Прежде чем перейти к рассмотрению представлений о месторождениях, нужно уяснить самое понятие «месторождение ПИ». Это понятие геолого-экономическое. Помимо чисто геологических и генетических оно включает такие характеристики, как 1) качество ПИ (концентрация полезных и вредных компонентов в сырье), 2) количество сырья (запасы руд и полезных компонентов), 3) рентабельность разработки, определяемая соотношением цены на сырье и получаемые из него товарные продукты и затрат на их получение, 4) востребованность сырья в настоящее время и в перспективе.

Месторождением называют природные скопления минералов любого состава и происхождения, которые при современном уровне развития техники, технологии и цены данного минерала выгодно (или стратегически необходимо) добывать в настоящее время или в ближайшем будущем. Рудой называют минеральное образование, в единице объема или массы которого котором заключено количество полезного компонента, извлекаемое рентабельно (или стратегически необходимое).

В условиях эффективной рыночной экономики практически любое месторождение следует рассматривать, как комплексное, многокомпонентное. То есть наряду с основным полезных компонентом целесообразно попутное извлечение других ценных минералов и горных пород.

Месторождения разделяют на две серии – эндогенную и экзогенную. Между ними нет непреодолимой границы. Давний спор «плутонистов» и «нептунистов» о происхождении месторождений.

Лекция 1. Источники металлов и других полезных компонентов

«Геолог должен держать свой ум свободным в отношении гипотез рудообразования, ибо они еще слишком несовершенны»

акад. С. С. Смирнов

Источники энергии для мобилизации и переноса полезных компонентов

Источники энергии, необходимые для мобилизации полезных компонентов, их транспортировки к поверхности – тепло мантии, магматических расплавов в земной коре, энергия радиоактивного распада, естественные электрические поля в недрах. Несомненно постоянное пополнение энергии недр колоссальным потоком солнечного электромагнитного излучения, преобразуемого в другие виды внутренней энергии Земли и неравномерно перераспределяемого в недрах.

Источник полезных компонентов для большинства месторождений до сих пор является наиболее спорным, особенно для эндогенных.

Традиционно выделяют источники мантийные, магматические, осадочные, биогенные источники металлов и других ценных минеральных компонентов

Мантийные источники

Теоретические основы концепции мантийных источников.

1. наличие зон Беньофа на активных окраинах континентов и под островными дугами, как современных, так и древних, фиксируемых очагами землетрясений с глубиной до 750 км. С ними связана мощная магматическая активность

2. наличие в разрезе мантии ослабленных зон пониженных скоростей сейсм. Волн – астеносферы

3. представление о конвективном круговороте массы и тепла в мантии до глубин 1000 км.

4. наличие куполообразных поднятий перегретого вещества мантии как под океанами, так и под континентами.

5. флюдный (газово-жидкий) дренаж по зонам глубинных разломов, уходящих корнями в мантию, таких агрессивных в смысле растворения металлов, компонентов, как вода, водород, углеводороды, хлор, сера, фтор, углерод и его соединения, включая цианиды.

Пути проникновения флюидов, формирующих впоследствии месторождения, в верхние горизонты земной коры – рифтовые зоны, глубинные разломы, магматические каналы.

Предполагается, что на мантийных глубинах металлы в продуктивных флюидах присутствуют в виде карбидов (MeC), гидридов MeH, цианидов (MeCN), а также хлоридных, фторидных, сернистых соединений. В верхних горизонтах, богатых кислородом, эти соединения раскисляются до образования гидратных (MeOH), кислород и карбонатсодержащих ионизированных форм. Таким образом, ни в одном месторождении мира мы не знаем руд первичного мантийного состава (гидридного, карбидного, цианидного и т.д.)

Очевидно, что даже приняв на веру гипотезу об участии в образовании некоторых месторождений мантийных источников, приходится признать, что в исходном виде эти предполагаемые мантийные флюиды до верхних горизонтов земли не доходят. По пути они неизбежно взаимодействуют с магматическими расплавами, веществом базальтового и гранитогнейсового кристаллического слоя, осадочной оболочки, гидросферы. Таким образом, месторождения чисто мантийного происхождения вряд ли возможны.

В настоящее время мантийное или отчасти мантийное происхождение предполагается для таких металлов и неметаллов, как Hg, Cu, Ni, Co, Zn, Fe, U, As, Sb, Bi, Au, Ag, F, углеводороды.

Яркий пример локализации молодого, практически современного оруденения, предположительно связанного с мантией – океанические рифты (впадина Атлантис-2 в Красном море, где в морских илах разведано крупное месторождение сульфидных руд меди, цинка, свинца, серебра, впадина Логинова в срединно-океаническом хребте Атлантического океана с месторождением меди, цинка), а также на склонах островных дуг (сульфидные холмы близ Галапагосских островов, островов Фиджи и др., содержащие медь, свинец, цинк, золото, серебро, барит).

Понятие о черных курильщиках. Температура металлоносных газов на выходе на дно моря – до 600-700 градусов. При смешении с морской водой (в том числе захороненной в морских отложениях) они образуют перегретые растворы с температурой от 30-40 градусов до 300-500 градусов. Отложение сульфидных частиц в виде темных хлопьев из фонтанирующего источника с образованием сульфидных рудных холмов. Часть рудного отлагается не на поверхности моря в виде сульфидных осадков, а в трещинах разломного канала, по которому сквозь вулканогенно-осадочную толщу дренируют металлоносные флюиды.

Древними аналогами таких современных полиметаллических месторождений в сульфидных холмах и трубах черных курильщиков, металлоносных илах и трещиноватых каналах дренажа флюидов являются колчеданные месторождения Урала (Гайское, Учалинское, Сибайское и др.), горной системы Кордильер Северной Америки, Рио-Тинто в Испании и др.

Существует достаточно обоснованная гипотеза о мантийном (то есть неорганическом) происхождении месторождений углеводородов. Кстати, одним из первых авторов идеи неорганического происхождения нефти был Менделеев. В основе гипотезы лежат многочисленные факты обнаружения метана и других углеводородов в ультраосновных и основных магматических породах, предположительно связанных с мантией, наличие месторождений нефти и газа в молодых вулканогенно-осадочных толщах, например, в Мексике, на склонах островных вулканических дуг, в кристаллических породах фундамента платформ (Саудовская Аравия) и интрузивах в складчатых поясах (Белый Тигр во Вьетнаме). Повсеместно месторождения нефти обнаруживают тесную связь с крупными разломами, что не очень вписывается в гипотезу чисто органического происхождения. С другой стороны, несомненно, что по пути сквозь осадочную оболочку, насыщенную биогенной органикой, первичные мантийные углеводороды претерпевают значительное изменение своего первичного состава.