Проектные задания студентам по самостоятельной работе по теме 2

Подобрать примеры различных форм рудных тел, минерального состава тел полезных ископаемых, текстур и структур минерального вещества.

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Характеристики штока, штокверка, пласта, жилы, трубообразного тела, залежи.

2. Форма жильных тел (простая, сложная, четковидная, камерная, седловидная, оперенная, лестничная) и элементы жил (зальбанды, апофизы, рудные столбы).

3. Примеры минеральных типов руд (оксидных, силикатных, сернистых, карбонатных, сульфатных, фосфатных, галоидных, самородных).

4. Дать определение массивной, брекчиевой, прожилковой, слоистой текстурам руд.

5. Привести примеры структур руд.

Лекция 3 (2 часа). Геологические условия формирования месторождений полезных ископаемых

Генетическая классификация месторождений полезных ископаемых. Геодинамические обстановки формирования месторождений. Периодичность, длительность и глубинные уровни образования месторождений. Источники рудного вещества и способы его отложения.

Вопрос 1. Генетическая классификация МПИ. Выделяются серии: эндогенная, экзогенная метаморфогенная. В сериях выделяются группы, в группах – классы, каждому классу соответствует определенный тип месторождений (таблица 4).

Таблица 4 Сводная генетическая классификация месторождений

полезных ископаемых (по В.И.Старостину, П.А.Игнатову, 1997)

Группа	Класс	Тип месторождений
Эндогенная серия
Магматическая	1.Ликвационный	а) сульфидные медно-никелевые в основных и ультраосновных комплексах; б) хромитовые, титаномагнетитовые и руды элементов платиновой группы в расслоенных ультраосновных комплексах; в) редкие, редкоземельные и рассеянные элементы в щелочных комплексах
2. Раннемагматический	Магматические горные породы, алмазоносные кимберлиты и лампроиты
3.Позднемагматический	Хромитовые, титаномагнетитовые и апатит-нефелиновые
Карбонатитовая	Флюидно-магматический карбонатитовый	Перовскит-титаномагнетитовые, камафоритовые, редкометально-пирохлоритовые, редкоземельные и флюоритовые
Пегматитовая	1. Магматогенный	Керамические, мусковитовые, редкометальные и цветных камней
2. Флюидно-анатектический	Редкометально-пирохлоровые и апатит-нефелиновые
3. Флюидно-метаморфогенный	Керамических, мусковитовых, редкометальных пегматитов и цветных камней
Скарновая	1. Известковый	Железорудные, вольфрам-молибденовые, медномолибденовые, свинцово-цинковые
2. Магнезиальный	Железорудные, медномолибденовые, оловорудные, борные
Альбитит-грейзеновая	1. Альбититовый	Бериллиевые, литиевые, урановые и редкоземельные
2. Грейзеновый	Олово-вольфрамовые, литиевые, бериллиевые
Гидротермальная	1.Плутоногенный	Штокверковые и жильные а) высокотемпературные медно-молибденовые, золото-, олово-, медно-кварцевые; б) среднетемпературные полиметаллические, сурьмяно-мышьяковые, редкометальные, урановые; в) низкотемпературные сидеритовые, родохрозитовые, магнезитовые, хризотил-асбестовые, баритовые, флюоритовые
2. Вулканогенный андезитоидный	Золото-серебряные, олово-вольфрамовые, ртутные, медные, алунитовые, исландского шпата, самородной серы
3. Вулканогенно-осадочный, базальтоидный, субмаринный	Серно-колчеданные, медно-колчеданные, колчеданно-полиметаллические
Экзогенная серия
Выветривания	1. Остаточный	Никель-кобальтовые, бокситовые, бурожелезняковые, редкометальные и редкоземельные, каолиновые, апатитовые, марганцевые
2. Инфильтрационный	Редкометально-урановые
Осадочная	1.Механический россыпной	Механические осадочные: гравийные, песчаные и глинистые (огнеупорные, бентонитовые). Россыпные: а) континентальные россыпные золотые, платиновые, касситеритовые алмазные, танталлит-колумбитовые, корундовые; б) литоральные россыпные рутиловые, ильменитовые, циркониевые, касситеритовые, золотые, алмазные, цветные камни
2. Хемогенный	а) гидрооксидные, суспензионно-коллоидные: бурых железняков, марганца, железо-марганцевых конкреций и корок; б) сульфидно-сульфатно-карбонатные: цветных и редких металлов в черных сланцах; в) сульфатно-галоидные: каменных, калийных солей, боратов, лития
3. Биохимический	Фосфоритовые (континентальные и морские), кремнистые породы(диатомит, трепел, опоки), известняки, угли, горючие сланцы, торф
4. Осадочно-катагенетический	Медистых песчаников, свинцово-цинковые в карбонатных породах, свинцовые в песчаниках, золоторудные и урановые в терригенно-карбонатных и черносланцевых толщах, самородной серы, нефти и газа, йодо-бромистых и металлоносных рассолов
Метаморфогенная серия
Метаморфизованная	1. Регионально-метаморфизованный	Железорудные, марганцевые, золото-урановые, апатитовые, колчеданные
2. Контактово-метаморфизованный	Железорудные, графитовые, корундовые скарнированные
Метаморфическая	1. Зеленосланцевый	Горного хрусталя, золото-кварцевые, мрамора, кварциты, кровельные сланцы
2. Амфиболитовый	Андалузитовые, кианитовые, силлиманитовые, наждака, амфибол-асбестовые
	3. Гранулит-эклогитовый	Гранатовые, рутил-ильменитовые, флогопитовые
	4. Импактитовый	Алмазные (?)

Вопрос 2. Геодинамические обстановки формирования месторождений с позиций тектоники литосферных плит. Полезные ископаемые являются составной частью структурно-вещественных комплексов (СВК). СВК – это комплекс пород и полезных ископаемых с характерными геологическими структурами, который формируется в определенной геодинамической обстановке. Геодинамическая обстановка связана с глубинными силами и процессами, которые возникают в результате эволюции Земли как планеты и обуславливают движение масс вещества и энергии внутри Земли и её верхних оболочках. Понятие о геодинамических обстановках укрепилось во второй половине 20 века в связи с появлением геологической парадигмы – тектоники литосферных плит. Эта теория основана на мобилистских представлениях и в настоящее время практически полностью заменила существовавшую ранее геосинклинальную (или фиксистскую концепцию). Однако, большинство учебников, обширная геологическая литература написаны с прежних фиксистских позиций, которые надо знать для правильной интерпретации фактического материала (основные положения геосинклинальной концепции достаточно подробно изучаются в курсах «Структурная геология», «Тектоника»). Но на современном уровне, как научной, так и практической геологии, закономерности образования месторождений рассматривают с позиций тектоники литосферных плит. Мы рассмотрим лишь основные положения этой концепции с упором на полезные ископаемые разных геодинамических обстановок.

Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который обычно охватывает промежуток времени 200-250 млн. лет. Цикл разделяется на 5 стадий: внутриконтинентального рифтообразования, расширения океанического дна, поглощения океанической коры, столкновения литосферных плит и заключительная стадия (стабилизационная).

Стадия внутриконтинентального рифтообразования или магматизм и металлогения горячих точек. В ослабленных участках литосферных плит мантийные или магматические струи нагревают литосферу, образуют купольные поднятия, в ядрах которых генерируются магмы (кислые, реже основные, щелочные). В результате этих процессов в однородных континентальных блоках возникают системы радиальных разломов, а внутри орогенных поясов образуются линейные рифты.

