Локалізація руд у родовищах метоморфогенного типу

 

 

 

Кафедра «КМ i КМ»

 

 

 

 

Звiт з науково-дослiдноїроботи

«Локалізація руд у родовищах метоморфогенного типу»

 

 

 

 

 

 

Виконавець                                                               

                                                                                  

Керiвник                                                              

 

 

 

 

 

Донецьк 2013

РЕФЕРАТ

Отчет по научно – исследовательской  работе включает в себя: 14 страниц, 2 рисунка, 2 таблицы, 4 литературных источника.

Объект исследования:  процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры  и давления в присутствии флюида.

Цель исследования: подробное изучения процесса метоморфогенного образования и локализации руд.

 

 

 

 

 

 

 

 

    

       ЛОКАЛИЗАЦИЯ, РУДЫ, МЕТАМОРФОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….4

1. МЕТАМОРФИЗОВАННЫЕ И МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ИХ ОБЩИЕ ОСОБЕННОСТИ…………………………………………….......5

2. ФАЦИИ МЕТАМОРФИЗМА……………………………………………….7

3. МЕСТОРОЖДЕНИЯ МАРГАНЦА И ХРОМА МЕТАМОРФОГЕННОГО ТИПА…………………………………………………………………………..10

ВЫВОД………………………………………………………………………...13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Метаморфизм горных пород – это существенные изменения текстуры, структуры, минерального и химического состава горных пород в земной коре и мантии под воздействием глубинных флюидов (летучих компонентов), температуры и давления. Термин «М. г. п.» ввёл английский геолог Ч. Лайель в 1883. М. г. п. происходит в кристаллическом (твёрдом или пластическом) состоянии без расплавления пород (к нему не относятся приповерхностные процессы уплотнения, цементации и Диагенеза осадков, а также выветривание) и всегда связан с тектоническими дислокациями (складчатостью, глубинными разломами), а иногда и подъёмом магматических масс. Дислокации, проникая в глубинные зоны Земли, стимулируют образование восходящих потоков флюидов и повышение температуры, что приводит к развитию магматизма, М. г. п. и образованию эндогенных месторождений. Все эти явления генетически связаны, отражая восходящую миграцию вещества в ходе эволюции земной коры. Факторами М. г. п., определяющими минеральный состав метаморфических пород, являются температура (T), литостатическое давление (Ps), определяемое глубиной развития метаморфизма и иногда парциальные давления или химические потенциалы газов, входящих в состав флюидов: H2O, H2, CO2, CO, CH4, H2S, Cl2, F2 и др. В отношении этих факторов (главным образом T, Ps, PH2O) выделяются области устойчивости главнейших минералов метаморфических пород (Фации метаморфизма), что лежит в основе разделения всех метаморфических пород и изучения степени метаморфизма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. МЕТАМОРФИЗОВАННЫЕ И  МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ  И ИХ ОБЩИЕ ОСОБЕННОСТИ

Под метаморфизмом принято  понимать процессы изменения (преобразования) любых горных пород (осадочных, магматических, метаморфических), происходящие в земной коре после их образования, под воздействием высокой температуры, давления и  привноса-выноса вещества.

Все метаморфические процессы делятся на две большие группы: 1) метаморфизм локальный, умеренных  глубин или местный, 2) региональный метаморфизм или глубинный.

1. Локальный метаморфизм,  в свою очередь, подразделяется  на а) автометаморфизм; б) контактовый;  в) гидротермальный (средне- и  низкотемпературный).

Автометаморфизм — это  процесс изменения магматических  горных пород после их отвердения или застывания под действием  остаточных растворов, циркулирующих  в этой же породе и являющихся порождением  этой же магмы.

Примеры, серпентинизация ультраосновных и основных горных пород, иногда — доломитов, хлоритизация диабазов.

Контактовый метаморфизм  протекает на границе расплавленной  магмы с вмещающими горными породами при воздействии тепла, флюидов (вода, бор, инертные газы) идущих от магмы. Ореол  или зона контактовых воздействий  часто достигает 2–5 км от магматической  горной породы. Для этого типа метаморфизма весьма характерен метасоматоз, т. е. замещение  одних минералов или горных пород  другими.

