ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 63
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, а концентрирующиеся в элювии образовывают элювиальные месторождения полезных ископаемых (Короновский, Ясаманов, 2011).
А это значит, что с корами выветривания связаны как гипергенные, так и осадочные полезные ископаемые. При разных формациях кор выветривания образуются разные элювиальные и осадочные месторождения. Например, латеритная формация – месторождение железа, марганца, силикатных никелевых и никель-кобальтовых руд, бокситов и россыпей Au, Ti и др., а олинитовая формация связана с месторождение каолинитов, россыпей Au, Ti (Сахновский и др., 2009).
К корам выветривания, образованным из ультраосновных и основных пород, приурочены месторождения железа, никеля и бокситов, а образованным из кислых пород - месторождения глин разного состава и бокситов. Из кор, образовавшихся при разложении слабоминерализованных вулканогенных и осадочных пород, добывают марганец, барит, апатит, золото, свинец и другие полезные ископаемые, которые во вмещающей породе находятся в малом объеме и, следовательно, невыгодные для добычи (studfile.net).
В некоторых случаях над рудными залежами сульфидных руд образуются прочные коры выветривания - рудные «шляпы» или кепреки, состоящие из разложившихся сульфидных минералов. В составе характерно преобладание гидроксидов железа, а в тонкой фракции – галлуазит-каолинитовой минеральной ассоциации. Для медноколчеданных месторождений характерны железные шляпы, при выветривании марганцевых месторождений — марганцевые шляпы, месторождений солей — гипсовые шляпы. Строение гипсовых шляп представлено на рисунке ниже (рис. 6) (Сахновский и др., 2009; Короновский, Ясаманов, 2011).
Рисунок 6 – Разрез типичного соляного купола с хорошо развитым кепроком. По Г.Тоду.
1 – соляной шток, 2-5 –зоны кепрока: 2 – ангидритовая, 3 – гипсовая, 4 – кальцитовая сероносная, 5 – кальцитовая, 6 – нефть, 7 – осадочные породы, дислоцированные при образовании соляного купола
Полезные ископаемые, добываемые в гипсовой шляпе: гипсы, исходные соли, а так же иногда концентрируются залежи боратов (остаточных и инфильтрационных). В некоторых гипсовых шляпах, разложение гипса приводит к формированию залежей самородной серы. Этот процесс так же связан с залежами нефти в соляных куполах (http://geomineral.ru/).
В корах выветривания, в которых характерен процесс метасоматического замещения, рудную специализацию определяют типы флюидов - Pb-Zn-Cu, F, B, Sr, Mn, S и др. (Сахновский и др., 2009).
Формирование руд в карстовых полостях происходит за счет нерастворимого осадка и привнесенного осадка из других рудных объектов. Известны карстовые месторождения бокситов, богатых никелевыми (кобальт-никелевых) рудами, фосфоритов, железа, марганца, свинца, цинка, флюорита, сурьмы, ртути, россыпи золота , алмазов, касситерита, шеелита (Сахновский и др., 2009).
Для карстовых месторождений характерно высокое качество руд, например месторождения никеля на Урале содержат от 1,5 до 2,5% Ni, а карстовые фосфориты во Флориде - до 40% P2O5; в СНГ существуют месторождения золота — до 100 г/т металла в контакте доломитов и гранодиоритов над зоной блеклых руд (Сахновский и др., 2009).
В корах с глинистым профилем формируются месторождения первичных каолинов (рис. 7). Так же каолины добывают в зонах выветривания гранитов. Эти зоны возникают из-за того, что плагиоклазы менее устойчивы к выветриванию, чем КПШ (http://geomineral.ru/).
Рисунок 7 – Геологический разрез Вершинской залежи каолинов. По В. И. Сивоконю.
