Методические указания для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика» по программе «Методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в промысловой и разведочной геофизике»

Методические указания

для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика» по программе «Методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в промысловой и разведочной геофизике»

Составитель:

профессор Пеньков И.Н.

Казань, 2009

ПРЕДИСЛОВИЕ
Учение о геологии месторождений полезных ископаемых является важнейшим разделом геологии, изучающим закономерности образования и распространения в земной коре минеральных скоплений, применяемых в промышленности. Этот предмет обычно читается студентам после ознакомления их с основами общей и исторической геологии, структурной геологии, минералогии, петрографии и геохимии.

В соответствии с программой курса данное пособие разделено на 15 тем. Первые (вводные) темы знакомят слушателя с основными терминами и понятиями, которыми оперирует предмет. Остальные (базовые) темы посвящены рассмотрению групп месторождений в соответствии с принятой генетической классификацией. Каждая тема начинается с небольшого введения, где указываются характерные особенности геологической позиции месторождений и их промышленное значение. Основное же содержание тем «закодировано» в приводимых ниже вопросах для самоконтроля. Ответы на эти вопросы можно найти в рекомендуемых учебниках и руководствах.

Дополнительные вопросы:

1. Назовите элементы залегания пласта, жилы.

2. Чем отличается простая жила от сложной?

3. Чем отличатся шток от штокверка?

4. Какие тела следует называть сингенетичными, а какие эпигенетичными?

5. Что означает термин «слепое рудное тело»?

6. Что понимается под термином структура месторождения?

Дополнительные вопросы:

1. Какие МПИ образуются на абиссальной и гипабиссальной глубинах?

2. Какие существуют способы определения относительного возраста МПИ и рудных тел?

3. Как определяют возрастные соотношения минералов по текстуре и структуре?
Тема 4. Понятия генезиса МПИ
Под понятием «генезис» подразумеваются геологические и физико-химические условия образования МПИ.

В перечень геологических условий входят: 1) связь с геодинамической обстановкой региона; 2) принадлежность к определенной формации горных пород (изверженных, осадочных, метаморфических); 3) вещественный состав руд и последовательность минералообразования.

К физико-химическим условиям относят: температуру, давление, характер и состояние рудообразующих систем (расплавы, растворы, газовая фаза) и их взаимодействие с замещающими породами.

Показать примерами случаи непосредственной и косвенной генетической связи месторождений с интрузиями.

Дополнительные вопросы:

1. Как связан признак зональности месторождений с их генезисом?

2. Можно ли определить принадлежность типа месторождения по минеральному составу?

3. В какую генетическую цепочку выстраиваются постмагматические месторождения?

4. Какие существуют температурные и барические признаки условий рудообразования?

5. Что показывают эксперименты?

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие компоненты руд считают главными и второстепенными?

2. Как изменяется в зависимости от температуры минеральный состав руд?

3. О чем говорит смена минерального состава в парагенезисах?

4. Назовите типичные минеральные парагенезисы для пегматитов, грейзенов, скарнов.

5. Дайте определение понятиям структура и текстура.

6. Приведите примеры характерных структур и текстур.

7. Как определять возрастные соотношения минералов на основании текстурных и структурных признаков?
Тема 6. Состав земной коры и основные закономерности

размещения в ней химических элементов
Земная кора составляет верхнюю оболочку земли. Распределение химических элементов в ней крайне неравномерно.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите пять наиболее распространенных элементов Земной коры.

2. Почему эта оболочка считается алюмосиликатной?

3. Чем определяется и регулируется концентрация и рассеяние элементов?

4. Какой смысл вкладывается в подразделение элементов на литофильные, халькофильные и сидерофильные?

5. Что такое ореолы рудного рассеяния вокруг рудных тел? С чем связано их образование?

6. Что такое «кларк элемента» и «кларк его концентрации»?

7. Какие ассоциации элементов характерны для ультраосновных и гранитных пород?

Тема 7. Площади распространения полезных ископаемых
В этой теме важно уяснить иерархию площадей и их соподчиненность. Привести примеры провинций, областей, районов, рудных полей, МПИ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите наиболее известные провинции России

2. Что такое рудное поле?

Образуются при высоких температурах (1500-800^ОС), высоких давлениях и на значительных глубинах 3-5 м и более км. Первоисточником вещества МПИ в них служат верхняя мантия Земли. Они имеют важное промышленное значение (концентрации: Сr,Pt, Fe,Ti, Cu, Ni, Au, а также алмаз, графит, апатит, флогопит и др.). Магматические МПИ образуются вследствие дифференциации магмы – ликвационной и клисталлизационной.

Типичные представители – фульфидномедноникелевые месторождения, генетически связанные с расслоенными интрузиями основных и ультраосновных пород на древних платформах, испытавших активизацию.

