Геологические условия формирования гидротермальных месторождений

Тепловой поток + жилы, по которым циркулирует поток. Гидротермальный процесс идет в глубинных разломах. Вынужденная миграция обусловлена действием внешних сил. В породе возникают трещины, что облегчает движение гидротерм. Давление помогает им циркулировать вверх. Свободная миграция, или тепловая конвекция. Для тепловой конвекции характерно восходящее движение разогретой центральной части системы и нисходящее - охлажденных периферических. Руды откладываются в верхней части системы благодаря различным геохимическим барьерам.

39. Роль складчатых и разрывных нарушений в гидротерм процессах Структуры месторождений. Главная форма гидротермальных рудных тел - жильная. Встречаются простые и сложные жилы, штокверки, трубообразные тела. Встречаются зоны рассеянного вкрапленного оруденения метасоматического генезиса в пористых породах. Ориентировка рудных тел определяется тектоническими разрывными нарушениями, проницаемыми для растворов во время рудообразования (трещины скола и отрыва), литологией: а) пористые и легкорастворимые породы, благоприятные для рудоотложения; б) слабопроницаемые породы.

40. ПЛУТОНОГЕННЫЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Этот класс ассоциирован с гранитоидным магматизмом и формировался от архея до неогена.

Типичные месторождения. Сюда относятся очень разнообразные объекты: месторождения Au, Ag, Mo, W, Cu, Sn, Bi, U, Pb-Zn, As, Sb, Co, Ni, Fe, барита и флюорита. Зачастую месторождения комплексные.

Основная масса плутоногенных месторождений относится к жильным и штокверковым, на ряде месторождений широко развиты метасоматические руды. Выделяют три подкласса: высоко-, средне- и низкотемпературные.

Глубина образования: 1.5 - 5 км.

Температура образования: от 500 до 100-50

Форма рудных тел: Главным образом - различные жилы, известны трубообразные, изометричные и неправильной формы тела и штокверки. Месторождение обычно представлено серией рудных тел.

Околорудные гидротермальные изменения: окварцевание, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация.

Текстуры руд: массивные, прожилковые, вкрапленные, прожилково-вкрапленные, гнездово-вкрапленные, полосчатые и др.

Структуры руд: гипидиоморфнозернистая, аллотриоморфнозернистая, эмульсионная, метазернистая и многие др.

1) Высокотемпературные месторождения формировались на глубинах от 1 до 5 км при температуре 500-300 °С. Ведущим жильным минералом является кварц. Также встречаются карбонаты, пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, серицит, хлорит, эпидот.

Наиболее распространенные рудные формации:

медно-молибден-порфировая - Сорское (Кузнецкий Алатау)

золото-кварц-сульфидная (Дарасун,);

2) Среднетемпературные месторождения.

Температура формирования продуктивных ассоциаций - 350-200 °С.

3) Низкотемпературные месторождения. Представлены рудными формациями, возникшими при температуре 200-50 °С. Часто источник флюидов неизвестен из-за большой удаленности.

Рудные формации: мышьяковая, флюоритовая

41. ВУЛКАНОГЕННО- ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Вулканогенно-гидротермальные месторождения - это месторождения, образовавшиеся в близповерхностных условиях синхронно с процессами вулканизма в результате деятельности открытых гидротермальных систем. Для этих месторождений характерны резкие изменения физико-химических условий минералообразования во времени и пространстве.

Характерны месторождения, приуроченные к жерлам и периферии вулканов.

Рудовмещающими структурами являются конические, кольцевые, трубчатые, радиально-трещинные разломы и отслоения, эксплозивные брекчии.

Форма рудных тел: жилы, трубы и штокверки.

Глубина образования: от поверхности до 1 километра

Температура рудообразования: от 500-600 до 100

Минеральный состав. Характерные минералы руд: халцедон, опал, адуляр (полевой шпат), серицит, карбонаты, сера, киноварь. Рудам свойственно разнообразие структур и текстур, обусловленное резкой изменчивостью физико-химических параметров минералообразования.