1 – суглинок, 2 – глины, 3 – каолин нормальный, 4 – каолин щелочной, 5 – дресва гранита и розового магматита, 6 – дресва плагномигматита, 7 – дресва онотит-плагно-клазового гнейса, 8 – гнейс биотит-плагиоклазовый, слабовыветрелый
В результате интенсивного разложения и дифференцияации исходного вещества латеритных кор выветривания образуются месторождения бокситов. Примером является местрождение бокситов, развившееся на базальтах, в Индии (рис. 8) (http://geomineral.ru/).
Рисунок 8 – Вертикальный разрез одного из месторождений бокситов Индии. По Б. Хардеру.
1 – красная почва с обломками боксита, 2 – железистый латерит, 3 – железистый боксит, 4 – боксит, 5 – литомаржевый боксит, 6 – литомарж, 7 – свежий базальт
Изучение коры выветривания происходит при многостадийном сборе информации с целью ее дальнейшего анализа. Трудности, возникающие при этом, определяются, главным образом, процессами выветривания, протекающие в чрезвычайно сложной системе условий. Интенсивность этих условий определяет возникновение различных частных процессов. Например, в гумидных условиях при изменении сульфидных месторождений преобладают гидролиз, а при аридных условиях происходит уже массовая кристаллизация сульфатов рудных металлов при ослабленном гидролизе. Таким образом, все коры выветривания отличаются друг от друга из-за собственных частных процессов (Добровольский, 1969).
Совокупность этих частных процессов создает общую картину гипергенеза для данных условий. Например, практически возможное исследование состава измененной породы, преобразование первичной породы и их текстурно-структурные особенности приводит к непосредственному изучению коры выветривания, т.е. основным методом изучения коры выветривания является познание гипергенеза через исследование его проявления (Добровольский, 1969)
Решение задач, представленных в главе 2, достигается следующими основными методами: наземные наблюдения, геофизические исследования, горные и буровые работы, лабораторные и стратиграфические методы (Ярг, 1991).
1)Наземные наблюдения
Визуальное геологическое наблюдение включает в себя анализ измененных и первичных пород, естественных и искусственных (котлованы, траншеи и др.) обнажений путем определения цвета, степени раздробленности, минерального состава, влажности, структуры и текстуры породы. Например, изменение состава пород и образования новых минералов отражается на цвете породы. Так для древних кор Урала характерные цвета, зависящие от субстрата: зеленоватые – для диабазов, белые – для гранодиоритов и т.д. (Ярг, 1991).
2)Геофизические исследования
С помощью геофизических методов можно решить вопросы структурно-геологического характера, такие как установление мощности, расчленение коры выветривания на зоны, определение границы линейной коры и др., или вопросы физико-механических свойств и состояния коры, например определение упругих и деформационных свойств среды, оценка плотности и трещиноватостей и др. (Ярг, 1991).
Это достигается электроразведочными, радиоизотопными методами и др. Вопросы структурно-геологического характера разрешаются при построении объемной модели коры выветривания. Для этого активно применяются методы сейсморазведки, основывающиеся на связи между состоянием горной породы и скоростью распространения сейсмических волн – чем сильнее изменена порода (много трещин, маленький процент первичной породы и тд.), тем меньше в ней скорость. С помощью этого метода по зависимости скорости от глубины можно воссоздать зональность коры выветривания. Для определения физико-механических свойств, например влажности, используют метод рассеянного нейтронного излучения, связанного с эффектом замедления быстрых нейтронов, испускаемых источником, атомами водорода, содержащимися в воде, и влажность пород при этом пропорциональна числу медленных нейтронов (Ярг, 1991).
3)Горные и буровые работы
Средствами исследования в данном методе является специальная инженерно-геологическая скважина и горная выработка. Горные выработки используют для детального разбиения на зоны и изучения состава. С помощью них можно наблюдать разрез горных пород и устанавливать строение. Перед бурением скважин должен происходить анализ элювия для грамотного сосредоточения и выбора скважин. Благодаря выбуренному материалу определяется полный разрез коры выветривания (Ярг, 1991).