Вопросы для самоконтроля:

1.В чем суть ликвации магматического расплава?

2. Каковы условия залегания этих месторождений?

3. Какими тектоническими структурами контролируются эти месторождения?

4. Назовите ведущие минералы руд. В какой форме в них находятся примеси платиноидов?

6. Приведите гипотезы образования месторождений?

7. Назовите примеры месторождений.

Кристаллизационные месторождения

Образуются вследствие кристаллизационной дифференциации магматического расплава. По ряду признаков они подразделяются на ранне- и позднемагматические.

В этой теме важно обратить внимание на текстурно-структурное взаимоотношение минералов в рудах, морфологию рудных тел и характер их контактов с вмещающими породами.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие геолого-структурные и текстурно-структурные признаки характерны для раннемагматических месторождений?

2. Каков характер распределения платиновой минерализации в массиве ультраосновных и основных пород месторождения Бушвельд (ЮАР)?

3. В какой геодинамической обстановке образуется кимберлитовая алмазоносная формация?

4. Что собой представляют кимберлиты и лампроиты как породы?

5. В какой форме и в ассоциации с какими минералами находится алмаз?

6. Назовите кимберлитовые провинции России.

Позднемагматические месторождения. Как и в случае раннемагматических месторождений здесь важно показать условия залегания рудных тел, структурно-текстурные особенности руд. В качестве примеров рассмотреть месторождения хромитов, титано-магнетитов, апатитов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какова форма рудных тел в позднемагматических МПИ?

2. Каков характер контактов рудных тел с вмещающими породами?

3. Каковы текстурно-структурные особенности руд?

4. Рассмотрите модель генезиса хромитовых месторождений.

Дополнительные вопросы:

1. Чем отличаются пегматиты от материнских пород?

2. С какими глубинными зонами связано образование пегматитов?

3. Чем отличаются пегматиты магматические от метаморфических?

4. Что такое кварц-мусковитовый замещающий комплекс?

5. С чем связана грубозернистая структура пегматитов?

6. Какие полезные ископаемые связаны с пегматитами

7. Что такое пегматиты «чистой линии» и «линии скрещивания»?
Тема 11. Карбонатитовые месторождения
В этой теме обратите внимание прежде всего на необычность минерального и химического состава пород, на структурно геологическую позицию их массивов и на их связь с глубинными разломами. Сложный вопрос – природа и условия формирования карбонатитов. Рассмотрите две гипотезы их происхождения – магматическую и гидротермальную.

Вопросы для самоконтроля:

1. К каким геологическим структурам земной коры приурочены карбонатиты?

2. В какой временной последовательности происходило развитие комплексов пород карбонатитов и оруденения?

3. Какие полезные ископаемые связаны с карбонатитами?

4. Приведите примеры карбонатитовых месторождений.

Вопросы для самоконтроля:

1. Почему зональность в скарнах развивается ассиметрично относительно контакта?

2. Что является «движущей силой» развития процесса?

3. Какая разница между биметасоматическими и инфильтрационными скарнами, по Д.С. Конжинскому? Почему промышленное оруденение свойственно в основном только контактово-инфильтрационным скарнам?

4. С какими изверженными породами связано скарнообразование?

5. Каково происхождение сульфидной минерализации в скарнах?

6. Назовите примеры скарново-рудных месторождений.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определения альбититам и грейзенам.

2. Откуда берутся металлы?

3. Каков температурный режим развития процесса?

4. Что такое «линейные альбититы»?

Вопросы для самоконтроля:

1. Как классифицируются гидротермальные месторождения?

2. Каковы глубины их образования?

3. Каковы признаки связи с магматическими источниками?

4. Назовите наиболее типичные рудные формации гидротермальных МПИ.

5. Как проявляется стадийность процесса рудообразования?

6. Каковы вероятные источники воды?

7. Охарактеризуйте позицию колчеданных месторождений и их генезис.

8. Дайте характеристику одного из месторождений.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие месторождения принято относить к телетермальным?

2. Какие особенности геологической позиции месторождений?

3. Как объясняется сочетание согласных и секущих рудных тел и зон?

4. Какие особенности минерального состава руд?

5. Дайте трактовку существующим гипотезам их образования.

6. Какие рудные формации наиболее типичны для этих месторождений?

Вопросы для самоконтроля:

1. Охарактеризуйте три основных морфологических типа кор выветривания

2. Какие химические реакции протекают при выветривании?

3. Что такое «латеритное выветривание»?

4. Какие полезные ископаемые образуются в корах выветривания?

5. В каких климатических условиях образуется каолиновая кора выветривания?

6. Что такое зона окисления на сульфидных месторождениях?

7. Какие МПИ возникают инфильтрационным путем?

