Файл: Бетехтин А. Г. Курс минералогии.pdf

Глава 4. Образование минералов в природе

141

(черных курильщиков), содержа
щих заметные концентрации желе
за, цинка, меди и серебра.

Гидротермальные процессы

в глубинных условиях развиваются
в кровле, на некотором удалении от
непосредственного контакта с из
верженными породами. Согласно
гипотезе У. Эммонса (ок. 1930) кис
лая магма является источником как
воды гидротермальных растворов,
так и металлов, переносимых в раст
воренной форме из магматического
очага в области рудоотложения.
Остаточные надкритические раст
воры (флюиды), используя для сво
его продвижения системы трещин,
возникающих при внедрениях маг
мы в кровле магматических очагов
(рис. 55), постепенно охлаждаются и при температурах от 400 до 370 °С
сжижаются, превращаясь в горячие водные растворы — гидротермы.

Наиболее благоприятные условия для проявления гидротермальных

процессов создаются на малых и средних глубинах (до 3–5 км от поверх
ности). Главная масса гидротермальных образований пространственно и
генетически связана с интрузивами кислых пород (гранитов, гранодио
ритов и др.). Сфера циркуляции раствора, начинаясь почти от верхних
частей магматических очагов, достигает иногда дневной поверхности.
В районах проявления недавнего вулканизма до сих пор действуют горя
чие минерализованные источники, отлагающие кремнистые осадки с ве
сомыми количествами сернистых соединений Hg, Sb, As, Pb, Cu и др.
(СтимботСпрингс в Неваде, СольфорБэнк в Калифорнии и др.).

По мере удаления от магматических очагов в сторону земной поверх

ности гидротермальные растворы встречают среду, постепенно обогаща
ющуюся кислородом; при этом внешнее давление соответственно пада
ет; температуры снижаются предположительно от 400 до нескольких
десятков градусов. Эти факторы, естественно, влияют на ход химичес
ких реакций и на минеральный состав гидротермальных образований.
По преобладанию тех или иных ассоциаций минералов эти образования
совершенно условно делят на высоко, средне и низкотемпературные.
Это, конечно, не означает, что среди высокотемпературных образований
не могут встречаться ассоциации минералов, кристаллизующихся при низ
ких температурах. Даже в пегматитах и контактовометаморфических об
разованиях всегда устанавливаются более низкотемпературные минералы

Рис. 55.

 Общая схема расположения

гидротермальных образований. Крестика

ми показаны изверженные породы

Общая часть

142

гидротермального происхождения. Они свидетельствуют лишь о заклю
чительных стадиях процесса отложения минералов, начавшегося при вы
соких температурах.

Образование гидротермальных растворов продолжается, очевидно,

весьма длительное время — в течение всего периода жизни магматичес
кого очага. На основании анализа фактических данных о соотношениях
различных месторождений, составляющих один рудный узел, С. С. Смир
нов пришел к выводу о прерывистом движении рудоносных растворов в
связи с неоднократным возобновлением процессов трещинообразования.
Об этом говорят нередко наблюдающиеся признаки наложения более
поздних стадий минерализации на более ранние.

Формы минеральных тел зависят от конфигурации выполняемых

пустот и отчасти от состава горных пород, в которых происходит цир
куляция растворов. В случае заполнения трещин образуются преры

вающиеся жилы (рис. 56), корни
которых иногда залегают в верх
них частях магматических масси
вов. При отложении минералов в
мельчайших порах и пустотах обра
зуются 

вкрапленники

. Если раст

воры на своем пути встречают хими
чески легко реагирующие породы
(например, известняки), то возни
кают часто неправильной формы

метасоматические залежи.

 Если

растворы внезапно попадают в
большие раскрывшиеся полости,
то вследствие резкого уменьше
ния давления должно происхо
дить массовое испарение раство
рителя (воды), а в связи с этим, по
крайней мере в первое время, —
резкое пересыщение растворов и
выпадение колломорфных масс,

сложенных сферолитовыми агрегатами. Широко распространены так
же пустоты с друзами различных кристаллов.

