ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.04.2021
Просмотров: 490
Скачиваний: 1
119риднымирастворамис pH 2,0–3,5 ивыщелоченнымиизпородэле-ментами Fe, Mn, Sr, Ba, Pb, Zn, Cu идр. Кклассу VII относятсяазот-но-углекислыетермы, обогащенные As, B, Li, Rb, местами Sb, Hg идр. К VIII классупринадлежатазотныетермысульфатно-гидро-карбонатно-натриевогосоставаиобогащены SiO2, Ge, Be, F, W и Mo. Eh местамиотрицательный (от –0,08 до –0,1 В). Таблица 10 Систематикасовременныхгидротерм (А. И. Перельман, 1989) Окислительно-восстановительныеусловияЩелочно-кислотныеусловияокислительныевосстановительныеглеевыевосстановительныессероводородомСильно-кислыеСильнокислыекисло-родныеСильнокислыеглеевыеСильнокислыесероводо-родныеСлабокислыеСлабокислыекислород-ныеСлабокислыеглеевыеСлабокислыесероводо-родныеНейтральныеислабоще-лочныеНейтральныеислабо-щелочныекислородныеНейтральныеислабо-щелочныеглеевыеНейтральныеислабо-щелочныесероводород-ныесульфидные (ис-точникиКарловыВары) Сильнощелоч-ныеСильнощелочныеки-слородныеСильнощелочныеазот-ныетермыСильнощелочныесеро-водородно-сульфидные(Тбилисскиетермы) Сероводородныеисульфидныегидротермы (IX–XII классы) со-держат H2S, HS–, S2–, возможны CO2и CH4. Водыхлоридно-гидро-карбонатно-натриевыесазотом. Отложенияминераловсвязанысдвумятипамижил: заполнениеоткрытыхтрещин, метасоматическоеобразование. Попервомутипужилыобразуютсяпутемзаполненияоткрытыхтрещинминералами, которыеотлагаютсяизрастворов (секреционныеотложениянастенках). Возможновозникновениеполосчатыхжил, когдаобразованиеоднихминераловсменяетсявовремениотложе-ниямидругих. Еслинарастаниеидетвокругобломковпородывтре-щине, образуютсякрустификационные (crust – корка) жилы. Примно-гократномдроблениивмещающихпородсобразованиемжильногоматериалаипоследующемновомотложенииминераловвозникаютбрекчиевидныежилы. Встроениижилразличаютвнутреннююосевуючастьибоковыенаросты – зальбанды. Приметасоматическомобразо-ваниигидротермальныхжилрастворы, просачиваясьвдольтонкихкапиллярныхтрещин, взаимодействуютсминераламивмещающихпород, растворяют, разъедают (резорбируют) их, инаместеотлагают-сядругиеминералы.
120Жилыбываютнавысоко- (гипотермальные, 300–400 °С), средне- (мезотермальные, 150–300 °С) инизкотемпературными (эпитермаль-ные, менее 150 °С). Поисточникамрастворовиобластиминералообразованиявсегидротермальноеминералообразованиеделятнаплутоногенное, вул-каногенное, телетермальное. Приплутоногенномтипеминералообразованиягидротермысвя-занысглубокимимагматическимиочагами, частовблизиотматерин-скойинтрузии (плутона). Ониформируютвысокотемпературнуюми-нерализацию (рис. 15). Кэтомутипуотносятсявысокотемператур-ныекварцевыежилы. Пространственноигенетическионитесносвя-занысгрейзенамииимеютаналогичнуюминерализацию: касситерит, вольфрамит, молибденит, берилл, висмутин, жильныйкварц, флюо-рит, иногдатопаз, взальбандахжил – частомусковит, калишпат. Рис. 15. Схемаминерализациижилпомереихудаленияотисточникагидро-термальныхрастворовисниженияихтемпературы (И.Т. Бакуменкоидр., 2001 г.) Присреднетемпературнойплутоногеннойминерализацииобра-зуютсякарбонатныеикварц-карбонатныежилысминералами Ag, Co, Ni, Bi, U; полиметаллическиеместорождения (Zn, Cu, часто Ag). По-лиметаллическаяминерализациявгидротермальнойстадииместаминакладываетсянаскарны. Золото-кварцевыеместорожденияЯкутииформировалисьприсредне- ивысокотемпературнойминерализации. Вулканогеннаягидротермальнаяассоциацияминераловформиру-етсязасчетнизкотемпературныхгидротерм, связанныхсмагматиче-скимиочагамивблизиповерхности, иногдасвыходаминаповерх-НизкаятемператураСредняятемператураВысокаятемпература
121ность (вулканы). Участвуютювенильныеиметеорныеводы. Нередкообразуетсяхалцедон, имеетсявольфрамит, касситерит. Телетермальныенизкотемпературныегидротермыпредставля-ютсобойрастворы, далекоушедшиеотисточникаихобразования. Приуроченыкзонамглубинногоразлома, гделокализуютсямелкиемагматическиетела. Формируютсяместорожденияртути, сурьмы, мышьякасвключениемсеребра.Гидротермальноеминералообразованиесопровождаетсяинтен-сивнымизменениемвмещающихпород (околожильное, околорудноеизменение) ихарактеризуетсяследующимиосновнымитипамигид-ротермальныхметасоматитов: •длякислыхпородприсреднейинизкойтемпературе – окремне-нием, серицитизацией, березитизацией; •длясреднихищелочныхпородпринизкойтемпературе – про-пилитизацией, лиственитизацией, магнезиализацией, карбонатизаци-ей, фосфатнымметасоматозом, хлоритизацией; •дляультраосновныхпород – серпентинизацией, оталькованием, нефелинизацией, алунитизацией. Унекоторыхметасоматитовстрогаяприуроченностькопреде-ленномутипупородотсутствует. Известныпереходныетипыметасо-матитов, атакженаложениемоднихтиповнадругие (рис. 16). Вторичныекварциты (окремнение) образуютсяпривзаимодей-ствиикислыхрастворов, богатыхлетучимикомпонентами (SO2, HF, HCl), салюмосиликатнымипородамиуповерхностисвыносомщело-чейиконцентрациейкремнезема, глиноземаиоксидатитана. Впо-рядкепонижениятемпературыобразуютсякорунд, андалузит, диас-пор, алунит, каолинит, серицит, пирофиллит. Серицитизацияпротекаетпринизкойтемпературесобразовани-еммелкочешуйчатогомусковита – серицита («серикос» – шелковис-тый) вовмещающихполевошпатовыхпородахвокруггидротермаль-ныхжил. Эточастныйслучайпропилитизации, новпородах, которыемалосодержат Ca и Mg, Березитизация, или «сульфиднаягрейзенизация» протекаетприсреднихтемпературахспреобразованиемкислыхпород (граниты, гранодиориты, гранит-порфиры, кварцевыепорфиры) подвлияниемперегретыхсульфидныхрастворовс HS–, H2S. Происходитразложе-ниецветныхминераловичастиполевыхшпатовсобразованиемсветлыхслюд, кварцаипирита. Выносятся Mg, Ca, Na,вмусковите
