Практикум по геологии полезных ископаемых icon

Практикум по геологии полезных ископаемых

Смотрите также:
Минералого-геохимические особенности и условия формирования ископаемых углей Республики...
Методические указания к выполнению курсового проекта (работы) для студентов очного и заочного...
Дистанционные методы поисков и разведки...
Геологии и разведки полезных ископаемых...
Инструкция по заполнению формы n 70-тп отчет об извлечении полезных ископаемых при добыче (утв...
Программа по курсу «математика» для специальности (ей) 130404 «Подземная разработка...
Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 25. 00. 09 Геохимия...
Программа дисциплины по кафедре «Строительные и дорожные машины» Обогащение полезных ископаемых...
Рабочая программа дисциплины мерзлотоведение направление ооп 130100 Геология и разведка полезных...
Докладчику предоставляется возможность пользоваться мультимедийным проектором...
Программа учебной дисциплины «Опробование твердых полезных ископаемых» (c б. 27)...
Методика поисков и разведки месторождений полезных ископаемых...



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
вернуться в начало
скачать

^ Рис. 19. Характерные структуры руд:

а – катакластическая (результат хрупкой тектонической деформации минерала); б –глобулярная и фрамбоидальная (результат отложения из коллоидных растворов); в – метаколлоидная радиально-лучистая (результат раскристаллизации коллоидного вещества); г – аллотриоморфнометазернистая (результат замещения галенита церусситом)

В эндогенных рудах часто наблюдаются структуры, происхождение которых связано с хрупкой или пластичной деформацией минерального вещества. Их называют в первом случае катакластическими, во втором – структурами смятия. Хрупкие минералы (пирит, арсенопирит и др.) разрушаются с образованием осколков, обломков, часто имеющих остроугольную форму (рис. 19, а). Их называют кластами. Пластичные минералы (например, галенит, пирротин, халькопирит) будут деформированы, отчасти перекристаллизованы, и их агрегаты могут цеменировать обломки хрупких минералов. Устанавливая последовательность отложения минерального вещества в рудах постмагматического происхождения, надо иметь в виду возможность такого механизма образования прожилковых и брекчиево-цементных текстур.

Весьма интересные структуры наблюдаются в рудах, происхождение которых связано с коллоидными растворами. Минеральные обособления, например, пирита наблюдаются в виде мельчайших глобулей или сростков-фрамбойдов (см. рис. 19, б). Характерны такие структуры для колчеданных руд, стратиформных и низкотемпературных гидротермальных образований.

Структуры руд экзогенного происхождения весьма своеобразны. Они трудны для изучения под микроскопом. Размеры индивидов иногда столь малы, что кристаллическое строение руды можно уставить только с использованием рентгеноструктурного анализа. Такие структуры называют скрытокристаллическими или криптокристаллическими. Иногда минеральное вещество экзогенного происхождения обладает афанитовой структурой, т. е. не имеет кристаллического строения. Подобный характер структур обусловлен широким участием в процессе экзогенного рудообразования коллоидных растворов. Рудное вещество, отлагаясь в виде геля, приобретает первоначально некристаллическое коллоидное строение. Последующая раскристаллизаця коллоидов приводит к образованию метаколлоидных агрегатов, имеющих скрытокристаллическую, микро- или тонкозернистую структуру (см. рис. 19, в). Минеральные новообразования в зонах окисления или корах выветривания часто образуются метасоматическим путем (например, каемки англезита и церуссита по галениту). Структуры таких новообразований называются метазернистыми (см. рис. 19, г).

Детальное изучение структур руд с использованием полированных шлифов и специальной учебной литературы проводится в процессе изучения курса «Лабораторные методы исследования полезных ископаемых»).


^ МЕТОДИКА РАБОТЫ С КАМЕННЫМ МАТЕРИАЛОМ


Начиная работу с каменным материалом (образцами руд из месторождений различных типов), следует придерживаться следующего плана. Рассмотрев внимательно образец, надо прочитать этикетку, расположенную в коробке, и обязательно уяснить полностью минеральный состав руды, пользуясь необходимыми справочниками и консультациями преподавателя. Иногда мелкие и рассеянные включения минерала могут оказаться главными промышленно ценными составляющими изучаемой руды. Например, включения лопарита (размером 1–2 мм) в щелочной породе можно просто не заметить, а этот минерал определяет ценность и комплексность руд, из которых извлекаются ниобий, тантал, титан и редкие земли.

