Лекция 16 Продукты гидротермальной деятельности Флюидные потоки Моделирование

Лекция 16. Продукты гидротермальной деятельности Флюидные потоки Моделирование Флюидные минералы Руды Заимствовано у С. И. Прокопчука

16 -2 Условия гидротермального минералообразования Гидрофильность Гидрофобность 1. Смачивание определяется соотношением сил а) адгезии (прилипание тел - краски, клея, пленок). Абсолютное смачивание при = 0. б) когезии (сцепление молекул, атомов, ионов ) и 2. Флюиды (поровые растворы): а)подвижные (мигрирующие в открытом пространстве) б) неподвижные (находящиеся в закрытом пространстве) ( «застойные» , «связанные» ) 3. Миграция минералообразующих компонентов: а) диффузионная б) фильтрационная 4. Режимы минералообразования а) Диффузионный - при высоких температурах б) Кинетический (химический) - при низких температурах 5. Слои на контакте «раствор-порода» : а) Свободной жидкости (центральный) б) Промежуточный (переходный) в) Диффузионный (приграничный, неподвижный)

16 -3 Динамика флюидов при гидротермально-метасоматическом минералообразовании 1. Объемная миграция флюидов 2. Пленочная миграция флюидов Миграция минералообразующих элементов при эффекте теплового скольжения: а) Диффузия ионов к твердой поверхности через неподвижный слой г) Адсорбция и реакция на поверхности в) Десорбция продуктов реакции с поверхности г) Диффузия от поверхности в подвижный слой

16 -4 Флюиды и и продукты их деятельности Флюиды продукты их деятельности Пневматолиты Гидротермалиты Полости, каналы, миароловые пустоты Метасоматиты Горнопородный массив Порододоминирующий режим Флюидодоминирующий режим Порода «инертная» среда Порода активная среда Газообразные Жидкие (водные) Газово-жидкие Флюиды H 2 O, H 2 S, SO 2, S, CO, [CO 3]2 -, [SO 4]2 -, [Cl]-, [F]-

16 -5 Динамика флюидных потоков Флюидо- (ФДР) и порододоминирующий режимы (ПДР) минералообразования Специфика пневматолитовогидротермальных преобразований Пневматолититы Гидротермалиты 1. В рамках единого цикла ПДР Область разгрузки Пневматолитогидротермалиты Область переноса пневматолититы и гидротермалиты накладываются на метасоматиты; 2. Последовательно-стадийный (телескопированный) характер минерало- и рудообразования; 3. Преобладание полосчатых и брекчиевидных структур и текстур, образование друз, а также крупных и гигантских кристаллов; 4. Геометрический отбор и идиоморфизм - надежные критерии последовательности образования и роста минералов; ФДР Область мибилизации 5. Четко обособляются области питания, транспорта и разгрузки флюидов.

16 -6 Области мобилизации флюидов (1) (3) – рудоотложение (2) – транспорт (1) – мобилизация Вторичная Место - надапикальная область, экзоконтакты Фактор - агрессивность флюидов Продукты - среднетемпературные метасоматиты и гидротермалиты Процессы - альбитизация, окварцевание, выщелачивание (экстракция рудных компонентов) Первичная Место - магматическая камера (массив) Фактор - геохимическая специализация магмы Продукты - пегматиты, грейзены, высокотемпературные метасоматиты и гидротермалиты Флюиды Процессы - окварцевание, серицитизация, карбонатизация

16 -7 Область транспортировки флюидов (2) Примеры (по результатам эксперимента): 1. Золото-кремниевые гели устойчивы при 250 -350°С; 2. Хлорные и серные комплексы металлов устойчивы при высоких . значениях окислительно-восстановительного потенциала Eh; 3. Фтор-гидроксильные комплексы Sn, W, Be, Bi, Cu, Pb и Zn устойчивы при значениях р. Н>8. Устойчивые формы переноса Элементная Коллоидная Комплексами (в растворах) - HSi. O 3 - HSi. O 2 S- Соединениями (во флюидах) - Si[OH]4 Si 2 O[OH]6 Параметры Кислотный режим (р. Н) Температура среды Концентрация компонентов Миграция По каналам трещинного типа По системам открытой пористости Флюиды

