Геохимическая специфика седиментогенеза в ряде случаев ведет к образованию геохимических аномалий и связанных с ними рудных месторождений и ореолов рассеяния. Изучению этих вопросов уделяется большое внимание в России и за рубежом; публикуется большое количество статей, монографий, методических пособий и др. Обсуждаются главным образом вопросы закономерностей геохимического поведения химических элементов в земной коре, факторов и процессов, ведущих к их концентрации и рассеянию в породах, в ходе выветривания, седиментации и на дальнейших стадиях литогенеза; теоретические и практические предпосылки применения геохимических методов поисков (литогеохимических, биогеохимических, гидрогеохимических) и многие другие вопросы. Большой вклад в теоретическую и методическую разработку этих вопросов внесли работы В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, А.П. Виноградова, В.М. Гольдшмидта, С.С. Смирнова, В.И. Смирнова, А.А. Саувова, К.И. Лукашева, В.В. Щербины, А.И. Гинзбурга, А.И. Перельмана, А.П. Coловова и др. По геохимическим поискам элементов в зоне гипергенеза опубликована двухтомная работа К.И. Лукашева и В.К. Лукашева, в которой характеризуется поведение и ассоциации химических элементов в зоне гипергенеза, описываются рудные и нерудные минералы и их ассоциации в месторождениях, геохимические провинции, первичные и вторичные ореолы рассеяния, излагаются теоретические основы применения различных методов геохимических поисков элементов и практические достижения в этой области.
Здесь мы коснемся лишь некоторых вопросов, характеризующих закономерности образования рудных геохимических аномалий и ореолов рассеяния.
Геологическая наука располагает убедительными доказательствами того, что закономерности размещения концентраций элементов и их ассоциаций в земной коре связаны с особенностями развития отдельных структур земной коры и определяются комплексом геологических факторов — магматизмом, тектоническими движениями, осадконакоплением и т. д. Можно говорить об отличии в образовании геохимических аномалий в процессе геосинклинального и платформенного развития отдельных областей земной коры. В платформенных областях преобладают элементы коры выветривания и биогенные элементы, в геосинклинальных поясах отмечается многообразная полиметаллическая комплексность рудообразования, связанная с проявлением магматических и гидротермальных процессов.
Для платформенных условий характерно накопление осадочных отложений глин и глинистых сланцев, песчаников, известняков, а также угля, нефти, газа и др.
Для них типичны геохимические аномалии и месторождения железных и марганцевых руд, бокситов, солей и др. Широко представлены ванадиево-урановые руды, местами развиты месторождения меди, кобальта.
В платформенных условиях широко распространены геохимические аномалии, образование которых связано с основными агентами осадочно-гипергенных процессов. Среди них главными являются провинции, связанные с элювиальной корой выветривания, ледниковым и водно-ледниковым переносом и аккумуляцией материала; химической садкой в водоемах, механическим перемещением материала и его дифференциацией текучими поверхностными водами, аккумуляцией элементов инфильтрационными процессами; биогенной аккумуляцией органического вещества; диагенетическим преобразованием горных пород и метасоматическими процессами осадочного замещения.
При изучении геохимических аномалий, связанных с осадочными породами, прежде всего выясняется приуроченность их к определенным типам формаций и фаций, устанавливается палеогеографическая история образования последних, роль тектонических, вулканических, климатических, биологических и других факторов, определяющих их местоположение в земной коре, структуру, мощность, характер залегания и другие особенности. Важно восстановить древние геологические структуры, древний рельеф, взаимоотношения суши и моря, областей погружений и поднятий, накопления и сноса, распределения древних рек и береговых линий и др., т. е. основные условия, определяющие способы накопления осадочного материала и характер процессов литогенеза и рудообразования.
Разработка вопросов, касающихся геохимических аномалий, их выделения и классификации, требует прежде всего накопления геологических и геохимических данных как по отдельным генетическим типам горных пород, так и по тектоническим и фациальным условиям их образования.
Необходимо обратить внимание на изучение ассоциации элементов в различных типах осадков и на точное воссоздание условий их образования и совместного нахождения в разной геохимической обстановке.
Глубинные геохимические аномалии и связанные с ними месторождения элементов в зоне гипергенеза проявляются через геохимические ореолы рассеяния.
Выделяют первичные и вторичные ореолы рассеяния химических элементов. Здесь излагаются лишь некоторые основные вопросы, характеризующие ореолы рассеяния осадочных месторождений полезных ископаемых.
Ореолы рассеяния в осадочных породах и месторождениях могут быть первичными (сингенетическими), когда создаются одновременно с породо- и рудообразованием, и вторичными (диагенетическими), образующимися позднее в связи с изменением месторождений или привносом элементов со стороны. Они могут быть в разной степени выраженными в рельефе и в покровных породах поверхности. В большинстве случаев ореолы рассеяния скрыты от наблюдения вследствие ряда причин: первичных условий породообразования и захоронения; перекрытия наносами; переработки водными растворами и инфильтрацией поверхностных вод; маскировки привносом других рассеянных компонентов и т. д. Следовательно, они могут быть открытыми, полузакрытыми, закрытыми.
