научная статья по теме ГИПЕРГЕННАЯ МЕТАЛЛОГЕНИЯ УРАЛА Геология

Текст научной статьи на тему «ГИПЕРГЕННАЯ МЕТАЛЛОГЕНИЯ УРАЛА»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 2, с. 136-160

УДК 551

ГИПЕРГЕННАЯ МЕТАЛЛОГЕНИЯ УРАЛА

© 2004 г. Б. М. Михайлов

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт (ВСЕГЕИ) им. А.П. Карпинского 199026 Санкт-Петербург, Средний пр., 74; Е-та11:1е11к_1уапоу@таИги Поступила в редакцию 23.12.2002 г.

Проведены обобщение и анализ главным образом авторских материалов по гипергенной металлогении Урала. Обосновывается положение о том, что наиболее богатым минеральным сырьем являются разновозрастные зоны гипергенеза и приуроченные к ним гипергенные покровы. Последние заключают все эксплуатируемые на Урале месторождения бокситовых, оксидно-силикатных кобальт-никелевых, богатых марганцевых, железных руд, разнофациальные россыпи золота, платины, алмазов, драгоценных камней, залежи бурых углей, каолинов, огнеупорного и прочих видов нерудного минерального сырья. Дана оценка перспектив поисков различных видов полезных ископаемых. При этом особое внимание уделено нетрадиционным для Урала месторождениям термального гипергенеза (никель, золото и др.), содержащим богатые, благоприятные для отработки в условиях рыночной экономики рудные тела.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ

Гипергенная металлогения - раздел общей металлогении, охватывающий изучение условий образования и закономерностей размещения гипергенных месторождений минерального сырья [Михайлов, 2000а].

Гипергенез - термин, предложенный в 1922 г. А.Е. Ферсманом взамен англоязычного грамматически неправильного термина $ирег§епе$1з (греческий корень, латинский префикс). В настоящее время в русскоязычной геологической литературе под гипергенезом понимается весь комплекс процессов и явлений, происходящих в приповерхностной части земной коры - в зоне гипергенеза. [Прогнозная оценка..., 1998; Михайлов, 2000а].

Зона (сфера по А.Е. Ферсману) гипергенеза -

приповерхностная часть консолидированной литосферы, где выведенные на дневную поверхность либо на дно морского бассейна горные породы стремятся к равновесию с окружающей средой, подвергаясь при этом воздействию как экзогенных, так и эндогенных факторов.

Верхней границей зоны гипергенеза является поверхность консолидированной суши или морского дна, местами перекрытая продуктами ее ближайшего переотложения. Нижняя граница обычно совпадает с границей биологического круговорота и устанавливается по затуханию процессов воздействия на субстрат фото- и хемо-синтезирующей жизни, что сопровождается резким сокращением содержания кислорода, соответственно изменением БИ, частично рН среды, угнетением процессов гидратации, коллоидообразования и гидролиза [Прогнозная оценка., 1998].

Наиболее интенсивные гипергенные преобразования отмечаются до глубин в десятки, реже в первые сотни метров. В более ослабленном виде они (обычно в горных районах) связаны с поверхностными водами, которые могут проникать по карстовым ходам, разломам, зонам катаклаза до глубин в первые километры.

В зоне гипергенеза происходит не механическое смешение продуктов экзогенных и эндогенных процессов, а формирование самостоятельной группы пород и гипергенных тел, возникающих при сложном взаимодействии разнообразных источников энергии и вещества (табл. 1) [Изучение., 1995; Прогнозная оценка., 1998].

В зоне гипергенеза сформированы все месторождения бокситовых руд мира, оксидно-силикатных никелевых и кобальт-никелевых руд, богатых руд железа (более 60% Бе), богатых оксидных (в том числе пероксидных) руд марганца (более 48% Мп), богатых руд редких земель (до 100 и более кг/т), крупнейшие месторождения урана, золота, алмазов, различного нерудного сырья (фосфориты, каолины, соли, бентониты, и пр.).

Месторождения зоны гипергенеза, как правило, характеризуются благоприятными технико-экономическими параметрами отработки. Современная зона гипергенеза - среда обитания человека и объект его хозяйственной деятельности.

Гипергенные покровы. Совокупность гипергенных тел, возникающих в эпохи длительной стабилизации крупных геологических структур, образуют гипергенные покровы (гипергенные формации). Последние часто соответствуют свитам, толщам. В литературе периоды формирования гипергенных покровов именуют эпохами ко-рообразования или гипергенного породо-рудооб-

ГИПЕРГЕННАЯ МЕТАЛЛОГЕНИЯ УРАЛА Таблица 1. Типизация гипергенных тел

Тип ги-пергенеза Гипергенные тела Генетические группы Характеристические продукты гипер-генеза

Коры выветривания Кираса, латериты, структурные (псевдоморфные) бокситы, охры, глины с реликтовой структурой и текстурой субстрата

Рудные шляпы Элювий Кавернозные бурые железняки с примазками малахита, азурита, гидроксидов марганца. В аридных и полярных областях - ярозит и другие сульфаты

'0 ы Кепрок Кавернозные известняки с серой, гипсом, ангидритом, иногда битумы, гидроксиды железа, бораты и другие минералы - реликты соляного и сульфатного субстратов

н В о н р е я о С Инфильтрационные коры Иллювий Каличе; силькрет; гажа; карбонатные, кремнистые, сульфатные коры

Карстовые тела Карст (экзокарст) Карстовые брекчии, "мусорные" алевриты, глины, выщелоченные кавернозные породы субстрата

о г е ше Спелеокарст Сталактиты, сталагмиты, горный воск, мраморный оникс и др.