16 -8 Область разгрузки флюидов (3) Примеры: 1. Sn, Pb, Zn, W, Be, Bi, Cu отлагаются из натриево-калиевых 2. фтор-хлоридно-бикарбонатных растворов; 2. Для образования киновари ( -Hg. S) нужна щелочная среда, а метациннабарита ( -Hg. S) – кислая; 3. Кварц образуется из щелочных растворов Факторы разгрузки флюидов (барьеры): Геохимические: Изменение р. Н и Eh Сброс газовой фазы Структурные: Повышенная трещиноватость Свободные полости Литологические: Состав вмещающих пород, содержание углерода Флюиды

16 -9 Сопутствующие изменения а) околожильные - в стенках жил (метасоматоз вмещающих пород) б) околорудные – сопутствующие рудным минералам - хлоритизация, (Au, Ag, Cu, Pb, серицитизация, окварцевание, пропилитизация (CO 2, S, K): jj. Zn, Mo, Sb, Hg) альбит, кальцит, серицит, пирит, хлорит, актинолит, кварц, эпидот, цеолиты Главные регуляторы флюидного массо- и теплообмена 1. Градиенты температуры 2. Градиенты газогидродинамического давления 3. Плотность флюидов (концентрации элементов) 4. Структуры и состав вмещающей среды Следствие – подъём флюидов и конвекция 5. Конвекция: А) Вынужденная: - погружение, уплотнение и разогрев - внедрение магмы Б) Свободная – градиентная (по температуре и концентрации) 6. Самоорганизация концентрация (руды) Результат – формирование областей мобилизации, транспортировки и отложения элементов

16 -10 Область разгрузки флюидов Структурные барьеры - повышенная трещиноватость, свободные полости, обрушение - Литологические барьеры - состав вмещающих пород, наличие углерода Геохимические барьеры: - изменение р. Н и Eh - сброс газовой фазы Примеры: 1. Sn, Pb, Zn, W, Be, Bi, Cu отлагаются из натриево-калиевых 2. фтор-хлоридно-бикарбонатных растворов; 2. Для образования киновари ( -Hg. S) нужна щелочная среда, а метациннабарита ( -Hg. S) – кислая

16 -11 Вертикальная зональность в гидротермально-метасоматической системе Метасоматизм, гидротермалиты и дайковые комплексы (гранит-порфиры, лампрофиры, долериты, диабазы, порфириты) Генетические и парагенетические связи Обстановка слабого растяжения № Название зоны Состав пород 1 Надрудная Вторичные кварциты Пластовая залежь 2 Рудная Адуляр-кварцевый (Au, Ag) Крупные прожилки, гнезда 3 Предрудная (калиевых гидротермалитов) Гидрослюдисто-адуляркварцевый Мелкие прожилки, гнезда 4 Начальная (метасоматическая) Гидрослюдисто-кварцевый (привнос K и Si, вынос Na, Al и Fe 3+) Блоки и зоны фарфоровидных риолитов Характер оруденения (снизу вверх по зонам): Форма вкрапленное → вкрапленно-прожилковое → прожилково-жильное → жильное

16 -12 Пневматолитово-гидротермальные минералы Жильные Рудные Аурипигмент As 2 S 3 Антимонит Sb 2 S 3 Барит Ba[SO 4] Вольфрамит (Fe, Mn)WO 4 Кальцит Ca[CO 3] Галенит Pb. S Кварц Si. O 2 Гематит Fe 2 O 3 Опал Si. O 2 n. H 2 O Киноварь Hg. S Реальгар As 4 S 4 Молибденит Mo. S 2 Флюорит Ca. F 2 Рутил Ti. O 2 Халцедон Si. O 2 Сфалеритом Zn. S Целестин Sr[SO 4] Халькопирит Fe. Cu. S 2 Формы проявления: натечные, агрегативные (прожилки, щетки, друзы, расщепленные кристаллы), часто монокристаллы