Текстуры: сферолитовые , ритмично-полосчатые, брекчиевые, прожилковые, вкрапленные и массивные.

Структуры: от скрытокристаллических и тонкозернистых до мелко- и среднезернистых; неравномернозернистые, друзовые.

Возраст палеоген-неогеновый или меловой.

Рудные формации вулканогенно-андезитоидного ряда.

Формация серных кварцитов

Золото-серебряная формация Тасеевское и Балейское Месторождения пространственно и генетически связаны с андезитами, дацитами и риолитами, чаще - с экструзивными образованиями.

Ртутная формация

Серебро-свинцово-цинковая

42. Гидротермально-осадочные (КОЛЧЕДАННЫЕ) МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Сюда относятся месторождения сульфидных руд, связанных с подводно-морскими базальтоидными формациями. Время формирования: с раннего архея

Выделяют 2 основных типа обстановок колчеданообразования.

1) Срединно-океанические хребты (кипрский подкласс). В рифтовых структурах срединно-океанических хребтов формировались медно- и цинковоколчеданные месторождения офиолитовых поясов (II стадия цикла Уилсона). Часто приурочены к чашеобразным впадинам и располагаются вблизи центров активного вулканизма. Представлены месторождениями Кипра, Ньюфаундленда, Скандинавии 2) Островные дуги (подклассы уральский, куроко и бесси). В пределах островных дуг над зонами Беньофа-Заварицкого на ранних стадиях субдукции в результате переплавления главным образом погружающейся под континент океанической коры проявился интенсивный базальт-андезитовый вулканизм. С ним связаны цинково-медные месторождения III стадии цикла Уилсона (колчеданные месторождения Урала). На более поздних стадиях субдукции резко возрастают объемы ассимиляции материала континентальной (сиалической) коры. Вулканизм становится более кислым и щелочным. В это время возникают свинцово-цинково-медно-серебряные месторождения

Полезные ископаемые. Из колчеданных месторождений получают до 10-15 % мировой добычи меди, цинка, свинца и значительные количества попутно извлекаемых серебра, золота, кадмия, селена, олова, висмута, таллия, бария и др.

43. Генетическая классификация экзогенных месторождений

Экзогенные месторождения подразделяются на:

- Месторождения кор выветривания (Остаточный и переотложенный классы)

- Осадочные месторождения (механогенные - россыпи, хемогенные, биохимический классы)

44. ЗОНА ВТОРИЧНОГО ОБОГАЩЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Граница зоны окисления и зоны вторичного обогащения примерно совпадает с уровнем грунтовых вод.

В зоне окисления сульфидных тел выделяют несколько подзон:

1) поверхностный слой;

2) зона окисления, подзоны:

а) окисленных руд;

б) окисленных выщелоченных руд;

в) богатых окисленных руд;

3) зона вторичного обогащения

4) зона неизмененных руд.

Граница зоны окисления и зоны вторичного обогащения примерно совпадает с уровнем грунтовых вод. В зоне вторичногообогащения образуются новые сульфиды с содержанием Си, Ад

45. ЗОНА ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Тела полезных ископаемых вблизи земной поверхности подвергаются химическому и физическому выветриванию, изменяющему их химический и минеральный состав. Основным видом изменения является окисление, поэтому выветрелая часть месторождения именуется зоной окисления. Наибольшее изменение претерпевают тела сульфидных руд.

В зоне окисления сульфидных тел выделяют несколько подзон:

1) поверхностный слой;

2) зона окисления, подзоны:

а) окисленных руд;

б) окисленных выщелоченных руд;

в) богатых окисленных руд;

3) зона вторичного обогащения

4) зона неизмененных руд.

Граница зоны окисления и зоны вторичного обогащения примерно совпадает с уровнем грунтовых вод.

