Спор о генезисе

Спор о генезисе месторождений Садбери, особенно «оффсетов», в значительной мере разрешается путем того же самого объяснения, которое приложимо к образованию роговой обманки вокруг авгитов или также — к их полному замещению в габбро или вообще к образованию кайм во многих магматических горных породах. Конечно, последующий привнос вещества, скачки в падении температуры, изменение рудных растворов, повторное повышение температуры и т. д. тем самым нисколько не исключаются и, бесспорно, часто имеют место. Никогда, однако, сразу не бывает полностью ясно, имеем мы дело с явлениями асцендентными или десцендентными («гипогенными» или «гипергенными»), генетически связанными или самостоятельными, сопровождающимися или несопровождающимися привносом либо выносом вещества. Типичные низкотемпературные парагенезисы которые обычно характерны для зоны вторичного сульфидного обогащения, могут быть также гидротермальными и даже высокотемпературными образованиями, и наоборот, среди низкотемпературных образований, например зоны вторичного сульфидного обогащения или зоны окисления, изредка встречаются минералы и структуры, которые в иных случаях, без сомнения, принимаются за «гидротермальные».

Объяснение происхождения замещений даже в тех случаях, когда в отношении процесса и возрастной последовательности нет никаких сомнений, требуют очень большого опыта, а часто также интуиции.

Относительно химизма замещения написано очень много, однако в литературе по этому вопросу имеется ряд ошибок. Положение, согласно которому «благородный» элемент вытесняет «неблагородный» элемент из его соединений (случай, когда аргентит обычно замещает халькозин), имеет столько действительных и видимых исключений, что к решению необходимо подходить осторожно. Обратная последовательность при низких температурах может объясняться избытком катионов неблагородного элемента, как это встречается, правда довольно редко, даже в «зоне цементации», где халькозин замещается борнитом, а последний — халькопиритом. При повышенных температурах, помимо концентрации растворов, имеет значение зависимость понятия «благородный» от температуры, так что и при одинаковой концентрации в качестве замещающего минерала могут выступать соединения то одного, то другого элемента. Очень сильное изменение pH при нормальном ходе процесса, например от пневматолитового к высокотемпературному гидротермальному и низкотемпературному гидротермальному, также обусловливает ряд неожиданностей. При изучении взаимоотношений рудных и жильных минералов, например при часто встречающемся поразительном избирательном и взаимном замещении кварца и силикатов сульфидами, но особенно окислами, как при высоких, так и при низких температурах, надо особенно остерегаться предвзятых мнений, иначе легко прийти к неправильному определению возрастной последовательности и других соотношений.

В нашу задачу не входит более подробное освещение химизма и значения замещения в учении о рудных месторождениях. Это потребовало бы сотен страниц, и все-таки не было бы исчерпывающим.

Механизм замещения

Мы ограничимся, поэтому описанием и иллюстрацией известных примеров, а также особенно таких, которые доступны не каждому начинающему или даже представляют исключения или весьма редки.

Механизм замещения часто понятен; растворы (в весьма редких случаях — также расплавы) циркулируют по таким ослабленным направлениям, как трещины (Spalten, Sprimgen), тончайшие волосяные трещинки между отдельными минеральными зернами и в самих зернах, отыскивают себе пути в кристаллической структуре отдельного зерна, часто совпадающие со спайностью, используют скрытые напряжения и действуют «фронтально», т. е. без использования таких обходных путей.

Однако могут встречаться неожиданно сложные случаи, которые не так просто объяснить. Минералы, известные как легко поддающиеся замещению, могут оказаться, по-видимому, трудно замещаемыми. Это объясняется главным образом наличием в растворах большого количества ионов, входящих в соответствующий минерал. Труднее понять такие случаи, когда воздействию или даже избирательному замещению подвергаются минералы, известные своей химической стойкостью в отношении замещения (хромит, кварц, ильменит). Это вызвано весьма необычным составом растворов, а часто также очень длительным временем воздействия.

Замещение одних силикатов и одновременно появление других (весьма сходного состава) может дать в ходе будущих исследований указания относительно природы рудных растворов.

Формы замещения зависят от многих факторов. Такие из них, как спайность, плоскости трансляции, твердость, пластичность, химическая стойкость, связаны с кристаллической структурой и кристаллическими связями, такие, как температура, длительность воздействия, тектонические напряжения, определяются предшествовавшими условиями, такие, как pH (кислый или щелочной характер), комбинация элементов, относительная концентрация, обусловлены составом поступающих остаточных или поздних растворов. Действие этих факторов удается отличить лишь в отдельных случаях, хотя некоторые приблизительные закономерности все же установлены. Вместо подробного описания мы сошлемся на рисунки и микрофотографии.

