Минералогия с основами кристаллографии и петрографии (стр. 23 )

Таблица 8. Минералы гидротермальных жил

Ассоциации	Жильные минералы	Рудные минералы
Высокотемпературные	Кварц, берилл, топаз, флюорит	Касситерит, вольфрамит, арсенопирит, пирит, молибденит, пирротин
Среднетемпературные	Кварц, сидерит, барит, флюорит, серицит	Золото, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, блеклые руды
Низкотемпературные	Кварц, кальцит, барит, халцедон, флюорит	Киноварь, антимонит, реальгар, аурипигмент, золото

Гидротермальное происхождение имеют большинство руд цветных (Сu, РЬ, Zn), и редких металлов, радиоактивных элементов, золото, а также различные неметаллические полезные ископаемые.

Контрольные вопросы

 Назовите эндогенные процессы минералообразования.

 Какие магматические породы вы знаете?

 Какие минералы слагают ультраосновные и основные породы?

 Какие минералы входят в состав гранитов?

 В чем заключаются особенности состава щелочных пород?

 Какие полезные ископаемые связаны с ультраосновными и основными породами?

 Что такое кимберлиты и какие полезные ископаемые связаны с этими породами?

 Что такое пегматиты?

 Какие вы знаете пегматиты, какие полезные ископаемые встречаются в пегматитовых жилах?

 Назовите особенности минерального состава щелочных пегматитов.

 Что такое скарны? Какие скарны вы знаете?

 Какие полезные ископаемые связаны со скарнами?

 Что такое грейзен? Какие минералы грейзенов имеют практическое значение?

 Как разделены по температуре продукты гидротермальной деятельности?

2.2. Экзогенные процессы минералообразования

Главнейшими экзогенными процессами минералообразования являются процессы выветривания горных пород и руд и процессы осадконакопления. Областью минералообразования является поверхность Земли, а также гидросфера и атмосфера. Температура минералообразования - это климатическая температура в интервале от -50оС до +50оС. Процессы эти связаны с энергией Солнца и происходят при нормальном атмосферном давлении.

2.2.1. Процессы выветривания

Главными факторами этих процессов являются газы атмосферы и вода, а также избыток кислорода и углекислый газ. Идет растворение, переотложение вещества горных пород, выходящих на земную поверхность. Совершенно иные термодинамические условия приводят к тому, что глубинные минералы, попадая на поверхность, будут здесь неустойчивы. Устойчивость главных породообразующих минералов к выветриванию различна. Среди минералов реакционного ряда Боуэна наиболее устойчив в поверхностных условиях кварц, наимеее - оливин. Основные плагиоклазы гораздо легче подвергаются выветриванию по сравнению с кислыми плагиоклазами. Соответственно этому ультраосновные и основные породы в большей степени подвержены выветриванию, чем граниты. На поверхности устойчивы многие минералы метаморфических толщ, а также кислородсодержащие минералы. Сульфиды, напротив, неустойчивы в коре выветривания, они легко разлагаются и образуют многочисленные вторичные минералы. При этом происходит вынос растворимых солей К, Na, Ca и Mg и накопление труднорастворимых продуктов: Al2O3, Fe2O3, SiO2. Растворимые продукты выносятся из зоны выветривания и могут переноситься на значительные расстояния.

Химическая активность природных вод зависит от содержания O2-, СО2, NОз-, SО42-, гуминовых кислот, NН4+, галогенидов, поступающих из атмосферы, из выветриваюцихся пород, из разлагающихся организмов или из вулканических эманаций.

Химическое выветривание включает:

·  а) гидратацию минералов: Fe2O3 + nН20 => Fe2О3*nН2О => FeOOH (гематит => гидрогематит => гетит)

·  б) гидролиз и растворение: К[AlSi3O8] + H2O + CO2 => Al4[Si4O10](OH)8 + K2CO3 + SiO2 (калиевый полевой шпат => каолинит)

·  в) окисление (при наличии свободного кислорода): Fe 2+ => Fe 3+

·  г) восстановление (при наличии захороненного органического вещества и деятельности микроорганизмов в почвенных горизонтах и некоторых водоемах); Fe2O3*nH2O + С орг. => Fе[СО3] (гидроксиды железа => сидерит);

·  д) Гидролиз минералов в процессе выветривания обычно сопровождается карбонатизацией: 4Mg2[SiO4] + 4H2O +2CO2 => Mg6[Si4O10](OH)8 + 2Mg[CO3] (оливин => серпентин + магнезит фарфоровидный)

В процессе выветривания устойчивые и частично разрушенные минералы накапливаются в континентальных областях, образуя:

а) элювиальные месторождения - скопления минералов на месте разрушения;
б) аллювиальные месторождения, возникающие при переносе реками и потоками разрушенных минералов с последующей концентрацией вещества.

Многие минералы, обладающие высоким удельным весом и устойчивые к разрушению при процессах выветривания могут механически обогащаться при переносе и образовывать россыпи - промышленное скопление минералов в песках.

Рис. 16.   Схема зоны окисления рудных месторождений.

Труднорастворимые продукты выветривания остаются на месте разрушения и образуют различные коры выветривания. Главнейшим типом из них является латеритный тип. Латеритное выветривание происходит в жарком и влажном климате при чередовании засушливых и дождливых сезонов. Кремнезем здесь почти полностью выносится, а латериты обогащаются глиноземом. Возникает полиминеральная смесь из диаспора, гиббсита и гидроксидов железа, называемая бокситами и являющаяся рудой на алюминий. Латериты имеют красный цвет ("латер" - лат. кирпич), если содержат в достаточном количестве гидроксиды железа. Латериты могут возникать при выветривании как кислых, так и основных и ультраосновных пород.

Своеобразные коры выветривания возникают на рудных сульфидных месторождениях - зоны окисления рудных месторождений (рис. 16).

Сульфиды легко разрушаются и переходят в многочисленные сульфаты, оксиды, карбонаты, фосфаты и другие соединения. Общая схема процесса следующая:
FeS2 => FeSO4 => Fe2[SO4]3 => Fe(OH)3 => Fe2O3*nH2O.

Самая верхняя выщелоченная зона носит название "железной шляпы"   благодаря тому, что бурые оксиды и гидроксиды железа концентрируются в этой зоне (на рис.16 - зона 1). Возникающие сульфаты легко растворимы, и, просачиваясь в нижнюю часть зоны окисления, участвуют в образовании новых минералов:
2CuSO4 + 2CaCO3 + 5H2O => Cu2[CO3](OH)2 + 2Ca[SO4]*2H2O + CO2  (халькопирит =>малахит + гипс).

Ниже уровня грунтовых вод находится зона цементации или зона вторичного сульфидного обогащения (на рис.16 - зона 3). Сульфаты реагируют здесь с первичными рудами, в результата чего образуются вторичные сульфиды:
FeS2 + CuSO4 + H2O => Cu2S + CuS + FeSO4 + H2SO4  (пирит => халькозин + ковеллин).

2.2.2. Процессы осадконакопления

Осадочные горные породы можно разделить на 3 группы:
1. обломочные
2. химические
3. органогенные.

Обломочные породы возникают из механических обломков пород:
- несцементированных (глины, пески, гальки, щебни);
- сцементированных (аргиллиты, алевролиты, песчаники, брекчии, конгломераты).

Новые минералы в результате этого процесса не образуются.

Обломочные породы являются наиболее распространенными среди осадочных пород. Классификация обломочных пород основана на величине обломков. Выделяют следующие виды обломочных пород:
1. крупнообломочные породы или псефиты - размер обломков более 1 мм. Это валуны, галька, гравий и другие.
2. среднеобломочные породы или псаммиты - размер зерен от 0,1 до 1,0 мм. Это пески и песчаники.
3. мелкообломочные породы или алевриты и алевролиты - размер зерен от 0,01 до 0,1 мм. Это лесс, лессовидные суглинки.
4. тонкодисперсные глинистые породы или пелиты - размер зерен менее 0,01 мм. Это различные глины.

Галечник образуется при переносе обломков водными потоками или в результате прибоя. В процессе переноса обломки окатываются, приобретая хорошо отполированные округлые формы. Галечник имеет размер галек от 10 до 100 мм, гравий - от 1 до 10 мм. Мелкий гравий называют так же грубым песком. По своему происхождению галечник и гравий могут быть речными, озерными, морскими, ледниковыми.

Брекчия представляет собой сцементированные неокатанные обломки, размер которых более 2 мм. Цемент может быть различный, а обломки как однородные, так и неоднородные по составу.

Конгломерат - сцементированный галечник и гравий. Состав гальки и цемента может быть различный.

Пески по величине зерна разделяются на крупнозернистые (0,5 - 1,0 мм), среднезернистые (0,25 - 0,5 мм) и мелкозернистые (0,1 - 0,25 мм). Минеральный состав их различен. Наиболее распространенным минералом песков является кварц. Часто встречаются чисто кварцевые пески. По своему происхождению пески могут быть речными, морскими, озерными. Степень окатанности зерен различная: от угловатых до хорошо окатанных (морские пески). В зависимости от того, сколько минералов входит в состав песка различают мономинеральные, состоящие из одного минерала, и полимиктовые пески, состоящие из нескольких минералов.

Песчаники представляют собой сцементированные пески. Среди них выделяют те же разновидности, что и у песков. В определение песчаников обычно включают так же состав цемента: известковый, глинистый, кварцевый, битуминозный и другие.

Лесс - это однородная порода, состоящая из кварца, глины и кальцита. Кварц составляет примерно 50%, глина 20% и более, кальцит - 20-30%. В небольших количествах присутствуют некоторые другие минералы. Для лесса характерна высокая пористость и водопроницаемость. Лесс легко растирается в пыль.

Алевролиты представляют собой сцементированный лесс. Они похожи на глинистые породы. Имеют преимущественно известковый или кремнистый цемент. В обнажениях иногда слоисты. В воде не размокают.