4)Лабораторные исследования и полевые методы.
Большинство частных процессов гипергенеза можно определить только из лабораторных исследований. Однако производится оценка прочностных и деформационных свойств с помощью экспресс-методов. Изучение же химического и минералогического состава и физико-механических свойств производится лабораторными методами. Например, изучение состава осуществляется валовым анализом, петрографическим, рентгеноструктурным, термическим и микроскопическим методами. Так, Рентгеноструктурный метод завязан по распределению в пространстве и по интенсивностям рассеянного на минерале рентгеновского излучения (Ярг, 1991).
5)Стратиграфический метод
Проблема определения возраста решается стратиграфическим методом. Основан он на том, что относительный возраста продуктов выветривания определяется по их положению в стратиграфическом разрезе между фаунистически и палеоботанически охарактеризованными толщами. Однако, этот метод неточен при неполных профилях. А из-за сложностей процессов выветривания абсолютный возраст определяется в нулевом приближении (Герасимов, Сидоренко, 1974).
Кора выветривания является своеобразным накопителем информации, и при постепенном изучении эта информация становится доступной. Ведь, как уже отмечалось, на формирование коры требуется много времени. И в этот временной промежуток вокруг нее менялись различные условия. А т.к. кора чувствительна к эндогенным факторам, то она совместно тоже претерпевала изменение в виде состава, структуры, текстуры, профиля и т.д., и при тщательном исследовании коры выветривания мы можем восстановить палеогеографическую обстановку времени её формирования (Добровольский, 1969).
Кору выветривания можно рассматривать и как объект для проверки научных теорий или для совершенствования методов поиска рудных ископаемых, например, геохимических. Например, изучив кору какими-то методами, проверить, даст ли рассматриваемый метод ту же информацию или нет (Добровольский, 1969).
Высококачественное исследование коры выветривания невозможно без использования знаний областей физики, математики, химии, биологии. Ведь именно они являются основополагающими во всех методах изучения кор. Неотъемлемо применяются знания из геохимии, минералогии, геофизики, структурной геологии и других геологических дисциплин.
В ИГМ СО РАН в лаборатории рудообразующих систем, которой заведует Доктор геолого-минералогических наук Борисенко Александр Сергеевич, были исследованы золотоносные коры выветривания на территории Салаирского кряжа. Вследствие условий плохой обнаженности территории были получены важные теоретические и практические знания.
В Новосибирском государственном университете на геолого-геофизическом факультете 1-го курса в рамках лекционного курса по обще геологии, который читает доктор геолого-минералогических наук, профессор, декан ГГФ Верниковский Валерий Арнольдович, рассматриваются общие сведения, факторы образования и строение коры выветривания.
Также доктором геолого-минералогических наук, заведующим лабораторией Прогнозо-металлогенических исследований ИГМ СО РАН, Ю. А. Калининым читается курс лекций по геологии полезных ископаемых. В рамках данного курса также рассматриваются месторождения полезных ископаемых, связанные с корами выветривания.
В ходе написания курсовой работы автор получил новые знания о процессах гипергенеза, формировании и строении коры выветривания, познакомился с основными методами исследования зон гипергенеза, узнал исторические сведения об этой теме. Также сформировал представления о месторождениях, связанных с корами выветривания, и понял важность данной темы в современное время.
Задачи, поставленные в начале работы, автор считает выполненными.
Бокситы (назв. по деревне Бо (Beaux), Франция) - руда алюминия, состоящая в основном из гидроокислов алюминия, окислов и гидроокислов железа и глинистых минералов (https://geo.web.ru/).
Выветривание - разнообразные процессы разрушения и изменения горных пород и осадков, происходящие на земной поверхности и вблизи нее под воздействием физических, химических и органических агентов (http://geoschool.web.ru/).
А это значит, что с корами выветривания связаны как гипергенные, так и осадочные полезные ископаемые. При разных формациях кор выветривания образуются разные элювиальные и осадочные месторождения. Например, латеритная формация – месторождение железа, марганца, силикатных никелевых и никель-кобальтовых руд, бокситов и россыпей Au, Ti и др., а олинитовая формация связана с месторождение каолинитов, россыпей Au, Ti (Сахновский и др., 2009).
К корам выветривания, образованным из ультраосновных и основных пород, приурочены месторождения железа, никеля и бокситов, а образованным из кислых пород - месторождения глин разного состава и бокситов. Из кор, образовавшихся при разложении слабоминерализованных вулканогенных и осадочных пород, добывают марганец, барит, апатит, золото, свинец и другие полезные ископаемые, которые во вмещающей породе находятся в малом объеме и, следовательно, невыгодные для добычи (studfile.net).
В некоторых случаях над рудными залежами сульфидных руд образуются прочные коры выветривания - рудные «шляпы» или кепреки, состоящие из разложившихся сульфидных минералов. В составе характерно преобладание гидроксидов железа, а в тонкой фракции – галлуазит-каолинитовой минеральной ассоциации. Для медноколчеданных месторождений характерны железные шляпы, при выветривании марганцевых месторождений — марганцевые шляпы, месторождений солей — гипсовые шляпы. Строение гипсовых шляп представлено на рисунке ниже (рис. 6) (Сахновский и др., 2009; Короновский, Ясаманов, 2011).
Рисунок 6 – Разрез типичного соляного купола с хорошо развитым кепроком. По Г.Тоду.
1 – соляной шток, 2-5 –зоны кепрока: 2 – ангидритовая, 3 – гипсовая, 4 – кальцитовая сероносная, 5 – кальцитовая, 6 – нефть, 7 – осадочные породы, дислоцированные при образовании соляного купола
Полезные ископаемые, добываемые в гипсовой шляпе: гипсы, исходные соли, а так же иногда концентрируются залежи боратов (остаточных и инфильтрационных). В некоторых гипсовых шляпах, разложение гипса приводит к формированию залежей самородной серы. Этот процесс так же связан с залежами нефти в соляных куполах (http://geomineral.ru/).
В корах выветривания, в которых характерен процесс метасоматического замещения, рудную специализацию определяют типы флюидов - Pb-Zn-Cu, F, B, Sr, Mn, S и др. (Сахновский и др., 2009).
Формирование руд в карстовых полостях происходит за счет нерастворимого осадка и привнесенного осадка из других рудных объектов. Известны карстовые месторождения бокситов, богатых никелевыми (кобальт-никелевых) рудами, фосфоритов, железа, марганца, свинца, цинка, флюорита, сурьмы, ртути, россыпи золота , алмазов, касситерита, шеелита (Сахновский и др., 2009).
Для карстовых месторождений характерно высокое качество руд, например месторождения никеля на Урале содержат от 1,5 до 2,5% Ni, а карстовые фосфориты во Флориде - до 40% P2O5; в СНГ существуют месторождения золота — до 100 г/т металла в контакте доломитов и гранодиоритов над зоной блеклых руд (Сахновский и др., 2009).
В корах с глинистым профилем формируются месторождения первичных каолинов (рис. 7). Так же каолины добывают в зонах выветривания гранитов. Эти зоны возникают из-за того, что плагиоклазы менее устойчивы к выветриванию, чем КПШ (http://geomineral.ru/).
Рисунок 7 – Геологический разрез Вершинской залежи каолинов. По В. И. Сивоконю.
1 – суглинок, 2 – глины, 3 – каолин нормальный, 4 – каолин щелочной, 5 – дресва гранита и розового магматита, 6 – дресва плагномигматита, 7 – дресва онотит-плагно-клазового гнейса, 8 – гнейс биотит-плагиоклазовый, слабовыветрелый
В результате интенсивного разложения и дифференцияации исходного вещества латеритных кор выветривания образуются месторождения бокситов. Примером является местрождение бокситов, развившееся на базальтах, в Индии (рис. 8) (http://geomineral.ru/).