Следует еще раз подчеркнуть, что приведенные обозначения типов й форм замещения ни в коей мере не являются исчерпывающими и часто не очень удачны, поэтому автор, чтобы не увеличивать массы названий, выбирает лишь отдельные примеры.

1. Тончайшие сетчатые образования представляют собой формы, характерные для рудных минералов, лишенных явно выраженной спайности. Развитию их благоприятствуют явления катаклаза и скрытые напряжения. Намечающаяся спайность может привести к предпочтительному развитию замещения в определенном направлении.

2. Петельчатая структура замещения наиболее типична и часто встречается. Количество остатков замещения изменчиво, обычно оно невелико, поскольку эта структура частично происходит из структур групп 4,6, 7, 8, а частично также из 9-й. Первоначально может иметь место весьма характерное предпочтение определенных направлений, позже оно полностью исчезает.

Формы замещения

Неудачное название структуры «разорвавшейся бомбы» («exploded bomb»), применявшееся для обозначения замещения пирита в зоне вторичного сульфидного обогащения, представляет собой особый случай.

В американо-английской литературе укоренилось довольно точное выражение «кариозоподобный» («caries-like») для обозначения начинающегося замещения, приводящего в конечном итоге к структурам группы 2. Разумеется, спайность и трещинки, определяющие направление замещения, изменяют картину.

3. Раскрошенные структуры в конечной стадии могут быть сходны с петельчатыми, однако в типичных случаях они отличаются вогнутой формой остатков от замещения, в то время как остатки в петельчатых структурах имеют выпуклую форму. Подвергающийся замещению минерал часто характеризуется отсутствием отчетливой спайности, но в нем могут быть скрытые напряжения.

4. Скелетные формы особенно часто появляются в тех случаях, когда вследствие более быстрого роста по вершинам и ребрам кристалл первоначально развивается в виде скелетообразного остова, промежутки в котором зарастают несколько позже, но довольно быстро.

К такому развитию и тем самым к образованию форм замещения особенно склонны галенит и пирит низкотемпературных месторождений. Сюда принадлежат также случаи предпочтительного замещения загрязненных, богатых включениями материнского раствора или вообще быстро зараставших внутренних частей кристаллов по сравнению с их более чистыми наружными частями. Существуют переходы к зональным структурам замещения.

5. Графические структуры при замещении, по моим данным, возникают значительно реже, чем это обычно предполагают. Появление их можно ожидать при большом сходстве кристаллических структур и примерно одинаковом объеме замещаемого и замещающего минерала.

6. Решетчатая и пластинчатая структуры также связаны с определенным сходством пространственных решеток. Они могут быть обусловлены также ясно выраженной спайностью, создающей пути проникновения в замещаемый минерал. Сходство и различие рассматриваемых структур со структурами распада твердого раствора изложены в разделе распада. Конечно, как хозяин, так и гость в пластинчатых структурах распада могут подвергнуться замещению с точным сохранением замещаемых форм распада и появлением кажущихся на первый взгляд необычными партнеров. Так, в пентландите и пирротине встречаются октаэдрические сетки ильменита, наблюдаются халькопирит с пластинками пирита (на месте кубанита), кварц с реликтами пирита, борнит со скелетными образованиями титанита и др. Красивые решетчатые формы могут появляться при избирательном замещении двойников давления.

7. Зональное замещение, по данным Григорьева, встречается редко. Автору известно столь большое число случаев, что он не может присоединиться к этому мнению. Весьма характерна, например, зональная мартитизация магнетитов из контактовых месторождений, причем зональное строение у них очень четко выявляется и при травлении.

Замещение смальтина различными минералами

Особенно красивые узоры возникают при замещении смальтина различными минералами и их парагенезисами. Показан довольно необычный случай (Лос-Харалес, Испания); здесь хромит в срастании с силиката ми по трещинкам, но главным образом в наружных частях зерен замещен никелином Подобные картины при замещениях в зоне вторичного сульфидного обогащения встречаются в массовом количестве Обычно наблюдаются переходы к структурам 6 и 4 и других групп, поскольку наружные зоны вследствие более мед ленного роста чище и поэтому труднее поддаются замещению. Поскольку у минералов, возникших в низкотемпературных условиях, зональное строение выражено особенно четко, у них проявлено также соответствующее избирательное замещение.

