Учебно-методический комплекс дисциплины преподавателя (стр. 9 )

Причина движения гидротерм — разность давлений. Когда внутреннее давление растворов больше внешнего, растворы дви­жутся в сторону наименьшего давления, обычно вверх, к поверхности.

Гидротермы так же, как и газы, просачиваются сквозь боковые породы, химически реагируют с ними, замещают их, привнося новые соединения. Так возникают контактово-метасоматические тела, имеющие часто трубчатую или неправильную форму и залегающие большей частью среди карбонатных пород.

При гидротермальной переработке вмещающих горных пород последние могут быть сильно изменены. Так, при действии гидротермальных растворов на богатые магнием ультраоснов­ные породы и доломиты образуются асбест, тальк, магнезит, а действие низкотемпературных сернокислых гидротерм на бо­гатые щелочами породы ведет к образованию алунита.

Гидротермальное происхождение имеют большинство руд цветных, редких и радиоактивных металлов, золото, а также различные неметаллические полезные ископаемые.

Гидротермальное минералообразование проявляется также в конце пегматитового процесса.

Следует отметить, что в настоящее время высказываются соображения о том, что гидротермальные растворы, несущие оруденение, не обязательно должны быть магматогенными. Это основывается на следующем.

Вместе с осадочными породами в глубокие горизонты лито­сферы попадают огромные количества воды и газов как в сво­бодном виде (подземные, пленочные и волосные воды), так и в связанном (кристаллизационная, коллоидная вода). Вся лито­сфера как бы пропитывается водой и газами. При этом хорошо известно, что слабоминерализованные близ поверхности под­земные воды на глубине превращаются в рассолы с минерали­зацией до 300 г/л и более. Температура этих вод на глубине 4—5 км возрастает до 150°. Многие воды обогащены (за счет выщелачивания из вмещающих пород) типичными элементами рудных месторождений — Си, Pb, Zn, «летучими» соедине­ниями— S, F, В, Li, As и многими другими.

Эти высококонцентрированные термальные водные растворы по существу и могут быть теми растворами, которые мы на­зываем гидротермальными. Они могут переносить элементы в ионной и в коллоидной формах, в форме различных сложных комплексов и, при изменении условий, отлагать их в виде труд­норастворимых соединений — минеральных тел. Эти же рас­творы могут вызывать и метасоматические изменения горных пород и руд.

Тема 2 Экзогенные процессы изменения и образования минералов (2 часа)

План лекции:

1.  Коры выветривания

2.  Зоны окисления сульфидных месторождений

3.  Осадочный процесс минералообразования

В поверхностной зоне земной коры происходит мощный процесс разрушения минералов и горных пород. Совокупность явлений химического и физического разрушения носит общее название выветривания.

Продукты выветривания могут переноситься водными и воздушными потоками на значительные расстояния. Некоторые минералы и породы могут при этом переходить в раствор и ми­грировать в растворенном виде, достигая морей и океанов. В определенных местах земной коры все эти продукты соответ­ственно их гидродинамической и гидрохимической активности будут выпадать в осадок. Этот процесс носит название осадоч­ного.

Процессы выветривания. Процессы выветривания приводят к механическому разрушению и химическому разложению по­род и минералов.

Агентами выветривания являются вода и ветер, колебания температуры вблизи поверхности, кислород и углекислота воз­духа, жизнедеятельность организмов. Интенсивность выветри­вания также зависит от климата, рельефа местности, химиче­ского состава пород и минералов.

В результате физического выветривания происходит меха­ническое разрушение пород и минералов — их дезинтеграция. Обломочный материал либо остается на месте, либо перено­сится водными потоками. Новых минералов при этом не обра­зуется, но в результате механического разрушения, переноса и отложения образуются россыпи — важный источник многих ценных минералов.

При химическом выветривании происходит химическое раз­ложение минералов и образуются новые минералы, устойчивые в поверхностных условиях. Здесь, прежде всего, надо отметить так называемые остаточные образования.

При разложении горных пород, содержащих различные си­ликаты и алюмосиликаты, происходит вынос растворимых про­дуктов (соли калия, натрия, кальция, магния), а труднорас­творимые продукты — глинозем и кремнезем — остаются на месте разрушения или испытывают незначительное перемеще­ние.

В зависимости от некоторых условий (например, особенно­стей климата) глинозем может присутствовать либо в виде вторичных силикатов (например, каолинита), либо в виде гид­ратов окисей (например, бокситов).

Бокситами называют остаточные образования коры вывет­ривания, обогащенные гидроокислами алюминия. Образуются эти породы в условиях жаркого и умеренно влажного климата. Процессы образования каолинита и бокситов носят название соответственно каолинизации и бокситизации.

Помимо отложения указанных продуктов на месте разруше­ния (остаточные месторождения) они могут быть переотло­жены водными потоками (осадочные месторождения).

