Тема 10. Месторождения выветривания

Эти месторождения образуются на земной поверхности или вблизи нее в результате физического и химического выветривания под воздействием атмо­сферных факторов, поверхностных и подземных вод и биохимических агентов. Образование месторождений полезных ископаемых может происходить в этих условиях как за счет горных пород, так и ранее образованных месторождений, выходящих на дневную поверхность.

Полезные компоненты, образующие месторождения выветривания, мо- гут накапливаться двумя путями: 1 - в процессе выноса "безрудного" материала и сохранения ценной минеральной массы - остаточные месторождения; 2 - при растворении, выносе и последующем отложении ценных компонентов - инфильтрационные месторождения. : ■- ,

~(

10.1. Остаточные месторождения

Накопление ценных компонентов происходит в коре выветривания, ко­торая представляет собой комплекс новых пород с особыми текстурами, струк­турами, минеральным, химическим составом и полезными ископаемыми.

Остаточные месторождения этого типа образуются за счет пород, на ко­торых они развиваются, и содержат полезные компоненты, находящиеся в ма­теринской породе. Ведущим процессом является гидролиз - реакция обменного разложения между минералами и водой.

Мощные (до 100 м и более) коры выветривания формируются при дли­тельном континентальном режиме, достаточно влажном и жарком климате, благоприятном гидродинамическом режиме и медленных положительных эпейрогенических движениях данного участка земной поверхности.

Характерной особенностью кор выветривания является их неоднород­ное зональное по вертикали строение, обусловленное различной степенью из­менения минералов на разных глубинах зоны просачивания. Наиболее глубоко и интенсивно обычно проработаны приповерхностные зоны, слабее - глубоко-залегающие. Процесс выветривания осуществляется стадийно: сначала из зоны выветривания из пород удаляются щелочи (Na и К), затем щелочные земли (Са и Mg) и частично кремнезем. Наконец, возможен полный вынос кремнезема. Для каждой из этих стадий, в обтцем случае, характерен свой определенный минеральный состав и определенная зональность (профиль). Различают 3 про­филя коры выветривания: а) гидрослюдистый, б) глинистый, в) латеритный. Гидрослюдистый профиль коры выветривания возникает в начальные стадии изменения горных пород. Основными новообразованиями этой стадии являют­ся гидрослюды ^j гидромусковит, гидробиотит, вермикулит. Последний в случае значительных скоплений представляет промышленный интерес. Глинистый профиль коры выветривания образуется при более глубоком преобразовании горных пород, когда в качестве новообразований возникают глинистые мине­ралы - каолинит, галлуазит, монтмориллонит. При этом осуществляется час­тичный вынос кремнезема. С такими корами выветривания могут быть связаны крупные месторождения каолина и силикатных никелевых руд.

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5
Ni	Пентландит	(Ni,Fc)»S« или (Fe,Ni)S	до 40	г
	Никелин	NiAs	44	г
	Хлоантит*	NiAs3.2	28	г
	Гарниерит*	Ni4fSi4Oi0] (OH)4 • 4II20	доЗб	с
Со	Кобальтин	CoAsS	35	г
	Шмальтин*	CoAs3_2	28	г
	Линнеит*	Co3S4	50	г
	Асболан*	(Co,Ni)0 ■ Mn02 • nH20	до 25	с
W	Вольфрамит	(Fe,Mn) [W04]	60	г
	Шеелит	CarvV04l	64	г
	Гюбнерит*	Mn[W04l	60	г
Mo	Молибденит	MoS2	60	г
	Повеллит*	Ca[Mo04l	48	с
Sn	Касситерит	Sn02	78	г
	Станнин*	Cu2FeSnS4	27	г
Hg	Киноварь	HgS	86	г
Sb	Антимонит (стибнит)	Sb2S3	71	г
As	Арсенопирит	FeAsS	46	г
	Реальгар*	AsS или As4S4	70	г
	Аурипигмент*	As2S3	60	г
Bi	Висмутин	Bi2S3	81	г
Au	Самородное золото	Au	80-98	г,с
	Электрум	(Au,Ag)	50-80	г
	Калаверит*	AuTe2	42	г
	Сильванит*	(Au, Ag)Te4	до 30	г
Ag	Самородное серебро	Ag	100	г,с
	Аргентит	Ag2S	87	г,с
Nb	Колумбит	(Fe,Mn)(Nb)206	22-54	г
и Та	Танталит	(Fe,Mn)(Ta)206	43-66 Та	г
	Пирохлор*	(Na,Ca)2(Nb,V,Ti)206 • (F,OH)	до 44 Nb, до 66 Та	г
Be	Берилл	Be3Al2rSifiO,8l	5	г
	Бертрандит*	Be4[Si207KOH)2	57	г
	Фенакит	Be2rSi04l	46	г
Zr	Циркон	ZrrSi04l	50	г
	Бадделеит*	Zr02	до 70	г

Латеритный профиль коры выветривания возникает при наиболее глу­боком химическом преобразовании пород субстрата, когда происходит почти полный вынос кремнезема, и в зоне выветривания накапливаются, главным об­разом, гидроксиды алюминия и железа в виде минералов гиббсита, гетита и гидрогетита. С латеритным профилем коры выветривания связаны крупнейшие месторождения бокситов и крупные месторождения железных руд. В нижних зонах коры выветривания латеритного профиля преобладают трещиноватые, пористые, прожилковые и сетчатые текстуры, а в верхних - вкрапленные, гнез­довые, массивные. В поверхностных условиях рудные скопления часто имеют землистое или порошковатое строение, а в ряде случаев натечное - колломорф-ное. Нередко продукты выветривания сохраняют реликтовую структуру и тек­стуру исходной породы.