Данные по растворимости рудных компонентов в солевых водных

растворах показывают, что объемы гидротерм, которые способны генери
ровать даже очень крупные интрузии (типа батолитов), недостаточны для
выноса из магматического очага тех количеств металлов, которые запасе
ны в гидротермальных залежах. Это привело к пересмотру взглядов на
единство источников для части металлов и гидротермальных растворов.
В настоящее время признается, что в образовании гидротермальных жил

Рис. 56.

 Блокдиаграмма, отображающая

морфологию «лестничных» золотонос

ных кварцевых жил, заполняющих

систему ступенчатых сбросов

Глава 4. Образование минералов в природе

143

также могут принимать участие воды глубокой циркуляции метеорного
происхождения. Многократная циркуляция в неоднородном тепловом
поле магматического очага значительных масс таких вод, обогащенных
летучими компонентами, исходящими из интрузии, ведет к выщелачи
ванию из огромных объемов надинтрузивных вмещающих пород некото
рой доли кларковых содержаний таких металлов, как Au, Ag, Cu и Co, что
является достаточным для последующего отложения значительных масс
рудных минералов. Смешанная природа гидротермальных растворов под
тверждается и данными об изотопном составе газовожидких включений
в жильном кварце.

Минеральный состав гидротермальных месторождений крайне раз

нообразен. Жилы в подавляющем большинстве случаев представлены
массами кварца, которые заключают в себе скопления разнообразных
минералов, чаще всего сернистых соединений металлов. Нужно сказать,
что именно из гидротермальных месторождений добывается главная масса
руд редких (W, Мо, Sn, Bi, Sb, As, Hg, отчасти Ni, Co), цветных (Cu, Pb,
Zn), благородных (Аu и Ag), а также радиоактивных металлов (U, Ra, Th).

Экзогенные процессы минералообразования

Процессы образования минералов, совершающиеся на поверхности

Земли за счет солнечной энергии, гораздо более доступны нашему наблю
дению, чем эндогенные процессы.

Как мы знаем, на суше под влиянием воздействия атмосферных аген

тов (кислорода воздуха, углекислоты, воды) и жизнедеятельности мик
роорганизмов происходит мощный химический процесс, носящий общее
название процесса 

выветривания

. Он приводит к физическому и хими

ческому разложению всего того, что было создано эндогенными процес
сами, и одновременно к образованию новых продуктов, устойчивых в соз
дающихся на поверхности Земли условиях.

Часть этих продуктов текучими поверхностными водами переносится

в растворенном или взвешенном состоянии и по пути следования отлага
ется в местах замедленного движения вод в речных долинах или в озерных
и морских бассейнах. Здесь также протекают своеобразные процессы ми
нералообразования, приводящие к отложению осадков в виде пластов на
дне водоемов. Этот процесс носит название 

осадочного

 процесса.

Процессы выветривания

 выражаются прежде всего в механическом

разрушении пород и руд вследствие колебаний температуры, что ведет
к дезинтеграции составляющих породы минералов, обладающих различ
ными коэффициентами расширения, а также под действием замерзающей
в трещинках и порах воды и других факторов. Но гораздо важнее хими
ческое разложение выветривающихся минералов под влиянием дожде
вой и поверхностной воды, содержащей в растворенном состоянии кис
лород, углекислоту и другие газы, вследствие чего она обладает довольно

Общая часть

144

сильной окисляющей и растворяющей способностью. Эта вода, просачи
ваясь и спускаясь до уровня грунтовых вод (рис. 57), постепенно теряет
свой кислород в процессе происходящих реакций окисления, гидратации
и карбонатизации.

Выщелачивание образующихся растворимых соединений приводит

к образованию пор, каверн, иногда больших полостей (карстов). Стенки
этих пустот часто бывают покрыты натечными образованиями или щет
ками кристаллов какихлибо экзогенных минералов или, наконец, могут
быть выполнены землистым охристым материалом. В тех местах, где про
исходит массовое выщелачивание более или менее легкорастворимых
пород, наблюдается проседание с поверхности почвы, а иногда образова
ние воронок провала и даже больших пещер (в гипсовых и известняко
вых толщах).

