Состав земной коры и основные процессы образования месторождений

Месторождения полезных ископаемых, доступные человечеству, располагаются в земной коре. Поэтому знание состава и строения земной коры необходимо для выяснения общих закономерностей распределения в ней химических элементов, слагающих месторождения полезных ископаемых. Под земной корой понимается верхняя часть твердой силикатной оболочки Земли – литосферы (до глубины 16 км), вся гидросфера и нижняя часть атмосферы толщиной в 15 км. Подавляющая масса земной коры (93,06 %) приходится на долю литосферы. Состав слагающих ее горных пород, из которых 95 % по происхождению являются изверженными, и определяет главным образом химический состав земной коры.

Ученый Кларк использовал около 6000 химических анализов изверженных горных пород и вывел из них впервые в 1899 г. средний химический состав земной коры. Подсчеты Кларка позднее были уточнены рядом ученых. Так, вычисленный А.Ферсманом в 1933 г. (1) и А.П.Виноградовым в 1962 г. (2) средний состав земной коры, выразился в следующих цифрах (в весовых процентах):

(2)

Кислорода (О) 49,13 47,00 Магния (Mg) 2,35 1,87

Кремния (Si) 26,00 29,5 Водорода (Н) 1,00 -

Алюминия (Al) 7,45 8,05 Титана (Ti) 0,61 0,45

Железа (Fe) 4,20 4,65 Углерода (С) 0,35 0,002

Кальция (Са) 3,25 2,96 Хлора (Сl) 0,20 0,017

Натрия (Na) 2,40 2,50 Фосфора (Р) 0,12 0,09

Калия (К) 2,35 2,50

Содержание ряда других, менее распространенных элементов в земной коре, находится в пределах:

Ba, Zn, Cu, B .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 0.1 – 0.01 %

Rb, Y, Li, Be, Th, Pb, Co, Br, Mo .. .. .. .. .. .. 0.01 – 0.001 %

W, Hg, As, Sn, Cd, Ge, I, Cs, TR, Hf, U .. .. .. .. 0.001 – 0.0001 %

Ag, Sb, Bi, Se, Tl, In, Ta .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 0.0001 -0.00001%

Au, Pt, Te, He, Ru, Rh, Os, Ir, Pd .. .. .. .. .. .. ..0.00001 – 0.000001 %

Ra, Ne, Kr, X .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. меньше 0,000001%

По предложению А.Е.Ферсмана, средние цифры содержания отдельных элементов в земной коре стали называть «кларками».

Перемещение химических элементов в земной коре, ведущее к их рассеянию или концентрации, называется миграцией. Миграционная способность химических элементов определяется большей или меньшей их подвижностью, способностью вступать в химические соединения, степенью устойчивости элементов или их соединений в различных термодинамических условиях.

Вопросы для самопроверки:

1.Что называется месторождением полезного ископаемого?

2.На какие группы делятся полезные ископаемые?

3.Что называется рудой?

4.Что называют неметаллическим полезным ископаемым?

5.Что относится к горючим полезным ископаемым?

6.Понятие о земной коре

7.Состав земной коры

8.Что называют литосферой?

9.Каково содержание основных химических элементов в земной коре?

10.Роль и значение полезных ископаемых в развитии отраслей народного хозяйства страны

Лекция № 2 тема: «Геологические условия образования и структуры месторождений»

Геологическая среда и геологические факторы, обусловливающие размещение месторождений. Связь месторождений с магматизмом и определенными типами горных пород. Тектонические элементы, контролирующие размещение МПИ

Все особенности месторождений полезных ископаемых тесно связаны с геологической историей и тектоническими особенностями тех участков земной коры, которые заключают в себе эти месторождения. Поэтому месторождения полезных ископаемых нельзя изучать в отрыве от окружающей их геологической среды.

Геологическое положение различных типов месторождений определяется сочетанием ряда условий, благоприятных для их образования и пространственного размещения, называемых геологическими факторами. Среди них особо важными являются магматизм, стратиграфия, литология и тектоника.

Связь месторождений с изверженными породами

Огромный фактический материал, накопленный за последние 100 лет, свидетельствует о взаимосвязи между магмами и эндогенными месторождениями. Одним из главных признаков, подтверждающих эту связь, является приуроченность различных эндогенных месторождений полезных ископаемых к определенным по составу изверженным породам.

С ультраосновными породами (дуниты, перидотиты, пироксениты) связаны магматические месторождения платины, хромитов, а иногда и титаномагнетитовых руд, сульфидных медно-никелевых руд, алмазов. С этими же породами связаны гидротермальные месторождения асбеста, магнезита и талька.

