Геология металлоносных кор выветривания

Рассмотрены геология и геохимия элювиальных россыпей, остаточных месторождений и зон окисления, их вещественный состав, условия формирования и распространения. Показана роль элювиальных россыпей и остаточных месторождений в мировом балансе запасов и добыче черных, цветных, редких, малых и благородных металлов, алмазов, полудрагоценных камней и дан обзор минерально-сырьевой базы континентов. Типы месторождений кор выветривания классифицированы по ведущим рудным минералам, даны характеристики каждого типа. Материалом для книги послужили исследования металлоносных кор выветривания в различных регионах СССР (Урал, Казахстан, Сибирь, Русская платформа и др.).

Для геологов, занимающихся поисками, разведкой и оценкой месторождений полезных ископаемых.

Со времени появления на поверхности континентов терригенных осадков в геологической истории Земли возникла новая формация — «кора выветривания», представляющая собой комплекс горных пород и руд, сформировавшихся в субаэральных континентальных условиях в результате химического выветривания магматических, осадочно-метаморфических пород и рудных месторождений. Начало химического выветривания на Земле относится к архейской эпохе, т. е. когда в приповерхностной части литосферы стало возможным изменение горных пород под влиянием кислорода воздуха, почвенных вод и колебаний температуры. Формирование месторождений полезных ископаемых формации коры выветривания — результат разложения минерализованных материнских пород и рудных скоплений, выноса из них легкорастворимых соединений и концентрации в зоне гипергенеза первичных или новообразованных (вторичных) минералов. Элювиальные залежи полезных ископаемых залегают на породах и рудах, при выветривании которых они сформировались, повторяя на поверхности их контуры. В таких месторождениях содержание полезных минералов, как правило, выше их содержаний в коренных породах.

Учение о геологии и полезных ископаемых коры выветривания получило развитие благодаря трудам Б.Б. Полынова, С.С. Смирнова, Н.М. Страхова, И.И. Гинзбурга, В.П. Петрова, Д.Г. Сапожникова и других исследователей. Коры выветривания, развивающиеся на минерализованных породах и различных месторождениях, содержащих устойчивые к выветриванию полезные минералы, и возникающие в аналогичных климатических условиях, но за счет различных коренных источников, образуют самостоятельный генетический тип экзогенных месторождений формации коры выветривания. Такие месторождения широко распространены на Земном шаре и полезные ископаемые этой формации имеют важное промышленное значение в добыче и производстве минерального сырья во многих странах мира. Развиты они в верхних частях большинства золоторудных месторождений, на сульфидных залежах, в кимберлитовых алмазоносных трубках, редкометальных метасоматитах, массивах щелочных пород и карбонатитов с редкометальной и апатитовой минерализацией, пла-тиноносных, никеленосных, хромитоносных дунитах и пироксенитах и титансодержащих габброидах, железистых кварцитах и древних метаморфизованных россыпях и многих других минерализованных горных породах. Такие месторождения классифицируются как остаточные, элювиальные россыпи, зоны окисления метасоматитов и сульфидных месторождений, соляные шляпы.

Как особый тип, также принадлежащий к формации коры выветривания, но не относящийся к месторождениям полезных ископаемых, выделяются почвы, изучение которых очень важно для развития сельского и лесного хозяйств.

Коры выветривания имеют важное практическое значение не только для выявления месторождений полезных ископаемых, но также и для стратиграфического расчленения и корреляции осадочных пород, при решении различных вопросов палеогеографии района, инженерной геологии и гидрогеологии.

Полезные ископаемые месторождений коры выветривания составляют значительную часть мирового баланса минерального сырья. К ним относятся крупнейшие скопления многих рудных и нерудных полезных ископаемых. Важное достоинство месторождений формации коры выветривания — возможность быстрого вовлечения в эксплуатацию без значительных капиталовложений в организацию и содержание горнодобывающего предприятия.

