Геотехногенные системы (ГТС) халькофильного ряда формируются при техногенезе колчеданных месторождений, образующих на Урале классическую минерагеническую провинцию. Вполне естественно выделяются следующие стадии техногенеза или развития ГТС халькофильного ряда. Первая стадия – механогенез - подразделяется на две подстадии. Начальная характеризуется механическим разрушением горных массивов до уровня подземных вод, в течение второй подстадии в механогенез вовлекаются сульфидные руды. Ведущим процессом является дифференциация механических фракций в гравитационном поле. Элементарный акт формирования техноземов - разгрузка разрушенной горной массы на склон - приводит к образованию элементарного неполного конуса. Здесь проявляются три главным механизма разделения гранулометрических фракций: 1) при перемещении по склону в зависимости от размера (веса) обломков, 2) при перемещении по склону в зависимости от формы обломков, 3) при просеивании через упаковку обломков, составляющих поверхность склона. Пелитовая фракция выдувается ветром, прилипает к поверхности крупных обломков, увлекается инфильтрационными водами в основание насыпного грунта, или вымывается временными потоками, формируя периферическую часть конусов выноса. Крупные изометричные глыбы (литоны с максимальным числом граней, объемом 1-3 м3), перемещаясь по склону, набирают скорость достаточную для удаления от подножья склона на несколько десятков метров. Так формируется своеобразная «периферическая фация» крупных глыб, которые при отсыпке горной массы на склон постепенно поглощаются отвалом и формируют его основание. Элементарные неполные конусы, соответствующие акту разгрузки разрушенной горной массы на склон, смыкаясь, образуют единичный слой технозема с градационной слоистостью (мощность от первых метров до десятков и первой сотни метров). Обычно техногенные насыпные грунты - отвалы - представлены несколькими единичными градационными слоями, составляя в целом толщу со своеобразным циклическим строением, с закономерной связью между изменением размера обломков от подошвы к кровле и мощностью горизонта. Литологический состав этих грунтов определяется соотношением векторов промышленной разработки и геологической зональности. В идеальном случае (векторы параллельны) зональность техноземов в обратном порядке повторяет геологическую зональность (геосистема сохраняет свою геологическую память). Другой крайний случай (векторы нормальны) - геологическая зональность не проявляется в зональном строении техноземов, то есть при техногенезе геологическая информация разрушается. При дефиците мелкозема на поверхности грунта формируется своеобразная фация отмостки - горизонт конденсации крупных, устойчивых к выветриванию глыб (для уральских медноколчеданных месторождений это чаще всего диабазы). В основании градационного интервала образуется иллювиальный горизонт. Самопроизвольная биологическая рекультивация в этом случае или затруднена, или невозможна, так как в этом поверхностном глыбовом горизонте влага не задерживается. Более того, вследствие конвективного теплопереноса в этих грунтах образуются многолетнемерзлые зоны (на Среднем Урале), или льдистость грунтов сохраняется до конца лета (на Южном Урале). Существенно изменяется вертикальная температурная зональность, спектр геодинамических процессов в ГТС обогащается криогенными явлениями (термокарст, глетчеры, солифлюкция). Проседание поверхности и интенсивная суффозия прекращаются, как только мелкозем заполнит все пустоты в упаковке глыб. Техногенный грунт в этом случае задерживает влагу и при отсутствии фитотоксичных компонентов происходит постепенное зарастание поверхности отвала и формирование нормального профиля молодых почв. При вовлечение в механогенез сульфидных залежей (вторая подстадия) в ГТС появляется новая, чрезвычайно неравновесная фаза – механохимически активированные мелкие сульфидные частицы с высокой удельной поверхностью. Сульфидный мелкозем обогащен минеральными фазами с наибольшим числом трещин спайности, поэтому микрочастицы сфалерита обогащают суспензионные (воздушные и водные) потоки. Скорость генерации сульфидного мелкозема намного выше скорости окисления сульфидов. Вследствие этого суспензионные потоки переносят и отлагают сульфидные алевролиты с тонкой горизонтальной градационной и косой (потоковой) слоистостью. На склонах мелкие сульфидные частицы слипаются, скатываясь вниз по склону, увеличиваются в размере и приобретают правильную сферическую форму. Такие сульфидные окатыши формируют у подножья своеобразные конусы выноса с градационным распределением сульфидных сфер по размеру (от 3-5 до 20 мм).

        В течение сезонных циклов эфемерные эвапоритовые микробассейны сменяются криогенными системами. На криогенном барьере вымораживание сульфатных разбавленных рассолов способствует накоплению алюминия и кадмия в остаточных рассолах - криопегах. Понижение температуры, независимо от концентрации исходного раствора, приводит к образованию унифицированных криопегов, обогащенных компонентами, понижающими температуру замерзания рассола ниже 0^оС; вымораживание способствует разделению кадмия и цинка, цинка и меди.

        Общий ионный сток ГТС на несколько порядков превышает фоновые значения, обычные для ненарушенных геосистем. Ионный сток ГТС по своей величине nx(10³-10⁴) т/км² в год соответствует стоку поствулканических гидротермальных систем или зонам дренажа соленосных отложений.

        Геотехногенная система на зрелых стадиях своего развития характеризуется концентрической гидрогеохимической зональностью, которая проявляется в изменении состава и распределения основных фаз гидрогеохимической миграции - растворов, рассолов и водорастворимых неосульфатов. К периферии ГТС, наряду с убыванием общей минерализации вод, в их ионном составе увеличивается доля элементов с постоянной валентностью, растет количество литофилов и увеличивается рН. Во внутренних зонах преобладает сульфат-ион, к периферии он сменяется бикарбонат-ионом (на севере), в южных регионах все большую роль играют хлориды. Во внутренних областях этой общей гидрогеохимической зональности обычной фазой являются кислые гидросульфаты типа мелантерита, к периферии они сменяются основными сульфатами, в состав которых входит Fe3+, и, наконец, внешняя кайма этой минералогической зональности представлена гидроксидами железа (мелантеритовая, копиапитовая, гетит-гидрогетитовая подзоны). Геотехническая система открыта в отношении цинка, кадмия и, в значительной степени, меди.