Реферат: Месторождения полезных ископаемых 2 - Refy.ru - Сайт рефератов, докладов, сочинений, дипломных и курсовых работ

Месторождения полезных ископаемых 2

Рефераты по геологии » Месторождения полезных ископаемых 2
КУРС ЛЕКЦИЙ
по учебной дисциплине
«Геология полезных ископаемых»
федерального компонента цикла ОПД по специальности 011100
«Геология»
cОДЕРЖАНИЕ
С.
ПРЕДИСЛОВИЕ 4
МОДУЛЬ 1. ВВОДНЫЙ РАЗДЕЛ 7
Лекция 1. Введение 7
МОДУЛЬ 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И 14
РАЗМЕЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Лекция 2. Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых 14
Лекция 3. Геологические условия формирования месторождений по- 19
лезных ископаемых
МОДУЛЬ 3. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 28
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Лекции 4, 5. Магматические месторождения 28
Лекция 6. Карбонатитовые месторождения 38
Лекция 7. Пегматитовые месторождения 42
Лекция 8. Альбитит-грейзеновые месторождения 47
Лекция 9. Скарновые месторождения 51
Лекции 10, 11. Гидротермальные месторождения 56
Лекция 12. Колчеданные месторождения 72
Лекция 13. Месторождения выветривания 76
Лекция 14. Россыпные месторождения 80
Лекции 15, 16. Осадочные месторождения 84
Лекция 17 (проблемная). Эпигенетические и осадочно - катагенетиче- 93
ские месторождения: современные генетические гипотезы
Лекция 18. Метаморфизованные и метаморфические месторождения 106
Рекомендуемая литература 112
2
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Геология твердых полезных ископаемых» относится к базовой дисцип-
лине при подготовке студентов по специальности «Геология» и изучается на 3
курсе в 5 семестре. Е? значение в образовательном процессе определяется не-
обходимостью подготовки высококвалифицированных кадров для геологиче-
ской отрасли, способных использовать данные о генезисе полезных ископае-
мых для прогнозирования месторождений.
Цель преподавания дисциплины - получение студентами сведений об
общих закономерностях формирования месторождений полезных ископаемых в
процессе развития земной коры
Задачи изучения дисциплины:
- приобретение теоретических знаний об условиях возникновения, эво-
люции и размещения месторождений твердых полезных ископаемых;
- изучение основных генетических подразделений рудных, нерудных и
горючих полезных ископаемых;
Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для
изучения данного предмета: «Химия», «Общая геология», «Структурная гео-
логия», «Минералогия», «Историческая геология с основами палеонтологии»,
«Петрография магматических и метаморфических пород», «Литология».
Основные компетенции студента при освоении данной дисциплины
разработаны с учетом его будущей практической работы на геологических
предприятий, научных учреждениях. Студент, изучивший данную дисциплину,
должен знать:
- генетические типы полезных ископаемых, площади распространения по-
лезных ископаемых, геодинамические обстановки месторождений, периодич-
ность, длительность и глубинные уровни формирования месторождений, мор-
фологию тел полезных ископаемых, минералого-геохимические, текстурно-
структурные характеристики руд, этапы и стадии формирования руд, парагене-
3
тические минеральные ассоциации и генерации минералов, источники рудного
вещества и способы его отложения, модели формирования месторождений ос-
новных генетических классов;
уметь:
- на основе имеющихся геологических материалов - карт, разрезов, образцов
руд и вмещающих пород, результатов их анализов создавать геологические мо-
дели месторождений полезных ископаемых;
- определять генетический тип потенциального месторождения;
- использовать принцип аналогии при прогнозировании полезных ископае-
мых.
иметь представление:
-о важнейших экономических показателях, определяющих промышленную
ценность месторождений;
- о рудоконтролирующих структурах;
- о геологическом строении уникальных месторождений твердых полезных
ископаемых.
Объем дисциплины и виды учебной работы показаны в таблице 1.
Таблица 1. Виды учебной работы по дисциплине «Геология полезных иско-
паемых»
Трудозатраты в
Вид работы Семестр
кредитах(часах)
Общая трудоемкость дисциплины 2 (72)
Аудиторные занятия 1 (36)
Лекции 1 (36) VI
Самостоятельная работа 1 (36)
Вид итогового контроля экзамен
4
Лекции по дисциплине «Геология полезных ископаемых» подразделяют-
ся на 3 модуля (раздела), которые показаны в таблице 2.
Таблица 2 Модули дисциплины
Лекции,
Наименование модуля
кредиты (часы)
1. Вводный раздел 0,05 (2)
2. Закономерности образования и размещения полезных
0,1 (4)
ископаемых
3. Генетические типы месторождений полезных иско-
0,85 (30)
паемых (МПИ)
Трудозатраты студентов на изучение этих модулей неравнозначны, они
существенно возрастают при освоении третьего модуля, который является
главным структурным элементов данной дисциплины.
В предисловии к каждой лекции, помимо е? названия и трудозатрат сту-
дента в часах, приводится перечень главных вопросов, на основании которых
выделяются темы дисциплины, затем кратко рассматриваются эти вопросы. В
конце лекции приводятся проектные задания студентам по самостоятельной ра-
боте и рубежные тесты для самоконтроля знаний по каждой теме.
5
МОДУЛЬ 1. ВВОДНЫЙ РАЗДЕЛ
Лекция 1(2 часа). Введение
Исторический обзор, цели и задачи дисциплины. Основные термины и
понятия (полезное ископаемое, месторождение полезного ископаемого, про-
мышленное разделение месторождений полезных ископаемых, руда, кондиции,
запасы месторождений).
Курс – «Геология твердых полезных ископаемых» - является составной
частью «Учения о полезных ископаемых», которое включает, помимо данной
дисциплины, «Промышленные типы рудных месторождений», «Промышлен-
ные типы нерудных месторождений», «Промышленные типы горючих полез-
ных ископаемых», «Металлогению».
Полезные ископаемые являлись важнейшим элементом среды обитания
человека с момента его появления на нашей планете. Они обеспечивали чело-
века материалами для создания жилищ, предметов и орудий быта, определяли
развитие ремесел, сельского хозяйства, военной техники, удовлетворяли эсте-
тические и культурные потребности. Вовлечение минеральных веществ в хо-
зяйственную сферу определяло общую эволюцию человеческой цивилизации.
Россия обладает мощной минерально-сырьевой базой. Однако нарастающие
темпы развития современного производства требуют выявления значительных
дополнительных ресурсов, сосредоточенных в крупных и высококачественных
месторождениях. Потребность обнаружения новых и нетрадиционных видов
минерального сырья требует дальнейшего расширения и углубления геологиче-
ских исследований.
В теоретическом курсе «Геология твердых полезных ископаемых» будут
рассмотрены общие закономерности формирования полезных ископаемых в
процессе развития земной коры, а также частные примеры различных генетиче-
ских типов месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископае-
мых.
6
Основные термины и понятия.Студент, изучающий данную дисципли-
ну, должен знать формулировки ряда основополагающих терминов: полезное
ископаемое, руда, месторождение полезных ископаемых, промышленные кон-
диции.
Полезное ископаемое - минеральные массы, извлекаемые из недр земли
и используемые человеком. Полезные ископаемые бывают твердыми, жидкими,
газообразными. В данном курсе будут изучаться твердые полезные ископае-
мые. Среди них выделяются:
1)металлические (рудные) - это полезные минеральные массы из которых
извлекаются металлы (из бурых железняков извлекается Fe из бокситов –Al, га-
ленит-сфалеритовых руд - Pb, Zn) ,
2)неметаллические(нерудные) - это минералы, горные породы, которые
используются целиком (соли, графит, слюда, барит, алмазы, гранит, мрамор,
глина, песок и т.п.)
3) горючие – используются для получения энергии (угли, горючие слан-
цы, торф).
Разделение достаточно условно. Так, некоторые полезные ископаемые
могут быть отнесены как к рудным, так и нерудным (магнезит – минерал ис-
пользуется как огнеупорное сырье и из него извлекают металл Mg). Урановые
руды рассматриваются как рудное полезное, хотя их используют для получе-
ния энергии.
Руда - это минеральный агрегат, в котором содержание ценных компо-
нентов достаточно для промышленного извлечения. Термин относится обычно
к рудным полезным ископаемым и части нерудных полезных ископаемых, если
их используют не целиком, а извлекают элементы, химические соединения, ми-
нералы. Например, габбро с гнездами магнетита – железная руда (из этого агре-
гата минералов извлекается Fe) или агрегат минералов – барит с кальцитом и
кварцем может называться рудой, когда из него извлекают ценный минерал ба-
рит. Термин руда – древнерусское название крови. Для наших предков рудоко-
7
пов руда – это кровь земли. С незапамятных времен полезные ископаемые до-
бывали в горах. Здесь рудные тела часто выходят на поверхность и доступны
для разработки. Так возникла сфера деятельности – горнорудное производство
– название, используемое во всем мире применительно к любым видам работ по
поискам, разведке, извлечению и переработки полезных ископаемых, где бы
они не производились – в горах, на равнинах или в глубинах морей и океанов.
Полезные ископаемые неравномерно распределены как по поверхности,
так и на глубину, при их скоплениях образуются месторождения.
Месторождения– это отдельные участки земной коры, где в результате
тех или иных геологических процессов накопилось минеральное вещество, ко-
торое по качеству, количеству, условиям залегания экономически выгодно до-
бывать и использовать.
Промышленные кондиции – требования, которым должно удовлетворять
минеральное сырье, прежде чем его скопления будут названы месторождением.
К промышленным кондициям относят кондиционные запасы, кондиционные
содержания полезных и вредных компонентов, кондиционную мощность и др.
Кондиционные запасы минерального сырья – его количество, достаточное для
рентабельного производства. Для рудных полезных ископаемых запасы исчис-
ляются в весовых категориях (тысячах тонн, десятках тонн, тоннах, килограм-
мах и т.п.), а для неметаллических – обычно в объемных единицах (например,
м 3 ). Кондиционное содержание полезных компонентов– это их минимальное
содержание, при котором возможна эксплуатация месторождения. Существуют
кондиции на вредные примеси в рудах (например, допустимое максимальное
содержание серы в железных рудах), мощность пластов (например, минималь-
ная мощность угольных пластов, при которой рентабельна их разработка) и
другие. Кондиции меняются в связи с технико-экономическим прогрессом (в
начале 20 века кондиционное содержание Cu составляло 5%, а сейчас 1-2 и ме-
нее %). Они различны для разных полезных ископаемых (таблица 2).
8
Таблица 3 Примеры промышленных кондиций полезных ископаемых
Металлы Типичные пред- Минимальные Минимальное
ставители запасы, т содержание ме-
талла, %
Черные Железо, марганец Сотни тысяч 20-25
Цветные Медь, свинец, Тысячи - десятки 0,4-1
цинк, никель тысяч
Редкие Вольфрам, мо- Десятки, сотни 0,1-,2
либден, олово,
ртуть
Радиоактивные Уран, торий Десятки, сотни 0,05-0,1
Благородные Золото, платина Килограммы 0,0005
Кондиции изменяются и для различных регионов. Требования к сырью
более низкие для экономически обжитых районов с развитой инфраструктурой,
чем для труднодоступных областей, например, Центральной Сибири, Чукотки,
Аляски, Гималаев. В старых горнорудных районах выгодно разрабатывать мел-
кие месторождения золота с содержанием его всего 1-2 г/т и массой первые ки-
лограммы (например, Урал). Для необжитых территорий нужны объекты, в ко-
торых находится десятки, и даже сотни тонн золота в рудах с концентрацией 5-
10 г/т.
История горнорудного производства. Американский этнолог Генри
Люис Морган писал, что с того момента, когда варвар научился получать и
применять металл, девять десятых борьбы за цивилизацию было выиграно.
Первые государства на земле возникли в эпоху раннего металла.
В каменный век (8-4 тысячелетие до нашей эры) использовался кремень,
кварцит, обсидиан для ножей, оружия, камни для жилища, минеральные пиг-
менты для наскальной живописи, золотые самородки из россыпей для украше-
ний, изготавливаются керамические изделия.
9
Бронзовый век (4-1 тысячелетие до нашей эры) – начался с использования
человеком самородной меди, которую он находил в зонах окисления сульфид-
ных месторождений. В очагах цивилизации изготавливались сплавы меди с
оловом, свинцом, сурьмой, серебром, которые в отличие от чистой меди были
прочными с сохранением ковкости. Для украшений и ритуальных предметов
помимо золота использовались драгоценные цветные камни (изумруды, горный
хрусталь и др.), которые находили в песках и галечниках. В качестве топлива
уже применялась нефть.
В железный век(2 тысячелетие до нашей эры) в Египте, Месопотамии
разработан способ получения железа из руды. Каменный уголь практически ис-
пользовался еще до нашей эры, но в Европе уголь начал играть существенную
роль сначала в Англии, а затем лишь с 17 века в других странах.
Основы рудной геологии и создание горнорудной промышленности отно-
сятся к средневековому периоду. Для Китая отмечается высокая цивилизация
уже с 11 веке до нашей эры. В Европе интеллектуальный всплеск приходится
на середину 14 века - середину 18 века – эпоху Возрождения. В этот период
строятся города из камня. Развивается кузница Европы в Рудных горах (Сак-
сонских Альпах), снабжавшая серебром, оловом, железом, медью, красками все
страны этого региона. Появляются первые научные идеи о рудообразовании.
Крупнейший ученый этой эпохи – Агрикола (Георгий Бауэра). Его работа «О
горном деле и металлургии» в 12 книгах служила в течение нескольких столе-
тий после его смерти основным энциклопедическим справочником по горному
делу. Из фрайбергского серебра изготавливали монеты – талеры, которые бы-
стро распространились по разным странам мира. В Америке талер был пере-
именован в доллар. Несколько позже в России, чтобы делать монеты удобными
для расчетов, их рубили на части зубилом, а новую денежную единицу назвали
рублем.
В богатой Российской империи добывались строительные материалы
(главным образом известняки Подмосковья), соли Урала и бассейна Камы, сера
10
(низовья Волги), разрабатывались болотные железные руды. Период зарожде-
ния современной горной промышленности и теории формирования месторож-
дений полезных ископаемых в России связан с активной деятельностью Петра
Первого и Михаила Ломоносова. Петр лично осматривал месторождения соли в
Величке, железа под Тулой, каменного угля Донбасса и вел записи в особой
тетради «О познании всяческих руд».
С середины 18 векабурное развитие плавильных заводов привело к почти
полному уничтожению лесов в Южной и Западной Европе, Англии. Возникла
проблема замены древесного угля каменным. Проблема была успешно решена
англичанином Генри Кортом, создавшим печь для получения чугуна и стали,
которая отапливалась каменным углем.
В России в 1773 году открыто Санкт-Петербургское горное училище, ко-
торое существует и поныне как горный институт. Здесь и в Московском уни-
верситете закладываются основы знаменитой русской школы геологов-
рудников.
Новый период истории (начиная с середины 19 века до наших дней) ха-
рактеризуется созданием разветвленной государственной и частной структуры
горнорудного дела и лавинного ускорения научно-технического прогресса.
Усовершенствованы технологии отливки чугуна и стали, получены новые спла-
вы металлов, ранее не востребованных. Создаются сети железных дорог, мощ-
ные крейсеры и линкоры, новые отрасли - электротехническая, автомобильная,
ядерная, радиоэлектронная. Получают новые строительные материалы, разра-
батывают новые химические, индустриальные и строительные типы нерудного
сырья (удобрения, формовочные пески и глины, цементное сырье и др.). Ак-
тивно разрабатываются угольные, нефтяные и газовые месторождения. По дан-
ным американского исследователя Д.Кука за период 1943-1985 г.г. в мире было
открыто 150 крупных и уникальных месторождений меди, свинца, золота, се-
ребра, урана, молибдена, никеля.
11
С современным этапом связана деятельность широкой плеяды выдаю-
щихся ученых: С.Эммонса, Ч. Ван Хайза, А.Бэтмана, Ч.Парка, Г.Шнейдерхена,
В.А.Обручева, А.Е.Ферсмана, М.А.Усова, А.Г.Бетехтина, П.М.Татаринова,
С.С.Смирнова, Н.М.Страхова, А.Д.Щеглова, А.Митчелла, Г.Кинга и др. Геоло-
гическая школа России является одной из лучшей в мире. Большой вклад в нау-
ку о рудных и нерудных полезных ископаемых внесли Х.Абдуллаев,
Я.Белевцев, Ю.Билибин, И.Гинзбург, А.Заварицкий, Д.Коржинский, В.Крейтер,
В.Котляр, В.Кузнецов, И.Магакьян, В.Смирнов, Г.Твалчрелидзе,
Л.Овчинников, Е.Радкевич, Н.Шило, П.Иванкин и др.; в сфере месторождений
нефти и газа – Н.Вассоевич, И.Губкин, С.Миронов, А.Трофимук; в области
угольных месторождений - А.Гапеев, И.Горский, Ю.Жемчужников, А.Матвеев,
А.Егоров и многие другие ученые, перечислить которых в рамках лекции не-
возможно.
Литература: [1] ? , с.5-15; [7], с. 7 – 81
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Проанализировать историю освоения полезных ископаемых, составить перечень вы-
дающихся исследователей полезных ископаемых, выучить основные термины учения о по- лезных ископаемых.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. В чем отличие рудных, нерудных и горючих полезные ископаемых?
2. Что называется месторождением полезных ископаемых?
3. Какие бывают кондиции полезных ископаемых?
4. Чем определяются запасы полезных ископаемых?
? Номера по списку литературы, выделена основная литература
12
МОДУЛЬ 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗМЕЩЕНИЯ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Лекция 2 (2 часа). Общие сведения о месторождениях полезных иско- паемых
Площади распространения полезных ископаемых. Морфология тел по-
лезных ископаемых. Минералого-геохимические, текстурно-структурные ха- рактеристики руд. Этапы и стадии формирования руд, парагенетические ми- неральные ассоциации и генерации минералов.
Вопрос 1. Площади распространения полезных ископаемых.В зависи-
мости от масштабов проявления выделяют провинции полезных ископаемых,
области (пояса, бассейны), районы (узлы), рудные поля, месторождения, руд-
ные 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 проис-
хождению и составу месторождений.
Рудные пояса – вытянутые линейные области, приуроченные к прогибам,
глубинным разломам, зонам субдукции, рифтовым системам. Их размер - от со-
тен до тысяч км.
Бассейны – площади непрерывного распространения пластовой минера-
лизации. Их площади – сотни квадратных километров.
Рудный район – местное скопление месторождений в пределах провин-
ций, областей, поясов, бассейнов.
Рудное поле – небольшой участок земной коры (единицы, десятки квад-
ратных километров), в пределах которого располагаются сближенные, одно-
временно образующиеся и генетически родственные месторождения. Рудное
поле может состоять и из одного крупного месторождения с серией разобщен-
ных залежей.
13
Месторождение– одно или несколько тел полезных ископаемых, объе-
диненных общностью происхождения и приуроченных к локальной геологиче-
ской структуре. Его размеры – единицы – десятки квадратных километров.
Рудное тело – скопление промышленных руд, имеющих общий контур и
определенную форму.
Вопрос 2. Морфология тел полезных ископаемых.Главные формы руд-
ных тел – пласты, линзы, жилы, трубы или столбы, штокверки, штоки, тела не-
правильной формы, гнезда (карманы), комбинированные залежи.
Пласты – плоские, пластинообразные тела полезных ископаемых, обра-
зующиеся в водных бассейнах синхронно с вмещающими осадочными порода-
ми (уголь, соли, фосфориты, сидериты). Морфологически на них похожи пла-
стообразные метасоматические тела, формирующиеся по осадочным породам
(например, медистые песчаники, вкрапленные галенитовые руды в горизонтах
доломитов). Кроме того, выделяют пластообразные тела магматического про-
исхождения, например, хромитовых руд в расслоенных ультраосновных плуто-
нах. Они образуются при магматической дифференциации, механизм которой
будет рассмотрен в разделе магматические месторождения.
Линзы – плоские тела дискообразной или лентообразной формы. Типич-
ны для вулканогенно-осадочных месторождений, формирующихся в субмарин-
ных условиях (например, линзы пирита, халькопирита в туфах кислого соста-
ва), а также могут быть образованы метасоматическим или магматическим спо-
собом.
Жилы – в подавляющем большинстве трещины в горных породах, выпол-
ненные минеральным веществом. Жильные тела могут иметь и метасоматиче-
ское происхождение. Для жил выделяют элементы: зальбанды – контакты жилы
с вмещающими породами со стороны висячего и лежачего боков, апофизы–
ответвления, ореолы измененных околожильных пород.В пределах жил могут
выделяться рудные столбы– обособленные участки с повышенным содержани-
ем полезных компонентов. Рудные столбы бывают морфологическими, связан-
14
ными с раздувами, и концентрационными, связанными с локальными высокими
содержаниями ценных компонентов. Жилы бывают: простыми, четковидными,
камерными, седловидными, оперяющими, лестничными. Месторождение мо-
жет быть представлено одной крупной жилой (Сарылах – сурьмяное месторож-
дение с антимонит - кварцевой жилой, мощностью до 10-17 м, протяженностью
сотни м), но чаще всего на месторождении - серия мелких жил, мощностью
первые метры, десятки сантиметров (Садонское жильное полиметаллическое
месторождение).
Трубы, трубки, трубообразные и столбообразные залежи – рудные тела,
удлиненные по одной оси. Типичны для алмазоносных тел, а также руд золота,
серебра в вулканических жерлах.
Штокверк – некоторый объем горных пород, с рудной минерализацией в
виде вкрапленности, многочисленными мелкими разноориентированными про-
жилками. Их форма может быть изометричная, трубообразная, повторяющая
кровлю интрузии, или представляющая собой линейные системы («конский
хвост» на медном месторождении Чукикамата).
Шток– грушевидное, круто ориентированное тело, изометричное в пла-
не. Шток - это залежь почти сплошного полезного ископаемого. Пример – што-
ки каменной соли. Штоки типичны также для гидротермально-
метасоматических, скарновых, грейзеновых месторождений.
Тела неправильной формы – караваеобразные, с выступами и пережима-
ми, ам?бообразные, ящичные. Характерны для субмаринных колчеданных, же-
лезно-марганцевых месторождений, скарновых руд.
Гнезда – небольшие изометричные скопления рудного вещества. Для зо-
лоторудных, ртутных, хромитовых, редкометальных месторождений в ряде
случаев гн?зда являются ведущим морфологическим типом. К этой же катего-
рии относятся карманы – изометричные накопления рудного материала в зоне
выветривания, в карстовых кавернах, в полостях, пустотах или вблизи экрани-
рующей поверхности на гидротермальных месторождениях.
15
Комбинированные залежи - сложной формы тела, состоящие из несколь-
ких морфологических элементов. Часто верхняя дискообразная часть таких за-
лежей представлена шляпкой, в нижней части которой серия доводящих жило-
образных ножек (пример, Гайское медноколчеданное месторождение). Воз-
можны и другие сочетания – пластовых и жильных форм, штоков и жил и т.д.
Среди месторождений жидких и газообразных полезных ископаемых выделяют
массивные залежи, пластовые, линзовидные залежи.
Вопрос 3. Минералого-геохимические, текстурно-структурные ха-
рактеристики руд.Руда – агрегат рудных (т.е. ценных) минералов и нерудных
(их часто называют жильными минералами). 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, антимонидами
железа, меди, цинка, свинца, никеля, серебра;
4) карбонатами железа, марганца, магния, свинца, цирка, меди;
5) сульфатами бария и стронция;
6) фосфатами;
7) галоидами (соли, флюорит);
8) самородными элементами (золото, платина, медь).
Среди нерудных минералов обычно преобладают кварц, карбонаты, хло-
рит, турмалин, серицит, каолинит.
Минеральное вещество, составляющее полезное ископаемое, обладает
соответствующей структурой и текстурой – т.е. рисунком, строением.
Структура руд – это строение, которое определяется формой, размерами,
взаимоотношениями зерен слагающих их минералов.
Текстура –строение руды, которое определяется формой, размерами и
взаимоотношениями минеральных агрегатов, слагающих руду.
Различают мега-, макро- , микро- текстуры.
16
Вопрос 4. Этапы и стадии формирования руд. Процессы минералона-
копления при формировании месторождений протекают в течение длительного
времени, которое можно разбить на этапы и стадии.
Этап– длительный временной интервал, когда происходит накопление
руд одного генезиса, например, магматический этап, пегматитовый, гидротер-
мальный.
Стадии – части этапов, в течение которых происходило накопление ми-
нералов определенного состава. Стадия отделяется одна от другой перерывом в
минерализации. Этот перерыв фиксируется пересечением разновозрастных
жил, брекчированием и цементацией, коррозией минеральных агрегатов ранних
стадий более поздними. Стадии отличаются друг от друга изменением физико-
химических параметров процесса минералообразования. В близко одновремен-
ных условиях, при близких физико-химических условиях формируются параге-
нетические минеральные ассоциации. Генерации минералов – это неоднократ-
ные выделения одного и того же минерала, разделенные перерывами. Напри-
мер, при формировании рудных жил в течение трех стадий может быть три раз-
новозрастные генерации кварца, три генерации пирита, одна или две генерации
сфалерита. Месторождения бывают моностадийные и полистадийные. На круп-
ных гидротермальных месторождениях насчитывают до пяти и более разновоз-
растных стадий, в течение которых выделяются минеральные агрегаты, совме-
щенные или разобщенные в пространстве. Каждая стадия соответствуют посту-
плению новой порции гидротермального раствора. Среди этих стадий выделя-
ют дорудные, рудные, послерудные.