После определения минерального состава следует обратить внимание на характер расположения минералов в руде, выделить и назвать присутствующие в ней минеральные агрегаты: вкрапленники, гнезда, нодули, обломки, цемент, прожилки, основную массу, полоски, каемки, оолиты, линзы, слойки, корки и т. д.

Соотношения минеральных агрегатов в руде определяются понятием «текстура»: вкрапленная, гнездовая или пятнистая, нодулярная, брекчиевая, брекчиево-цементная, прожилковая, массивная, полосчатая, каемчатая, оолитовая, линзовидная, слоистая, корковая и т. д. Определив морфологический вид текстуры и зная минеральный состав руды, необходимо определить морфогенетический тип текстуры, воспользовавшись генетической классификацией текстур эндогенных, эндогенно-экзогенных и экзогенных руд. Например, брекчиево-цементная текстура может быть встречена как в рудах магматического, так и в рудах постмагматического происхождения. Однако, определив, что руда содержит обломки породы основного состава, а цемент сложен сульфидами (пирротином, пентландитом, халькопиритом), можно уверенно говорить, что наблю­даемый тип срастаний относится к группе текстур отжимания расплава по тектоническим нарушениям, а руды относятся к формации халькопирит-пирротин-пентландитовой в основных породах.

Определив морфогенетический тип текстуры, можно затем охарактеризовать структурные особенности минерального вещества в каждом отдельно взятом минеральном агрегате. Например, структура породы, представленной в руде обломками, мелкозернистая, а структура рудного сульфидного цемента – средне- или даже крупнозернистая. Прочитав раздел «Структуры руд» и рассмотрев рисунки в пособии, можно получить представление и о других характерных особенностях сульфидного агрегата, например, о присутствии в нем структур распада твердого раствора и т. д. Изучение минерального состава и строения руд полезно сопровождать зарисовками штуфных образцов.

Кроме констатации минеральных соотношений в рудах можно проводить и анализ последовательности образования минеральных агрегатов, что позволяет воссоздать стадийность, а иногда и этапность рудообразующего процесса, восстановить обстановку накопления минерального вещества (рис. 20).





^ Рис. 20. Примеры графического анализа последовательности образования минералов в рудах с различным минеральным составом и текстурными особенностями:

аг – текстуры жильная и крустификационная; б – брекчиевая, кокардовая, цементная; в – пересечения прожилков; г – каемчатая метасоматического замещения и реликтовая): 1–5 – взаимоотношения минералов (1 – минералы 1 и 2 образуются одновременно; 2 – минералы 1 и 2 образуются последовательно; 3 – минерал 1 пересекается прожилками минерала 2; 4 – обломки минерала 1 цементируются минералом 2; 5 – минерал 2 замещает минерал 1)

Анализируя в дальнейшем соотношения минералов и минеральных агрегатов в рудах одного типа, можно составить общую схему пос­ледовательности образования минералов, выделив парагенетические ассоциации минералов и стадии их образования. Подробные схемы с использованием данных микроскопических исследований студенты составят во время написания курсовых работ по предмету «Лабо­раторные методы исследования полезных ископаемых».


Контрольные задания


  1. Зарисуйте образец медно-никелевой руды с нодулярной текстурой. Обратите внимание на характер расположения рудных минералов внутри отдельных нодулей (хорошо видны розовый пирротин и желтый халькопирит). Объясните, почему произошло расслоение вещества в нодулях. Сориентируйте образец относительно дна бывшей магматической камеры.

  2. Объясните происхождение «слоистости» хромитовых руд. Почему текстуру называют псевдослоистой.

  3. В сульфидной медно-никелевой руде заключены остроугольные обломки ультраосновной породы в одном случае и слегка изогнутые, округленные обломки метаморфической породы – в другом.

Объясните механизм образования срастаний такого типа и назовите текстуры ж для первого и второго образца.

