Учебное пособие для студентов специальности I 51. 01. 01 " Геология и разведка месторождений полезных ископаемых"



бет22/34
Дата11.07.2016
өлшемі5.81 Mb.
#192142
түріУчебное пособие
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   34

10.ГЕОХИМИЯ ГИПЕРГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ


В почвах, поверхностных водах, биосфере, атмосфере, коре выветривания до зоны метаморфизма действуют гипергенные (экзогенные) процессы. Основными источниками энергии гипергенных процессов является энергия Солнца и гравитационная энергия положения. Процессы направлены на изменение изверженных, метаморфических и осадочных горных пород и проявляются под воздействием воды, растворенных в ней веществ, свободного кислорода, деятельности живых организмов. Породы трансформируются в песок, глину, коллоиды, оксиды и гидроксиды. Здесь создаются условия для выноса химических элементов с континентов и аккумуляции их в океанах. Химический состав пород более разнообразен, чем в зоне глубинных (гипогенных) геохимических процессов, формируются крупные промышленные месторождения железа, марганца, алюминия и других металлов. Здесь сосредоточены разнообразные месторождения нерудного сырья, горючие полезные ископаемые. Перенос химических элементов осуществляется химическим, механическим и биогенным путем. Ведущие химические элементы (O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K) земной коры перераспределяются с образованием новых минеральных ассоциаций.

В.М. Гольдшмидт описал основные черты миграции главных химических элементов в земной коре в условиях гипергенеза (табл. 14). Им выделены резюдаты, гидролизаты, оксидаты, карбонаты, эвапориты.

По Э. Дегенсу (1967), выделяются следующие вещества в осадках и осадочных породах:


  • Минералы низкотемпературного и водно-осадочного происхождения – силикаты, оксиды и гидроксиды, карбонаты, фосфаты, сульфиды, сульфаты, галоиды.

  • Органические компоненты – аминосоединения, углеводы и их производные, липиды, изопреноиды, стероиды, гетероциклические соединения, углеводороды, асфальты, нефть, газы.

  • Осадок.

  • Продукты выветривания магматических и метаморфических пород – оксиды, силикаты, карбонаты, фосфаты, сульфиды.

Ведущими геохимическими процессами в зоне гипергенеза являются окисление, восстановление, гидролиз, гидратация, сорбция, карбонатизация, механическая и химическая денудация, осадконакопление, галогенез. Их активизация определяется климатическим (аридным или гумидным) и тектоническим факторами.

В гумидном климате полнее протекают процессы выщелачивания, растворения, гидролиза и миграции. Высоковалентные (III, IV) катионы типа Al3+, Fe3+, Ti4+, Zn4+ образуют комплексные ионы с органическими кислотами и мигрируют. Органические соединения создают восстановительные условия, поэтому окисление протекает при более высоком потенциале Eh.


Таблица 14

Схема классификации миграции главных элементов литосферы


в гипергенных процессах, по В.М. Гольдшмидту


Способы миграции

Природные образования

Ведущий элемент

Элементы не участвующие или почти не участвующие в явлениях химического переноса, т.е. остающиеся на месте (резюдаты)

Элювиальные отложения, россыпи и другие продукты, могущие быть перенесенными только механически

Si

Концентрация элементов гидролиза (гидролизаты). Выпадение элементов в результате недостаточной кислотности раствора

Образование глинистых минералов, бокситов

Al

Концентрация элементов в результате окисления (оксидаты): Fe2+ → Fe3+

Отложения бурых железняков и марганцевых руд (пиролюзит и вад)

Fe, Mn

Осаждение элементов карбонатным ионом в виде углекислых солей (карбонаты)

Отложение известняков, доломитов, магнезитов, олигонитов

Ca, Mg

Концентрация элементов путем испарения, осаждения их растворов (эвапориты)

Испарение водных растворов в замкнутых водоемах, образование соляных месторождений

Na, Mg, K

В аридном климате миграция химических элементов слабо выражена. Преобладают окисление и гидратация. Концентрируются щелочи, так как мало органических кислот для их нейтрализации. Щелочная реакция содействует переходу в растворенное состояние Si, Al, Cr, V в форме Na2SiO3, NaVO3 и т.д. Щелочные элементы (Na, K, Ca и др.) в реакции с СО2 образуют карбонаты, в присутствии которых формируются легкорастворимые комплексные соединения Sc, Y, U, Th, Cu, Nb, Ta.



Тектонический фактор приводит к перегруппировке элементов и их соединений между платформами и геосинклиналями.

На платформах процесс выветривания протекает длительное время. Породы разрушаются и химические элементы переносятся на значительные расстояния. Глубокий процесс выветривания обуславливает преобладание хемогенного материала над обломочным. Мощность осадочных пород на платформах незначительная. Характерные формации: чистых кварцевых песков и песчаников; в гумидном климате – каолинитов, в аридном – монтмориллонита; известняков, реже доломитов; железорудные формации представлены озерными и болотными рудами, железистыми корами выветривания; бокситов среди песчано-глинистых пород; в переходной зоне геосинклинали – соленосные и нефтематеринские формации.

В геосинклиналях процесс выветривания протекает быстро; породы привносятся и отлагаются с неполным разложением материала; обломочный материал преобладает над хемогенным; мощность отложений большая; механическое осаждение крупных частиц; коагуляция коллоидных растворов; образование осадка из перенасыщенных растворов; биологическое извлечение компонентов.

Результаты выветривания:



  • Крупнозернистые породы выветриваются легче, чем мелкозернистые.

  • Первичные минералы при гидролизе превращаются во вторичные (глинистые). С одних и тех же первичных минералов могут образовываться различные глинистые минералы в зависимости от природных условий: каолинитизация протекает при постепенном выветривании и нисходящих растворах; галуазит образуется при долгом и значительном увлажнении пород.

  • Выветривание пород ускоряют щелочные породы.

  • Скорость выветривания зависит от строения кристаллической решетки. Пирит и маркезит имеют одинаковый химический состав, но разные решетки, поэтому пирит окисляется быстрее по схеме:

FeS2 → FeSO4 ∙ 7H2O → Fe2(SO4)3 ∙ 9H2O → KFe3(OH)6(SO4)2 → 2Fe2O3 ∙ 3H2O

пирит мелантерит фибраферит ярозит лимонит



  • Устойчивые к выветриванию минералы в породе (циркон, турмалин и др.) накапливаются в россыпях, образуя "тяжелые шлихи".

  • Щелочные элементы мигрируют в океан. Калий сорбируется глинами.

  • Нерастворимые алюмосиликаты (глинистые минералы) образуют оксиды Al, Si, O, которые либо остаются на месте, либо выносятся в океан как взвешенные частицы.

Особенности гипергенеза заключаются в соприкосновении различных геосфер (гидро-, лито-, био-, атмосферы), где происходит грандиозный процесс перегруппировок химических элементов, их миграция и осаждение, что приводит к образованию новых минеральных видов. Ниже рассмотрим геохимию отдельных геосфер в гипергенной зоне.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   34




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет