Гидротермальное минералообразование

Гидротермальные образования представлены чаще всего небольшими телами, чаще всего жилами. Образуются такие жилы в трещинах, ослабленных зонах, разломах, в результате кристаллизации минералов из горячих растворов (температуры до 400 ˚С и ниже). Такие жилы образуются после завершения собственно магматического процесса (кристаллизации расплава), и генетически с ним связаны. Для гидротермальных жил застывающие интрузии являются источником тепла и гидротермальных растворов. Также гидротермальные растворы (растворенные химические элементы) могут проникать из более глубоких частей земной коры и даже мантии по глубинным разломам. Кроме того вещество в растворы также попадает из вмещающих осадочных пород, что делает минеральный состав гидротермальных образований очень разнообразным.

Подавляющая масса гидротермальных месторождений генетически связана с интрузиями кислого состава и образуется в условиях средних и малых глубин (максимальная глубина – первые километры). Строение гидротермальных жил часто сложное и неоднородное. Наряду с жилами простого строения и симметричной зональностью (закономерной сменой минеральных парагенезисов от периферии жилы к центру), чаще гидротермальные образования имеют сложное строение. Это связано с тектонической деятельностью района, постепенным или периодическими приоткрываниями трещин, дроблением, сжатием и т. д. Многостадийность минерализации приводит к появлению в одной и той же жиле минералов разного возраста, разного состава. Наложение новых минеральных парагенезисов выражается либо в образовании разновозрастных, иногда пересекающихся прожилков в ранее отложенном материале, либо брекчий, в которых обломки ранних минеральных образований цементируются более поздними.

Полезные ископаемые гидротермальных образований. В гидротермальных месторождениях распространены минералы таких важнейших для промышленности элементов как цветные металлы – Cu, Pb, Zn; редкие металлы – W, Sn, Mo, Ni, Co, Bi, As, Sb, Hg, Te; благородные металлы – Au и Ag; радиоактивные металлы – U; отчасти редкие земли и иногда черные металлы – Fe и Mn. С некоторыми гидротермальными месторождениями связаны нерудные полезные ископаемые – тальк, асбест, флюорит, барит, магнезит, исландский шпат (кальцит), алунит и др.

Главная масса металлогенных элементов концентрируется в виде сульфидов, арсенидов, в меньшей степени в виде самородных металлов (Ag, Au, Bi, Cu, As, Sb, Te) , отчасти в виде кислородных соединений (Sn, W, Fe, Mn и др.).

Главная масса гидротермальных жил сложена обычно почти сплошным кварцем. При этом сульфидсодержащие кварцевые массы содержат многочисленные пустоты выщелачивания и трещинки, заполненные продуктами окисления сульфидов (лимонитом, медной зеленью, медной синью и др.).

Гидротермальные рудные месторождения характеризуются широким разнообразием минеральных ассоциаций, которые зависят, в первую очередь от состава гидротермальных растворов и состава вмещающих пород.

Рассмотрим наиболее распространенные типичные гидротермальные месторождения.

Кварц-вольфрамитовые, кварц-шеелитовые, кварц-молибденитовые, кварц-касситеритовые жилы наблюдаются в непосредственной близости или внутри гранитоидов (Забайкалье). Основным минералом таких жил является кварц, в массу которого вкраплены рудные минералы. В таких жилах может присутствовать флюорит, топаз, турмалин, берилл, полевые шпаты, слюды и различные сульфиды. Разнообразие минерального состава таких жил весьма велико.

Золотосодержащие кварцевые жилы чаще всего не содержат примесей других минералов, хотя в некоторых случаях (как, например, Березовское месторождение, Ю. Урал) содержат сульфиды – пирит, галенит, халькопирит, арсенопирит и др. Из нерудных минералов могут присутствовать в значительных количествах кальцит, барит, доломит.

Гидротермальные месторождения сульфидных руд являются наиболее распространенными (Урал). По своему минеральному составу они весьма разнообразны и различаются по промышленному содержанию в них того или иного металла: медные, свинцово-цинковые, полиметаллические, мышьяковые, ртутные, сурьмяные и др. Нерудные минералы чаще всего представлены кварцем и карбонатами.

Флюоритовые месторождения являются типично гидротермальными (Забайкалье). Флюорит как спутник встречается во многих гидротермальных и метасоматических месторождениях, однако в некоторых случаях при низкотемпературном гидротермальном процессе флюорит может образовывать самостоятельные месторождения. Сплошные массы флюорита иногда образуют концентрически-зональные агрегаты радиально-лучистого строения с различной окраской разных зон и отдельных кристаллов(фиолетовый, зеленый, розовый, молочно-белый). Встречаются и совершенно бесцветные прозрачные кристаллы. В ассоциации с флюоритом в небольших количествах может присутствовать пирит, марказит, халькопирит, галенит, кварц, кальцит, иногда гематит, барит, халцедон, адуляр и др.

