грунтовых вод, создается зона окисления сульфидной жилы – так называемая железная шляпа. Ниже уровня грунтовых вод находится зона истечения, в которой грунтовые воды перемещаются в горизонтальном направлении и являются нейтральными или даже слабощелочными.

В результате обменных реакций между сульфатными растворами, просачивающимися из зоны окисления, и первичными сульфидами жилы образуются вторичные сульфиды, главным образом, меди. Таким образом, ниже уровня грунтовых вод может сформироваться зона цементации или вторичного сульфидного обогащения. Еще ниже находится зона застойных (не перемещающихся) вод, почти не содержащих кислорода и находящихся в химическом равновесии с минералами жилы – зона первичных руд.

Минеральный состав зон окисления характеризуется преобладанием соединений, богатых кислородом, т. е. минералами классов оксидов и гидроксидов, сульфатов и карбонатов. Вместе с ними встречаются фосфаты, арсенаты, ванадаты, хроматы, молибдаты и силикаты. Для определенных участков характерны вторичные сульфиды и самородные элементы. Типоморфными текстурами в зонах окисления являются пористые (ячеистые), землистые, натечные и корковые. Среди структур наибольшее развитие имеют структуры замещения вплоть до образования полных псевдоморфоз.

Минеральный состав зон окисления различный и зависит от состава первичных минералов, т. е. от типа рудных жил.

Медные месторождения. Главные минералы – самородная медь, куприт, малахит, азурит, халькозин, ковеллин.

Второстепенные минералы – хризоколла, лимонит. Медь накапливается в зоне вторичного обогащения. Известно Дегтярское месторождение на Урале.

Свинцово-цинковые месторождения. Главные минералы – смитсо-

нит, каламин, церуссит, англезит. Второстепенные минералы – вульфенит, крокоит, пироморфит.

Мощная зона окисления развита на месторождении Ачисай (Южный Казахстан).

Молибденитовые месторождения. Представлены следующими ми-

нералами: повеллитом, молибденитом, вульфенитом, ферримолибдитом. Они образуются в зоне окисления, например, на месторождении Сорское (Хакасия).

3.3.2. Ассоциации минералов осадочного происхождения

Процессы осадконакопления развиваются в результате переноса материала из кор выветривания водными потоками и его переотложения на

99

дне различных водоемов. Переносимый материал может иметь вид механических осадков, либо образуется за счет растворения – химических осадков. В каждом случае формируются своеобразные минеральные ассоциации.

Нерастворимые и трудно растворимые частицы минералов переносятся механическим путем во взвешенном состоянии, волочением по дну и затем отлагаются в виде механических осадков. При этом могут образовываться россыпи Au, Pt, касситерита и других тяжелых, твердых и устойчивых минералов. Новых минералов в них почти не образуется.

Продукты выветривания, перешедшие в растворы, истинные и коллоидные, переносятся в растворенной форме и отлагаются в виде химических осадков в водных бассейнах. При просачивании поверхностных вод на глубину, обогатившихся в результате процесса выветривания различными компонентами, образуются инфильтраты.

Таким образом, минералы осадочных образований являются в основном вторичными, переотложенными. В формировании многих химических осадков большую роль играют живые организмы, поэтому среди химических осадков выделяют различные биохимические осадки (S, гидроокислы Fe, фосфориты и др.).

Главными факторами минералообразования при осадочном процессе являются: состав и концентрация солей в растворе, температура, давление, концентрация водородных ионов (pH), окислительно-восстановительный потенциал (Eh), состав вмещающих и донных отложений, климатические условия, а также биогенные факторы. Большую роль играет характер самих растворов: истинные они или коллоидные.

Осадочные минеральные ассоциации подразделяются по условиям образования на механические осадки, химические и биохимические осадки, инфильтраты, органогенные осадки.

3.3.2.1. Механические осадки (россыпи)

В механических осадках сохраняются и накапливаются минералы, устойчивые в поверхностных условиях: кварц, рутил, Au, Pt, алмаз, циркон, колумбит-танталит, касситерит, вольфрамит и др. Не характерными для них являются сульфиды и карбонаты.

