ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО И МЕТАСОМАТИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ (жильные и метасоматические минералы)

Рассматриваемые в настоящей главе полезные ископаемые—это скопления минералов, отложившихся в земной коре из горячих водных растворов магматического происхождения на глубине от первых сотен до немногих тысяч футов при умеренном и высоком общем давлении. Гидротермальные растворы проникают в сторону от породивших их магматических тел по сбросам, сколовым зонам, трещинам отдельности и другого типа трещинным структурам.

Полости, связанные с этими тектоническими элементами, также становятся вместилищем минеральных месторождений. Главный процесс формирования месторождений этой группы — выполнение полостей и последовательный рост кристаллов от стенок к центральным частям пустот. Наиболее распространенный морфологический тип месторождений — таблитчатые или листопо- добные жилы выполнения трещин, или, как их обычно называют, просто жилы, приуроченные к какому-либо типу трещинных структур, перечисленных выше.

Разновидности жильных месторождений представлены гнездообразными залежами, брекчированными зонами и штокверками пересекающихся прожилков.

Осаждение минерального вещества в открытых полостях горных пород регулируется многочисленными факторами. Один из таких факторов — потеря тепла. Гидротермальные растворы начинают свое движение очень горячими (вероятно, находятся в газообразном состоянии), а затем постепенно охлаждаются по мере удаления от своего источника.

Скорость охлаждения растворов зависит от количества растворов, теплопроводности пород, сквозь которые просачиваются растворы, а также характера используемых ими каналов. Второй фактор, регулирующий осаждение минералов,— уменьшение гидростатического давления. Падение гидростатического напора происходит, видимо, постепенно, если прохождению растворов не препятствуют осажденные минералы или какие- лиоо иные причины, создающие локальное возрастание давления. По мере уменьшения гидростатического давления и температуры растворов можно ожидать выпадения растворенного минерального вещества.

Реакции гидротермальных растворов с проницаемыми ими горными породами, играющие важную роль в формировании руд металлов, не имеют большого значения при образовании месторождений неметаллических полезных ископаемых. В самом деле, отсутствие таких реакций не в меньшей степени сказывается на образовании новых минералов, чем их наличие. Так, при образовании бразильских месторождений горного хрусталя, локализующихся обычно в кварцитах, существенно кремнеземистый состав вмещающих пород, несомненно, препятствовал потере кремнезема из растворов за счет возможных реакций с этими породами. Природа жильных месторождений флюорита и барита, видимо, в меньшей степени определяется химическим составом вмещающих пород, нежели их физическими свойствами. Особое значение имеют хрупкость горных пород, способствующая возникновению брекчированных зон вдоль разломов, а также прочность пород, обеспечивающая существование открытых трещин. Промышленные жилы флюорита и барита приурочены к известнякам, доломитам, кварцитам, гранитам и вулканическим породам.

В определенных условиях, однако, взаимодействие между растворами и породами, сквозь которые они просачиваются, столь интенсивно, что состав породы изменяется полностью.

Такое преобразование состава породы называется метасоматическим замещением; при этом удаляются одни минералы, и почти одновременно вместо них отлагаются другие. Такой процесс довольно труден для понимания. Видимо, он представляет собой обмен частицами порядка молекул и атомов в результате ионной диффузии на коротком расстоянии перед перемещающимся фронтом метасоматоза, который поддерживается непрерывным и постоянным подтоком раствора, просачивающегося по плоскостям кливажа и слоистости, тончайшим трещинкам и другим поровым пространствам в породе.

Наиболее восприимчивы к метасоматозу карбонатные породы: метасоматические тела флюорита обнаруживаются главным образом в известняках, а барита —в доломитах. Крупные месторождения барита приурочены также к сланцеватым мергелям. Почти всегда метасоматоз проявляется избирательно, например, в толще известняков замещаются лишь определенные пласты. Подобная селективность процесса, вероятно, объясняется различиями состава и строения пластов. В некоторых месторождениях на пути восходящих растворов находились пласты глинистых сланцев, которые вынуждали растворы распространяться в боковом направлении и замещать благоприятные для метасоматоза пласты.

Горный хрусталь, флюорит и барит образуются за счет веществ, привнесенных извне во вмещающие эти минералы породы. С другой стороны, магнезит, очевидно, частично образуется за счет переотложения богатыми углекислотой растворами вещества магнезиальных пород, к которым и приурочены скопления этого полезного ископаемого. Наиболее крупные месторождения магнезита представляют сабой мета- соматические залежи в доломитах и серпентинитах.

Метасоматоз проявляется не только в породах, удаленных от интрузивных тел, но иногда и в породах, непосредственно контактирующих с интрузивами; в некоторых случаях замещению подвергаются сами магматические породы. В таких случаях метасоматические процессы более или менее произвольно рассматриваются как проявления метаморфизма, который кратко обсуждается в вводном разделе гл. 9.

Процессы выполнения пустот и метасоматоз более важную роль играют при формировании крупных рудных месторождений, чем при образовании неметаллических полезных ископаемых. Расшифровка этих процессов имеет решающее значение для понимания рудных месторождений. Более полное рассмотрение этих процессов можно найти в работах Линдгрена и Бэтмана .