Примеры, контактовые роговики, скарны (образуются при воздействии  на карбонатные горные породы). Гидротермальный  метаморфизм — процесс изменения  горных пород под воздействием термальных водных растворов, выделяющихся в результате кристаллизации и застывания многих изверженных горных пород. Здесь  также большое значение имеют  процессы метасоматоза.

2. Региональный метаморфизм  проявляется, как это явствует  из названия, регионально на больших  площадях в подвижных частях  земной коры при погружении  больших территорий на глубину  под воздействием тектонических  процессов, и, возникающих при  этом больших давлений и высоких  температур.

В результате этого типа метаморфизма из известняков и доломитов  возникают мраморы, из гранита, диорита  или сиенита — гранитогнейсы, сланцы и амфиболиты. На больших и средних глубинах при воздействии температуры и давления породы как бы опять размягчаются или даже расплавляются и текут. Массивные текстуры при этом превращаются в ориентированные (полосчатые, линейные, гнейсовидные, сланцеватые и т. п. текстуры).

На небольших глубинах в породах возникают сланцеватые, дробленные, перетертые или глинистые  породы. Если эти измененные породы приурочиваются к каким-то линиям, то говорят о приразломном локальном дислокационном метаморфизме — динамометаморфизме. Образуемые при этом породы носят название милониты (от греч. milon мельница), брекчии, сланцы, филлониты, катаклазиты и какириты (рис. 1).

 

Рис. 1. Вертикальная зональность развития тектонитов вдоль разлома.

 

Метаморфические породы, образовавшиеся по магматическим горным породам  называют ортопородами (ортогнейсы, ортосланцы и т. п.), а по осадочным — парапородами (парасланцы, парагнейсы и т. д.).

2. ФАЦИИ МЕТАМОРФИЗМА

В зависимости от термодинамических  условий протекания метаморфизма метаморфизуемых пород выделяют фации метаморфизма, т. е. группы пород, минеральные ассоциации которых соответствуют определенным термодинамическим условиям (температуре — Т, общему давлению — Робщ, парциальному давлению воды РН2О). Для наглядности фации метаморфизма изображаются графически (в координатах Р–Т), с выделением полей устойчивости тех или иных минеральных ассоциаций. Существует сложная классификация фаций метаморфизма. Ниже приводится наиболее распространенная схема фаций регионального метаморфизма.

В зависимости от термодинамических  условий протекания метаморфизма метаморфизуемых пород выделяют фации метаморфизма, т. е. группы пород, минеральные ассоциации которых соответствуют определенным термодинамическим условиям (температуре — Т, общему давлению — Р, парциальному давлению воды РН2О). Для наглядности фации метаморфизма изображаются графически (в координатах Р–Т), с выделением полей устойчивости тех или иных минеральных ассоциаций. Существует сложная классификация фаций метаморфизма. Ниже приводится наиболее распространенная схема фаций регионального метаморфизма.

1. Фация «зеленых» сланцев.  Температура не выше 250°, давление  до 0,3 килобара. Характерны кислые  плагиоклазы (альбит), биотит, хлорит, мелкочешуйчатый мусковит (серицит)  и др. Данная фация обычно накладывается  на осадочные породы.

2. Эпидот-амфиболитовая фация. Температура обычно 250–400°С, давление до 1 килобара. Устойчивы эпидот, амфиболы (главным образом актинолит), олигоклаз, мусковит, биотит и др. Данная фация тоже чаще всего накладывается на осадочные породы.

3. Амфиболитовая фация  накладывается на любые типы  пород — магматические, осадочные,  метаморфические (т.е. уже подверженные  метаморфизму зеленосланцевой или  эпидот-амфиболитовой фации). Температура  метаморфического процесса здесь  оценивается в 100–700°С, давление — до 3 килобар. Характерные минералы: роговая обманка, плагиоклаз (андезин), гранат (альмандин), диопсид и др.