Механические осадки могут иметь делювиальное, аллювиальное, морское и океаническое происхождение. Основные закономерности, которые определяют их состав, обусловлены гравитационными силами (происходит гравитационное разделение и обогащение), следовательно, главную роль играют плотность, величина зерен, скорость потоков, их перемещающих. Возникают различные россыпи, обогащенные каким-либо полезным компонентом и переотложенные глины каолинитового, монтмориллонитового состава.

100

Среди минералов россыпей наиболее распространены золото, платина, алмаз, магнетит, хромит, ильменит, касситерит, вольфрамит, монацит и гранат, циркон, топаз, берилл, турмалин, сфен, корунд и гематит. Россыпи распространены в Якутии, Казахстане, Восточной Сибири и на Урале.

3.3.2.2. Химические и биохимические осадки

Поверхностные воды содержат различные элементы как в виде истинных, так и в виде коллоидных растворов. Первые обычно преобладают в соленых водах, вторые – в пресных водах рек и озер.

Большинство химических осадочных месторождений, образовавшихся из истинных растворов, представлены так называемой галогенной формацией, к которой принадлежат месторождения солей Ca, Na, K, Mg (гипсы, ангидриты, каменная соль, калийные и магнезиальные соли, бораты). Эти месторождения формируются за счет солевой массы мирового океана.

Месторождения галогенной формации возникают в морских лагунах в условиях аридного климата, когда образуется достаточно высокая концентрация солей в растворах. При увеличении концентрации растворов соли осаждаются в определенной последовательности, которая зависит, прежде всего, от их растворимости. Первыми выделяются трудно растворимые соли, последними – легкорастворимые.

Выпадение вещества в осадок из коллоидных растворов связано с их коагуляцией, которая чаще всего наступает при встрече их с водами, богатыми электролитами (солеными), например в прибрежной части морей и океанов, куда впадают реки. Большую роль при отложении минералов оказывают бактерии. В результате в осадок выпадают Fe, Si, Al, Mn. Коллоидные растворы железа устойчивы при рH = 2–3, поэтому отложения гидроксидов Fe находятся вблизи береговой линии. Вместе с гидроксидами Fe часто выделяется SiO2 в виде золя. Иногда образуются крупные скопления железистых силикатов – хлоритов (ассоциации шамозита, тюрингита, гидрогетита, глауконита и сидерита).

Далее от берега отложения обогащаются гидроксидами Al, давая ди- аспор-шамозитовые руды и даже чистые бокситы.

Образование железо-марганцевых конкреций на дне морей и океанов происходит и в настоящее время. Они обнаружены во всех океанах до глубины 5 000 м, размер конкреций составляет 1–15 см. Обычно центр конкреций сложен обломками пород и раковин, а периферия – окислами Fe и Mn. Рыхлый материал на дне океана обогащен Mn, Zn и Cu на границе кислородных и сероводородных слоев, отсутствие кислорода в осадках благоприятно для накопления марганца и металлов.

Соленосные отложения. Главные минералы соленосных отложений – галит (рис. 43, а), полигалит, сильвин, карналлит, гипс (рис. 43, б), ангидрит. Второстепенные минералы – кальцит, доломит, эпсомит, бораты.

101

Известные месторождения: Соликамское, Индерское.

Химические и биохимические отложения коллоидных осадков.

Среди них выделяют железорудные, марганцевые и фосфоритовые месторождения.

На железорудных месторождениях главные минералы представлены гетитом, гидрогетитом (рис. 44, а), шамозитом, тюрингитом и сидеритом, второстепенные – глауконитом, опалом и вивианитом. Наиболее крупные осадочные месторождения расположены в Крыму (Керченское), Казахстане (Аятское).

Рис. 43. Соленосные отложения: а – галит с сильвином; б – гипс (фото Е. А. Звягиной)

Рис. 44. Отложения коллоидных осадков: а – гидрогетит; б – фосфорит (фото Е. А. Звягиной)

На марганцевых месторождениях главные минералы представлены пиролюзитом, псиломеланом, манганитом, родохрозитом. Второстепенные –

102

гидроксидами железа, опалом, халцедоном. К прибрежно-морским месторождениям относят Чиатурское (Грузия) и Никопольское (Украина).