Баритовые гидротермальные месторождения образуются не глубоко вблизи поверхности в условиях низких температур (месторождения Грузии). Наряду с преобладающим баритом могут присутствовать сульфиды (пирит, галенит, халькопирит, сфалерит и др.), сидерит, кварц, цеолиты, а иногда окислы железа – гематит.

Контактово-метасоматическое минералообразования

Этот тип процесса наиболее проявлен в контактовых областях, между интрузивной силикатной породой и вмещающей осадочной. Наиболее типичным метасоматическим процессом является скарнообразование.

Скарны и грейзены

Скарны образуются на контакте силикатных интрузивных пород, чаще всего кислого состава – гранитов, гранодиоритов и др., и карбонатных вмещающих пород – известняков или доломитов. Согласно современным представлениям (Д. С. Коржинский), в зоне контакта под воздействием гидротермальных и пневматолито-гидротермальных растворов образуются своеобразные реакционные породы, отделяющие силикатные магматические образования от карбонатных осадочных. При этом происходит изменение и карбонатных и силикатных пород. Измененные силикатные интрузивные породы называются эндоскарнами, а измененные карбонатные – экзоскарнами. Глубина образования скарнов колеблется от нескольких сот метров до первых километров. Форма скарновых тел часто соответствует границе контакта, но в случае тектонических нарушений, разломов, зон трещиноватости скарновые тела имеют весьма причудливые очертания и могут располагаться на значительном удалении от контакта. Мощность скарновых тел различна – от десятков до сотен метров. В зависимости от состава карбонатных пород различают известковые скарны – контакт с известняками, и магнезиальные – контакт с доломитами. Часто со скарнами связаны рудные шеелитовые кварцевые жилы.

Для экзоконтактовых скарнов характерна особая ассоциация минералов богатых кальцием силикатов Mg, Fe, Al: гранатов – андрадита, пироксенов – геденбергита; магнетита, гематита. Иногда образуются волластонит, датолит, скаполит, шеелит и др.

Эндоконтактовые скарны характеризуются присутствием безжелезистых, но богатых кальцием и более бедных кремнеземом силикатов: основных плагиоклазов (вплоть до анортита), пироксена – диопсида, граната – гроссуляра; везувиана и др.

Можно сказать, что при контактовом метасоматозе осуществлялся привнос и вынос химических элементов. В экзоконтактовую зону из интрузивной силикатной породы переносится железо, алюминий и кремний и за счет кальцита образуются кальциевые силикаты Mg, Fe, Al, при этом часть кальция переносится в силикатную породу. А в эндоконтактовой зоне происходит обратный процесс: из нее выносятся Mg, Fe, Al, а из известняков переносится кальций.

В более позднюю стадию при относительно низких температурах в скарнах образуются низкотемпературные типично гидротермальные минералы – эпидот, хлорит в сопровождении кварца, кальцита, флюорита и нередко сульфидов: пирротина, халькопирита, пирита, иногда кобальтина, молибденита и др.

Полезные ископаемые скарнов. Со скарнами связаны многие важные полезные ископаемые: магнетит (гора Магнитная, Высокая, Благодать и др. Урал), вольфрамит, шеелит и молибденит, медные, реже свинцово-цинковые руды. Образование сульфидных руд отвечает позднему низкотемпературному этапу скарнообразования. Иногда наблюдается наложение более поздних сульфидных руд на более ранние магнетитовые руды и высокотемпературные скарны.

Очень редко скарны встречаются на контакте известняков не с гранитоидами, а с более основными породами – габброидами. Пример таких скарнов известен на Южном Урале (Нязямские и Шишимские минеральные копи в Златоустовском районе). Скарны представляют собой гранато-пироксеновые, талько-хлоритовые породы, мраморы. Скарны состоят в основном из минералов – силикатов Са, Mg, Fe, Al и Ti. В пустотах встречаются красивые кристаллы гранатов (от гроссуляра до андрадита), диопсида, сфена, актинолита, везувиана, эпидота и многих других минералов.

Грейзены также являются типично метасоматическими породами. Чаще всего они образуются в краевых (апикальных) частях гранитоидных интрузий под воздействием более поздних пневматолито-гидротермальных растворов. При воздействии кислотных растворов из пород выщелачиваются основания, а взамен образуется кварц. Полевые шпаты под воздействием растворов полностью или частично разлагаются на светлую слюду (чаще всего мусковит или циннвальдит) и кварц. Также часто в грейзенах может присутствовать топаз, флюорит.

Полезные ископаемые грейзенов. Из рудных минералов грейзены могут в промышленных количествах содержать касситерит, молибденит или вольфрамит, что делает грейзены важными рудными объектами (месторождениями редких металлов). Кроме указанных минералов в грейзенах могут присутствовать пирит и гематит, которые не имеют здесь практического значения.