46. ПРИЗНАКИ ОСТАТОЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Характерными чертами месторождений, сформированных в результате процессов выветривания, являются:

1) связь с влажным и жарким климатом;

2) приуроченность месторождений к эпохам выравнивания;

3) локализация месторождений в определенных зонах вертикального разреза кор выветривания;

4) преимущественно плащеобразная форма рудных тел;

5) слабая сцементированность вмещающих пород, рыхлые, пористые, цементные, каркасные текстуры; тонкодисперсные структуры руд.

47. Характеристика процессов образования коры выветривания

В формировании кор выветривания и их полезных ископаемых существенное значение играет климат. Главными параметрами климатических условий являются температура воздуха и влажность (количество осадков).

Низкая температура приполярных широт неблагоприятна для образования кор выветривания. Теплый климат средних широт способствует образованию хорошо проработанных кор выветривания. Жаркий климат тропиков создает оптимальные условия для формирования наиболее зрелых кор выветривания. Таким образом, степень разложения коренных пород и зрелость кор выветривания возрастает от полярных областей к экватору.

Малая влажность полярных областей, где вода находится в твердом состоянии, и низких широт (пустыни), препятствует развитию кор выветривания.

Климат регулирует скорости процессов выветривания, определяя мощность толщи. Рельефконтролирует водный режим и характер перераспределения вещества. Состав материнских пород влияет на формирование минералов коры выветривания

Основными агентами преобразования горных пород в коре выветривания являются: вода, кислород, углекислый газ, кислоты, микроорганизмы, колебания температуры.

Главными процессами, обусловливающими разложение минералов в коре выветривания, являются: окислительно-восстановительные реакции; реакции обмена; гидролиз силикатов. Конечными продуктами глубокого химического преобразования минералов в корах выветривания являются глинистые минералы, простые окислы и гидроокислы. Также могут формироваться карбонаты, сульфаты, сульфиды, фосфаты

48. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСАДОЧНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Типичными признаками осадочных месторождений являются:

1) локализация в определенных фациально-палеогеографических зонах;

2) строгая приуроченность к стратиграфическим горизонтам (слоям);

3) образование руд в стадию седиментогенеза (осадконакопления) и диагенеза;

4) пластовая, линзовидная и лентовидная форма рудных тел;

5) характерные седиментационно-обломочные, слоистые, конкреционные и биогенные текстуры руд.

По ведущему механизму рудонакопления выделяют механогенные, хемогенные и биогенные месторождения.

50. ХИМИЧЕСКИЕ ОСАДОЧНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Среди химических осадочных месторождений выделяют два типа – сформированные из истинных растворов и из коллоидов. К первому относят месторождения солей и рассолов, ко второму – металлов. Отличие данной группы месторождений в низкой температуре минералообразования.

Образование месторождений солей связывают с процессом соленакопления в осадочных солеродных бассейнах – галогенезом. Выделяют три типа галогенеза – хлоридный, сульфатный и содовый (карбонатный). Комплексы солесодержащих пород называют эвапоритами.

Существует четыре типа месторождений солей:

1) современные рассолы соленосных озер и морей – поверхностные скопления гидроминерального сырья;

2) рассолы подземных вод (подземное гидроминеральное сырье);

3) соли современной садки;

4) древние соли.

Накопление солей может происходить двумя путями: 1) выпадение последовательного ряда солей (от труднорастворимых до более легкорастворимых) 2) концентрирование и выпадение легкорастворимых (калийных и магниевых) солей при поступлении новых порций воды в солеродный бассейн.

Месторождения, возникающие из коллоидных растворов

К этому классу отнесены осадочные месторождения железа, марганца и алюминия. Среди месторождений железа и марганца выделяется три разновидности: оолитовых руд; железо-марганцевых конкреций, железистых и марганцевых кварцитов (метаморфизованные залежи).