Литература: [1], с.16-32; [2], с. 61-75. Проектные задания студентам по самостоятельной работе. Подобрать примеры различных форм рудных тел, минерального состава тел полезных
ископаемых, текстур и структур минерального вещества.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Характеристики штока, штокверка, пласта, жилы, трубообразного тела, залежи.
2. Форма жильных тел (простая, сложная, четковидная, камерная, седловидная, опе- ренная, лестничная) и элементы жил (зальбанды, апофизы, рудные столбы).
17
3. Примеры минеральных типов руд (оксидных, силикатных, сернистых, карбонатных, сульфатных, фосфатных, галоидных, самородных).
4. Дать определение массивной, брекчиевой, прожилковой, слоистой текстурам руд.
5. Привести примеры структур руд.
Лекция 3(2 часа). Геологические условия формирования месторожде- ний полезных ископаемых
Генетическая классификация месторождений полезных ископаемых.
Геодинамические обстановки формирования месторождений. Периодичность, длительность и глубинные уровни образования месторождений. Источники рудного вещества и способы его отложения.
Вопрос 1. Генетическая классификация МПИ. Выделяются серии: эн-
догенная, экзогенная метаморфогенная. В сериях выделяются группы, в груп-
пах – классы, каждому классу соответствует определенный тип месторождений
(таблица 4).
Таблица 4 Сводная генетическая классификация месторождений
полезных ископаемых (по В.И.Старостину, П.А.Игнатову, 1997)
Группа Класс Тип месторождений
Эндогенная серия Магматическая
1.Ликвационный а) сульфидные медно-никелевые в основных и ультраосновных комплексах; б) хромитовые, титаномагнетитовые и руды элементов платиновой группы в расслоенных ультраосновных комплексах; в) редкие, редкоземельные и рассеянные элементы в щелочных комплексах
2. Раннемагматический Магматические горные породы, алмазонос- ные кимберлиты и лампроиты
3.Позднемагматический Хромитовые, титаномагнетитовые и апатит- нефелиновые
Карбонатитовая Флюидно- магматический карбона- титовый Перовскит-титаномагнетитовые, камафори- товые, редкометально-пирохлоритовые, ред- коземельные и флюоритовые
Пегматитовая 1. Магматогенный Керамические, мусковитовые, редкометаль- ные и цветных камней
2. Флюидно- анатектический Редкометально-пирохлоровые и апатит- нефелиновые
3. Флюидно- метаморфогенный Керамических, мусковитовых, редкометаль- ных пегматитов и цветных камней
Скарновая 1. Известковый Железорудные, вольфрам-молибденовые, медномолибденовые, свинцово-цинковые
2. Магнезиальный Железорудные, медномолибденовые, олово- рудные, борные
18
Группа Класс Тип месторождений
Альбитит- грейзеновая 1. Альбититовый Бериллиевые, литиевые, урановые и редко- земельные
2. Грейзеновый Олово-вольфрамовые, литиевые, бериллие- вые
Гидротермальная 1.Плутоногенный Штокверковые и жильные а) высокотемпературные медно- молибденовые, золото-, олово-, медно- кварцевые; б) среднетемпературные полиметаллические, сурьмяно-мышьяковые, редкометальные, урановые; в) низкотемпературные сидеритовые, родох- розитовые, магнезитовые, хризотил- асбестовые, баритовые, флюоритовые
2. Вулканогенный анде- зитоидный Золото-серебряные, олово-вольфрамовые, ртутные, медные, алунитовые, исландского шпата, самородной серы
3. Вулканогенно- осадочный, базальтоид- ный, субмаринный Серно-колчеданные, медно-колчеданные, колчеданно-полиметаллические
Экзогенная серия Выветривания
1. Остаточный Никель-кобальтовые, бокситовые, буроже- лезняковые, редкометальные и редкоземель- ные, каолиновые, апатитовые, марганцевые
2. Инфильтрационный Редкометально-урановые
Осадочная 1.Механический рос- Механические осадочные: гравийные, песча- ные и глинистые (огнеупорные, бентонито- вые). Россыпные: а) континентальные россыпные золотые, платиновые, касситеритовые алмаз- ные, танталлит-колумбитовые, корундовые; б) литоральные россыпные рутиловые, иль- менитовые, циркониевые, касситеритовые, золотые, алмазные, цветные камни
сыпной
2. Хемогенный а) гидрооксидные, суспензионно- коллоидные: бурых железняков, марганца, железо-марганцевых конкреций и корок; б) сульфидно-сульфатно-карбонатные: цвет- ных и редких металлов в черных сланцах; в) сульфатно-галоидные: каменных, калий- ных солей, боратов, лития
3. Биохимический Фосфоритовые (континентальные и мор- ские), кремнистые породы(диатомит, трепел, опоки), известняки, угли, горючие сланцы, торф
19
4. Осадочно- катагенетический Медистых песчаников, свинцово-цинковые в карбонатных породах, свинцовые в песчани- ках, золоторудные и урановые в терригенно- карбонатных и черносланцевых толщах, са- мородной серы, нефти и газа, йодо- бромистых и металлоносных рассолов
Метаморфогенная серия Метаморфизо- ванная
1. Регионально- метаморфизованный Железорудные, марганцевые, золото- урановые, апатитовые, колчеданные
2. Контактово- метаморфизованный Железорудные, графитовые, корундовые скарнированные
Метаморфическая 1. Зеленосланцевый Горного хрусталя, золото-кварцевые, мрамо- ра, кварциты, кровельные сланцы
2. Амфиболитовый Андалузитовые, кианитовые, силлиманито- вые, наждака, амфибол-асбестовые
3. Гранулит-эклогитовый Гранатовые, рутил-ильменитовые, флогопи-
товые
4. Импактитовый Алмазные (?)
Вопрос 2. Геодинамические обстановки формирования месторожде-
ний с позиций тектоники литосферных плит.Полезные ископаемые явля-
ются составной частью структурно-вещественных комплексов (СВК). СВК –
это комплекс пород и полезных ископаемых с характерными геологическими
структурами, который формируется в определенной геодинамической обста-
новке. Геодинамическая обстановка связана с глубинными силами и процесса-
ми, которые возникают в результате эволюции Земли как планеты и обуславли-
вают движение масс вещества и энергии внутри Земли и е? верхних оболочках.
Понятие о геодинамических обстановках укрепилось во второй половине 20 ве-
ка в связи с появлением геологической парадигмы – тектоники литосферных
плит. Эта теория основана на мобилистских представлениях и в настоящее вре-
мя практически полностью заменила существовавшую ранее геосинклинальную
(или фиксистскую концепцию). Однако, большинство учебников, обширная
геологическая литература написаны с прежних фиксистских позиций, которые
надо знать для правильной интерпретации фактического материала (основные
положения геосинклинальной концепции достаточно подробно изучаются в
20
курсах «Структурная геология», «Тектоника»). Но на современном уровне, как
научной, так и практической геологии, закономерности образования месторож-
дений рассматривают с позиций тектоники литосферных плит. Мы рассмотрим
лишь основные положения этой концепции с упором на полезные ископаемые
разных геодинамических обстановок.
Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который
обычно охватывает промежуток времени 200-250 млн. лет. Цикл разделяется на
5 стадий: внутриконтинентального рифтообразования, расширения океаниче-
ского 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 ман-
тийные или магматические струи нагревают литосферу, образуют купольные
поднятия, в ядрах которых генерируются магмы (кислые, реже основные, ще-
лочные). В результате этих процессов в однородных континентальных блоках
возникают системы радиальных разломов, а внутри орогенных поясов образу-
ются линейные рифты.
С возникшими в эту стадию геологическими структурами ассоциируют
следующие полезные ископаемые:
1) в межматериковых рифтах – рассолы и металлоносные осадки с ме-
дью, цинком, серебром и др. элементами (впадины Красного моря);
2) в рифтовых зонах континентов – базито-ультрабазитовые расслоен-
ные 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 карбона-
титами, к которым приурочены апатит-магнетитовые месторождения
21
с флогопитом, вермикулитом, флюоритом (Ковдорское); интрузии не-
фелиновых сиенитов с апатит-нефелиновой и редкоземельной минера-
лизацией (Хибинское); интрузии щелочных гранитов с олово-
вольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными место-
рождениями (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 натрие-
вых 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 – глубинные
расколы 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 фик-
сируются 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 хреб-
том). 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 образу-
ются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические и ок-
сидные железомарганцевые месторождения;
2) в глубинных зонах океанических хребтов вблизи или ниже границы
Мохоровичича формируются в дунитовых комплексах хромиты (кай-
22
нозойские месторождения Кубы); в массивах перидотитов никелевые,
титаномагнетитовые, золоторудные и платиноидные руды;
3) в зонах трансформных разломов – стратиформные баритовые и вул-
каногенно-осадочные колчеданно-полиметаллические месторождения
(Прииртышский рудный район, Казахстан).
4) на пассивных континентальных окраинах – осадочная серия (меди-
стые песчаники, эвапориты, фосфориты, стратиформные свинцово-
цинковые, барит-флюоритовые месторождения в карбонатных отло-
жениях).
Поглощение (субдукция) океанической плиты.
1. Внешние дуги и глубоководные желоба. Здесь выводятся на поверх-
ность возникшие ранее месторождения офиолитовой ассоциации
(колчеданные кипрского типа в эффузивах основного состава, хроми-
товые, 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 дугово-
го хребта – гранодиоритовые и гранитные плутоны. С ними ассоции-
руют; медно-молибденовые, олово-вольфрамовые месторождения.
3. Тыловодужный магматический пояс. Мощное давление континен-
тальной плиты создает в тыловой части зоны субдукции систему че-
шуйчатых надвигов, падающих на восток и утолщающих земную ко-
ру. Формируются интрузии анатектических гранитов с оловорудными
месторождениями.
4. Краевой бассейн сжатия. Выполнен терригенными осадками, содер-
жит инфильтрационное урановое оруденение в песчаниках, соли в
эвапоритах, угольные пласты.
Коллизия.Столкновение континентов приводит к закрытию океана, ис-
чезновению бассейна между ними, возникновению надвигового пояса и нового
23
бассейна. Место сочленения маркируется сутурной зоной. В надвиговом поясе
– анатектические граниты с олово-вольфрамовыми месторождениями. В бас-
сейнах – медные и урановые инфильтрационные месторождения в терригенных
толщах. В глубинных частях сутурных зон – жадеит, нефрит, ювелирные ко-
рунды.
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 полиметалли-
ческими, урановыми) месторождениями. В эту стадию появляются поздние
континентальные вулканические пояса с золото-серебряными и полиметалли-
ческими месторождениями.
Вопрос 3. Периодичность, длительность и глубинные уровни образо-
вания месторождений.Периодичностьформирования месторождений хоро-
шо разработана геосинклинальной концепцией. Выделяется гренвильский, бай-
кальский, каледонский, герцинский, киммерийский, альпийский этапы. Каждый
этап характеризуется типоморфным набором полезных ископаемых.
По мобилистским теориям в истории нашей планеты выделяют пять ос-
новных металлогенических периодов:
? тонких литосферных плит(3,8-3 млрд. лет);
? высокой тектонической активности, появление мощной континенталь-
ной 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 про-
должительностью геологических процессов. В зависимости от генетической
24
природы образование полезного ископаемого может происходить от тысяч до
десятков миллионов лет. Например, для формирования осадочных железоруд-
ных пластов необходимо 5-10 млн. лет. Жильные месторождения могут форми-
роваться за отрезки времени до десятков тысяч лет. Образование 30 угольных
пластов в Донбассе происходило в течение 60 млн. лет. Магматические ком-
плексы месторождения Ковдор создавались 300 млн. лет.
По уровням глубинности месторождения разделяются на приповерхност-
ные, гипабиссальные, абиссальные, ультраабиссальные.
Приповерхностные(0-1,5 км) – экзогенные, вулканогенно-осадочные ру-
ды.
Гипабиссальный уровень(1,5-3,5 км) –наиболее богат. Здесь могут фор-
мироваться почти все промышленно-генетические типы эндогенных месторож-
дений.
Абиссальный уровень(3,5-10 км) - беднее, чем два предыдущих. Здесь об-
разуются альбитит-грейзеновые, карбонатитовые, пегматитовые и часть магма-
тических (хромитовых, титаномагнетитовых) месторождений, а также место-
рождения, ассоциирующие с крупными гранитоидными, основными и ультра-
основными плутонами.
Ультраабиссальный уровень(более 10 км) - небольшая группа месторож-
дений (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).
Вопрос 4 .Источники рудного вещества. Среди источников вещества
различных генетических типов месторождений выделяют:
? ювенильный – магматический, связанный с разнообразными маг-
мами;
? ассимиляционный, возникший при захвате расплавами ранее обра-
зовавшихся минеральных масс;
25
? выщелоченный водными растворами из вмещающих пород;
? экзогенный, образовавшийся в результате выветривания континен-
тальных пород и перевода части соединений либо в истинные рас-
творы, либо во взвеси или механические обломки и сноса их в вод-
ные бассейны.
Литература: [1], с.32-51; [2], с. 200-205; [18]; [19], с. 34 -48
Проектные задания студентам по самостоятельной работе. Сопоставить геодинамические обстановки и промышленно-генетические типы МПИ.
Провести анализ источников металлов при формировании месторождений.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что относится к мантийным и магматическим источникам металлов при формиро- вании эндогенных месторождений?
2. В каком виде, и каким путем могут выноситься металлы из верхней мантии в зону рудоотложения?
3. Какие металлы продуцируются палингенной гранитной магмой?
4. Как происходит вынос металлов из гранитных магматических очагов?
5. Что является источником металлов метаморфогенных месторождений?
6. Что является источником металлов экзогенных месторождений?
Литература: [1], с.50 – 51; [2], 49 - 58
26
МОДУЛЬ 3. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Эндогенная серия
Лекции 4, 5 (4 часа). Магматические месторождения
Общая характеристика, способы дифференциации магмы при образова-
нии магматических месторождений. Модели формирования ликвационных и раннемагматических месторождений. Особенности образования раннемагма- тических месторождений алмазов. Модели формирования позднемагматиче- ских месторождений.
Вопрос 1. Общая характеристика, способы дифференциации магмы.К
магматическим месторождениям относятся месторождения, полезные ископае-
мые которых образуются из магмы. Из нерудных полезных ископаемых – это
могут быть магматические горные породы (граниты, габбро и др.), которые при
определенных требованиях используются как строительный, облицовочный ма-
териал. Кроме того, это могут быть полезные нерудные минералы – прежде
всего алмазы, апатит. Из рудных полезных ископаемых магматического генези-
са важное значение имеют руды хрома, железа, меди и никеля, платины. Полез-
ные минералы магматического происхождения, как рудные, так и нерудные,
образуются в процессе дифференциации (т.е. разделения), магмы ультраоснов-
ного, основного или щелочного состава при высокой температуре (1500-700 ? С),
высоком давлении и на значительных глубинах (3-5 км и более). Основным ис-
точником рудообразующих элементов является, вероятно, вещество верхней
мантии. Об этом свидетельствует постоянная пространственная приурочен-
ность как месторождений, так и вмещающих их пород к глубинным разломам.
В ходе становления интрузивных массивов происходила дифференциация
вещества двух типов: ликвационная и кристаллизационная.
Дифференциация за счет ликвации магмы. Рудносиликатная магма при
охлаждении разделяется на две несмешивающиеся жидкости – силикатную и
рудную, кристаллизация которых происходит раздельно и приводит к образо-
ванию ликвационных месторождений.
27
Кристаллизационная дифференциация. В первичной магме не происходит
ликвации. Магма остывает, и из не? последовательно кристаллизуются минера-
лы: сначала наиболее высокотемпературные, а затем имеющие более низкие
температуры кристаллизации. Если полезные элементы при затвердевании
магмы входят в состав минералов ранних стадий кристаллизации, формируются
раннемагматические месторождения. Если минералы, содержащие полезные
элементы, кристаллизуются после затвердевания породообразующих силика-
тов, образуются позднемагматические месторождения. Такой путь обычно ха-
рактерен для магм, обогащенных летучими компонентами.
Это упрощенное представление о способе образования магматических ме-
сторождений. В природе обычно одновременно реализуются все три пути маг-
матической дифференциации вещества. Сложность связана еще и с тем, что по-
ступление магмы может осуществлять несколькими порциями, различающими-
ся по составу. То есть дифференциация магмы может происходить как непо-
средственно на месте становления интрузии, так и на более глубинных уровнях
– ещ? в магматических очагах. Однако, по преобладающему типу сформиро-
вавшихся руд, можно условно магматические месторождения разделить на лик-
вационные, ранне- и позднемагматические.
Вопрос 2. Модели образования месторождений: ликвационных и
раннемагматических.Ликвационные месторождения наиболее характерны
для сульфидных медно-никелевых месторождений, примером которых являют-
ся месторождения Норильской группы (Талнах, Октябрьское, Норильск 1), на
Кольском полуострове (Печенга), в Канаде (Садбери) и др. Месторождения
связаны с дифференцированными базит-гипербазитовыми массивами, обога-
щенными магнием. Главными геохимическими факторами ликвации магмы яв-
ляются: концентрация серы, общий состав магмы, особенно содержание в ней
железа, магния и кремния; содержание меди, никеля и других халькофильных
элементов в силикатной фазе. На ранней стадии магматического этапа проис-
ходит ликвация - отделение сульфидной жидкости, которая принимает форму
28
мелких капель, рассеянных в силикатном расплаве. Капли сливаются в полосы,
гнезда, часть которых за счет высокой плотности под действием гравитации по-
гружается в придонные части магматической камеры. Так возникают висячие,
донные и пластообразные залежи. На средней стадии при температурах 1100-
1200 ? С (и более) кристаллизуются породообразующие силикаты, а сульфиды
остаются жидкими. Основная часть сульфидного расплава кристаллизуется
позже силикатного (на поздней стадии магматического этапа) при температурах
600-800 ? С. Ликвационные месторождения редки. Они формировались лишь в
пределах тектонически активизированных древних платформ, где пространст-
венно и генетически связаны с дифференцированными интрузивными массива-
ми габбродолеритов, норитов, пироксенитов и перидотитов.
Рудоносные массивы представлены лополитами, пластовыми и слож-
ными залежами, а их размещение контролируется глубинными разломами и
синклинальными структурами осадочного чехла платформ. Интрузивы, несу-
щие оруденение расслоены. Более основные разности (пироксениты, перидоти-
ты) слагают нижние части массивов, менее основные (габбро, долериты) –
верхние.
Характерной особенностью всех медно-никелевых месторождений яв-
ляется простой состав руд. К главным минералам принадлежат пирротин, пент-
ландит и халькопирит, реже магнетит. Второстепенные и редкие весьма разно-
образны – это минералы золота, серебра и металлов платиновой группы, меди
(борнит, халькозин), никеля и кобальта (миллерит, никелин) и др. Руды имеют
массивную, брекчиевую и вкрапленную текстуры, средне-крупнозернистые
структуры.
Раннемагматические месторождения формируются в результате бо-
лее ранней или одновременной с силикатами кристаллизации рудных минера-
лов, т.е. благодаря обособлению твердой фазы в магматическом расплаве. пер-
вичная кристаллизация типична для некоторых рудных минералов, к числу ко-
торых относятся хромит, металлы платиновой группы, алмаз, редкометальные
29
(циркон) и редкоземельные (монацит) минералы. Выкристаллизовавшиеся руд-
ные минералы благодаря высокой плотности опускаются в жидком силикатном
расплаве на дно магматической камеры. Здесь они перемещаются под действи-
ем гравитации и конвекционных токов, образуя обогащенные участки (кумуля-
ты). Эти участки по составу близки к вмещающей породе, отличаются только
повышенным содержанием рудных компонентов. Для раннемагматических ме-
сторождений, образующихся в ранний период кристаллизации магмы, харак-
терны следующие особенности:
1) постепенные контакты между рудой и вмещающими породами (по-
этому их оконтуривание проводится по данным опробования);
2) преимущественно неправильная форма рудных тел – гнезда, линзы,
сложные плитообразные залежи, трубообразные тела;
3) преимущественно вкрапленные текстуры и кристаллическизерни-
стые структуры руд.
К этому классу принадлежат зоны вкрапленности и шлирообразные скоп-
ления хромитов в перидотитовых и дунитовых расслоенных интрузиях (Буш-
вельд и Великая Дайка в Южной Африке), рудный прослой (кумулят) минера-
лов платины в Критической зоне расслоенного Бушвельдского массива (место-
рождение платины Риф Меренского). Раннемагматическими являются также
титаномагнетитовые руды в габброидах и графитовые месторождения в щелоч-
ных породах (Ботогольское в Восточном Саяне, месторождения Канады, Испа-
нии, Австралии). Однако главным представителем промышленных раннемагма-
тических месторождений следует считать коренные месторождения алмазов.
Вопрос 3. Особенности образования раннемагматических место-
рождений алмазов (Модели образования месторождений алмазов кимбер-
литового и лампроитового типов).
Наибольшее практическое значение среди раннемагматических место-
рождений имеют месторождения алмазов. Они связаны с ультраосновными или
основными магматическими телами – кимберлитами или лампроитами, при-
30
урочены к разломам тектонически активизированных древних платформ. Вы-
деляют несколько главных эпох таких активизаций:
? протерозойская (Африканская и Индийская платформы),
? раннепалеозойская (Русская),
? позднепалеозойская и раннемезозойская (Сибирская, Африканская,
Австралийская).
Часто процессы активизации на одной и той же платформе протекают в
несколько этапов. Например, на Сибирской платформе это девонский, триасо-
вый, юрско-меловой этапы.
Алмазоносные кимберлитовые магматические тела сложены ультраос-
новной порфировой породой. Кимберлиты очень редко встречаются на нашей
планете. Внешне эта порода очень невзрачна и напоминает бетон, в котором
сцементированы обломки разнообразных пород. Названы они по названию го-
рода Кимберли на юге Африки. Он возник на месте богатейшего россыпного
месторождения алмазов недалеко от реки Оранжевой и был назван по фамилии
британского министра колоний того времени. Кимберлиты образуются из магм
самого глубинного происхождения, которые зарождаются на глубинах 100-200
км. Кимберлитовые магмы являются результатом частичной выплавки мантий-
ного вещества, и обогащены летучими компонентами (СО , Н О, N ).
2 2 2
Алмазоносные кимберлиты выполняют крутопадающие трубообразные
тела, приуроченные к глубинным расколам, по которым мантийная магма под-
нимается в верхние части земной коры. Кимберлитовые трубки в сечении со-
ставляют от нескольких метров до нескольких сотен и даже тысяч метров. Они
прослежены на глубины свыше 1 км. При этом их поперечные сечения резко
сокращаются. Например, трубка Мира в Якутии на глубине 600 м уменьшается
в 5 раз. Часто трубки на глубине переходят в дайки.
Кимберлит в трубках цементирует эруптивные брекчии (в обломках ко-
торых глубинные породы фундамента или мантии). Среди обломков (или ксе-
нолитов) присутствуют родственные породы – оливиновые ультраосновные по-
31
роды, перидотиты, эклогитовые сланцы, а также чуждые породы – это обломки
осадочных, метаморфических, комагматических комплексов, которые захваты-
ваются по пути следования магмы. Образование брекчий связывается с неодно-
кратным взрывообразным прорывом расплава и газов по узким магмоподводя-
щим каналам. Поэтому подобные тела иначе называют кимберлитовыми труб-
ками взрыва.
К магматическим минералам кимберлитов относят алмаз, оливин, пироп,
хромит, диопсид, ильменит, магнетит, флогопит, апатит, графит. К наиболее
алмазоносным относятся кимберлиты с низким содержанием окислов титана,
калия, уменьшением концентраций глинозема, но повышенной хромистостью
пиропа и диопсида.
На нашей планете известно более 4000 кимберлитовых трубок, но алма-
зоносными являются не более 1-2%.
Есть множество гипотез образования алмазов в кимберлитовых трубках.
Одна из наиболее принятой – раннемагматическое образование алмазов еще в
верхней мантии при температурах 1400 -1900 ? С при очень высоких давлениях
(5-9 ГПа) при устойчивом подтоке к местам кристаллизации алмазов углерода и
его соединений. Затем такая магма, с некоторым количеством выделившихся из
не? кристаллов, поднималась вдоль разломов в период тектонической активи-
зации платформ. При этом образовывались кимберлитовые дайки. Когда давле-
ние газов в кимберлитовой магме превосходило внешнее давление – происхо-
дил газовый прорыв, сопровождавшийся дроблением горных пород. Таким об-
разом, полости заполнялись обломками и несущей их магмой. На сибирских
месторождениях такой прорыв мог начинаться с глубины в 1км и даже 3-4 км.
Другие гипотезы отличаются местом кристаллизации алмазов и источни-
ком в магме углерода. Так, алмазы, или их часть могли кристаллизоваться при
высоких давлениях непосредственно в самой трубке. Высокие давления возни-
кали в момент прорыва газов. Углерод в кимберлитовой магме мог быть не
мантийный, а попадать при ассимиляции кимберлитовой магмой углеродсо-
32
держащих пород. Есть точки зрения о происхождении алмазов в связи с пнев-
матолитовыми и другими процессами. Но самой распространенной точкой зре-
ния является гипотеза о раннемагматическом происхождении алмазов в ким-
берлитовых трубках.