Ультраосновные горные породы или образованные по ним серпентини­ты при выветривании преобразуются во вторичные продукты, обогащенные железом, никелем и отчасти кобальтом.

По морфологическим особенностям коры выветривания и приурочен­ные к ним залежи полезных ископаемых подразделяются на три типа: плаще-образные, линейно-трещинные и контактово-карстовые. Плащеобразные коры выветривания образуют сплошной покров (плащ), перекрывающий коренные породы, за счет которых они возникли. Нижняя поверхность таких залежей имеет сложную морфологию и постепенный переход в неизмененные породы. Линейно- трещинные коры выветривания, располагаясь вдоль тектонически ослабленных зон, имеют в плане линейно-вытянутую форму, а в разрезе вид жилообразных залежей, уходящих вниз, в толщу коренных пород. Месторож­дения приконтактово-карстовых кор выветривания располагаются обычно в контактовой зоне известняков и ультраосновных пород. Рудные залежи здесь локализуются в карстовых полостях среди глинистой массы.

Среди остаточных месторождений можно выделить следующие важ­нейшие рудные формации: лимонитовую (бурых железняков), силикатных ни­келевых руд, бокситовую, каолиновую и др.

1. Лимонитовая формация. Месторождения этой формации образуются при выветривании ультраосновных пород и серпентинитов. Железо концентри­руется в гетите и гидрогетите, содержащих повышенные примеси хрома, нике­ля, кобальта, марганца (легированные руды). Мощность подобных железистых латеритов может достигать 20 и более метров. Крупные месторождения из­вестны на Кубе, в Индонезии, Западной Африке. В России небольшие место­рождения находятся на Урале (Елизаветинское) и Кавказе (Малкинское).

2. Формация силикатных руд никеля. Месторождения никеля также свя­заны с корой выветривания на ультраосновных породах и серпентинитах. Ни­кель здесь концентрируется в водных силикатах - гарниерите и ревденските и образует примесь в нонтроните (минерал из группы монтмориллонита). Скоп­ления водных силикатов никеля в корах выветривания локализуются в зоне, находящейся непосредственно под зоной бурых железняков. В месторождени­ях силикатных руд никеля сосредоточены самые крупные запасы никеля на континентах. Такие месторождения известны на островах Новая Каледония, Куба, Филиппинах, в Австралии. В России они встречаются на Урале (Аккер-мановское, верхняя часть Кемпирсайского, Уфалейское).

3. Бокситовая формация. С корами выветривания связаны самые круп­ные скопления бокситов, которые образуются за счет пород, в значительной мере состоящих из алюмосиликатов (полевые шпаты, нефелин и др.). Глинозем в бокситах накапливается преимущественно в виде гиббсита, реже бемита или диаспора. Крупные остаточные месторождения бокситов известны в странах тропического пояса: Африке, Гвинее, Мали, Индии, США, Австралии. В Рос­сии известны небольшие месторождения подобного типа - Висловское (Кур­ская область).

4. Каолиновая формация. При глинистом выветривании гранитов и лей-кократовых щелочных пород возникают ценные месторождения каолина. Крупные месторождения такого типа находятся на Украине (Глуховцы) и Ура­ле. В Иркутской области находится Трошковское месторождение, каолиновое сырье которого используется Хайтинской фабрикой фарфора и на Мегетском комбинате огнеупоров.

5. Марганцеворудная формация* - образуется при выветривании марга-нецсодержащих пород. Это охристая вернадит-пиролюзит-псиломелановая масса, отмечаются браунит и манганит. Из сопутствующих барит, опал. При­мер - Постмасбургское месторождение (ЮАР).

6. Редко-метальные (Ta-Nb-Zr-TR) коры выветривания* карбонатитовых массивов. Это основной промышленный тип редкометально-редкоземельного оруденения зарубежных стран. По сравнению с неизмененными карбонатитами содержание рудных минералов в элювиально-делювиальной коре выветрива­ния увеличено на порядок. Руды легко обогащаются, запасы руды значительны, т.к. мощность отложений рудоносной коры выветривания достигает 100 м. Ос­новные минералы - пирохлор, танталит, колумбит, перовскит, бадцелеит, баст-незит, монацит и др. Месторождения - Араша (Бразилия), Ока (Канада), в Рос­сии это месторождение Томтор (Анабарский щит).