8. Дендритовые узоры (выражение Григорьева в данном случае несколько путаное) образуются, например, когда кальцит замещается вдоль трех направлений спайности и предпочтительно по линиям их пересечения. Аналогично, но еще более четко выражено явление особенно легкого проникновения растворов вдоль двойниковых пластинок.

9. Цементные структуры представляют собой такой случай, когда замещается цемент песчаников, а также брекчий. Замещение часто захватывает затем также цементируемые зерна. При интерпретации этих структур необходима во всех отношениях крайняя осторожность. Иногда встречаются весьма необычные «первичные» цементирующие минералы, в других случаях, наоборот, цемент иногда замещается неожиданно настолько полно, что замещающий минерал рассматривают как «первичный». Встречаются также, например, песчаники со столь широко развитым и обильным цементом, что возникает предположение об обилии связующего вещества в исходной породе, в то время как в действительности оно почти отсутствовало; зерна кварца по границам подвергались столь интенсивному разъеданию, что создалось ложное представление о распространенности цемента. Интенсивное замещение при этом самого кварца даже в осадочных парагенезисах удивительно, но не может отрицаться.

10. Фронтальные замещения не упоминаются Григорьевым, однако встречаются довольно часто. Если в замещаемом минерале отсутствуют, спайность, трещинки, границы зерен, посторонние включения, либо какие-то иные скрытые зоны ослабления, то замещение может происходить по широкому фронту, принимая неправильные, действительно случайные формы, часто с довольно равномерно округленными ровными границами. «Взаимные границы» («mutual boundaries»), т. е. равномерно и случайно искривленное взаимное примыкание зерен различных минералов, часто привлекаются как «доказательство» одновременного отложения и как факт, исключающий замещение (конечно, большей частью в смысле «цементационного замещения»), что, безусловно, не верно. Реликты, например, продукты распада твердого раствора, переходящие из исходного минерала в замещающий, могут и при ровных границах однозначно доказывать замещение.

Примеры замещения

Конечно, без таких реликтов часто невозможно доказать или даже вообще предполагать замещение.

11. Иные формы замещения, безусловно, еще встречаются в большом количестве, так как рисунки взаимного обмена вещества столь многообразны, что никакая классификация не может быть исчерпывающей. К установлению этой сборной группы приводят (поневоле) также многочисленные конвергенции и переходы.

Случаи замещения между рудными минералами, рудными и жильными минералами, а также среди жильных минералов столь необычайно многообразны и многочисленны, а также столь общеизвестны, что примеры кажутся излишними. «Правило», согласно которому твердые минералы замещаются мягкими, примерно по схеме пирит — сфалерит— халькопирит — галенит — пираргирит — аргентит, подтверждается сотнями случаев, но все-таки оно остается только правилом.

Приводимые здесь примеры либо необычны и в литературе не отмечены, либо относятся к многократным последовательностям с обратными взаимоотношениями и другим подобным случаям. Обычные случаи замещения или всем известны, или могут быть найдены в описании отдельных минералов

Сурьма пираргирит.

Пирротин — галенит (особенно красивы графические структуры).

Никелин  раммельсбергит — герсдорфит.

Пентландит — халькопирит.

Стибиопалладинит сперрилит.

Лёллингит — арсенопирит — пирротин и в обратном направлении частично в одном и том же месторождении.

Гудмундит — галенит.

Калаверит — золото (Виллеме).

Люцонит — энаргит (очень редкое исключение; почти всегда происходит обратное замещение).

Блеклая руда-люцонит (также).

Блеклая руда-бурнонит—джемсонит-буланжерит-галенит (по Фридриху); прекрасный пример привноса свинца и выноса меди и сурьмы.

Титаномагнетит-»кварц + борнит; сохраняется ильменитовый скелет, создающий впечатление, что он произошел путем распада из кварца или борнита.

Ильменит -» рутил-» ильменит.

Кварц— гематит.

Слюда-» борнит.

Слюда — графит.

«Силикаты» — галенит.

Все приведенные случаи являются, несомненно, гипогенными.

д) Термические преобразования

Изменения структур в контактной зоне, а также благодаря горячим растворам вне ее пределов кратко рассмотрены выше.

е) Структуры зоны окисления ж) Структуры зоны вторичного сульфидного обогащения.

Распознавание «экзогенных» и «гипогенных» структур

Введение. Описываемые в этом разделе срастания уже рассматривались нами с точки зрения формы, причем иногда довольно подробно, однако вследствие разнообразия и чрезвычайно большого значения необходим их общий краткий обзор.

В геологическом и промышленном отношении знание минеральных парагенезисов и структур, характерных для зоны окисления и зоны вторичного сульфидного обогащения, имеет огромное значение, поскольку оно позволяет решать, следует ожидать продолжения ценного парагенезиса на глубину или имеет место лишь вторичное обогащение, ограниченное узкой зоной. Это было установлено почти 100 лет назад, и поэтому основательное изучение признаков проводилось очень давно. Относящиеся сюда проблемы рассматриваются уже в некоторых весьма ранних работах по рудной микроскопии. Имеется также большое число сводок и руководств типа учебников; упомянем Шнейдерхёна и др., не говоря о работах, посвященных отдельным вопросам. Здесь не рассматриваются общие соотношения, полагаемые известными, а из установленных под микроскопом структур и парагенезисов упоминаются лишь немногие отдельные примеры. Особое внимание уделяется выяснению возможности (или невозможности) распознавания «экзогенных» и «гипогенных» (часто ошибочно называемых «первичными») структур. Согласно минераграфическим исследованиям, некоторые, так называемые парагенезисы зоны вторичного сульфидного обогащения в действительности, несомненно, не принадлежат к ней; такие «руководящие минералы», как аргентит, халькозин, штромейерит, не говоря уже о борните, очень часто, и даже почти исключительно, могут возникать также при гипогенных процессах. Наряду с этим большее значение, по-видимому, имеют образования, терминологически занимающие промежуточное положение, обусловленные, например, взаимодействием восходящих и нисходящих вод. Таким путем могут быть объяснены некоторые необычные парагенезисы в эпитермальных месторождениях, рассматривавшиеся как результат «телескопирования». При этом здесь, помимо изменений температуры и давления, значительные колебания испытывает также pH. Примером может служить псевдоморфное превращение пирротина в пирит ± марказит ± магнетит с такими же формами, которые обычно возникают в начальную стадию несомненного окисления.

Значение для обогащения

Окисленные медные руды, несмотря на сложность, способны выщелачиваться непосредственно или после растворения в серной кислоте, первичные руды и руды зоны вторичного обогащения поддаются флотации. Для смешанных руд необходима двойная обработка при нежелании мириться с значительными потерями в том или ином направлении. Отнюдь не всегда на основании простого опыта растворения можно прийти к выбору способа обогащения, он выясняется лишь после детального микроскопического исследования, которое часто обнаруживает и объясняет совершенно неожиданные осложнения. Свинцовые руды, в которых зерна галенита и сульфосолей свинца окружаются церусситом, англезитом, пироморфитом, не могут подвергаться обогащению без предварительной обработки. И в этом случае анализ или иное химическое исследование не всегда позволяют получить сведения для выяснения поведения при обогащении. Так, например, нередко церуссит находится в срастании с небольшим количеством мельчайших выделений ковеллина, в противоположность только что сказанному в этом случае он все же флотируется без предварительной обработки. Каймы часто минимальной толщины (-lp) могут привести к «ложному» поведению самых различных минералов при флотации, например каймы галенита на сфалерите и др. В россыпях тонкие корочки лимонита, окислов марганца, хлористого серебра и др. могут обусловить большие потери золота как при амальгамировании, так и при цианировании. Подобных примеров множество.

Структуры зоны окисления. Окисление может происходить без изменения или с существенным изменением объема. Увеличение объема, естественное вследствие вхождения кислорода, в большинстве случаев компенсируется выщелачиванием, а иногда даже наступает существенное уменьшение объема. Это обусловливает весьма характерные структурные формы. Обычно поры, например, в массах лимонита, халькозина и ковеллина, возникающих при окислении халькопирита, выполняются карбонатами меди. Если в исходной руде содержатся мышьяк, фосфор и ванадий, то такие же фор мы появляются у сложных арсенатов и др. В случае свинцовых руд растворение и перенос обычно незначительны. Церуссит и, несколько реже, англезит образуют толстые корки вокруг остатков галенита, защищая их от дальнейшего разложения. Характерно, что в этих корках весьма часто выделяется тонкопорошковатый вторичный галенит, иногда в виде ритмических колломорфных образований или параллельно бывшим зонам галенита. Такой распыленный в церуссите галенит весьма сходен с распыленным в церуссите аргентитом и может быть неотличим от него. В пирите, а также арсенопирите и некоторых других минералах при окислении постоянно появляются более или менее крупные пустоты, если карбонаты не производят тотчас нейтрализацию возникающей свободной кислоты и не тормозят процесса окисления путем образования лимонита. Поскольку при окислении сфалерита возникает ZnS04 (чрезвычайно легко растворимое и полностью удаляющееся соединение), в этом случае остается особенно много пустот.

