Концентрации рудообразующих растворов




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
         » » Концентрации рудообразующих растворов

Концентрации рудообразующих растворов

11.09.2017


Растворимость рудных минералов зависит, очевидно, не только от типов комплексообразующих лигандов, присутствующих в гидротермальных растворах, но также от их концентраций. Далее, если должен быть количественно определен вклад каждого из возможных комплексов, нам необходимо оценить концентрации металлов в процессе рудопереноса. Оценки, основанные на различных сведениях, часто указывают интервалы концентраций как лигандов, так и металлов.
Составы гидротермальных растворов, которые, как можно полагать, ответственны за главную стадию рудоотложения в различных месторождениях, приведены в табл. 8.2. Эти составы обычно получаются из анализов флюидных включений в сочетании с термодинамическими расчетами, основанными в принципе на стабильности наблюдаемых минеральных ассоциаций. Для сравнения в табл. 8.2 включены показательные анализы нескольких современных богатых металлом гидротермальных флюидов. Другие анализы подобных флюидов представлены в гл. 15. Сравнение интервалов концентраций и их средние значения дают основание полагать, что оба типа флюидов достаточно перекрываются по составам, чтобы были основания рассматривать их как одну группу.
Концентрации лигандов. Экспериментальные и термодинамические исследования удобно начинать с рассмотрения общих характерных составов рудообразующих растворов. Эти сведения могут быть получены из табл. 8.2 и соответствующих данных. Согласно этой таблице, концентрации хлора изменяются в пределах от 0,03 до 7 т и типичное значение равно примерно 1,0т. Концентрации как общего сульфата, так и сульфида сильно варьируют: от 10-10 до 0,3 т и от 10в-4 до 10в-1,4 т соответственно. Отношение сульфата к сульфиду может быть либо большим, либо меньшим единицы в зависимости от рассматриваемого конкретного месторождения. Типичное среднее значение концентраций сульфата или общего сульфида для этой группы могло составлять 10-2 т. Однако указания на составы растворов, формирующих меднопорфировые месторождения, представленные в гл. 3 и 10, наводят на мысль, что общая концентрация частиц, содержащих серу, лежит между 0,2 и 2 т. По-видимому, представительное значение концентрации всех содержащих серу частиц для этих месторождений, а также месторождений, приведенных в табл. 8.2, вокруг которых могли бы быть сосредоточены исследования, равно 0,1 т. Концентрации карбонатов колеблются от 10в-3,4 до 1 т, однако данные анализа геотермальных флюидов лежат определенно ниже, чем результаты, полученные для руд. Поэтому значение 0,1 т кажется более подходящим в качестве представительного.
В табл. 8.2 отсутствуют данные о концентрациях аммиака, которые основывались бы на сведениях о рудах, а данные анализов геотермальных флюидов говорят о колебаниях концентраций в пределах от 10-3,9 до 10-1,5 т. Авторы работы предприняли изучение подобных анализов и выбрали величину 10-2 т в качестве «внушающей доверие». Обзор данных о концентрациях аммиака во флюидах включений в кварце или флюорите из рудных месторождений также приводит к заключению, что величина 10в-2 т является типичной. Эта величина согласуется для трех источников и кажется представительной. Хотя Гунтер приводит доказательства того, что азот в горячих источниках Йеллоустона (содержание в среднем приблизительно 10в-3,6 т) может происходить из растворенного воздуха и его концентрация действительно только ненамного ниже воздушно-насыщенной для этих условий (около 10в-3,3 т), высокие или средние концентрации азота в геотермальных и рудообразующих флюидах заставляют считать, что растворенный воздух не является преобладающим его источником. Отметим, что представительная величина 10в-2 т мала по сравнению со средней величиной (0,19 т), подразумевающей растворение в океане всего атмосферного азота.
Рассмотрение минералогии околорудных измененных пород в гл. 5 дает основание считать, что гидротермальные растворы варьируют обыкновенно от слабощелочных до слегка кислых. Значения pH, приведенные в табл. 8.2, подтверждают это и наводят на мысль о том, что pH отклоняется от нейтрального в среднем приблизительно на одну единицу в сторону большей кислотности (рНn-1).
Вышеприведенное обсуждение позволяет говорить о следующем значении среднего наиболее, по-видимому, вероятного состава большей части гидротермальных рудообразующих растворов: 1 т Cl-, 0,1 т карбоната, 0,1 т серосодержащих частиц, 0,01?га аммиака и рНп_1. Конечно, составы растворов, образующих специфические типы месторождений, могут отклоняться от этого усредненного состава. Этот вопрос затрагивается ниже в связи с описанием типов месторождений. Относительные активности не будут обязательно следовать этим концентрациям из-за широкого различия в степени образования ионных ассоциатов между компонентами при разных ионных силах и температурах. Например, большее образование ассоциатов сульфатом по сравнению с сульфидом при высоких температурах означает, что раствор может иметь малое отношение (aHSO4-/aH2S) и быть вполне восстановительным, хотя в нем общая концентрация сульфата равна общей концентрации сульфида.
Минерализация дорудной стадии может быть продуктом отложения из растворов, имеющих значительно более низкие концентрации лигандов, чем характерные значения, приведенные выше. Например, было найдено, что в Бродлендсе, Новая Зеландия, раствор с концентрацией хлорида 10в-1,5 т и сульфида 10в-2,5 т создавал минерализацию, представляющую научный, но не экономический интерес. В принципе очень разбавленный раствор может вызывать отступление в пространстве физических и химических факторов рудоотложения, например за счет тепло-переноса уменьшить температурные градиенты или при сильном напоре оттеснить другие растворы, участвующие в смешении. Эффект такого отступления на границе рудоотложения должен приводить к рассеянной минерализации в больших объемах пород на дорудных стадиях.

