Инфильтрационные месторождения

В этом классе рассматриваются месторождения двух подклассов: инфильтрационно-геохимического и зон окисления.

Такие месторождения с позиции тектоники плит А. А. Ковалев [5, 81 рассматривает в магматогенно-катагенной группе как эксфильтрационно-гидротермальные.

Инфильтрационно-геохимичесие месторождения

Эти месторождения образуются в процессе выщелачивания метеорными водами рудных компонентов, последующего переноса их за пределы области выщелачивания и отложения на геохимических барьерах. Геохимические барьеры — участки на пути миграции вод с благоприятными для рудоогложения физико-химическими условиями.

На выщелачивание и перевод в раствор рудных компонентов оказывают влияние их форма нахождения в исходных породах, состав, структурные и текстурные особенности, трещиноватость, пористость этих пород, а также степень насыщения атмосферных вод свободным кислородом и солями. При этом важную роль играют окислительно-восстановительные свойства (Eh) и кислотность-щелочность (pH) этих вод.

Перенос полезных компонентов осуществляется в виде комплексных соединений: карбонатных, сульфатных, металлоорганических и др.

При определенных значениях Eh и pH, наличии сорбентов, роль которых могут выполнять глинистые и гумид- ные частицы, происходит распад комплексных соединений и отложение рудных компонентов.

Инфильтрационные месторождения встречаются довольно часто. В них концентрируются уран, ванадий, медь, железо, марганец, сера. Месторождения, кроме урановых, характеризуются незначительными запасами. Поэтому заслуживают рассмотрения наиболее важные в практическом отношении месторождения ураноносной формации.

Ураноносная рудная формация объединяет многочисленные инфильтрационные месторождения урана, сформировавшиеся в результате фильтрации вод аэрации и грунтовых, а также напорных вод артезианских бассейнов в переслаивающихся песчано-глинистых толщах пород, в основном мезозоя и кайнозоя.

Месторождения вод аэрации и грунтовых вод образовались при смене окислительной обстановки на восстановительную, характерную для угленосных и битуминозных толщ пород. Месторождения урана, связанные с угленосными породами, залегают в депрессиях. Рудные тела имеют пластовую, часто извилистую форму, согласную с рельефом фундамента; часто они — значительных размеров, в продуктах окисления нефти, в асфальтитах, пропитывающих толщи терригенных и карбонатных пород, имеют сложную удлиненную форму. Длина тел достигает 1 км при мощности до 30 м (Амброзия-Лейк, США).

Месторождения урана сформировались в результате пластовой фильтрации напорных вод артезианских бассейнов, вызывающих окисление до глубины 600 м. Различные скорости фильтрации пластовых вод обусловили возникновение полосовых рудных тел извилистой формы, названных роллами (рис. 2.26). Роллы имеют большую мощность и протяженность на десятки километров.

Типичные формы внутрипластовых роллов (но Н. П. Лаверову и др.)

Рис. 2.26. Типичные формы внутрипластовых роллов (но Н. П. Лаверову и др.):

а — седловидная, внутри двух сближенных пластов гравелитов;

б — сложноседловидная, внутри пласта гравелитов; в — линзовидная, в боковых частях простого пласта песчаников; г — складчатая, внутри сложного неоднородного пласта песчаников; 1 — алевролиты; 2 — глины; 3 — песчаники;

4 — гравелиты; 5 — песчаные глины; б — рудные тела; 7 — зоны пластового окисления

Уран переносится в легкорастворимых шестивалентных соединениях, источником его служат породы фундамента. Уран образует минералы урановой смолки (настуран) и черни, карнотит, тюямунит, а также уранорганические соединения. Среднее содержание U308 обычно составляет п • 10_2%, реже — 0,1—0,2%, иногда — 0,5%. Попутными полезными компонентами в рудах могут быть ванадий, молибден, германий и редкие земли.

К инфилътрационным относятся также плиоцен-чет - вертичные ураноносные месторождения в калькретах. Калькреты — это вторичные кавернозные скопления доломита и монтмориллонита, возникшие в засушливых районах в результате испарения восходящих грунтовых вод у поверхности земли. В австралийских калькретах известны залежи ванадиево-урановых (карнотитовых) руд. Рудоносные калькреты достигают распространения на площади п • 105 км2 при мощности около 10 м и среднем содержании U308 0,15%.

Зоны окисления и в?поричного обогащения сульфидных месторождений

Близповерхностные изменения тел полезных ископаемых, вызванные физико-химическими процессами выветривания, имеют вертикальную зональность, обусловленную зональностью приповерхностных вод (рис. 2.27).