Рисунок 8 – Вертикальный разрез одного из месторождений бокситов Индии. По Б. Хардеру.
1 – красная почва с обломками боксита, 2 – железистый латерит, 3 – железистый боксит, 4 – боксит, 5 – литомаржевый боксит, 6 – литомарж, 7 – свежий базальт
ГЛАВА 4. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучение коры выветривания происходит при многостадийном сборе информации с целью ее дальнейшего анализа. Трудности, возникающие при этом, определяются, главным образом, процессами выветривания, протекающие в чрезвычайно сложной системе условий. Интенсивность этих условий определяет возникновение различных частных процессов. Например, в гумидных условиях при изменении сульфидных месторождений преобладают гидролиз, а при аридных условиях происходит уже массовая кристаллизация сульфатов рудных металлов при ослабленном гидролизе. Таким образом, все коры выветривания отличаются друг от друга из-за собственных частных процессов (Добровольский, 1969).
Совокупность этих частных процессов создает общую картину гипергенеза для данных условий. Например, практически возможное исследование состава измененной породы, преобразование первичной породы и их текстурно-структурные особенности приводит к непосредственному изучению коры выветривания, т.е. основным методом изучения коры выветривания является познание гипергенеза через исследование его проявления (Добровольский, 1969)
Решение задач, представленных в главе 2, достигается следующими основными методами: наземные наблюдения, геофизические исследования, горные и буровые работы, лабораторные и стратиграфические методы (Ярг, 1991).
1)Наземные наблюдения
Визуальное геологическое наблюдение включает в себя анализ измененных и первичных пород, естественных и искусственных (котлованы, траншеи и др.) обнажений путем определения цвета, степени раздробленности, минерального состава, влажности, структуры и текстуры породы. Например, изменение состава пород и образования новых минералов отражается на цвете породы. Так для древних кор Урала характерные цвета, зависящие от субстрата: зеленоватые – для диабазов, белые – для гранодиоритов и т.д. (Ярг, 1991).
2)Геофизические исследования
С помощью геофизических методов можно решить вопросы структурно-геологического характера, такие как установление мощности, расчленение коры выветривания на зоны, определение границы линейной коры и др., или вопросы физико-механических свойств и состояния коры, например определение упругих и деформационных свойств среды, оценка плотности и трещиноватостей и др. (Ярг, 1991).
Это достигается электроразведочными, радиоизотопными методами и др. Вопросы структурно-геологического характера разрешаются при построении объемной модели коры выветривания. Для этого активно применяются методы сейсморазведки, основывающиеся на связи между состоянием горной породы и скоростью распространения сейсмических волн – чем сильнее изменена порода (много трещин, маленький процент первичной породы и тд.), тем меньше в ней скорость. С помощью этого метода по зависимости скорости от глубины можно воссоздать зональность коры выветривания. Для определения физико-механических свойств, например влажности, используют метод рассеянного нейтронного излучения, связанного с эффектом замедления быстрых нейтронов, испускаемых источником, атомами водорода, содержащимися в воде, и влажность пород при этом пропорциональна числу медленных нейтронов (Ярг, 1991).
3)Горные и буровые работы
Средствами исследования в данном методе является специальная инженерно-геологическая скважина и горная выработка. Горные выработки используют для детального разбиения на зоны и изучения состава. С помощью них можно наблюдать разрез горных пород и устанавливать строение. Перед бурением скважин должен происходить анализ элювия для грамотного сосредоточения и выбора скважин. Благодаря выбуренному материалу определяется полный разрез коры выветривания (Ярг, 1991).
4)Лабораторные исследования и полевые методы.
Большинство частных процессов гипергенеза можно определить только из лабораторных исследований. Однако производится оценка прочностных и деформационных свойств с помощью экспресс-методов. Изучение же химического и минералогического состава и физико-механических свойств производится лабораторными методами. Например, изучение состава осуществляется валовым анализом, петрографическим, рентгеноструктурным, термическим и микроскопическим методами. Так, Рентгеноструктурный метод завязан по распределению в пространстве и по интенсивностям рассеянного на минерале рентгеновского излучения (Ярг, 1991).
5)Стратиграфический метод
Проблема определения возраста решается стратиграфическим методом. Основан он на том, что относительный возраста продуктов выветривания определяется по их положению в стратиграфическом разрезе между фаунистически и палеоботанически охарактеризованными толщами. Однако, этот метод неточен при неполных профилях. А из-за сложностей процессов выветривания абсолютный возраст определяется в нулевом приближении (Герасимов, Сидоренко, 1974).
ГЛАВА 5. СВЯЗИ С ДРУГИМИ НАУЧНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ
Кора выветривания является своеобразным накопителем информации, и при постепенном изучении эта информация становится доступной. Ведь, как уже отмечалось, на формирование коры требуется много времени. И в этот временной промежуток вокруг нее менялись различные условия. А т.к. кора чувствительна к эндогенным факторам, то она совместно тоже претерпевала изменение в виде состава, структуры, текстуры, профиля и т.д., и при тщательном исследовании коры выветривания мы можем восстановить палеогеографическую обстановку времени её формирования (Добровольский, 1969).
Кору выветривания можно рассматривать и как объект для проверки научных теорий или для совершенствования методов поиска рудных ископаемых, например, геохимических. Например, изучив кору какими-то методами, проверить, даст ли рассматриваемый метод ту же информацию или нет (Добровольский, 1969).
Высококачественное исследование коры выветривания невозможно без использования знаний областей физики, математики, химии, биологии. Ведь именно они являются основополагающими во всех методах изучения кор. Неотъемлемо применяются знания из геохимии, минералогии, геофизики, структурной геологии и других геологических дисциплин.
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ В ИНСТИТУТАХ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ НОВОСИБИРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СО РАН, И ЛЕКЦИОННЫЕ КУРСЫ НА ГГФ НГУ ПО ДАННОЙ ТЕМЕ
В ИГМ СО РАН в лаборатории рудообразующих систем, которой заведует Доктор геолого-минералогических наук Борисенко Александр Сергеевич, были исследованы золотоносные коры выветривания на территории Салаирского кряжа. Вследствие условий плохой обнаженности территории были получены важные теоретические и практические знания.
В Новосибирском государственном университете на геолого-геофизическом факультете 1-го курса в рамках лекционного курса по обще геологии, который читает доктор геолого-минералогических наук, профессор, декан ГГФ Верниковский Валерий Арнольдович, рассматриваются общие сведения, факторы образования и строение коры выветривания.
Также доктором геолого-минералогических наук, заведующим лабораторией Прогнозо-металлогенических исследований ИГМ СО РАН, Ю. А. Калининым читается курс лекций по геологии полезных ископаемых. В рамках данного курса также рассматриваются месторождения полезных ископаемых, связанные с корами выветривания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе написания курсовой работы автор получил новые знания о процессах гипергенеза, формировании и строении коры выветривания, познакомился с основными методами исследования зон гипергенеза, узнал исторические сведения об этой теме. Также сформировал представления о месторождениях, связанных с корами выветривания, и понял важность данной темы в современное время.
Задачи, поставленные в начале работы, автор считает выполненными.
СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Бокситы (назв. по деревне Бо (Beaux), Франция) - руда алюминия, состоящая в основном из гидроокислов алюминия, окислов и гидроокислов железа и глинистых минералов (https://geo.web.ru/).
Выветривание - разнообразные процессы разрушения и изменения горных пород и осадков, происходящие на земной поверхности и вблизи нее под воздействием физических, химических и органических агентов (http://geoschool.web.ru/).