Структуры окисления

Присутствие карбоната препятствует этому эффекту лишь частично, так как сульфаты CaSO4 и MgSO4, возникающие при образовании смитсонита, выщелачиваются, обнажая все новые поверхности сфалерита. Такое различное поведение минералов важно для характерных явлений, различающихся в сложных рудах почти в пределах каждого миллиметра.

Мы не можем останавливаться на рассмотрении всех структур окисления, изменяющихся для каждого минерала, каждого значения pH и температуры и каждого парагенезиса; некоторые из них иллюстрируются и упоминаются в подписях.

Обычно окисление приводит к разрушению всех сульфидов, селенидов, теллуридов, а также мышьяковых и сурьмяных соединений металлов и, естественно, «сульфосолей». Легкость разрушения зависит от положения металла в ряду напряжений и от кристаллической структуры (а тем самым от твердости и вязкости). В некоторых случаях (например, сперрилит, лаурит) окисляемость весьма незначительна. После CaS, встречающегося лишь в метеоритах (и шлаках), легче всего окисляется MnS, затем следует FeS. Низшие окислы железа, марганца, кобальта и титана также весьма доступны окислению, причем для железа и кобальта обычно возникают гидратизированные, для марганца безводные или, по крайней мере, бедные водой соединения. В некоторых случаях направление изменения не всегда одинаковое; так, например, в случае меди при окислении, по-видимому, возникает как СuО, так и Сu2O. В случае титана из ильменита и многих других его соединений возникают, в конце концов, анатаз и рутил.

Отнюдь не всегда окисление сульфидов происходит просто. Так, например, из пирротина сначала возникает пирит±марказит или из халькозина ковеллин, т. е. более богатые серой соединения, что в обоих случаях связано с довольно сложными путями процесса.

Пентландит, как и пирротин, весьма чувствителен к окислению; и здесь возникающие вначале бравоит и виоларит представляют соединения с большим содержанием серы и обладают весьма типичными формами. Лишь позже образуются растворимые сульфаты никеля, мигрирующие при определенных условиях на значительные расстояния. Пирит в присутствии карбонатов в жильной массе довольно устойчив в отношении окисления. «Лимонит» часто возникает в виде прекрасных ритмических образований. Вопреки правилу, согласно которому гётит значительно более обычен по сравнению с лепидокрокитом, последний обычно преобладает при окислении сульфидов. Магнетит, по крайней мере, в умеренных широтах, большей частью непосредственно, но медленно переходит в гётит; в условиях тропического климата возникает часто промежуточный мартит. При этом не всегда удается установить, является мартизация «гипогенной» или вызвана лишь выветриванием. Образование маггемита обычно происходит довольно редко, по-видимому, оно также ограничено тропическими условиями. За счет титаномагнетита и ильменита возникает часто «лейкоксен» в виде тонких пластинок и иногда плотных зернистых агрегатов. «Лейкоксен» обладает обычно сложным составом; в его строении анатаз, несомненно, принимает большее участие, чем титанит.

Структуры зоны вторичного обогащения

Содержащаяся в некоторых титаномагнетитах ульвёшпинель переходит до настоящего окисления сначала в ильменит. Все марганцовые минералы при окислении стремятся к образованию пиролюзита и «псиломелана», причем последний при более высоком содержании ионов бария или свинца правильнее называть голландитом или коронадитом. Они часто характеризуются прекрасными ритмическими структурами. Из сфалерита возникает ZnSO4, а из него в свою очередь путем разложения карбонатов кальция и силикатов образуются смитсонит, виллемит, гемиморфит, гидроцинкит и др., причем этот процесс с полным основанием можно было бы отнести и к вторичному обогащению.

