Геологические манометры

Геологические манометры имеют немаловажное значение. Однако интерес к ним весьма узок и за исключением зачастую некачественных и иногда весьма сомнительных данных, в литературе едва ли можно что-нибудь найти. Трудности же, возникающие при использовании  геологических манометров и термометров, весьма разнообразные:

1. Во всех возможных случаях парагенезисов приходится иметь дело с содержанием серы или кислорода (в отдельных случаях — с селеном, мышьяком и др., которые по возможности также должны учитываться), что со своей стороны в значительной мере зависит от температуры, естественно в том смысле, что более высокая степень серы, соответственно кислорода, с понижением температуры становится устойчивее.

2. Речь идет здесь не о влиянии общего или частного давления (так, например, при содержании воды у цеолитов парциальное давление Н2O при одной или немногих атмосферах является общим давлением), а о суммарном парциальном давлении нескольких веществ, особенно серы, мышьяка и кислорода, а также таких соединений, как H2S и др.

3. Выявление результата действия давления очень сильно подвергается влиянию относительного и абсолютного сродства различных металлов, например, с серой и кислородом.

4. Как уже было сказано в другой связи, давление серы зависит от реакции с сопровождающими минералами, присутствующими не только в рудах, но и в боковых породах.

Затруднение, указанное в пункте первом, может быть исключено при знании температуры на основании геологических термометров, также иногда и во втором пункте, если путем наблюдений можно исключить существенное содержание, в частности серы в реакции, далее в третьем пункте, когда установлено, что в реакциях принимает участие только один металл, и, наконец, в четвертом пункте в случае наличия непроницаемой и совершенно не способной к реакциям боковой породы. Однако совпадение всех этих условий едва ли возможно.

Приведем некоторые примеры: а) известны очень редкие случаи, где халькопирит превращен в ковеллин+пирит (CuFeS2-(-S=CuS+FeSs); имея в виду большую устойчивость халькопирита, это, естественно, возможно лишь при очень высоком парциальном давлении серы; б) такие парагенезисы, как в Пинге-Рикенсглюк, где вместе встречаются пирит+ -(-пирротин -(-магнетит+фаялит, могут быть использованы как геологические манометры при наличии надежного геологического картирования; парциальное давление кислорода при этом, разумеется, было незначительным (фаялит не был разложен с образованием FesO4+SiO2) и отсутствуют другие металлы, кроме железа.

Реликтовые структуры

Парагенезис пирит-f-пирротин зависит только от давления и температуры, возможно, удастся установить в этом случае и давление; в) совместное нахождение продуктов распада Fe2TiO4H FeTiOa во многих титаномагнетитах указывает на очень незначительное, но с охлаждением, естественно быстро поднимающееся, парциальное давление кислорода; эти взаимоотношения представляют возможности для экспериментирования; г) часто наблюдавшееся в сидеритовых жилах Зигерланда, измененных на контакте с базальтами, образование магнетита и халькозина обнаруживает уже такие сложные реакции, что, несмотря на ясные и простые соотношения минералов, оценка давления кажется безнадежной, и так будет в большинстве случаев.

Реликты. Для познания истории формирования какого-либо месторождения исключительно важное значение имеют реликтовые структуры предыдущих стадий образования. Даже при образовании самого простого гидротермального месторождения, если говорить только о температуре, должны были, по-видимому, иметь место, по крайней мере, три стадии: внедрение горячего раствора в более холодную среду, при котором должно иметь место выпадение вещества; высшая степень воздействия вследствие привноса вещества и нагрева, при котором в зависимости от условий первоначально образованные парагенезисы могут быть изменены или преобразованы в высокотемпературные ассоциации; и, наконец, время спада термальной активности, при котором изменившийся химический состав раствора может воздействовать на минеральный состав ранних стадий и обусловить выпадение новых элементов, которые до этого уже находились в растворе, но не выпадали. Таким образом, преобразование минерального состава на поздних стадиях не всегда должно быть обусловлено новым привносом вещества. Это в значительной мере относится к проявляющейся в определенных типах месторождений поздней минерализации (минералы сурьмы в свинцово-цинковых рудных жилах, минералы теллура в золотокварцевых жилах, минералы серебра в кобальто-никелево-мышьяковых месторождениях). По существу, все то, что относится к ранним стадиям образования и не находится более в равновесии (вещественно, структурно или парагенетически) с более поздними стадиями, а также с теми соотношениями, которые обнаруживаются при вскрытии горными работами, сейчас представляет собой «реликт». Мы, конечно, ограничимся случаями, где имело место значительное изменение и в существующем окружении минералы или структуры кажутся по составу или форме чужеродными; так, например, если в массе лимонита железной шляпы вместо присущей этому минералу структуры стеклянной головы появляются ячейки ромбоэдрической формы, то они указывают на наличие здесь в прошлом сидеритовой массы или если в давленой массе железно-слюдкового сланца эпизоны встречаются остатки магнетита и т. д. Естественно, что число реликтов, включая каждый остаток от замещения, каждый распад, каждую псевдоморфозу, бесконечно велико, и здесь невозможно привести даже часть имеющегося материала.