й а * а ии лн ю о 3 * н § Флювиальные тела, курумы, медальоны вымораживания Пролювий, коллю-вий, криопокровы, оползни Несортированные плохоокатанные галечники брекчии, песок со щебнем, глиняные конгломераты, криокластопелиты

о & Пп Палеосолы Континентальные отложения примитивных пустынь Полиминеральные метаморфизованные образования, серицит-бертьериновые сланцы, силикатные диаспориты

'В ы н £ е Палеоводоносные горизонты (зоны пластового окисления), роллы Водоносные горизонты Глинистые, железистые, марганцовистые, карбонатные, сульфатные и другие кольматолиты

з и о С Угольные пожарища Подземные пожарища Горелики, выцветы серы, алуноген, нашатырь, битумоиды

Экзогидротермальные жилы, штоки, колонны, линзы, термальные окна, котлы Зоны восходящих термальных вод и газово-водных флюидов Каолинитовые и серицтовые аргиллизиты с халцедоном, опалом, кварцем, пиритом и другими сульфидами; золотоносные каолинит-серицитовые мар-шаллиты с высокотемпературным кварцем, иногда с гидроксидами железа, марганца, редкими землями; вторичные кварциты с диаспором, алунитом

'В ы н я л а £ р е Гидротермальные, сольфатарные и Экзогидротер-мальные поля т а м и Гумид-ный Опал-каолинитовые породы, часто с кварцем, гидроксидами железа; гейзериты кремнисто-глинистые, часто с гидр-оксидами железа, отложения фумарол

Т фумарольные коры л К Аридный Гидротермальные цеолиты, смектиты с желваками халцедона и кварца, сульфатами и гидроксидами железа

Гидротермокарстовые тела Гидротермокарст (эндокарст) Коррозионные обвальные брекчии, сцементированные разнообразными экзогидротермалитами, часто с сульфидами железа, меди, свинца, никеля

Подводный (гальмиролиз) Гальмиролитические коры и продукты их переотложения Палагонитизированные базальты, подводные туфы, туффиты; пласты бентонитов

Подводные рудные шляпы Гидроэлювий Гематит-кварцевые, хлорит-гематитовые породы, железисто-кремнистые пелитолиты, гематитизиро-ванные гиалокласты; линзовидные тела оксидных полиметаллических руд, часто с золотом и другими металлами

разования. Они, как правило, не глобальны, а проявляются в пределах отдельных физико-географических областей. Например, позднетриасо-вая эпоха гипергенного породо-рудообразования восточного склона Урала, раннекаменноугольная эпоха гипергенного породо-рудообразования Русской плиты и др.

Рассмотрение вопросов эволюции литогенеза в геологической истории Земли приводит к однозначному выводу о неизбежности существенных изменений во времени всех типов гипергенеза, а главное возникающих при этом гипергенных тел и покровов. Изменения происходят скачкообразно, что позволяет выделять в истории планеты три крупные этапа и соответствующие им три группы эпох гипергенного породо- и рудообразова-ния: 1) докембрийско-раннепалеозойскую, 2) сред-не-позднепалеозойскую и 3) мезозойско-кайно-зойскую. Наиболее разительные изменения в составе, строении и металлогении гипергенных покровов имели место в девонский период, что связано с появлением растительности. "На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом" [Вернадский, 1989, с. 21].

1. ДОКЕМБРИЙСКО-РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИЙ ГИПЕРГЕНЕЗ

Коль скоро в докембрии существовала литосфера, а также атмосфера и гидросфера, то на границе их раздела происходили некие преобразования субстрата, и накапливались продукты ги-пергенеза.

В периодической печати и в многочисленных производственных отчетах описаны многие десятки местонахождений геологических тел, относимых к докембрийским корам выветривания (см. работы В.К. Головенка, А.Д. Додатко, О.С. Корякина, Е.А. Кулиша, А.Д. Савко, В.А. Соколова, К.И. Хейсканена, В.М. Чайки, В.С. Шуба и др.). Сравнивая эти образования с фанерозойскими (точнее постсилурийскими) гипергенными покровами, можно однозначно утверждать, что они существенно различаются по многим параметрам (состав, мощность, площади распространения) и не похожи друг на друга [Михайлов, 1986, 1991, Изучение., 1995 и др.].

Проблемам изучения гипергенных образований докембрия в последнее время уделяется большое внимание за рубежом (в ЮАР, Канаде, Австралии и др.) На докембрийских щитах на территории этих стран в 70-х-80-х годах были установлены и изучены продукты поверхностного гипергенеза, объединяемые в англоязычных странах термином "paleosols" (палеосолы). На

русский язык этот термин иногда переводится, как "древние почвы", "палеопочвы", "коры выветривания" (вероятно, по созвучию: sole - soil) [Ол-лиер, 1987].

Большинство описанных за рубежом палеосо-лов (см. работы M.J. Edelman, R.W. Foster, A.Z. Gray, D.E. Grandstaff, H.D. Holland, M.M. Kim-berlay, G.J. Retallak, E. Zbinden и др.) представляют собой комплексы пролювиальных, делювиальных и элювиальных образований, возникавших на поверхности примитивных, лише

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком