2. Зоны окисления

Зоны окисления (железная шляпа) развиваются по рудным жилам и залежам, состоящим из сульфидов, образуя плащеобразные тела, которые с глубиной переходят в первичные неокисленные руды. Образование железной шляпы связано с тем, что сульфиды оказываются неустойчивыми в растворах, содержащих свободный кислород, и постепенно переходят в кислородные соединения - окислы, гидроокислы, сульфаты, карбонаты и т.д. и, в конечном счете, в SiО₂ и Fe₂O₃∙nH₂O. Скорость таких переходов для различных сульфидов различна. Она определяется разными причинами, среди которых главной является минеральный состав и другие особенности месторождений (характер боковых пород, климат, рельеф), а так же возникающие электрохимические процессы. Растворы, образующиеся при окислении руд, представляют собой электролиты, поэтому на границе с сульфидами возникают электрические потенциалы, причем разница в напряжении может достигать 1 вольт и более. Пары минералов, находящихся в растворах электролитов (грунтовых водах зоны окисления) выступают как микрогальванические элементы. Благодаря этому их растворение носит избирательный характер, т.к. происходит с минералами, играющими роль анода. Например: халькопирит^-катод – галенит ^+анод,

галенит^-катод – сфалерит ^+анод;

пирротин^-катод – пентландит^+анод .

В разных парах растворимость одних и тех же минералов различна. В зоне окисления наблюдается активная деятельность микроорганизмов, так тионовые бактерии окисляют серу. В общем можно сказать, что сульфиды не устойчивы в зоне просачивания и устойчивы в зоне застойных вод. В зоне истечения условия переходные, но близкие к зоне застойных вод. Наиболее полно процессы и минералогия зоны окисления изучены С.С. Смирновым.

Рассмотрим коротко последовательность процессов и образующихся минеральных ассоциаций зоны окисления:

1. Окисление сульфидов ведет к образованию сульфатов

Cu FeS₂ + 4O₂ → Cu SO₄ + Fe SO₄

2. Дальнейшее окисление сульфатов и гидратация

2Fe(SO₄) + О₂+Н₂О → Fe₂ [SO₄]₃ + H₂SO₄

Fe (SO₄)₃ +nH₂O → 2 Fe (OH)₃ + H₂SO₄

3.Процессы осаждения из сульфатных растворов кислородных соединений (карбонаты)

Cu SO₄ + Cа СО₃ → Cu₂ (CO₃)(OH)₂ +Cа SO₄

малахит

Zn SO₄ +Cа СО₃ → Zn CO₃ + Cа SO₄

смитсонит

4.Проникая на глубину, сульфатные растворы реагируют с первичными сульфидами, образуя новые минералы

Cu Fe S₂ + Cu SO₄ → Cu₂ S + Fe SO₄

халькозин

В результате в нижних горизонтах зоны истечения и в верхних – зоны застойных вод образуются мощные зоны вторичного сульфидного обогащения.

В зависимости от типа месторождений возникают следующие характерные ассоциации:

1. Медные месторождения: самородная медь Cu, куприт Сu₂O, малахит, азурит, халькозин Cu₂S, ковеллин CuS, хризоколла Cu₄ [Si₄O₁₀] (OH)₂ 4H₂O

2. Цинковые месторождения: смитсонит Zn[CO₃], каламин Zn₄[Si₂O₇] [OH]₂ Н₂О

3. Свинцовые месторождения: церуссит Pb[CO₃], англезит Pb[SO₄], вульфенит Pb[MoO₄], крокоит Pb[CrO₄], пироморфит Pb₅ [РО₄]₃ Cl

4. Молибденовые месторождения: повеллит Са [MoO₄], молибденит МoS₂, вульфенит Pb [MoO₄], ферримолибдит Fe₂[MoO₄]₃ 7Н₂О

5. Марганцевые месторождения: псиломелан, m∙MnO MnO₂∙n∙H₂O, пиролюзит МnO₂, вернадит МnO₂ n Н₂О.