Примером месторождений в России являются, прежде всего, месторож-
дения Якутии, открытые в 50-х годах 20 века. А в последней четверти 20 века
было сенсационное обнаружение новой Архангельской алмазоносной провин-
ции. Сечение алмазоносных трубок здесь достигает 300х400м.
Еще большей сенсацией было открытие коренных месторождений алма-
зов в Австралии в 1979 г. Первое из этих месторождений Аргайл – кимберлито-
вая трубка, площадью – около 45 га и рядом россыпное месторождение, протя-
гивающееся на 35 км. Это месторождение находится в 100 км от бывшего по-
селка, теперь города, Кимберли на плато Кимберли. Самое интересное, что в
силу исторической случайности или пророчества они были названы задолго до
открытия коренных алмазов. Несмотря на редкие находки алмазов в россыпях,
этот регион относился к неперспективным, так как в отличие от известных ти-
пов алмазоносных провинций, он приурочен не к древним платформам, а к
складчатой области. Здесь не были найдены типичные для алмазов кимберли-
товые трубки взрыва.
Новый, неизвестный до этого тип алмазов был названлампроитовым ти-
пом. Лампроит – это богатая магнием основная или ультраосновная лампро-
фировая порода, но в отличие от кимберлита обогащенная также калием.
Лампроиты относят к особой группе меланократовых пород – лампрофирам
(гипабиссальным интрузивным или субвулканическим породы, которые нико-
гда не образуют обособленных крупных масс – это малые интрузии, некки,
трубки взрыва – пространственно всегда связаны с трещинной тектоникой).
Лампроитовые тела, по сравнению с кимберлитовыми трубками, имеют
большие размеры. Их формы – трубки в виде бокала шампанского, штоки, сил-
лы и дайки. По сравнению с кимберлитами они бедны глубинными ксенолита-
33
ми. Лампроитовые расплавы зародились на меньших глубинах по сравнению с
кимберлитовыми. Лампроитовые магмы возникали также в результате частич-
ного плавления верхней мантии ультраосновного состава, но несколько отлич-
ного от кимберлитовых магм. Для лампроитовых магм характерны низкие кон-
центрации Al, Fe, Ca,, Na, В отличие от кимберлитов в лампроитах редки грана-
ты и ильменит, преобладают хромшпинелиды, а в основной массе имеется ам-
фибол. Лампроиты отличаются повышенным содержанием Rb, Sr, Ba, Ti, Zr, Pb,
Th, U, легких редкоземельных элементов. Многие из этих элементов, включая
калий, относят к коровым.
Есть точки зрения, что лампроитовые магмы зарождались в глубинных
промежуточных магматических очагах, где мантийные ультраосновные магмы
насыщались коровыми элементами. Но механизм формирования алмазов в лам-
проитах сходен с кимберлитовыми телами. То есть это также раннемагматиче-
ский минерал.
При поверхностном разрушении алмазоносных трубок образуются
россыпи алмазов.
Вопрос 4. Позднемагматические месторождения.Месторождения
формируются из остаточного рудного расплава, в котором концентрируется ос-
новная масса ценных компонентов. В месторождениях данного типа масса пер-
выми кристаллизуются породообразующие силикатные минералы. Остаточный
расплав под влиянием тектонических движений, внутренних напряжений и ле-
тучих компонентов заполняет в почти затвердевшей интрузии ослабленные зо-
ны (трещины), различные пустоты и промежутки между зернами силикатных
минералов. При этом развивается сидеронитовая структура, когда рудный ми-
нерал как бы цементирует зерна силикатов.
Позднемагматическим месторождениям присущи следующие черты:
1) преимущественно эпигенетический характер рудных тел, имеющих
форму секущих жил, линз, труб;
34
2) сидеронитовые структуры, преобладание массивных руд над вкрап-
ленными;
3) крупные размеры рудных тел, значительные масштабы месторожде-
ний достаточно богатых руд.
К позднемагматическим относятся следующие типы месторождений:
1) хромитовые в серпентинизированных дунитах и перидотитах на Урале
(Кемпирсайское);
2) титаномагнетитовые в массивах габбро-перидотит-дунитового состава
– на Урале (Качканарское), в Карелии (Пудожгорское), в Норвегии
Телнесс), Швеции (Таберг);
3) платиновые в дунитах, перидотитах и пироксенитах – на Урале (Ниж-
не-Тагильское), на Алдане (Конд?рское);
4) апатит-нефелиновые в щелочных породах – на Кольском полуострове
(Хибины), в Восточной Сибири (Горячегорское, Кия-Шалтырское).
Промышленное значение особенно высоко для хромита, титаномагнетита
и апатита, почти вся мировая добыча которых обеспечивается за счет месторо-
ждений позднемагматического генезиса.
Месторождения хромитовприурочены к массивам ультраосновных по-
род, в той или иной степени дифференцированных по составу и серпентинизи-
рованных. Массивы имеют форму лакколитов. Обычно их основание сложено
серпентинизированными дунитами, в которых и располагаются рудные тела,
представленные жилами, линзами, трубами, гнездами и полосами массивных и
вкрапленных руд. Текстуры руд полосчатые, пятнистые, нодулярные, брекчие-
вые и вкрапленные. Структуры мелко- и среднезернистые. Руды сложены
хромшпинелидами, магнетитом, тальком, карбонатами, иногда оливином и пи-
роксеном.
Месторождения титаномагнетитовчаще всего генетически связаны с
габбро-пироксенит-дунитовыми массивами. Рудные тела, размещение которых
контролируется элементами протомагматической тектоники и более поздними
35
разрывными нарушениями, имеют форму жил, линз, гнезд, шлиров. Текстуры
руд массивные, полосчатые, пятнистые. Наиболее типична сидеронитовая
структура. Основные минералы руд – титаномагнетит, ильменит, рутил. Неруд-
ные минералы представлены пироксеном, амфиболом, основными плагиокла-
зами, хлоритом, реже биотитом, гранатом.
Апатит-нефелиновые месторождения генетически связаны с массивами
щелочных пород. Уникальными среди них считаются месторождения Хибин-
ского щелочного массива на Кольском полуострове. Массив имеет форму ло-
полита конического строения, залегает среди гнейсов и кристаллических слан-
цев. Он сформировался в результате последовательного внедрения хибинитов,
нефелиновых сиенитов и пород ийолит-уртитового ряда. С последними генети-
чески и пространственно связаны наиболее крупные залежи апатитовых руд,
создающие в плане кольцо крупных линз. Руды состоят из апатита, нефелина,
магнетита, ильменита, сфена, пироксена, лопарита. Они являются комплексны-
ми, содержащими промышленные концентрации фосфора, алюминия, титана и
редких элементов.
Литература: [1], с.51-66; [2], с. 83-95; [5], с. 47 – 54, [8], с. 345 - 402
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Собрать литературные сведения по формированию ликвационных месторождений. Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что такое ликвация?
2. С какими формациями магматических пород связаны ликвационные месторождения?
3. Какие формы и внутреннее строение имеют интрузивные тела с ликвационными медно-никелевыми месторождениями?
4. При каких геологических и физико-химических условиях образуются ликвационные медно-никелевые руды? Литература: [1], с.52 -55; [3], с. 88 – 89, [5], 47 – 54
Изучить особенности формирования расслоенных магматических массивов и связан-
ных с ними раннемагматических полезных ископаемых
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Какие магматические породы слагают рудоносные расслоенные массивы?;
2. Какова форма и внутренняя структура расслоенных массивов?;
3. Что такое кумуляты и как они формируются?
4. Привести примеры рудных кумулятов в расслоенных магматических массивах. Литература: [1], с.55 -57; [8], с. 15 – 21, 399 – 402
36
Подобрать материалы (интернет, публикации) по особенности формирования магма-
тических месторождений алмазов. Назвать характерные особенности условий залегания, строения и состава позднемагматических месторождений.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. С какими магматическими образованиями связаны месторождения алмазов?
2. Что такое кимберлиты – состав, строение кимберлитовых трубок
3. На какой глубине рождаются кимберлитовые магмы?
4. При каких температурах и давлениях образуются алмазы?
5. Где происходит кристаллизация алмазов?
6. Чем отличаются лампроиты от кимберлитов?
7. Какие типы позднемагматических месторождений имеют промышленное значение? Литература: [1], с.57 – 61, [15], [16]
Лекция 6 (2 часа). Карбонатитовые месторождения Общая характеристика. Генетические гипотезы, этапы и стадии фор-
мирования рудоносных массивов. Форма карбонатитовых тел, зональность карбонатитовых
массивов. Примеры месторождений (апатит-
магнетитовых, флогопитовых, медных).
Вопрос 1. Общая характеристика (минеральные типы карбонатитов,
связь с магматизмом, распространение, геологические структуры). Карбо-
натиты - это эндогенные скопления карбонатов (преимущественно кальцита,
реже доломита, анкерита), которые пространственно и генетически связаны с
массивами ультраосновных - щелочных пород.
Карбонатиты на 80-90% состоят из карбонатных минералов. В них также
присутствует апатит, флогопит, титаномагнетит, магнетит и редкие минералы
бадделит (ZrO ), пирохлор (сложный оксид редких и редкоземельных элемен-
2
тов), перовскит (титанат редких земель), монацит (фосфат редких земель), а
также карбонаты редких земель (паризит, бастнезит).
Карбонатитовые месторождения сравнительно редки и содержат специ-
фический комплекс полезных ископаемых, интерес к которым проявился отно-
сительно недавно. К настоящему времени обнаружено около 200 массивов кар-
бонатитоносных ультраосновных – щелочных пород. Из них только 20 служат
объектами для разработки. На территории России подобные массивы выявлены
в Карелии, на Кольском полуострове, в Восточной Сибири, Приморье. За рубе-
жом они известны в США, Канаде, Бразилии, ФРГ, Швеции, Норвегии, Фин-
ляндии, Гренландии, Австралии, Индии, Афганистане, ряде районов Африки. В
37
плане штокообразные интрузивы ультраосновного – щелочного состава с кар-
бонатитами занимают километры, десятки километров. Например, Кондерский
массив (Алдан) в диаметре – 5,5 км. Ковдорский массив (Кольский полуостров)
имеет площадь 40 км 2 . Возраст карбонатитов разнообразный: на Алдане - до-
кембрийский, на Кольском полуострове – герцинский, в Бразилии, Канаде –
киммерийский, в Африке – альпийский. Образование связано с тектономагма-
тической активизацией древних континентов.
Карбонатитовые массивы относятся к многофазовым интрузиям цен-
трального типа и характеризуются концентрически зональным строением. Сре-
ди карбонатитов встречаются «открытые» - когда ультраосновная магма дости-
гает поверхности Земли и изливается, и «закрытые» - не доходившие в момент
образования до поверхности. Вертикальный размах карбонатитов не менее 10
км. В СССР карбонатитовые тела вскрывались скважинами на глубинах поряд-
ка 0,5 км, при этом они не выклинивались.
Вопрос 2. Генетические гипотезы, этапы и стадии формирования ру-
доносных массивов. Ведущими являются магматическая и гидротермальная
гипотезы.
Магматическая гипотеза предполагает, что карбонатиты образуются на
позднемагматической стадии из карбонатного расплава, который является про-
дуктом дифференциации щелочно-ультраосновной магмы. Подтверждением
являются: экспериментальные исследования, извержения кальциево-
углекислых лав на современных Африканских вулканах (Олдонио), высокие
температуры гомогенизации флюидных включений в карбонатных минералах
(800-600 ? С), ксенолиты обломков ультраосновных и щелочных пород, изотопы
O, C, Mg, Sr, указывающие на мантийный источник, флюидальная текстура
карбонатитов.
Согласно магматической гипотезе ультраосновные магмы формируются
на глубинах более 100 км. При их обогащении Ca, Na, CO и остывании до тем-
2
пературы 900 ? С возможна ликвация с отделением карбонатного расплава. Это
38
возможно по пути следования в промежуточных магматических камерах на
глубинах не менее 30-40 км.
Гидротермальная гипотеза. На всех карбонатитовых месторождениях
имеются признаки гидротермально-метасоматического происхождения карбо-
натов:
а) постепенные переходы от карбонатов к замещаемым породам, наличие
типичных гидротермальных прожилков;
б) температуры образования карбонатных минералов бывают более низ-
кими, чем в магматических образованиях (от 600 до 200 ? С);
в) зависимость состава темноцветных и акцессорных минералов от соста-
ва замещаемых силикатных пород.
Так, Л.Бородин полагает, что все карбонатиты метасоматические. И толь-
ко ультраосновные породы в карбонатитовых массивах имеют интрузивную
природу. Щелочные разности пород образуются за счет нефелинизации пирок-
сенитов.
Комплексная гипотеза. Карбонатиты имеют комбинированное происхо-
ждение, их образование начинается на магматическом этапе и продолжается на
гидротермальном. Каждый этап включает несколько стадий, связанных с по-
следовательным внедрением порций магматических расплавов: ультраосновно-
го, щелочного, карбонатного, а также различных по составу и температурам
порций гидротермальных растворов. Внедрение расплавов и растворов осуще-
ствляется по цилиндрическим, коническим, радиальным трещинам в остываю-
щем многофазовом интрузиве.
Вопрос 3. Форма карбонатитовых тел, зональность карбонатитовых
массивов. Залежи карбонатитов образуют штоки, конические дайки, падающие
к центру массива, кольцевые дайки, падающие в противоположную сторону,
радиальные дайки. Трубообразные карбонатитоносные интрузии ультраоснов-
ного – щелочного состава в плане характеризуются концентрически зональным
строением за счет многофазового внедрения магмы. Причем зональность может
39
быть различна. Так, на Ковдорском массиве от периферии к центру наблюда-
ются дуниты-перидотиты, щелочные породы, ореолы метасоматических пород
– фенитов, карбонатиты. На Кондерском массиве зональность обратная – в цен-
тре ультраосновные породы, на периферии щелочные породы и карбонатиты.
Вопрос 4. Примеры месторождений (апатит-магнетитовых, флого-
питовых, медных).Карбонатиты имеют важное промышленное значение. С
ними связаны основные ресурсы тантала, ниобия, редких земель, существенные
запасы титана, железных руд, флюорита, флогопита, апатита и др.
Полезные ископаемые карбонатитового генезиса можно представить в
виде обобщенной модели, где определенный тип полезного ископаемого соот-
ветствует разной глубине формирования в трубообразном магматическом теле.
На глубине 3-6 км от поверхности формируются железо, ниобий, фосфор. В
средней зоне (3-2,5 км) – ниобий, тантал, редкие земли, церий, селен, фосфор,
железо, флогопит. В верхней зоне из постмагматических (посткарбонатитовых)
растворов образуются флюорит, барит, стронцианит. И в приповерхностной зо-
не накапливаются торий, редкие земли.
Главными типами промышленных месторождений являются следующие:
1) апатит-магнетитовые карбонатиты на Кольском полуострове (Ковдор-
ское), в Африке, Канаде, Бразилии; запасы железной руды достигают
сотен миллионов тонн при содержании железа от 20 до 70%; запасы
апатита сопоставимы по масштабам при содержании P O 10 – 15 %;
2 5
2) флогопитовые карбонатиты, образованные на контакте железо-
магнезиальных пород со щелочными и представленные крупными зо-
нами слюд, флогопитовыми жилами и прожилками, неравномерной
вкрапленностью; качество слюды невысокое, содержание е? от десят-
ков и сотен килограммов в кубическом метре до сплошных слюдяных
масс (Ковдорское месторождение); в коре выветривания по флогопи-
там на Ковдорском месторождении образовываются богатые залежи
вермикулитовых руд;
40
3) карбонатиты с медными рудами - месторождение Палабора (ЮАР) с
запасами меди 1,5 млн. т; массив ультраосновных - щелочных пород
представлен трубообразным телом в диаметре 0,5-0,7 км; центральная
часть – карбонатиты, периферическая – магнетит-апатитовые руды; в
карбонатитах – вкрапленники борнита, халькопирита
Литература: [1], с.66-77; [2], с. 103-108
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Проанализировать сильные и слабые стороны различных генетических гипотез фор-
мирования карбонатитовых месторождений. Дать характеристику строения и практиче- ской ценности карбонатитов.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Из каких минералов состоят карбонатиты?
2. С какими комплексами магматических пород связаны карбонатиты?
3. В каких геологических обстановках образуются карбонатиты?
4. Какое строение имеют карбонатитовые массивы?
5. При каких температурах формируются карбонатиты?
6. В чем заключается магматическая гипотеза образования карбонатитов?
7. Какие данные свидетельствуют о гидротермально-метасоматическом происхождении карбонатитов?
8. Привести пример полезных ископаемых карбонатитового генезиса. Литература: [1], с.66 – 77; [3], с. 12 - 13
Лекция 7 (2 часа). Пегматитовые месторождения
Общая характеристика. Формы пегматитовых тел, возраст, глубины и
физико-химические условия формирования. Генетические гипотезы образова- ния пегматитов. Полезные ископаемые пегматитовых месторождений.
Вопрос 1. Общая характеристика пегматитов.Пегматитами назы-
ваются своеобразные по минеральному составу, структурам и генезису мине-
ральные образования, которые сложены агрегатами крупных кристаллов, отно-
сящихся к алюмосиликатам. Наиболее характерными полезными ископаемыми
пегматитов являются Li, Be, Ta, Cs, Nb, Th, Sn, U, слюды керамическое сырье,
пьезооптическое сырье, драгоценные камни.
По генезису выделяется две разновидности пегматитов: магматические и
метаморфогенные.
Магматические пегматиты пространственно и генетически связаны с
материнскими интрузиями и представляют собой позднемагматические тела,
формирующиеся на завершающих стадиях глубинных массивов. Они занимают
41
промежуточное положение между интрузивными породами и постмагматиче-
скими рудными жилами. Пегматиты располагаются внутри материнских интру-
зий или в непосредственной близости от них. Они характеризуются тождест-
венностью состава с этими породами, но отличаются от них меньшими разме-
рами, формой (жилы, гнезда), неравномерной крупно- и гигантозернистой
структурой, большим количеством минералов, содержащих летучие компонен-
ты, минерализаторы. Пегматиты могут встречаться в магматических породах
любого состава. Но подавляющее количество месторождений приурочено к
пегматитам в гранитоидных или щелочных магматических комплексах. Такие
комплексы формируются в земной коре на глубинах более 3 км в коллизионных
обстановках, в зонах тектоно-магматической активизации континентов.
Основными минералами гранитных пегматитов являются: кварц, калие-
вый полевой шпат, биотит, мусковит; могут присутствовать топаз, касситерит,
берилл, флюорит, сподумен, турмалин, апатит, торий, редкие и радиоактивные
элементы.
Пегматиты в щелочных формациях состоят из микроклина или ортоклаза,
нефелина, эгирина, арфедсонита, эвдиалита, апатита, содержат цирконий, нио-
бий, тантал, серий, лантан, редкие земли.
Метаморфогенные пегматитыприурочены к метаморфическим ком-
плексам пород и образуются за счет метаморфических преобразований пород.
Они локализованы преимущественно в древних (докембрийских) гранитогней-
совых формациях. Их минеральный состав соответствуют определенной мета-
морфической фации. В обстановке дистен-силлиманитовой фации - мусковито-
вые пегматиты; андалузит-силлиманитовой – сложные редкометальные пегма-
титы (например, сподуменовые, т.е. литиевые).
Вопрос 2. Формы пегматитовых тел, возраст, глубины и термобари-
ческие условия формирования. По форме пегматитовые тела представлены
жилами, реже линзами, гнездами, трубами. Например, на Мамском месторож-
дении мусковита (в Забайкалье) пегматитовые жилы имеют протяженность до
42
200 м, мощность до 50 м. Встречаются в природе пегматитовые жилы и боль-
ших размеров (например, в Заире - до 5 км длиной и 400 м мощности). Плито-
образные жильные тела литиевых (сподуменовых) пегматитов в Афганистане
по падению прослежены на 600 м и до конца не вскрыты на глубину.
Геологический возраст пегматитов разнообразен – от архея до мезозоя.
Но преобладают все же докембрийские пегматиты. Например, архейский воз-
раст имеют пегматиты Анабарского щита, протерозойский – пегматиты Укра-
инского кристаллического массива, Кольского полуострова. К юным эпохам
количество полезных ископаемых в пегматитах уменьшается. Например, ме-
сторождения бериллия в докембрийских пегматитах составляют – 75 % от их
общего количества, в палеозойских – 23 %, а в мезозойских – 2 %.
Физико-химические условия формирования Глубина формирования пегма-
титов – от 1,5-2 до 16-20 км. В приповерхностной зоне пегматиты не образуют-
ся. Температурыкристаллизации минералов пегматитов от 800-700 ? С (биотит,
ранний кварц) до 50 ? С (халцедон). Процесс формирования магматогенных
пегматитов начинается с отдаления остаточного магматического расплава, обо-
гащенного летучими компонентами (H O, CO , F, Cl и др.). Нормальный гранит
2 2
застывает при температурах ниже 1000 ? С до 800 ? С, а в присутствии минерали-
заторов эти температуры могут снижаться до 730-640 ? С.
Вопрос 3. Генетические гипотезы образования пегматитов.Несмотря
на высокую промышленную ценность пегматитов, до сих пор остаются нере-
шенными многие генетические вопросы. Это объясняется множеством их ти-
пов, сложностью строения, неоднородности состава разных пегматитов, что
свидетельствует о формировании пегматитов в широком диапазоне физико-
химических и геологических условий. Геологические гипотезы расходятся по
следующим пунктам: роль магматического расплава и метасоматоза, источник
преобразующих растворов, степень замкнутости системы и растворимость ле-
43
тучих компонентов (прежде всего H O) в расплаве. Можно выделить 4 основ-
2
ные гипотезы.
1. Гипотеза А.Е.Ферсмана, развитая затем К.А.Власовым,
А.И.Гинзбургом. Пегматиты являются продуктами затвердевания специфиче-
ского остаточного расплава, обособленного от магматического очага, высоко-
минерализованного летучими соединениями – H O, F, Cl, B,CO и др. Полная
2 2
эволюция этого расплава происходит в замкнутой системе. Вначале кристалли-
зуются типичные магматические минералы, которые затем подвергаются воз-
действию летучих минерализаторов, создающих пневматолито-
гидротермальные растворы. Первичные минералы частично замещаются, воз-
никают новые. А.Е.Фесман выделял 5 этапов образования пегматитов:
? магматический (900-800 ? С);
? эпимагматический (800-700 ? С)
? пневматолитовый (700-400 ? С)
? гидротермальный (400-50 ? С )
? гипергенный (менее 50 ? С ).
2. Гипотеза А.Н.Заварицкого, В.Д.Никитина и др. отрицает значение ос-
таточного магматического расплава и ведущую роль в становлении пегматитов
отдает процессам собирательной перекристаллизации близких к гранитным
пегматитам пород (гранитов, аплитов). Перекристаллизация осуществляется
под воздействием горячих газово-водных растворов и приводит к формирова-
нию крупно- и гигантозернистых минеральных агрегатов. 1 этап – система за-
крытая. Горячие газово-водные растворы находятся в химическом равновесии с
вмещающими гранитными породами, перекристаллизация происходит без из-
менений состава этих пород. На втором этапе растворы просачиваются через
боковые породы, перестают быть химически равновесными, начинаются про-
цессы растворения, замещения, образуются сложные метасоматические пегма-
титы.
44
3. Гипотеза Р.Джонса, Е.Камерона,Ф.Хесс и др., имеющая компромисс-
ный характер. Пегматиты образуются комбинированным путем в два этапа. На
первом магматическом этапе – закрытая система, из остаточного расплава кри-
сталлизуются простые зональные пегматиты (фракционная кристаллизация).
Затем система открытая, под воздействием газово-водных минерализованных
глубинных растворов осуществляется метасоматическая переработка ранее от-
ложенных минералов с выносом отдельных компонентов. Так возникают мета-
соматические части пегматитов, содержащие кварц, альбит, мусковит, минера-
лы редких металлов.
4. Метаморфогенная гипотеза (Г.Рамберг, Ю.М.Соколов) и др.) объяс-
няет условия формирования пегматитов в древних метаморфических комплек-
сах. Пегматиты формируются на разных стадиях метаморфогенного преобразо-
вания преимущественно докембрийских пород и по особенностям состава соот-
ветствуют фации метаморфизма вмещающих пород. Согласно данной гипотезе
пегматиты – продукты регрессивного метаморфизма.
Вопрос 4. Полезные ископаемые пегматитовых месторождений. Сре-
ди пегматитовых месторождений выделяется три генетических класса: простые,
перекристаллизованные, метасоматически замещенные.
Простые пегматитыпо минеральному и химическому составу соответ-
ствую исходным породам. Так, простые гранитные пегматиты содержат кварц,
калиевый полевой шпат, кислые плагиоклазы, бесцветную слюду, турмалин,
гранат. Они характеризуются письменной (графической) структурой, не обна-
руживают признаков перекристаллизации и метасоматоза. К ним приурочены
месторождения керамического сырья, используемого в фарфоровой, фаянсовой
промышленности – в Карелии (Хетоламбино, Чкаловское), на Кольском полу-
острове, Украине (Бельчаковское, Глубочанское), в Восточной Сибири (Мам-
ско-Чуйские).
