонкослоистых алевролитов и мергелей. Рис.11 Раннеорогенная стадия. Большая часть территории становится сушей, сохраняются краевые моря и лагуны. Активизируются процессы контактового и динамического метаморфизма, постмагматические процессы, с которыми связано формирование месторождений руд цветных и редких металлов (молибден, вольфрам, олово, медь, свинец, цинк, золото, серебро). Четвертая стадия - позднеорогенная (горно-складчатой области) (рис. 12). Рис. 12 Позднеорогенная стадия. 1 - фундамент, 2 - конгломераты, 3 - песчаники, 4 - глины, 5 - известняки, 6 - флиш, 7 - разрывы, 8 - пластовые интрузии основных пород, 9 - граниты, 10 - порфириты. Усиливаются активные тектонические процессы и поднятие, вся территория становится гористой складчатой сушей. Происходят интенсивные складчатые движения с образованием складчатых структур. Мощный региональный метаморфизм приводят к явлению гранитизации - расплавлению осадочных пород и кристаллизации обширных масс гранитов с наращиванием гранитного слоя. Щелочно-гранитная магматическая формация способствует образованию месторождений руд редких, редкоземельных и радиоактивных металлов. Российские ученые А.П. Карпинский и А.Д. Архангельский в первой половине 20-го века дополнили теорию геосинклинали учением об образовании устойчивых участков земной коры - платформах, развивающихся на месте горно-складчатой области. Тектоника литосферных плит Тектоника движения литосферных плит утверждает, что материки движутся горизонтально в составе литосферных плит - крупных блоков литосферы в диаметре по поверхности Земли несколько тысяч километров. Их горизонтальные движения обусловлены скольжением литосферы по астеносферному слою мантии, в котором вещество частично расплавлено и значительно размягчено. Движение литосферных плит вызвано тепловыми потоками, возникающими в мантии вследствие физического явления конвекции, вероятно, на границе с ядром Земли Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который обычно охватывает промежуток времени 200-250 млн. лет. Цикл разделяется на 5 стадий: внутриконтинентального рифтообразования, расширения океанического дна, поглощения океанической коры, столкновения литосферных плит и заключительная стадия (стабилизационная). Стадия внутриконтинентального рифтообразования или магматизм и металлогения горячих точек. В ослабленных участках литосферных плит мантийные или магматические струи нагревают литосферу, образуют купольные поднятия, в ядрах которых генерируются магмы (кислые, реже основные, щелочные). В результате этих процессов в однородных континентальных блоках возникают системы радиальных разломов, а внутри орогенных поясов образуются линейные рифты. С возникшими в эту стадию геологическими структурами ассоциируют следующие полезные ископаемые: 1) в межматериковых рифтах – рассолы и металлоносные осадки с медью, цинком, серебром и др. элементами (впадины Красного моря); 2) в рифтовых зонах континентов – базито-ультрабазитовые расслоенные интрузии с медно-никелевыми, платиноидными, хромитовыми и титаномагнетитовыми месторождениями (Бушвельдское, Великая Дайка, Норильское, Печенга); 3) в зонах тектономагматической активизации предрифтовой стадии: а) алмазоносные кимберлитовые и лампроитовые трубки (Ю.Африка, Якутия, Австралия); б) ультрабазито-щелочные интрузии с карбонатитами, к которым приурочены апатит-магнетитовые месторождения с флогопитом, вермикулитом, флюоритом (Ковдорское); интрузии нефелиновых сиенитов с апатит-нефелиновой и редкоземельной минерализацией (Хибинское); интрузии щелочных гранитов с олово-вольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными месторождениями (Джос, Нигерия; Рондония, Бразилия); 4) во внутриконтинентальных рифтах формируются в терригенных толщах стратиформные полиметаллические руды (Саливан, Канада; Маунт-Айза, Австралия; Гамсберг, ЮАР), урановые месторождения роллового типа (Канада); в эвапоритовых комплексах залежи натриевых и калиевых солей, магнезиты, фосфориты. Расширение (спрединг) океанического дна. В процессе прогрева в зонах мантийных струй единый континент раскалывается на несколько частей. В эту стадию возникают срединно-океанические хребты – глубинныерасколы литосферы, по которым в придонные области поступает мантийный магматический материал, который формирует океаническую кору (в основном базальтовые магмы). По мере удаления в обе стороны от оси хребта отмечается удревнение возраста коры. В начальную подстадию спрединговой стадии фиксируются самые ранние моменты зарождения океагна после раскола единой континентальной плиты (Красноморский тип). Зрелая (Атлантический тип) подстадия характеризуется вполне развившимся океаническим бассейном с четко обособившимся центральным поднятием (срединно-океаническим хребтом). С одной стороны от поднятия развиваются процессы активной окраины расколовшегося континента, а с другой – пассивной окраины. Месторождения формируются в следующих геологических ситуациях: 1) на склонах срединно-океанические хребтов и в осевых рифтах образуются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические и оксидные железомарганцевые месторождения; 2) в глубинных зонах океанических хребтов вблизи или ниже границы Мохоровичича формируются в дунитовых комплексах хромиты (кайнозойские месторождения Кубы); в массивах перидотитов никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные и платиноидные руды; 3) в зонах трансформных разломов – стратиформные баритовые и вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические месторождения (Прииртышский рудный район, Казахстан). 