Вещественные реликты

Остановимся лишь на избранных, кажущихся заслуживающими внимания примерах, среди которых имеются показательные явления. Грубо могут быть выделены реликты вещества и реликты формы, но при этом надо заметить, что часто оба вида трудно разделить. Так, например, о происхождении какого-либо структурного реликта уверенно можно говорить, когда что-то осталось от прежнего вещества, при каких-то условиях основательно преобразованного.

Замещения могут быть установлены определенно, только если они содержат вещественные или структурные реликты. При реакциях замещения возникают, как промежуточные ступени, вяло реагирующие минералы, которые вуалируют замещение или препятствуют полному разрушению исходного вещества. В петрографии в таком случае говорят о «запечатанных реликтах»; это выражение может быть введено и в минераграфию. Почти тривиальный пример представляют остатки халькопирита в массах лимонита. Часто они защищены от быстрого разрушения оболочками халькозина, который медленно проникает во внутреннюю часть. В других случаях, по-видимому, при наличии весьма кислых и высококонцентрированных грунтовых вод, образуются по халькопирита, ориентированные по (0001) включения ковеллина, пластинки которого отчасти предохраняют халькопирит, а отчасти, после его выноса, образуют ячейки, позволяющие распознать прежнее распространение халькопирита и даже положение зерен.

Также часты случаи, когда блеклая руда замещается галенитом с образованием бурнонита. Реакционная кайма бурнонита, образующегося на блеклой руде, некоторое время предохраняет блеклую руду от дальнейшего разрушения и позволяет ее определить.

Обволакивание без замещения проявляется таким же образом. В высокометаморфизованных месторождениях тальковых сланцев или «талькового камня» встречаются иногда кристаллы магнетита, которые во внутренних частях содержат обломки растертого хромита. Нет никаких признаков замещения этого хромита магнетитом; он образует лишь ядро, вокруг которого последний кристаллизуется. Без реликтов хромита эти породы нельзя было бы отличить от весьма сходных, возникших вследствие оталькования доломитов. Реликты хромита позволяют распознать первоначальную природу породы как перидотит.

Исходный материал может быть полностью разрушен, однако сохраняются какие-то остатки его вещественного состава. В диабазах, зеленых сланцах и исходных породах мы находим пятна титанита или анатаза, прежде в петрографии называвшихся «лейкоксеном».

Структурные реликты

Они образуют либо округлые скопления на месте прежнего титаномагнетита, либо удлиненные — на месте ильменита. Поскольку имеются все переходы от псевдоморфоз по скелетам ильменита в титаномагнетитах к лишь частично измененному ильмениту, их происхождение устанавливается, бесспорно. Показывает октаэдрическое расположение прежнего магнетита в джозефините, иллюстрирует аналогичные соотношения неизвестного происхождения.

Изучение руд Витватерс-Ранда генетически очень интересно. Они содержат в большом количестве рутил, являющийся самым распространенным после кварца, пирита и, может быть, серицита. Этот рутил представляет собой реликты «черного песка» («black sand») — титаномагнетито-ильменитовых песков, которые первоначально сопровождали россыпь витватерс-рандских конгломератов, как и любую золотую россыпь. Содержание железа в этих песках частично было источником для образования пирита. Так как столь типичные структурные реликты, подобные только что упомянутым, встречаются весьма редко, невозможно сомневаться в объяснении их.

Структурные реликты необычайно многообразны. Кое-что может быть приведено в грубом приближении по схеме.

Когда распознается зональное строение, можно прийти к выводу об исходном минерале, остатков которого не сохранилось. Так, в частности, приходилось наблюдать очень тонкозернистые тесные прорастания никелина, халькопирита, блеклой руды, серебряных минералов, которые благодаря зональному расположению компонентов обнаруживали грубое зональное строение бесследно исчезнувших крупных кристаллов смальтина. Поскольку при этом сохранились облекавшие смальтин, очень типичные крустификационные обрастания саффлорита, другое объяснение совершенно исключено.

Распады твердых растворов могут дать очень интересные реликтовые структуры, если продукты распада оказываются устойчивыми в отношении какого-либо рода замещений. Наиболее известные и действительно распространенные примеры дают ильменитовые скелеты титаномагнетитов, которые особенно часто сохраняются при замещении магнетита сульфидами. Было установлено, что халькопирит, борнит, пирротин, пирит, арсенопирит, пентландит, многие жильные минералы и срастания этих минералов представляют собой агрегаты тонкозернистых сульфидов или смеси сульфидов, находящиеся на месте очень крупнозернистых титаномагнетитов.

Нередки также титанитовые скелеты, образовавшиеся за счет ильменитовых скелетов в распавшихся ильменит-гематитах; они наблюдаются, в частности, в боковых породах гидротермальных жил.

Ориентированные включения могут играть такую же роль. Показан креннерит (псевдоморфный по нагиагиту), который образует включения в ранее существовавшем неодигените. Последний бесследно исчез и замещен халькозином и борнитом.

