Ассоциации минералов в рудах

В гидротермальных месторождениях, образующихся при различных температурах, могут возникать различные ассоциации рудных и жильных минералов, которые могут быть использованы в качестве минералогических термометров. Это следующие ассоциации.

Высокотемпературная: магнетит, гематит, пирротин, касситерит, вольфрамит, молибденит, пентландит, турмалин, топаз, пироксен, гранат, амфибол.

Среднетемпературная: халькопирит, галенит, сфалерит, блеклые руды, кварц, барит, кальцит, хлорит, серицит.

Низкотемпературная: антимонит, киноварь, реальгар, аурипигмент, аргентит, сульфосоли серебра (прустит, пираргирит), самородное серебро, марказит, халцедон, опал, родохрозит, адуляр, каолинит.

Следует отметить, что некоторые широко распространенные минералы, такие, как кварц, пирит, самородное золото, флюорит, апатит, могут возникать при самых различных температурах и поэтому не могут служить минералогическими термометрами. Они получили название «проходящих» минералов.

Природа растворов, перенос минеральных компонентов, причины выпадения минералов, пути движения растворов

До 40-х годов ХХ века наиболее принятым было представление о природе рудоносных растворов американских ученых (Линдгрена и др.). Они развивали так называемую эволюционную гипотезу, в основе которой лежало представление П.Ниггли о неограниченной растворимости летучих соединений в магме. Магма, представляющая собою силикатный расплав, по мере своего остывания кристаллизуется, т.е. отделяет в твердом виде кристаллы силикатного вещества, а остаточный расплав все более и более насыщается летучим веществом. Считалось, что магма при кристаллизации проходит три последовательных стадии: магматическую, пегматито-пневматолитовую и гидротермальную.

Опытами американских и советских ученых была доказана ограниченная растворимость воды (главного летучего компонента магмы) в полевом шпате и в граните. Следовательно, теоретическая основа эволюционной гипотезы оказалась недостаточно обоснованной.

В этап магматический в расплаве происходит накопление летучих компонентов, и когда их содержание станет предельным, магма вскипает – начинается этап магматической дистилляции. При благоприятных условиях (понижение внешнего давления или наличие пор и трещин во вмещающей породе) происходит отделение газовой фазы от раствора, т.е. начинается этап пневматолитовый. Последующее охлаждение газовой фазы приведет к ее снижению и к развитию заключительного гидротермального этапа.

Поскольку предел насыщения является неодинаковым для различных летучих веществ, то состав отделяющихся газовой и жидкой фаз будет непрерывно и последовательно меняться, т.е. будет происходить пульсирующая деятельность магматического тела. Поэтому новая гипотеза об отделении постмагматических растворов может быть названа пульсационной. Сторонники эволюционной гипотезы считают, что магма отделяет в конечном итоге разбавленный истинный раствор, имеющий щелочную реакцию. В.А.Николаев, Н.Боуэн и К.Феннер пришли к выводу о выделении из магмы на глубине кислого газа, который затем переходит в кислый гидротермальный раствор.

Перенос полезных компонентов постмагматическими растворами может происходить или в истинных (ионно-молекулярных), или в коллоидных растворах. Гипотеза переноса тяжелых металлов в истинных растворах не учитывает, что растворимость сульфидов тяжелых металлов в этих растворах весьма низкая. Поэтому растворы должны быть крайне разбавленными и для образования из них даже небольшого сульфидного месторождения потребуется такое громадное количество воды, наличие которого в рудообразующем магматическом теле маловероятно.

Растворимость сульфидов тяжелых металлов в коллоидных растворах значительно превосходит растворимость их в истинных растворах. Поэтому перенос руд в коллоидных растворах, которые обладают высокой концентрацией металла при малом содержании в них воды, кажется более вероятным. Переход соединений тяжелых металлов в коллоидные растворы подтверждается многочисленными экспериментами. Кроме того, в рудах многих сульфидных месторождений имеют широкое развитие колломорфные текстуры пирита, сфалерита, халькопирита и других минералов.

Изложенная гипотеза не учитывает того, что коллоидные растворы неустойчивы и полезные компоненты не могут переноситься в них на значительное расстояние, если на коллоидные растворы не оказывают защитное действие некоторые вещества (например, кремнезем).

А.Г.Бетехтин высказал предположение о переносе тяжелых металлов в истинных растворах, но не в форме сульфидов, а в виде галоидных соединений. Эта гипотеза обосновывается легкой растворимостью галоидных соединений тяжелых металлов сравнительно с их сернистыми соединениями, наличием в рудах постмагматических месторождений фтор- и хлоросодержащих минералов (флюорит, скаполит) и содержанием в газово-жидких включениях минералов значительного количества хлористого натрия.

Как показывают экспериментальные исследования, рудные компоненты в значительных количествах могут переноситься водными растворами в виде различных комплексных ионов: гидросульфида, тиосульфата и других сернокислородных комплексов.

Причинами выпадения минералов из гидротермальных растворов являются изменения внешних факторов равновесия – температуры, давления, концентрации компонентов. Понижение температуры или давления в конце концов приведет к перенасыщению какого-либо компонента и, следовательно, к его выделению из раствора в виде того или иного минерала. К такому же результату приведет изменение концентрации компонентов вследствие взаимодействия движущихся растворов с боковыми породами различного состава.

По мнению А.Г.Бетехтина, при изменении внешних факторов равновесия растворов минеральные компоненты выпадают из них не только вследствие превышения предела насыщения, но еще в большей степени вследствие различных химических реакций, обусловленных нарушением равновесия. Другими словами, минералы в этом случае являются нерастворимыми продуктами химических реакций, происходящих между компонентами раствора и боковой породы.

Отложение минералов из растворов происходит или путем их нарастания на стенках трещин, полостей и пустот, или метасоматическим путем, т.е. путем замещения одних минералов горной породы другими, с сохранением породой в течение процесса метасоматоза твердого состояния.

Что касается путей движения растворов, то ими являются поры и трещины в породах. Особенно большое значение имеют крупные тектонические нарушения – зоны разломов, сбросов, надвигов, по которым рудоносные растворы поднимаются из глубин, а затем по более мелким трещинам распространяются в стороны, отлагая разнообразные минеральные компоненты.

Причиной движения растворов является, с одной стороны, их всасывание в трещины, так как в момент приоткрываний последних возникает вакуум, а с другой стороны, движение растворов кверху происходит под действием давления, выжимания их массой вышележащих горных пород.

Вопросы для самопроверки:

1. Распространение гидротермальных месторождений

2. Какие полезные элементы извлекаются из гидротермальных месторождений?

3. Как образуются гидротермальные месторождения?

4. На какие классы подразделяются гидротермальные месторождения?

5. Глубины формирования гидротермальных месторождений

6. Температуры образования гидротермальных месторождений

7. Ассоциации минералов в рудах

8. Понятие о минералогических термометрах

9. Природа рудоносных растворов

10. Процесс кристаллизации магмы