Перекристаллизованные пегматиты – имеют крупнозернистые, гиганто-
зернистые структуры (по А.Н.Заварицкому 1 этап). Раствор находится в равно-
45
весии с составом ранних пегматитообразующих соединений. Наиболее ценный
минерал этих пегматитов – мусковит. Пример месторождений – Мамский район
в Сибири, Карелия, Кольский полуостров. Площадь кристаллов мусковита ино-
гда достигает нескольких квадратных метров.
Метасоматически замещенные– с полной зональностью и наличием
крупных (до 200 м 3 ) открытых полостей с друзами ценных минералов. Пегма-
титы этого типа не только перекристаллизованы, но и метасоматически преоб-
разованы под воздействием горячих газово-водных растворов. Характерны ме-
сторождения, имеющие важное промышленное значение: лития, бериллия, це-
зия, рубидия (их называют редкометальными пегматитами). Кроме того их раз-
рабатывают на руды олова, ниобия и тантала, вольфрама, урана, редких земель.
Из нерудных полезных ископаемым к ним приурочены оптическое сырье, дра-
гоценные камни. Пример – месторождение Кайстон (США), на котором встре-
чен сподумен (LiAlSi O ) длиной 16 м, в диаметре 1 м, массой 90 т. В Южной
2 6
Африке на пегматитовом месторождении встречались кристаллы берилла (Be
3
Al Si O ) массой 30 т. Месторождения корунда с его драгоценными разновид-
2 6 18
ностями- сапфиром и рубином – Урал (Карабашское, Борзовское).
Литература: [1], с. 77-92; [2], с. 96-102
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить генезис пегматитовых месторождений. Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Какие образования относят к пегматитам?
2. Как различаются пегматиты по составу?
3. С какими пегматитами связаны промышленные месторождения?
4. Гипотеза А.Ферсмана и е? недостатки
5. Гипотеза Р.Джонса, Е.Камерона и е? недостатки;
6. Гипотеза А. Заварицкого и критические замечания к ней;
7. Метаморфогенная гипотеза формирования пегматитов и е? ограничения. Литература: [1], с.84 - 88; [2], с. 96 -99; [3], с. 82 – 95.
Лекция 8 (2 часа). Альбитит-грейзеновые месторождения
Общая характеристика альбититов и грейзенов, геологические и физи-
ко-химические условия формирования. Модели образования, геохимическая зо- нальность. Полезные ископаемые альбититовых и грейзеновых месторожде-
46
ний (ниобий, тантал, уран, редкие земли, бериллий, литий, молибден, вольфрам, олово).
Вопрос 1. Общая характеристика альбититов и грейзенов, геологиче-
ские и физико-химические условия формирования.Альбититы и грейзены
пространственно и генетически связаны с кислыми интрузивами – гранитами,
щелочными гранитами, реже со щелочными магматическими породами. Их об-
разование обусловлено постмагматическим щелочным метасоматозом, который
наиболее интенсивно проявляется в апикальных частях гранитных куполов и их
апофиз, т.е. в гипабиссальных условиях.
Альбитит – это лейкократовая метасоматическая порода, основная масса
которой состоит из мелкозернистого альбита, а на е? фоне – порфировые выде-
ления кварца, микроклина, иногда слюды, реже амфибола. К ним приурочены
рудные минералы, содержащие редкие металлы, уран, цирконий, ниобий, гаф-
ний.
Грейзен состоит из легко расщепляющегося агрегата слюды (мусковита,
биотита) и кварца с примесью турмалина, флюорита, топаза. Рудные минералы
представлены бериллом, литиевой слюдой (циннвальдитом), касситеритом, мо-
либденитом, вольфрамитом.
Формирование альбитит-грейзеновых месторождений происходило за
счет воздействия восходящих горячих и химически агрессивных растворов на
раскристаллизовавшуюся интрузивную породу. Постмагматические растворы
являлись производными тех же кислых или щелочных магм, из которых фор-
мировались интрузивы. «Пропитывая» всю массу уже застывших интрузивов
по пути следования вверх к кровле интрузива, растворы перегруппировывали
породообразующие элементы.
Вначале развивался калиевый метасоматоз – ранняя микроклинизация,
которая происходила обычно в ядерных частях массива при температурах 650-
580 ? С в обстановке повышенных давлений. Затем происходила инверсия про-
цесса и активизировался натриевый метасоматоз при температурах 550-
47
400 ? С, что приводило к ранней альбитизации периферических зон массивов в
условиях пониженного давления. Процесс происходил на фоне восходящей ки-
слотности раствора. При этом калий выносился и сменялся натрием. Растворы
оставались ещ? надкритическими.
Максимальная кислотность растворов наступала в следующую стадию
метасоматоза – стадию грейзенизации. Растворы, поднимаясь к кровле масси-
вов и в их надапикальные части, переходили из «надкритических» в гидротер-
мальные. Температуры при этом снижались от 450 до 200 ? С. В условиях повы-
шенной активности фтора, бора из интрузивных пород выносились щелочи,
алюминий, рудные элементы примеси. Так, в верхних частях интрузивов и над
ними формировались грейзены.
При мощных метасоматических процессах перегруппировывались и руд-
ные элементы. Особенностью гранитоидных и щелочных пород с альбитит-
грейзеновыми месторождениями является то, что они сами (изначально) содер-
жат повышенные количества некоторых рудных элементов, концентрация ко-
торых при метасоматозе приводила к формированию их промышленных скоп-
лений. За счет рафинирования гранитоидов при метасоматозе одни металличе-
ские элементы примеси переоткладывались в альбититах, другие – в грейзенах.
Месторождения альбитового и грейзенового генезиса известны от докем-
брия до альпийского возраста. Примером молодых месторождений являются
штоки кислых интрузивов с альбититами в районе г. Пятигорска. Докембрий-
ские месторождения альбититов – на Украинском кристаллическом щите.
Форма рудных тел.Для альбититовых месторождений характерны што-
кообразные массы метасоматически преобразованных куполов и апофиз мате-
ринских изверженных пород. Их площадь достигает несколько квадратных ки-
лометров, распространение на глубину – первые сотни метров (реже до 600 м).
Для грейзеновых месторождений формы тел различны:
- штокообразные тела при массовом метасоматозе (эндогрейзен);
- штокверки (система мелких трещин, жил) для экзогрейзенов.
48
Вопрос 2. Модели образования, геохимическая зональность.Общая
схема перераспределения элементов при метасоматическом преобразовании
гранитоидов в альбититы и грейзены показана на рисунке 1.
Sn W Be Nb Zr Th K O 2 Na O 2
Грейзенизация
Альбитизация
н и з а ц и я
ли
и к рок
М
Возрастание
Рисунок 1 – Модель строения альбитит-грейзенового
месторождения
Существенный вынос элементов происходит из нижней подрудной зоны.
Так, по В.Барсукову, на подобных месторождениях при содержании олова в не-
измененных гранитах около 26 г/т, в зоне выноса Sn - 4–5 г/т. Если в биотите
содержание Sn – 200-300 г/т, то в замещающем его мусковите - 20-30 г/т.
Месторождения альбититов и грейзенов едины по условиям образования,
однако в природе редко бывают вместе, как это показано на модели рисунка 1.
Это связано с разной степенью проявления того или иного процесса и состава
материнских интрузий. В нормальных гранитах чаще отмечаются грейзеновые
месторождения, а в щелочных – альбититовые.
Вопрос 3. Полезные ископаемые альбититовых и грейзеновых место-
рождений.Альбититовые и грейзеновые месторождения, несмотря на генети-
49
ческие и пространственные связи, существенно отличаются друг от друга по
металлогенической специализации. Типоморфными элементами альбититов яв-
ляются ниобий, тантал и цирконий, а для грейзенов наиболее характерны
вольфрам, олово, молибден и др.
Среди грейзеновых месторождений по преобладающей рудной минерали-
зации можно выделить следующие основные типы: вольфрамит-топаз-
кварцевый (Спокойненское в Забайкалье, Акчатау в Казахстане), касситерит-
топаз кварцевый (Этыка в Забайкалье) и комплексный вольфрамит-
молибденит-топаз-кварцевый. Примером комплексного грейзенового месторо-
ждения является месторождение Восточный Коунрад (Казахстан) с ниобием,
танталом, цирконием, торием, оловом, вольфрамом, молибденом, бериллием,
висмутом.
Литература: [1], с.92-105
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить особенности генезиса альбититовых и грейзеновых месторождений. Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Из каких минералов состоит альбитит?
2. Какими минералами представлен грейзен?
3. С какими магматическими породами связано формирование альбитов и грейзенов?
4. Как происходит геохимическая перегруппировка породообразующих элементов и ти- помофных металлов при формировании альбититов и грейзенов?
5. Какие металлы могут накапливаться в альбититах?
6. Что такое фениты?
7. Как формируются линейные альбититы?
8. Что такое эндо- и экзогрейзены и где они формируются?
9. Какую форму рудных тел имеют грейзеновые месторождения
10. Какие полезные ископаемые образуются в грейзенах? Литература: [1], с.92-105; [3], с.231 – 233, 240 - 241
Лекция 9 (2 часа). Скарновые месторождения
Общая характеристика, форма и состав скарновых тел, связь с магма-
тическими формациями. Физико-химические условия образования. Генетиче- ские гипотезы (инфильтрационно-диффузионная гипотеза Д.С.Коржинского, стадийная гипотеза П.Пилипенко)). Полезные ископаемые скарнов (скарновые месторождения железа, вольфрама и молибдена, меди, цинка и свинца, бора).
Вопрос 1. Общая характеристика, связь с магматическими форма-
циями, форма и состав скарновых тел. Скарн – это метасоматическая порода
50
известково-силикатного состава, которая образуется в приконтактовой зоне
карбонатных и силикатных пород. Скарны, которые содержат промышленные
скопления полезных ископаемых, называются скарновыми или контактово-
метасоматическими месторождениями. Различают эндоскарны, располагаю-
щиеся в пределах измененной части интрузивов, и экзоскарны, размещенные во
вмещающих породах. Преобладают экзоскарны, локализующиеся непосредст-
венно в зоне контакта интрузивов. Некоторые скарновые залежи по плоскостям
напластования вмещающих пород удаляются от интрузивов на десятки и сотни
метров, и даже первые километры.
Наиболее интенсивно скарнообразование идет на контактах с интрузиями
среднего состава – гранодиоритами, кварцевыми диоритами, монцонитами.
Благоприятными факторами являются пологие контакты интрузий, тектониче-
ская нарушенность их эндо- и экзоконтактовых зон, карбонатный состав вме-
щающих пород (известняки, доломиты и мергели).
Форма рудных тел. Для скарнов, как метасоматических тел, характерны
залежи с раздувами, пережимами, извилистыми границами. По морфологии
выделяют скарновые залежи следующих типов: пластовые и пластообразные,
линзовидные, штоки, жилы, гнезда, сложные ветвящиеся тела. Гнездообразные
тела – в поперечнике до нескольких метров, трубообразные могут быть вытяну-
ты на 1 -1,5 км, пластообразные при мощности 150 -200 м имеют протяжен-
ность до 2 -2,5 км.
Состав. В зависимости от состава пород, вмещающих интрузии, скарны
делятся на известковые и магнезиальные (иногда выделяют также силикатные
скарны). Месторождения полезных ископаемых, связанные с этими основными
видами скарнов, отличаются друг от друга вещественным составом, характер-
ными комплексами полезных ископаемых, а также особенностями морфологии
и условий залегания.
Известковые скарны формируются при замещении известняков. Они
наиболее распространены в природе. К главным минералам их относятся гранат
51
(гроссуляр-андрадитового ряда) и пироксен (диопсид-геденбергитового ряда).
Существенное значение могут иметь везувиан, волластонит, амфиболы, эпидот,
магнетит, кварц, карбонаты. В скарновых залежах часто наблюдается зональное
строение, выражающееся в закономерной смене высокотемпературных мине-
ральных ассоциаций более низкотемпературными по мере удаления от мате-
ринской интрузии. Для скарнов характерны друзовые, крустификационные, по-
лосчатые, массивные и вкрапленные текстуры. Известковые скарны вмещают
промышленные месторождения всех металлов, кроме хрома, сурьмы, ртути, а
также многих неметаллических полезных ископаемых.
Магнезиальные скарны формируются при замещении доломитов и доло-
митизированных известняков. Типоморфными минералами являются диопсид,
форстерит (магниевый оливин), шпинель, флогопит, серпентинит, магнетит,
людвигит (железо-магниевый борат), доломит, кальцит. Рудные тела - линзы,
пластообразные и сложные залежи. Характерно их зональное строение. Наи-
большее промышленное значение имеют людвигит-машнетитовые (железо-
борные), флогопитовые и хризотил-асбестовые месторождения.
Вопрос 2. Физико-химические условия образования. Температурный
диапазон формирования скарнов: известковых от 1000 до 400 ? С, магнезиаль-
ных магматической стадии от 1000 до 650 ? С, магнезиальных послемагматиче-
ской стадии от 650 до 450 ? С. Процесс образования скарновых месторождений
многостадийный. Так, на полиметаллическом скарновом месторождении Верх-
нее (Приморский край) минералообразование протекало в четыре стадии:1)
предрудную скарновую – волластонит-гранатовую (свыше 600 ? С) , 2) скарново-
сульфидную (600-400 ? С ), 3) сфалерито-галенитовую (350-120 ? С ), 4) халцедон-
кальцитовую (100-20 ? С ), минералы которых отлагались в виде друз в открытых
полостях.
Вопрос 3. Генетические гипотезы.Скарны образуются в результате
комплексного воздействия тепла интрузий и горячих минерализованных газо-
52
во-жидких водных растворов. За счет прогрева и термального метаморфизма
вмещающие породы перекристаллизовываются без изменения состава. Извест-
няки превращаются в мраморы, глинистые сланцы – в роговики. Процесс изо-
химический. Но всякий гранитный интрузив сопровождается газово-жидкими
постмагматическими растворами. Летучие компоненты выделяются из расплава
со стороны застывающего интрузива, либо из его глубинных частей, В зонах,
куда по порам, мелким трещинам проникают такие растворы, происходят алло-
химические метасоматические процессы – т.е. с привносом и выносом подвиж-
ных элементов. Существует две главные гипотезы формирования скарновых
месторождений:
1) инфильтрационно-диффузионная,
2) стадийная
Инфильтрационно-диффузионная гипотеза была разработана
Д.С.Коржинским, который вначале выдвинул идею биметасоматического обра-
зования скарнов. Скарны образуются по обе стороны разогретого контакта гра-
нитоидной и карбонатной пород, контакт пропитан горячим раствором, за счет
воздействия которого происходит выравнивание состава пород. Алюминий,
кремнезем – во вмещающие породы, кальций, магний – в сторону интрузива.
Т.е. происходит встречный диффузионный отток химических элементов из об-
ластей высокой концентрации, в области низких концентраций. Между соеди-
нениями раствора происходят химически реакции – за счет них образуются ми-
нералы скарнов с Ca, Mg, Fe, реже Mn – гранаты (чаще андрадит-гроссуляр) и
пироксены (геденбергиты, диопсиды). Температуры биметасоматоза – 800-
400 ? С. Единственный рудный минерал скарнов, который может образоваться
в таких условиях – магнетит.
Однако такая теория (биметасоматическая) не объясняла привнос в зону
скарнов SiO . Его не хватало при подсчете баланса вещества. Впоследствии
2
Д.С.Коржинский развил свою теорию и дополнил е? инфильтрационной. При
инфильтрационном процессе постмагматические растворы могут привносить с
53
собой компоненты, особенно рудные – Cu, Pb, Zn, W, Mo. Они могут циркули-
ровать по трещинам в экзоконтактах интрузий там откладывать минералы
скарнов. Температуры таких растворов могут снижаться от 400 до 200 ? С и да-
же ниже.
Гипотеза стадийная (П.Пилипенко). Главная масса минералов скарнов
образуется за счет привноса специфическими скарнообразующими растворами
и метасоматоза на контакте интрузий и вмещающих карбонатных пород. Выде-
ляется 6 главных стадий метасоматоза, при снижении температуры.
Вопрос 4. Полезные ископаемые скарнов.К известковым скарнам при-
урочены магнетитовые и кобальт-магнетитовые месторождения (Высокогор-
ское, Гороблагодатское на Урале; Соколовское и Сарбайское в Казахстане),
вольфрам-молибденовые месторождения (Тырныауз на Северном Кавказе),
медные – халькопиритовые месторождения (Турьинские рудники на Урале),
свинцово-цинковые – галенит-сфалеритовые месторождения (Верхнее, Дальне-
горское в Приморье).
К магнезиальным скарнам приурочены железо-борные месторождения
(Та?жное, Железный Кряж в Восточной Сибири), флогопитовые месторожде-
ния (Алдан), хризотил-асбестовые месторождения (Аспагаш, Бистаг в Красно-
ярском крае).
Литература: [1], с. 105-130; [2], с. 109-118
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить условия образования скарновых месторождений Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что такое метасоматоз – дать определение;
2. Что такое биметасоматоз в понятии Д.С.Коржинского?
3. Как происходит контактово-инфильтрационный метасоматоз?
4. Как образуются известковые скарны, и какие минералы для них характерны?
5. Как образуются магнезиальные скарны, и какие минералы для них характерны?
6. Какие геологические структуры благоприятны для локализации скарновых месторож-
дений? 7.
Какие температуры образования характерны для скарновых месторождений?
8. Привести пример полезных ископаемых скарнового генезиса.
Литература: [1], с.113 0- 121; [7], с. 335 -336, с.384 – 415
54
Лекции 10, 11 (4 часа). Гидротермальные месторождения Общая характеристика. Связь с магматизмом и гидротермальные изме-
нения вмещающих пород. Зональность гидротермальных месторождений. Ореолы рассеяния. Физико-химические условия рудообразования, источники во- ды и минерального вещества гидротермальных систем, формы переноса мине- ральных соединений гидротермальными растворами.
Длительность образования гидротермальных месторождений. Класси-
фикация месторождений. Генетические типы гидротермальных месторож- дений.
Вопрос 1.Общая характеристика. Гидротермальные месторождения –
это месторождения, созданные горячими минерализованными растворами, цир-
кулирующими под поверхностью земли. Полезные ископаемые возникают как
вследствие отложения минеральных масс в пустотах горных пород, так и при
замещении пород, по которым циркулируют гидротермальные растворы. Наи-
более типичной формой рудных тел являются жилы. Часто встречаются шток-
верки, линзы, гнезда, пластообразные залежи и сложные по форме комбиниро-
ванные тела. Образование таких месторождений часто связывается с производ-
ными магматических очагов (преимущественно кислых). Однако существуют и
другие источники горячих минерализованных растворов (подземные воды глу-
бокой циркуляции, собственные флюиды осадочно-породных бассейнов и др.).
Гидротермальные месторождения обычно сопровождаются ореолами гидро-
термально измененных пород, а также ореолами рассеяния рудообразующих
металлов, что используется при поисках данных месторождений.
Размеры тел полезных ископаемых гидротермального происхождений
изменяются в широких пределах. На Березовском месторождении золота – это
жилы, длиной 2-3 м, встречаются жильные тела, протяженностью несколько
километров и даже сотни километров (Материнская жила, Калифорния).
Доказательством формирования полезных ископаемых из гидротерм яв-
ляются многочисленные исследования современных минеральных источников.
Горячие воды (80-96 ? С) Узун-Гейской системы на Камчатке за 100 лет выне-
55
сли (в тыс. тонн): мышьяка – 26, сурьмы – 5, ртути -2,5, цинка – 2, свинца и ме-
ди по 2,5. Фумаролы «Долины тысячи дымов» на Аляске ежегодно выделяют
свыше миллиона тонн соляной и около 200 тыс. т плавиковой кислоты. Горячие
воды глубокой скважины Южной Калифорнии представлены высококонцен-
трированным (36%) гидротермальным раствором, с хлоридами щелочей, 2 г/т
серебра, 15 г/т меди, 100 г/т свинца, 700 г/т цинка.
Гидротермальные месторождения имеют важное промышленное значе-
ние для цветных, благородных, редких, радиоактивных металлов, многих не-
рудных полезных ископаемых (хризотил-асбеста, барита, флюорита, магнезита,
гоного хрусталя, исландского шпата и др.).
Вопрос 2. Связь с магматизмом и гидротермальные изменения вме-
щающих пород. Гидротермальные месторождения могут образовываться в раз-
личных геодинамических обстановках, но преимущественно – в зонах орогене-
за и при тектоно-магматической активизации континентов. Поэтому наиболее
типична – связь гидротермальных процессов с гранитоидным магматизмом в
разных его проявлениях. Месторождения могут пространственно и генетически
связаны интрузиями (штоками, дайками) гранитов, гранодиоритов, диоритов, а
также с вулканическими андезитодацитами, риолитами, реже они находятся в
ассоциациях с формациями щелочных и трапповых пород. Но в связи с перидо-
тивой и габбровой формациями гидротермальные месторождения практически
не образуются. Это объясняется разной насыщенностью водой (растворимо-
стью воды) в магмах основного, ультраосновного и кислого состава.
Формы связи гидротермальных месторождений и изверженных пород
могут быть:
? непосредственные (собственно генетические) или материнские, при
которых месторождения располагаются в центре или по периферии
магматических массивов, а растворы, из которых они формируются
являются постмагматическими;
56
? парагенетические, косвенные или братские, при которых постмаг-
матические минеральные месторождения, часто разобщающиеся от
интрузивной массы, особенно на глубине, являются производными
породившего их общего глубинного магматического очага;
? агенетические, случайные, объединяющие на одной площади гене-
тически не связанные интрузивы и гидротермальные месторожде-
ния, особенно принадлежащие разным геологическим эпохам;
? отсутствие видимых связей
Генетическая связь с магматизмом наиболее легко устанавливается, если
гидротермальные образования находятся в непосредственной близости от (или
внутри) массивов изверженных пород. Значительно труднее установить такие
генетические взаимоотношения для гидротермальных месторождений, локали-
зующихся на удалении от магматических комплексов – в осадочных или мета-
морфических формациях пород. Среди признаков связи между гидротермаль-
ными месторождениями и комплексами изверженных пород могут быть сле-
дующие:
1) одновременность магматических образований и гидротермальных ме-
сторождений, устанавливаемая по комплексу геологических призна-
ков, по определениям абсолютного возраста минералов и др.;
2) приуроченность к одним и тем же геологическим структурам,
3) фациально-глубинные одинаковые условия образования,
4) одинаковая степень метаморфизма.
5) зональное размещение гидротермальных месторождений по отноше-
нию к массивам магматических тел,
6) геохимическое родство.
Гидротермальные изменения вмещающих пород. В процессе взаимодей-
ствия гидротермальных растворов с породами, вмещающими рудные тела, про-
исходит их метасоматическое преобразование. По главному химическому эле-
57
менту, вытесняющему другие породообразующие элементы, различают не-
сколько видов околорудного метасоматоза.
Калиевый метасоматоз по мере снижения температуры процесса прояв-
ляется в виде калиевой полевошпатизации, мусковитизации, серицитизации и
каолинизации. При калиевой полевошпатизации образуются ореолы ортоклаза
или микроклина. Мусковит замещает темноцветные минералы, отчасти поле-
вые шпаты. Серицитизация обычна для кислых и средних пород и связана с за-
мещениями плагиоклаза. Каолинизация (аргиллизация) приводит к развитию в
гидротермально измененных породах каолина, диккита, накрит.
Натриевый метасоматоз приводит к замещению калиевых полевых
шпатов натровыми или кислыми плагиоклазами типа альбита, что обычно для
кислых пород.
Кремниевый метасоматоз может развиваться по породам любого соста-
ва. Окварцевание по сланцам приводит к образованию роговиков, по кислым и
средним изверженным породам формируются вторичные кварциты, по карбо-
натным породам – джаспероиды.
Магниевый метасоматоз приводит к преобразованию известняков и
мраморов в доломиты.
Железо-магниевый метасоматоз – хлоритизация по породам различного
состава (за исключением чистых кварцевых и карбонатных пород).
Кальциевый метасоматоз проявляется в виде пропилитизации и листви-
нитизации. Пропилиты развиваются среди средних и основных пород особенно
эффузивных. В их состав входят карбонаты (анкерит, кальцит), альбит, хлорит,
эпидот, серицит, соссюрит. Листвениты чаще всего развиваются по змеевикам,
ультраосновным, основным породам. Этот процесс выражен развитием на мес-
те темноцветных силикатов и полевых шпатов – магнезиально-железистых кар-
бонатов, талька, хлорита, фуксита, серицита, пирита, с превращением породы в
карбонат-кварц-серицитовый агрегат с пиритом.
58
На многих золоторудных гидротермальных месторождениях, локализо-
ванных в гранитоидных породах, широко развита кварц-серицитовая фация
гидротермальных изменений – березитизация. Березит – это старинный термин
уральских горняков, которые использовали данные метасоматические породы
как поисковый признак на золото. Первое петрографическое описание берези-
тов дано в 1975 г. Карпинским. В настоящее время березитами называют гидро-
термально измененные и часто рудоносные породы, образующиеся из разнооб-
разных, но преобладающих алюмосиликатных пород (гл. обр. кислых), и со-
стоящие из кварца и серицита, с постоянной примесью пирита и рутила.
Вопрос 3. Зональность гидротермальных месторождений. Первичная
зональность рудных районов, полей, месторождений и отдельных рудных тел
определяется закономерным изменением минерального и связанного с ним хи-
мического состава руд в пространстве.
Эволюционная гипотеза В.Эммонса, объясняющая причины зональности
гидротермальных месторождений по отношению к магматическим очагам, бы-
ла выдвинута в 20-х годах ХХ века. Согласно этой гипотезе восходящие рас-
творы, отделяющиеся от остывающих массивов магматических пород и насы-
щенные минеральными соединениями, откладывают минералы в порядке, об-
ратном их растворимости, входя во все более холодные области. Опираясь на
этот принцип, В.Эммонс реконструировал постмагматическую рудоносную
систему, разделив е? на 16 зон (снизу вверх по мере падения температуры):
пустая кварцевая, оловянная, вольфрамовая, мышьяковая (арсенопиритовая),
висмутовая, золотая, медная, цинковая, свинцовая, серебряная, безрудная, се-
ребряная, золотая, сурьмяная, ртутная, пустая. В дальнейшем было установле-
но, что такая собирательная зональность нигде в полном виде не проявляется,
хотя отдельнрые е? звенья наблюдаются в природе.
Пульсационная гипотеза С.Смирновабыла разработана в противовес од-
ноактной схеме зонального размещения постмагматических рудных месторож-
дений. В 1937 г. С.Смирнов выдвинул новую модель о пульсационном поступ-
59
лении гидротермальный растворов, которые импульсами отделяются от магма-
тического очага по мере его остывания в результате неоднократного раскрытия
трещин. Так осуществляется многостадийный гидротермальный процесс, что
подтверждено преобладающими исследователями гидротермальных месторож-
дений. К критическим замечаниям по несостоятельности теории В.Эммонса
С.Смирнов относил, кроме отсутствия полной эволюционной зональности, ряд
геологических признаков. Это пересечения разновозрастных жил разного со-
става, совмещение в пространстве высокотемпературных и низкотемператур-
ных ассоциаций, брекчии и др. Согласно теории С.Смирнова состав металлов в
каждой новой порции гидротермального раствора изменяется во времени, что
приводит к последовательному формированию месторождений различного со-
става.
В настоящее время геологи признают разные типы и формы проявления
зональности на гидротермальных месторождениях и относительно магматиче-
ских источников рудоносных растворов. Так, В.И.Смирновым выделяются два
рода первичной зональности гидротермальных рудных тел – зональность пер-
вого рода (стадиальная) и зональность второго рода (фациальная). Зональность
стадиальнаяразделяется на зональность повторных тектонических разрывов,
зональность тектонического раскрывания трещин, зональность внутрирудного
метасоматоза. Зональность фациальная включает зональность состава пород,
фильтрационную зональность, зональность отложения.
Вопрос 4. Ореолы рассеяния. Вмещающие породы вокруг гидротермаль-
ных рудных тел часто сопровождаются повышенным количеством рудообра-
зующих металлов. Площади распространения таких пород называются ореола-
ми рассеяния, которые могут быть первичными и вторичными.
Первичные ореолы образуются при формировании месторождений вслед-
ствие пропитывания вмещающих пород минерализованными гидротермальны-
ми растворами. Они представлены тонкой спорадической вкрапленностью ру-
дообразующих минералов, которые рассеяны во вмещающих породах по пери-
60
ферии рудных тел и не всегда улавливаются визуально. Против натурального
геохимического фона – кларка, содержание рудообразующих элементов повы-
шено на несколько порядков и определяется по данным анализов проб, отби-
раемых при специальной металлометрической съемке.
Форма первичных ореолов, также как морфология зон гидротермально
измененных пород, имеет вид чехла, облекающего рудные тела. Ореолы боль-
ше вытянуты вверх над рудными телами, чем в сторону от них. Они сопровож-
даются апофизами вдоль структур, благоприятных для оттока гидротермальных
растворов (трещиноватости, разломов, зон дробления). Сводка данных
(Э.Баранов, С.Григорян, Л.Овчинников) по вертикальной зональности химиче-
ских элементов в первичных ореолах рассеяния гидротермальных месторожде-
ний свидетельствует о том, что одни металлы предпочтительнее занимают
нижние подрудные части ореолов, другие – средние, а третьи – верхние над-
рудные. Это связано с различной подвижностью элементов в растворах. Еди-
ный ряд распределения типичных элементов в ореолах рассеяния (сверху вниз)
представляется в следующем виде: Ba-Sb, Hg, Ag, Rb, Zn, Au, Cu, Vi, W, Mo, U,
Sn, Co, Ni, Be. Этот универсальный ряд также как ряд Эммонса в полном виде
не проявляется, но отдельные его звенья наблюдаются в природе. Причем су-
ществуют определенные наборы элементов для конкретных промышленных
типов гидротермальных месторождений и по их составу можно прогнозировать
различные уровни эрозионного среза этих месторождений, а также координи-
ровать направление поисков рудных тел.
Вторичные ореолы образуются при химическом разложении и механиче-
ском разрушении верхней части рудных тел в приповерхностной зоне, в связи с
разносом рудного материала по поверхности земли. Среди них выделяются ме-
ханические, водные, газовые, смешанные ореолы.
Вопрос 5. Физико-химические условия рудообразования, источники во-
ды и минерального вещества гидротермальных систем, формы переноса
минеральных соединений гидротермальными растворами.
61
Растворы, в которых переносятся минеральные вещества и из которых
образуются полезные ископаемые, являются большей частью водными. По фи-
зическому состоянию они могут относиться к взвесям, коллоидам и молярным
растворам. Для их проникновения сквозь массу горных пород необходимо, что-
бы эти породы обладали проницаемостью, пористостью, пустотами. Полезные
минералы выпадают из горячих минерализованных растворов при различных
физико-химических условиях, которые определяются, прежде всего, темпера-
турой и давлением.
Температура образования гидротермальных месторождений. Заверше-
ние раскристаллизации магмы на глубине происходит при температурах 1000-
800 ? С. Начальная температура гранитного пегматитового расплава оценивается
в 800-700 ? С. Непосредственное измерение газовых струй современных вулка-
нов показывает, что хотя в отдельных редких случаях она достигает 1020 ? С,
обычно же лежит ниже 700 ? С. Определения температур кристаллизации гидро-
термальных минералов по газо-жидким включениям показывают значения от
560-540 ? С до 50-25 ? С. Наиболее характерны температуры гидротермального
процесса в интервале 400-100 ? С.
Давление при образовании гидротермальных месторождений в некото-
рой степени соответствует их глубине формирования. Так, согласно
И.Кушнареву, все эндогенные месторождения Кураминских гор (включая гид-
ротермальные) образовались в пределах глубин 500-4500 м . Это соответствует
гидростатическому давлению 5-45 МПа и литостатическому давлению 13-115
МПа. Фактически оно может быть и больше и меньше. Меньше при образова-
нии открытых полостей при тектонических деформациях, а больше в связи с
превращением воды в пар, который сжатый в порах может повышать давление,
таких причин может быть множество. Все существующие в настоящее время
попытки измерить давление на основании различных экспериментов позволяют
лишь выявить широкий диапазон. Гидротермальное рудообразование может
62
начинаться при высоких давлениях – от первых десятков до 400-500 МПа, но
наиболее продуктивной рудообразующей стадии обычно соответствует давле-
ние 150-200 МПа.
Источники воды гидротермальных систем также могут быть различны.
К ним относят следующие источники: магматическая вода, вода метаморфиче-
ского происхождения, захороненная вода древних осадков, атмосферная, или
вадозная вода глубокой циркуляции, вода морей и океанов, вовлекаемая в гид-
ротермальные системы.
Магматическая вода (или ювенильная) отделяется от магматических
расплавов в процессе их остывания и преобразования в изверженную породу.
По данным разных авторов кислые магмы содержат не менее 2% и до 10% во-
ды, основные – не менее 1 % и до 5-6%. Если принять за среднее содержание
воды в магматическом расплаве 8 %, а удерживающуюся воду при кристалли-
зации глубинных пород в количестве 1 %, то 7 % воды, высвобождающейся при
кристаллизации расплава составят около 0,2 км 3 от каждого кубического кило-
метра расплава.
Метаморфическая водаформируется в результате прогрессивного мета-
морфизма горных пород под действием возрастающих температур и давлений.
В свежих слабометаморфизованных породах может находиться около 30% (от
массы пород) воды различных форм: поровой, пленочной, капиллярной, интер-
минеральной, конституционной. При различных ступенях метаморфизма про-
исходит высвобождение различных форм этой воды. Согласно Г.Войткевичу и
Г.Лебедько, свежий осадок может содержать до 60 % воды, в зоне диагенеза и
катагенеза сохраняется 30-20 %, в породах зеленосланцевой фации около 4 %, в
породах амфиболовой фации 2-1 %, а гранулитовой – около 0,5%. Если принять
плотность глинистых пород 2,5 г/см 3 и потерю воды 9%, то при метаморфизме
1 км 3 осадков высвободится около 200 млн. т воды. Эта вода может быть реали-
зована при образовании гидротермальных месторождений.
63
Захороненная вода находится в пористом пространстве древних осадков,
погруженных вместе с осадками на глубину и слагающих различные формации
осадочных пород. Первоначально количество такой воды может достигать пер-
вых десятков процентов от массы породы. Под воздействием тектонических,
магматических процессов(стресс, внедрение магматических масс) захороненная
вода может высвобождаться , нагреваться, приходить в движение, участвовать в
формировании гидротермальных систем.
Атмосферная водапри соответствующих гидрогеологических условиях
может проникать в глубинные части земной коры, нагреваться, минерализо-
ваться и приобретать свойства гидротермальных растворов.
Морская вода также может быть вовлечена в гидротермальный процесс в
тех случаях, когда в придонные части моря или океана внедряются магматиче-
ские массы, создающие местные очаги разогрева. Происходит засасывание
морских вод на глубину и вовлечение их в систему гидротермальной циркуля-
ции.
Источники минерального вещества при формировании гидротермальных
системможно разделить на три главных группы:
1) ювенильный магматический или базальтоидный подкоровый,
2) ассимиляционный магматический, или гранитоидный коровый,
3) фильтрационный внемагматический.
Формы переноса минеральных соединений в гидротермальных растворах:
1) в истинных растворах,
2) в коллоидных растворах,
3) в легкорастворимых соединениях ионных растворов,
4) в легкорастворимых соединениях комплексных растворов.
Вопрос 6. Длительность образования гидротермальных месторожде-
ний.Продолжительность поступления растворов в зону рудоотложения и вы-
падения из них руд находится в прямой связи с продолжительностью сущест-
вования источника этих растворов, в частности, продолжительности существо-
64
вания остаточного магматического расплава, обогащенного соединениями ме-
таллов, т.е. длительностью периода его застывания и отделения от него флюи-
дов. Длительность процесса отделения растворов, продолжительность их подъ-
ема и выпадение из них рудных и сопровождающих их минералов будут тем
длительнее, чем глубже от поверхности земли находится остаточный расплав и
чем больше его объем. Процесс этот будет также более продолжительным, если
расплав окажется более нагретым, а перекрывающие его породы менее прони-
цаемы для газов и растворов и менее теплопроводны. Так, по данным Г.Смита,
что месторождение золота Мак-Интайр (Канада) сформировалось неглубоко от
поверхности Земли в течение 750 лет. Д.Уайт и С.Робенсон считают, что руды
одного из крупных малоглубинных ртутных месторождений в Калиформии –
Сульфур-Бенк, формировались 10 тыс. лет. На примере п-ова Челенкен можно
подсчитать, что для образования небольшого месторождения свинцовых руд
достаточно всего несколько сот лет, если скорость накопления руд останется
прежней.
Д.В.Рунквист (1965) рассчитал, что руды одного месторождения возни-
кают за десятки и сотни тысяч лет, а отложение минералов из одной отдельной
порции раствора (продолжительность одной стадии рудообразования) длится от
одной тысячи до десятка тысяч лет.
Вопрос 7 . Классификации гидротермальных месторождений. Суще-
ствует множество классификаций гидротермальных месторождений: по геоло-
гическим условиям образования (в частности по глубине, связи с изверженны-
ми породами), по минеральному составу руд и составу околорудных изменений
вмещающих пород, по физико-химическим условиям их формирования и др.
Температурная классификация гидротермальных месторождений - одна
из значимых, разработана В.Лингреном и была усовершенствована многими
исследователями, особенно в связи с развитием во второй половине 20 века
термобарогеохимического метода, позволяющего определять температуры кри-
65
сталлизации прозрачных минералов. Всю группу гидротермальных месторож-
дений можно разделить на три класса:
1) высокотемпературные (300-500 ? С),
2) среднетемпературные (200-300 ? С),
3) низкотемпературные (50-200 ? С).
К высокотемпературному классу относятся гидротермальные месторож-
дения молибдена, вольфрама, олова. Они тяготеют к апикальным частям гра-
нитных массивов, часто сопряжены околорудными ореолами грейзенизации.
Среднетемпературные гидротермальные месторождения характерны
для многих полезных ископаемых: меди, свинца и цинка, висмута, золота, ко-
бальта и др. В большинстве случаев эти месторождения не тяготеют к выходам
гранитных батолитов. Их пространственное положение определяется крупными
разрывными нарушениями, местами их пересечений или изгибов, ответвления-
ми боковых разрывных нарушений, связью со штоками и дайками малых ин-
трузий кислого и среднего состава. Ряд месторождений пространственно связан
с вулканическими постройками, и рудные тела залегают в различных эффузив-
ных породах и туфах.
Генетическая классификация гидротермальных месторождений (по
В.И.Смирнову) включает плутоногенно-гидротермальные, вулканогенно-
гидротермальные и амагматогенные месторождения, разновидностью которых
являются стратиформные месторождения.
Вопрос 8. Генетические типы гидротермальных месторождений.
Плутоногенные и вулканогенные гидротермальные месторождения формиру-
ются в интервале температур от 400 до 50 ? С . Амагматогенные относятся к
низкотемпературным образованиям, пространственно не связанным с магмати-
ческими проявлениями.
Плутоногенно-гидротермальные месторожденияпространственно и ге-
нетически связаны с интрузиями кислых, умеренно кислых и умеренно щелоч-
66
ных изверженных горных пород. Оруденение распространено по вертикали на
1-2 км и отличается хорошей выдержанностью. Рудные тела формируются пу-
тем выполнения пустот или метасоматически и характеризуются большим раз-
нообразием форм, зависящих от состава вмещающих пород и тектонической
структуры. Типичны месторождения с большим количеством маломощных
рудных тел. Рудообразование сопровождается интенсивным изменением вме-
щающих пород (серицитизацией, хлоритизацией, окварцеванием, доломитиза-
цией, лиственитизацией, серпентинизацией, флюоритизацией, пиритизацией,
гематитизацией). Текстуры руд - вкрапленные, прожилковые массивные, струк-
туры – зернистые, порфировидные, эмульсионные, пластинчатые, сетчатые.
Примерами являются:
? золото-кварцевые, золото-сульфидно-кварцевые месторождения,
обычно связанные с массивами гранитоидов, сопровождающихся
сериями даек (Бендиго в Австралии, Березовское на Урале);
? вольфрамит-молибденит-кварцевые месторождения, представлен-
ные крутопадающими жилами, трубообразными телами, штоквер-
ками, которые локализуются в куполах гранитоидов и зонах их
контактов (Джида, Шахтама в Забайкалье, Вехнее Кайракты в Ка-
захстане);
? касситерит-кварцевые месторождения, залегающие среди песчани-
ков и сланцев в экзоконтактах гранитных интрузивов; вкрапленные,
прожилковые и массивные руды образуют жиды заполнения, шток-
верки (Онон в Забайкалье, Иультин на Чукотке);
? молибденит-халькопиритовые (медно-порфировые) месторожде-
ния, формирующие штокверки и прожилково-вкрапленные зоны
рассеянного оруденения близ выступов магматических гранитоид-
ных пород порфирового строения (Коунрад в Казахстане, Каджаран
в Армении, Кляймакс в США, Чукикамата в Чили);
67
? касситерит-силикатно-сульфидные месторождения, ассоциирую-
щие с дайками среднего состава и приуроченные к разломам и зо-
нам трещиноватости в них; вмещающими породами являются пес-
чаники, глинистые сланцы, эффузивы; формы рудных тел – жилы,;
текстуры руд – вкрапленные, прожилковые массивные (Депутат-
ское в Якутии);
? галенит-сфалеритовые (полиметаллические) жильные месторожде-
ния (Садон, Згид на Кавказе);
? хризотил-асбестовые связаны с серпентизированными ультраос-
новными породами; текстуры – прожилковые, поперечно- и про-
дольно-волокнистые (Баженовское, Алапаевское на Урале).
Вулканогенно-гидротермальные месторождения связаны преимущест-
венно с наземным андезит-дацитовым вулканизмом в складчатых областях, а
также трапповым магматизмом активизированных платформ. Наиболее харак-
терны месторождения, приуроченные к жерлам вулканов и их периферии. Ме-
сторождениям свойственны конические, кольцевые, трубчатые, внутри жерло-
вые и радиально-трещинные структуры, а также зоны напластования эффузив-
ных пород. Рудные тела – жилы, трубы и штокверки, которые быстро выклини-
ваются на глубине 300-500м. Характерен сложный минеральный состав, нерав-
номерное распределение рудных компонентов (столбы, бонанцы). Текстуры –
метаколлоидные. Обычны гидротермальные изменения: окварцевание, пропи-
литизация, алунитизация, каолинизация. Примеры месторождений:
? магнетитовые месторождения, связанные с траппами и приурочен-
ные к штокам габброидов и вулканическим трубкам взрыва; они за-
легают среди карбонатных и песчано-сланцевых пород, скарниро-
ванных траппов,образуют жилы, штоки, штокверковые зоны (Кор-
шуновское, Нерюндинское в Восточной Сибири);
? золото-серебряные месторождения, ассоциирующие с субвулкани-
ческими интрузивами кварцевых порфиров, размещающиеся среди
68
андезит-дацитовых пород и представляющих собой пучки жил,
прорезающих вулканические жерла (Балей в Забайкалье, Агинское
на Камчатке, Крипл-Крик, Комсток в США);
? Киноварные (ртутные) месторождения, пространственно и генети-
чески связанные с четвертичным вулканизмом кислого и среднего
состава; их размещение контролируется сопряжением разломов,
экструзивов, зон брекчирования; руды вкрапленные, выполняют
трещины в зонах дробления (Пламенное на Чукотке, Боркут в За-
карпатье);
? Месторождения самородной серы, обычно приуроченные к скло-
нам, подножьям, кальдерам стратовулканов или межвулканическим
впадинам; рудоносными являются вулканические породы, првра-
щенные под действием сернокислых растворов во вторичные квар-
циты, содержащие вкрапленность серы (месторождения Камчатки –
Новое, Заозерное, а также Японии, Чили, Перу, Филлипин).
Амагматогенные гидротермальные месторождения располагаются в
осадочных толщах, где отсутствуют массивы изверженных пород, которые
могли бы служить источником гидротермальных минерализованных растворов.
Генезис таких месторождений всегда проблематичен. Некоторые геологи рас-
сматривают эти месторождения как первично-осадочные сингенетические, пре-
терпевшие некоторые изменения на последующих стадиях. Существует также
представление и об их связи с залегающими на глубине и не вскрытыми эрози-
ей массивами изверженных горных пород. Таким образом, источником раство-
ров таких месторождений могут быть удаленные магматические очаги, с кото-
рыми потеряна связь, а также собственные флюиды осадочно-породных бас-
сейнов, мобилизирующиеся из осадочных толщ при катагенезе, метаморфизме.
Источник рудного вещества также чаще ассимилированный из вмещающих
толщ, но может быть и глубинным (например, для ртути, сурьмы). Наиболее
69
часто рассматривается полигенное происхождение таких месторождений в те-
чение длительного периода.
Среди аматогенных гидротермальных месторождений особо выделяется
группа стратиформных месторождений, имеющих гидротермально-осадочное
происхождение (они будут рассматриваться в лекции 17): месторождения ме-
дистых песчаников (Джезказган в Казахстане), стратиформные полиметалличе-
ские в карбонатных формациях (Миргалимсай в Казахстане, Миссисипи – Мис-
сури в США).
Примером амагматогенных гидротермальных месторождений являются
киноварь-антимонитовые (сурьмяно-ртутные) месторождения.Они залегают
среди терригенных и карбонатных комплексов, осложненных куполовидными,
сундучными складками, рудоподводящими разрывными нарушениями. Для них
не выявлена связь с магматизмом, но имеются все характерные признаки низ-
котемпературных гидротермальных жильных образований. Такие месторожде-
ния распространены в Средней Азии (Хайдаркан, Кадамджай), на Украине (Ни-
китовское в Донбассе), в Испании (Альмаден).
Литература: [1], с. 131-182; [2], с. 119-153
Проектные задания
1. Собрать литературные сведения о природе гидротермальных растворов.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Из каких источников могут формироваться гидротермы?
2. Что является источником минерального вещества гидротермальных систем?
3. На каких глубинах образуются гидротермальные месторождения?
4. Какие температуры и давления характерны для гидротермального процесса?
5. В какой форме переносится вещество в гидротермальных месторождениях?
6. Как происходит отложение вещества из гидротермальных растворов?
Литература: [1], с. 152 - 172; [7], с.125 – 159
2. Проанализировать типы зональности гидротермальных месторождений.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Чем обусловлена стадиальная зональность гидротермальных месторождений
2. Что является причиной фациальной зональности?
3. Как формируется зональность повторных тектонических разрывов?
4. Что такое зональность тектонического раскрывания?
5. Как развивается зональность внутрирудного метасоматоза?
6. Привести пример зональности состава пород;
70
7. Как проявляется фильтрационная зональность?
8. Что такое зональность отложения?
Литература: [1], с.140 – 144, [2], с. 75 – 79
3. Изучить генезис плутоногенно- и вулканогенно-гидротермальных месторождений
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Как образуются плутоногенно-гидротермальные месторождения, и с какими магмати- ческими комплексами пород они связаны?
2. В чем заключается изменение боковых пород при образовании месторождений плуто- ногенно-гидротермального класса?
3. Какие температуры характерны для плутоногенно-гидротермальных месторождений?
4. Привести примеры гидротермальных месторождений, пространственно и генетически связанных с гранитоидными интрузиями;
5. Какие специфические особенности характерны для вулканогенно-гидротермальных месторождений (глубина образования, связь с магматическими формациями, темпера- туры образования)?
6. Какие полезные ископаемые образуются из вулканогенно-гидротермальных раство- ров? Литература: [1], с.174-179, [7]. С.457 – 469
4. Изучить особенности формирования амагматогенныхгидротермальных и стра- тиформных месторождений
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Какие месторождения относят к амагматогенным?
2. Назвать основные гипотезы образования амагматогенных гидротермальных месторо- ждений;
3. Какие факты свидетельствуют о первично-осадочной природе амагматогенных место- рождений?
4. Какие факты свидетельствуют о гидротермальных процессах, связанных с удаленны- ми магматическими очагами, при формировании амагматогенных месторождений?
5. Какова роль атмосферных вод глубокой циркуляции при формировании амагматоген- ных месторождений?
6. В чем заключается гипотеза полихронного и полигенного происхождения амагмато- генных гидротермальных месторождений
7. Какие температуры характерны для образования амагматогенных гидротермальных месторождений?
8. Какие признаки месторождений, позволяют относить их к стратиформным?
9. Привести пример аматогенно-гидротермальных и стратиформных месторождений. Литература: [1], с.179-182, [21]
Лекция 12 (2 часа). Колчеданные месторождения
Общая характеристика, минеральный состав руд, геотектонические об-
становки колчеданообразования. Обобщенная модель рудообразования. Типы колчеданных месторождений: кипрский, уральский, алтайский.
Вопрос 1. Общая характеристика.К колчеданным относятся месторо-
ждения, в рудах которых преобладают сульфиды железа – пирит (около 90%
руд), пирротин, в меньших количествах присутствуют марказит, халькопирит,
71
борнит, сфалерит, галенит, блеклые руды. Нерудные минералы, количество ко-
торых невелико, представлены баритом, кварцем, карбонатами и хлоритом. Ха-
рактерной особенностью является приуроченность месторождений к поясам
вулканогенно-осадочных пород. Типичные формы рудных тел – линзы, жило- и
пластообразные залежи и штоки, вкрапленные и прожилковые зоны. По тек-
стурным особенностям различают массивные, слоистые и прожилково-
вкрапленные руды. Колчеданные залежи сопровождаются ореолами изменен-
ных вмещающих вулканогенных пород, превращенных в пиритизированные
кварц-серицитовые, кварц-серицит-хлоритовые и другие метасоматиты.
Колчеданные месторождения образуются в океанических трогах с субма-
ринным базальтоидным вулканизмом, островодужных обстановках с диффе-
ренцированным риолит-базальтовым и риолит-андезит-базальтовым вулканиз-
мом. Характерна их связь с малыми субвулканическими интрузиями основного
и кислого состава. Месторождения контролируются локальными вулканиче-
скими структурами, которые являются элементами более крупных вулканиче-
ских построек.Протяженность рудных залежей – до первых километров при
мощности десятки метров, иногда до 100 м. Глубина распространения – многие
сотни метров (до 2 км).
