Исторический справка о гидротермальных минеральных месторождениях




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Исторический справка о гидротермальных минеральных месторождениях

Исторический справка о гидротермальных минеральных месторождениях

05.09.2017


Самые ранние догадки относительно происхождения гидротермальных минеральных месторождений затерялись в густом мраке незаписанной истории. Первым, кто делал выводы из задокументированных полевых наблюдений, и, следовательно, первым, кто начал изучать минеральные месторождения научным методом, был Георг Бауэр (1494—1555), более известный по псевдониму Агрикола. Многие умозаключения Агриколы в настоящее время кажутся смешными, но наблюдения над течением подземных вод, разрушением пород дождевой водой и отложением минерального вещества из рудничных вод привели его к важному выводу. Он решил, что руды, добычу которых он наблюдал, образовались путем заполнения подземных полостей веществом, осаждавшимся из вод атмосферного происхождения, которые опускались от поверхности и циркулировали глубоко в земной коре. Эти воды в процессе циркуляции нагревались и избирательно выщелачивали некоторые вещества из пород; со временем они достигали места, где происходило выпадение из них растворенных веществ. Агриколе принадлежит первое мотивированное заключение о том, что металлоносные руды могли образоваться из гидротермальных растворов атмосферного происхождения, и его утверждение является первым четким выражением взглядов, объединенных позднее в так называемую латераль-секреционную теорию.
Противоположное мнение об источнике вещества минеральных месторождений, включая месторождения, называемые сейчас гидротермальными, высказал Рене Декарт (1596—1650), согласно которому Земля — это маленькая, частично остывшая звезда с холодной каменистой корой, но горячей сердцевиной. По его мнению, трещины и полости в коре образовались в результате усадки при остывании, а минеральное вещество, заполняющее трещины, конденсировалось или осадилось из паров, высвобождавшихся из расплавленной сердцевины в процессе ее охлаждения и кристаллизации. По всей вероятности, Декарт не размышлял относительно состава паров, но его предположение — первое, хотя и схематичное, выражение теории формирования руд из так называемых магматогенных гидротермальных растворов.
Вот так более 300 лет назад были посеяны семена полемики: вода сверху против воды снизу. В последующие столетия многие исследователи рудных месторождений занимали позиции, лишь углублявшие разногласия, но двое из них — Хаттон (1726—1797) и Вернер (1750—1817) — частично прояснили картину, предложив концепцию образования некоторых типов минеральных месторождений без участия гидротермальных растворов. Хаттон сформулировал крайнюю точку зрения, согласно которой все металлоносные жилы не отлагались из растворов, а образовались в результате внедрения и кристаллизации сухой магмы, обогащенной металлами и серой. Конечно, он сильно преувеличивал, но его представления оказались справедливыми для одной группы месторождений, о существовании которой он и не подозревал, — для место рождений меди, никеля иплатины, образовавшихся путем сегрегации сульфидных магм, ликвационно отделившихся от фемических силикатных магм. А Вернер, классический нептунист, связывал возникновение всех металлоносных залежей с выполнением трещин и прочих полостей веществом, которое отлагалось из минералообразующих растворов, стекавших сверху вниз, и считал, что руды, которые мы сейчас называем эпигенетическими, являются просто продолжением сингенетических. Большая часть осаждавшегося вещества, как полагал Вернер, уже находилась в растворенном виде в поверхностных водах, и не было необходимости в выщелачивании его из пород, как того требовала латераль-секреционная теория. Вернер, как и Хаттон, стоял на крайних позициях, но его идеи продолжают жить в наших современных представлениях о хемогенном осадочном генезисе ряда стратиформных минеральных месторождений, а некоторые геологи до сих пор придерживаются мнения о том, что один из типов стратиформных сульфидных месторождений образовался путем осаждения руд из морской воды.
К самому началу XIX в. сформировались следующие генетические представления, которые на первый взгляд кажутся простыми. Минеральное вещество гидротермальных месторождений либо заимствовано из окружающих пород на месте, либо привнесено раствором из удаленных источников. Во втором случае переносившие вещество растворы должны были опускаться от дневной поверхности или подниматься с глубины. Если растворы поднимались, то они могут быть либо первичными, выделенными остывающей магмой, либо вторичными, высвобожденными из вмещающих осадочных или метаморфических пород. В течение полутора столетий вокруг этих простых вариантов возможного решения проблемы кипели догматические, часто язвительные споры, причем мнения нередко опирались скорее на интуицию и риторику, чем на результаты надежных наблюдений и измерений.
