Метаморфизм и рудообразование

Метаморфизм самый распространенный на планете геологический и рудообразующий процесс, поскольку длительная история Земли и земной коры представляет собой непрерывное преобразование различных геологических систем, сочетающих в себе все возможные виды фазовых превращений минералов и горных пород. Метаморфизм совершался во все эпохи. С одной стороны он связан с различными эндогенными процессами, такими как магматизм и деятельность постмагматических гидротермальных и водных растворов самого различного происхождения. С другой стороны он сам порождает магматизм и постмагматические изменения пород. Разнообразны масштабы, типы и механизмы процесса метаморфизма. Он всегда сочетается с метасоматозом – химическим и минеральным преобразованием вещества. Значительное влияние метаморфизм оказывает на рудообразование.

Наиболее резкие изменения наступают после того, как вследствие тектонических перемещений верхние участки земной коры опускаются в глубинные зоны Земли, т.е. снова в условия высоких температур и давления. При этом устойчивые в экзогенных условиях коллоиды и гидраты, теряя воду, превращаются в безводные минералы. Например, гидроокислы железа (Fe₂O₃×nH₂O) становятся гематитом (Fe₂O₃) или магнетитом (Fe₃O₄), углистое вещество – графитом, глинистые породы преобразуются в такие минералы как гранаты Ca₃Al₂[SiO₄]₃ или алюмосиликаты (Al₂SiO₅) в виде минералов андалузит, силлиманит или дистен, отличающиеся параметрами кристаллической решетки при одинаковом химическом составе.

При метаморфизме минеральные компоненты стремятся перейти в новые минералы, более устойчивые в изменившихся условиях, в минералы с уменьшенным объемом и повышенным удельным весом.

По условиям образования и характеру фазовых превращений выделяются различные метаморфические месторождения. К одной группе месторождений относятся такие, которые возникли заново в процессе метаморфизма, а до этого породы, из которых они образовались, не представляли промышленного интереса. Так из глинистых сланцев в процессе метаморфизма образуются кровельные сланцы; на месте малоценных известняков появляются мраморы; при метаморфизме каменного угля, главным образом под воздействием высокой температуры, уголь преобразуется в графит; в этих же условиях бокситы превращаются в наждак. При сохранении химического состава первичных минералов новые, прошедшие стадию метаморфизма, приобретают иные физико-механические свойства. Как правило, все эти месторождения в значительной мере сохраняют формы залежей материнских месторождений. Таким образом, возникновение метаморфических месторождений происходит без участия в них гидротермальных растворов, фактора, который обуславливает иное направление процесса метаморфизма при формировании новых месторождений.

К следующей группе месторождения относятся метаморфизованные, которые первоначально образовались под действием геологических процессов и в первую очередь осадконакопления. Главными факторами формирования метаморфизованных месторождений остаются температура и давление, при этом огромную роль играют гидротермальные растворы, проникающие в толщу осадков. В условиях глубинного метаморфизма происходит перераспределение с привносом новых веществ, что связано с гидротермальной деятельностью смежных вулканических областей. Циркуляция гидротермальных растворов обуславливает не только привнос минеральных компонентов, но также приводит к разложению и растворению существовавших ранее минералов с выносом и переотложением минеральных веществ. В этом случае процессы метаморфизма могут изменять в какой-то мере ассоциацию минеральных фаз полезных ископаемых, но не меняют их основного минерального состава, а главное их промышленной ценности.

К этой группе относятся главным образом месторождения рудных полезных ископаемых: железа, марганца, золота. Все эти месторождения были первоначально образованы осадочным путем в экзогенных условиях. В осадочных месторождениях железа при метаморфизации гидроокислы железа переходят в оксидные формы. Руды становятся компактными. В них в результате воздействия гидротермальных растворов уменьшается количество нерудных минералов горных пород и в том числе вредных примесей фосфора и серы по сравнению с исходными осадочными рудами.

Железистые кварциты в том виде, в котором они в настоящее время используются в металлургической промышленности, возникли в результате метаморфизации слоистых железо-кремнистых осадков с последующим длительным процессом их переработки гидротермаль-ными растворами. Гидротермальные растворы самый подвижный и во времени часто меняющийся по составу элемент формирования земной коры, в частности рудных месторождений. Температура и состав гидротерм зависит от близости магматического очага, характера постмагматических растворов, их агрессивности по отношению к горным породам, из которых происходит экстракция металлов. За длительный период формирования месторож-дений железистых кварцитов менялся состав, свойства и температура гидротермальных растворов. Этим объясняется различия в макроструктуре и минералогическом составе месторождений одного генетического типа территориально расположенных на сравнительно небольшом расстоянии. Это иллюстрируется в частности на месторождениях железистых кварцитов Кривого Рога (Украина) протяженностью с севера на юг 100 км и шириной до 7 км. По минералогическому составу богатые руды разделяются на магнетитовые, гематитовые и мартитовые. В них кроме железа входят кремнийсодержащие фазы: кварц, хлориты, полевой шпат, биотит и небольшое количество карбонатов в виде кальцита, доломита и анкерита. Однако северная часть бассейна имеет более сложное строение, обусловленное воздействием на железистые кварциты эндогенного щелочного метасоматоза. Причем установлена последовательность воздействия гидротерм во времени. В магнезиально-железистую начальную стадию в результате воздействия на железистые кварциты гидротермальных растворов отлагались высокотемпературные минералы типа амфиболов: куммингтонита и грюнерита (Mg,Fe)₇[Si₄O₁₁]₂(OH)₂ с содержанием магния и двухвалентного железа в катионной части формулы минералов. Наряду с ними кристаллизовался биотит K(Mg,Fe)₃[Si₃AlO₁₀](OH,F)₂ и минералы группы хлоритов. Следующая стадия минералообразования характеризовалась появлением низкотемпературных минералов типа щелочных амфиболов родусита и рибекита с общей формулой Na₂(Mg,Fe)₃Fe₂[Si₄O₁₁](OH)₂ отличающихся друг от друга соотношением магния и двухвалентного железа. Кроме того, в рудах обнаружен пироксен-эгирин состава NaFe[SiO₃]₂ и глауконит-гидрослюда со значительными колебаниями состава. На заключительном этапе метаморфизма формировались карбонаты-кальцит (CaCO₃), доломит (MgCO₃) и их твердые растворы, реже сидерит (FeCO₃). Явления метаморфических преобразований, интенсивный метасоматоз и предполагаемая многостадийность привноса и выноса вещества гидротермами характерна для всех месторождений железистых метаморфизованных кварцитов, но проявляется индивидуально в результате различия в положении руд относительно магматических очагов.

Месторождения железа метаморфизованного генезиса играют ведущую роль в металлургическом переделе. Преобладающую часть мировых запасов железных руд (до 60%) составляют древние метаморфизованные месторождения докембрийского возраста. Месторождения представлены мощными толщами железистых кварцитов. Среднее содержание железа (Fe) 25-40%, с отдельными отложениями массивных богатых руд (Fe 50-70%).

Масштабы месторождений очень крупные, мировые запасы железистых кварцитов исчисляются сотнями миллиардов тонн. Месторождения развиты на всех континентах земного шара. Россия (КМА, Якутия, Кольский полуостров, Прибайкалье), Украина (Кривой Рог), США, Индия, Бразилия, Канада, Китай, Австралия и другие.

Дата добавления: 2015-07-21