7. Формация золотоносных кор выветривания.* Небольшие месторож­дения представлены двумя разновидностями: элювиальными и латеритными корами выветривания. Особенно они золотоносны в районах развития карсто­вых пород, содержащих прожилково-вкрапленную золото-сульфидную мине­рализацию. Отличаются сложным строением и представлены скоплениями сла-босцементированных окисленных руд, перемежающихся с щебенисто-глинистым материалом. До 40 % общей массы составляют каолинит, гиббсит, гидрослюды, гидроокислы железа и марганца. Золото тонкодисперсное, высо­копробное, губчатой формы, обнаруживается в лимонито-глинистом материа­ле.

Типичный пример - верхние горизонты Куранахского месторождения (Алдан) и месторождение Боддингтон (Зап. Австралия).

В кафедральной коллекции представлены образцы в различной степени каолинизированных преимущественно кислых пород. Почти все они имеют бу­ровато-желтую окраску и однородное плотное строение. В ряде образцов отме­чается реликтовая зернистая структура. Имеются также образцы, отобранные из различных зон никеленосной коры выветривания серпентинитов Урала. Среди этих образцов имеется рыхлая бурая железная руда из самой верхней части коры выветривания и темно-зеленая, тоже землистая (высохшая глини­стая масса) силикатная никелевая руда из нонтронитовой зоны, а также светло­серая комковатая масса выщелоченных и опализованных серпентинитов (они тоже никеленосные). Помимо этого имеется несколько образцов марганцевой, бокситовой и железо-марганцевой руды из коры выветривания.

10.2. Инфильтрационные месторождения

К инфильтрационным относятся месторождения, образующиеся за счет той части продуктов выветривания, которые в растворенном состоянии посту­пают в область циркуляции грунтовых вод и в благоприятных условиях выпа­дают в осадок. Отложение рудного вещества происходит путем заполнения пустот или метасоматического замещения. В первом случае полезные компо­ненты отлагаются из относительно холодных водных растворов при смене тер­модинамических условий их циркуляции ("гидрогенные" месторождения). Во втором случае происходит замещение рудными компонентами минералов и ор­ганического вещества вмещающих пород.

Наибольшее промышленное значение имеют следующие рудные фор­мации инфильтрационных месторождений:

1. Формация уран-ванадиевая. Гидрогенные месторождения этой фор­мации образуются в ходе циркуляции артезианских подземных вод в краевых частях депрессий и находятся в горизонтах красноцветных водоносных песча­ников. Источником урана служат горные породы остаточных кор выветрива­ния, содержащие повышенные концентрации этого элемента. Отложение руд происходило на различных барьерах восстановительного типа - углистом ве­ществе, битумах. Урановые минералы выполняют поры и трещины и замещают органические остатки в породе. Форма рудных тел - роллы. Главные рудные минералы: настуран, урановые черни, коффинит. Сопутствующие - пирит, мар­казит; нерудные - кальцит, барит. Вместе с ураном накапливаются ванадий, медь, селен. Крупнейшей провинцией является плато Колорадо, а именно рай­он Гранте - ооновной поставщик урана США. В России крупных месторожде­ний подобного типа пока не обнаружено.

К данной формации относятся и другие морфологические типы уран-ванадиевых месторождений, а именно месторождений "несогласия" и "разгрузки". Первые возникают в местах восхождения, т.е. подъема напорных вод и их экранирования вышеперекрывающими водонепроницаемыми отложе­ниями. Именно в этих своеобразных структурных ловушках и образуются лен­тообразные рудные залежи. Второй тип образуется при излиянии на дневную

поверхность урансодержащих вод. В этих местах образуются травертинообраз-ные яркоокрашенные (за счет ярозита) массы, содержащие гидроокислы железа и марганца.

2. Формация медистых песчаников. Они формируются аналогично уран-ванадиевым. Только в данном случае известковистый цемент песчаников за­мещается минералами меди - малахитом, азуритом. Такие медистые песчаники известны на западном склоне Урала (Каргалинское), в Казахстане (Джезказган) и на северо-западном склоне Приморского и Байкальского хребтов.

3. Формация карстовых месторождений железа. В случае выветривания железосодержащих горных пород в грунтовых водах в тех или иных количест­вах отмечается присутствие карбонатных или сульфатных солей железа, неред­ко фиксируются и его коллоиды. Проходя через карбонатные породы эти рас­творы отлагают в трещинах или на стенках карстовых пещер гель гидроксида железа (гетит, гематит) или лимонит, а также сидерит. При этом образуются характерные текстуры - натечные, желваковые, сталактитовые. Месторождения - Урал (Алапаевское), Германия (Зальцгиттер).

4. Формация фосфоритсодержащих глин*. Месторождения образуются в ходе формирования отложений латеритной коры выветривания по фосфорсо­держащим органогенным известнякам и черным алевролитам. Характерны на­течные и сферолитовые образования белого цвета, содержащие фосфорнокис­лый кальций и гнезда кристаллов вивианита. Известны крупные месторожде­ния штата Теннеси (США), Северной Франции. В России есть небольшое Сар-минское месторождение (Приольхонье).

Л L ,. ... . ' . г.id . . _ч< , , __; ^