ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ РУДООБРАЗОВАНИЯ

КАК ОБРАЗУЮТСЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ РУДНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

    По происхождению и условиям образования рудные месторождения различны [3]. Из всего многообразия типов рудных проявлений рассмотрим только одну группу гидротермальных месторождений, которые образуются из горячих минерализованных растворов (гидротерм) в результате отложения рудного вещества в дренирующих структурах (системы трещин в земной коре или толщи пород с высокой проницаемостью) по ходу движения гидротермального потока. Под гидротермальными растворами (гидротермами) понимают нагретые до 200-600°С многокомпонентные газово-жидкие растворы, циркулирующие в земной коре и участвующие в перемещении и отложении минерального вещества.
    Практическое значение гидротермальных месторождений весьма велико. В этих месторождениях сосредоточены почти все мировые запасы молибдена, 3/4 запасов коренных руд олова, около половины запасов вольфрама, меди, свинца и цинка, урана и других металлов. Из руд гидротермальных месторождений извлекается в качестве попутных компонентов большое число редких металлов: кадмий, индий, германий, рений, селен, теллур, галлий и др.
    Основным компонентом гидротерм является вода. В зависимости от ее происхождения различают магматогенную и метаморфогенную воду, а также инфильтрационные воды глубокой циркуляции.
    Магматогенная вода отделяется от силикатного магматического расплава (магмы) при его подъеме к поверхности и кристаллизации с формированием горных пород (гранитов, диоритов и др.). Наибольшее количество воды (до 10 мас. %) заключено в гранитных магмах, содержащих не менее 65 вес. % SiO₂. Поэтому большинство магматогенных гидротермальных месторождений связано с гранитами. При кристаллизации гранитных расплавов большая часть воды из магмы удаляется (в гранитах обычно остается около 1-2% воды).
    Метаморфогенная вода образуется в результате высвобождения ранее химически связанной (в виде гидроксилсодержащих минералов) и поровой воды из горных пород под воздействием высоких давлений и температур. Так, например, если в осадочных породах содержание воды достигает 20-30%, то в интенсивно метаморфизованных породах ее количество часто сокращается до 1-2%.
    Инфильтрационные воды глубокой циркуляции представляют собой нагретые подземные воды, проникшие на значительную глубину в земную кору. Формирование многих гидротермальных растворов происходит путем смешения вод из разных источников.
    Кроме воды, компонентами гидротермальных растворов являются хлориды щелочей (главным образом NaCl), углекислота и кремнезем. В значительно меньших количествах присутствуют сульфат- и сульфид-ионы, кальций, магний, железо, а из газовых компонентов - азот, метан, водород, фтор, хлор, окись углерода. Концентрация растворов обычно составляет 5-20 мас. %, но в ряде случаев достигает 50 мас. % и более. Содержание в растворах рудных элементов (Cu, Pb, Zn, Mo, Sn и др.) колеблется в широких пределах и чаще всего составляет 10-1-10- 3 г/л. Источником рудного вещества служат как магматические расплавы, так и вмещающие их породы, из которых это вещество экстрагирует на путях просачивания гидротермальных растворов.
    Перенос рудных компонентов в гидротермальных растворах осуществляется преимущественно в виде комплексных химических соединений, в том числе хлоридных, фторидных, гидросульфидных и карбонатных. Разложение комплексов при снижении температуры, падении давления, нейтрализации растворов, а также в ходе эволюции их щелочности приводит к осаждению рудных компонентов.
При достаточно больших температурных интервалах гидротермального процесса для многих рудных минералов характерны относительно узкие диапазоны наиболее благоприятных температур формирования: для минералов Sn  -  430-300°C, Mo   -  370-300°C, W -  350-280°C, Cu  -  300-150°C, Au - 220-180°C, Hg - 150-70°C.
    Рудообразование осуществляется на глубинах от десятков метров до нескольких километров при давлениях от десятков до 2000 бар и выше; наиболее характерен диапазон давлений 250-1500 бар. Резкое падение давления нарушает равновесие в гидротермальной системе и приводит к отделению летучих компонентов, распаду комплексных соединений и отложению тех или иных минералов.
    Таким образом, модель гидротермальной рудообразующей системы органично объединяет три главные области:
  1) корневую область магмо- и флюидозарождения;
  2) зону транспорта или тепло- и массопереноса;
  3) область рудоотложения и формирования ореолов рассеяния рудного вещества.
Соотношение и взаимосвязь этих главных областей в пространстве и времени создают общую структуру конкретных рудообразующих систем.      Каждая из выделенных областей характеризуется специфическими параметрами, которые предопределяют генетическую сущность рудообразующей системы на данном глубинном уровне. Для корневой области это источники энергии, рудообразующего вещества и флюидов, условия образования магматических расплавов, потенциальная рудоносность магм, формы первоначального нахождения элементов. Информацию об этой области, которая располагается на значительных глубинах, в основном получают геофизическими методами, а также путем исследования обломков глубинных пород (ксенолитов), выносимых на поверхность. Важное значение имеют определения изотопного состава минералов и пород, прямые эксперименты и компьютерное моделирование, изучение рудообразующих процессов в областях современного вулканизма.
    Зона транспорта может быть охарактеризована элементами модели, рассматривающими формы тепло- и массопереноса, гидродинамический режим в недрах, особенности развития глубинных дренирующих структур - систем трещин в породах, по которым осуществляется движение рудоносных растворов. Эта зона часто приурочена к разломам, зонам трещиноватости и высокой пористости, по которым теплоноситель движется к земной поверхности в виде горячего флюидного потока относительно небольшого сечения. В данной зоне происходит транспортировка большого количества вещества и энергии. Преобладающая информация по зоне транспорта - геолого-структурный анализ глубинного строения рудного поля, данные физического и физико-химического эксперимента, термодинамический анализ.
    Область рудоотложения (разгрузки) - зона резкого падения давления или температуры, а также геохимические барьеры, которые вызывают отложение рудного вещества из растворов. Для этой области информативными являются термобарогео-химические и изотопные исследования, анализ минеральных ассоциаций, текстурно-структурные исследования механизма отложения руд, анализ распределения рудных компонентов и минералов руд, математическое моделирование процессов рудоотложения.
    В настоящее время параметрическими описаниями в достаточной степени обеспечены модельные построения области гидротермального рудообразования, наиболее доступной для наблюдения и изучения, и в меньшей степени зоны транспорта флюидов. Недостаточно разработаны элементы моделей, характеризующие глубинные уровни рудообразующих систем, практически недоступные для наблюдения.

Назад| Следующая страница