Источник растворенных компонентов




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
         » » Источник растворенных компонентов

Источник растворенных компонентов

05.09.2017


Ранее упоминали, что все гидротермальные растворы являются рассолами. Несмотря на весьма широкие вариации общей минерализации гидротермальных растворов — от 3 до 50 вес. % растворенных веществ, существует все-таки удивительное единство в свойствах рудообразующих флюидов. В отношении главных растворенных компонентов мы можем вполне согласиться с наличием такой общности вследствие хорошего совпадения данных из самых разнообразных источников. Большинство сведений получено из анализов флюидных включений. Эти данные согласуются с тем, что мы знаем из результатов исследований состава современных гидротермальных систем, например геотермальных рассолов Солтон-Си и рассолов, обнаруженных в недрах полуострова Челекен на Каспийском море, а также термальных источников и рассолов нефтеносных районов.
Гидротермальный рудообразующий флюид — это водный раствор, содержащий в качестве главных компонентов натрий, калий, кальций и хлор. Обязательно присутствуют и другие элементы, например магний, бром, сера (в сульфатной или сульфидной форме, либо и в той и в другой), стронций и, иногда, железо, цинк, углерод (в форме HCO3 или CO2) и азот (в виде NH4) могут наблюдаться в концентрациях более 1000 г/т (табл. 1.1). Источник главных компонентов почти никогда надежно не устанавливается. В немногих случаях какое-нибудь индивидуальное свойство, например специфическое бром-иодное отношение, подсказывает, что источником части вещества служила определенная толща эвапоритов. Для преобладающей части прочих растворов мы редко способны на большее, чем прийти к общему выводу, что раствор заимствовал растворенные компоненты из охлаждавшейся магмы или выщелачивал соли из пород, через которые он протекал. Кроме того, из полевых и экспериментальных данных и величин отношения 87Sr/86Sr можно заключить, что реакции ионного обмена между раствором и минералами, например полевыми шпатами, слюдами, глинистыми минералами, должны идти непрерывно, так что раствор может менять состав в процессе миграции. Таким образом, гидротермальный флюид представляет собой эволюционирующую, изменяющуюся субстанцию. Под влиянием в первую очередь температуры и состава пород на путях миграции, а также вследствие смешения с другими растворами и влияния таких процессов, как кипение или фильтрация через мембраны, раствор может менять как состав, так и соленость.

