9 Зона гипергенеза кора выветривания В Петрографическим словаре

9. Зона гипергенеза, кора выветривания В Петрографическим словаре (1981) под корой выветривания понимается — верхняя часть литосферы с преобразованными в континентальных условиях магматическими, метаморфическими и осадочными горными породами, сформировавшимися под влиянием различных факторов выветривания в зонах фильтрации поверхностных вод. С точки зрения современной геологии более точным является понятие «зона гипергенеза» , которая А. Е. Ферсманом (1955) определяется как самостоятельная геосфера, которая вместе с осадочной оболочкой Земли представляет «продукт сложной и длительной геологической истории обмена вещества и перегруппировки элементов между гранитной и базальтовой геосферами, с одной стороны, и атмосферой и гидросферой — с другой. В зоне гипергенеза возникают геологические тела и месторождения, присущие только ей и неизвестные ни в одной другой оболочке Земли. 1 Наиболее подходящим для целей металлогенического анализа является следующее определение: зона гипергенеза — приповерхностная часть консолидированной литосферы, где

9. Зона гипергенеза, кора выветривания (продолжение) Верхней границей зоны гипергенеза является поверхность консолидированной суши или океанского дна, выше которых местами располагаются лишь почва и маломощный покров осадков, сквозь который поверхностные (экзогенные) агенты проникают в субстрат (например, осадки болот, торфяников, эоловые пески и др. ). Нижняя граница, как правило, совпадает с границей биологического круговорота и устанавливается по затуханию процессов воздействия на субстрат фото- и хемосинтезирующей жизни, что сопровождается резким сокращением содержания кислорода, соответственно изменением Еh, а также р. Н среды, угнетением процессов гидратации, коллоидообразования и гидролиза. В формировании коры выветривания принимают участие и литосфера, и гидросфера, и атмосфера, и биосфера. И невозможно выделить среди них главные и второстепенные факторы. Кора выветривания формируется под постоянным физическим воздействием 2 тектонических движений земной коры, подземных вод, газовых эманаций, тепловых потоков, всевозможных организмов,

Физико-химические условия образования кор выветривани 9. 1. 1. Агенты выветривания Основными агентами преобразования горных пород в коре выветривания являются: вода, кислород, углекислота, кислоты, организмы, колебания температуры. Вода представляется наиболее действенным агентом выветривания. Она осуществляет: 1) растворение, перенос и отложение природных химических соединений в к. в. ; 2) растворение твердых, жидких и газовых агрессоров (кислород, углекислота, кислоты и др. ) и доставку их на участки разрушения горных пород; 3) разложение породообразующих минералов материнской породы при гидратации и гидролизе; 3 4) регулирование физико-химической обстановки процессов преобразования горных пород в коре выветривания, обусловленное

9. 1. 1. Агенты выветривания (продолжение) Одним из главных источников воды в коре выветривания являются атмосферные осадки, просачивающиеся вглубь Земли. 1) аэрации, или При подземной циркуляции вода проходит через три зоны: просачивания; 2) полного насыщения с активным водообменом; 3) полного насыщения с замедленным водообменном (зона застоя) (рис. 203). В зонах полного насыщения с активным и замедленным 4 водообменом и осуществляется в основном

9. 1. 1. Агенты выветривания (продолжение) Как показывают наблюдения, кроме поверхностных вод (атмосферных осадков) значительную (а в ряде случаев главную) роль в формировании многих гипергенных образований играют эндогенные гидротермальные процессы. Вопрос о разграничении продуктов эндо- и экзогенных процессов до сих пор остается нерешенным. Многие исследователи неоднократно предпринимали попытки найти четкие критерии их различия (Ф. В. Чухров, Г. Т. Волостных, Н. М. Риндзюнская и др. ). Этот путь является, по 5 видимому, тупиковым, поскольку в зоне гипергенеза происходит не механическое смешение продуктов эндо- и экзогенеза, а формирование самостоятельной группы, гипергенных пород и