С возникшими в эту стадию геологическими структурами ассоциируют следующие полезные ископаемые:

1) в межматериковых рифтах – рассолы и металлоносные осадки с медью, цинком, серебром и др. элементами (впадины Красного моря);

2) в рифтовых зонах континентов – базито-ультрабазитовые расслоенные интрузии с медно-никелевыми, платиноидными, хромитовыми и титаномагнетитовыми месторождениями (Бушвельдское, Великая Дайка, Норильское, Печенга);

3) в зонах тектономагматической активизации предрифтовой стадии: а) алмазоносные кимберлитовые и лампроитовые трубки (Ю.Африка, Якутия, Австралия); б) ультрабазито-щелочные интрузии с карбонатитами, к которым приурочены апатит-магнетитовые месторождения с флогопитом, вермикулитом, флюоритом (Ковдорское); интрузии нефелиновых сиенитов с апатит-нефелиновой и редкоземельной минерализацией (Хибинское); интрузии щелочных гранитов с олово-вольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными месторождениями (Джос, Нигерия; Рондония, Бразилия);

4) во внутриконтинентальных рифтах формируются в терригенных толщах стратиформные полиметаллические руды (Саливан, Канада; Маунт-Айза, Австралия; Гамсберг, ЮАР), урановые месторождения роллового типа (Канада); в эвапоритовых комплексах залежи натриевых и калиевых солей, магнезиты, фосфориты.

Расширение (спрединг) океанического дна. В процессе прогрева в зонах мантийных струй единый континент раскалывается на несколько частей.

В эту стадию возникают срединно-океанические хребты – глубинные расколы литосферы, по которым в придонные области поступает мантийный магматический материал, который формирует океаническую кору (в основном базальтовые магмы). По мере удаления в обе стороны от оси хребта отмечается удревнение возраста коры. В начальную подстадию спрединговой стадии фиксируются самые ранние моменты зарождения океагна после раскола единой континентальной плиты (Красноморский тип). Зрелая (Атлантический тип) подстадия характеризуется вполне развившимся океаническим бассейном с четко обособившимся центральным поднятием (срединно-океаническим хребтом). С одной стороны от поднятия развиваются процессы активной окраины расколовшегося континента, а с другой – пассивной окраины. Месторождения формируются в следующих геологических ситуациях:

1) на склонах срединно-океанические хребтов и в осевых рифтах образуются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические и оксидные железомарганцевые месторождения;

2) в глубинных зонах океанических хребтов вблизи или ниже границы Мохоровичича формируются в дунитовых комплексах хромиты (кайнозойские месторождения Кубы); в массивах перидотитов никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные и платиноидные руды;

3) в зонах трансформных разломов – стратиформные баритовые и вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические месторождения (Прииртышский рудный район, Казахстан).

4) на пассивных континентальных окраинах – осадочная серия (медистые песчаники, эвапориты, фосфориты, стратиформные свинцово-цинковые, барит-флюоритовые месторождения в карбонатных отложениях).

Поглощение (субдукция) океанической плиты.

1. Внешние дуги и глубоководные желоба. Здесь выводятся на поверхность возникшие ранее месторождения офиолитовой ассоциации (колчеданные кипрского типа в эффузивах основного состава, хромитовые, тальковые, асбестовые и магнезитовые в ультрабазитах). В троге внешней дуги – россыпи золота.

2. Вулканоплутоническая (магматическая) дуга. Развиты известково-щелочные лавы среднего и кислого состава, а в ядерной части дугового хребта – гранодиоритовые и гранитные плутоны. С ними ассоциируют; медно-молибденовые, олово-вольфрамовые месторождения.

3. Тыловодужный магматический пояс. Мощное давление континентальной плиты создает в тыловой части зоны субдукции систему чешуйчатых надвигов, падающих на восток и утолщающих земную кору. Формируются интрузии анатектических гранитов с оловорудными месторождениями.

4. Краевой бассейн сжатия. Выполнен терригенными осадками, содержит инфильтрационное урановое оруденение в песчаниках, соли в эвапоритах, угольные пласты.

