Физико-химические условия гидротермального рудообразования

Гидротермальные месторождения полезных ископаемых формируются из горячих химически агрессив­ных газовых и жидких растворов. Большинство исследователей считают, что растворителем является вода с растворенными в ней минеральными солями и газами. Некоторые ученые, как, например, Р. Гаррелс и Д. Дихтер, при помощи термодинами­ческих расчетов показали, что углекислота в глубинных усло­виях земной коры может быть также жидкой и служить рас­творителем, из которого могут отлагаться руды.

Рудообразующие растворы принадлежат к взвесям, колло­идным и молекулярным растворам. Для их проникновения сквозь массу горных пород необходимо, чтобы последние обла­дали проницаемостью, определяемой их сквозностью.

Пустоты в горных породах, используемые при гидротер­мальном рудообразовании, разделяются на сингенетичные и эпигенетичные. К сингенетичным относятся: 1) промежутки между зернами породообразующих минералов, 2) плоскости напластования, 3) миароловые пустоты эффузивов. Эпигене­тичные пустоты разделяются на нетектонические и тектониче­ские. Среди нетектонических могут быть указаны: 1) пустоты растворения, 2) пустоты, возникающие при увеличении или со­кращении объема горных пород, 3) пустоты, связанные с кри­сталлизацией и перекристаллизацией, 4) пустоты брекчий осе­дания, 5) пустоты вулканических брекчий. К тектоническим относятся: 1) полости межпластового и внутрипластового от­слоения, 2) общая тектоническая трещиноватость горных по­род, 3) отдельные разломы. Для локализации гидротермаль­ного оруденения наиболее важны тектонические пустоты.

Пористость горных пород бывает общая и эффективная. Об­щая пористость представляет собой отношение объема всех пу­стот к объему породы. Эффективная пористость зависит от абсолютного размера пор.

Проницаемость определяется как свойство породы пропу­скать через поры жидкость или газ при наличии разности дав­ления, выражается в мкм². Проницаемость независима от по­ристости; так, например, высокопористые глины плохо прони­цаемы, а более низкопористые пески хорошо проницаемы, Проницаемость определяется крупностью зерен породы, конфи­гурацией пор, их взаиморасположением и направлением дви­жения раствора относительно структуры породы. По величине проницаемости все породы разделяются на шесть групп: 1) очень хорошо проницаемые — с проницаемостью более 1 мкм², 2) хорошо проницаемые — от 1 до 0,1 мкм², 3) средне-проницаемые— от 0,1 до 0,01 мкм², 4) слабопроницаемые — от 0,01 до 0,001 мкм², 5) очень слабопроницаемые — от 1 до 0,1 нм², 6) практически непроницаемые — менее 0,1 нм². Про­ницаемость возрастает при предварительном гидротермальном изменении и прогреве пород.

Температура образования гидротермальных месторождений

Завершение раскристаллизации магмы на глубине происхо­дит при температуре 1000—800 °С. Начальная температура гра­нитного пегматитового расплава оценивается в 800—700 °С. Не­посредственное измерение температуры газовых струй совре­менных вулканов показывает, что хотя в отдельных редких случаях она достигает 1020 °С, обычно же лежит ниже 700 °С. Определение температуры кристаллизации минералов гидротер­мальных жил по их газово-жидким включениям показывает максимальное ее значение 560—540 °С. Все это позволяет считать, что начальная температура гидротермального рудо-образования близка 700—600 °С и, постепенно понижаясь, может опускаться до 50—25°С. Наиболее обильное гидро­термальное рудообразование происходит в интервале 400— 100 °С.

Давление при образовании гидротермальных месторождений

Давление в некоторой степени соответствует глубине фор­мирования гидротермальных месторождений. Так, согласно И. Кушнареву, все эндогенные месторождения Кураминских гор в Средней Азии образовались в пределах глубин 500— 4500 м. Это соответствует гидростатическому давлению 5— 45 МПа и литостатическому давлению 13—115 МПа. Фактиче­ски оно может быть меньше или больше. Меньше оно может быть при образовании открытых полостей вследствие тектони­ческих деформаций, а больше в связи с превращением воды в пар, сжатый в малом объеме пор и развивающий повышен­ное давление. Предпринимались попытки оценки давления при гидротермальном рудообразовании по сопоставлению кривых гомогенизации совместно находящихся включений и углекис­лоты, по разнице температур гомогенизации и декрепитации газово-жидких включений, по сопоставлению температур раство­рения зерен галита и исчезновению газового пузырька во включении, на основании расчета плотности рудообразующих минералов и другие способы. На основании почти 1000 опреде­лений давления эндогенных флюидов В. Наумов, Г. Наумов и др. пришли к заключению, что гидротермальное рудообразование осуществляется при высоких давлениях — от первых де­сятков до 400—500 МПа; наиболее продуктивной рудообразующей стадии соответствует давление 150—200 МПа.