9. 1. 1. Агенты выветривания (продолжение) Кислород играет главную роль в реакциях окисления, имеющих большое значение при образовании коры выветривания. В этих реакциях участвуют: 1) кислород атмосферы; 2) кислород, входящий в состав воздуха, растворенного в воде; 3) кислород минеральных соединений окислительно-восстановительных реакций. Углекислота активно участвует в процессах окисления и преобразует некоторые силикаты в карбонатные соединения. В этом преобразовании может участвовать как углекислота атмосферы, так и углекислота воздуха, растворенного в воде, обычно резко обогащенного этим соединением (от 0, 03% в атмосфере до 2, 14% по объему в дождевой воде при 20°С, т. е. в несколько десятков раз). Кислоты неорганического и органического состава интенсифицируют процесс разложения горных пород в коре выветривания, придавая ему 6 определенную химическую направленность. Из неорганических наибольшее значение имеет серная кислота, возникающая при окислении сульфидов. Этот процесс максимально реализуется при

9. 1. 1. Агенты выветривания (продолжение) Организмы интенсифицируют процесс преобразования горных пород при выветривании и придают ему специфическую биохимическую направленность. Организмы, главным образом растения и бактерии, принимают участие в преобразовании горных пород у поверхности земли: 1) они регенерируют кислород и углекислоту, поставляя, таким образом, важные агенты изменения горных пород в зоне гипергенеза; 2) они обменивают Н-ионы на катионы породообразующих соединений, необходимые для их питания, поддерживая кислые условия разложения пород; 3) обладая свойством выборочной концентрации в своем составе некоторых элементов почв, они способствуют их накоплению в продуктах, образующихся при отмирании (известны организмы — концентраторы железа, марганца, ванадия, алюминия, меди, цинка, кобальта, лития, бериллия и других элементов); 4) некоторые группы бактерий, водорослей и мхов непосредственно 7 разлагают породообразующие силикаты, заимствуя из их состава такие элементы, как кремний, калий, фосфор, магний, кальций,

9. 1. 1. Агенты выветривания (продолжение) Температура в коре выветривания, хотя и колеблется в довольно узких рамках (обычно от +20 до -20°С), тем не менее играет значительную роль в разложении горных пород. Изменение температуры меняет растворимость газов в воде и в связи с этим изменяет скорость реакций разложения породообразующих минералов. Согласно закону Аррениуса, повышение температуры ускоряет ход реакций, их интенсивность и степень выщелачивания растворимых соединений. При увеличении температуры на 10°С скорость реакций гидролиза возрастает в 2— 2, 5 раза (Н. М. Страхов). Смена положительной температуры отрицательной приводит к замерзанию породы и находящейся в ней воды, усиливает физическое выветривание горных пород. В последние годы комплекс процессов, связанных с влиянием температур на преобразование пород в приповерхностных условиях расширен, введено понятие термального гипергенеза как комплекса процессов и явлений, происходящих в зоне гипергенеза под влиянием проникающих в нее термальных вод — ювенильных, элизионных, 8 артезианских и др. Термальный гипергенез приводит к возникновению трех типов гипергенных тел: экзогидротермальных штоков, жил, колонн, линз; гидротермокарстовых тел и гидротермальных

9. 1. 2. Разложение коренных пород При разложении коренных пород в коре выветривания большое значение имеют реакции окисления, гидратации, гидролиза и отчасти диализа. Окисление обусловлено высоким кислородным потенциалом приповерхностной части земной коры, быстро гаснущим с глубиной. Породообразующие минералы коренных пород, сформированные в бедной кислородом обстановке глубоких частей земной коры и не содержащие этого элемента или представленные низковалентными формами соединения с ним, под воздействием окислительной коры выветривания превращаются в кислородные соединения высокой валентности. Наиболее активным окислителем является кислород, находящийся в атмосфере и в растворенном состоянии в воде. Кроме того, в окислительных реакциях участвуют вода, углекислота, соединения ряда элементов высшей формы окисления, минеральные кислоты. В процессе окисления минералы материнских пород, представленные бескислородными или закисными соединениями, переходят в более устойчивые в приповерхностных9 условиях окисные формы. Так, в коре выветривания концентрируются окислы и гидроокислы ряда металлов (железо, марганец, алюминий и др. ).

Окисление железосодержащих пород в зоне гипергенеза 10

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 1 – нижний рифей, суранская и юшинская свиты нерасчлененные, сланцы, известняки; 2 -14 – средний рифей: 2 – зигальгинская свита, песчаники кварцевые; 3 -5 – зигазино-комаровская свита, подсвиты: 3 – серегинская: песчаники, алевролиты, сланцы; 4 – амбарская: алевролиты; 5 – туканская: песчаники, сланцы; 6 -7 кужинская свита: 6 – нижняя карбонатная толща, доломиты; 7 – терригенно-карбонатная пестроцветная толща: сланцы, доломиты, известняки; 8 -91 – биктимирская свита: 8 – нижняя толща, сланцы, алевролиты, песчаники; 9 - верхняя толща, доломиты; 10 -111 – бретякская свита: 10 – нижняя толща, аргиллиты, алевролиты бордовые и з/с, прослои песчаников; 11 - верхняя толща, доломиты, прослои аргиллитов, алевролитов бордовых и з/с; 12 -182 – авзянская свита: 12 -14 - катаскинская подсвита: 12 – подрудная карбонатная толща: известняки, доломиты; 13 – рудная карбонатно-терригенная толща: сланцы известняки, доломиты; 14 – терригенная и верхняя карбонатная толщи нерасчлененные: песчаники, сланцы, известняки; 15 – малоинзерская подсвита: сланцы, алевролиты, песчаники; 16 – ушаковская подсвита, доломиты; 17 - куткурская подсвита: сланцы, алевролиты; 18 – реветская и тюльменская подсвиты нерасчлененные: доломиты, сланцы, песчаники; 19 – верхний рифей, зильмердакская свита: песчаники, алевролиты; 20 – региональные надвиги, цифры в треугольниках (1 -3): 1 – Караташский, 2 – Туканский, 3 – Западно-Туканский; 21 – второстепенные надвиги; 22 – прочие разрывные нарушения; 23 – границы разновозрастных образований; 24 – дайки габбродиабазов; 25 – рудные тела бурых железняков, цифрами в кружках обозначены месторождения: 1 – Калышта-I, 2 - Калышта-II, 3 - Калышта-III, 4 - Калышта-VI, 5 – Северный Наратай, 6 – Наратаевское, 7 – Зигазинское, 8 – Туканское, 9 – Зиландинское, 10 – Нижняя Каранда, 11 – Верхняя Каранда, 12 – Комаровское, 13 – Ерматаевское, 14 – Туссаганское, 15 – Попович, 16 – Южно-Комаровское, 17 – Северная Кукашка, 18 – Восточная и Западная Майгашля, 19 – Кордон, 20 – Старобашкирское, 21 – Бикбулатовское, 22 – Тара-А, 23 – Тара-С, 24 – Южная Кукашка, 25 – Фрагмент Государственной геологической карты РФ м-ба 1: 200000 (Тукан) 11

Этапы окисления манганодоломитов в западном крыле Зилаирского синклинория 12

9. 1. 2. Разложение коренных пород (продолжение) Гидратация ведет к образованию адсорбционных минеральных систем, присоединяющих своей поверхностью воду и удерживающих её. При этом вода может войти в решетку минерала (гидроксильная вода), образовать твердый раствор (кристаллогидратная вода), войти в каналы решетки минерала (цеолитная вода) или сорбироваться минералом (адсорбированная вода). Процессы гидратации во многом определяют поведение в коре выветривания алюминия, железа и марганца. Гидролиз связан с обменными реакциями между основаниями минералов коренных пород и водородными ионами электролитически диссоциированной части воды. Интенсивность этого процесса определяется концентрацией водородных ионов (р. Н), наличием углекислоты, минеральных кислот и температурой воды. При гидролизе разрушаются силикаты, на их месте накапливаются глинистые минералы, а за счет вытеснения катионов образуются свободные окислы и гидроокислы алюминия, кремния, железа, марганца. 13 Диализ связан с диффузионным удалением из скоплений глинистых продуктов выветривания металлических катионов и их постепенным очищением до «чистых» глин.

9. 1. 2. Разложение коренных пород (продолжение) Скорость разложения породообразующих минералов в коре выветривания различна — основные и магнезиальные их разновидности разрушаются быстрее кислых и железистых. Согласно С. Голдичу, главнейшие породообразующие минералы могут быть расположены в определенный ряд по степени повышения их устойчивости процессах выветривания. 14

9. 1. 2. Разложение коренных пород (продолжение) Миграция элементов. В процессе выветривания различные промежуточные и конечные продукты разложения могут растворяться и выноситься приповерхностными водами. Их миграция осуществляется в виде взвесей, коллоидных и истинных растворов. Однако наиболее широко развита в природе миграция в виде ионных растворов, особенно на ранних стадиях развития коры выветривания, при окислении находящихся в коренных породах сульфидов, хлоридов и других активных растворителей. Подвижность химических элементов может быть охарактеризована коэффициентом водной миграции — отношением среднего содержания элемента в воде реки (в мг/л) к произведению из содержания элемента в горной породе бассейна реки (в %) на минеральный остаток воды реки (в мг/л). По такому коэффициенту выделены ряды миграции элементов (табл. 32). 15 Квм=Сср: (Сгп×Смо)