  1. Обратите внимание на ориентировку и плавные изгибы минеральных агрегатов в апатит-нефелиновой руде. Объясните происхождение поточных текстур.

  2. В руде гидротермального происхождения наблюдаются пересечения прожилков, отличающихся по минеральному составу. Может ли такая текстура свидетельствовать о стадийности рудообразующего процесса?

  3. В рудах метасоматического происхождения найдите реликты-участки горной породы, сохранившиеся при активном ее замещении эпигенетическим минеральным веществом. Найдите другие признаки метасоматического происхождения руд (неровные границы агрегатов, унаследованные формы минеральных образований, невыдержанный характер минеральных обособлений).

  4. Объясните происхождение колломорфных текстур. О каком характере рудообразующих растворов они свидетельствуют? Сделайте зарисовки почковидной, фестончатой, колломорфно-полосчатой текстуры.

  5. Рассмотрите внимательно прожилки руды во вмещающей породе с четкими ровными границами и прожилки с неровными, извилистыми границами. Обратите внимание на ориентировку кристаллов в прожилках первого и второго типа. В каком случае имел место процесс выполнения пустот минеральным веществом и в каком шел процесс метасоматического замещения.

  6. Сделайте зарисовки образцов руды с крустификационной и кокардовой текстурами. Объясните, почему эти две разновидности текстур встречаются в одном и том же участке руды. Объясните механизм образования минеральных агрегатов и последовательность отложения минерального вещества. Составьте схему последовательности, используя вышеприведенные условные обозначения.

  7. Зарисуйте образцы массивных руд медно-колчеданного или колчеданно-полиметаллического типа. Обратите внимание на элементы слоистости или полосчатости в этих рудах.

Объясните происхождение подобных текстур: а) в колчеданных рудах, не подвергшихся метаморфическим преобразованиям; б) в рудах, испытавших дислокационный метаморфизм.

  1. Объясните происхождение каркасных текстур. Рассмотрите форму каркaca в различных образцах руд. Чем отличается ящичная текстура от губчатой, почему меняется форма каркаса?

  2. В каких условиях и в какой среде образуются оолиты? Каково их внутреннее строение? С участием каких растворов образуются оолитовые руды железа, марганца, алюминия?

  3. Зарисуйте образцы с полосчатой текстурой. Объясните процесс ее происхождения.

  4. Сделайте зарисовки образцов руды с плойчатой текстурой. Объясните ее происхождение.


^ ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ


В предлагаемой классификации (рис. 21) процессы образования месторождений полезных ископаемых подразделяются на три серии: эндогенную, эндогенно-экзогенную и экзогенную.





^ Рис. 21. Классификация процессов образования месторождений полезных ископаемых (по Я. М. Григорьеву):

1 – раннемагматические, 2 – позднемагматические, 3 – ликвационные, 4 – карбонатитовые, 5 – пегматитовые, 6 – скарновые, 7 – грейзеновые, 8 – полевошпатовых метасоматитов, 9 – метаморфические, 10 – метаморфизованные, 11 – гидротермальные плутогенные, 12 – гидротермально-метасоматические (стратиформные), 13 – гидротермально-метаморфические (альпийские жилы), 14 – гидротермальные вулканогенные, 15 – колчеданные, 16 – вулканогенные,

17 – вулканогенно-осадочные, 18 – коры выветривания, 19 – зоны окисления. 20–22 – осадочные: 20 – механические,

21 – химические, 22 – биохимические

Эндогенная серия подразделяется на четыре группы: магматическую, метасоматическую, метаморфическую и гидротермальную. Магматические процессы формируют раннемагматические, позднемагматическе и ликвационные генетические типы месторождений. Магматические и метасоматические процессы участвуют в формировании карбонатитовых месторождений. Пегматитовые месторождения образуются под воздействием магматических, метасоматических и метаморфических процессов. Последние формируют метаморфические и метаморфизованные месторождения. Метасоматическими процессами образованы месторождения полевошпатовых метасоматитов (альбититов), грейзенов и скарновые месторождения. Завершающей группой эндогенной серии процессов являются гидротермальные месторождения, образование которых связано с нагретыми газово-водными растворами. Гидротермальные растворы формируют гидротермальные плутоногенные, гидротермально-метасоматические (стратиформные), гидротермально-метаморфические (альпийские жилы), гидротермальные вулканогенные и колчеданные месторождения.