Остаточные месторождения полезных ископаемых образуются в результате выветривания горных пород и руд, выноса из них элементов-мигрантов и накопления в зоне выветривания рудных и нерудных новообразованных и остаточных минералов. В эту группу входят месторождения силикатных никелевых руд, богатых железных руд и бурых железняков, марганца, бокситов, редких земель, магнезита, каолина, графита, фосфорита, апатита, барита, кварцевых песков, полевошпатового сырья и др.

Под зоной окисления следует понимать верхнюю окисленную часть сульфидных месторождений, расположенную выше уровня грунтовых вод. Эпохи корообразования, где первичные сульфидные минералы преобразованы в окисные соединения в результате активного развития сернокислых и других процессов. Различие физико-химических процессов в таких зонах обусловливает различное поведение в них элементов. Зона окисления рудных месторождений — это один из морфологических типов коры выветривания, сопряженный с ней пространственно и генетически. Зоны коры и зоны окисления хорошо коррелируются. Залегающие на поверхности зон окисления железные и марганцевые шляпы, вторичные геохимические ореолы используются как поисковые признаки при поисках эндогенных месторождений.

К элювиальным россыпям относятся промышленные скопления in situ устойчивых к выветриванию ценных минералов, распределенных в рыхлом элювии материнских горных пород с различной степенью равномерности. Способность россыпеобразующих минералов извлекаться в концентрат при обогащении «песков»1 гравитационными методами — отличительная черта таких элювиальных россыпей. В элювиальных россыпях содержится значительная часть мировых запасов многих редких элементов:, ниобия, тантала, циркония и гафния, цериевых редких земель, бериллия, лития. Промышленное значение имеют элювиальные россыпи минералов олова, вольфрама, иттриевых редких земель, ртути, а также алмазов, драгоценных металлов, хромитов, драгоценных и полудрагоценных камней и других полезных ископаемых.

На территории СССР почти не известны кайнозойские молодые элювиальные россыпи, подобные многочисленным месторождениям тропических районов Земли. В нашей стране месторождения этого типа связаны с древними, в основном нижнемезозойскими корами выветривания, которые иногда перекрыты осадочными отложениями, местами размыты или трансформированы.

Практическое значение элювиальных россыпей в СССР пока еще невелико, но в последние годы месторождения этого типа определяются как перспективные сырьевые источники минералов редких элементов, ильменита и рутила, касситерита, апатита и других полезных ископаемых. Учитывая, что элювиальные россыпи представляют собой, как правило, комплексные месторождения, в которых могут быть утилизированы практически все компоненты «песков» (рудные минералы, кварц, полевые шпаты, слюды, акцессорные и глинистые минералы), их значение в развитии минерально-сырьевой базы страны несомненно будет возрастать из года в год.

В последние десятилетия особенно детально изучалась геология и минералогия кор выветривания. Особое внимание геологи уделяли исследованию строения зональности вертикального профиля коры выветривания, условиям ее формирования и распространения, минералогии новообразованных глинистых продуктов, геохимии петроген-ных элементов, строению, минералогии и геохимии зон окисления. Много научных трудов посвящено условиям формирования остаточных месторождений бокситов, железных руд, никеля и кобальта, каолина, вермикулита. Наиболее важные работы по железным и марганцевым рудам принадлежат А. Г. Бетехтину, Н. М. Страхову, Д. Г. Сапожникову, по латеритным бокситам В. П. Петрову, Б. М. Михайлову, В. А. Броневому, А. П. Никитиной, по месторождениям силикатного никеля — И. И. Гинзбургу, К. К. Никитину, В. Н. Разу-мовой и др., по нерудному сырью —В. П. Петрову и И. И. Гинзбургу. Много публикаций имеется по геологии зон окисления сульфидных месторождений (С. С. Смирнов, И. С. Рожков, В. И. Смирнов, В. П. Петров, М. Н. Альбов, Ф. В. Чухров). В то же время по геологии, минералогии и геохимии элювиальных россыпей опубликовано; работ крайне мало и лишь отдельные упоминания о них можно встретить в трудах Ю.С.Билибина и И.С.Рожкова.