Вопрос 2. Генетические особенности колчеданных месторождений –
обобщенная модель рудообразования. Колчеданные месторождения относятся
к полигенным образованиям, которые формировались длительно – в два-три
этапа, расчленяющихся на стадии минералообразования. Генезис этих место-
рождений – комплексный: вулканогенно-гидротермальный и вулканогенно-
осадочный. Обобщенная модель колчеданообразования может быть рассмотре-
на на примере Гайского медно-колчеданного месторождения, приуроченного к
стратовулкану, который сложен лавами, лавобрекчиями и вулканическими ту-
фами базальтового и риолит-дацитового состава. Жерло вулкана выполнено не-
сколькими поколениями некков, экструзивов и субвулканических тел кислого
состава. Над жерловиной находится кратерно-кальдарная депрессия с базальто-
72
выми лавами, туфами. В верхней части месторождения находится «Стержневая
линза», представленная богатыми цинко-медно-колчеданными рудами и вы-
полняющая вулканическую кальдеру. Ниже е? распространены прожилково-
вкрапленные халькопирит-пиритовые бедные руды.
Образование руд связано с деятельностью вулканогенных растворов, ко-
торые поднимались по ослабленным зонам вулканической постройки – жерлу
вулкана, синвулканическим трещинам. По пути следования этих рудоносных
растворов откладывались прожилковые и вкрапленные руды в виде крутопа-
дающих зон. Если растворы просачивались в горизонты пород, хорошо прони-
цаемых и легко поддающихся метасоматическим замещениям (например, туфы
кислого состава), образовывались метасоматические пластообразные колчедан-
ные залежи. Их генезис вулканогенно-гидротермальный – вулканогенно-
метасоматический. Если горячие рудоносные растворы прорывались на дно
океана, при их встрече с холодной морской водой происходило массовое осаж-
дение минералов в виде вулканогенно-осадочных залежей пластовой, линзо-
видной формы. Это самые богатые массивные руды месторождения.
Вулканогенно-осадочные руды при высоте столба воды 200 м и темпера-
туре эксгаляций 215 ? С отлагались при температуре не более 200 ? С. Согласно
В.Смирнову, вулканогенно-метасоматическое рудообразование в подстилаю-
щих породах для различных колчеданных месторождений характеризуется бо-
лее высокими температурам и большим их диапазоном: высокотемпературные
450 ? С и выше, среднетемпературные, наиболее распространенные, с начальной
температурой 300 ? С и низкотемпературные – менее 200 ? С.
Вопрос 3. Типы колчеданных месторождений. По составу руд, связям с
различными вулканическими формациями, геодинамическим обстановкам кол-
чеданные месторождения могут быть представлены следующими основными
типами: серноколчеданным (кипрский тип), медно-колчеданным (уральский
тип), колчеданно-полиметаллическим (алтайский тип или тип Куроко).
73
Серноколчеданные месторождения сложены пиритовыми рудами с не-
большой примесью кварца. Пирит служит источником для получения серной
кислоты. Образуются в спрединговых обстановках, пространственно и генети-
чески связаны с недифференцированным базальтоидным вулканизмом. Место-
рождения этого типа известны на Кипре, Урале (Карабашское), в Испании,
Японии.
Медно-колчеданные месторожденияпространственно и генетически свя-
заны с контрастными риолит-базальтовыми формациями и образуются в суб-
дукционных обстановках. Руды представлены преобладающими сульфидами
железа (пиритом, мельниковитом, марказитом) и халькопиритом; второстепен-
ные рудные минералы – сфалерит, пирротин, блеклые руды, галенит и др. По
химическому составу руды являются комплексными и могут содержать в про-
мышленно извлекаемых количествах свинец, цинк, серу, селен, теллур, золото,
серебро, кадмий, индий, таллий, галлий. Месторождения данного типа распро-
странены на Урале (Сибай, Гай, Учалы, Блявинское), Кавказе (Уруп, Кафан).
Колчеданно-полиметаллические месторождения пространственно и ге-
нетически связаны непрерывными вулканогенными формациями – риолит-
андезит-базальтовыми. Главными рудными минералами являются пирит, сфа-
лерит, галенит, реже халькопирит, среди жильных минералов преобладают
кварц, барит. Месторождения данного типа развиты на Рудном Алтае (Риддер-
Сокольное, Зыряновское, Тишинское), в Прибайкалье (Холодненское), Забай-
калье (Озерное), в Казахстане (Жайрем, Текели), в Грузии (Маднеули), в Япо-
нии (Куроко), в Испании (Рио-Тинто).
Литература: [1], с.182-196
Проектные задания Собрать сведения о генезисе колчеданных месторождений вулканической ассоциации Вопросы для самоконтроля знаний:
1. К каким комплексам пород приурочены колчеданные месторождения?
2. Какой состав руд, и какая форма рудных тел отличают колчеданные месторождения?
3. Как группируются колчеданные месторождения по составу руд?
4. В чем заключается современная генетическая модель образования колчеданных ме- сторождений?
74
5. Какие вулканические породы характерны для медно-колчеданных месторождений?
6. В чем отличие состава вулканических пород для колчеданно-полиметаллических ме- сторождений?
7. Какие околорудные изменения характерны для колчеданных месторождений?
8. При каких температурах образуются колчеданные руды?
9. Как группируются колчеданные месторождения по составу руд? Литература: [1], с.188 -196; [4], с. 39 – 45, с. 157 – 228
Экзогенная серия
Лекция 13 (2 часа). Месторождения выветривания
Общая характеристика. Агенты выветривания. Профили выветривания.
Предпосылки образования месторождений выветривания. Типы месторожде- ний выветривания. Изменения месторождений полезных ископаемых при вы- ветривании.
Вопрос 1.Общая характеристика.Кора выветривания – это самостоя-
тельная континентальная геологическая формация, возникающая под воздейст-
вием атмосферных и биогенных агентов на коренные породы, выведенные на
дневную поверхность, и представленная продуктами механического, химиче-
ского и биохимического разрушения этих пород. Кора выветривания служит
мощным источником минеральной массы для всех экзогенных месторождений.
Месторождения выветриванияприурочены к корам выветривания (хе-
могенному элювию и представляют собой гипсометрически несмещенные про-
дукты глубокого химического преобразования пород в зоне гипергенеза.
Формирование месторождений выветривания обусловлено перегруппи-
ровкой минеральной массы глубинных пород, химически неустойчивых в тер-
модинамических условиях приповерхностной части земной коры. Кора вывет-
ривания распространяется вглубь Земли до уровня грунтовых вод (обычно 60 –
100 м от поверхности и редко до 200 м). Для образования месторождений, свя-
занных с химическим выветриванием необходимо сочетание целого ряда фак-
торов – климата, рельефа, состава пород субстрата и др., а также действия не-
обходимых агентов выветривания.
75
Вопрос 2. Агенты выветривания. К основным агентам выветривания
относятся вода, кислород, углекислота, организмы, аминокислоты, колебания
температуры.
При разложении коренных пород в коре выветривания важную роль иг-
рают реакции окисления, гидратации, гидролиза и частично, диализа. Химиче-
ское выветривание чаще всего начинается с окисления. Окисление происходит
по-разному в различных геологических обстановках и климатических условиях.
Обычно этому процессуподвержены соединения железа, магния, никеля, ко-
бальта, т. е. металлов, сравнительно легко вступающих во взаимодействие с ки-
слородом. В то же время алюмосиликаты и силикаты (наиболее развитые поро-
дообразующие минералы) при воздействии на них поверхностных растворов,
богатых кислородом, разлагаются. При этом слагающие их компоненты - ще-
лочные металлы и даже кремнезем переходят в раствор. При разложении легче
удаляются неметаллические элементы, тогда как металлы часто накапливаются
в коре. К энергично выносимым относятся хлор, бром и сера, к легко выноси-
мым – кальций, натрий, калий и фтор, к подвижным кремнезем фосфор, марга-
нец, кобальт, никель и медь, а к инертным – железо, алюминий и титан.
Вопрос 3. Профили выветривания.В результате разложения коренных
пород и избирательной миграции элементов возникает кора выветривания раз-
ного состава (или разного профиля выветривания) с характерными полезными
ископаемыми. Профиль выветривания определяется, прежде всего, по степени
разложения породообразующих силикатов, выражаемой соотношением крем-
ния и алюминия в е? минеральной массе. Различают следующие профили вы-
ветривания:
? гидрослюдистый с элювиальными россыпями;
? каолин-гидрослюдистый (глинистый) с месторождениями глин и
каолинита, маршаллита, фосфоритов, магнезита, бирюзы;
? латеритный с бокситами, кобальт-железо-никелевыми месторожде-
ниями).
76
Насыщенный сиалитный (гидрослюдистый) профиль характеризуется
изменением силикатов в реакциях гидратации и гидролиза без существенного
выноса кремнезема. Типорфные минералы – гидрослюда, гидрохлорит, бейдел-
лит, монтмориллонит. Для полезных ископаемых этот тип малосущественен.
Иногда с ним связывают золотоносные коры выветривания.
Ненасыщенный сиалитный (глинистый) профильотличается частичным
выносом кремнезема. Типоморфными минералами являются каолинит, галлуа-
зит, нонтронит и кварц. Характерны месторождения глин и каолина.
Для алитного (латеритного) профилятипично полное нарушение связей
между глиноземом и кремнеземом, интенсивная миграция (вынос из субстрата)
щелочей, кремнезема и накопление гидрооксидов алюминия, оксидов и гидро-
ксидов железа, водных силикатов никеля и кобальта, окислов марганца.
Вопрос 4. Предпосылки для образования месторождений выветрива-
ния. К главным факторам выветривания относятся: тропический климат, со-
став исходных пород, тектонический режим, геоморфологические и гидрогео-
логические условия.
Химическому выветриванию способствует жаркий тропический и суб-
тропический климат с обилием теплых дождей, буйной растительностью. Осо-
бенно интенсивно коры выветривания образуются на выровненных денудаци-
онных поверхностях (пенепленах, педипленах), расчлененных глубокими овра-
гами, что способствует низкому уровню грунтовых вод и длительному химиче-
скому разрушению коренных пород в стабильных континентальных обстанов-
ках. По данным Б.Михайлова при одинаковом климате и субстрате на речных
террасах формируются каолины, а на пенепленах – бокситы. Благоприятный
рельеф формируются с тесной связи с тектоническим фактором. Непременным
условием для формирования рудоносных кор является также наличие ценных
компонентов в исходных породах (субстрате). Например, никеленосные коры
формируются по ультраосновным породам, где никель первоначально содер-
жится в оливине. Для образования бокситов, каолинов необходим алюмосили-
77
катный субстрат (глинистые сланцы, граниты, сиениты). Коры выветривания с
бурыми железняками формируются по сидеритам, анкеритам. Оксиды марганца
в корах накапливаются при выветривании карбонатов марганца.
Вопрос 5. Типы месторождений.По форме и условиям нахождения тел
полезных ископаемых различают месторождения площадной, линейной и при-
контактовой коры выветривания. Месторождения площадной коры плащом
покрывают коренные породы. Нижняя граница плащеобразных залежей слож-
ная, неровная, размеры в поперечнике от десятков до тысяч метром, мощность
– до первых десятков метров. Месторождения линейной коры выветривания
имеют форму жилообразных тел, которые развиваются по системам трещин до
глубины 100-200 метров. Приконтактовые (контактово-карстовые) место-
рождения выветриванияразмещены вдоль контакта растворимых пород (на-
пример, карбонатных) и пород, поставляющих минеральное вещество при раз-
ложении (например, никель содержащий серпентинит).
В зависимости от способа накопления вещества полезного ископаемого,
месторождения выветривания делятся на остаточные и инфильтрационные.
Остаточные месторождения формируются вследствие растворения и
выноса грунтовыми водами минеральной массы горных пород, не имеющей
ценности, и накопления в остатке вещества полезного ископаемого. Форма тел
– плащеобразная. Пример – месторождения каолина (Глуховецкое на Украине),
бокситов (Боке в Гвинее), гарниерит-нантронитовые месторождения силикат-
ных никелевых (с кобальтом) руд (Кимперсайское, Халиловское, Верхнеуфа-
лейское на Южном Урале), на Кубе и др.
Инфильтрационные месторождениявозникают при растворении грунто-
выми водами ценных компонентов, их фильтрации и переотложении вещества в
нижней части коры выветривания. Так возникает ряд месторождений полезных
ископаемых: железа, марганца, меди, урана, ванадия, радия, фосфоритов, гипса,
боратов, магнезита, исландского шпата.
78
Наиболее важное промышленное значение имеют инфильтрационные ме-
сторождения урана. Они возникают в связи с деятельностью подземных вод
глубокой циркуляции. Источником урана являются горные породы, содержа-
щие повышенные концентрации этого элемента, входящего в состав акцессор-
ных минералов. В результате их разложения при процессах выветривания уран
переходит в растворы и переносится грунтовыми водами в виде соединений
уранила. Выделение урана из растворов в вилле настурана и урановых черней
обусловлено действием различных восстановителей – углистого вещества, би-
тумоидов, сероводорода и др.
Вопрос 6. Изменения месторождений полезных ископаемых при вы-
ветривании.При химическом и физическом выветривании тела полезных ис-
копаемых, выведенных на поверхность земли, также претерпевают существен-
ные изменения минерального, химического состава и строения. Наибольшие
преобразования происходят при выветривании сульфидных рудных тел, пла-
стов угля, залежей минеральных солей, серы.
Литература: [1], с.196-221; [2], с. 172-186
Проектные задания Изучить материалы по рудоносным корам выветривания. Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Дать определение коры выветривания;
2. Что такое остаточная кора?
3. Чем отличается инфильтрационная кора?
4. Как образуются латеритные коры, и какие полезные ископаемые с ними связаны?
5. В каких условиях формируются глинистые коры выветривания, и какие полезные ископаемые с ними связаны?
6. Что такое «рудные шляпы» и как они образуются?
7. Какие полезные ископаемые накапливаются в зонах окисления металлических ме- сторождений?
Литература: [1], с.188 -196; [4], с. 344– 349, с. 369 -385; [23], [26]
Лекция 14 (2 часа). Россыпные месторождения
Важнейшие характеристики. Генетические типы и предпосылки образо-
вания. Рудные формации россыпей.
79
Вопрос 1. Важнейшие характеристики россыпных месторождений.
Месторождения россыпей возникают благодаря концентрации ценных компо-
нентов среди обломочных отложений в процессе разрушения и переотложения
вещества горных пород и ранее существовавших месторождений полезных ис-
копаемых, претерпевших физическое и химическое выветривание.По различ-
ным классификациям россыпные месторождения выделяют в виде самостоя-
тельной группы или включают в осадочную группу как механический класс.
По условиям образования среди россыпных месторождений выделяют
элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные (или речные), ли-
торальные (или прибрежные), гляциальные и эоловые.
Механизм формирования россыпей заключается: в сортировке обломоч-
ного материала (по крупности, плотности и форме частиц), в истирании и ока-
тывании обломков, в дифференциации материала (по степени механической
прочности и химической устойчивости) и в процессе транспортировки.
По времени образования россыпи могут быть современными и древними
(ископаемыми), по условиям залегания они делятся на открытые и погребен-
ные, по форме среди них различают плащеобразные, пластовые, линзовидные,
лентовидные и гнездовые. Размеры россыпей колеблются в широких пределах.
Косовые и русловые россыпи верховьев рек имеют протяженность до 10-15 км.
Долинные россыпи протягиваются на сотни километров.
Россыпи концентрируют только те минералы, для которых характерны
высокая плотность, химическая устойчивость в зоне окисления, физическая
прочность. Это золото, платина, киноварь, колумбит, танталит, вольфрамит,
касситерит, шеелит, монацит, магнетит, магнетит, ильменит, циркон, корунд,
рутил, гранат, топаз, алмаз.
Ворос 2. Генетические типы россыпей.Элювиальные россыпивозника-
ют на месте залегания коренных пород, контуры их примерно совпадают. Рос-
сыпи могут быть необогащенными, если представляют собой развалы вещества
80
полезного ископаемого, и обогащенными, если «пустые» породы частично вы-
мыты водами плоскостного стока.
Делювиальные россыпи формируются при сортировке обломочного мате-
риала в процессе его плоскостного смыва. Строение россыпи зависит от угла
склона, мощности делювия, параметров обломков (формы, размеров, плотно-
сти), климатических, гидрогеологических и инженерно-геологических факто-
ров. Длина россыпей достигает десятки – первые сотни метров. Максимальное
содержание ценных минералов - в вершинах россыпей.
Пролювиальные россыпиредки. Они развиваются за счет смывания обло-
мочного материала со склонов временными потоками. Обломки слабо окатаны
и плохо сортированы с уменьшением их крупности на периферии конусов вы-
носа.
Аллювиальные россыпи образуются за счет дифференциации и отложения
перемещаемых донных осадков. Накопление материала происходит в них толь-
ко в определенные моменты при оптимальном режиме перемещений аллювия
по дну реки, которое зависит от соотношения скоростей течения реки в разных
е? частях и фракционного состава аллювия. Аллювиальные россыпи делятся по
месту их расположения на косовые, русловые, долинные, террасовые и дельто-
вые. В поперечном разрезе россыпей различают плотик, пески (или пласт),
торфа (песчано-глинистые осадки) и почвенный слой (отсутствует в русловых
россыпях). Плотик бывает коренной, сложенный коренными породами дна
речной долины, и ложный, подстилающий верхние залежи сложных россыпей,
и представленный обычно глиной. Пески (пласт) состоят из валунно-галечных
образований, содержащих в качестве связующего материала песчаную и глини-
стую фракции, и концентрирующих основную массу тяжелых минеральных
частиц. Торфа представляют собой песчано-глинистые осадки, обедненные тя-
желыми минералами. Граница между торфами и песками постепенная.
Аллювиальные россыпи могут размещаться в непосредственной близости
от коренных источников. Они протягиваются вдоль реки на различное расстоя-
81
ние – в зависимости от гидрогеологического режима, богатства коренного ис-
точника, глубины его эрозионного среза и поведения сростков зерен ценного
минерала в речном потоке. Распределение минералов в россыпи обычно нерав-
номерное – линзами, струями и др.
Прибрежные россыпи формируются под влиянием приливов и отливов,
волн и береговых течений. Абразионные и аккумулятивные берега неблагопри-
ятны для образования прибрежных россыпей. Оптимальные условия – у ста-
бильных по степени развития профиля равновесия берегов, вдоль которых про-
исходит непрерывное возвратно-поступательное перемещение обломочных
масс, их измельчение, сортировка и переотложение. Прибрежные россыпи ло-
кализуются в пляжной зоне, при этом тяжелые минералы накапливаются в
верхней части отложений, подверженных постоянному перемыву морскими
волнами. Прибрежные морские и океанические россыпи располагаются узкой
полосой между линиями прилива и отлива или в зоне прибоя в закрытых бас-
сейнах. Для них характерны хорошо отсортированные равномернозернистые
скопления ценных минералов с высоким их содержанием. Протяженность рос-
сыпей значительна, а мощность не превышает 1 м. Обычно такие россыпи зале-
гают в самой верхней части песчаных отложений или перекрыты маломощным
(до 1 м) слоем песка.
Рудные формации россыпей.Россыпные месторождения являются важ-
ным источником ряда полезных ископаемых. Они дают около половины миро-
вой добычи алмазов, титана, вольфрама и олова, 10-20% добычи золота и пла-
тины. Немалое значение имеют россыпи в добыче тантала, ниобия, монацита,
магнетита, граната, горного хрусталя. Выделяют следующие типы россыпных
метрождений.
Золотоносные (аллювиальные) – в России это долины рек Алдана, Колы-
ма, Бодайбо (Восточная Сибирь) а также Австралия (Калгурли), США (Аляска,
Калифорния), Бразилия, Южная Африка.
82
Платиноносные (элювиальные и аллювиальные) – Россия (Урал, Кондер-
ское месторождение на южном Алдане), Заир, Зимбабве, Эфиопия, США (Аля-
ска), Колумбия.
Алмазоносные (все генетические типы россыпей) – Якутия, Урал, Индия,
ЮАР, Намибия, Ангола, Танзания, Заир, Австралия, Венесуэла.
Касситерит-вольфрамитовые(делювиальные и аллювиальные) - Севе-
ро-восток России (Иультин, Пыркакай), Якутия (Депутатское), Забайкаль
(Шерловогорское), Казахстан (Богуты), Китай, Индонезия, Бирма, Конго, Авст-
ралия, США (Атолия в Калифорнии), Бразилия.
Монацитовые и цирконовые (литоральные) – Индия, Шри-Ланка, Австра-
лия, Бразилия.
Колумбит-танталовые – Россия, Конго, Заир, Бразилия.
Магнетит-ильменитовые (литоральные) – Западная и Восточная Сибирь,
Средняя Азия, Индия, Австралия, США, Бразилия.
Литература: [1], с.221-230; [2], с.161-171
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить генетические особенности россыпей. Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что такое россыпь?
2. Какие ценные минералы накапливаются в россыпях?
3. Какие свойства минералов являются определяющими для накопления в россыпях?
4. Как формируются элювиальные россыпи, делювиальные и пролювиальные россыпи?
5. На какие подклассы разделяются аллювиальные россыпи?
6. Как распределяются ценные минералы в россыпях?
7. Что такое плотик?
8. Как переносится и откладывается материал в аллювиальных россыпях?
9. Какие геоморфологические, тектонические, структурные, литологические и др. при- знаки являются благоприятными для локализации аллювиальной россыпи?
10. Что такое литоральная россыпь, и какие особенности она имеет (типичные минера-
лы, степень окатанности обломочного материала, протяженность, форма россыпей)?
Литература: [1], с.222 – 232; [20], [27]
Лекции 15, 16 (4 часа). Осадочные месторождения
Общая характеристика осадочных месторождений, классификация. Ме-
ханогенные месторождения. Хемогенные месторождения. Седиментационно- диагенетические концентрации металлов в черных сланцах.
83
Биохимические месторождения, общая характеристика. Генетические
особенности месторождений фосфоритов. Осадочные месторождения горю- чих полезных ископаемых Месторождения карбонатных и кремнистых пород.
Вопрос 1. Общая характеристика осадочных месторождений, клас-
сификация. Осадочные месторождения возникают в процессе осадконакопле-
ния на дне водо?мов. По месту образования они различаются на речные, болот-
ные, озерные и морские. Процесс формирования осадочных толщ и связанных с
ними полезных ископаемых протекает в три стадии – седиментогенез, диагенез
и катагенез.
Тела полезных ископаемых осадочных месторождений имеют сингене-
тичный характер, залегают согласно с вмещающими породами, так как сами
первоначально представляют собой осадки. Они обычно занимают строго опре-
деленную стратиграфическую позицию и имеют форму пластов, плоских линз.
Но вследствие последующих деформаций могут приобретать более сложные
очертания.
Среди осадочных месторождений известны современные, но более рас-
пространены древние полезные ископаемые, которые формировались во все пе-
риоды геологической истории от докембрия до кайнозоя. Размеры осадочных
образований, особенно морских, как правило, большие. Отдельные пласты мо-
гут протягиваться на десятки километров и более. Мощность различна – от 0,5
м для угольных пластов Донбасса до 500 м (соли Соликамска).
Осадочные месторождения огромное промышленное значение, так как к
ним относятся крупнейшие месторождения строительных материалов, солей,
фосфоритов, карбонатного сырья, руд железа, марганца алюминия, цветных,
радиоактивных, редких и благородных металлов (меди, урана, ванадия, серебра
и др.) к ним принадлежат все месторождения горючих ископаемых – угля, неф-
ти, газа.
Группа осадочных месторождений разделяется на четыре клас-
са:механических, химических, биохимических и вулканогенных образований.
84
Вулканогенно-осадочные образования были рассмотрены ранее на проимере
колчеданных месторождений.
Вопрос 2. Механогенные месторождения. Механогенные месторожде-
ния представлены месторождениями гравия, песка, глины.
Среди гравийных месторожденийразличаются образования временных
горных потоков и конусов выноса, отложения рек, отложения ледников, при-
брежные морские и озерные.
Месторождения песка подразделяются по условиям образования на элю-
виальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, флювиогляциаль-
ные, озерные, морские и океанические, эоловые. Наибольшее промышленное
значение имеют аллювиальные, морские и озерные пески.
Месторождения глин по условиям образования различаются на месторо-
ждения кор выветривания, делювиальные, аллювиальные, озерные, морские,
ледниковые, лессовые. Главные глинообразующие минералы: каолинит, гал-
луазит, монтмориллонит, пирофиллит, аллофан и гидрослюды. Наиболее рас-
пространены четвертичные и третичные глины, но известны мезозойские и па-
леозойские месторождения.
Вопрос 3. Хемогенные месторождения.Хемогенные месторождения
включают месторождения солей и рассолов, образованные из истинных раство-
ров, месторождения железа, марганца, алюминия, образованные из коллоидных
растворов. Рудные формации хемогенных осадочных месторождений (гипс-
ангидрит-галитовая, галит-карналлитовая с солями магния, содовая, рассолы с
бором, йодом, бромом, щелочными и щелочноземельными металлами, бурых
железняков, псиломелан-пиролюзитовая с родохрозитом, железомарганцевых
конкреций, бокситовая, хемогенных известняков и доломитов).