В зависимости от условий образования ореолы рассеяния в осадочных месторождениях могут быть нескольких типов: 1) элювиального типа — железные шляпы, скопление устойчивых к выветриванию минералов; 2) механического типа — возникшие в результате перемещения и отложения минеральных веществ в процессе осадкообразования; 3) гидрогеохимические — связанные с циркуляцией в земной коре поверхностных и подземных вод и их растворяющей и осаждающей деятельностью; 4) биогеохимические — отражающие повышенное содержание элементов в растениях и почвах; 5) газогеохимические — связанные с выходами на поверхность газов вокруг нефтяных и газовых залежей, а также радиоактивных и других руд; 6) диагенетические — ореолы зоны вторичного обогащения; 7) возникающие в процессе химической садки в водоемах, в результате испарения, коагуляции и других реакций взаимодействия растворов. Изучение указанных ореолов рассеяния лежит в основе применения различных геохимических методов поисков месторождений полезных ископаемых — литогеохимических (металлометрических), гидрогеохимических, газогеохимических, биогеохимических, геофизико-геохимических и др.
Часто в образовании ореолов рассеяния принимает участие комплекс факторов, одни из которых вызывают концентрацию элементов физико-химическими реакциями, другие — механическим перемещением и гравитационной дифференциацией. Размеры ореолов рассеяния также определяются различными факторами, в числе которых видная роль принадлежит размерам первичных рудных залежей, процессам эрозии и вторичного преобразования.
Для каждого ореола рассеяния характерны закономерные геохимические сопряжения (ассоциация элементов), выражающиеся в сочетании главных и сопутствующих (подчиненных) элементов. Могут быть моно-, пара- и полиэлементные геохимические ореолы рассеяния, особенно в случае рудных месторождений. На основе парагенетических связей для поисков отдельных химических элементов используются элементы-спутники и минералы. По ореолам ртути ищут полиметаллические низкотемпературные гидротермальные месторождения, по повышенному сульфатно-хлоридному отношению — сульфидные руды меди, по молибдену — свинец, сфалеритам — кадмий, галлий, индий, таллий, по галенитам — висмут, серебро и т. д. Велика роль минералов-индикаторов, указывающих на физико-химические условия среды минералообразования, формы миграции и сочетания элементов в процессе глубинного и поверхностного породо- и рудообразования. Так, с сульфидами связаны полиметаллические ассоциации свинца, цинка, меди и другие редкие металлы; с арсенидами — кобальт, никель, серебро, висмут; с бурыми железняками — ванадий, галлий, стронций, ниобий, тантал и др.
Преобладание тех или иных минералов указывает на характер окислительно-восстановительной среды рудообразования. Присутствие лимонита, ярозита, пиролюзита, вада, ванадатов, арсенатов, минералов шестивалентного урана, карбонатов, сульфатов указывает на окислительную среду. Большая группа минералов устойчива только в восстановительной среде. Это минералы закисных соединений железа, двухвалентного марганца, трех- и четырехвалентного ванадия, трехвалентного хрома, сульфиды и др. Хлориты, образующиеся в щелочной среде, обычно обеднены глиноземом и соответственно обогащены магнием и железом. В богатой углекислой среде хлориты обогащены глиноземом и кремнекислотой за счет обеднения магнием и железом.
Формы и полиморфные разновидности минералов также служат важнейшим критерием парагенетического сочетания элементов в месторождениях.
При геохимических исследованиях в пределах каждой территории определяют фоновое содержание элемента. Эта величина (или диапазон величин) характеризует концентрацию того или иного элемента в земной коре изучаемого участка. Она может отличаться от среднего кларкового содержания элемента в земной коре. Для проведения границы между аномальными (т. е. более высокими, чем фоновые) и фоновыми значениями содержания элементов в пределах данного района установлено понятие геохимического порога. Нанесение на карту контуров пороговых значений наглядно указывает на вариации фонового и аномального содержания элементов в земной коре той или иной местности и соответственно направляет дальнейшие поисковые и разведочные работы. Отношение аномального содержания элементов к фоновому определяет геохимическую контрастность элементов, которая зависит как от первичных условий образования месторождений, так и от наложения вторичных процессов.
Важными характеристиками рудных месторождений и связанных с ними ореолов рассеяния являются форма нахождения элементов, интенсивность и однородность в распределении элементов, форма ореолов. Имеющиеся по этим вопросам данные указывают на теснейшую связь этих явлений с устойчивостью минералов, подвижностью отдельных элементов и их соединений, рельефом местности, характером выветривания и переноса вещества.
Главные формы ореолов рассеяния в осадочных породах представлены веерообразными шлейфами, потоками рассеяния, гнездами выполнения, линейно-вытянутыми полосами (горизонтами) и др.
Они могут быть надрудными, т. е. непосредственно залегающими над месторождениями, и смещенными или сдвинутыми в сторону от месторождения.
Из сказанного видно, что изучение геохимических ореолов рассеяния представляет большой научный и производственнопоисковый интерес и дальнейшая разработка этих вопросов крайне важна и необходима.
Главная