Для рассматриваемых месторождений характерны следующие особенности:

1) пластообразная форма рудных тел;

2) приуроченность оруденения к определенным эпохам накопления руд Fe, Mg и Al;

3) оолитовые, конкреционные и микрослоистые текстуры руд.

Рудные тела залегают в отложениях, которые накапливались в мелководных озерах, заливах, бухтах, лагунах и на океаническом дне. Наиболее крупные месторождения бурых железняков и окисных марганцевых руд занимают обширные мульды.

51. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСАДОЧНЫЕ МЕСТОРЖДЕНИЯ

К биохимическим относятся месторождения фосфоритов, кремнистых, карбонатных пород, бурого и каменного угля и горючих сланцев. Биохимические процессы представляются важными при образовании некоторых осадочных месторождений урана, редких земель, иттрия, скандия, меди, серебра, полиметаллов (Pb и Zn), платиноидов, ванадия и серы. Они имеют большое экономическое значение, так как являются важнейшими энергетическими источниками и обеспечивают сырьем химическую промышленность (в том числе – производство фосфатных удобрений).

Месторождения фосфоритов

Фосфориты - породы с экзогенными концентрациями скрыто- или микрокристаллического апатита.

Характерными чертами геологического строения этих месторождений являются:

1) приуроченность к континентальным осадкам,

2) ассоциация фосфоритов с кремнисто-карбонатными, карбонатными, формациями;

3) наличие эпох фосфатонакопления ( венд-кембрийская, пермская и мел-палеогеновая);

4) пластовая форма рудных залежей;

5) обломочная, конкреционная, зернистая, слоистая текстура руд; структура - от тонкозернистой до скрытокристаллической;

6) повышенное содержание ряда элементов (уран, стронций, редкие земли, фтор и др.).

Все фосфориты характеризуются повышенным содержанием радиоактивных, рассеянных и редких элементов: U, Th, Y, TR, Sc, V, Mo, Sr, Ba, F. Накопление примесей обусловлено большой сорбционной и изоморфной емкостью мелкозернистого апатита.

Важнейшими типами биогенных осадочных месторождений являются месторождения твердых горючих полезных ископаемых – торфа, лигнита, каменного и бурого угля и горючих сланцев. Все они представляют собой концентрации органического вещества различной степени литификации.

1) приуроченность к отложениям заболоченных ландшафтов

2) ассоциация с терригенно-карбонатными и сероцветными песчано-глинистыми формациями гумидного климата;

3) связь с эпохами угленакопления

4) закономерное положение угольных пластов внутри осадочных ритмов, сложенных угленосными терригенными или терригенно-карбонатными отложениями;

Формирование торфяных залежей происходит в условиях бескислородного окисления и высокой увлажненности почв.

Угольные месторождения располагаются внутри крупных прогибов – угольных бассейнов. Первичное органическое вещество углей может быть гумусовым (остатки высших растений) и сапропелевым (остатки зоо- и фитопланктона). Гумусовое вещество может быть автохтонным, накопившимся на месте роста, и аллохтонным, т.е. переотложенным

В составе углей выделяют горючую и негорючую массу. Негорючая масса состоит из влаги и золы. Горючая включает сумму летучих компонентов, кокс и серу .

52. Эпигенетические (гидрогенные) месторождения

Месторождения этой группы сформированы потоками грунтовых, подземных вод, углеводородных флюидов и низкотемпературных гидротермальных растворов различного происхождения. По своему происхождению они являются промежуточными между типичными гидротермальными и экзогенными образованиями.

В рассматриваемую группу включены три типа месторождений:

1) экзодиагенетический, связанный с деятельностью грунтовых вод (U, V);

2) инфильтрационный, сформированный в результате движения нисходящих потоков метеорных артезианских вод (U-редкометальные);

3) эксфильтрационный, образованный восходящими потоками седиментационных вод артезианских бассейнов (Sr, Li, Cu, Pb, Zn).

Эпигенетические месторождения могут быть древними и формироваться в современную эпоху.