Развивающийся на самой поверхности растительный покров, а вместе

с ним и различные органические соединения, переходящие в растворы,
значительно усиливают процессы химического разложения пород и руд.

Не разрушающиеся химически минералы (такие как кварц, золото,

платина и др.), а также труднорастворимые новообразования накаплива
ются в остаточных продуктах на поверхности Земли, наблюдающихся в
виде глиноподобных масс различных светлых и темных оттенков, чаще
бурых, окрашенных гидроокислами железа.

Накапливающиеся таким путем на поверхности или вблизи нее не

растворимые продукты химического выветривания образуют так назы
ваемые 

остаточные месторождения

, представляющие собой скопления

преимущественно гидроокислов и гидросиликатов. Таковы, например,
многие месторождения глин, каолинов, бокситов, железных, никелевых
и других руд, образующиеся при интенсивном разрушении соответству
ющих по составу горных пород и занимающие иногда весьма значитель
ные площади.

В тех случаях, когда химическому выветриванию подвергаются какие

либо месторождения полезных ископаемых, возникающие остаточные об
разования носят название 

шляп

 (железных, марганцевых, гипсовых и др.).

Рис. 57.

 Схема поперечного разреза сульфидного месторождения,

обнаженного на дневной поверхности.

1

 — первичные медносульфидные руды; 

2

 — железная шляпа;

3

 — зона вторичного обогащения медью (черное)

Глава 4. Образование минералов в природе

145

За счет выщелачивания ряда компонентов содержание остающихся полез
ных ископаемых в этих шляпах обычно значительно выше, чем в неразло
женных первичных рудах, т. е. залегающих ниже уровня грунтовых вод.
Важно отметить, что некоторые выщелачиваемые металлы, особенно медь,
а также серебро, цинк и другие, переносимые просачивающимися водами
в виде растворов к низам зоны окисления, т. е. к уровню грунтовых вод,
вступают в реакции с первичными рудами или с химически активными
боковыми породами (известняками). В медносульфидных месторождени
ях в этих случаях образуется зона 

вторичного

 сульфидного обогащения со

значительно повышенным содержанием меди в рудах (см. рис. 57).

В процессах химического выветривания большую роль играют кли

матические факторы (средняя годовая температура и количество осад
ков). При малой влажности и высоких средних годовых температурах
процессы окисления и концентрации химических соединений происхо
дят энергичнее. Большое значение имеет также рельеф местности. В го
ристых районах вследствие большой эрозионной деятельности не успе
вает происходить накопление продуктов химического разрушения. Иную
картину мы наблюдаем в районах с пониженным рельефом.

Формы месторождений, образующихся в процессе выветривания,

обычно бывают представлены не совсем правильными гнездообразными
или пластообразными залежами, более или менее параллельными днев
ной поверхности. Вдоль крупных трещин, зон дробления и контактов раз
нородных по физическим и химическим свойствам пород, т. е. там, где
глубже проникают поверхностные агенты выветривания, могут образо
ваться крутопадающие, выклинивающиеся с глубиной залежи рудных
образований поверхностного происхождения.

Осадочные процессы

 происходят в водных средах: реках, озерах и мо

рях. В морских бассейнах эти процессы во все геологические эпохи приво
дили к образованию огромной мощности толщ осадочных горных пород.
Среди этих образований различают механические и химические осадки.

Механические осадки

 образуются при размыве продуктов выветрива

ния и переотложении водными потоками химически стойких минералов
и обломков пород в виде галечника, гравия, песков и песчаных глин в реч
ных долинах и водных бассейнах. Если размыву подвергаются продукты
выветривания месторождений или пород, содержащих химически стой
кие ценные минералы, то они в результате повторных перемывов и пе
рераспределения материала по удельному весу в речных долинах обра
зуют 

россыпи

 (рис. 58), имеющие часто промышленное значение. Таковы,

например, россыпные месторождения золота, платины, алмазов и др.

В процессе накопления механических осадков по существу не проис

ходит образования какихлибо новых минералов. Лишь в древних рос
сыпях иногда устанавливаются некоторые позднейшие химические из
менения в обломочном материале.