Месторождения солей – галогенные или эвапоритовые состоят из хлори-
дов и сульфатов натрия, калия, магния и кальция с примесью бромидов, йоди-
дов, боратов. По условиям образования выделяются:
1) Природные рассолы современных соляных бассейнов,
85
2) Соляные подземные воды,
3) Ископаемые или древние залежи солей.
Большинство геологов полагают, что ископаемые соляные месторожде-
ния формировались в обстановках аридного климата в процессе испарения от-
носительно изолированных лагун и палеоморей. Примером являются крупные
соляные месторождения в Предуралье, в Донбассе, Прикаспии.
Осадочные месторождения железа, марганца, алюминия формируются
из суспензий и коллоидных растворов на дне рек, озер, морских водоемов в
сходных геологических условиях. Источником материала для их формирования
являются продукты континентальной коры выветривания или подводные эксга-
ляции вулканогенного происхождения. Отложение соединений всех трех ме-
таллов происходит в прибрежной зоне озер, морей, главным образом под воз-
действием электролитов, растворенных в водах этих водоемов, каогулирующих
коллоиды металлических соединений и переводящих их в осадок. В ходе диф-
ференциации соединений металлов с разной геохимической подвижностью
вначале, ближе к берегу накапливаются бокситы, в верхней части шельфа – же-
лезные руды, а еще дальше, в нижней части шельфа – марганцевые руды. Диф-
ференциация минеральной массы происходит в пределах области формирова-
ния отдельных месторождений. Это проявляется в изменении минерального со-
става руд по направлению от берега в глубь водо?ма. Например, для железных
руд в этом направлении намечается переход от оксидов (гематит, г?тит, гидро-
г?тит) к карбонатам (сидерит) и затем к силикатам железа (хлорит типа шамо-
зита и тюрингита).
Примером являются Керченское месторождение железа (Украина), Нико-
польское (Украина) и Чиатурское (Грузия) месторождения марганца, месторо-
ждения бокситов Северо-Уральского бокситоносного района (СУБР), Тихвин-
ского района, месторождения марганца и железа на дне современных океанов
(железо-марганцевые конкреции).
86
Вопрос 4. Седиментационно-диагенетические концентрации метал-
лов в черных сланцах.В настоящее время большая группа промышленно важ-
ных металлов обнаруживается в так называемых черных сланцах. Формирова-
ние таких рудных скоплений связывается с различными и часто комплексными
процессами, среди которых реальную роль играет их осадочное образование.
Черные сланцы битуминозной формации часто содержат рассеянную
вкрапленность сульфидов железа, меди, молибдена, оксидов урана и ванадия,
иногда достигающую промышленной концентрации. Кроме того, в их состав
входят никель, хром, титан, кобальт, цинк, свинец, серебро, золото, цирконий,
лантан, скандий, бериллий, торий и другие элементы.
Ураноносные углеродсодержащие черные сланцы известны среди осад-
ков различного возраста от протерозойских до альпийских. Первичная концен-
трация урана в них низкая и составляет тысячные, - сотые доли процента. Од-
нако огромные массы таких сланцев нередко сосредотачивают грандиозные за-
пасы урана. Уран в них находится в формах уран-органических комплексов,
сорбированных ионов и изоморфного замещения кальция в коллофане. Пример
– формация Чаттануга в США (запасы урана 5 млн. т при содержании урана в
0,066%).
Примером месторождения меди служит Мансфельд в Германии. Пласт
битуминозных мергелистых сланцев мощностью 20-40 см прослеживается на
расстояние нескольких километров и в нем рассеяны борнит, сфалерит, халько-
пирит, реже пирит, галенит, блеклая руда, самородное серебро. Руда содержит
также повышенные количества молибдена, ванадия, никеля, платину, палладий,
рений. В образовании таких руд также большую роль играют биохимические
процессы. Руда рассматривается как продукт взаимодействия морской воды,
содержащей металлы с десульфурирующими бактериями сапропелевого ила на
дне моря.
Концентрация металлов, первично рассеянных в черных сланцах, сущест-
венно возрастает в результате их диагенетических преобразований. Подобные
87
образования частично имеют биохимический генезис, так как в этих осаждении
большую роль играло органическое вещество.
Первичное рассеянное накопление металлов в черных сланцах характер-
но и для золоторудных месторождений, которых часто называют «чернослан-
цевыми». Однако формирование месторождений из рассеянного осадочного зо-
лота происходит только после катагенетических, метаморфических или гидро-
термальных преобразований золотоносных толщ, когда происходит мобилиза-
ция рудных компонентов и их вторичная концентрация в благоприятных физи-
ческих и химических условиях.
Литература к вопросам 1-4: [1], с.230-247; [2], с 186-195
Вопрос 5. Биохимические месторождения, общая характеристика.
Образование биохимических осадков, включающих полезные ископаемые, обу-
словлено способностью некоторых животных и растительных организмов кон-
центрировать при жизнедеятельности большие количества тех или иных хими-
ческих элементов. В некоторых морских организмах содержания определенных
элементов во много раз превышает кларковое. Например, фтора, бора, калия,
серы в организмах может быть выше кларковой в десятки раз, брома, стронция,
железа, мышьяка, серебра – в сотни раз, кремния, и фосфора – в тысячи раз, а
цинка и марганца – в сотни тысяч раз. Кроме того организмы накапливают ред-
кие и рассеянные элементы. Например, в золе углей, по сравнению с литосфе-
рой, содержание германия выше в 70-120 раз, бериллия в 30-150 раз, кобальта в
30 раз, скандия в 10-20 раз, молибдена в 13 раз.
Биохимическое осадочное происхождение имеют месторождения извест-
няков, доломитов, мергелей, диатомитов, фосфоритов, урана, ванадия, серы, а
также твердых, жидких и газообразных каустобиолитов.
Главными типами биохимических осадочных месторождений являются
фосфоритовый, горючих полезных ископаемых, карбонатных и кремнистых
пород.
Вопрос 6. Генетические особенности месторождений фосфоритов.
88
Среди фосфоритов выделяются морские и континентальные. Это типич-
ные биохимические образования. Морские фосфоритовые залежи имеют пла-
стовую форму и обычно большую протяженность. Например, на месторожде-
ниях Каратау в Западном Казахстане зона распространения фосфоритовых пла-
стов вытянута на 100 км при ширине 40-50 км содержит от одного до семи пла-
стов.
Источником фосфора для фосфоритовых месторождений служит сравни-
тельно легко растворимый апатит магматических пород. Фосфор, сносимый в
морские водоемы, усваивается животными и растительными организмами. По
мнению некоторых геологов, основным источником фосфора, растворенного в
морской воде, является фосфор, привносимый подводными вулканическими
эксгаляциями.
Отложение фосфатных соединений может осуществляться двумя спосо-
бами – биологическим и биохимическим. В первом случае в результате отми-
рания морских организмов и скопления их на дне моря сначала происходит
разложение органического вещества с образованием углекислого аммония и
фосфорнокислого кальция. Затем взаимодействие этих соединений приводит к
выделению фосфорнокислого аммония. Далее фосфорнокислый аммоний реа-
гирует с известковистыми раковинами, образуя фосфорит. Данная схема при-
ложима в основном для платформенных фосфоритов, примером которых явля-
ются Вятско-Камские месторождения, Егоревское месторождение в Подмоско-
вье.
Более сложным биохимическим путем накапливается фосфор в области
шельфа платформенных морей и океанов. Фосфоритовое месторождение может
образоваться при наличии глубинного течения, направленного из глубокой час-
ти к берегу водоема. Когда глубинные холодные воды, насыщенные CO и P О ,
2 2 5
подводятся глубоководными течениями в область материкового шельфа,
уменьшается парциальное давление CO . Этому способствует уменьшение гид-
2
ростатического давления, нагрев восходящих вод, диффузия избытка CO в
2
89
обедненные углекислотой поверхностные зоны фитопланктона, а также воз-
можное добавочное растворение этими восходящими «агрессивными» водами
известковых осадков. Вследствие уменьшения парциального давления CO в
2
этих восходящих слоях морской воды система ранее установившегося равнове-
сия нарушается, и воды становятся перенасыщенными по отношению к СаСО
3
и 3Сa (PO ) CaF 2 ? . Так возникают условия для химической садки кальцита и
3 4 2 2
фосфорита, их концентрации на склоне шельфа. Пример – месторождения Ка-
ратау (Казахстан), Фосфория в США.
Такую модель предложил А.Казаков (1950). В настоящее время сущест-
вуют и другие гипотезы образования фосфоритов. Их рассмотрение будет не-
обходимо, если придется непосредственно работать на фосфоритовых объектах
или проводить специальные научные исследования.
Вопрос 7. Осадочные месторождения горючих полезных ископаемых.
К ним относятся, прежде всего, месторождения сапропеля, торфа, угля, горю-
чих сланцев).
Месторождения углей представляют самотоятельный раздел учения о м
инеральном сырье, который рассматривается в специальном курсе. Мы рассмо-
рим лишь основные генетические особенности углей, которые принадлежат к
фитогенным образованиям, связанным с жизнедеятельностью древних расте-
ний. В хлорофильных зернах этих растений под влиянием световой энергии
происходил синтез первичного органического вещества из углекислого газа и
воды. При неполном разложении отмерших растений происходило постепенное
накопление органической массы – исходного материала для образования углей.
Захоронение органической массы под перекрывающими осадками, диаге-
нез, катагенез и последующий метаморфизм приводили к е? углефикации и об-
разованию ископаемых углей. При этом происходило уплотнение, обезвожива-
ние, цементация и полимеризация исходного рыхлого и влажного осадка.
Вследствие этого исходная растительная масса сапропеля и торфа претерпевала
90
следующий ряд постепенного и необратимого изменения: бурый уголь, камен-
ный уголь, антрацит, шунгит и графит.
Вопрос 8. Месторождения карбонатных и кремнистыхпород.К кар-
бонатным породам, используемым в качестве полезных ископаемых, относятся
известняки, доломиты и мергели. Наиболее типичной органогенной породой
является мел, состоящий из кальцитовых остатков морских планктонных водо-
рослей – кокколитофорид. Особенности образования карбонатных пород де-
тально рассматриваются в курсе «Литология».
Кремнистые породы. Источником кремния является кремнезем, находя-
щийся в морской воде, который усваивается различными организмами. Среди
кремнистых пород, представляющих интерес как полезные ископаемые разли-
чают диатомиты, трепелы, опоки.
Диатомит – тонкозернистая пористая порода, состоящая главным обра-
зом из мельчайших панцирей диатомовых водорослей, накопившихся вследст-
вие их массовой гибели.
Трепел– также тонкозернистая порода, состоящая из мельчайших округ-
лых телец опала, и халцедона с остатками радиолярий, спикул губок и форами-
нифер.
Опоки – более плотные кремнистые породы, состоящие их аморфной
массы кремнезема в смеси со скелетами диатомей, радиолярий и губок; они
рассматриваются как частично преобразованные диатомиты и трепела. В до-
кембрии и раннем палеозое преобладали хемогенные кремнистые осадки, затем
они все более и более вытеснялись биогенными осадками, питательной средой
которых является как кремнезем, привносимый поверхностными водами в мо-
ря, океаны, так и кремнезем подводных вулканических эксгаляций.
Литература к вопросам 5-8: [1], с.247-261
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить теорию седиментационно-диагенетического образования месторождений. Вопросы для самоконтроля знаний:
91
1. В результате каких процессов происходит отложение осадков и связанных с ними компонентов полезных ископаемых?
2. Что такое механическое осаждение, и какие полезные ископаемые с ним связаны?
3. Как происходит физико-химическое осаждение (из коллоидных растворов)?
4. Для каких соединений характерно химическое осаждение?
5. Что такое биологическое и биохимическое образование осадков?
6. Какое влияние оказывает органическое вещество на образование осадочных полез- ных ископаемых?
7. В чем проявляются диагенетические изменения осадков?
8. Какие факторы являются решающими в формировании седиментационно- диагенетических месторождений осадочных бассейнов?
9. Привести примеры механических, химических, биохимических осадочных полезных ископаемых.
Литература: [1], с.232 -261; [10], с. 43 – 59
Лекция 17 – проблемная (2 часа). Эпигенетические и осадочно- катагенетические месторождения: современные генетические гипотезы
Дискуссионная природа. Основные термины и понятия. Общая характе-
ристика осадочно-катагенетических месторождений. Схема формирования газоводных флюидов в элизионных бассейнах и рудогенез. Примеры месторож- дений.
Вопрос 1. Дискуссионная природа месторождений.Эпигенетические и
осадочно-катагенетические месторождения относятся к объектам, генетическая
природа которых дискуссионная. В литературе их называют анагенными (амаг-
матогенными гидротермальными или телетермальными) стратиформными, эли-
зионными, гидрогенно-эксфильтрационными, экзогенно-гидротермальными. К
данному классу относятся месторождения нефти, газов, подземных вод, поли-
металлов, целестина, меди, урана, ванадия, стронция, рения, селена, скандия,
редких земель, серы, барита, магнезита, сидерита и других полезных ископае-
мых. Многие из этих месторождений рассматривались до недавнего времени
как осадочные образования, а некоторые из них как гидротермальные амагма-
тогенные. Исследованиями последних десятилетий установлено, что данные
месторождения необходимо выделить в особую группу полезных ископаемых -
эпигенетических и осадочно-катагенетических, сформированных потоками по-
верхностных грунтовых и артезианских подземных вод и углеводородных
флюидов и низкотемпературными гидротермальными растворами различного
92
происхождения с преобладающим использованием собственных ресурсов оса-
дочно-породного бассейна.
В связи с тем, что в общедоступной учебной литературе (Смирнов В.И.
«Геология полезных ископаемых», 1989. Смирнов В.И. и др. «Курс рудных ме-
сторождений», 1981; Яковлев П.Д. «Промышленные типы рудных месторожде-
ний», 1986; Вольфсон Ф.И., Дружинин А.В. «Главнейшие типы рудных место-
рождений», 1986; Вольфсон Ф.И., Некрасов Е.М. «Основы образования рудных
месторождений», 1986) практически не освещаются вопросы генезиса осадоч-
но-катагенетических месторождений, возникла необходимость обсудить дан-
ную проблему в специальной лекции с привлечением новых научных данных
ведущих ученых в области литологии, нефтяной и газовой геологии, геотекто-
ники и геологии рудных месторождений (В.Н.Холодова, В.Е.Хаина,
Б.А.Соколова, П.П.Тимофеева, А.Г.Коссовской, Н.В.Логвиненко,
Н.Б.Вассоевича, Л.В.Анфимова, О.В.Япаскурта, В.И.Старостина и многих дру-
гих), а также собственных исследований автора. Основная используемая лите-
ратура приводится в конце лекции.
Необходимость прочтения данной проблемной лекции также связана с
тем, что в связи с появлением в 80-90 г.г. новых аспектов в теории литогенеза и
катагенетического рудогенеза, во многих регионах нашей страны были откры-
ты и переоценены многие месторождения и рудопроявления как рудного, так и
нерудного сырья. В особенности это касается постановки поисковых и оценоч-
ных работ на золото в терригенных и карбонатно-терригенных комплексах с
целью открытия большеобъемных промышленных объектов. Такие работы
проводятся в местах прохождения производственных практик студентов Рос-
товского госуниверситета. Предлагаемая лекция предназначена для студентов 3
курса специальности 011100 «Геология» в рамках дисциплины «Геология по-
лезных ископаемых», однако она также будет полезна студентам всех геологи-
ческих специальностей и аспирантам, занимающимся вопросами рудогенеза в
осадочных формациях.
93
Вопрос 2. Основные термины и понятия. Геологическая история каж-
дого осадочного образования включает ряд последовательных стадий: зарожде-
ния рыхлого осадка, затем его литификации («окаменения»), то есть превраще-
ния в породу, и более или менее длительного (вплоть до первых миллиардов
лет) бытия последней внутри земных недр. Находясь там, перемещаясь текто-
ническими движениями на разные глубины и подвергаясь при этом воздействи-
ям различных температур, давлений и газово-жидких флюидов, осадочная по-
рода претерпевает постседиментационные преобразования, или «вторичные
изменения».
Термины, определяющие различные стадии литификации осадков, по-
разному трактуются геологами (Н.М.Страховым, Н.Б.Вассоевичем,
Н.В.Логвиненко, А.Г.Коссовской, П.П.Тимофеевым, В.Н.Холодовым и др.). Мы
рассмотрим лишь наиболее общепринятые трактовки этих понятий.
Так, Н.Б.Вассоевич, объединяя мнение большинства литологов, предла-
гал называть литогенезом совокупность процессов образования осадков (седи-
ментогенез), превращения осадков в осадочные горные породы (диагенез) и
последующего изменения осадочных пород до превращения их в метаморфиче-
ские породы (катагенез), а также процессов гипергенеза.
По Н.М.Страхову диагенез понимается как стадия биохимического и фи-
зико-химического уравновешивания компонентов осадка, представляющего со-
бой, как правило, обводненную и неравновесную систему, в той или иной мере
насыщенную органическим веществом – живым (бактерии, грибки и др.) и
мертвым. Нижняя граница диагенеза определяется разными исследователями
по-разному.Большинство отечественных геологов принимают е? на малых глу-
бинах под поверхностью накапливающихся осадков: в пределах единичным
метров либо десятков метров, максимально 150-300 м, по Н.М.Страхову, а в
осадках океанических глубин по новейшим данным А.Г.Коссовской и др.
вплоть до многих сотен метров. Одним из признаков завершения диагенеза
служит исчезновение живого органического вещества.
94
По завершении диагенеза (в том случае, если сформированная за счет
осадка порода не была поднята в зону гипергенеза, а продолжала сво? погруже-
ние вглубь стратисферы) начинается следующая стадия литогенеза, которая у
исследователей именуется двояко. Первое и наиболее ?мкое определение ей дал
А.Е.Ферсман в 1922 году, назвавший катагенезом всю совокупность преобра-
зований осадочной породы после того, как она оказалась отделенной от водно-
го бассейна новым слоем осадка и вплоть до момента, когда эта порода снова
становилась земной поверхностью на границе с атмосферой, исключая отсюда
только метаморфические изменения, обусловленные воздействием на породу
особо высоких температур и давлений. Также представлял эту стадию
Л.В.Пустовалов, назвавший е? иначе – эпигенезом.Последний термин укоре-
нился в трудах многих отечественных геологов (А.Г.Коссовкой,
А.В.Копелиовича, Г.Ф.Крашенинникова, Л.Б.Рухина, Т.М.Сиановича и др.).
Однако он со временем стал вытесняться термином «катагенез», употребляе-
мым ныне значительно чаще (Н.Б.Вассоевичем, Н.В.Логвиненко,
Б.А.Соколовым, В.Н.Холодовым, О.В.Япаскуртом и др.). Оба термина тракту-
ются сейчас большинством исследователей практически с одинаковым смысло-
вым содержанием. Но дискуссионными остаются границы, стадийность, диаг-
ностические признаки данной стадии преобразования осадков.
Усиленный интерес литологов к катагенетическим преобразованиям при-
вел к необходимости широких комплексных исследований крупных природ-
ных объектов. В результате возникло представление об осадочно-породных
бассейнах как о целостных автономных системах, в которых благодаря преоб-
ладанию нисходящих тектонических движений осадочные и осадочно-
вулканогенные толщи проходят все стадии постседиментационных измегнений
от диагенеза и катагенеза до метаморфизма. Внутри такой породной системы,
которая часто пространственно совпадает с тектоническими впадинами или де-
прессиями, реализуются все процессы формирования нефтяных и газовых ме-
95
сторождений, различных рудных скоплений. В гидрогеологии осадочно-
породные бассейны иногда называют артезианскими.
В соответствии с представлениями ряда ведущих гидрогеологов –
Д.С.Соколова, А.А.Карцева, И.К.Зайцева т др. – среди осадочно-породных бас-
сейнов континентального блока можно выделить три группы: элизионные, ин-
фильтрационные, смешанные.
Для элизионных бассейнов типично резкое и длительное преобладание
нисходящих отрицательных движений, в результате которых во впадинах нако-
пились мощные (до 10 км) осадочные толщи. Положительные движения были
кратковременны и начались в поздние геологические эпохи. Как следствие та-
кого развития в центральных частях депрессии каждый последующий пласт пе-
рекрывает предыдущий, а в целом песчано-глинистая толща становится источ-
ником газоводных флюидов, в ней глины уподобляются пористой резине, на-
сыщенной морской водой, рассеянным органическим веществом (РОВ) и раз-
нообразными газами. По мере погружения они сжимаются и отдают газоводные
растворы в жесткие пласты-коллекторы и дренирующие зоны разломов. Как
следствие в подобных регионах элизионный этап резко преобладает над ин-
фильтрационным, а отжимающиеся седиментационные флюиды обычно миг-
рируют в них от центра к периферии. Этому способствуют высокие геотерми-
ческие градиенты, обеспечивающие температуру до 100 ? С на сравнительно не-
большой (2-3 км) глубине. Здесь очень часто возникают аномально высокие
пластовые давления, которые в глубоких частях бассейнов, в зоне затрудненно-
го водообмена, сохраняются на протяжении длительного геологического вре-
мени.
Для инфильтрационных бассейнов характерны относительно небольшие
(2-3 км) мощности осадочного чехла, что обусловлено слабой тектонической
активностью региона и замедленными нисходящими движениями. Благодаря
тому, что в периферической части осадочный чехол такой «тектонической ча-
ши» оказывается вскрытым эрозией, в наиболее проницаемые пласты-
96
коллекторы с дневной поверхности поступают вадозные воды, которые по за-
кону гидростатического напора мигрируют по ним в направлении от областей
питания к областям разгрузки.
Смешанныеартезианские бассейны занимают промежуточное положе-
ние. Часто отмечается преобладание элизионных процессов на ранних этапах
погружения и инфильтрационных на поздних этапах, после поднятия и частич-
ной денудации водоносных пород на периферии бассейна.
По данным В.Н.Холодова двум первым типам осадочно-породных бас-
сейнов соответствуют два типа катагенеза на континентальном блоке.
Первый тип – элизионный катагенез – характеризуется перераспределе-
нием газоводных флюидов, отжимающихся из глин в песчаники или тектониче-
ские трещины. Это в свою очередь вызывает реакции, идущие на границе двух
разных геохимических сред, где нередко формируются самые разнообразные
аутигенные минералы, в том числе и промышленно важные. Второй тип - ин-
фильтрационный катагенез – отличается тем, что в этом процессе пласты кол-
лекторы (песчаники и карбонатные породы) становятся главной ареной разно-
образных химических реакций; разделяющие их глины слабее отражают изме-
нения, которые возникают в коллекторах под воздействием пластовых вод.
Вопрос 3. Общая характеристика осадочно-катагенетических ме-
сторождений.В осадочных формациях заключено большое количество стра-
тифицированных полезных ископаемых, генезис которых невозможно объяс-
нить только осадочной моделью. Помимо пластообразной формы рудных тел,
приуроченности полезной минерализации к определенным литолого-
стратиграфическим горизонтам, отсутствия (или несущественного развития)
рудогенерирующих магматических комплексов, локализации оруденения в сла-
бодислоцированных породах осадочного чехла, данные месторождения имеют
признаки вторичного минералообразования, поэтому их часто называют эпиге-
нетическими. Наличие рудной вкрапленности и прожилков, метасоматические
структуры руд, повышенные температуры минералов (до 100-250 ? С), нехарак-
97
терные для осадочного минералообразования, тупое выклинивание рудных тел
в пределах осадочных слоев - свидетельствуют об участии относительно горя-
чих растворов в процессе рудогенеза. Изотопный состав ряда минералообра-
зующих элементов указывает в большинстве случаев на их осадочную природу,
но частично и эндогенную. Не всегда удается четко разграничить инфильтра-
ционные, диагенные, катагенные, низкотемпературные гидротермальные про-
цессы с участием эндогенных флюидов по имеющимся спорным диагностиче-
ским признакам. И все же эти месторождения имеют много общего для выделе-
ния их в особый класс – осадочно-катагенетический , в который можно вклю-
чать или особо выделять инфильтрационные образования.
Среди рудных формаций и типов месторождений, относящихся к рас-
сматриваемому генетическому классу, включая инфильтрационные, выделяют
(по В.И.Старостину, П.А.Игнатову,1997):
1) стратиформные полиметаллические в карбонатных породах; 2) меди-
стые песчаники в терригенных красноцветных формациях, 3) медистые песча-
ники палеорусел пестроцветных толщ; 4) урановые и битумно-урановые в па-
леорусловых песчаниках пестроцветных толщ; 5) урановые и ванадий-урановые
в зонах окисления черносланцевых комплексов; 6) ванадий-урановые в кальк-
ретах; 7) металлоносные угли и торфяники; 8) редкометально-урановые в зонах
выклинивания внутрипластового оруденения; 9) битумно-урановые в карбонат-
ных и терригенных породах; 10) битумно-ванадиевые в терригенных толщах;
11) стратиформные целестиновые и баритовые в гипс-карбонатных породах;
12) самородной серы в гипс-карбонатных породах; 13) ийдобромные и метал-
лоносные рассолы.
