Значение выветривания при формировании и изменении месторождений полезных ископаемых.

Происходящее при выветривании перераспределение вещества земной коры приводит к накоплению устойчивых на поверхности Земли минералов, часто являющихся ценным минеральным сырьем. К числу таких продуктов относятся месторождения коры выветривания (каолина, огнеупорных глин, алюминия и железа в латеритах, никеля и др.), о которых упоминалось выше. Особенно интересно преобразование пород, включающих месторождения и более или менее густую вкрапленность ценных устойчивых минералов (касситерита, шеелита, монацита, циркона и др.). Например, крупнейшие в мире оловянные месторождения Малайи приурочены к мощной коре выветривания (до 60 м), включающей угловатые зерна касситерита (SnO2), турмалина, топаза (А12[F, ОН]2SiO4), циркона (ZrSiO4), магнетита. Содержание касситерита по всей массе выветрелых пород от следов до 6 кг/м3. В толще элювия встречаются сохранившие свою форму, но полностью замещенные каолинитом дайки оловоносных пегматитов, около которых содержание касситерита увеличивается.

При выветривании месторождений и рудопроявлений устойчивых минералов (алмазов, золота, платины и др.) нередко образуются элювиальные россыпи, часто сопровождающиеся увеличением содержания ценных компонентов. Хорошо, например, известны крупнейшие элювиальные месторождения алмазов Южной Африки в коре выветривания кимберлитов, заполняющей трубки взрыва (диатремы), окрашенной в серо-синий или сине-зеленый цвет и получившей название «синей земли». Это мягкая, жирная на ощупь серпентинитовая масса, богатая магнезиальными минералами — оливином, гранатом (пироп), слюдой (флогопит), магнийсодержащим ильменитом и другими минералами, а также обломками твердого кимберлита. На больших глубинах (до 600 м) синяя земля переходит в неразложенный кимберлит, а близ поверхности почти всегда сменяется желтой и красноватой пятнистой массой, окрашенной гидроокислами железа и называемой «желтой землей». Алмазы содержатся и в синей и в желтой землях, но далеко не все трубки алмазоносные. Элювиальные россыпи золота и платины известны давно, хотя их удельный вес в общей добыче этих металлов ничтожен.

Существеннейшие преобразования происходят при выветривании месторождений, сложенных малоустойчивыми породами и минералами. Так, при выветривании выходящих на поверхность месторождений сульфидных руд их верхние горизонты, расположенные выше уровня грунтовых вод, подвергаются воздействию просачивающихся сквозь них дождевых и талых снеговых вод, насыщенных углекислотой и кислородом и почти не содержащих растворенных солей. Эти воды реагируют с сульфидными соединениями и переводят их в окислы, гидроокислы и соли кислородных кислот; т. е. сущность химических процессов в этой зоне сводится к окислению и гидратации минералов и ее называют зоной окисления.

Особое значение при выветривании сульфидных месторождений имеет окисление пирита, почти всегда в них присутствующего, так как при этом выделяется свободная серная кислота, играющая основную роль при образовании вторичных сульфидов в зоне цементации, расположенной ниже зоны окисления. Окисление пирита происходит по следующей схеме:

FeS2 + Н2О + 70 = FеSO4 + Н2SO4.

Выделившийся сульфат закиси железа при дальнейшем окислении переходит в сульфат окиси:

4FеSO4 + 2Н2SO4 + O2 = 2Fе2(SO4)3 +2Н2O.

Сульфат окиси железа в слабокислых растворах гидролизуется, выделяя свободную серную кислоту:

2(SO4)з + 6Н2O = 2Fе(ОН)з+ЗН2SO4.

Гидроокись железа выпадает в виде геля, который дегидратизируется и превращается в лимонит.

При окислении других сульфидов серная кислота не выделяется. Галенит, например, переходит в сульфат свинца — англезит (РbSO4), который в дальнейшем может замещаться карбонатом — церусситом (РbСO3). Оба минерала труднорастворимы и накапливаются в зоне окисления. Встречающийся вместе с галенитом сфалерит (ZnS) окисляется в легкорастворимый сульфат (ZnSO4) и выносится из зоны окисления. Халькопирит при окислении распадается на легко растворимый сульфат меди и сульфат закиси железа:

СuFеS2+4O2 = СuSO4 + FeSO4.