122фиксируетсякалий. Формируютсязолоторудныеместорождения, W, Mo, Cu, ассоциациисерицита, кварца, пирита, анкерита. Рис. 16. Схемаразвитияметасоматозавсистемеинтрузив – надинтрузивнаязо-навконтрастныхсредах (поВ. А. Кудряшовуидр.): 1 – известняки, 2 – доломиты, 3 – скарны, 4 – граниты, 5 – 7 – продуктыметасоматическихпроцессов (5 – калишпатизированныегранитыикалишпаты, 6 – альбитизированныеграниты, 7 – грейзенизированныепороды), 8 – 16 – грейзены (8 – слюдяно-кварцевый, 9 – кварцевый, 10 – то-пазовыйитопаз-кварцевый, 11 – слюдяной, турмалин-слюдяной, 12 – топаз-флюоритовый, 13 – слюдяно-флюоритовый, 14 – флюоритовый, 15 – слюдяно-селлаит-флюоритовый, 16 – селлаит-флюоритовый), 17 – жилывыполненияПропилитизация– метасоматическоегидротермальноеизменениеосновныхисреднихвулканическихпород (андезиты, дациты, базаль-ты) взонемалыхисреднихглубин. Вобластяхактивноговулканизмагидротермальныерастворымогутбытьоткислыхдощелочных.. Про-исходитзамещениепироксена, роговойобманки, плагиоклаза, биоти-таиортоклазанахлорит, серицит, эпидот, альбит, кальцит, пирит, одуляр, цеолиты. Реакциюпреобразованияплагиоклазаипироксена
123поддействиемгазообразнойиперегретойводысобразованиемваж-нейшихминераловпропилитаможнопредставитьследующимобра-зом: 4 [NaAlSi3O8 · CaAl2Si2O8] + 5 (Mg, Fe)SiO3 + 5 H2O →лабрадорпироксен→ 2 Ca2Al3Si3O12(OH) + (Mg, Fe)5Al2Si3O10(OH)8 + 4 NaAlSi3O8 + 4SiO2эпидотхлоритальбиткварцОбразуютсяразнообразныеместорождения, связанныесгидро-термальнымрудоотложением. Лиственитизация – процессизмененияосновныхиультраоснов-ныхпородподвлияниемперегретыхуглекислыхрастворов. Происхо-дитразложениеоливина, пироксенов, роговыхобманоксобразовани-емталька, кварцаимагнезиально-железистыхкарбонатов – доломита, анкерита, брейнеритаидр. Полевыешпатыпревращаютсявмусковитилисерицит, режевхромовуюслюду – фуксит. Привысокихпарци-альныхдавлениях CO2разложениеидетдочастичногообразованияпирофиллита Al2Si4O10(OH)2. Типичнымдляэтогопроцессаявляетсяобразованиеталькаикарбонатовмагнияижелеза. Примагнезиальномметасоматозевосновныхпородахпироксениамфиболзамещаетсяоливином. Вэндоконтактнойзонегранитовпроисходитотложениебиотитов, роговойобманкиидругихмагнези-альныхминералов, припонижениитемпературы – хлоритизацияалю-мосиликатныхминералов. Карбонатизация – взаимодействиепородсизвестнякамииихпреобразование. Врезультатемогутпротекатьследующиепроцессы. Доломитизацияизвестняковпроисходитврезультатевоздействиярастворов, содержащихвповышенныхконцентрацияхионы Mg2+ иSO42–: 2 CaCO3 + Mg(SO4)+ 2 H2O → CaMg(CO3)2 + CaSO4 · 2 H2O известнякдоломитгипсПодвоздействиемрастворовс Fe2+или Mn2+процесспротекаетполнеесобразованиемсидерита FeCO3илиродохрозита MnCO3. Вре-зультатеэтогомогутобразовыватьсякрупныепромышленныеместо-рожденияжелезныхимарганцевыхруд. Взаимодействиесизвестня-камигидротермальныхсульфидныхрастворовприводиткобразова-ниювизвестнякахбогатыхметасоматическихсульфидныхместорож-дений, например, свинцово-цинковыхруд. Ониотлагаютсявизвест-някезасчетвыносачасти CaCO3. Карбонатныйметасоматозссиликатнымсвязываетмеждусобойпроцессскарнообразования. Например, отложениевизвестнякефор-стерита Mg2SiO4, шпинели MgAl2O4, гроссуляраиливезуавина.
