Материал: Betekhtin

Глава 2. Ассоциации минералов в горных породах и рудных месторождениях

691

гирит, дискразит и др.). Нерудные минералы представлены обычно квар
цем и анкеритом или доломитом.

5. Типичные гидротермальные образования представляют также 

флю

оритовые

 месторождения. Флюорит как спутник встречается во многих

типах пневматолитогидротермальных месторождений, начиная от грей
зенов и некоторых оловорудных месторождений и кончая низкотемпера
турными месторождениями киновари. Однако флюорит нередко дает
столь значительные скопления, особенно в условиях низких температур
и давлений, что представляет самостоятельный промышленный интерес.
По способу образования среди них различают жильные и метасоматиче
ские — в известняках. В ассоциации с флюоритом в небольших количе
ствах встречаются пирит, марказит, халькопирит, галенит, кварц, каль
цит, иногда гематит, барит, халцедон, адуляр и др. Сплошные массы
флюорита иногда образуют концентрическизональные агрегаты радиаль
нолучистого строения с различной окраской разных зон и отдельных кри
сталлов (фиолетовой, зеленой, розовой, молочнобелой). Встречаются
и совершенно бесцветные прозрачные кристаллы.

6. 

Баритовые

 гидротермальные месторождения обычно образуются

в условиях низких температур и близ земной поверхности. В них в одних
случаях наряду с явно преобладающим баритом в небольших количествах
встречаются сульфиды (чаще пирит, халькопирит, галенит, сфалерит), сиде
рит кварц, цеолиты, а в других — окислы железа (гематит). Первый параге
незис минералов указывает на относительно восстановительную обстанов
ку образования, а второй — на явно окислительную. Типичным примером
жильных образований являются месторождения ряда районов Грузии, где
нередко наблюдается симметричнополосчатое строение жил, указывающее
на периодическое заполнение трещинных полостей, начиная от стенок.

Минералы эффузивных горных пород и продукты вулканических

эксгаляций.

 Наибольшим распространением из эффузивных пород

пользуются представители основных (базальты или диабазы, андезиты
или порфириты) и кислых (липариты или кварцевые порфиры), реже
щелочных магм (лейцитофиры). Характерной особенностью всех этих
пород является присутствие в них в том или ином количестве вулкани
ческого стекла или продуктов его разложения.

Минеральный состав 

эффузивных пород

 достоверно удается устано

вить только под микроскопом. Лишь в породах с порфировой структу
рой на глаз можно различить вкрапления кристаллов: зеленого 

оливина

 в

черном оливиновом базальте, 

полевых шпатов

 в темносерых порфири

тах и светлоокрашенных кислых бескварцевых порфирах, 

роговой обман

ки

 в роговообманковых порфиритах, 

кварца

 в светлых кварцевых порфи

рах, 

лейцита

 в лейцитофирах.

В миндалекаменных породах, т. е. пузырчатых лавах, в которых ок

руглые пустоты выполнены минеральным веществом, часто наблюдаются

Заключительная часть

692

позднейшие отложения минералов обычно гидротермального происхожде
ния, главным образом 

халцедона, кварца,

 в других случаях — 

кальцита, цео

литов

, иногда тридимита и других минералов. В крупных миндалинах —

жеодах нередко устанавливается концентрическислоистое строение хал
цедонокварцевой массы (агаты). Миндалины и жеоды чаще встречаются
в более бедных кремнеземом эффузивных породах: базальтах, мелафирах,
пироксеновых порфиритах.

Как продукт вулканических эксгаляций в пустотах на стенках крате

ров и в трещинах наблюдаются различные по составу минералы: 

наша

тырь, галит, сильвин

, изредка хлориды Fe, Cu, Mn, Al, Mg и др., затем

сассолин, карбонаты, самородная сера, марказит, ковеллин, реальгар, аури
пигмент

 и др., а местами более высокотемпературные: 

гематит, магнези

оферрит. шпинель, тридимит, кварц

, иногда 

лейцит, пироксены, полевые

шпаты

 (санидин, анорит), 

топаз

 и др.