Ряды миграции элементов при выветривании по Б. Полынову и А. Перельману Номер ряда I II Степень подвижности Энергично выносимые Легко выносимые III Подвижные IV Инертные Коэффицие Элементы нт водной миграции Cl, Br, I, S Са, Na, Mo, К (? ), F Si. O 2, Р, Мп, Со, Ni, Си Fe, Al, Ti n 10 - n 102 n n 10 -1 n 10 -2 При разложении легче удаляются элементы неметаллические, а металлы задерживаются и накапливаются в коре выветривания. 16

9. 1. 3. Профили и зональность коры выветривания Профиль коры выветривания обычно определяется по степени разложения породообразующих силикатов, выделяются три профиля коры выветривания. Насыщенный сиалитный, или гидрослюдистый профиль характеризуется изменением первичных силикатов в основном при участии реакций гидратного и гидролизного преобразования без существенной миграции кремнезема. Типоморфными минералами коры выветривания этого профиля являются гидрослюды и гидрохлориты, а также бейделлит и монтмориллонит. Ненасыщенный сиалитный, или глинистый профиль отличается некоторым дефицитом кремнезема, удаленного в значительной степени из коры, выветривания. Типоморфные минералы представлены каолинитом, галлуазитом {2 Al 4 Si 4(OH)8 O 10 }, нонтронитом (Na 0. 33 Fe 3+2(Al, Si)4 O 10(OH)12×n. H 2 O, кварцем (Si. O 2). Алитному, или латеритному профилю свойственны полное или почти полное нарушение связей между глиноземом и кремнеземом и интенсивная миграция последних из коры выветривания. Типоморфные минералы представлены гидроокислами алюминия (гиббсит, Al(OH)3), а также окислами и гидроокислами железа, 17 отчасти метагаллуазитом. Первый тип несуществен для формирования полезных ископаемых,

Профили коры выветривания 18

Туканское месторождение бурых железняков ра выветривания по железистым карбонатам рифейского возраста) 19

Зональность кор выветривания Зональность свойственна большинству кор выветривания любого профиля. Она обусловлена двумя причинами. Во-первых, переходом из глубины к поверхности от свежих невыветрелых пород, через промежуточные зоны незавершенного разложения к конечным продуктам остаточной коры выветривания. По этому признаку зональное строение коры увязывается со стадийностью развития, а последовательное чередование глубинных зон в известной мере соответствует смене профилей кор выветривания. Во-вторых, зональность коры выветривания определяется дифференциацией минеральной массы при её переотложении из водных растворов, фильтрующихся сверху вниз. В дифференциации вещества по вертикальному направлению коры выветривания решающее значение имеет изменение кислотности — щелочности среды, определяемое величиной р. Н. 20 В процессе развития коры выветривания верхние зоны разрастаются за счет нижних, а самая нижняя—за счет коренных пород.

Согласно А. Никитиной, И. Витовской и К. Никитину, в поперечном сечении коры выветривания намечаются четыре главные зоны (снизу вверх): 1) начальной гидратации и выщелачивания по трещинам пород с преобладанием дезинтеграции; 2) гидратации и начального гидролиза по всей массе породы (глубокого выщелачивания); 3) гидролиза и конечного выщелачивания; 4) конечного гидролиза (образования окислов и гидроокислов). 21

Краткая характеристика зон выветривания Зона дезинтеграции содержит значительное количество первичных реликтовых минералов. Вдоль трещин возникают их гидратированные заменители (слюды, хлориты, гидрослюды, гидрохлориты), а также продукты инфильтрации верхних зон, выпадающие из раствора в щелочной среде; р. Н обычно 8, 5— 9 и выше. Зона гидратации и выщелачивания характеризуется накоплением гидрослюд и гидрохлоритов, а также обильных продуктов инфильтрации из верхних зон, сложенных карбонатами и гидросиликатами; р. Н обычно близко к 7, 5— 8, 5. Зона начального гидролиза содержит скопления нонтронита и каолинита; р. Н около 5 - 8. Зона конечного гидролиза характеризуется развитием глинистых продуктов с гидроокислами алюминия (гиббсит), железа, марганца; р. Н этой зоны ниже 5. B условиях полного и интенсивного изменения, с образованием 22 зрелой коры выветривания, промежуточные зоны исчезают и формируется кора сокращенного профиля, представленная зоной конечного гидролиза.