Эндогенно-экзогенная серия подразделяется на две группы: вулканическую (наземного вулканизма) и вулканогенно-осадочную (подводного вулканизма).

Экзогенная серия подразделяется на две группы: выветривания и осадочную. Продукты выветривания – остаточные коры выветривания пород и зоны окисления месторождений; продукты осадочного процесса – механические, химические и биохимические осадки. В результате взаимодействия двух процессов – выветривания и осадочного – возникают переотложенные коры выветривания и россыпи.


^ МАГМАТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ


Магматические месторождения можно подразделить на интрузивные и эффузивные. Магматические интрузивные месторождения образуются в процессе кристаллизации металлоносного магматического расплава ультраосновного, основного или щелочного состава, а магматические эффузивные – путем кристаллизации излившихся вулканических пород.

А.Н. Заварицкий подразделил интрузивные магматические месторождения на ликвационные, раннемагматические и позднемагматические.

Ликвационные месторождения образуются при делении (ликвации) магмы на рудный и силикатный расплавы с раздельной их кристаллизацией. Характерные образования ликвационного генезиса – месторождения сульфидных медно-никелевых руд в ультраосновных и основных породах.

При формировании раннемагматических месторождений рудные минералы выделяются в виде кристаллов раньше, чем силикатные минералы. Примеры раннемагматических образований – месторождения алмазов, платины и платиноидов, хромитов в перидотитах, титаномагнетита в габброидах и графита в щелочных породах.

В позднемагматических месторождениях рудные минералы выделяются позднее силикатных и цементируют кристаллы силикатных минералов. Характерные позднемагматические образования – месторождения титаномагнетита, хромитов, платины и платиноидов габбро-пироксенит-дунитовой формации и месторождения апатита, нефелина и редких земель в щелочных породах.

Магматические эффузивные месторождения представлены вулканическими потоками самородной серы, магнетитовыми месторождениями в андезитобазальтах и месторождениями колломорфного касситерита («деревянистого олова») в риолитах.

Магматические интрузивные месторождения формировались на глубинах от 150 до 1 км при температурах 1500–200° С. Давление, необходимое для образования алмазов, достигает 5 000 МПа. Эффузивные магматические месторождения формировались в поверхностных условиях, при сравнительно быстрой кристаллизации вулканических пород.

Формирование ликвационных медно-никелевых месторождений обусловлено тектоно-магматическими процессами в период завершения складчатости, превращения геосинклиналей в складчатые пояса, а также при активизации тектоно-магматической деятельности на платформах. Подъем никеленосной магмы совершался по глубинным разломам, глубоко проникшим в мантию, которые определяли геологическую позицию рудных районов и полей медно-никелевых месторождений. Главными геохимическими факторами, влияющими на ликвацию сульфидного расплава в магме, являются: 1) концентрация серы; 2) состав силикатной магмы, особенно содержание в ней железа, магния и кремния; 3) содержание халькофильных элементов в жидкой силикатной фазе.

В магмах с небольшим содержанием серы образуется расплав сульфида меди. Железо при этом сохраняется в расплаве, повышает его растворимость и тормозит формирование крупных месторождений. В результате образуется лишь вкрапленность халькопирита, характерная для многих габброидных пород.

В магмах с повышенной концентрацией серы образуется расплав с сульфидами железа, меди, никеля и других металлов. В этих условиях формируются крупные залежи медно-никелевых руд.

Причиной ликвации силикатного и сульфидного расплавов может быть ассимиляция магмой боковых пород, нарушающая химическое равновесие.

В зависимости от длительности остывания и глубины залегания расплава кристаллизация силикатной и сульфидной частей может проходить различными способами:

1. При быстром застывании на небольшой глубине сепарированные капельки сульфидов образуют висячие залежи вкрапленных руд. При этом нижняя часть капель сложена тяжелым пирротином (плотность 4,6–4,7 г/см3), а верхняя – более легким халькопиритом (плотность 4,1–4,3 г/см3).