В местах деятельности сольфатар при выделении сероводорода и про

дуктов его окисления (сернистой и серной кислот), проникающих вдоль
трещин в эффузивных породах, наблюдаются сильные изменения боко
вых пород, выражающиеся в осветлении и выщелачивании вещества, а
также в отложении новообразований. При этом породы за счет выноса
более легкорастворимых компонентов обогащаются SiO

2

, Al

2

O

3

 и SO

3

.

Породы обычно подвергаются каолинизации с образованием вкраплен
ных сульфидов железа и сульфатов, причем из последних более других
распространены 

гипс, алунит, калиевые и аммониевые квасцы

. Известны

также редкие силикофториды аммония и калия и другие малоустойчи
вые минералы.

Месторождения полезных ископаемых

, генетически связанные с эф

фузивной вулканической деятельностью, встречаются гораздо реже и не
столь разнообразны, как это мы имеем для месторождений, связанных с
глубинными интрузивами. В гипабиссальных (неглубоко залегающих)
массивах кислых эффузивных пород третичного или четвертичного воз
раста известны случаи нахождения типичных жил сплошных пирито
марказитовых руд с почковидной поверхностью рудной массы в пусто
тах, залегающих в каолинизированных зонах дробления.

Широко распространенные на Урале 

колчеданные залежи

, богатые

сульфидами (главным образом пиритом, в меньшей степени халькопи
ритом, сфалеритом и др.), но 

бедные нерудными минералами

, простран

ственно приурочены к древней, местами сильно метаморфизованной тол
ще вулканогенных эффузивных пород силуродевонского возраста.
Генетически они связаны, очевидно, с субвулканическими интрузивами.
Для неметаморфизованных колчеданных залежей весьма характерны
колломорфные образования, в составе которых, кроме указанных мине
ралов, иногда принимают участие также марказит и вюртцит, указыва
ющие на кислый характер растворов.

Глава 2. Ассоциации минералов в горных породах и рудных месторождениях

693

Интересны случаи образования в массовых количествах 

самородной

серы

 в некоторых районах проявлений современной вулканической дея

тельности. Например, в Японии гейзер, начавший действовать в кратере
вулкана Иосан, после длительного периода спокойной сольфатарной дея
тельности периодически выбрасывал перегретый пар и чистую расплав
ленную серу, которая переливалась через край кратера и стекала в доли
ну, образуя застывшие потоки. Очевидно, первоначально самородная сера
накапливалась в процессе действия сольфатор на некоторой глубине
в условиях неполного окисления сероводорода.

Следует упомянуть, наконец, о многочисленных холодных и горячих

минеральных источниках, действующих в районах потухшей вулканиче
ской деятельности.

Минералы коры выветривания.

 В изучение минералогии коры вы

ветривания горных пород и зоны окисления рудных месторождений не
малый вклад внесли советские ученые (акад. В. И. Вернадский, акад.
С. С. Смирнов, И. И. Гинзбург, Ф. В. Чухров и др.).

Благодаря их трудам наши современные представления о процессах,

протекающих в коре выветривания, значительно расширились. Продук
ты экзогенных процессов, особенно процессов выветривания, характери
зуются необычайным разнообразием тонкодисперсных минеральных об
разований, возникающих в результате сложных реакций с О

2

, СО

2

 воздуха

и Н

2

О, а также в процессе жизнедеятельности организмов, играющих ог

ромную роль в разложении многих минералов. Наиболее легко разлага
ются те первичные минералы, которые в своем составе содержат элемен
ты в низших степенях валентности (Fe

2+

 в сидерите, S

2–

 в сульфидах и

др.), или элементы, способные давать с СО

2

 легкорастворимые бикарбо

наты (Na, К в полевых шпатах, Mg в оливине, серпентине и др.). В обра
зовании коллоидных осадков огромную роль играют явления гидролиза
растворимых солей, возникающих при процессах окисления, с выпаде
нием гидроокислов сильно поляризующих катионов, обладающих малы
ми размерами ионов (Fe

3+

, Al

3+

, Si

4+

, Mn

4+

 и др.).