«Оловянная шляпа», часто упоминавшаяся в литературе начала XX века и состоящая, как тогда считалось, из касситеритовых масс, возникших (особенно в Боливии) при выветривании станнина и сульфостаннатов свинца, как таковая не существует. Настоящее окисление этих минералов приводит к образованию исключительно тонкозернистых масс, подобных светло-желтой мучнистой массе и не поддающихся обогащению. За продукты окисления в то время принимались тонкозернистые, часто сложенные игольчатыми кристаллами агрегаты касситерита, имеющие, несомненно, гидротермальное происхождение. После того как внимательные исследователи установили этот факт уже макроскопически, микроскопическое изучение его широко подтвердило.

Структуры зоны вторичного обогащения. Типичное проявление «вторичного обогащения» можно ожидать лишь там, где раствор «благородного» элемента выпадает при взаимодействии с соединением неблагородного элемента, примерно по реакции CuSO4ZnS=Cu S-| ZnSO4. В общем, явление ограничивается воздействием сульфатных растворов на сульфиды и происходит главным образом ниже уровня грунтовых вод, как раз в так называемой зоне вторичного сульфидного обогащения. Однако, строго говоря, и то и другое отнюдь не обязательно. Особенно важны эти явления для меди и серебра, а также (но реже) для золота, платины и ртути. Весьма необычно, но, несомненно, относится сюда, выделение FeS2 на алабандине и некоторые другие. Свинец в виде сульфида частично выпадает при взаимодействии с ZnS, хотя PbS04 весьма трудно растворим, и обычно почти не переносится. Наряду с этим имеются случаи, когда PbS разлагается значительно быстрее, чем ZnS. Весьма интересны четкие отклонения от правила, в которых происходит также несомненное экзогенное замещение неблагородным элементом благородного. «Обратное вторичное обогащение» можно видеть на примере Cu2S-Cu5FeS4 (борнит) — CuFeS2. Вопрос о возможности причисления к «вторичному сульфидному обогащению» случаев непосредственного образования самородных металлов (золота, серебра, ртути), находящихся часто среди полностью окисленных минералов, чисто терминологический, либо зависит от точки зрения исследователя. По форме срастаний явления сходны.

Выделение минералов

Аналогичные структуры возникают при выпадении, обусловленном присутствием углистого вещества, битумов и др.; провести разграничение с этими процессами также весьма трудно.

Выделение минералов происходит большей частью в виде корок, часто ритмически, с особым предпочтением трещинок, открытых или скрытых трещинок спайности, пористых или отличающихся по составу зон, очень часто по границам зерен одного или различных минеральных видов. Вначале возникают поверхностные и межзерновые пленки, чрезвычайно мешающие обогащению. При дальнейшем продолжении процесса остатки первоначального минерала становятся все меньшими, несмотря на толстую корку, которая, казалось, должна бы предохранять от дальнейшего воздействия. Процесс доходит до того, что путь замещения можно проследить лишь по структурным формам.

Концентрация водородных ионов (pH) зависит в значительной степени от количества окисляющегося пирита и скорости его разложения, от реакционной способности сопровождающих его минералов (карбонаты), а также от расстояния уровня грунтовых вод и т. д. Она является решающим фактором развития различных структур. Однако более точные сведения по этим вопросам еще должны быть выработаны.

Структуры вторичного обогащения приведены в книге в большом количестве, необходимо сослаться лишь на их объяснения. Они относятся главным образом к различным ассоциациям медных и серебряных минералов, что соответствует их действительному значению. Своеобразна роль миллерита, который в богатых никелем рудах встречается почти как минерал вторичного обогащения. То, что он может возникать и при гидротермальных процессах, не подлежит сомнению, однако чаще имеет место экзогенное образование, хотя оно почти никогда не приводит к промышленным скоплениям. К границе зоны окисления и вторичного обогащения относятся корочки гринокита на богатых кадмием сфалеритах, которые местами приводят к значительным скоплениям кадмия, большей же частью лишь к образованию тонких желтых налетов.

Распознавание структур вторичного обогащения среди других гипогенных латеральсекреционных или иных структур замещения в промышленном отношении, как было указано вначале, имеет очень большое значение. Установить эти структуры, однако, значительно труднее, чем это иногда предполагают, поскольку и при гипогенном замещении, в общем, преобладает замещение неблагородного элемента благородным. Наглядными и обычно надежными (за редкими исключениями) показателями вторичного обогащения являются рыхлые, часто ячеистые массы, появление порошковатого ковеллина, халькозина, аргентита, почти всегда самородного серебра вместе с халькозином без плотных аргентитовых или богатых серебром руд, тонкие ритмические образования халькозина, лимонита и иногда карбонатов меди, переполненные тончайшими выделениями ковеллина, относящимися особенно к его разновидности, ковеллину, остающемуся синим, нередко также совместное нахождение пирита, замещающего его халькопирита и даже замещающего халькозина при отсутствии больших количеств борнита.