124Фосфатныйметасоматоз –образованиеапатитавбогатыхизве-стьюпородахприучастиифтораихлораХлоритизация – процессгидротермальногоизмененияпородпринизкойтемпературесобразованиемхлоритазасчетбиотита. Серпентинизация, оталькование – гидротермальноеизменениеультраосновныхпородсобразованиемсоответственносерпентинаиталька. Нефелинизация– процесспривносанатрия, вызывающийизвле-чениеглиноземовизпироксеновиамфиболовсвозможнымобразова-ниемнефелина. Алунитизация – протеканиевусловияхокисленияиприсутствиявводе SO3собразованиемсернойкислоты. Приэтомсераосуществ-ляеталунитизациюалюмосиликатныхпородсобразованиемалунитаKAl3(SO4)2(OH)6исвыносомсульфатовщелочейи SiO2. Месторождениягидротермальногогенезисадаютдо 70 % миро-войдобычи Mo, W, до 100 % оловаи 50 % меди. Взаимодействиетермальныхпоровыхрастворовспородойпри-водиткформированиюметасоматическойзональности – последова-тельнойсменеметасоматитов (гидротермалитов) отнаиболееизме-неннойвнутреннейзоныквнешнейинеизменнойпороде. Совокуп-ностьодновременнообразовавшихсяметасоматитов («зональнаяко-лонка») называютметасоматическойфацией. Совокупностьфаций, возникшаяврезультатеодногопетрогенетическогоилигенетическиединогогеологическогопроцесса, представляетсобойметасомати-ческуюформацию (В. А. Жариков). В. И. Рехарский (цит. поА.И. Перельману, 1989) выделилгидро-термально-метасоматическиеформации, расположенныесверхувнизотраннихвысокотемпературныхкпозднимнизкотемпературным: I. Гидротермально-метасоматическиеформации, связанныепреимущественносгранитоиднымипородамиМагнезиально-скарновая−Fe, B, флогопитИзвестково-скарновая−Fe,Cu, Co, V, Mn Фельдшпатовая−Ta, Nb, TR, U, Th, Ti, Be, Li, Полевошпат-кварцевая−Mo, W, Sn, Cu Грейзеновая−W, Mo, Sn, Be, Li, Bi Турмалин-кварцевая(турмалин-хлоритовая) −Sn, Cu, W, Bi, Au, As Пропилитовая−Au, Ag, Cu, As, Pb, Zn
125Вторично-кварцитовая−Cu, Zn, Pb, Au, Ag Кварц-серицитовая−Cu, Mo, Zn, Pb Березитовая–Pb, Zn, Au, Ag, U, Mo, Bi, Sn, W, Be, Co, As, Sb, Hg Аргиллизитовая–Hg, Sb, Sn, Au, Ag, As, U, Mo, Zr, Pb, Zn, Cu II. Гидротермально-метасоматическиеформации, связанныепреимущественносультраосновнымииосновнымипородами: Серпентинитовая−Cr, асбестУралитовая−Ni,Cu, Pt, флогопитТальк-карбонатная−Ni,Cu, Au, тальк, магнезитБрусит-валлериитовая−Cu, Ni, Co, Pt Лиственитовая−Hg, Au, Cu, Zn, PbIII. Гидротермально-метасоматическиеформации, связанныепреимущественносультраосновнымищелочнымипородами: Альбититовая−Zr, Hf, Nb, Ta, TR, Th, U Камафоритовая (апатит-магнетитовая) −Fe, Ti, P, Zr, Ta, Nb, Cu Карбонатитовая−Nb, Ta, Zr, TR Карбонат-флюоритовая−флюоритОруднениечастонакладываетсянаметасоматитыилиразви-ваетсяодновременносним. Поэтомумногиеавторырассматриваютрудообразованиекакчастьобщегопроцессаметасоматоза («рудонос-ныеметасоматиты»). СогласноГ. Л. Поспелову, гидротермальныеме-сторождениявозникаютвзастойныхилиполузастойныхусловиях. Проблемаисточникарудныхэлементовявляетсядискуссионной. Метасоматическиепроцессывсегдасвязанысхимическимиреак-циями, направленныминавыравниваниесоставагорнымипородамиметаморфизирующихрастворов. Таккакэтирастворычастонесутссобойполезные (рудные) компоненты, тохарактеризменениягорныхпородширокоиспользуетсякакгеохимическийкритерийприпоискахместорожденийполезныхископаемых. Интенсивностьметасоматиче-скихпроцессовтемвыше, чемконтрастнеесоставраствораипородыивышепористостьитрещиноватостьизменяющейсяпороды. Изучениеэлементов-примесейвметасоматитахимеетважноепрактическоезначение. Например, более 95 % Cu наземледобываетсяизхалькопирита (CuFeS2), вкоторомустановленыповышенныесо-
126держания Re, Zn, Se, Te, Ge, Au, Ni, Co, Ag, Cd, Tl, As, Sb, Pt, Pd, Rh идругихэлементов. Стоимостьэлементов-спутниковвнекоторыхру-дахвдва-триразапревышаетстоимостьсамоймеди. Врядеслучаевизрудизвлекаетсятолькомедь. Вгидротермальныхрудахизвестнысамородные Au, Ag, Bi, Te, Sn, Sb, As, присутствиекоторыхнепротиворечитфизико-химическимпараметрамгидротермальныхсистем. М. И. Новгородоваобнаружилавзолоторудныхииныхместорождениях «экзотические» самородныеметаллы Al, Zn, Cr, Cd, In, Co, карбидыисилицидыметаллов. Формымиграцииодногоитогожеэлементаразнообразнывгид-ротермахотпростыхдокомплексныхионов. Ониосаждаются, поА.И. Перельману, наследующихгеохимическихбарьерахгидротер-мальныхсистем: окислительном, сероводородном, глеевом, щелоч-ном, кисломитермодинамическом. Такимобразом, термодинамикамагматическойкристаллизацииопределяетсяприродойприсутствующихионов, ихконцентрацией, атакжетемпературой, давлениемиструктуройобразующихсятвердыхфаз. Изменениеэнергиииэнтропииприводиткудалениюионовизрасплаваиихупаковкувупорядоченныйструктурныйкристалл. По-следовательностьобразующихсяструктуропределяетсясодержаниемкремнияиалюминиявмагмеивеличинойтемпературы. Онииграютрольсортировочныхмеханизмовдляионов. Катионможетвойтивкристаллтольковтомслучае, еслиегоразмерыпозволяютемуэтосделать. Онможетокружитьсебяанионамивсоответствиисосвоимкоординационнымчислом. Редкиеэлементывмагматическойкри-сталлизацииведутсебяследующимобразом. Когдаредкийэлементобладаетблизкимионнымрадиусомиболеевысокимзарядом, чемглавныйэлемент (илитакимжезарядом, номеньшимрадиусом), про-исходитзахватегокристаллом. ТакВа2+захватываетсяминераломка-лия. Еслиредкийэлементобладаетблизкимионнымрадиусом, номеньшимзарядом, чемглавныйэлемент (илитакимжезарядом, нобольшимрадиусом), ондопускаетсявкристаллглавногоэлемента. Такимспособомлитийдопускаетсявминералымагния. Затвердениемагмыхотяиуправляетсяпростейшимипринципамифазовыхравно-весийифракционнойкристаллизации, однакоспособновидоизме-нятьсявразличныхусловиях, существующихвкореиверхнейман-тии.