К породам основным (габбро, нориты, анортозиты)приурочены магматические месторождения титаномагнетитовых и сульфидных медно-никелевых руд.

К щелочным породам, представленным нефелиновыми сиенитами, приурочены магматические месторождения апатита, нефелина, анобия и циркония.

В связи с гранитами находятся месторождения пегматитов, содержащие промышленные концентрации мусковита, самоцветов и ряд редких элементов (Nb, Ta, Li, Be, Cs и др.).

В связи с умеренно кислыми гранитоидами – гранодиоритами – получили распространение контактово-метасоматические (скарновые) месторождения железа, шеелита и молибденита, а также гидротермальные месторождения золота, свинцово-цинковых руд, урана и других металлов.

В связи с аляскитовыми, лейкократовыми и биотитовыми гранитами находятся гидротермальные месторождения олова, вольфрама, бериллия, молибдена.

Связь месторождений с определенными по литологическому составу породами стратиграфического разреза

Многочисленные месторождения полезных ископаемых, залегающие среди осадочных и вулканогенно-осадочных толщ, приурочены к стратиграфически определенным частям геологического разреза. При этом месторождение полезного ископаемого может быть образовано одновременно с вмещающими его породами в тот или иной период развития земной коры или же оруденение, более позднее по времени формирования, чем вмещающие месторождение породы, тяготеет к горизонтам благоприятных для оруденения пород. Первый наиболее распространенный случай имеет место при образовании различных осадочных месторождений, таких, как месторождения угля, нефти, ископаемых солей, гипса, фосфоритов, железа, марганца, алюминия, меди, урана и т.д. Второй – при формировании постмагматических месторождений металлических и в меньшей мере нерудных полезных ископаемых. Кроме того, различные по происхождению месторождения бывают приурочены к поверхностям эрозии, фиксируемым стратиграфическими несогласиями.

Осадкообразование, тесно связанное с тектоническим развитием Земли, происходило ритмично. Так, например, с конца протерозоя до настоящего времени Н.М.Страхов насчитывает 13 крупных осадочных ритмов, обусловленных трансгрессией – наступлением моря на сушу. Осадочные рудные месторождения образуются чаще всего в период затухания горообразовательной деятельности, в начальную стадию морской трансгрессии. В связи с этим большинство таких месторождений (месторождений железа, марганца, бокситов, урана) залегает в низах трансгрессивных свит определенного возраста. Заключительная стадия осадочного ритма, совпадающая с периодом поднятий и регрессий, характеризуется формированием месторождений углей и солей.

Связь месторождений с крупными тектоническими элементами

К числу крупных тектонических элементов, контролирующих размещение месторождений полезных ископаемых, относятся складчатые зоны, глубинные разломы (региональные надвиги, сбросы, сдвиги, зоны смятия), предгорные прогибы и внутригорные котловины, платформенные антеклизы и синеклизы. Указанные тектонические элементы имеют большей частью отчетливую линейную ориентировку, и приуроченные к ним месторождения полезных ископаемых образуют своеобразные пояса, вытянутые на сотни километров.

Складчатые зоны и разломы контролируют размещение интрузивных тел и связанных с ними эндогенных месторождений.

Крупные дизъюнктивные нарушения – разломы – располагаются вдоль стыков геологических областей различной мобильности: отделяют геосинклинали от платформ, внутригеосинклинальные прогибы от геоантиклинальных поднятий, обрамляют предгорные и межгорные прогибы, грабенообразные прогибы платформ.

На щитах и платформах располагаются специфические месторождения, связанные с интрузивами ультраосновного, основного и щелочного состава, контролируемыми глубокими расколами фундамента.

Многочисленные осадочные месторождения как рудного, так и неметаллического сырья бывают приурочены к предгорным или передовым прогибам, представляющим особые площади, располагающиеся на границе между типичными платформенными и складчатыми областями и протягивающиеся параллельно последним.

Приведенные примеры связи оруденения с определенными геологическими факторами с достаточной очевидностью показывают, что выяснение условий образования и закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых возможно только при условии проведения геологической съемки.

Вопросы для самопроверки:

1.Каковы геологические факторы, контролирующие размещение МПИ?

2.Связь месторождений с изверженными породами

3.Генетическая связь месторождений с массивами магматических пород

4.Связь месторождений с крупными тектоническими элементами

5.Связь оруденения с определенными геологическими факторами

6.К каким структурам приурочены осадочные месторождения?