Рудообразующие металлы, такие, как медь, свинец, цинк, олово, молибден и серебро, редко являются основными компонентами раствора. Чаще они присутствуют в концентрациях не выше нескольких десятых или сотых грамма на тонну. Как и в случае главных компонентов, источники рудообразующих металлов редко поддаются надежному выявлению. Ho один из металлов — свинец имеет переменный изотопный состав, и эта его особенность была использована для получения исключительно ценной информации об источниках. Изотопы 235U, 238U и 232Th радиоактивны, и каждый при распаде дает разные изотопы свинца. Поэтому изотопный состав свинца из различных пород и даже из разных минералов одной породы отражает влияние не только первичного отношения изотопов, но и соотношений теория и урана, а также длительности распада. Характерные изотопные отношения могут быть использованы буквально как отпечатки пальцев. Эти результаты в какой-то мере удивительны. Доу и Делево показали, что источником свинца Древнего свинцового пояса в юго-восточном Миссури были, вероятнее всего, по-левые шпаты песчаников Лa-Мотт — главного водоносного горизонта для гидротермальных флюидов района. Свинец, присутствовавший в виде твердого раствора в полевых шпатах, переходил, очевидно, в гидротермальный раствор в результате взаимодействия воды с породой. Подобным же образом Зартман продемонстрировал, что частичным или даже единственным источником свинца мезозойских и кайнозойских руд западных штатов США были метаморфические породы фундамента, залегающие под месторождениями, или расположенные по соседству осадочные породы. Стейси и др. обнаружили, что для свинца высокотемпературных медных месторождений шт. Юта источником служил свинец изверженных пород района, извлекавшийся предположительно магматогенным флюидом, тогда как свинец низкотемпературных руд месторождения Крид (шт. Колорадо), по данным Доу и Стейси, наоборот, ведет свою родословную не от соседних изверженных пород, а от подстилающих докембрийских вмещающих пород.
Таким образом, мы еще раз получили свидетельства того, что гидротермальные флюиды изменяются по мере движения. Конечно, они способны извлекать свинец из вмещающих пород на пути миграции, но ясно также, что отделяемые кристаллизующейся магмой флюиды могут выносить и «магматический» свинец. И хотя мы не можем обосновать это изотопными данными для других металлов, все же, основываясь на результатах для свинца, мы вполне можем полагать, что гидротермальные флюиды обогащаются и другими металлами аналогичным образом — частично из магмы, если сами растворы из магмы, а частично из тех пород, по которым проходят их миграционные пути. Из двух указанных источников (магма и вмещающие породы) для свинца, судя по изотопным данным, второй оказался более важным.
Такие элементы, как свинец, цинк, молибден, олово и серебро, геохимически мало распространенные, с кларками ниже 0,1%, редко встречаются в обычных породах в виде самостоятельных минералов. Эти металлы обычно изоморфно входят в породообразующие силикаты, например, большая часть свинца заключена в калиевых полевых шпатах, тогда как цинк, медь и олово концентрируются в глинистых минералах, слюдах, пироксенах и амфиболах. Между минералами вмещающих пород и протекающим раствором возможно бесчисленное количество реакций, но специфические реакции, обеспечивающие высвобождение изоморфных примесей из содержащих их минералов, остаются невыясненными. Вынос примеси может быть связан с перекристаллизацией материнских минералов и образованием практически новых минералов или может быть результатом простых реакций ионного обмена. He исключено, что одновременно протекают различного рода реакции, но мы снова сталкиваемся с вопросом, который требует специального исследования.
Итак, вполне очевидно, что любая порода может служить источником мало распространенных с геохимической точки зрения металлов, если гидротермальный раствор способен экстрагировать их в ходе взаимодействия с породами. Предпринималось много попыток с помощью тщательных химических анализов установить, была ли какая-то зона измененных пород обеднена одним из рассеянных металлов и могла ли она в связи с этим явиться источником металлов для близлежащего рудного тела. Ни одна из них не увенчалась успехом. Наиболее удачным было исследование Маккина, который доказал, что общая масса железа (широко распространенного в геохимическом смысле элемента) в железорудных месторождениях округа Айрон-Спрингс, шт. Юта, как раз соответствует его количеству, выщелоченному из вмещающих пород. Ho для менее распространенных элементов лимитирующим фактором становится чувствительность анализов. Например, если протекающим раствором из породы извлечено 20% свинца, то содержание его в средней коровой породе упадет с 10 до 8 г/т. Ho необходимая для регистрации такого изменения точность опробования и анализов пока никем не была достигнута.
Остается рассмотреть еще один важнейший вопрос: должна ли порода быть аномально обогащена данным рассеянным металлом, чтобы оказаться подходящим источником его для омывающего породу гидротермального раствора? Ответ, очевидно, в одних случаях будет положительным, в других — отрицательным. Для элементов с кларками Ccrustal abundances) порядка 0,001—0,01 % он отрицателен. Обломочные породы, послужившие источником металлов для геотермальных рассолов Солтон-Си, и песчаники Ла-Мотт — рядовые породы, не обнаруживающие заметного обогащения. Важным условием в этом случае является, видимо, присутствие в породе подходящих силикатов и способность их при взаимодействии с гидротермальным раствором высвобождать соответствующие элементы-примеси. Так, например, обогащенные калиевым полевым шпатом аркозовые песчаники или риолиты (или даже риолитовые обсидианы) могут отдать раствору достаточное количество свинца, тогда как содержащие много пироксена или оливина базальты обогатят раствор медью, но при этом для тех и других не требуется повышенных исходных содержаний свинца или меди. Тип материнской породы, конечно, важен, но лишь постольку, поскольку он определяет характер взаимодействий с раствором, и от него, таким образом, зависит состав раствора и в конечном счете тип образуемого месторождения. Богатые калишпатом и слюдой породы обычно служат источником для свинцово-цинкового оруденения, средние изверженные породы с пироксенами и амфиболами — для медно-цинкового, а основные породы — для медного.
С очень мало распространенными элементами, такими, как олово, серебро и ртуть, имеющими кларки менее 0,001%, дело обстоит, по-видимому, существенно иначе. Их содержания в большинстве пород настолько малы, что гидротермальные растворы чаще всего не успевают обогатиться ими в количестве, достаточном для формирования руд олова, ртути или серебра. Вероятно, необходима предварительная концентрация подобных элементов еще до взаимодействия с мобилизующими их растворами. Например, некоторые гранитоидные породы, послужившие источником оловянных руд для месторождений Дальнего Востока, аномально обогащены оловом. Однако способ предварительного их обогащения остается неясным, поскольку имеющиеся пока геохимические данные для них скудны и недостаточно точны. Вопрос требует гораздо более тщательного исследования. Если будет доказана необходимость предварительного обогащения, придется искать ответ на следующий вопрос — о причине такого первичного обогащения.