Нахождение низкотемпературного халькозина

Нахождение низкотемпературного халькозина, напротив, после установления соотношений в системе Cu2S — CuS отнюдь не является уже руководящим признаком, то же имеет место в отношении серебра или некоторых богатых серебром минералов. Более подробные сведения можно найти в описательной части.

Структуры, которые относит к этой группе Шнейдерхён, соответствуют, очевидно, структурам давления Григорьева; однако исчерпывающим образом этот автор их не рассматривает. Шнейдерхён различает: 1) структуры катаклаза, брекчиевую, милонитовую, 2) структуру смятия, 3) перекристаллизацию, 4) сложные и полиметаморфические структуры. Конечно, он еще не охватывает этим подразделением всего разнообразия структур; возможно, это вообще пока недоступно. Многое автор описал и подтвердил иллюстрациями в своей работе по Раммельсбергу.

Поскольку процесс метаморфизма и его формы рассматривались и частично объяснялись с помощью иллюстраций в разделе о метаморфизме руд, здесь на этом вопросе можно не останавливаться. Перечисляются лишь иллюстрации (далеко не исчерпывающие), относящиеся к определенным понятиям.

1. Изгиб и трансляция.

2. Двойники давления и смятие.

3. Катаклаз.

4. Брекчии.

5. Раздробленные ранние выделения твердых минералов.

ба. Будинаж и очковые текстуры.

бб. Грифельные гнейсы.

7. Перекристаллизация.

8. Ксенобласты и идиобласты.

9. Полосчатые формы.

10. Формы бластеза.

Маленькие дворики с изменяющейся окраской вокруг включений сильно радиоактивных минералов известны в 35 просвечивающих или прозрачных минералах, чаще всего силикатах, но также фосфатах, сульфатах, карбонатах, фторидах и окислах. Размеры этих двориков соответствуют проникающей способности а-лучей отдельных продуктов распада урана и тория. Из описанных здесь минералов лучше всего эти дворики изучены у касситерита. В непрозрачных минералах они до сих пор не наблюдались и впервые недавно были описаны автором в ильмените, гематите, колумбите, пирротине, лёллингите, саффлорите, арсенопирите, пирите, углистом веществе и графите. Недавно Стах обратил внимание на присутствие их в антрацитах.

Истолкование их в отдельных случаях далеко не просто, эти явления чаще всего объясняются разрушением кристаллической структуры а-частицами при их прохождении через эти участки («дефекты Френкеля»), а также очень сильным разогревом, который вызывается а-частицами в конце их пути и приводит к локальному плавлению вещества. Наиболее наглядны они в сильно анизотропных минералах, локальные изменения анизотропии в которых четко различимы. Слабоанизотропные минералы требуют исключительно тщательного наблюдения.

До сих пор не ясно, почему многие рудные минералы обнаруживают этот эффект, а в других минералах он не наблюдается.

Наряду с радиоактивным изменением окраски наблюдаются значительные разрушения кристаллической структуры в непосредственной близости от сильного источника излучения (урановая смолка, браннерит, торианит), которые иногда облегчают замещение или вынос.

Зерна пирита и арсенопирита

Зерна пирита и арсенопирита, находящиеся рядом с упомянутыми минералами или включенные в них, могут выглядеть изъеденными.

«Радиоактивные разрывы» также обусловлены радиоактивностью. В тех случаях, когда «метамиктные» минералы или минералы, перешедшие в изотропное состояние, решетки которых разрушены содержащимися в них ураном или торием, включены в другие, преимущественно хрупкие, минералы, минералы-хозяева часто бывают разрушены. Это объясняется часто значительным увеличением объема при переходе в изотропное состояние, что может привести к возникновению очень больших напряжений. Наблюдаются, например, разрывы урановой смолки и магнетита цирконом, ильменита — монацитом и давидитом, пирита — самарскитом и др. Прочие сведения о радиоактивных явлениях можно почерпнуть в двух работах автора.

Генетическое положение месторождений

Знание генетического положения месторождения имеет огромное теоретическое и практическое значение. Пути для решения связанных с этим вопросов частично давно известны, частью выяснились лишь в последнее время, а частично еще не найдены до настоящего времени.

