Гідротермальні родовища

Створюються циркулюючими під поверхнею Землі гарячими мінералізованими розчинами. Скупчення корисних копалин гідротермального походження виникають як внаслідок відкладення мінеральних мас у пустотах гірських порід, так і у зв’язку із заміщенням останніх. Найтиповішими для гідротермальних родовищ є різноманітні жили, але зустрічаються і штокверки, штоки, гнізда та тіла складної форми.

Протяжність гідротермальних жил від 2м (Березівське родовище золота на Уралі) до 200 км (Материнська жила у Каліфорнії). Є багато доказів формуванню рудних покладів з гарячих мінеральних джерел (фумарол) у сучасних районах вулканічної активності (Камчатка, Курили, Аляска etc). При циркуляції подібних вод відкладаються магнетит, вольфраміт, молібденіт, пірит, халькопірит, антимоніт, кіновар, реальгар, опал, гіпс, барит та інші.

Гідротермальні родовища мають велике значення у видобутку кольорових, рідкісних, благородних і радіоактивних металів а також нерудних: азбесту, магнезиту, флюориту, бариту, гірського кришталю, ісландського шпату тощо.

Вік формування гідротермальних родовищ від протерозойського до сучасного.

Структури, у яких відкладається рудна речовина поділяються на рудопідвідні (великі магістральні розломи), рудорозподільні (розриви або водопроникні пласти, що перетинають рудо підвідні канали) та рудовмісні, що локалізують рудні тіла і визначають їх форму

Характерна зональність гідротермальних родовищ, яка визначається закономірною зміною мінерального та хімічного складу к просторі. Зональність рудних тіл встановлюється за зміною мінерального складу за потужністю, простяганням і падінням рудних покладів.

У процесі взаємодії гідротермальних розчинів з породами, що містять рудні тіла, відбувається їх метасоматичне перетворення. За основним хімічним елементом, який витісняє інші породоутворюючі елементи, розрізняють калієвий метасоматоз (відбувається мусковітизація, каолінізація, серицитізація), натрієвий (альбітизація по калієвих польових шпатах), магнієвий (спричиняє перетворення вапняків і мармурів у доломіти), кальцієвий (проявляється у пропілітизації та лиственітизації). *)

*) пропілітизація - процес метасоматичного перетворення гірських порід у вулканічних товщах переважно середнього та основного складу, в умовах малих і середніх глибин під дією гідротермальних розчинів, які містять у значній кількості вуглекислоту та сірку. При цьому первинні породи заміщуються хлоритом, епідотом, кальцитом, анкеритом, серицитом, цеолітами та іншими мінералами з одночасним утворенням піриту та альбітизацією польових шпатів.

*) лиственітизація - процес змінення ультраосновних (головним чином серпентинітів) та основних гірських порід під впливом гідротермальних розчинів. Лиственіт складається з карбонатів (зазвичай — анкериту), кварцю та мусковіту або фукситу (хромової слюди) з домішками різноманітних мінералів (тальку, хлориту, актиноліту, альбіту, турмаліну, рутилу, сфену).

За температурою відрізняють:

1. Високотемпературні родовища(400 - 300°). У їх утворенні значну роль відіграють леткі компоненти. Зазвичай зустрічаються у зв’язку з кислими інтрузіями (граніти, гранодіорити, рапаківі, аляскіти, чарнокіти). Характерні мінерали: магнетит, гематит, піротин, каситерит, шеєліт. Характерні зміни: альбітизація, грейзенізація. Найбільш типові родовища олова, золото-миш’якові родовища, молібденові, а з неметалевих родовища графіту та корунду.

2. Середньотемпературні (300 - 150° С) пов’язані з інтрузивними породами різного складу (від кислих до ультраосновних). Залягають у вміщуючих породах покрівлі або всередині масивів вивержених порід. Леткі компоненти у їх будові практично не приймають участі. Характерні рудні мінерали: золото, срібло, гематит, сидерит, халькопірит сфалерит, каситерит. Навколорудні зміни: березитізація (заміщення польових шпатів кварцом та серицитом), лиственітизація, серпентинізація, хлоритизація. Родовища цього типу мають найбільше практичне значення. Це родовища свинцю та цинку (Леніногорське, Зирянівське), міді, олова, молібдену, срібла, золота (Березівське), урану (Рудні Гори), а серед нерудних – азбесту, магнезиту, гірського кришталю (Донецький кряж).