Месторождения, связанные с грунтовыми водами.

Для экзодиагенетических месторождений характерно:

1) субсогласное с напластованием залегание рудоносных зон;

2) локализация оруденения в стратиграфических уровнях крупных перерывов в осадконакоплении (несогласий);

3) позиция оруденелых горизонтов в основании регрессивно построенных толщ;

4) контрастная фациально-литологическая обстановка оруденения;

5) приуроченность руд к палеопроницаемым породам.

Рудные формации:

- медистые песчаники палеорусел;

- урановые и уран-ванадиевые в палеорусловых песчаниках;

-уран-ванадиевые в калькретах;

- металлоносных углей и торфяников.

Инфильтрационные месторождения.

Для них характерны следующие особенности:

1) расположение в областях аридного климата;

2) приуроченность к проницаемым водоносным горизонтам песков и песчаников;

3) пространственная связь с флексурами или внутренними поднятиями;

4) ролловая форма рудных тел

Формация эпигенетических редкометально-урановых руд.

Эксфильтрационные месторождения. К данному классу отнесены месторождения стратиформных руд меди, свинца, цинка, урана, ванадия, железа, стронция, бария, серы, нефти, газа, минеральных вод, рассолов

Для рассматриваемых объектов характерны следующие особенности:

1) расположение внутри крупных отрицательных структур земной коры

2) присутствие эвапоритов

3) локализация руд в пористых и/или трещиноватых горизонтах песчаников и карбонатных пород,

4) расположение в антиклиналях, осевых зонах флексур,

5) линзовидно-пластовая, лентообразная форма рудных

Рудные формации:

1) стратиформные полиметаллические в карбонатных породах

53. Типы россыпей и их ПИ

Россыпь - это скопление рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего зерна ценных минералов и образующееся при выносе и растворении жильных и породообразующих минералов. Полезные минералы россыпей включают: Au, Pt и платиноиды, U, Th, Y, TR, Sc, V, Zr, Ta, Nb, Ti, Sn, W, Be, Hg, Fe, Cr; драгоценные и поделочные камни; формовочные, стекольные и строительные пески, каолины.

Различают древние (сцементированны) и современные россыпи. Среди современных россыпей выделяют поверхностные, приповерхностные и погребенные под покровом четвертичных осадков.

По отношению к коренным источникам выделяют россыпи ближнего и дальнего сноса. Первые обычно располагаются не далее 15 км от источников питания. Россыпи дальнего сноса не имеют видимой связи с коренными источниками и формируются в результате неоднократного перемыва обломочного материала.

Среди россыпных месторождений выделяются следующие классы:

1) элювиальный;

2) делювиальный;

3) пролювиальный;

4) аллювиальный (связаны значительные объемы добычи золота, платины, олова, вольфрама, алмазов. Различают косовый, русловой, долинный, дельтовый и террасовый подклассы);

5) литоральный (приливно-отливной зоны);

6) гляциальный;

7) эоловый.

54. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ РОССЫПЕЙ.

Для возникновения россыпного месторождения необходимо сочетание ряда благоприятных условий:

1) присутствие в области питания россыпеобразующих минералов;

2) предварительное концентрирование этих минералов;

3) интенсивное разрушение источников и глубокий эрозионный срез в областях денудации;

4) тектонические устойчивые разнонаправленные (вверх и вниз) движения крупных блоков земной коры;

5) наличие долгоживущих динамических ловушек полезных минералов.

55. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ РОССЫПЕЙ

В водных потоках в местах резких перепадов скоростей могут возникать обратные общему направлению вихревые течения и появляются гидродинамические тени. Такие условия возникают в местах:

1) резкого расширения потока;

2) наличия массивных тел в потоке (положительные нарушения поверхности дна);

3) отрицательные нарушения поверхности дна (ямы).

Именно в этих местах происходит максимальное разделение обломочного материала, и могут формироваться россыпи.