2. При более медленном остывании сульфидный расплав концентрируется в нижней части интрузива, образуя донные залежи вкрапленных и массивных руд.

3. При обычной раскристаллизации интрузивного массива до отвердения сульфидного расплава часть сульфидов тектонически отжимается из донной и центральной частей массива по трещинам и слоистости вмещающих пород с образованием сульфидных жил и пластовых залежей.

4. Медленное остывание остаточных скоплений сульфидов в теле массива при воздействии постепенно накапливающихся минерализаторов приводит к образованию пегматоидных сульфидно-силикатных штоков.

5. Образование расслоенных залежей происходит в процессе ликвационной дифференциации рудоносных магм на месте становления массивов на значительной глубине с дифференциальным перемещением молекул или выделяющихся минералов в магматической камере.

6. При ликвации рудоносной магмы на значительной глубине силикатный и сульфидный расплавы могут быть почти одновременно или последовательно выжаты в верхние части земной коры с образованием расслоенных залежей.

Главный фактор при ликвации и кристаллизации – гравитационная дифференциация, которая усложняется реакциями обмена между выделившимися фазами, конвекционными токами, неоднородным движением дифференциатов в магматической камере, воздействием тектонических Напряжений, газовой составляющей, процессом ассимиляции вмещающих пород.

Механизм возникновения путей проникновения расплава и места его Локализации в некоторых случаях объясняют соударением большого метеорита с Землей, вследствие чего образовалась крупная депрессия, борта которой оказались брекчированными, а днище разбито трещинами. Вслед за этим из глубин Земли по трещиноватой зоне в основании разрывной воронки (на существование которой указывают структуры шокового метаморфизма, возникающие при атомных взрывах) внедрился магматический расплав. Сильным аргументом этой метеоритной гипотезы являются признаки шоковых структур, которым не дано пока иных объяснений их появления.

Раннемагматические месторождения алмазов в кимберлитах образуются на тектонически активизированных платформах, месторождения хромитов и платиноидов (осмий, иридий), связанные с перидотитами, – в геосинклинальных условиях ранней стадии развития геосинклиналей.

Позднемагматические месторождения титаномагнетитов, хромитов, платины и палладия, связанные с породами габбро-пироксенит-дунитовой формации, также формируются в геосинклинальных условиях ранней стадии их развития, а месторождения редких земель и апатит-нефелиновых руд – на активизированных платформах.

Геологический возраст магматических месторождений разнообразен, известны протерозойские, каледонские, герцинские и альпийские месторождения.

Магматические и эффузивные породы (дуниты, пироксениты, перидотиты, габбро, граниты, гранодиориты, нефелиновые сиениты, базальты, андезиты, диабазы, риолиты и др.) являются хорошими строительными материалами и используются в качестве штучного, бутового камня и щебня, а базальты и диабазы, кроме того, и для каменного литья.

^ Ликвационные месторождения. Наиболее характерные ликвационные магматические образования – сульфидные медно-никелевые (халькопирит-пирротин-пентландитовые) месторождения в ультраосновных и основных породах. Крупные ликвационные месторождения известны в СССР (Норильская группа на севере Красноярского края), Канаде (районы Садбери и Томпсон), в Южной Африке (Бушвельд и Инсизва), Австралии (Камбалда, Эгнью и др.). Небольшие месторождения известны на Кольском полуострове, Воронежском кристаллическом массиве, в Северном Прибайкалье в СССР, а также в Финляндии, Швеции, Норвегии, Японии и на Аляске в США.

Месторождения халькопирит-пирротин-пентландитовой формации приурочены к габбро-норитам, перидотитам и долеритам гипабиссальной фации глубинности. Форма интрузивов пластообразная, неправильная, корытообразная. Протяженность интрузивов измеряется километрами – десятками километров, мощность – десятками – сотнями метров. Подстилающие породы представлены осадочными и вулканогенно-осадочными образованиями. Внутреннее строение интрузивов отличается четкой расслоенностью с закономерным чередованием пород (снизу вверх) от перидотитов к пироксенитам и габбро.