Формы кристаллических дендритов

Формы кристаллических дендритов («вязаные») могут при полном растворении и выносе ранее существовавшего минерала указывать на его природу благодаря форме и парагенезису. Кейль установил первым, что многие проявления «вязаного» серебра, аргентита и др. в ассоциации с кобальто-никеле-серебряными минералами связаны с ранее существовавшими «вязаными» выделениями висмута.

Характерные катакластические формы, разлистование минералов со слоистой кристаллической структурой, спайность, трансляции, образование двойников давления — все это может исключительно четко повторять включения в ранее существовавшем неодигените.  Последний бесследно исчез и замещен халькозином и борнитом.

Формы кристаллических дендритов («вязаные») могут при полном растворении и выносе ранее существовавшего минерала указывать на его природу благодаря форме и парагенезису. Кейль установил первым, что многие проявления «вязаного» серебра, аргентита и др. в ассоциации с кобальто-никеле-серебряными минералами связаны с ранее существовавшими «вязаными» выделениями висмута.

Характерные катакластические формы, разлистование минералов со слоистой кристаллической структурой, спайность, трансляции, образование двойников давления — все это может исключительно четко повторяться при замещении и позволяет распознать исходное вещество, а также в какой-то мере его историю. Многие смальтины пронизаны трещинками, стенки которых покрыты саффлоритовыми корками. Иногда кристаллы смальтина полностью удалены, а трещинки сохранились (например, в образцах из Нидер-Рамштадта, которые раньше были сфотографированы автором).

Промежуточные структуры окисления при полном замещении минералов лимонитом могут показать иногда исходный материал, даже когда плотная лимонитовая масса сама по себе нетипична. Так, «железная шляпа» рудника Матустер (Фарм-Флакфонтайн) содержит плотный лимонит, полированные шлифы из которого очень отчетливо обнаруживают структуры «птичьего глаза», столь характерные для пирита, образованного за счет пирротина. При этом, разумеется, не сохранилось никаких вещественных реликтов какого-либо сульфида.

Мирмекитовые срастания лишаются иногда одного компонента при окислении или другого рода изменении. В некоторых случаях даже только по форме можно установить природу исчезнувшего минерала. Однако при бесконечно широком распространении различного рода мирмекитов к выводам нужно подходить с большой осторожностью.

Гелевые текстуры могут быть восстановлены как вещественно, так и структурно по округло-почковидной форме, а также по расположению посторонних включений, даже если главный минерал, претерпев собирательную перекристаллизацию, стал крупнозернистым или полностью замещен каким-либо другим минералом.

Число различных случаев могло быть значительно увеличено, и каждый случай иллюстрирован очень многими примерами.

Генетические объяснения структурных признаков

Дальнейшие возможности генетического объяснения структурных признаков. В предыдущих разделах, касающихся в частности типоморфных структур, геологических термометров и реликтов, автор неоднократно говорил о значении структур для объяснения условий образования месторождений. При этом многократно подчеркивалось, что приведенные данные являются отнюдь не полными. Здесь приводится только несколько возможных объяснений, которые не были охвачены предыдущими разделами. Такой факт, как наличие «припаянного» контакта («frozen to the walls»), сам по себе довольно второстепенный и не дающий оснований для больших генетических выводов, составляет характерный признак высокой температуры образования. Именно при высокой температуре в зальбанде не возникает никаких глиноподобных минералов, а граница жилы, как и в непосредственном контакте, боковая порода, сильно окварцовывается; имеется также множество отдельных микроскопических наблюдений, которые могут более или менее «случайно» дать важные в генетическом отношении указания, не охваченные предыдущими разделами.

Приведем отдельные случаи: например, в отношении метаморфизованной осадочной руды может возникнуть сомнение, была это древняя россыпь или магнетит, образовался путем метаморфизма за счет других рудных минералов. Если бы каждый шлиф не обнаруживал совместного нахождения распавшегося титаномагнетита и обычного магнетита, второе объяснение не возникало бы.

Для некоторых проявлений блеклой руды, благородных серебряных минералов и др. нелегко решить, образовались они как первичные или вторичные в зоне вторичного обогащения. Если же мы найдем здесь, например, совместно галенит в сплошных массах и в срастании со сфалеритом, обнаруживающим признаки распада в виде халькопирита, и галенит в дендритовых и других формах, характерных для низких температур, то для сопровождающих минералов вторичное обогащение, по-видимому, возможно. В другом подобном случае серебро может быть как первичным, так и вторичным. При этом структуры мало о чем говорят, при том и другом генезисе серебро осаждается па неблагородных рудных минералах и, с другой стороны, часто обладает склонностью, даже при, несомненно, вторичном выпадении, обволакивать минерал, который послужил причиной осаждения, или не проникать в него. Если же в месторождении наряду с обычным серебром присутствует электрум, то тогда, по крайней мере, имеет место большой разрыв в образовании обоих видов серебра и, возможно, вторичное обогащение.

Марганцевые руды, несмотря на обычно осадочное происхождение, могут и структурно и по минеральному составу обнаруживать совершенно различные явления. Железо может выделяться из сложных марганцево-железистых минералов и, наоборот, входить в минералы простого состава и т. д. Появление определенных сопровождающих минералов, прежде всего из группы силикатов, может дать достоверные или вероятные указания.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.