Концентрации металлов. В первом издании этой книги мы рассмотрели несколько аргументов в подтверждение того, что концентрации в рудообразующих растворах обычных цветных металлов и двухвалентного железа должны равняться по меньшей мере 10 ч. на 1 млн. (10 млн-1). Эта величина, как минимальная, подтверждается данными о концентрациях цинка, свинца и меди, представленными в табл. 8.2, а также данными для многих флюидных включений, приведенными в гл. 14. С рудоотложением, скорее всего, связаны более высокие концентрации, обычно колеблющиеся от десятков до тысяч (Х0-Х0000) частей на миллион. Только исключительно низкие концентрации для месторождений в табл. 8.2, предложенные Бартоном и др. для месторождения Крид, расходятся с данными анализа включений для этих руд: максимум 1—25 млн-1 для меди и 100—1000 млн-1 для меди ]. Другой тип аргументов, основанный на рассеянии продуктов минерализации по направлению от жил, использован для того, чтобы приблизительно оценить концентрации цинка в рудообразующем растворе для округа Иллинойс — Висконсин. Поскольку рассеяние зависит от стационарной границы раздела между жилой и смежными вмещающими породами, метод более точен для маломощных жил и дает концентрацию цинка 200 ± 10 млн-1. Принято считать, что для руд железа, цинка, свинца или меди рудообразующие растворы несут Х0-Х 000 млн-1 общего металла и что приемлемый минимум концентрации для рудопереноса составляет 10 млн-1 (приблизительно 10в-1 т).
Для редких металлов следует ожидать более разбавленные рудные растворы, и имеющиеся отдельные свидетельства согласуются с этим предположением. Горячие источники, отлагающие ртуть, содержат 1 ч. на 1 млрд. (1 млрд-1) или более ртути. В источнике BR-2 в Бродлендсе концентрация полота равна 0,04 млрд-1, а на месторождении Саннисайд, Колорадо, она составляет 1—10 млрд-1. В Эко-Бей серебро имеет промежуточную концентрацию 0,1—1,0 млн-1.
Сульфидизация боковых пород, например замещение биотита пиритом или пирротином, означает избыток в рудном растворе сульфида по отношению к металлу. Там, где это отношение ниже единицы, вероятнее всего встретить металлы с наименьшими величинами произведений растворимости.