3. Низькотемпературні (150 до 50° С). Віддалені від магматичного осередку на сотні і навіть тисячі метрів і зв’язані з осадовими та ефузивними породами. Характерні рудні мінерали: кіновар, антимоніт, арсенопірит, реальгар, аурипігмент, золото, срібло, халькопірит, галеніт, сфалерит; нерудні – кальцит, халцедон, барит, алуніт, каолініт. Білярудні зміни: серицитізація, зкремніння, каолінізація. До низькотемпературних відносяться майже всі родовища сурми (Кадамджайське), ртуті (Микитівське, Хайдарканське), міді (Джезказган), а також родовища золота (Біла Гора, Сибір, Берегівське у Карпатах), родовища ісландського шпату, агати Грузії та інші.

Крім того, за генезисом всі гідротермальні родовища поділяються на плутогенні, вулканогенні та амагматогенні.

1. Плутогенні родовища. Такі родовища пов’язані з кислими лужними гіпабісальними інтрузіями складчастих областей та платформ. Серед родовищ цього класу виділяються в свою чергу кварцовий, сульфідний і карбонатний підкласи.

2. Вулканогенні родовища. Пов’язані головним чином з наземними, переважно андезит-дацитовими вулканітами пізньої стадії геосинклінального етапу, а також з лужним і трапповим вулканізмом активованих платформ. Найчастіше ці родовища приурочені до жерл палеовулканів та їх периферії. Їм властиві конічні, кільцеві, трубчасті внутрішньожерлові та радіально-тріщінні структури. Рудні тіла мають форму жил, труб та штокверків.

3. Амагматогенні родовища (стратиформні). Родовища цього класу знаходяться на площах поширення осадових порід, де відсутні будь-які вивержені породи, дериватами яких вони могли б бути. Раніше припускалося, що вони пов’язані з масивами магматичних порід, розташованих на глибині і які ще не розкриті ерозійною поверхнею. Але такий зв’язок так і не був встановлений і їх почали називати нейтральним терміном стратиформні, у який можна вкладати будь який генетичний зміст. Існує принаймні чотири гіпотезі, які намагаються дати задовільний механізм подібних родовищ, але остаточно проблема не вирішена. До амагматогенних (стратиформних) відносяться: борніт-халькопіритові родовища міді у пісковиках (мідисті пісковики родовища Джезказган), Удокан (Сибір), родовища свинцю та цинку у карбонатних породах (Каратау у Казахстані), ртуті та сурми (Кадамджай, Хайдаркан у Киргиз стані, Альмаден у Іспанії) та інші.

9.7. Родовища звітрювання. Залежно від умов утворення корисних копалин у корі звітрювання всі родовища такого типу поділяються на залишкові та інфільтраційні. З а л и ш к о в і р о д о в и щ а формуються внаслідок розчинення і винесення приповерхневими водами мінеральної маси гірських порід, що не має цінності, та концентрації у залишку речовини корисної копалини. При розчиненні поверхневими водами цінних складових гірських порід, їх інфільтрації і перевідкладенні у нижній частині кори звітрювання утворюються і н ф і л ь т р а ц і й н і р о д о в и щ а.

За формою та умовами, у яких знаходяться тіла корисних копалин серед родовищ звітрювання, розрізняють три різновиди: площинні, лінійні та карстові. П л о щ и н н і р о д о в и щ а плащеподібно перекривають певні площі поширення корінних порід, по яких вони розвиваються. Родовища л і н і й н о ї к о р и звітрювання мають форму жилоподібних тіл, що розвиваються вздовж розломів та зон тріщинуватості на значну глибину. К а р с т о в і родовища звітрювання заповнюють карстові порожнини (зазвичай серед вапняків).

Родовища звітрювання можуть бути н е з м і н н и м и (первинними), п е р е в і д к л а д е н и м и та п е р е т в о р е н н и м и (explain).

Головними агентами перетворення гірських порід у корі звітрювання є: вода, кисень, вуглекислота, мікроорганізми та коливання температури. У процесі підземної циркуляції вода проходить через три зони: 1) аерації або просочування; 2) повного насичення з активним водообміном; 3) повного насичення з уповільненим водообміном. Найактивніші реакції розкладу гірських порід за участю підземних вод відбуваються у зоні аерації вище рівня ґрунтових вод. Тут формуються залишкові родовища, а поблизу цього рівні і нижче від нього утворюються інфільтраційні.