На месторождениях фосфоритов главный минерал – это апатит в кристаллической и дисперсной формах (рис. 44, б), а также для фосфоритов характерны карбонаты, глауконит, кварц и гипс. К наиболее известным

икрупным месторождениям фосфоритов относят Каратаусское (Казахстан)

иЕгорьевское (Московская область).

3.3.2.3. Инфильтрационные образования

Инфильтраты возникают при реакциях обмена между растворами, обогащенными в результате процессов выветривания теми или иными элементами и минералами пород, по которым они просачиваются. Таким образом, инфильтрационные образования по механизму возникновения являются метасоматическими.

Таким путем возникают вблизи окисляющихся рудных тел инфильтрационные метасоматические залежи смитсонита Zn[СО3]. Эти залежи имеют промышленное значение, достигая десятков метров.

Сульфатные растворы меди, реагирующие с карбонатно-песчаными толщами, приводят к образованию «медистых песчаников», залежи которых могут находиться на расстоянии десятков километров от места образования растворов. Инфильтрационное происхождение имеют некоторые промышленные скопления фосфоритов, барита, сферосидерита, урановых слюдок (карнотита).

Конкреции сидеритов (с примесью глинистого вещества, бурых железняков, пирита) возникают за счет взаимодействия растворов FeSO4 (сульфатных) или Fe (НСО3)2 (бикарбонатных) с карбонатными породами, например, FeSO4 + CaCO3→ FeCO3 + CaSO4. Кальцит метасоматически замещается сидеритом, последний образует в карбонатных породах гнезда и пластообразные тела до 0,5 м и более в разрезе.

Из растворов, содержащих U6+ и анионы V, Р и As в песчаных отложениях образуются залежи радиоактивных руд, минералы которых представлены урановыми слюдками.

Медистые песчаники. Главные минералы – малахит, азурит, халькозин, борнит. Второстепенные минералы – барит, кальцит, гипс, пирит, самородная медь и халькопирит. Известным и крупным является месторождение Джезказган (Казахстан).

Железные руды (конкреционные сидериты). Главные минералы – сидерит, лимонит, гетит. Второстепенные минералы – пирит, глинистое вещество и кальцит. Известны различные рудопроявления (Бакальское месторождение, Урал).

Карнотит-тюямунитовые инфильтраты. Главные минералы – кар-

нотит, тюямунит, роскоэлит. Второстепенные минералы – малахит, гипс,

103

халькозин, пирит и кальцит в песчаных отложениях. Классическим примером служит уже отработанное месторождение Тюямуюн (Узбекистан). Аналогичные месторождения известны в Германии и США.

Характерными генетическими признаками осадочных образований являются их форма тел и текстурно-структурные особенности. Преобладают следующие формы осадочных тел: пластовые, линзовидные, гнездообразные, реже в виде соляных куполов. Залегают тела среди сингенетических осадочных вмещающих пород. Текстуры обычно слоистые, массивные, реже брекчевидные, прожилково-вкрапленные, сферолитовые, конкреционные, оолитовые, ковернозные. Структуры – зернистые, порошковатые, скрытокристаллические, колломорфные.

3.4.РЕКОМЕНДАЦИИ

КЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

По теме о понятии генезиса, парагенезиса, генерации и типоморфизма минералов на лабораторных работах студенты изучают подобранные минеральные ассоциации и образцы по онтогении с пояснениями преподавателя.

Контроль знаний осуществляется выполнением работы, включающей образцы различных минеральных ассоциаций и образцы с усложненными формами кристаллов. В первом случае студенты должны описать минеральную ассоциацию с выделением парагенетических ассоциаций, указать на схеме последовательность выделения минералов, обосновать генерации минералов, если таковые имеются. На образцах с усложненными формами кристаллов пояснить причины отклонения от идеального роста индивида.

Занятия по генетическим типам минералообразующих процессов проводят с использованием подборки каменного материала учебных коллекций, минеральные ассоциации которого отражают какие-либо минералообразующие процессы: магматические, пегматитовые, гидротермальные, осадочные и другие. В описании каждого образца должен быть отражен его минеральный состав с количественным соотношением минералов в процентах и кратким описанием, охарактеризованы свойства и типоморфизм минералов, обязательно описывают характер взаимоотношений минеральных индивидов (структура) и минеральных агрегатов (текстура). Описание образца сопровождают фотографией или зарисовкой, которая обязательно должна иллюстрировать характер взаимоотношений между зернами. По взаимоотношению минералов делают выводы о последовательности минералообразования (схема), по минеральной ассоциации оп-

104

ределяют генезис и указывают её практическое значение (полезное ископаемое, либо косвенный признак оруденения). Примеры описания образцов и рисунки приведены ниже, по учебным коллекциям и материалам Е. А. Станкеева и М. Г. Петровой [13].

П р и м е р 1. Образец имеет коррозионную текстуру (рис. 45). Срастания крупных зерен кварца и кристаллов микроклина корродируются и разъедаются мелкозернистым агрегатом альбита (0,5–2 мм), в котором содержатся вкрапления мелкопластинчатого колумбита и редкие листочки мусковита. В краевых частях крупных (1–3 см) таблитчатых кристаллов микроклина наблюдаются вростки округлых зерен дымчато-серого кварца.

Рис. 45. Кварцево-микроклиново-альбитовый пегматит с включениями колумбита: 1 – микроклин, 2 – кварц, 3 – альбит,

4 – колумбит, 5 – мусковит

Краевые части многих кристаллов микроклина псевдоморфно замещены белым альбитом. Чаще же кристаллы микроклина корродированы, разъедены мелкозернистым агрегатом белого сахаровидного альбита, в котором наблюдаются отдельные тонкотаблитчатые включения черного колумбита (1–1,5 мм).

Характер соотношений минеральных агрегатов позволяет выделить две парагенетические ассоциации минералов: кварцево-микроклиновую и колумбито-альбитовую. По-видимому, сначала кристаллизовался микроклин совместно с кварцем. В последующую стадию началась альбитизация микроклина, сопровождающаяся выделением колумбита. Схема последовательности минералообразования приведена в табл. 45.

105

Таблица 45

Схема последовательности выделения минералов

П р и м е р 2. Образец имеет брекчиевую текстуру (рис. 46).

Рис. 46. Сульфидная руда гидротермального генезиса

Обломки окварцованных пород тонкозернистой структуры, имеющие угловатую форму, ориентированы беспорядочно и цементируются агрегатом серого кварца с сульфидами. После повторного дробления порода цементируется молочно-белым кварцем. В целом для образца текстура брекчиевая, структура разнозернистая.

106

Минеральный состав образца представлен кварцем (80 %), пиритом (15 %), халькопиритом (5 %).

Преобладает в образце кварц. Он представлен тремя генерациями: наиболее ранний кварц I слагает темно-серые тонкозернистые обломки пород, кварц II генерации светло-серого цвета, среднезернистый, ассоциирует с сульфидами, окаймляя обломки пород, и образует гнездообразные включения (2–3 см). Кварц III генерации молочно-белого цвета, среднезернистый. Он самый поздний минерал и цементирует обломки пород и кварц-сульфидные агрегаты.

Пирит представлен изометричными латунно-желтыми зернами, постоянно ассоциирующими со светло-серым кварцем II и халькопиритом.

Халькопирит наблюдается в виде редких неправильных выделений среди пирита и кварца II. Хорошо отличается более ярким латунно-желтым цветом с зеленоватым оттенком и низкой твердостью (3–4) по сравнению с пиритом (6–6,5).

Таким образом, на основании изучения взаимоотношений минералов можно составить следующую парагенетическую схему.

Характер соотношения минеральных индивидов и минеральных агрегатов позволяет наметить схему последовательности выделения минералов (табл. 46).

Таблица 46

Схема последовательности выделения минералов

Первая парагенетическая ассоциация минералов связана с формированием осадочных пород и последующим их преобразованием в кварциты, где преобладает тонкозернистый серый кварц. Вторая парагенетическая ассоциация связана с гидротермальными процессами и формированием кварц-сульфидного агрегата. Последующее дробление породы закончилось цементацией её молочно-белым кварцем. Формирование данной ассоциации связано с гидротермальным средненизкотемпературным процессом.

107