Вадозные месторождения

Вадозными назовем минеральные месторождения, возникшие из поверхностных (ва-дозных, метеорных) — грунтовых, почвенных, карстовых вод. Особенно интересна вза­имосвязь процессов образования минералов и окружающей обстановки в карстовых пе­щерах. В виде схемы из книги К.Хилла и П.Форти "Минералы пещер Мира" (1993, на англ.), суммирующей и обобщающей явления, наблюдавшиеся в разных пещерах, эта взаимосвязь показана на рис. 88. Видно разнообразие процессов выноса химических элементов метеорными (поверхностными) водами из горных пород и руд, среди кото­рых находится и развивается пещера, и взаимодействие этих химических элементов с глинами, органическими остатками, продуктами жизнедеятельности летучих мы­шей, бактериями. Некоторую роль при отложении минералов в глубоких пещерах мо­гут играть также минерализованные гидротермальные растворы. В пещерах известно большое число минералов, преимущественно это разные сульфаты, фосфаты, карбо­наты, галогенные соединения. В некоторых пещерах Средней Азии были обнаружены промышленные залежи урановой минерализации.

К вадозным месторождениям можно отнести, с некоторой долей условности, также травертины, скопления сульфатов, гидроксидов железа и другие минеральные отло­жения горячих и холодных источников. В почвах опал образует псевдоморфозы по остаткам растений.

Рис. 88. Обобщенная схема образования минералов с прослоями доломита, гипса и каменной соли

в карстовой пещере среди известняков (Hill, Forti, 1992).

Криогенные месторождения

Криогенными назовем минеральные месторождения, образовавшиеся при отрица­тельных температурах. Известны, например, случаи роста кристаллов сульфатов во льду в зоне вечной мерзлоты. Объясняют это тем, что в капиллярах температура за­мерзания может понижаться до —13,6°С (при диаметре капилляра 0,24 мм) и ниже. Вторичные ореолы переотложения минералов формируются сезонно-таловыми водами в многолетнемерзлых покровных образованиях. Чаще всего такие ореолы развиваются за счет сульфидных руд. Как уникальный и спорный пример, описано месторожде­ние флюорита, образовавшееся, как предполагают, при отрицательных температурах тоже в зоне вечной мерзлоты. Это обосновывается тем, что кристаллы флюорита, на­греваясь до обычной температуры, расширяются и растрескиваются. Если не считать самого льда как минерала, случаи криогенной кристаллизации минералов описаны в единичных публикациях. Это явление изучено крайне мало.

Сублимационные месторождения

Сублимационным назовем образование минералов из газа и пара при нормальных давлении и температуре. Так образуются кристаллы льда на стенах пещер. Так же растут кристаллы галита на стенах сухих карстовых полостей в отложениях каменной соли и на стенах подземных горных выработок в соляных шахтах.

Месторождения зон выветривания и окисления

Выветриванием называют процесс изменения и разрушения минералов и горных по­род на поверхности Земли под действием физических и биологических факторов. Оно бывает наземным и подводным. Наиболее мощно процессы поверхностного выветрива­ния проходят при сочетании нескольких условий: выровненность суши, тектоническое спокойствие, слабая эрозия; подводное выветривание достигает наибольшего развития на подводных хребтах при малой скорости осадконакопления (т.е. малой скорости захоронения осадков, способствующей длительному воздействию на них придонных вод). В наземных условиях формируются коры выветривания, плащом покрывающие неизмененные породы и уходящие на разную глубину, иногда до 0,5 и даже до 1 км. Наиболее мощные коры выветривания образуются в условиях влажного теплого кли­мата (рис. 89). Длительность их формирования большая, в отдельных случаях до 15 — 20 млн. лет.

Коры выветривания бывают древними и современными. И в тех, и в других ин­тенсивность преобразования первичных горных пород и минералов нарастает снизу, где они только начали изменяться, вверх, где на месте первоначальных пород фор­мируются остаточные минеральные месторождения, в том числе промышленные, со­стоящие из продуктов полного или почти полного разложения первичного материала. При процессах поверхностного выветривания за счет полного

изменения гранитов и других полевошпатовых горных пород, а также оливинитов образуются латеритные остаточные месторождения, за счет некоторых ультраосновных пород—остаточные никелевые месторождения, серпентинитов—магниевые месторождения, за счет руд­ных месторождений образуются зоны окисленных руд. При подводном выветрива­нии (его называют гальмиролизом) накопилась, как полагает Н. Н. Верзилин, главная масса глин.

Рассмотрим несколько подробнее строение и минеральный состав латеритных кор выветривания. Другие их типы будут охарактеризованы в последующих разделах учебника.

Латеритные коры образуются в условиях гумидного тропического или субтропиче­ского климата при выветривании ультраосновных, основных, кислых магматических

Рис. 89. Строение коры выветривания в различных климатических зонах.

горных пород, гнейсов и сланцев, аркозовых песчаников. Происходит полное раз­ложение всех первичных минералов, вынос щелочных, щелочноземельных металлов и кремнезема с накоплением в остаточных месторождениях оксидов и гидроксидов алюминия и железа (рис. 90). Собственно латеритами (краснозёмами) называют остаточные продукты, обогащенные оксидом железа — гематитом РегОз, а продукты, обогащенные гидроксидами алюминия, называют бокситами.

Образование бокситов, например, за счет гранитов начинается с гидролиза поле­вых шпатов и выноса щелочей, сначала формируется зона каолинита АЬ^гОб^ОН^ и других глинистых минералов, постепенно расширяющаяся вглубь

Процесс про­должается с образованием второй, более поверхностной зоны гидроксидов алюминия, возникающей за счет разложения каолинита и полного выноса грунтовыми водами кремнекислоты, еще выше постепенно формируется зона почв, часто это краснозёмы, обогащенных оксидом железа — гематитом. Он образуется здесь за счет железа, вы­свобождающегося в нижних зонах.

Существенно сказывается на процессах выветривания климат. Наиболее полное раз­ложение гранитов происходит в условиях влажного и жаркого тропического климата с чередованием дождливых и засушливых сезонов.

По особенностям химических явлений процесс выветривания обычно разбивают на четыре самостоятельных этапа. По Н. В. Логвиненко, они таковы: 1) незначительное химическое разложение минералов в щелочных средах, преобладание процессов ме­ханического выветривания; 2) образование в щелочных условиях гидрослюд и других гидросиликатов; 3) химические реакции в щелочных и кислых средах с образованием минералов глин (каолинита, монтмориллонита и др.); 4) полный гидролиз силикатов с образованием оксидов и гидроксидов. Характерной особенностью всех этих процессов

Рис. 90. Последовательность формирования латеритного про­филя выветривания.

является значительное участие в них не только истинных, но и коллоидных раство­ров; как свидетельство этого, для латеритов и, в частности, бокситов весьма обычно их оолитовое сложение.

Окисление — это частное по отношению к выветриванию явление. Оно заключается в химическом преобразовании сульфидных и других руд и рудных минералов в зонах аэрации, действия грунтовых вод и биогенеза с образованием оксидов и других хими­ческих соединений за счет первичных минералов. На примере окисления сульфидов эти явления описаны в главе 9 (см. с. 167-170).