Все месторождения приурочены к массивам ультраосновных и основных пород, главным образом к их нижним перидотитовым (серпентинитовым) частям. Лишь некоторые второстепенные рудные тела залегают среди вмещающих пород, но и в этих случаях всегда можно проследить связь рудных тел с материнскими интрузивами. Особенно наглядна эта связь в жилообразных телах массивных и брекчиевидных руд, являющихся апофизами основных рудных тел. Контактовые изменения вмещающих пород довольно слабые и выражаются в гранатизации, амфиболитизации и сульфидизации. Мощность зон экзоконтактовых изменений 0,1–1,5 м.

Пластообразные, плитообразные и линзообразные рудные тела в равной мере вытянуты по простиранию и по падению, Нередко протяженность их по падению больше, чем по простиранию. Границы массивных сульфидных руд обычно резкие, прямолинейные, реже неправильные. Границы сингенетического вкрапленного оруденения определяются по данным опробования. Мощность интрузивных массивов и рудных тел заметно увеличивается в синклинальных прогибах и уменьшается в ан­тиклиналях – вплоть до полного выклинивания.

Первичные структурные особенности строения рудных тел существенно изменены поздними разрывными тектоническими нарушениями – пластовыми сдвигами и надвигами, оперяющими расколами, а также поперечными и продольными взбросами. Амплитуда смещений достигает десятков-сотен метров (рис. 22).




^ Рис. 22. Схематический геологический разрез Талнахского месторождения:

1 – четвертичные отложения; 2–4 – осадочные породы (2 – тунгусской серии, 3 – верхнего девона, 4 – среднего девона); 5 – туфолавовая толща; 6 – долериты и микродолериты, 7 – метадиориты, габбро, безоливиновые долериты; 8 – оливиновые габбро-долериты; 9 – рудоносные габбро-долериты; 10 – богатовкрапленные руды; 11 – массивные руды; 12 – главный тектонический разлом; 13 – сбросы, ограничивающие центральный грабен; 14 – флексуро-сбросы; 15 – тектоническая брекчия


Характерная особенность медно-никелевых месторождений всего мира – выдержанный минеральный состав руд. Главные рудообразующие минералы: никельсодержащий пирротин, пентландит, халькопирит, магнетит; второстепенные – пирит, сульфиды и арсениды никеля и кобальта.

Руды имеют массивную, брекчиевую, порфировую, прожилково-вкрапленную и вкрапленную текстуру, а также средне- и крупнозернистую структуру. Массивные руды в тектонических зонах подвергаются динамометаморфизму, вследствие чего среди них нередко наблюдаются полосчатые текстуры с чередованием полосок пирротина, пентландита и халькопирита.

Содержание никеля в рудах обычно 0,4–3%, меди 0,5–2%, платины и платиноидов до 20 г/т и более. Кобальта на порядок меньше, чем никеля. По содержанию промышленных минералов руды подразделяются на богатые и бедные. Богатые руды направляются на металлургический передел, бедные руды предварительно обогащаются.

^ Раннемагматические месторождения. В числе раннемагматических ме­сторождений известны многочисленные зоны вкрапленников и шлирообразных скоплений хромитов в перидотитах, титаномагнетитов в габброидах и графита в щелочных породах. Все они характеризуются отчетливым идиоморфизмом рудных минералов, сцементированных позднее выделившимися породообразующими силикатами. Однако из-за рассредоточенного характера оруденения и низкого содержания полезных компонентов крупные месторождения возникают редко.

Коренные месторождения алмазов в кимберлитах – главный представитель промышленных раннемагматических месторождений. Месторождения приурочены к участкам активизированных древних платформ – Африканской, Индийской, Австралийской, Северо-Американской и Южно-Американской.

Всего на земном шаре выявлено более 1600 кимберлитовых трубок, но только несколько процентов из них алмазоносны. Количество алмазоносных кимберлитов увеличивается от периферии к центру платформ.

Кимберлитовые трубки имеют в плане круглую или овальную форму, диаметр от нескольких метров до нескольких сотен метров и прослежены на глубину 2–3 км и более (рис. 23).




База данных защищена авторским правом © kursovaya-referat.ru 2017
При копировании материала укажите ссылку