Чисто геологические методы часто оказывали очень большую помощь; они сохраняют навсегда свое значение, но эти методы явно недостаточны, например, при изучении месторождений, залегающих в сильно метаморфизованных породах и при изучении минеральных парагенезисов, для которых определить хотя бы их компоненты, а также микроструктуры прежде было неразрешимой задачей.

Здесь приводится краткий обзор вышесказанного о возможностях ответить на вопросы науки о рудных месторождениях с помощью минераграфии. Лишь в некоторых случаях будут даны некоторые дополнения, но чаще автор ограничивается лишь ссылками.

В нашей систематике месторождений руководящими вопросами являются такие, как температура, давление, место образования и история развития после образования. Минеральный же состав (как таковой) во многих случаях имеет второстепенное значение, но знать его необходимо, когда определенные минералы и парагенезисы, устанавливаемые пока эмпирически, будут характерны для определенных пределов температур, давления и концентрации; то же самое можно сказать в отношении возрастной последовательности или типов срастаний минералов. В таких случаях говорят о «типоморфных» минералах, типоморфных парагенезисах и т. д.

Некоторые минералы, а также парагенезисы, структуры и т. д. не только характерны для определенных типов месторождений и вместе с тем пределов температур и геохимических ассоциаций, но по своим физико-химическим данным могли образоваться только ниже или выше совершенно определенных, или, по крайней мере, приблизительно определенных, температур. Такие минералы, парагенезисы или структуры называются «геологическими термометрами». В редких случаях возможны аналогичного рода заключения о давлении, и тогда говорят о «геологических манометрах».

Типоморфные минералы, парагенезисы, возрастная последовательность

Ранее чисто эмпирически было установлено, что, например, кварц в кварцевых порфирах встречается в дипирамидах, а в альпийских трещинах — в призматических кристаллах. Для породообразующих минералов мы теперь часто знаем причины этих своеобразных особенностей, а для рудных минералов мы еще во многих случаях находимся на первой стадии эмпирики. Так, нам еще не известно, почему ковеллин из зоны цементации встречается то в виде разности, имеющей красноватый оттенок, то в виде разности, остающейся синей, и многое другое. Мы также еще не знаем, почему в цинковых рудопроявлениях низкотемпературного происхождения сульфид цинка появляется то в виде сфалерита, то в виде вюртцита. В последнем случае мы эмпирически знаем, что вюртцит (часто параморфизированный) связан лишь с немногими типами месторождений, особенно характерен он для низкотемпературных метасоматических свинцово-цинковых рудопроявлений. Для них вюртцит типоморфен.

Однако необходим критический подход к применению типоморфных минералов для определения генетического положения месторождения, поскольку, согласно последним данным микроскопических исследований, многие рудные минералы распространены значительно шире, чем это было известно раньше. Кроме того, микроскоп показал очень большое число новых типоморфных минералов; с его помощью удалось установить, что и у обычных «проходящих» минералов могут иметься определенные типоморфные признаки, в частности звездочки сфалерита в высокотемпературном халькопирите, зональное строение в магнетите из контактово- метасоматических месторождений и др. К типоморфным следует относить только минералы, не представляющие собой редкости. Приводимая ниже таблица представляет собой, естественно в известном смысле, видоизмененную таблицу распространенности отдельных рудных минералов. При детальном сопоставлении в последней можно уловить сделанные здесь обобщения.

Типоморфные парагенезисы уже не раз перечислялись для многих типов месторождений; большая часть первых наименований «формаций» — не что иное, как обозначение этих парагенезисов. Но, к сожалению, при этом уделено слишком много внимания минералам, имеющим большое практическое значение, а минералам практически менее важным, но, может быть, гораздо более типичным — слишком мало. Так, для многих средне- и низкотемпературных жил, например нормальных гидротермальных свинцово-цинковых жил, типично присутствие короткостолбчатого чехлоподобного или только пирамидального кварца; это гораздо типичнее, чем парагенезис галенит— сфалерит; последний точно так же может встретиться как контактово-пневматолитовый, в некоторых золото-кварцевых рудах — как низкотемпературный, и даже осадочный.

Для типоморфных парагенезисов в последнее время были установлены неожиданные явления, показывающие, как много еще неясного в этом вопросе. Медно-никелевые сульфидные проявления содержат, например, исключительно отчетливые пегматитовые участки с молибденитом, которые одновременно включают хромит, сперрилит, самородное золото, пирротин, кубанит и пентландит, возможно кое-где с необычными возрастными соотношениями.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.