Сульфат меди выносится вниз (в зону цементации), а сульфат закиси железа по приведенной выше схеме замещается лимонитом. Приведенные примеры дают представление о характере и направленности химических реакций в зоне окисления. Так как сернистые соединения железа встречаются в подавляющем большинстве сульфидных месторождений, эти реакции приводят к обогащению зоны окисления гидроокислами железа — к образованию так называемой «железной шляпы».

Ниже уровня грунтовых вод находится зона цементации, или вторичного сульфидного обогащения, в которую метеорные воды доходят, израсходовав углекислоту и кислород. Вода в зоне цементации становится нейтральной или даже слабощелочной. Растворы сульфатов, проникающие в зону цементации из зоны окисления, реагируют с первичными сульфидами с образованием вторичных сульфидов. Например, просачивающийся сверху сульфат меди реагирует с первичными сульфидами меди и превращается в более устойчивый вторичный сульфид — халькозин (Сu2S).

Вторичные сульфиды в зоне цементации заполняют пустоты, поры и трещины или метасоматически замещают часть первичных сульфидов. Книзу зона цементации обычно постепенно переходит в зону первичных сульфидных руд, в которой воды находятся почти в равновесии с минералами месторождений.

Приведенная схема идеальна. Обычно она значительно усложняется колебаниями уровня грунтовых вод, с которым совпадает граница зоны цементации, различиями водопроницаемости пород и рудных масс и т. п. В связи с этим в зоне окисления иногда встречаются неизмененные сульфиды, а в зоне первичных сульфидных руд — участки окисленных руд. При длительном понижении уровня грунтовых вод верхняя часть зоны вторичного сульфидного обогащения подвергается окислению и вновь преобразуется. Халькозин, например, замещается купритом (СиО) и даже самородной медью. Наконец, в зависимости от совокупности различных факторов (климата, характера рельефа, формы залегания рудного тела, трещиноватости и пористости пород, состава руды, химизма грунтовых вод и пр.) вторичное сульфидное обогащение развивается неодинаково в разных месторождениях: в одних оно почти не проявляется, в других распространяется на глубину многих десятков метров.

Промышленные делювиальные россыпи встречаются значительно реже элювиальных, хотя при поисках коренных месторождений они имеют огромное значение. Они интересны и как связующее звено между коренными месторождениями и речными (аллювиальными) россыпями, поскольку в делювии руды дробятся и полезные компоненты отделяются от них.

Формы делювиальных россыпей и распределение в них полезных компонентов зависят от формы выхода коренного месторождения, его положения относительно склона и крутизны склона. Если на поверхность выходит небольшое гнездо, то делювиальная россыпь расходится от него вниз по склону в виде раструба, расширение которого тем больше, чем положе склон. На выходах жил формы россыпей различны в зависимости от расположения жил. Ю. А. Билибин указывает, что при формировании делювиальных россыпей золота и платины металлоносный делювий смешивается с обломками пустых пород, выходящих на склонах. Это сопровождается рассеиванием металлов и сильным снижением их содержания, которое обычно бывает промышленным лишь на выходе коренного источника и в непосредственной близости от него. Ниже по склону промышленное содержание сохраняется лишь в особо благоприятных условиях. На склонах, покрытых каменными россыпями, на поверхности встречаются обычно лишь крепкие устойчивые руды (например, бедный сульфидами золотоносный кварц). Куски такой руды остаются в поверхностном каменистом слое делювия, а подстилающий этот слой каменистый материал будет почти пустым. Если руда неустойчива (богатый сульфидами или сильно давленый кварц), то обломки ее встречаются лишь в нижнем измельченном слое делювия, иногда на глубине нескольких метров, и поиски месторождения сильно затруднены.

Вернуться назад к оглавлению "Общая Геология. Основы Геологии."

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>