Характерные минералы коры выветривания Породы Основные Кислые Зона полуразложенных коренных пород (дезинтеграции) Зона гидратации и гидролиза Зона остаточных продуктов выветривания (конечного гидролиза) Серпентин, тальк, Нонтронит, хлорит, вермикулит, ферромонткеролит, девейлит, мориллонит, сепиолит, феррибей-деллит, Лимонит, гётит, палыгорскит, каолинит, гидрогематит, нонтронит, халцедон, гидроокислы псиломелан (вад), опал, кальцит, железа, пиролюзит, арагонит, доломит, гидроокислы халцедон, опал магнезит, марганца, асболан, гидромагнезит, халцедон, опал, ревдинскит, непуит, галлуазит, айдерлит, ревдинит аллофан, керолит Гидрослюды, 23 Каолинит, Лимонит, гётит, гидрохлориты, монтмориллонит, гидрогематит, кальцит, арагонит, бейделлит, псиломелан (вад), магнезит,

4. Геологические условия образования коры выветривания Для образования кор выветривания и связанных с ними месторождений полезных ископаемых необходимо сочетание таких природных факторов, как климат, состав коренных пород, их тектоническая структура, рельеф местности, гидрогеология, длительность и эпохи формирования. Климат. Главными элементами климатических условий, определяющими ход и интенсивность разложения коренных пород в коре выветривания, являются температура воздуха и почвы, а также количество и характер осадков. Наиболее совершенные климатические условия для формирования кор выветривания с присущими им месторождениями полезных ископаемых складываются в тропиках с круглогодичной высокой температурой воздуха и длительными периодами непрерывного увлажнения почвы, а наименее благоприятные — в суровом климате заснеженных 24 приполярных областей.

Распределение кор выветривания разного профиля, соответствующее географической зональности Земли 25

Состав коренных пород Состав коры выветривания в существенной степени зависит от состава субстрата, при разложении которого она образовалась. Ультраосновные и основные породы, в составе которых преобладают фемические минералы, разлагаются быстрее кислых пород и наиболее легко образуют кору выветривания. На них возникают коры с мощной верхней зоной остаточных продуктов выветривания ( «охрами» , состоящими из окислов и гидроокислов Fe и Mn. На глубине происходит накопление продуктов инфильтрации (карбонатов Ca, Mg и Fe, а также силикатов Ni. К коре выветривания этих пород приурочены месторождения железа (бурый железняк), никеля ( «силикатные руды), а также бокситов. Кислые породы, состав которых определяется преобладанием сиалических минералов, преобразуются медленнее, и кора выветривания формируется на них только в обстановке длительного и интенсивного разложения. В верхней зоне накапливаются глины или бокситы. Инфильтрация продуктов распада в зону полуразложенных пород осуществляется слабо. В к. в. кислых пород возникают месторождения глин разного состава и бокситов. Вследствие химического выветривания слабоминерализованных 26 вулканогенных и осадочных пород различного состава могут образовываться остаточные и инфильтрационные месторождения Mn,

Геологическая (тектоническая) структура Тектонические дислокации и деформации имеют значение как для образования месторождений выветривания, так и для последующего их существования. Дорудные тектонические деформации определяют пути проникновения приповерхностных вод в коренные породы, вдоль которых зарождаются и разрастаются участки коры выветривания (линейные коры). Главными элементами тектонического контроля при образовании месторождений выветривания являются отдельные трещины и их системы, особенно сближенные в виде зон трещиноватости, Рельеф местности дробления или рассланцевания (месторождения линейного типа). Расчлененный высокогорный рельеф местности, в условиях которого физическое разрушение преобладает над химическим разложением пород, неблагоприятен для развития кор выветривания и МПИ выветривания. Также не очень благоприятен сильно сглаженный равнинный ландшафт, особенно с высоким стоянием уровня грунтовых вод, не 27 создающим условия для разложения пород в зоне аэрации. Оптимальные условия для формирования месторождений выветривания определяются среднегорной, холмистой