4. Гранулитовая фация. Температура 700–1100°С, давление — до 5 килобар. Кристаллизуются минералы, не содержащие гидроксила (ОН): гиперстен, энстатит, а также лабрадор, магнезиальный гранат (пироп) и др.

5. Эклогитовая фация образуется при очень высоких температурах (до 1500°С и более) и высоких давлениях (до 20–30 килобар и более). Устойчивы гранат (пироп), основной плагиоклаз, зеленый пироксен (омфацит). Ультраметаморфизм — разновидность регионального метаморфизма, при котором происходит частичное или полное расплавление пород (частичное обычно называют анатексисом, полное — палингенезом1). Мигматизация2 — сложный процесс образования пород, состоящих из магматического и чередующегося с ним исходного (реликтового) материала.

Гранитизация — широко распространенный процесс метаморфометасоматического преобразования различных пород, конечным продуктом которого являются различные гранитоиды. Является частным случаем более общего процесса гранитообразования. Гранитизация происходит при привносе К, Na, Si и выносе Са, Mg, Fe (при высокой активности щелочей, воды и углекислоты).

Регрессивный метаморфизм (диафторез) — широко распространенный метаморфический процесс, при котором ассоциации минералов, сформировавшихся при высоких температурах и давлениях, замещаются минералами низкотемпературных фаций. Обычно на гранулитовую фацию накладывается амфиболитовая, на амфиболитовую — эпидот-амфиболитовая и зеленосланцевая и т.д.

В процессе метаморфизма образуются месторождения железа, графита, глиноземистых  пород и др. Важное практическое значение имеют мраморы и кварциты. При метаморфизме происходит перераспределение  и концентрация золота, меди, полиметаллов и др.

Рис. 2 Фации метаморфизма горных пород.

1 — глинистых сланцев  и порфиритов; 2 — филлитов и  кальцит-хлоритовых зеленых сланцев,  спилитов, цеолитовых пород; 3 — филлитов и глаукофан-хлоритовых сланцев с жадеитом и лавсонитом; 4 — двуслюдяных сланцев и гнейсов, антинолитовых зеленых сланцев, эпидотовых амфиболитов; 5 — альмандиновых двуслюдяных сланцев, гнейсов, жедрититов, амфиболитов, глаукофановых голубых сланцев, эклогитов; 6 — кордиерит-биотитовых и пироксен-амфиболовых роговиков; 7 — биотит-силлиманитовых и андалузитовых гнейсов и пироксеновых амфиболитов; 8 — гранатовых (альмандин-пироповых), силлиманитовых и гиперстеновых гнейсов и пироксеновых амфиболитов, эклогитов; 9 — альмандин-пироповых гиперстен-кианитовых гнейсов и кианитовых эклогитов; 10 — кордиерит-андалузитовых и пироксен-плагиоклазовых роговиков; 11 — гиперстен-кордиеритовых гнейсов и двупироксеновых сланцев; 12 — альмандин-пироповых гиперстен-кордиеритовых гнейсов и двупироксеновых сланцев; 13 — альмандин-пироповых гиперстен-силлиманитовых гнейсов, эклогитов; 14 — санидинитов, ларнитовых и спёрритовых пород, бухитов.

3. МЕСТОРОЖДЕНИЯ МАРГАНЦА И ХРОМА МЕТАМОРФОГЕННОГО ТИПА

Кларк марганца 0,1%, коэффициент  концентрации высокий – около 300. Повышенные концентрации марганца связаны с ультраосновными и основными магматическими породах, однако промышленных скоплений в них невстречается – все крупные месторождения марганца имеют экзогенное происхождение (осадочное, вулканогенно-осадочное и коры выветривания метаморфогенных марганценосных пород). Марганец осаждается в восстановительных условиях при наличие карбонатных геохимических барьеров в прибрежно-морских и озерно-болотных условиях, часто совместно с железом (последнее – ближе к берегу, в более окислительной обстановке).

