Курс лекций по инженерной геологии (стр. 19 )

Типичные представители гидротермальных образований этого типа — месторождения колчеданных руд Среднего Урала, а также полиметаллических (свинцово-цинковых с примесью серебра) руд Алтая, Кавказа (Садонское месторождение) и Забайкалья. Наиболее низкотемпературными, образующимися при температуре ниже 200° С, считаются сурьмяные и ртутные месторождения. Их примерами являются крупнейшее в мире месторождение киновари Альмаден (Испания) и месторождение Хайдаркен в Средней Азии. Они представлены кварцево-кальцитовыми, местами с флюоритом, жилами, содержащими одну киноварь или антимонит и киноварь. К этой группе также относится Никитовское месторождение киновари (Донбасс).

Гидротермальные месторождения, сформированные на небольшой глубине (менее 1 км), но в широком температурном интервале, отличаются разнообразием минерального состава и обычно залегают среди эффузивных Изменения вмещающих пород в этих месторождениях весьма своеобразны. Здесь характерны процессы алунитизации под воздействием сольфатар, каолинизации под воздействием кислых гидротермальных растворов, окремнения (метасоматическое развитие халцедона и кварца) и пропилитизации (замещение темноцветных минералов хлоритом, минералами группы эпидота, кальцитом, а полевых шпатов — альбитом и серицитом).

Формы рудных тел и их вещественный состав разнообразны. В высокотемпературных гидротермальных месторождениях малых глубин встречаются совместно такие минералы, как турмалин, вольфрамит и касситерит, с одной стороны, и халцедон, сфалерит, галенит — с другой. Эти минералы, обычно разделяющиеся в глубинных гидротермальных месторождениях, здесь как бы не успели разделиться и находятся вместе. Высокотемпературные гидротермальные образования малых глубин наиболее хорошо представлены олово-вольфрамово-серебряными месторождениями Боливии. Примером может служить известное месторождение Потоси, в котором на протяжении нескольких веков добывали серебро. В этом месторождении среди рудных минералов присутствуют как высокотемпературные (касситерит, вольфрамит), так и низкотемпературные минералы сурьмы и серебра. В России к этому типу относится свинцово-оловорудное месторождение Хрустальное Приморского края, в котором руды состоят из касситерита, галенита и других сульфидов. Низкотемпературные минеральные образования этого типа формируются в настоящее время в районах активного вулканизма, осаждаясь из сольфатар, гейзеров и прочих горячих источников.

Скарны и другие контактовые образования. На контактах интрузивных массивов в условиях длительного воздействия высокой температуры и подвижных компонентов происходит глубокое преобразование вмещающих пород, сопровождающееся их перекристаллизацией и образованием серии специфических минералов. Для контактового минералообразования исключительно важное значение имеют явления метасоматоза, которые именно здесь получают наиболее яркое выражение.

Компоненты вмещающих пород, в свою очередь, оказывают воздействие на приконтактную часть магматического массива. Поэтому выделяют экзоконтактную зону, т. е. толщу измененных вмещающих пород, и зону эндоконтактную — периферическую часть интрузивного массива, измененную в результате ассимиляции составных частей вмещающей породы.

Степень выраженности контактового процесса зависит от состава внедряющейся магмы и окружающих горных пород. Массивы основных горных пород, образовавшихся из магмы, содержащей сравнительно небольшое количество летучих компонентов, обычно сопровождаются умеренным развитием контактовых явлений.

Кислая магма богата легкоподвижными компонентами, поэтому для массивов гранитов и гранодиоритов типичны хорошо развитые зоны контактового минералообразования.

Кварцсодержащие горные породы (песчаники, граниты и др.) при контактном воздействии изменяются сравнительно слабо. Глинистые породы на контактах изменяются главным образом под воздействием температуры. При этом происходит перестройка кристаллохимических структур глинистых силикатов в структуры силикатов типа андалузита, дистена, силлиманита, гранатов. Кварцево-силикатные породы, измененные контактовыми процессами, называются роговиками. Более сильному преобразованию подвергаются изверженные породы основного состава. Но особенно интенсивно преобразуются известняки и другие карбонатные породы.

Легкоподвижные компоненты, в виде газов и растворов поступающие из остывающего интрузивного массива, в результате взаимодействия с этими легко реагирующими породами образуют мощные метасоматические тела, которые носят название скарнов. Минералогический состав скарнов весьма своеобразен: Преобладающие минералы в них — кальциевые гранаты (обычно андрадит, реже гроссуляр), кальциевые пироксены (главным образом дионсид), эпидот; распространены также лучистые роговые обманки (актинолит, тремолит), кальцит, кварц, хлорит, магнетит, гематит, сульфиды и многие другие.

Иногда заметно зональное строение скарнов. В непосредственной близости от интрузивного тела скарны сложены наиболее высокотемпературными минералами (магнетитом, гематитом, андрадитом, диопсидом). Дальше от интрузива преобладают апидот, лучистые амфиболы, хлориты, сульфиды. Для периферических участков типичны кварц, кальцит, иногда флюорит и барит.

По мнению , образование скарнов происходит в результате процесса биметасоматоза - диффузионного обмена инертных компонентов между известняками и изверженными породами под воздействием послемагматичёских растворов, богатых подвижными компонентами. Со скарнами связаны многочисленные рудные месторождения меди, свинца и цинка, молибдена, и вольфрама, кобальта и других металлов. Широкой известностью пользуются железорудные скарновые месторождения Урала — горы Магнитная, Благодать. Скарновым является также крупное молибденово-вольфрамовое месторождение Тырныауз на Северном Кавказе.

Парагенезис минералов. Сопоставляя известные нам сведения о минералообразовании при собственно магматическом и последующих процессах, можно заметить, что минералы образуют не случайные сочетания, а вполне закономерные группировки. Состав этих группировок, или ассоциаций, в основном определяется химическим составом исходного вещества и физико-химическими условиями образования минералов.

Значение состава исходного вещества для образования минералов можно иллюстрировать следующим примером. Если кристаллизующаяся магма содержит небольшое количество SiО2, то среди образовавшихся минералов будут отсутствовать не только соединения, полностью состоящие из кремнезема (кварц), но и минералы, содержащие предельно большое количество SiО2. Так, из магмы, насыщенной SiО2, кристаллизуются плагиоклазы типа олигоклаза или олигоклаза-альбита, содержащие 60—65% SiО2, а из магмы с низким содержанием кремнезема кристаллизуются плагиоклазы высоких номеров (лабрадор, битовнит), содержащие 45—50% SiО2. Поэтому при нормальном развитии магматического процесса совместное нахождение кварца и битовнита невозможно, а сочетание кварца и олигоклаза – обычное явление.

Термодинамические условия образования минералов также имеют важное значение для их совместного нахождения. Образования, возникающие при кристаллизации магмы в условиях высоких давлений и температур, будут состоять из одних минералов, а формирующиеся из гидротермальных растворов при значительно меньших давлениях и температурах — из других.

Явление совместного нахождения минералов, обусловленного общим процессом их образования, называется парагенезисом. Закономерная группировка минералов, имеющих общее происхождение, называется парагенетической ассоциацией минералов.

Совместное нахождение минералов в одном штуфе само по себе еще не является указанием на их парагенетическую связь между собой. Это можно утверждать, лишь установив, что все минералы образовались в результате общего процесса. Поясним это следующим примером. В образце грейзенизированного гранита наряду с породообразующими минералами гранита (микроклином, кварцем, роговой обманкой, биотитом) присутствуют мусковит, топаз, альбит. Эти минералы образовались в результате особого послемагматического процесса и парагенетически не связаны с минералами, возникшими при кристаллизации гранитной массы. Кроме того, грейзенизированный гранит может быть рассечен системой кварцево-касситеритово-сульфидных прожилков. Все упомянутые выше минералы, хотя и находятся в одном штуфе, имеют разное происхождение и не имеют парагенетической связи. В рассматриваемом случае намечаются три парагенетические ассоциации, соответствующие трем стадиям, или этапам,  минералообразования: собственно магматической (кристаллизация гранита), послемагматической высокотемпературной (грейзенизация) и более низкотемпературной гидротермальной (образование кварцевых прожилков).

Последовательность образования минералов удобно изображать виде так называемой парагенетической таблицы, где черными полосами показано образование минералов по стадиям. Начало и конец полосы соответствуют началу и прекращению образования минерала в каждом процессе (стадии). Толщина полос условно характеризует относительное количество каждого минерала.

Как видно на рисунке, некоторые минералы образуются только в результате одного определенного процесса, на протяжении одной стадии, другие возникают в результате различных процессов и соответственно на нескольких стадиях минералообразования. Так, микроклин полностью кристаллизуется в магматическую стадию; сфалерит и халькопирит — полностью в гидротермальную, а образование кварца происходит на протяжении всех трех стадий минералообразования. Изучение парагенетических ассоциаций минералов представляет большой теоретический интерес, так как способствует пониманию сложных процессов минералообразования и в то же время имеет важное практическое значение. Еще в глубокой древности были известны тесные парагенетические связи некоторых минералов: золота и кварца, галенита и сфалерита и др. Ориентируясь на эти связи, производили поиски руд. Многие минералы, весьма ценные для промышленности, образуют очень мелкие выделения, обнаружить которые невооруженным глазом невозможно. Лишь целенаправленно изучая с применением специальной аналитической аппаратуры минеральные образования, представленные соответствующими парагенетическими ассоциациями, можно обнаружить эти минералы.