К и с е н ь відіграє основну роль у процесах окислення, які мають велике значення при утворенні кори звітрювання.

В у г л е к и с л о т а бере активну участь у процесах окислення і перетворює деякі силікати у карбонатні сполуки.

М і к р о о р г а н і з м и (переважно бактерії) беруть участь у перетворенні гірських порід біля поверхні землі (регенерують кисень і вуглекислоту, вибірково концентрують деякі елементи, підтримують кислі умови руйнації порід тощо).

У процесі розкладу корінних порід велике значення мають реакції окислення, гідратації, гідролізу та діалізу.

О к и с л е н н я відбувається під дією кисню, води, вуглекислоти, мінеральних кислот і сполук елементів вищої форми окислення. У процесі окислення мінерали материнських порід переходять у стійкі у приповерхневих умовах окисні форми. При цьому частина продуктів реакції виноситься а решта накопичується і може давати родовища заліза, алюмінію, мангану тощо.

Г і д р а т а ц і я - процес, при якому вода може ввійти до гратки мінералу (гідроксильна вода), утворити твердий розчин (кристалогідрат на вода), ввійти до каналів гратки мінералів (цеолітна вода) чи сорбуватися мінералом (адсорбційна вода).

Г і д р о л і з пов’язаний з обмінними реакціями між основами мінералів корінних порід і водневими іонами електрично дисоційованої води. В процесі гідролізу руйнуються силікати з утворенням глинястих мінералів, сприяють утворенню оксидів та гідрооксидів.

Д і а л і з пов’язаний з дифузійним видаленням із скупчень глинястих продуктів звітрювання металевих катіонів з їх поступовим очищенням до чистих глин.

Внаслідок розкладу мінеральної маси корінних порід і вибіркової міграції хімічних елементів виникають кори звітрювання з властивими їм родовищами корисних копалин. Розрізняють три головних профілі звітрювання.

Г і д р о с л ю д и с т и й або насичений сіалітний профіль характеризується зміною первинних силікатів за рахунок гідратного та гідролізного перетворення без істотної міграції кремнезему. Типоморфними мінералами цього профілю є гідрослюди та гідрохлорити, а також бейделіт та монтморилоніт.

Г л и н я с т и й або ненасичений сіалітний профіль відрізняється деяким дефіцитом кремнезему, який частково видалений з кори звітрювання. Типоморфні мінерали: каолініт, галуазит, нонтроніт, кварц. З цим профілем зв’язані родовища глин та каоліну.

Л а т е р и т н и й або алітний профіль при повному порушенні зв’язку між глиноземом та кремнеземом і інтенсивним винесенням останнього з кори звітрювання. Типоморфні мінерали – гідроксиди алюмінію, а також оксиди та гідрооксиди залізу. Латерити – головне джерело видобутку алюмінію, заліза та деяких інших корисних копалин.

Для кір звітрювання характерна чітка зональність будови поперечного профілю. Виділяються наступні зони:

1. Початкової дезінтеграції та гідратації. В цій зоні міститься значна кількість первинних реліктових мінералів та їх гідратованих відмін (гідрослюд, гідро хлориту) та продукти інфільтрації верхніх зон.

2. Гідратації та початкового гідролізу по всій масі породи. Зона характеризується накопиченням гідрослюд та гідро хлоритів та інфільтратів з верхніх зон, складених карбонатами та гідросилікатами.

3. Гідролізу та кінцевого вилуговування. Типовим для зони є накопичення нонтроніту та каолініту.

4. Кінцевого гідролізу. Тут поширюються гідроксиди алюмінію, заліза, мангану.

Водневий показник (pH) по профілю від першої до четвертої зони від 9 до 5.

До залишкових продуктів звітрювання належать родовища силікатних нікелевих руд (Сухохуторське у Дніпропетровській області, Південний Урал), бурих залізняків (Урал, Кавказ, Куба), мангану (Куба, Індія, Бразилія), бокситів (Бразилія, Гвінея, США), каолінів (Просянівське у Дніпропетровській області), апатиту і бариту, золота, олова, танталу, ніобію, рідкісних земель.

До інфільтраційних належать родовища урану (серед конгломератів, пісковиків, вугілля, та бітумінозних порід), міді (у червонобарвних пісковиках), заліза (у вигляді сидериту), сірки (під впливом вуглеводнів, що фільтруються крізь пласти гіпсу та ангідриту).

Дата добавления: 2014-01-07