Существуют три типа механизма переноса обломочных частиц - перекатыванием (волочением), скачками и во взвеси. Чем плотнее частица, тем более вероятна ее миграция первым способом, т.е. волочением по дну. Из-за малого размера рудных минералов они быстро проваливаются в основание рыхлого материала и практически перестают перемещаться. Поэтому наиболее богатые россыпи и возникают неподалеку от коренных источников. Образование же протяженных россыпей и россыпей, удаленных от коренных источников, происходит либо благодаря переносу очень тонких уплощенных частиц (россыпи золота), либо благодаря переносу ценных плотных компонентов в виде срастаний с нерудными минералами.

В образовании прибрежно-морских россыпей участвуют три типа движения воды:

1) взмучивающее движение волн;

2) вдольбереговое течение;

3) приливно-отливное движение воды.

Первый тип влияет на перемещение материала в волноприбойной зоне, способствует образованию валов, пляжей и разделение частиц внутри намывных отложений. Второй тип является главной причиной образования больших запасов россыпей. Приливно-отливные течения формируют подводные россыпи и доставляют новые порции песчаного материала в волноприбойную зону.

В основе механизма эоловых концентраций тяжелых минералов лежат процессы выдувания легкой фракции. Крупные эоловые россыпи возникают из уже частично обогащенного полезными компонентами.

56. Роль процессов метаморфизма в образовании месторождений полезных ископаемых. При метаморфизме породообразующие и рудные минералы либо перекристаллизовываются в более устойчивые при новых условиях полиморфные модификации, сохраняя исходный химический состав, либо меняют химический состав и образуют новые минералы и их ассоциации. В зависимости от вида метаморфизма образуются различные месторождения полезных ископаемых. При региональном метаморфизме – месторождения железистых кварцитов, алмаза, графита, апатита, хрусталя, мраморов. Месторождения, связанные с контактовым метаморфизмом, близки к скарновым образованиям В результате контактового метаморфизма образуются месторождения графита и корунда. При динамометаморфизме породы образуются благодаря деформации и разрушению пород возникают зоны проницаемости, способные служить рудоподводящими и рудовмещающими структурами. ПИ – золото и нефрит. Ударный – алмазы.

57. Характеристика основных типов метаморфогенных месторождений

К метаморфогенным относят месторождения: 1) месторождения, образование которых обусловлено исключительно процессами метаморфизма, т. е. метаморфические;

2) метаморфизованные, полезные ископаемые которых существовали до метаморфизма и были лишь преобразованы им;

3) метаморфогенно-гидротермальные, возникшие за счет гидротермальных растворов, возникших при метаморфизме больших объемов пород.

В эту серию входят: месторождения железа, марганца, золота, урана, титана, меди, алмаза, горного хрусталя, граната.

Характерными чертами метаморфогенных месторождений являются:

1) пространственная и временная связь оруденения с метаморфическими образованиями

2) согласное залегание пластообразных рудных тел и метаморфических пород

3) близкие (по температуре, давлению и др.) условия образования руд и вмещающих пород;

4) текстуры и структуры руд, свойственные метаморфическим породам (гнейсовая, сланцеватая, гранобластовая и др.).

58. характеристика основных типов метаморфических месторождений

К метаморфическим относят месторождения, сформировавшиеся в результате проявления метаморфических процессов. По существу это – метаморфические горные породы, одним из минералов которых является полезным компонентом и присутствует в достаточном для извлечения количестве. Важной предпосылкой образования таких месторождений является наличие повышенной концентрации ценных компонентов в исходных породах. Характерные особенности:

1) пространственная и временная связь оруденения с метаморфическими образованиями (главным образом – с архей-протерозойскими комплексами);

2) согласное залегание уплощенных (часто - пластообразных) рудных тел и метаморфических пород, часто образующих единые складчатые формы;

3) близкие (по температуре, давлению и др.) условия образования руд и вмещающих пород;