Лекция 13 (2 часа). Месторождения выветривания

Общая характеристика. Агенты выветривания. Профили выветривания. Предпосылки образования месторождений выветривания. Типы месторождений выветривания. Изменения месторождений полезных ископаемых при выветривании.

Вопрос 1.Общая характеристика.Кора выветривания – это самостоятельная континентальная геологическая формация, возникающая под воздействием атмосферных и биогенных агентов на коренные породы, выведенные на дневную поверхность, и представленная продуктами механического, химического и биохимического разрушения этих пород. Кора выветривания служит мощным источником минеральной массы для всех экзогенных месторождений.

Месторождения выветривания приурочены к корам выветривания (хемогенному элювию и представляют собой гипсометрически несмещенные продукты глубокого химического преобразования пород в зоне гипергенеза.

Формирование месторождений выветривания обусловлено перегруппировкой минеральной массы глубинных пород, химически неустойчивых в термодинамических условиях приповерхностной части земной коры. Кора выветривания распространяется вглубь Земли до уровня грунтовых вод (обычно 60 – 100 м от поверхности и редко до 200 м). Для образования месторождений, связанных с химическим выветриванием необходимо сочетание целого ряда факторов – климата, рельефа, состава пород субстрата и др. а также действия необходимых агентов выветривания.

Вопрос 2. Агенты выветривания. К основным агентам выветривания относятся вода, кислород, углекислота, организмы, аминокислоты, колебания температуры.

При разложении коренных пород в коре выветривания важную роль играют реакции окисления, гидратации, гидролиза и частично, диализа. Химическое выветривание чаще всего начинается с окисления. Окисление происходит по-разному в различных геологических обстановках и климатических условиях. Обычно этому процессуподвержены соединения железа, магния, никеля, кобальта, т. е. металлов, сравнительно легко вступающих во взаимодействие с кислородом. В то же время алюмосиликаты и силикаты (наиболее развитые породообразующие минералы) при воздействии на них поверхностных растворов, богатых кислородом, разлагаются. При этом слагающие их компоненты - щелочные металлы и даже кремнезем переходят в раствор. При разложении легче удаляются неметаллические элементы, тогда как металлы часто накапливаются в коре. К энергично выносимым относятся хлор, бром и сера, к легко выносимым – кальций, натрий, калий и фтор, к подвижным кремнезем фосфор, марганец, кобальт, никель и медь, а к инертным – железо, алюминий и титан.

Вопрос 3. Профили выветривания. В результате разложения коренных пород и избирательной миграции элементов возникает кора выветривания разного состава (или разного профиля выветривания) с характерными полезными ископаемыми. Профиль выветривания определяется, прежде всего, по степени разложения породообразующих силикатов, выражаемой соотношением кремния и алюминия в её минеральной массе. Различают следующие профили выветривания:

- гидрослюдистый с элювиальными россыпями;

- каолин-гидрослюдистый (глинистый) с месторождениями глин и каолинита, маршаллита, фосфоритов, магнезита, бирюзы;

- латеритный с бокситами, кобальт-железо-никелевыми месторождениями).

Насыщенный сиалитный (гидрослюдистый) профиль характеризуется изменением силикатов в реакциях гидратации и гидролиза без существенного выноса кремнезема. Типорфные минералы – гидрослюда, гидрохлорит, бейделлит, монтмориллонит. Для полезных ископаемых этот тип малосущественен. Иногда с ним связывают золотоносные коры выветривания.

Ненасыщенный сиалитный (глинистый) профиль отличается частичным выносом кремнезема. Типоморфными минералами являются каолинит, галлуазит, нонтронит и кварц. Характерны месторождения глин и каолина.

Для алитного (латеритного) профиля типично полное нарушение связей между глиноземом и кремнеземом, интенсивная миграция (вынос из субстрата) щелочей, кремнезема и накопление гидрооксидов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, водных силикатов никеля и кобальта, окислов марганца.

Вопрос 4. Предпосылки для образования месторождений выветривания. К главным факторам выветривания относятся: тропический климат, состав исходных пород, тектонический режим, геоморфологические и гидрогеологические условия.

Химическому выветриванию способствует жаркий тропический и субтропический климат с обилием теплых дождей, буйной растительностью. Особенно интенсивно коры выветривания образуются на выровненных денудационных поверхностях (пенепленах, педипленах), расчлененных глубокими оврагами, что способствует низкому уровню грунтовых вод и длительному химическому разрушению коренных пород в стабильных континентальных обстановках. По данным Б.Михайлова при одинаковом климате и субстрате на речных террасах формируются каолины, а на пенепленах – бокситы. Благоприятный рельеф формируются с тесной связи с тектоническим фактором. Непременным условием для формирования рудоносных кор является также наличие ценных компонентов в исходных породах (субстрате). Например, никеленосные коры формируются по ультраосновным породам, где никель первоначально содержится в оливине. Для образования бокситов, каолинов необходим алюмосиликатный субстрат (глинистые сланцы, граниты, сиениты). Коры выветривания с бурыми железняками формируются по сидеритам, анкеритам. Оксиды марганца в корах накапливаются при выветривании карбонатов марганца.

Вопрос 5. Типы месторождений. По форме и условиям нахождения тел полезных ископаемых различают месторождения площадной, линейной и приконтактовой коры выветривания. Месторождения площадной коры плащом покрывают коренные породы. Нижняя граница плащеобразных залежей сложная, неровная, размеры в поперечнике от десятков до тысяч метром, мощность – до первых десятков метров. Месторождения линейной коры выветривания имеют форму жилообразных тел, которые развиваются по системам трещин до глубины 100-200 метров. Приконтактовые (контактово-карстовые) месторождения выветривания размещены вдоль контакта растворимых пород (например, карбонатных) и пород, поставляющих минеральное вещество при разложении (например, никель содержащий серпентинит).

В зависимости от способа накопления вещества полезного ископаемого, месторождения выветривания делятся на остаточные и инфильтрационные.

Остаточные месторождения формируются вследствие растворения и выноса грунтовыми водами минеральной массы горных пород, не имеющей ценности, и накопления в остатке вещества полезного ископаемого. Форма тел – плащеобразная. Пример – месторождения каолина (Глуховецкое на Украине), бокситов (Боке в Гвинее), гарниерит-нантронитовые месторождения силикатных никелевых (с кобальтом) руд (Кимперсайское, Халиловское, Верхнеуфалейское на Южном Урале), на Кубе и др.

Инфильтрационные месторождения возникают при растворении грунтовыми водами ценных компонентов, их фильтрации и переотложении вещества в нижней части коры выветривания. Так возникает ряд месторождений полезных ископаемых: железа, марганца, меди, урана, ванадия, радия, фосфоритов, гипса, боратов, магнезита, исландского шпата.

Наиболее важное промышленное значение имеют инфильтрационные месторождения урана. Они возникают в связи с деятельностью подземных вод глубокой циркуляции. Источником урана являются горные породы, содержащие повышенные концентрации этого элемента, входящего в состав акцессорных минералов. В результате их разложения при процессах выветривания уран переходит в растворы и переносится грунтовыми водами в виде соединений уранила. Выделение урана из растворов в вилле настурана и урановых черней обусловлено действием различных восстановителей – углистого вещества, битумоидов, сероводорода и др.

Вопрос 6. Изменения месторождений полезных ископаемых при выветривании. При химическом и физическом выветривании тела полезных ископаемых, выведенных на поверхность земли, также претерпевают существенные изменения минерального, химического состава и строения. Наибольшие преобразования происходят при выветривании сульфидных рудных тел, пластов угля, залежей минеральных солей, серы.

http://studopedia.org