Легче всего было отстаивать магматогенную теорию гидротермального рудообразования. Тесная пространственная связь многих минеральных месторождений с изверженными породами вполне очевидна. Кроме того, в первой половине XIX в. Дж. П. Скруп и Генри Сорби показали, что вода является составной частью магм, и было нетрудно догадаться, что магматогенная вода должна была высвобождаться при вулканизме или при кристаллизации интрузивов в близповерхностных условиях. Оставался всего небольшой шаг до предположения, что выделяющиеся воды несут с собой в растворенном состоянии вещество, необходимое для образования месторождений. Дискуссия вскоре сконцентрировалась вокруг вопроса о состоянии отделяющихся флюидов — были ли они жидкими, как наблюдаемые в горячих источниках, или надкритическими флюидами, находящимися в том диапазоне температур и давлений, в котором жидкости, образующие мениск, существовать не могут. Сейчас мы знаем, что флюиды не испытывают резких, коренных изменений своих химических свойств, переходя от жидкого состояния к надкритическому, и что нет оснований выделять самостоятельный класс так называемых пневматолитовых месторождений на основе физических свойств рудоотлагающего раствора, но даже всего 20 лет назад этот вопрос еще горячо обсуждался некоторыми геологами. В середине и конце XIX в. были расшифрованы многие классические соотношения между гидротермальными и магматическими образованиями; среди главных выразителей взглядов той эпохи можно назвать Т. Шерера, Эли де Бомона и Л. де Лонэ во Франции, Бернарда фон Котта в Германии и Ф. Пошепного, работавшего в Европе п в США. В недрах латераль-секреционной теории возникли существенные разногласия: циркуляция поверхностных вод могла быть малоглубинной или глубокой, а источник растворенного вещества мог располагаться либо близко, либо далеко от места рудоотложения. Ведущими ораторами в этой новой дискуссии были Густав Бишоф и Ф. Зандбергер в Германии, А. Добре во Франции, Т.С. Хант в Канаде и С.Ф. Эммонс в США. Согласия практически достигнуто не было.
Один проницательный исследователь XIX в., Дж. Э. Филлипс, изучал оловоносные рудные тела, разрабатывавшиеся в древних рудниках Корнуолла (Англия). Филлипс понял, что между магнате генными и чисто вадозными растворами могли существовать непрерывные переходы. Восходящие воды должны смешиваться с нисходящими и будут тогда неотличимы от них. Филлипс также понял, что анализы рудовмещающих пород ничего не дают для решения вопроса об источнике металлов. Все химические элементы, обнаруженные в корнуоллских оловянных жилах, имелись в рудо вмещающих как изверженных, так и метаморфических породах. Поскольку жилы отчетливо пересекали породы обоих типов, Филлипс решил, что при отсутствии способов выявления источника можно полагать, что каждый тип пород внес свою лепту, но относительный вклад их установить невозможно. Компромисс, достигнутый Филлипсом, предвосхитил позицию наиболее влиятельных мыслителей начала XX в., среди которых самыми значительными были Ч.Р. Ван Хайз, Дж. Ф. Кемп и Вальдемар Линдгрен. Все трое признавали, что в рудообразовании участвуют и вадозные и магматогенные воды, что источники металлов могут быть различными, что растворы могут мигрировать на большие расстояния и что однозначное решение этих проблем с помощью имевшихся в их распоряжении средств невозможно. Под влиянием личного опыта, связанного с изучением определенных типов месторождений, каждый из них стремился сделать больший или меньший акцент на значении тех или иных источников воды и растворенных компонентов. Конечно, с годами, по мере увеличения количества наблюдений и опыта, их представления несколько менялись и акценты смещались.
Этот гибкий и благоразумный подход, продемонстрированный Линдгреном и его современниками, жив и поныне. Хотя такие факторы, как красноречие учителя или ограниченность опыта, влияли на предпочтение, отдаваемое геологами одному источнику воды перед другим, вероятно, не будет ошибкой заявить, что к середине XX в. все исследователи гидротермальных минеральных месторождений приняли идею множественности источников как воды, так и растворенных компонентов. Это единодушие стало триумфом здравомыслия, опирающегося на бессчетные часы работы и наблюдений. Ho прямые доказательства все еще отсутствовали. Наконец, ключ к решению дилеммы был найден с помощью стабильных и радиогенных изотопов. Успехи изотопной геохимии в последние 15 лет были воистину впечатляющими, и благодаря ей стало ясно, что признание двойственности источников было правильной позицией.