ГЕОХИМИЯМЕТАМОРФИЧЕСКИХПРОЦЕССОВДлязоныметаморфизмахарактеренкомплекспроцессовприпо-вышенныхтемпературеидавлениисучастиемхимическиактивныхвеществ, которыеприводяткминеральнымструктурнымпреобразо-ваниямгорныхпород. Вгеохимическомотношенииметаморфическиепородыизученыслабее, чеммагматические. Метаморфизмпреобразовываетосадоч-ныеимагматическиепородыподвлияниемболеевысокихтемпера-тур, давленийиактивностижидкихрастворов, чемнаповерхностиЗемли (Н. Л. Добрецов). Ассоциацииновообразованныхминераловвметаморфическихусловияхобразуютновыеструктуры, которыесоответствуютизме-нившимсяусловиям. Такимобразом, метаморфизмприводиткчас-тичнойилиполнойперекристаллизациипородысобразованиемно-выхструктуриновыхминералов. Почтивсесолевыеотложенияобна-руживаютпризнакичастичнойилиполнойперекристаллизацииприпогружениинаглубину. Водаявляетсяосновнымвеществомвдейст-виихимическиактивныхрастворовприметаморфизме. Онаможетпривноситьивыноситьматериал, растворятьипереосаждать. Поэто-мувзонеметаморфизмаможетпротекатьметасоматоз. Действиево-дыусиливаетсявприсутствииуглекислогогаза, борнойкислоты, фтористогоихлористоговодорода, другихвеществ, частомагматиче-скогопроисхождения. ВопросымиграциихимическихэлементовсводойдетальнорассмотреныД. С. Коржинским. Взависимостиотди-намикисредывыделяетсядватипаметасоматозавзонеметаморфиз-ма: диффузныйиинфильтрационный. Придиффузномметасоматозепоровыерастворынеподвижнывслучаеотсутствияперепадовдавления. Приэтомведущимфакторомметаморфическогометасоматозавыступаетконцентрациярастворен-ноговещества. Ионымигрируютчерезнеподвижныепоровыераство-рывнаправлениипониженияконцентрации. Фильтрационнаямиграцияпроисходитвзонахдробления, рас-сланцевания, помикротрещинамизонамтектоническихнарушений. Понятиеодифференциальнойподвижностикомпонентовприметасо-матозеввелД. С. Коржинский – наиболееподвижныеэлементысбольшимионнымрадиусомиотносительномалымзарядом. Рядсни-женияподвижностихимическихэлементовследующий: S→SO3→K→Na→F→Ca→O2→FeO→P→Ba→Mg→Si→Al→Fe2O3.
128Однакоподвижностьэлементовзависитотмногихпричиниме-няетсявсоответствиисконкретнойобстановкой. Мигрирующиеэле-ментыперемещаютсянаразныерасстояния, чтоприводитквозник-новениюметасоматическойзональности. Скоростьмиграциихимическихэлементоввтвердомсостоянииничтожнаипротекаетпутемдиффузиичерезкристаллическиерешет-киминералов. Происходитперемешиваниеатомов, появляютсяде-фектывструктуреминералов, могутобразовыватьсявторичныеплен-кизамещениявзернахминераловбезкакого-либогеохимическогоэффекта (Г. Рамберг, 1952). Сточкизрениятермодинамикиметаморфизмможетбытьпред-ставленкакпревращениеоднойминеральнойассоциациивдругуюсменьшейсвободнойэнергией: A + B + C → L + M + N. Возрастаниедавлениясдвигаетравновесиевнаправленииуменьшенияобъемасистемы, атемпературы – способствуетэндотер-мическимреакциям. Вобщемвидеметаморфизмприводиткпревра-щениюматериалапородывминеральнуюассоциацию, обладающуювданныхусловияхнаименьшейсвободнойэнергией. Кинетикагетерогенныхреакцийразработананедостаточно. Энер-гияактивации – важнейшийфактор, определяющийскоростьреакции, котораяувеличиваетсяприповышениитемпературы, чтоприводиткослаблениюсвязимеждучастицамифазы, облегчаетподвижностьреагирующихчастиц, снижаетэнергиюактивациииускоряетреак-цию. Веществабудутреагироватьтемлегче, чеммельчезернаичемлучшеониперемешаны, т. е. мелкозернистыепородыметаморфизи-руютсябыстрее, чемгрубозернистые. Изменениепородподдействи-емповышающейсятемпературыпроисходитбыстрее, вотличиеотпонижающейся.