Большое значение имеют процессы выветривания в рудных месторождениях. Во вскрытых эрозией рудных жилах первичные (гидротермальные и др.) рудные минералы, ё особенности сульфиды, легко разрушаются и переходят во вторичные, окис­ленные минералы — сульфаты, окислы, карбонаты и другие соединения.

В результате образуются зоны окисления сульфидных месторождений, или зоны «железной шляпы». Такое название эти зоны получили благодаря бурым окислам железа, которые концентрируются в верхней окисленной части месторождения. Железные шляпы имеют большое поисковое значение, они указывают на наличие на некоторой глубине сульфидного месторождения.

Окисляющиеся сульфидные месторождения нередко имеют зональное строение. Согласно , верх­нюю часть занимает зона окисления, или зона «железной шляпы», которая в свою очередь подразделяется на верхнюю выщелоченную зону и нижнюю богатую окисленную зону.

Сульфаты легко растворимы, они просачиваются в ниж­нюю часть зоны окисления, где образуются новые мине­ралы—гипс, малахит, азурит, смитсонит, церуссит, хризоколла, опал и другие.

Главным минералом зоны окисления является лимонит, или бурый железняк Fe2O3-H2O.

Осадочный процесс. Разрушенные в результате выветрива­ния огромные массы горных пород и минералов перемещаются текучими водами. При этом происходит сортировка материала и его отложение. Так образуются механические осадки, имеющие очень широкое распространение. К ним относится главная масса обломочных горных пород (гравий, пески, глины и т. д.).

Химическое осаждение минералов может происходить как из истинных, так и из коллоидных растворов. В озерах и мо­рях возникали такие условия, когда растворенные вещества не могли больше находиться в растворе и выпадали в осадок. Таково происхождение различных солей: гипса, галита, кар­наллита и др. Это — химические осадки.

Накопление солей происходит в условиях сухого климата при испарении морских (реже континентальных) вод. После­довательность осаждения солей определяется их концентра­цией, составом и температурой морской воды.

Большую роль в разрушении минералов и горных пород и в их новообразовании играют живые организмы, главным образом различные бактерии. Поэтому можно выделить также и биогенный или точнее биохимический процесс. Установлено участие организмов в образовании фосфоритов, самородной серы, руд железа и марганца. Роль организмов в образовании минералов была особенно подчеркнута ­надским и . Минералы, образовавшиеся при участии организмов, предложил называть био­литами. К биолитам можно отнести и породы, например, кар­бонатные (известняки, мел), которые образовались в результате скопления организмов с известковым скелетом, а также ка­менный уголь, торф и горючие сланцы.

Важную роль в образовании экзогенных минералов играют коллоидные растворы (от греческого слова «колла» — клей).

Размеры коллоидных частиц от 1 до 100 мкм, в то время как в истинных растворах величина частиц менее 1 мкм.

В коллоидах различают растворитель и растворенное ве­щество.

Коллоидные растворы (золи) характеризуются преоблада­нием растворителя. Когда количество растворителя невелико, образуются студнеподобные массы (гели). Примерами гелей могут служить опал (гель кремнезема) и лимонит (гель гид­роокислов железа). Осаждение коллоидов из растворов (коа­гуляция) происходит от смешения коллоидов различных заря­дов, повышения температуры, изменения концентрации рас­твора и от других причин. Выпавшие из коллоидных растворов гели подвергаются старению, они теряют воду и могут со вре­менем перейти в скрытокристаллические агрегаты (например, за счет геля кремнезема образуются халцедон и кварц). Та­кие образования называются метаколлоидами. В виде метаколлоидов встречаются также окислы и гидроокислы же­леза и марганца, марказит, сфалерит и некоторые другие ми­нералы.

Для глубинных эндогенных процессов коллоидное состоя­ние вещества маловероятно.

Тема 3 Метаморфические процессы образования минералов (1 час)

План лекции:

1.  Понятие о процессах и факторах метаморфизма.

2.  Типы метаморфизма

3.  Характерные черты изменения минералов при метаморфизме.

Осадочные горные породы благодаря движениям земной коры могут попасть в более глубокие зоны литосферы, где су­ществуют иные термодинамические условия, чем на поверхно­сти. При этом они будут испытывать изменения — метамор­физм, главными факторами которого являются температура и давление. Механизм метаморфических процессов заключается в обезвоживании, перекристаллизации и метасоматических явлениях. Так, известняк, подвергаясь метаморфизму, перехо­дит в кристаллическую зернистую породу — мрамор, песча­ник— в кварцит, глинистые породы — в филлиты и затем в кристаллические сланцы и гнейсы. Метаморфизму могут подвергаться не только осадочные, но и магматические по­роды.

Выделяют контактовый, дислокационный (или динамометаморфизм) и региональный метаморфизм.

Контактовый метаморфизм проявляется на кон­такте двух пород, обычно магматической и осадочной. Если магматический расплав, имеющий температуру около 1000° и богатый различными газами, под большим давлением внедря­ется в вышележащие породы, то, естественно, последние дол­жны с ним реагировать, особенно, если это химически актив­ные породы, такие, например, как известняки.