- •Зона гипергенеза, месторождения зоны гипергенеза Зона гипергенеза
- •9.1. Физико-химические условия образования кор выветривания
- •9.1.1. Агенты выветривания
- •9.1.2. Разложение коренных пород
- •9.1.3. Профили и зональность коры выветривания.
- •9.1.4. Геологические условия образования кор выветривания
- •Состав коренных пород
- •Геологическая структура
- •Рельеф местности
- •Гидрогеология
- •Длительность формирования
- •Геологический возраст
- •9.2. Типы рудоносных гипергенных тел (формаций)
- •9.3. Зона гипергенеза и жизнь
- •9.4. Роль эндогенных факторов в формировании зоны гипергенеза
- •9.5. Метасоматоз в зоне гипергенеза
- •9.6. Прогнозная оценка зон гипергенеза
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 приповерхностных условиях окисные формы. Так, в коре выветривания концентрируются окислы и гидроокислы ряда металлов (железо, марганец, алюминий и др.).
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 (рН), 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.
Диализ связан с диффузионным удалением из скоплений глинистых продуктов выветривания металлических катионов и их постепенным очищением до «чистых» глин.
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 при процессах выветривания.
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). Квм=Сср:(Сгп×Смо)
Таблица 32
Ряды миграции элементов при выветривании.
По Б.Полынову и А.Перельману
Номер ряда |
Степень подвижности |
Элементы |
Коэффициент водной миграции |
I |
Энергично выносимые |
Cl, Br, I, S |
n10 - n102 |
II |
Легко выносимые |
Са, Na, Mo, К (?), F |
n |
III |
Подвижные |
SiO2, Р, Мп, Со, Ni, Си |
n10-1 |
IV |
Инертные |
Fe, Al, Ti |
n10-2 |
Детальное изучение коры выветривания ультрабазитовых массивов, показало, что в процессе выветривания исходная порода теряет 88,8% первоначальной массы. При этом по коэффициенту геохимической подвижности, представляющему собой отношение содержания химического элемента в конечном продукте коры выветривания к первоначальному его содержанию в исходной породе, наиболее подвижными оказались MgO, SiO2, CaO, а наименее подвижными ТiO2, Сr2О3, Fe2O3.
Следовательно, при разложении легче удаляются элементы неметаллические, а металлы задерживаются и накапливаются в коре выветривания.