Осадочные месторождения. Непосредственно связаны с процессами осадконакопления и диагенеза осадков. Они имеют весьма важное экономическое значение. Осадочным путем образуются месторождения: энергетического и химического сырья, многие металлические полезные ископаемые (железа, марганца, алюминия, золота, урана, и др.), сырья для удобрений (фосфориты, бораты, сера, селитра), стройматериалов (карбонатные породы, гипс, глины, песок), камнесамоцветов (алмаз, янтарь, изумруд, агат, халцедон и др.) Осадочные месторождения подразделяются на механогенные и хемогенные.

Механогенные месторождения. Они представлены россыпями, кварцевыми песками, гравием и др.

Россыпи. Россыпями называют скопления рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего ценные металлы, такие как: золото, платина, редкие земли, цирконий, тантал, ниобий, титан, олово, вольфрам, бериллий, драгоценные и поделочные камни. Их экономическое значение велико, особенно для алмаза, ильменита, вольфрамита, шеелита, кассетерита, золота, платины, янтаря.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что означают термины «континентальные» и «прибрежно-морские россыпи»?

2. Покажите строение аллювиальной россыпи.

3. Назовите основные факторы россыпеобразования.

4. Как влияет на продуктивность аллювиальной россыпи рельеф плотика?

5. Какие существуют модели образования россыпи?

Хемогенные месторождения. Представлены двумя типами: возникшими из истинных и преимущественно из коллоидных растворов. К первым принадлежат месторождения солей, а ко вторым – месторождения железа, марганца, алюминия и других металлов. Проанализируйте возможные источники металлов, условия и формы их миграции и концентрации, а также сохранности и диагенеза. Особое внимание уделите формированию месторождений железа, марганца и алюминия. Для месторождений солей следует учесть палеогеографические, тектонические и геохимические факторы контроля.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каковы основные источники вещества хемогенных месторождений?

2. Сравните относительную миграционную способность железа, марганца и алюминия в условиях гумидного климата.

3. Как изменяется минеральный состав руд железа и марганца в зависимости от фациальных условий?

4. Что означает термин «геохимический барьер»?

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие месторождения принято относить к биохимическим?

2. Каковы источники фосфора в месторождениях фосфоритов (гипотеза А.В. Казакова)?

3. Как классифицируются ископаемые угли?

4. Охарактеризуйте основные гипотезы происхождения нефти и газа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие признаки указывают на метаморфогенные происхождение месторождений?

2. Что такое изохимический и аллохимический метаморфизм?

3. Как изменяется при метаморфизме первоначальные текстуры и структуры руд и горных пород?

4. Что означает термин автометаморфизм?

5. С какими фациями метаморфизма связаны формирования железистых кварцитов, золотоносных конгломератов?
Тема 15. Глобальные и региональные условия образования МПИ
Характеристика геологических условий образования полезных ископаемых может быть дана с позиции как геосинклинальной (фиксисткой), так и плитной (мобилистской) концепций.

Геосинклинальная концепция. Предполагает три типа глобальных структур: геосинклинали, платформы и области тектономагматической активизации.

Геосинклинальные системы. Рассматриваются как генераторы основной части эндогенных МПИ. В истории их развития выделяют (В.И.Смирнов) три главных стадии: раннюю, среднюю и позднюю. Для каждой стадии характерен свой специфический набор формаций горных пород и связанных с ними МПИ. Необходимо проанализировать последовательность формировании формаций и связанных с ними МПИ на конкретных примерах (Уральская геосинклиналь).

Платформы. В них выделяются два четко выраженных этажа: фундамент и осадочный чехол. Для этажей характерны специфические наборы формаций и МПИ. Рассмотрите формации на примерах протерозойских и палеозойских платформ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите основные геосинклинальные магматические формации горных пород и связанные с ними МПИ.

2. Что означают понятия базальтофильная и гранитофильная геосинклинали?

Вопросы для самоконтроля:

1.Назовитие примеры активизированных и слабоактивизированных платформ. В чем проявляются процессы активизации?

2. Приведите примеры месторождения полезных ископаемых связанных с активизацией древних платфорфм.

В каждой из этих стадий находят свое место и время образование соответствующих типов МПИ. Так, например, колчеданные месторождения образовались в стадию расширения океанического дна, а месторождения хромитов, платины и титаномагнетитов – в глубинной зоне срединно-океанических хребтов, крупные месторождения сульфидномедноникелевых руд - на начальной стадии рифтообразования. В целом важно обратить внимание на «стыковку» и «нестыковку» геосинклинальной и плитной концепций.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое активная окраина континентов?

2. Охарактеризуйте основные тектонические элементы океанического дна и связанные с ними МПИ
Рекомендуемая литература.
1. В.И. Смирнов. Геология полезных ископаемых. М. Недра, 1989.

2. В.И. Старостин, П.А.Игнатов. Геология полезных ископаемых. Изд. МГУ, 2004