4) на пассивных континентальных окраинах – осадочная серия (медистые песчаники, эвапориты, фосфориты, стратиформные свинцово-цинковые, барит-флюоритовые месторождения в карбонатных отложениях). Поглощение (субдукция) океанической плиты. 1. Внешние дуги и глубоководные желоба. Здесь выводятся на поверхность возникшие ранее месторождения офиолитовой ассоциации (колчеданные кипрского типа в эффузивах основного состава, хромитовые, тальковые, асбестовые и магнезитовые в ультрабазитах). В троге внешней дуги – россыпи золота. 2. Вулканоплутоническая (магматическая) дуга. Развиты известково-щелочные лавы среднего и кислого состава, а в ядерной части дугового хребта – гранодиоритовые и гранитные плутоны. С ними ассоциируют; медно-молибденовые, олово-вольфрамовые месторождения. 3. Тыловодужный магматический пояс. Мощное давление континентальной плиты создает в тыловой части зоны субдукции систему чешуйчатых надвигов, падающих на восток и утолщающих земную кору. Формируются интрузии анатектических гранитов с оловорудными месторождениями. 4. Краевой бассейн сжатия. Выполнен терригенными осадками, содержит инфильтрационное урановое оруденение в песчаниках, соли в эвапоритах, угольные пласты. Коллизия. Столкновение континентов приводит к закрытию океана, исчезновению бассейна между ними, возникновению надвигового пояса и нового бассейна. Место сочленения маркируется сутурной зоной. В надвиговом поясе – анатектические граниты с олово-вольфрамовыми месторождениями. В бассейнах – медные и урановые инфильтрационные месторождения в терригенных толщах. В глубинных частях сутурных зон – жадеит, нефрит, ювелирные корунды. Заключительная стадия. Возращение континента в его первоначальное состояние, затухание тектонических магматических процессов, формирование систем амагматогенных рифтов, выполненных мелководными терригенно-карбонатными осадками с седиментогенными и эпитермальными полиметаллическими, урановыми) месторождениями. В эту стадию появляются поздние континентальные вулканические пояса с золото-серебряными и полиметаллическими месторождениями. Периодичность, длительность и глубинные уровни образования месторождений. Периодичностьформирования месторождений хорошо разработана геосинклинальной концепцией. Выделяется гренвильский, байкальский, каледонский, герцинский, киммерийский, альпийский этапы. Каждый этап характеризуется типоморфным набором полезных ископаемых. По мобилистским теориям в истории нашей планеты выделяют пять основных металлогенических периодов: · тонких литосферных плит(3,8-3 млрд. лет); · высокой тектонической активности, появление мощной континентальной коры и ядра земли (3 –2,7 млрд. лет); · возникновения первых суперконтинентов (2,7 – 1,8 млрд. лет); · слабой тектономагматической и металлогенической активности (1,8 – 0,6 млрд. лет); · цикличного функционирования механизма тектоники литосферных плит (0,6 –0 млрд. лет). Длительность формирования месторожденийчасто сопоставима с продолжительностью геологических процессов. В зависимости от генетической природы образование полезного ископаемого может происходить от тысяч до десятков миллионов лет. Например, для формирования осадочных железорудных пластов необходимо 5-10 млн. лет. Жильные месторождения могут формироваться за отрезки времени до десятков тысяч лет. Образование 30 угольных пластов в Донбассе происходило в течение 60 млн. лет. Магматические комплексы месторождения Ковдор создавались 300 млн. лет. По уровням глубинности месторождения разделяются на приповерхностные, гипабиссальные, абиссальные, ультраабиссальные. Приповерхностные (0-1,5 км) – экзогенные, вулканогенно-осадочные руды. Гипабиссальный уровень (1,5-3,5 км) – наиболее богат. Здесь могут формироваться почти все промышленно-генетические типы эндогенных месторождений. Абиссальный уровень (3,5-10 км) - беднее, чем два предыдущих. Здесь образуются альбитит-грейзеновые, карбонатитовые, пегматитовые и часть магматических (хромитовых, титаномагнетитовых) месторождений, а также месторождения, ассоциирующие с крупными гранитоидными, основными и ультраосновными плутонами. Ультраабиссальный уровень (более 10 км) - небольшая группа месторождений (дистеновые, силлиманитовые, андалузитовые сланцы, рутил, корунд и др.). Здесь также идут преобразования ранее сформированных месторождений – т. е. образуются метаморфизованные месторождения (железа, марганца, свинца и цинка). Источники рудного вещества. Среди источников вещества различных генетических типов месторождений выделяют: · ювенильный – магматический, связанный с разнообразными магмами; · ассимиляционный, возникший при захвате расплавами ранее образовавшихся минеральных масс; · выщелоченный водными растворами из вмещающих пород; · экзогенный, образовавшийся в результате выветривания континентальных пород и перевода части соединений либо в истинные растворы, либо во взвеси или механические обломки и сноса их в водные бассейны. Проектное задание: Изучить геологические условия образования месторождений полезных ископаемых.
10. Что является источником металлов метаморфогенных месторождений?
Дата добавления: 2013-12-12; Просмотров: 4331; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |