Лекция 20. Коры выветривания месторождений полезных ископаемых

Лекция 19. Инфильтрационные месторождения

Инфильтрационные месторождения образуются в процессе химического выветривания, когда в зоне выветривания происходит выщелачивание легкорастворимых минеральных веществ из горных пород поверхностными (атмосферными) водами, перенос и отложение в благоприятных физико-химических условиях.

В процессе образования инфильтрационных месторождений выделяют несколько стадий:

1) выщелачивание и растворение поверхностными (атмосферными) водами рудных веществ из горных пород в зоне выветривания;

2) перенос рудного вещества в растворах поверхностными (атмосферными) водами;

3) отложение рудных минеральных образований в благоприятных физико-химических условиях.

Поверхностные (атмосферные) воды, циркулируя по трещиноватым и пористым породам в зоне выветривания, выщелачивают и переносят минеральные вещества. Выщелачивание рудных веществ при образовании инфильтрационных месторождений может происходить из различных горных пород. На выщелачивание рудных компонентов влияет их форма нахождения, состав, трещиноватость и пористость пород, а также степень насыщения атмосферных вод свободным кислородом, кислотами и солями. Атмосферные кислородсодержащие воды бедны растворенными кислотами и солями. При их инфильтрации они становятся минерализованными, химическая активность и растворяющая их способность увеличивается.

Перенос рудных компонентов происходит в виде химических соединений растворимых и устойчивых в условиях зоны выветривания. Рудные вещества переносятся преимущественно в виде карбонатных, сульфатных, комплексных металлоорганических химических соединений.

Отложение рудного вещества происходит в благоприятных физико-химических условиях, где происходит резкое изменение щелочно-кислотной и окислительно-восстановительной обстановки. Окислительно-восстановительные процессы имеют большое значение в переносе и отложении химических элементов, которые обладают переменной валентностью и характеризуются различной растворимостью. Примером могут быть пластово-инфильтрационные месторождения урана. Шестивалентные химические соединения урана хорошо растворимы в окислительной среде и переносятся в растворах, а четырехвалентные соединения урана труднорастворимы и осаждаются в восстановительных условиях.

Среди инфильтрационных месторождений известны месторождения железа, марганца, меди, ванадия, урана, фосфоритов, гипса, боратов, магнезита, исландского шпата.

Основная литература: 1 [209-210], 2 [328-345].

Контрольные вопросы

1. Как образуются инфильтрационные месторождения?

2. Какие стадии выделяют в процессе образования инфильтрационных месторождений?

3. Какие полезные ископаемые характерны для инфильтрационных месторождений?

Рудные месторождения полезных ископаемых вблизи земной поверхности (в зоне выветривания) подвергаются химическому и физическому выветриванию. Под влиянием этих процессов происходит изменение минерального и химического состава руд, образуется кора выветривания (зона окисления) месторождений.

В зоне выветривания под воздействием поверхностных вод,
кислорода, углекислоты происходят процессы окисления и изменения состава руд. Просачиваясь вниз, воды окисляют и растворяют рудные минералы, образуется зона окисления, сложенная окисленными рудами. Рудные минералы, слагающие первичные руды, в зоне окисления оказываются неустойчивыми и подвергаются химическому разложению и окислению. При этом образуются новые устойчивые химические соединения, которые сохраняются на месте, а другие выносятся, переотлагаются или рассеиваются.

Процессы окисления протекают в зоне просачивания и циркуляции поверхностных вод, располагающейся от поверхности земли до уровня грунтовых вод. Верхняя часть рудных тел, в которой происходили процессы окисления называется зоной окисления.

Глубина зоны окисления и интенсивность развития процессов окисления зависят от климата, рельефа, химизма вод, состава руд и вмещающих пород, условий залегания рудных тел. Благоприятными факторами для формирования зоны окисления являются теплый влажный климат, умеренно расчлененный рельеф, полиминеральный состав руд и присутствие в составе руд пирита, интенсивная тектоническая нарушенность и равномерная водопроницаемость руд и вмещающих пород.

Глубина (мощность) зоны окисления рудных месторождений колеблется от нескольких до десятков метров, иногда до сотен метров.

Текстуры окисленных руд могут быть унаследованными от первичных руд и вновь образованными в процессе окисления этих руд. Для окисленных руд характерны специфические текстуры: пустотные, кавернозные, пористые, каркасные, ячеистые, порошковатые, землистые, колломорфные, полосчатые, корковые, натечные..

Минеральный состав руд имеет большое значение в процессах окисления, так как различные минералы обладают разной устойчивостью в зоне окисления. Наиболее отчетливо и хорошо зона окисления и вторичная зональность проявлена на рудных (особенно сульфидных) месторождениях и мало характерна для месторождений неметаллических полезных ископаемых.