Коллизия. Столкновение континентов приводит к закрытию океана, исчезновению бассейна между ними, возникновению надвигового пояса и нового бассейна. Место сочленения маркируется сутурной зоной. В надвиговом поясе – анатектические граниты с олово-вольфрамовыми месторождениями. В бассейнах – медные и урановые инфильтрационные месторождения в терригенных толщах. В глубинных частях сутурных зон – жадеит, нефрит, ювелирные корунды.

Заключительная стадия. Возращение континента в его первоначальное состояние, затухание тектонических магматических процессов, формирование систем амагматогенных рифтов, выполненных мелководными терригенно-карбонатными осадками с седиментогенными и эпитермальными полиметаллическими, урановыми) месторождениями. В эту стадию появляются поздние континентальные вулканические пояса с золото-серебряными и полиметаллическими месторождениями.

Вопрос 3. Периодичность, длительность и глубинные уровни образования месторождений. Периодичностьформирования месторождений хорошо разработана геосинклинальной концепцией. Выделяется гренвильский, байкальский, каледонский, герцинский, киммерийский, альпийский этапы. Каждый этап характеризуется типоморфным набором полезных ископаемых.

По мобилистским теориям в истории нашей планеты выделяют пять основных металлогенических периодов:

· тонких литосферных плит(3,8-3 млрд. лет);

· высокой тектонической активности, появление мощной континентальной коры и ядра земли (3 –2,7 млрд. лет);

· возникновения первых суперконтинентов (2,7 – 1,8 млрд. лет);

· слабой тектономагматической и металлогенической активности (1,8 – 0,6 млрд. лет);

· цикличного функционирования механизма тектоники литосферных плит (0,6 –0 млрд. лет).

Длительность формирования месторождений часто сопоставима с продолжительностью геологических процессов. В зависимости от генетической природы образование полезного ископаемого может происходить от тысяч до десятков миллионов лет. Например, для формирования осадочных железорудных пластов необходимо 5-10 млн. лет. Жильные месторождения могут формироваться за отрезки времени до десятков тысяч лет. Образование 30 угольных пластов в Донбассе происходило в течение 60 млн. лет. Магматические комплексы месторождения Ковдор создавались 300 млн. лет.

По уровням глубинности месторождения разделяются на приповерхностные, гипабиссальные, абиссальные, ультраабиссальные.

Приповерхностные (0-1,5 км) – экзогенные, вулканогенно-осадочные руды.

Гипабиссальный уровень (1,5-3,5 км) – наиболее богат. Здесь могут формироваться почти все промышленно-генетические типы эндогенных месторождений.

Абиссальный уровень (3,5-10 км) - беднее, чем два предыдущих. Здесь образуются альбитит-грейзеновые, карбонатитовые, пегматитовые и часть магматических (хромитовых, титаномагнетитовых) месторождений, а также месторождения, ассоциирующие с крупными гранитоидными, основными и ультраосновными плутонами.

Ультраабиссальный уровень (более 10 км) - небольшая группа месторождений (дистеновые, силлиманитовые, андалузитовые сланцы, рутил, корунд и др.). Здесь также идут преобразования ранее сформированных месторождений – т. е. образуются метаморфизованные месторождения (железа, марганца, свинца и цинка).

Вопрос 4. Источники рудного вещества. Среди источников вещества различных генетических типов месторождений выделяют:

· ювенильный – магматический, связанный с разнообразными магмами;

· ассимиляционный, возникший при захвате расплавами ранее образовавшихся минеральных масс;

· выщелоченный водными растворами из вмещающих пород;

· экзогенный, образовавшийся в результате выветривания континентальных пород и перевода части соединений либо в истинные растворы, либо во взвеси или механические обломки и сноса их в водные бассейны.

Литература: [1], с. 52-58, 429-474; [2] с. 32-51; [3], с. 200-205; [19], [20].