При участии катагенных флюидов образуются месторождения золота в
углеродистых терригенных и карбонатно-терригенных формациях. Смешанным
элизионным и инфильтрационным процессами объясняется генезис ряда место-
рождений сидеритов и бурых известняков, магнезитов, фосфоритов.
98
Во многих осадочно-породных бассейнах имеется пространственная
связь стратиформных рудных месторождений со скоплениями углеводородного
сырья. Стратиформные рудные месторождения располагаются в краевых частях
нефтегазовых бассейнов или в примыкающих к ним депрессиям.
Вопрос 4. Схема формирования газоводных флюидов в элизионных бас-
сейнах и рудогенез.Одной из выдающихся работ, показавшей механизм фор-
мирования катагенных флюидов и основанной на огромном фактическом мате-
риале, явилась монография В.Н.Холодова «Постседиментационные преобразо-
вания в элизионных бассейнах» (1983).
Главное геохимическое отличие элизионных и инфильтрационных оса-
дочно-породных бассейнов заключается в том, что в первых на протяжении
значительного времени активной силой, определяющей состав газов и вод, яв-
ляются глинистые толщи. Именно в них по мере погружения на разные глуби-
ны осуществляются физико-химические преобразования, формирующие накоп-
ление газоводных флюидов, которые затем отжимаются из этих пластичных
пород и попадают в жесткие и более ?мкие пласты песчаников-коллекторов.
Такое перераспределение газов и вод не проходит бесследно и, с одной
стороны, сопровождается различными реакциями минералообразования на гра-
нице глина-песчаник, а с другой - способствует изменению состава флюидов,
заключенных в песчаном коллекторе, определяет возможность формирования в
нем новых по составу пластовых вод, залежей нефти, катагенетических мине-
ралов и текстур. При этом песчаники играют относительно пассивную роль.
Они принимают отжимающиеся из глин флюиды, а формирующиеся в них
жидкие и газовые фазы являются лишь геохимическим отражением вертикаль-
ной катагенетической зональности в глинах.
Наоборот, в инфильтрационных системах наиболее активная геохимиче-
ская жизнь сосредоточивается именно в относительно проницаемых пластах-
коллекторах. Сюда внедряются вследствие подъема смежных площадей вадоз-
ные поверхностные воды, здесь в результате взаимодействия инфильтрацион-
99
ных вод и вмещающих пород осуществляются сложные геохимические преоб-
разования твердой и жидкой фаз, здесь формируется эпигенетическая зональ-
ность отложений, преобразуются скопления нефти и газов, создаются и исче-
зают разнообразные рудные скопления. Глины в области активных геохимиче-
ских процессов приповерхностной зоны являются более пассивными и как бы
меняются ролями с более проницаемыми песчаниками и карбонатными поро-
дами.
В целом последовательность формирования термальных газоводных рас-
творов в элизионных системах осадочно-породных бассейнов можно предста-
вить в следующем виде.
В зоне диагенеза и в верхней зоне катагенеза, от поверхности осадка на
дне палеоводо?ма и до глубины 2 км, в составе газовой фазы будут повсеместно
преобладать СО и Н S, возможно присутствие газообразных углеводородов. В
2 2
илах оба газа имеют биохимическое происхождение, но ниже все большую
роль начинают играть абиогенные СО и Н S, причем к нижней границе зоны в
2 2
районах, где глинистая покрышка недостаточно проницаема, доминирует СО ,
2
возникшая за счет рассеянных карбонатов. В жидкой фазе отжимаются Н О и
2
битумоиды. Термобарические параметры, в которых формируются газоводные
растворы этой зоны, достигают 100-120 ? С и 420-500 атм. В породах-
коллекторах, а также зонах повышенной трещиноватости из растворов осажда-
ются сульфиды и карбонаты.
При большем погружении нефтематеринских толщ на глубины от 2 до 4
км, ведущим процессом становится отторжение из РОВ жидкой нефти, раство-
ренных в воде углеводородов, газообразных углеводородов. Область, в которой
реализуются процессы формирования битумно-нефтяных скоплений, ограничи-
вают температуры от 120 до 200 ? С и давлении от 500 до 1000 атм. Главным
геохимическим процессом является эмиграция углеводородов в пласты-
коллекторы и разломы и формирование в них залежей нефти и газа.
100
На глубинах от 4 до 5 км протекают процессы гидрослюдизации глин и
дегидратации. Примерно в этом же интервале из РОВ формируются газообраз-
ные углеводороды, а также СО и Н S. Эта стадия осуществляется при темпера-
2 2
турах 200-250 ? С и давлениях 1000-1200 атм.
Наконец, на глубинах 5-7 км пласты сильно преобразованных и изменен-
ных глин вновь становятся поставщиками СО , Н S, SiО , отчасти газообраз-
2 2 2
ных углеводородов.
Приведенная выше зональность генерации газоводных растворов в оса-
дочно-породных бассейнах элизионной группы не имеет четкой глубинной
привязки; мощность различных зон находится в тесной связи с термической ха-
рактеристикой конкретных регионов и плотностью пород, слагающих их разре-
зы. Интенсивность тех или иных преобразований, а иногда и их глубина зави-
сят также от проницаемости глинистых покрышек, от первичного литолого-
фациального состава осадочных пород. Так, формирование преимущественно
монтмориллонитовых глин на катагенетической стадии порообразования будет
стимулировать интенсивные процессы дегидратации; присутствие в разрезе
глин, содержащих рассеянные карбонаты или сульфиды, будет способствовать
интенсивному развитию углекисло-сероводородных явлений. Генерации разно-
образных газов способствует преобразования органического вещества. Если в
разрезах присутствуют горючие сланцы и породы, обогащенные седиментоген-
ным органическим веществом в количестве С ? 1 %, то при их катагенезе на
орг
глубинах от 2 до 6 км согласно представлениям многих геологов генерируется
нефть и газ. Такие отложения называют нефтематеринскими.
Формирование термальных растворов в ряде случаев может привести к
мобилизации рудных компонентов из вмещающих глинистых пород и переот-
ложению в пласты-коллекторы и зоны повышенной трещиноватости. Этот ме-
ханизм особенно типичен для тех компонентов, которые растворяются при из-
бытке СО или Н О и выпадают из растворов при их дефиците. Такими элемен-
2 2
тами являются, например, Fe и Mn; первый легко мигрирует в виде бикарбоната
101
двухвалентного железа и осаждается при потере СО , тогда как второй хорошо
2
растворим в сероводородной обстановке.
Минерализованные воды и рассолы натриевого и кальциевого типов, от-
носящиеся к захороненным вместе с осадками седиментационным морским во-
дам, могут нагреваться в платформенных областях до 150-200 ? С. Они являются
хорошими растворителями для многих элементов (Fe, Mn, Ni, Cu, Pb, Zn, Sr, Li,
Cs, Au, Ag и др.). Металлоносные хлоридные термальные рассолы встречаются
в современных артезианских бассейнах на глубинах 3-5 км и по составу могут
соответствовать вулканогенным гидротермальным растворам.
В случае накопления больших масс монтмориллонитовых глин в аридных
условиях и в континентальной окислительной обстановке, высвобождающиеся
растворы могли быть окислительными (по ряду элементов, в частности меди),
пресными и гидрокарбонатными. Такие воды должны были опреснять минера-
лизованные захороненные воды, что способствовало растворению и переносу
ряда микроэлементов (J, B, Br, F, As, U, Sb и Hg).
В зонах глубокого катагенеза и газонефтеобразования могли формиро-
ваться рассолы, обогащенные металлоорганическими соединениями. Так на-
пример, известны хорошо растворимые уран- и золотогуминовые комплексы,
металл-хелатные, углеводородно-газортутные соединения и др. В местах ин-
тенсивного окисления, перепада рН, снижения давления и температуры они мо-
гут распадаться и формировать битумно-металлическое оруденение. Широко
известны урано-битумные руды, ванадиеносные битумы, золотосодержащее
керогеноподобное органическое вещество. В битумах отмечены концентрации
U, Mo, V, Cr, Hg, Se, Pb, As, Cu, Ni, TR, крупные скопления галенита, сфалери-
та, марказита и киновари.
Вопрос 5. Примеры месторождений.Месторождения, связанные с
грунтовыми водами. С деятельностью грунтовых вод связывают образование
месторождений меди, редких земель, урана, легированных железных руд, мар-
ганца, бокситов, каолина, магнезита, талька, малахита, бирюзы, хризопраза и
102
других полезных ископаемых. Во многих учебниках эти месторождения рас-
сматриваются как переотложенные и вместе с инфильтрационными включены в
группу кор выветривания. Главными факторами такого рудообразования явля-
ются: наличие крупных источников полезных компонентов в области питания
грунтовых вод, развитие жаркого гумидного климата, а предрудный этап, с ко-
торым связано интенсивное химическое выветривание и поступление больших
масс полезных компонентов в грунтовые воды, медленные положительные кон-
седиментационные движения крупных стабильных блоков земной коры, опре-
делявших постоянное понижение уровня грунтовых вод; значительный объем
грунтовых вод, большая протяженность и высокая контрастность геохимически
барьерных условий.
Примером крупномасштабного осадочно-диагенетического рудообразо-
вания могут служить медные рудные тела Удоканского месторождения, локали-
зованные в раннепротерозойской молассоидной толще. Здесь согласные с вме-
щающими осадочными горизонтами рудные тела, повторяют размещение рука-
вов подводной дельты и располагаются в заливно-лагунных отложениях.
Осадочно-катагенетические месторождения.В качестве примера можно
привести месторождения углеводородов (нефтегазоносные бассейны:Волго-
Уральский, Днепрово-Донецкий, Северо-Каспийский, Западно-Сибирский,
Ферганский, Азово-Кубанский, Сахалинский и др.), Джесказганское месторож-
дение медистых песчаников (Казахстан), полиметаллические руды Мирлимсай-
ского месторождения (Казахстан) и рудного района Миссури (США), сидери-
товые руды Бакальской группы и Саткинское магнезитовое месторождение (Ю.
Урал), золоторудное месторождение Кумтор (Киргизия), месторождения само-
родной серы, барита (в Уральской и Новоземельской провинциях).
Осадочно-катагенетические элизионные и инфильтрационные месторож-
дения имеют важное промышленное значение. Этому способствует их больше-
объемность, простая морфология рудных тел (пласты, линзы), часто небольшая
глубина залегания. Эти месторождения имеют определяющее экономическое
103
значение в энергетике и водоснабжении. Помимо этого более половины миро-
вых запасов свинца и около 40 % цинка, связывается с осадочно-
катагенетическическим генезисом. Инфильтрационные месторождения урана
составляют около 50 % мировых запасов.
Несмотря на многие дискуссионные аспекты их генезиса, для большинст-
ва исследователей очевидно, что при формировании данного типа месторожде-
ний используется собственный потенциал осадочно-породного бассейна –
флюидный, вещественный и энергетический.
Литература: [6], с.4-16.
Дополнительная литература к проблемной лекции
Анфимов Л.В. Литогенез в рифейских осадочных толщах Башкирского мегантикли-
нория (Ю. Урал). Екатеринбург: Изд-во УО РАН. 1997. С.174-274.
Вассоевич Н.Б. Теория осадочно-миграционного происхождения нефти (историче-
ский обзор и современное состояние) // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1967. № 11. С. 135-156.
Хаин В.Е., Соколов Б.А. Роль флюидодинамики в развитии нефтегазоносных бассей-
нов // Вестник МГУ. Сер. геол. 1994. № 5. С. 3 –12.
Грановский А.Г., Грановская Н.В. Термобарогеохимический анализ процессов ката-
генеза среднерифейских отложений Башкирского мегантиклинория // Закономерности строе- ния осадочных толщ: Материалы третьего Уральского литологического совещания. Екате- ринбург: Изд-во УГГГА, 1998. С. 105 - 108.
Коссовская А.Г., Шутов В.Д. Типы регионального эпигенеза и их связь с тектониче-
ской обстановкой на материках и в океанах // Геотектоника. 1976. № 2. С. 15-30.
Курило М.В. Стадиальные минералого-геохимические изменения в породах угленос-
ной формации Донбасса // Литология и полезные ископаемые. 1993. № 2. С. 44-55.
Логвиненко Н.В., Шванов В.Н. К характеристике границы между осадочными и ме-
таморфическими породами // Изв. АН СССР. Сер геол. № 3. 1973. С. 36-45.
Пиотровкий А.М. Влияние генетических особенностей на формирование физико-
механических свойств пород среднего карбона Донецкого бассейна // Вест. МГУ. Сер. геол.. 1984. № 2. С. 37-52.
Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых: учебник. – М.: Изд-во
МГУ, 1997. С. 177-184, 232-251.
Тимофеев П.П., Косовская А.Г., Шутов В.Д., Боголюбова Л.И., Дриц В.А. Новое в
учении о стадиях осадочного породообразования // Литология и полезные ископаемые. 1974. № 3. С.58-82.
Хаин В.Е., Соколов Б.А. Рифтогенез и нефтегазоносность: основные проблемы// Геол.
журнал. 1991. № 5. С. 3-16.
Холодов В.Н. Новое в познании катагенеза // Литология и полезные ископаемые.
1982. № 3. С. 3-22.
Холодов В.Н. Постседиментационные преобразования в элизионных бассейнах (на
примере Восточного Предкавказья). М: Наука. 1983. С.3-7, 82-119.
Япаскурт О.В. О взаимоотношениях катагенеза и начального метаморфизма // Вест.
МГУ. Сер.геол.. 1981. № 5. С. 33-38.
104
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Ознакомиться с дополнительной литературой по теме «Катагенетическое образо-
вание месторождений»
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что такое катагенез?
2. Как формируются гидродинамические системы при катагенических преобразованиях осадочных толщ?
3. В чем отличие элизионного катагенеза от инфильтрационного?
4. При каких температурах образуются полезные ископаемые катагенетических место- рождений?
5. Какие геологические особенности присущи катагенетическим месторождениям (форма рудных тел, стратиграфические, литологические, фациальные особенности)
6. Привести примеры месторождений, формирующихся осадочно-катагенетическим пут?м.
Литература: [6]; [10], с. 61 – 78
Метаморфогенная серия
Лекция 18 (2 часа) Метаморфизованные и метаморфические место-
рождения
Общая характеристика, типы месторождений. Физико-химические ус-
ловия образовании, метаморфические фации и полезные ископаемые. Примеры регионально
метаморфизованных месторождений, контактово-
метаморфических месторождений, динамометаморфических месторожде- ний, импактитовые месторождений.
Вопрос 1.Общая характеристика.Образуются при метаморфизме – т. е
разнообразных эндогенных процессах, с которыми связаны изменения в струк-
туре, минеральном и химическом составе горных пород, отличающиеся от их
первоначального образования.
Месторождения делятся на метаморфизованные и метаморфические.
Метаморфизованные месторождения подверглись изменению одновре-
менно с окружающими их породами в такой степени, что метаморфические
признаки в форме, строении и составе тел полезных ископаемых оказываются
доминирующими.
105
Метаморфические месторождения возникли вновь в процессе метамор-
физма в связи с перегруппировкой минерального вещества метаморфизуемых
пород.
Метаморфические процессы могут быть региональными и локальными. К
локальным разновидностям относятся автометаморфизм, контактовый мета-
морфизм массивов изверженных пород, а также динамометаморфизм вдоль
тектонических зон (сдвигов, надвигов). Региональный метаморфизм развивает-
ся вследствие совокупного воздействия статической и динамической нагрузок
горных пород, в обстановке повышающегося давления, температуры и воздей-
ствия различных минерализаторов, особенно воды. В крайних формах он пере-
ходит в ультраметаморфизм, обуславливающий выборочное или полное пере-
плавление изменяющихся пород.
Метаморфизм может быть прогрессивным и регрессивным. Региональ-
ный метаморфизм, вызванный повышением температуры и давления, называет-
ся прямым, или прогрессивным, способствующем реакциям с выделением во-
ды, углекислоты из минералов. Метаморфизм, связанный со сменой высоко-
температурных минеральных ассоциаций низкотемпературными, способст-
вующий обратному поглощению воды и углекислоты, называется обратным
или регрессивным.
Метаморфизм разделяется также на изохимический и аллохимический.
Изохимический (без привноса новых минералообразующих веществ) характе-
рен для прогрессивной стадии. Аллохимический (с привносом новых веществ и
изменением химического состава метаморфизующихся пород) наиболее харак-
терен для регрессивной стадии метаморфизма.
Вследствие метаморфизма меняется и форма тел полезных ископаемых,
образуются метаморфические текстуры и структуры.
Форма тел полезных ископаемых – сплющенная, пластообразная, ленто-,
линзо-, жилообразные залежи сплошных руд.
106
Текстуравещества метаморфизованных месторождений полосчатая,
плойчатая, сланцеватая.Структура - гранобластовая, листоватая, пластинча-
тая.
Минеральный состав метаморфизованных месторождений отличается пе-
реходом гидрооксидов в оксиды (лимонит-гематит, магнетит; псиломелан-
браунит, опал – кварц фосфорит-апатит, уголь - графит).
Для минеральных ассоциаций метаморфогенных месторождений харак-
терны минеральные парагенезисы соответствующей фации метаморфизма.
Геологический возраст. Метаморфогенные месторождения локального
метаморфизма могут иметь различный возраст. Среди месторождений, связан-
ных с региональным метаморфизмом, резко преобладают древние образования
– докембрийские (архейские, протерозойские), раннепалеозойские.
Вопрос 3. Физико-химические условия образования, метаморфические
фации и полезные ископаемые. Формирование месторождений происходит
при высокой температуре, которой иногда сопутствует высокое давление, при
участии минерализаторов – воды, углекислоты, сероводорода и других летучих
соединений.
Температура рудообразования. Установлено, что нижняя граница регио-
нального метаморфизма (по пределу устойчивости каолина) колеблется в пре-
делахз 450-500 ? С, переход от низкой к средней температуре (по исчезновению
хлорита) – при 600 ? С, от средней к высокой температуре (по устойчивости
мусковита) – при 700-750 ? С, а веорхняя граница, установленная по парагенези-
су пироксена и гиперстена – 900-950 ? С. Такие высокие жзначения не достижи-
мы при простом погружении толщ горных пород и заключенных в них полез-
ных ископаемых. Поэтому считается, что важным источником метаморфизма
явлется периодически усиливающийся тепловой поток из недр Земли.
107
Давление при рудообразовании может достигать 1500-1700 МПа. Образо-
вание различных криатллических сланцем происходит в пределах давлений
700-200 МПа.
Метаморфические фации и соответствующие им полезные ископаемые
показаны на рисунке 2.
Рисунок 2 - Физические условия возникновения метаорфических фаций. По
данным П.Эсколы, Н.Елисеева, В.Соболева, Ф.Тернера, Дж.Ферхугена и др.:
1-6 – фации: 1 – цеолитовая, 2 – зеленосланцевая, 3 – амфиболовая, 4 – глауко- фановая, 5 – гранулитовая, 6 - эклогитовая
Вопрос 4. Примерырегионально метаморфизованных месторожде-
ний, контактово-метаморфических месторождений, динамометаморфи-
ческих месторождений, импактитовые месторождений. Классификация
метаморфогенных пород и примеры месторождений каждого класса показаны в
таблице 4.
108
Таблица 4 Классификация метаморфогенных месторождений
Метаморфогенная серия
1. Регионально- Железорудные, марганцевые, золото-
Метаморфизо- метаморфизованный урановые, апатитовые, колчеданные
ванная 2. Контактово- Железорудные, графитовые, корундовые
метаморфизованный скарнированные
1. Зеленосланцевый Горного хрусталя, золото-кварцевые, мрамо-
Метаморфическая ра, кварциты, кровельные сланцы
2. Амфиболитовый Андалузитовые, кианитовые, силлиманито-
вые, наждака, амфибол-асбестовые
3. Гранулит-эклогитовый Гранатовые, рутил-ильменитовые, флогопи-
товые
4. Импактитовый Алмазные (?)
Примером метаморфизованных месторождений являются железистые
кварциты Курской магнитной аномалии (КМА) и Криворожского месторожде-
ния, марганцевые месторождения Индии, урансодержащие золотоносные
конгломераты месторождения Витватерсранд (ЮАР), свинцово-цинковые ру-
ды месторождения Брокен-Хилл в Австралии. К контактово-
метаморфизованным относятся Южноякутские магнетитовые месторождения
железа, Курейское месторождение графита (Красноярский край), месторожде-
ния корунда и наждака в Греции.
Метаморфические месторождения - месторождения флогопита на Ал-
данском щите, кианитовые и силлиманитовые месторождения на Кольском по-
луострове, в Карелии, графита на Украине и др.
Примером динамометаморфических месторождений являются: Кокчетав-
ское месторождение алмазов, месторождение золота Бакрчик (Казахстан).
К импактитовым месторождениям возможно относятся алмазы некото-
рых месторождений Архангельской провинции.
Литература: [1], с.261-285; [2], с 154-160
109
Проектные задания студентам по самостоятельной работе Изучить генетические особенности метаморфогенных месторождений Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Что такое региональный и локальный метаморфизм (контактовый, динамометамор- физм, ударный метаморфизм)?
2. Какие фации характерны для регионального метаморфизма?
3. Какие температуры и давления соответствуют фациям регионального метаморфиз- ма?
4. Какие полезные ископаемые характерны для цеолитовой фации?
5. Какие полезные ископаемые образуются при метаморфизме в фации зеленых слан- цев?
6. Какие полезные ископаемые характерны для глаукофановой, амфиболитовой, грану- литовой фаций?
7. Какие фации характерны для пород контактового метаморфизма?
8. Привести примеры полезных ископаемых, образующихся при контактовом мета- морфизме.
9. Как образуются железистые кварциты, привести пример месторождений.
10. Как образуются золотоносные конгломераты, привести пример месторождения
11. Привести примеры месторождений, образующихся при ударном метаморфизме
12. Как образуются алмазы при динамометаморфических процессах?
Литература: [1], с.261 – 285; [9], с. 69 – 80; [20]
110
Рекомендуемая литература
1. Основная
Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М.: Недра, 1989. 360 с.
2. Дополнительная
1. Вольфсон Ф.И., Некрасов Е.М. Основы образования рудных место-
рождений. М.: Недра, 1986.
2. Смирнов В.И., Гинзбург А.И., Григорьев В.М., Яковлев Г.Ф. Курс
рудных месторождений. М.: Недра, 1986, 360 с.
3. Генезис рудных месторождений / Б.Скиннер. М.: Мир, 1984.
4. Генетические модели эндогенных рудных формаций. Т.1. Новоси-
бирск: Наука, 1983. 184с.
5. Грановская Н.В. Эпигенетические и осадочно-катагенетические ме-
сторождения: современные генетические гипотезы. Методическое пособие
по дисциплине «Геология полезных ископаемых», раздел «Генетические ти-
пы месторождений». Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2002.16 с.
6. Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторож-
дениях / Под редакцией А.Г.Бетехтина. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 622 с.
7. Уэйджер Л., Браун Г. Расслоенные изверженные породы. М.: Мир,
1970. 552 с.
8. Екимова Т.Е., Лаврова Л.Д., Надеждина Е.Д. и др. Новый тип ко-
ренных месторождений алмазов // Руды и металлы, стартовый номер, 1992.
С. 69 -80
9. Минерагения осадочных бассейнов континентов и периконтинен-
тальных областей. М.: МПР, 1998. 590 с .
10. Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых:
учебник. М.: Изд-во МГУ, 1997. 304 с.
11. Котляр В.Н. Основы теории рудообразования. М.: Недра, 1970
111
12. Рудные месторождения СССР. Т.1,2,3 / В.И.Смирнов. М.: Недра,
1978.
13. Шнейдерхен Г. Рудные месторождения/ Под ред. В.И.Смирнова.
М.: ИЛ, 1958. С.371.
14. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. М.: Изд-во
МГУ, 1991. С. 284.
15. Куварт М. Неметаллические полезные ископаемые/ Под ред.
В.П.Петрова. М.: Мир, 1986. С.329.
16. Вахромеев С.Ф. Месторождения полезных ископаемых. М.: Недра,
1979. С.294
17. Митчелл А., Гарсон М. Глобальная тектоническая позиция мине-
ральных месторождений. М.: Мир, 1984. С. 496.
18. Геодинамические реконструкции. Методическое руководство /
Мин-во геологии СССР. ВСЕГЕИ. Л.: Недра, 1991. 144 с.
19. Белевцев Я.Н. Метаморфогенное рудообразование. М.: Недра, 1979.
С. 275.
20. Асаналиев У.А., Наркелюн Л.Ф., Попов В.В. и др. Справочное по-
собие по стратиформным месторождениям М.: Недра, 1990. С. 234.
21. Шило Н.А. Основы учения о россыпях. М.: Наука, 1985, с.338
22. Бугельский Ю.Ю. и др. Экзогенные рудообразующие системы кор
выветривания. М.: Наука, 1990. С. 186.
23. Соколов Б.А. Эволюция и нефтегазоносность осадочных бассейнов.
М.: 1980. С. 243.
24. Геология угольных бассейнов и месторождений СССР. М.: Госгор-
техиздат, 1960. С. 496.
25. Михайлов Б.М. Рудоносные коры выветривания: Принципы и ме-
тоды оценки рудоносных геологических формаций. Л., Недра, 1986. 238 с.
26. Билибин Ю.А. Основы геологии россыпей. М.: Изд. АН СССР, 1955
112