Таким образом, состав накапливающихся в коре выветривания мине

ральных образований в значительной степени зависит от состава первич
ных пород и руд. При этом химически стойкие, не поддающиеся разло
жению при воздействии поверхности агентов минералы механически
скопляются в продуктах выветривания и при их размыве переходят в рос
сыпи. К ним относятся такие минералы, как 

кварц, магнетит, гематит,

корунд, шпинель, хромшпинелиды, ильменит, рутил, касситерит, апатит,
монацит, шеелит, циркон, топаз, турмалин, дистен, андалузит, киноварь,
самородное золото, осмистый иридий, платина, алмаз

 и др.

Наиболее интенсивные процессы химического разложения минералов

наблюдаются в зоне 

окисления сульфидных

 месторождений (см. рис. 57).

Характернейшей особенностью химических реакций в этой зоне является

Заключительная часть

694

то, что все сульфиды при окислении проходят так называемую 

сульфат

ную стадию

, т. е. превращаются вначале в соли серной кислоты (FeS >

FeSO

4

, PbS 

→

 PbSO

4

 и т. д.). Это обстоятельство имеет очень важное зна

чение для понимания явлений миграции металлов в зоне окисления, так
как 

растворимость сульфатов разных металлов различна

. Минеральные

ассоциации, возникающие при окислении сульфидных месторождений,
лучше рассмотреть соответственно типам первичных руд.

В 

медносульфидных

 месторождениях, богатых пиритом, халькопири

том и другими сульфидами меди, в зоне окисления (железной шляпе)
образуются обильные гидроокислы железа — 

лимонит, гётит

, так как

возникающий за счет железа сульфидов сульфат FeSO

4

 в условиях до

ступа кислорода легко переходит в сульфат Fe

3+ 

— Fe

2

[SO

4

]

3

, тут же под

вергающийся гидролизу с образованием нерастворимых гидроокислов
железа. Медь в виде легкорастворимого сульфата в просачивающихся
водах мигрирует к уровню грунтовых вод. Следовательно, зона окисле
ния сильно обедняется медью. Наоборот, в зоне вторичного сульфидного
обогащения (см. рис. 53) происходит весьма существенное увеличение
содержания меди в рудах за счет образования вторичных, богатых медью
сульфидов — 

ковеллина, халькозина

, иногда 

борнита

, возникающих на

месте первичных сульфидов в результате реакций их с меденосными раст
ворами. Таким образом, если в железной шляпе наблюдаются хотя бы при
знаки кислородных соединений меди — 

малахита, азурита,

 хризоколлы

и др., то можно быть уверенным в том, что ниже уровня грунтовых вод
будет располагаться обогащенная медью зона вторичных сульфидов.

В районах с сухим жарким климатом при малом количестве выпада

ющих осадков в зоне окисления сульфидных месторождений встречают
ся участки полуокисленных руд. При изучении под микроскопом таких
руд, содержащих медные сульфиды, обычно наблюдается сочетание гид
роокислов или кислородных солей с вторичными сульфидами, главным
образом ковеллином и халькозином.

В случае окисления бедных серой халькозиновых руд часто образу

ются куприт и самородная медь. Реже встречаются фосфаты и арсенаты
меди — 

либетенит, оливенит

 и др., иногда силикаты 

аширит

 (диоптаз),

хризоколла. Водные и основные сульфаты меди — 

халькантит, брошан

тит

 и др., а также железа — 

мелантерит, ярозит

 и др. обычно устанавли

ваются в странах с жарким сухим климатом.

В 

свинцовоцинковых

 месторождениях, богатых сфалеритом и галени

том, кроме гидроокислов железа, образующихся за счет вездесущего пи
рита, в значительных количествах устанавливаются вторичные минера
лы свинца. Первоначально образующийся за счет галенита 

англезит

PbSO

4

, как труднорастворимое вещество, часто тонкой коркой обволаки

вает остатки чистого галенита, предохраняя, его от дальнейшего разру
шения. Лишь снаружи он переходит в 

церуссит

, также трудно раствори

Глава 2. Ассоциации минералов в горных породах и рудных месторождениях

695

мый в водах. В небольших количествах иногда встречаются другие кис
лородные соли свинца: молибдаты — 

вульфенит

, фосфаты — 

пироморфит

,

арсенаты 

миметезит

, ванадаты — 

ванадинит

, изредка хроматы — 

кроко

ит

 и др. Если мы примем во внимание, что двухвалентный катион Рb

2+

обладает сравнительно крупными размерами (см. рис. 206), то нет ничего
удивительного в том, что он в зоне окисления с такими крупными комп
лексными анионами, как SO

4

, РО

4

, AsO

4

, VO

4

, МоО

4

 и CrO

4

, дает хими

чески стойкие соединения.

Совершенно иначе ведет себя цинк. Сфалерит легко разлагается, и цинк

в виде 

растворимого

 в воде сульфата почти нацело выносится из зоны окис

ления. Если в нижних горизонтах этой зоны сульфатные растворы цинка
встречают известняки (в боковых породах), то в результате обменных ре
акций образуются 

смитсонитовые

 руды (см. рис. 223). Если же боковые

породы представлены сланцами или другими химически неактивными
породами, то сульфат цинка достигает уровня грунтовых вод и в зоне исте
чения уходит за пределы месторождения (вторичное сульфидное обога
щение для цинка не имеет места). Иногда в зоне окисления встречаются
силикаты Zn — 

каламин, виллемит,

 изредка фосфаты, арсенаты и др.

Таким образом, свинец и цинк, чрезвычайно тесно связанные друг

с другом в виде сульфидов в эндогенных месторождениях, в зоне окисле
ния 

разобщаются

. Это обстоятельство всегда можно иметь в виду при

поисках месторождений (отсутствие цинка в пробах окисленных свин
цовых руд еще отнюдь не говорит об отсутствии сфалеритовых масс
в первичных рудах).

По иному ведет себя и 

серебро

, часто устанавливаемое в свинцово

цинковых рудах. В нижних частях зоны окисления оно наблюдается иног
да в самородном виде в ассоциации с 

аргентитом

. В странах с жарким и

сухим климатом оно нередко переходит в устойчивые галоидные соеди
нения — 

кераргирит

 и др.

Богатые арсенопиритом и другими арсенидами железа руды в зоне

окисления образуют 

скородитовые

 массы, нередко проникнутые гидро

окислами железа. Арсениды никеля в этих условиях дают 

аннабергит

,

арсениды кобальта — 

эритрин

. Сульфиды сурьмы превращаются в окис

лы: кермезит (Sb

2

S

2

O), валентинит (Sb

2

O

3

), стибиконит (Sb

3

O

6

OH) и др.

За счет сульфидов висмута обычно возникает основной карбонат — бис
мутит. При выветривании молибденита образуются повеллит и ферри
молибдит и т. д.

Легко разрушаются карбонаты, содержащие Fe

2+

 и Мn

2+

, образуя гид

роокислы. Вообще минералы, содержащие марганец в низших степенях
валентности (родонит, манганит, браунит, гаусманит и др.), в зоне окис
ления легко разлагаются и переходят в окислы и гидроокислы Mn

4+

, 

вер

надит

, 

пиролюзит

 и 

псиломеланы

, образуя марганцевые шляпы. В усло

виях интенсивного выветривания разлагаются и силикаты 

железа