Гидрогеология Остаточные месторождения выветривания формируются в зоне аэрации, выше уровня грунтовых вод. Неблагоприятны водоупорные породы типа глин, а также легко проницаемые отложения, не задерживающие фильтрацию воды. Оптимальные условия для химического преобразования пород складываются в породах с такой пористостью и трещиноватостью, которые создают проницаемость, обеспечивающую легкое впитывание поверхностных вод и их устойчивое, но Длительность формирования замедленное продвижение вниз. Образование зрелой, мощной и хорошо развитой коры выветривания, заключающей значительные МПИ, требует много времени. Время необходимо для разложения и выщелачивания даже легко преобразующихся соединений - сульфидов, сульфатов, хлоридов. Еще больше времени уходит на распад силикатов. Максимальное время затрачивается на разрастание коры выветривания сверху вниз. Геологический возраст (эпохи формирования) Никеленосные к. в. на змеевиках Южного Урала формировались от рэта (Т 3) до ранней юры, т. е. в течение 15— 20 млн. лет. Наилучшие условия для формирования кор выветривания и связанных с ними месторождений складывались в периоды длительных перерывов в морском осадкообразовании при 28

9. 2. Типы рудоносных гипергенных формаций Все гипергенные рудоносные тела предлагается объединять в четыре группы, каждая из которых соответствует определенному типу гипергенеза: поверхностному (наземному), подземному, термальному и подводному. Для каждого из этих типов гипергенеза характерно формирование только им присущей металлогенической специализации и типов месторождений. Поверхностный гипергенез — комплекс процессов и явлений, происходящих непосредственно на поверхности суши и проникающих вглубь с нисходящими водами. Гипергенными телами, возникающими в условиях поверхностного гипергенеза, являются коры выветривания, инфильтрационные (иллювиальные) коры, рудные шляпы, кепрок (покров продуктивной свиты), продукты ближайшего переотложения. Подземный гипергенез — комплекс процессов и явлений, происходящих в зоне гипергенеза, но не имеющих непосредственной связи с дневной поверхностью. Подземный гипергенез в значительно меньшей степени контролируется палеогеографическими обстановками, хотя и определяется исключительно экзогенными 29 факторами. Среди продуктов подземного гипергенеза, возникающих на различных глубинах, выделяются две резко различные группы гипергенных тел: палеоводоносные

9. 2. Типы рудоносных гипергенных формаций (продолжение) Термальный гипергенез — комплекс процессов и явлений, происходящих в зоне гипергенеза под влиянием проникающих в нее термальных вод — ювенильных, элизионных, артезианских и др. Термальный гипергенез приводит к возникновению трех типов гипергенных тел: экзогидротермальных штоков, жил, колонн, линз; гидротермокарстовых тел и гидротермальных кор. Все они являются приповерхностными частями гидротермальных систем. Активное влияние экзогенных факторов, непосредственно или опосредованно связанное с деятельностью живых организмов на гидротермальные системы, обычно прослеживается не более, чем на 1— 2 км. Состав приповерхностных частей зоны термального гипергенеза в ряде случаев зависит от палеоклиматических обстановок, в связи с чем предлагается выделять зоны термального гипергенеза, возникающие в условиях гумидного и аридного климатов. Подводный гипергенез (гальмиролиз) — комплекс процессов и явлений, происходящих в придонных частях консолидированной литосферы при ее взаимодействии с морской водой. В 30 гальмиролитических преобразованиях пород часто существенная роль принадлежит различным восходящим водам.

9. 3. Зона гипергенеза и жизнь Основные процессы, обуславливающие дифференциацию вещества в зоне гипергенеза и формирующие ее состав, строение и металлогеническую специализацию, порождены жизнью. Растительность, разлагая при фотосинтезе воду, генерирует свободный кислород, который дает начало процессам окисления. При этом растения способны за 5— 6 лет разложить столько воды, сколько ее содержится во всех морях и океанах. Растения земного шара за 300— 400 лет усваивают столько углерода, сколько содержится его в атмосфере Земли в виде углекислого газа. Этот процесс сопровождается накоплением огромного количества энергии, которая частично высвобождается при окислении, а частично фоссилизируется в виде углей, нефтей, и погружается вглубь Земли. Казалось бы, живое вещество составляет ничтожную часть общей массы Земли, но оно постоянно образуется и разрушается, переводя каждый раз солнечную энергию в химическую работоспособную форму. Если подсчитать всю массу живого вещества, которое произведено на Земле за последний миллиард лет, то она 31 превысит массу земной коры. Полагая, что последний миллиард лет продукция была близка к современной, суммарное ее количество можно оценить в 2× 1011× 109 = 2× 1020, т. е. в 10 раз больше массы

оль эндогенных факторов в формировании зоны гиперген Тепловой поток, продолжающий непрерывно подыматься к дневной поверхности, как уже отмечалось, в сумме значительно уступает количеству солнечной тепловой энергии и поэтому не оказывает существенного влияния на поверхностное коро- и осадкообразование. Но уже на глубинах в сотни метров и первые километры, т. е. в нижней части зоны гипергенеза, роль его в формировании физико-химических сред и породообразовании весьма значительна. Нагретые глубинным теплом воды резко повышают свою агрессивность по отношению к вмещающим породам, в них накапливаются большие количества разнообразных рудных элементов. Иное воздействие оказывают гидротермальные воды и газы, проникающие в приповерхностную часть зоны гипергенеза по разломам, надвигам, ослабленным контактам пород и пр. На путях их внедрения возникает крайне неуравновешенная физико-химическая система, характеризующаяся высокими градиентами изменения параметров и дифференциации вещества, образуются геологические 32 тела зоны термального гипергенеза. Наиболее благоприятными обстановками для обнаружения

9. 5. Метасоматоз в зоне гипергенеза В зоне гипергенеза (ГП) на подвижность компонентов, их дифференциацию и формирование метасоматической колонки определяющее влияние оказывают такие факторы как резкий спад температуры, давления, коллоидная сорбция, а также обусловленные жизнедеятельностью организмов колебания окислительновосстановительного потенциала, опосредованно связанное с этим изменение р. Н среды и пр. Скорость и полнота метасоматических замещений определяется не столько абсолютными значениями температуры, давления и других условий метасоматических реакций, сколько их градиентами. В этом отношении зона гипергенеза является уникальной оболочкой Земли. Если градиент температур в глубинных образованиях не превышает 1— 3° на 100 м, то в зоне ГП, особенно в местах проникновения в нее термальных растворов, он местами составляет многие десятки градусов на 100 м. В небольшом диапазоне температур происходят качественные и количественные изменения в поведении большинства химических элементов. Так, при 0 С замерзает вода — основной агент выветривания — и практически замирает жизнь, прекращаются реакции гидратации и гидролиза. В интервале температур от 0 С до +10 С располагается «биологический нуль» большинства 33 живых организмов, т. е. прекращаются их развитие и размножение. В интервале температур от +10 до +50 С в 50 раз

9. 5. Метасоматоз в зоне гипергенеза (продолжение) Еще более разительны отличия в параметре Р. В зоне гипергенеза господствует «арочное давление» , позволяющее в условиях открытой пористости существовать гидростатическому давлению, а при отсутствии подземных вод сохраняться в трещинах, карстовых ходах, зонах катаклаза поверхностным Р-условиям. Градиент давлений здесь огромен, что весьма благоприятно для развития метасоматитов. Подвижность многих элементов в зоне ГП (Fе, Мn и др. ) зависит от Еh среды, которое подчинено биогенным поверхностным процессам фотосинтеза. В зоне ГП интенсивно протекают процессы окисления сульфидов, создавая аномальные обстановки повышенной кислотности (до р. Н 1— 2). Значения Еh, резко пониженные по сравнению с существующими на глубине, в зоне ГП возникают в местах скопления углей, а также миграции нефтяных вод. Особое значение в миграции многих элементов занимают широко распространенные здесь коллоидные растворы и особенно присущие им органоминеральные комплексы. Основную массу кор выветривания, развитых в приповерхностной части зон ГП, составляют соединения кремния, алюминия и оксидного железа. 34 Чрезвычайно важна роль коллоидов в процессах сорбции из раствора и миграции различных элементов, особенно не достигающих предела растворимости. Основными коллоидными сорбентами в ГП являются

9. 6. Прогнозная оценка зон гипергенеза, в основе которой лежит анализ факторов (критериев) прогноза, проводимый в процессе геологосъемочных работ, ведется в соответствии с алгоритмом, приведенном на рис. 1. При прогнозной оценке зон гипергенеза обязателен учет результатов палеогеографических, литолого-фациальных, геохимических, палеогидрогеологических, космогеологических и прочих исследований, которые осуществляются при геологической съемке. В основе ее лежит анализ факторов (критериев) прогноза (рис. 1). Масштаб 35