Руды марганца разделяются  на две группы: окисные и карбонатные. К окисным минералам относятся пиролюзит MnO2, браунит MnMn6SiO12, гаусманит MnMn2O4, манганит MnOOH, вернадит MnO2nH2O, псиломелан BaMnMnO16 4H2O; к карбонатным - родохрозит MnCO3, манганокальцит Ca, Mn/CO3, манганосидерит Mn, Fe/ CO3. Осадочные пиролюзит-манганитовые руды марганца образуются в морских и современных озерно-болотных условиях. Они представляют собой конкреции, стяжения, скорлуповатые обломки в песчано-глинистой массе, реже в карбонатных породах. Здесь же могут встречаться фосфориты и экзогенные руды железа. В распределении типов руд существует зональность: карбонатные руды залегают глубже, оксидные – ближе к поверхности (в более прибрежных частях бассейна накопления). Вулканогенно-осадочные руды браунит-гаусманитового состава имеют четкую пространственную связь с кремнистыми пирокластическими породами; с ними также ассоциируют гематит и магнетит. Руды коры выветривания приурочены к зонам выветривания всех типов первичных месторождений и представлены в основном окисными минералами – пиролюзитом и псиломеланом. Независимо от происхождения оксидные минералы марганца чрезвы чайно легко диагностируются – это черные, бархатисто-сажистые на ощупь образования, которые легко разрушаются, оставляя мажущий черный след.  Карбонатные минералы марганца также имеют черно-коричневую окраску. Зачастую они развиваются в виде тонких прожилков, дендритов и включений совместно с минералами железа.  В россыпях минералы марганца в промышленных концентрациях не накапливаются ввиду низкой устойчивости. Обнаружение пиролюзита и др.минералов Mn в элювии и аллювии имеет поисковое значение.

Табл 1.1 Типовые характеристики месторождений марганца для работы с коллекциями образцов.

Особое внимание обращается на: 1) основные визуальные признаки главных типов руд марганца – оксидного и карбонатного; 2) типовые минеральные ассоциации нерудных и породообразующих минералов в зависимости от генезиса; 3) характерный облик осадочных, вулканогенно-осадочных руд и руд зоны выветривания; 4) типичные минералы-спутники (рудные минералы железа).

Кларк хрома 0,0083%, коэффициент концентрации весьма высокий – 4000. Повышенные концентрации хрома связаны с ультраосновными и основными магматическими породах, здесь же формируются и промышленные месторождения – ранне- и позднемагматические. Известно 25 минералов хрома, ведущее промышленное значение из которых имеют хромшпинелиды, или хромиты (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Основные разновидности хромитов – магнохромит, алюмохромит, хромпикотит. Поисковое значение имеют хромтурмалин, хромвезувиан, фуксит, уваровит. Раннемагматические месторождения связаны с крупными магматическими массивами базит-ультрабазитового состава, главной особенностью которых является расслоенность по вертикали: снизу вверх от ультраосновных к основным и средним, а иногда и кислым. Позднемагматические месторождения локализуются в меньших по размерам габброидных массивах. Руды хрома залегают в виде пластов, прослоев, тонких выдержанных горизонтов (в позднемагматических также в виде шлиров, жилообразных тел и зон вкрапленности) совместно с магнетитом, титаномагнетитом, платиновыми минералами, реже сульфидами. Это типично магматические по облику руды с пол-10 нокристаллической структурой, массивной или гнездово-вкрапленной текстурой. Нерудные минералы – как правило, породообразующие минералы ультрабазитов: оливин, пироксены, амфиболы. Встречаются также другие магнезиально-железистые силикаты - тальк, хлорит, серпентин. Рудный минералы хрома – хромиты. Изредка отмечаются хромвезувиан, хромактинолит, уваровит, легко диагностируемые по ярко-зеленой окраске.  Хромиты хорошо сохраняются при переносе и накапливаются в прибрежно-морских россыпях совместно с титаномагнетитом, ильменитом, рутилом и монацитом. При проведении самостоятельной работы необходимо ознакомиться с образцами руд хрома и пород, вмещающих оруденение.