16 -13 Виды пневматолитово-гидротермальных минералов Безводные (кварц, флюорит, барит, ангидрит, карбонаты, сульфиды, слюды, альбит, пренит, эгирин, мусковит) – преимущественно высокотемпературные Гидроксилсодержащие (малахит, азурит, гётит) - низко- и среднетемпературные Водосодержащие (гипс, халцедон, опал) - низкотемпературные Алюмосиликаты -– в миароловых пустотах Места современного минералообразования Фумаролы – газы и пары воды конденсация фумарольные гидротермы Cольфатары - H 2 S, SO 2, CO, S, KCl, Na. Cl Черные курильщики - в районе срединно-океанических хребтов

16 -14 Жеода с псевдосталактитами халцедона http: //wiki. web. ru/images/2/2 d/Ps_stal_Chalc 1. jpg Вмещающая порода - окремненный известняк Старая Ситня, Ступинский район, Московская обл. 5 см Фото: В. А. Слётов http: //mindraw. web. ru/cristall 10. htm

16 -15 Халцедоновые псевдосталактиты Фото: В. Минаева (коллекция Л. Иоффе) 5 см http: //fotki. yandex. ru/users/ilm/view/183549? page=0

Псевдосталактиты гётита конической формы 16 -16 (Бакальское м-ние, Ю. Урал) 5 см Фото: В. А. Слётов http: //mindraw. web. ru/cristall 10. htm

16 -17 Жеода с кристаллами целестина 1 см

16 -18 Текстуры в полостях Газогравитационные (возгонные) В кровле полостей - мусковит, берилл, флюорит В основании - альбит Сера, антимонит, реальгар, аурипигмент, галенит Гидрогравитационные (седиментационные) текстуры На стенках - ритмично-полосчатые В основании – брекчии обрушения и ритмично-полосчатые (минералогические уровни) Коллоидальные - опал и халцедон (агаты) Тектонические брекчии с цементом из флюорита, кальцита, кварца, барита, целестина, молибденита, халькопирита, сфалерита, галенита Комплексные образования - руды Рудообразование - частный случай разгрузки флюидов (оптимальное сочетание нескольких факторов) Формы тел рудных тел – жилы, штокверки, тела сложной формы Руда – категория экономическая, а не геологическая

Практическое значение гидротермалитов 16 -19 Полезное ископ. Au Ag Со Мо Hg Pb, Zn Месторождение Кочкарское, Чел. обл. Берёзовское, Сверд. обл. Степняк Конгсберг оз. Медвежье Фрейберг Яхимов Талнах; Октябрьское Сора Эрдэнет-Обо Коунрад Альмаден Заводинское, Зыряновское Пршибрам Мауна-Лоа (вулк. , сольфатары) S Матсуо, Сиретоко-Йосан Исландский шпат Плато Путорана Mn, Ti, W, Sn и др. Страна Россия Казахстан Норвегия Канада Германия Чехословакия Россия Монголия Казахстан Испания Рудный Алтай Чехословакия Гавайи Япония Россия

16 -20 IV-17 -15 Гидрогравитационные (седиментционные) текстуры в агатах (минералогические уровни) Нулевой уровень Заимствовано у С. И. Прокопчука 1 см http: //irnet. ru/psi 73/hobby_r. htm

6 -21 IV-17 -15 Заимствовано у Однокамерный агат с трехэтапной историей Уровни: 2 1 0

16 -22 К 0 – камера 0 К 1 – камера 1 К 2 – камера 2 а Двухкамерный агат с двухэтапной историей (начало постепенного разворота) П Ложный уровень а С к 2 а к 1 Первый уровень к 0 а П - перегородка Нулевой уровень Заимствовано из монографии Минералы Монголии, 2006)