Область циркуляции этих вод подразделяется на три зоны: 1) аэрации или просачивания; 2) водообмена; 3) застойных вод.

В зоне аэрации происходит окисление минеральных веществ, слагающих тела полезных ископаемых. Ей соответствует зона окисления, которая может быть на месторождениях самых различных генетических классов. Степень развития зоны окисления зависит от климата, геоморфологии и тектоники, состава руд и вмещающих пород, их текстурно-структурного облика. Наиболее интенсивно она проявлена в сульфидных месторождениях, где под действием свободного кислорода, растворенного в воде, и углекислоты происходит разложение сульфидов и других сернистых соединений с образованием серной кислоты и сульфатов,

Модель зональности окисления сульфидных рудных тел (по В. И. Смирнову)

Рис. 2.27. Модель зональности окисления сульфидных рудных тел (по В. И. Смирнову):

точки в верхней части колонки — подзона оксидных руд; белое — подзона выщелоченных руд; жирные точки — подзона богатых оксидных руд; черное — зона вторичного обогащения; в клеточку — зона первичных руд

с частичным или полным выщелачиванием рудных компонентов.

Окисление наиболее распространенных сульфидов происходит по схеме:

для халькопирита — CuFeS2 + 402 = CuS04 + FeS04;

для галенита — PbS + 203 = PbS04 (англезит);

для сфалерита — ZnS + 203 = ZnS04.

В условиях карбонатной среды:

сульфат меди переходит в малахит и азурит — 2CuS04 + + 2СаС03 + 2Н20 <-> CuS04 • Cu(OH) + 2CaS04 + С02;

англезит замещается церусситом — PbS04 + С09 + + н20 = РЬСОз + H2S04;

сульфат цинка приводит к образованию смитсонита — ZnS04 + со2 + н2о = ZnC03 + h2so4.

Различные миграционные свойства рудных компонентов обусловливают неодинаковые изменения их концентрации, приводящие либо к новообразованиям промышленных руд, либо к их обеднению. В случае возникновения в процессе химического выветривания труднорастворимых комплексов, концентрация рудных компонентов существенно не изменяется, а происходит лишь изменение фазового состава руд, оказывающего сильное влияние на технологию их переработки.

В зоне окисления сульфидных месторождений выделяют поверхностный слой, подзоны оксидных, выщелоченных и богатых оксидных руд (см. рис. 2.24), нередко образующих так называемые железные шляпы. Например, медно-колчеданные месторождения могут быть покрыты железной шляпой, иногда с промышленным содержанием золота и серебра. Общая мощность оксидной зоны изменяется от первых до десятков метров, иногда достигая сотни метров. Глубина распространения зоны окисления и зависимость ее от форм рельефа и неотектоники отчетливо выражены, например, в бортах карьера медно-порфировых месторождений Каджаран, Агарак, Коунрад, Алмалык.

Зона вторичного обогащения, называемая также зоной цементации, формируется ниже зоны окисления в восстановительных условиях при переотложении выщелоченных из нее металлов. Она соответствует зоне водообмена (истечения). Возникающие при этом путем замещения вторичные сульфиды и другие новообразования как бы цементируют первичные минералы. Восстановительные условия определяются дефицитом свободного кислорода, наличием гуминовых кислот и других органических соединений, а также первичных сульфидов.

Верхняя граница зоны вторичного обогащения связана с уровнем грунтовых вод. Его временные колебания приводят к перераспределению рудных веществ между зонами окисления и вторичного обогащения, усложняя общую картину зональности в зоне перехода. Еще сложнее — нижняя граница зоны вторичного обогащения с зоной первичных руд. В ней за счет халькопирита возникают халькозин и ковеллин:

Текстуры оксидных руд могут быть унаследованы от первичных и вновь быть приобретенными в процессе выветривания и окисления этих руд. Нередко они встречаются совместно. К новообразованным относятся остаточные текстуры (землистые и брекчиевые) и переотложенные (корковые, полосчатые, натечные, порошковые).

Помимо химических преобразований в приповерхностных частях у выходов рудных тел происходит механическое изменение тел полезных ископаемых. При этом может произойти изменение пространственного положения и мощности рудных тел, образование отрицательных или положительных форм рельефа.

Зона вторичного обогащения образовалась на некоторых месторождениях меди, урана, золота и серебра и на отдельных участках медно-никелевых месторождений. Она наиболее характерна для медных месторождений различных типов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >