Поиски и изучение рудоносных структур в зоне гипергенеза

Вопросы: Основные агенты, типы и зоны гипергенеза.

Физическое и химическое выветривание, профиль выветривания.

Методика изучения гипергенных образований.

Основные критерии определения первичных

пород при изучении гипергенных образований.

Выветривание - совокупность процессов физического и химического изменения горных пород и минералов, протекающих в самой верхней части литосферы под действием температуры, влаги, микроорганизмов, растительности и грунтовых вод. Содержащих кислород, окись углерода, органические кислоты и др. При выветривании происходит растворение и вынос одних элементов, накопление других, в результате образуются породы, состоящие из минералов гипергенного (эпигенетического) происхождения. Коры выветривания (КВ) включают большой комплекс полезных ископаемых, они – основной источник многих осадочных пород и полезных ископаемых. Образование этих ПИ – бокситов, некоторых железных руд, россыпей золота, алмазов, касситерита, титановых минералов, различных глин (каолинитовых, монтмориллонитовых и др.) тесно связано с элювиальными породами и процессами. И их поиски и оценка отличаются некоторыми особенностями.

Коры выветривания, залегающие как в открытом (обнаженном), так и в погребенном (закрытом) виде - верхняя часть зоны выветривания, распространяющейся на глубину до 0,5 км, мощностью обычно до нескольких десятков метров, сложенные элювиальными продуктами [то есть продуктами выветривания, находящимися на месте своего образования и постепенно переходящими на глубину в подстилающие исходные (материнские) породы] и связанные, в основном, с консолидированными геологическими структурами – поверхностями выравнивания складчатых и покровных комплексов, пенепленизированными поверхностями складчатых комплексов, соответствующими фундаментам платформ (древних и молодых).

Весьма важны два цикла корообразования: мезо-кайнозойский (Зап. Сибирь) и палеозойский (Русская платформа). Существуют КВ PR и AZ. КВ залегают на поверхности отрицательных и положительных структур, за исключением присводовых частей мелких складок, и занимают разные уровни вследствие дифференцированного движения блоков, хотя они первоначально и перекрывали всю выровненную поверхность.

Главными предпосылками корообразования являются климатические, гидрогеохимические и геоморфологические.Кроме того, важнейшая роль принадлежит факторам геологического времени (продолжительности) процесса корообразования.

Климат. Температура и влажность предопределяют режим подземных, грунтовых, почвенных вод и развитие растительного мира – важных агентов выветривания и короообразования. С повышением температуры и влажности усиливаются процессы выветривания, так как повышается водообмен в зоне элювиогенеза и пышнее развивается растительность – источник углекислоты и органических кислот, способствующих разложению горных пород. Зональность: в условиях умеренного климата формировались КВ с глинистыми и маложелезистыми красноцветными конечными элювиальными продуктами, в субтропиках – с охристыми, во влажных тропиках – с латеритными (жаркий влажный климат, обилие осадков, чередование сухих и влажных периодов).

Гидрогеохимические условия. В более жарких и влажных климатических условиях тропиков и субтропиков грунтовые воды, естественно, более сложны по составу благодаря обилию влаги и активному выщелачиванию. В условиях влажного гумидного климата возникают грунтовые воды типа выщелачивания, а в условиях недостаточного увлажнения – воды континентального засоления. Наиболее интенсивное корообразование в геологическом прошлом происходило в условиях гумидного литогенеза, где грунтовые воды в зоне выветривания могли относиться только к типу выщелачивания. Они изменяли состав горных пород, одновременно меняя и свой состав, становились кислотными и щелочными, приобретая соответствующие окислительно-восстановительные свойства. Они, перемещаясь в толще пород, интенсивно выносили сначала легкорастворимые элементы (K, Na, Ca, Mg) а затем закисное железо и силикатный кремнезем. От геохимической активности грунтовых вод и продолжительности этапов корообразования зависит степень разложения исходных горных пород - “зрелость” коры выветривания.

Геоморфологические условия. Тектонический покой обусловливает денудационное выравнивание положительных форм рельефа до стадии пенеплена. Горный рельеф не благоприятен для корообразования, так как возникающие продукты выветривания (преимущественно начальных стадий) постоянно размываются; условия выровненной поверхности, наоборот, способствуют образованию и сохранению элювиальных продуктов в любом климате. Относительная неблагоприятность климата может компенсироваться длительностью короообразования. Корообразование прекращалось по мере перекрытия КВ осадками (преимущественно при наступлении морского бассейна (погружении суши). КВ, не перекрывавшиеся осадками, сохранялись в условиях стабильного положения субстрата, а при положительных движениях - подвергались размыву.

В КВ с глубиной обстановка среды характеризуется более восстановительными условиями, а к поверхности - окислительными. При этом ниже кислородной поверхности, зависящей от уровня грунтовых вод, среда восстановительная, а выше - окислительная. На разных уровнях (зоны, горизонты) КВ образовывались минеральные разновидности, устойчивые в определенной зоне.

И.И. Гинзбург ввел понятия «остаточный» и «переотложенный» типы КВ, «перемытая», «размытая» коры и «корни кор выветривания», а также «преобразованная» (наложенная) и «закрытая» КВ.

В профиле выветривания традиционно выделяются четыре зоны (снизу):

1) гидратации (и дезинтеграции) - начального разложения;

2) выщелачивания (и конечной гидратации)- промежуточного разложения;

3) гидролиза (и конечного выщелачивания) – конечного разложения;

4) окисления (и конечного гидролиза).

Ф.В. Чухров предложил различать три группы КВ:

5) латеритные (в условиях сильного увлажнения);

6) монтмориллонитового и каолинитового состава (в условиях умеренного и пониженного увлажнения);

7) пеликанитовые образования и защитные корки в пустынях (в условиях незначительного увлажнения). Пеликанит – смесь каолинита и опала , обр.при разложении гранитов в условиях недостаточной влажности.

Итак, в гляциальной (ледниковой) климатической зонепроисходит только физическое морозное и температурное растрескивание и десквамация (шелушение) пород. В ничтожном количестве происходит вынос легкорастворимых солей.

В аридной и семиаридной (полупустынной) зонена стадиях разложения и окисления происходит температурное растрескивание пород, вынос легкорастворимых солей, обусловливающий возниконовение осадков солей в солончаковых и озерных депрессиях.

В гумидных тропической, субтропической и умеренной зонах в зависимости от климатических условий и условий водного режима (увлажнения) зональность в типоморфных разрезах КВ достаточно близка и различается только от состава материнских пород субстрата. При этом в умеренном климате при умеренной же влажности процессы выветривания имеют ту же направленность, что и в тропиках, но протекают значительно медленнее, с недостижением полного профиля выветривания.

Профили (разрезы) КВ в общем виде (снизу вверх от материнского субстрата) следующие:

Зона начального разложения.В этойзоне первичные породы разного состава превращаются в щебень, дресву; по песчаникам образуются щебень и песок, по изверженным породам ультраосновного состава, помимо щебня, образуется натечный магнезит.

Зона промежуточного разложения. По изверженным кислым породам и гнейсам образуется гидрослюдистая дресва, по изверженным породам среднего и основного состава – гидрохлоритовые глины, по песчаникам, аргиллитам и глинистым сланцам – гидрослюдистые глины, по метаморфитам – гидрослюдистые и гидрохлоритовые глины, по ультраосновынм породам – гидрохлоритовые глины, элювиальные кварциты, опалолиты.

Зона конечного разложения. По изверженным кислым породам и гнейсам образуется каолинизированная дресва, по изверженным породам среднего и основного состава – монтмориллонитовые и сложного состава глины, по песчаникам – каолинизированные песчанистые глины, по аргиллитам и глинистым сланцам – каолинитовые глины, по метаморфитам – монтмориллонитовые, каолинитовые и сложного состава глины, по ультраосновным породам – нонтронитовые, монтмориллонитовые, оталькованные глины.

Наконец, в зоне окисления по изверженным кислым породам и гнейсам образуется пестроцветная или слабоожелезненная каолинизированная дресва, по изверженным породам среднего и основного состава, по метаморфитам – пестроцветные глины и аллиты, по песчаникам – пестроцветные песчанистые глины, аллиты, по аргиллитам и глинистым сланцам – пестроцветные глины, аллиты, по ультраосновным породам – пестроцветные, красноцветные глины и аллиты.

Особым путем идет выветривание (разложение) окремненных известняков и кремнистых пород (яшм, кварцитов, роговиков): щебень – пористая кавернозная порода – маршаллиты (кремнистая мука). На стадии окисления никаких изменений маршаллитов не происходит.

Вся изложенная схема касается так называемого сиаллитного (для кремнисты пород – кремнитого) профиля КВ.

При повышенной роли в геохимическом процессе выветривания, наряду с алюминием, железа выделяется ферритизированный профиль КВ, в котором практически вне зависимости от состава материнских пород на стадии промежуточного разложения образуются разнообразные пестроцветные, иногда каолинизированные, дресвяники и глины, сменяющиеся при конечном разложении и окислении охристыми глинами, дресвяниками, альвеолярными латеритами, перекрывающимися красноцветными охристыми глинами, иногда с охристой дресвой, конкреционными латеритами и породами кирасы (железного панциря, состоящего из кремнезема, глинозема, окислов и гидроокислов железа). Такая кираса – характерная покрышка залежей латеритных бокситов.

Часто выделяется еще латеритный профиль выветривания, образующийся при латеритном выветривании пород во влажных тропиках и субтропиках и обобщающий вышеприведенные профили в латеритных условиях. Он характеризуется вертикальной зональностью, обусловленной различной степенью разложения материнских горных пород в разных зонах и различным минеральным составом этих зон. Выделяются следующие геохимические зоны (снизу вверх):

8) свежая материнская порода, едва нарушенная разложением;

9) зона главным образом механического разрушения исходной породы с превращением ее в щебенку;

10) зона начального разложения пород (разрушаются силикаты и превращаются в гидрослюды, гидрохлориты, монтмориллонит, бейделлит;

11) зона обогащения, или пятнистая зона – обычно уплотненная пестроокрашенная глиноподобная порода, полностью утратившая текстурные и структурные черты исходной породы;

12) зона охр (обычно на ультраосновных породах) или гематит-гиббситовая (бокситовая) зона (часто на породах основного состава) с бобовой, оолитовой, ноздреватой текстурой.

По форме залегания на субстрате различают следующие типы и подтипы КВ:

13) площадной (плащеобразный) с ровной кровлей и неровной подошвой;

14) линейный (трещинно-линейный и контактово-линейный) – вдоль трещин, разломов и контактов пород;

15) комбинированный (линейно-площадной) с подтипами – трещинно-площадным и контактово-площадным – площадного распространения вверху, линейного – внизу, в виде вытянутых наклонных углублений, выполненных элювием;

16) карстовый( скопление элювия различных пород в карстовых депрессиях).

По разнообразию исходных пород: простой (однородный) и сложный(неоднородный).