Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный университет»
Геология месторождений полезных ископаемых
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.
Тема 1. Основные термины и понятия
Поскольку объектами изучения в данном курсе являются месторождения полезных ископаемых (МПИ), необходимо знать содержание следующих терминов: месторождение, рудное тело, полезное ископаемое, руда, рудный минерал, нерудный минерал, вмещающая порода, качество и количество руды в месторождении (запасы, кондиции), вещественный состав руд, их строение, закономерные минеральные ассоциации (парагенезисы), текстуры и структуры, понятия генезиса месторождений.
Тема 2. Геологические условия размещения МПИ.
Морфология рудных тел
В данной теме необходимо показать позиции месторождений в региональных структурах (складчатый пояс, платформа, переходная область, область активизации и т.д.). Отметить контролирующую роль тектонических нарушений (складчатых, разрывных). Особо обратить внимание на морфологию рудных тел, обусловленную заполнением рудным веществом открытых пространств и образованных путем замещения (метасоматоза). Отметить роль вмещающих пород (благоприятные и неблагоприятные породы).
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?
Тема 3. Глубины образования МПИ. Возраст МПИ.
Источники металлов руд
Здесь необходимо показать количественное и качественное различие в распределении МПИ по выделенным уровням глубины. Указать причину обеднения оруденения с глубиной. В разделе «источники» дать характеристику ювенильному, ассимиляционному, выщелоченному из замещающих пород и экзогенному источникам. В разделе «возраст» рассмотреть способы определения возраста – абсолютного, относительного. Показать на примерах.
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?
Тема 5. Вещественный состав руд их строение и
минеральные парагенезисы
Под вещественным составом руд подразумевают химический и минеральный составы. В связи с этим назовите примеры простых и сложных по составу руд.
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?
Тема 8. Классификация МПИ
В геологии принято систематизировать МПИ по генетическому принципу. Так, В.И.Смирнов делит все месторождения на три серии: эдогенную, экзогенную и метаморфогенную. Серии, в свою очередь подразделяются на группы, а последние на классы. Здесь необходимо дать общую характеристику выделенных серий и групп МПИ. Показать их соподчиненность. Ниже приводится упрощенный вариант такой классификации.
А. Эндогенная серия: 1. Магматические (ликвационные, кристаллизационные); 2. Пегматитовые; 3. Карбонатитовые; 4. Постмагматические: а) скарновые; б) альбитит-грейзеновые; в) гидротермальные; г) телетермальные (стратиформные); д) вулканогенно-осадочные.
Б. Экзогенная серия: 1. Месторождения выветривания: а)остаточные в коре выветривания; б) инфильтрационные; в) зон окисления; 2) Осадочные: а) механических осадков (россыпи); б) хемогенные (соли, месторождения железа, марганца, алюминия); в) биохемогенные (месторождения фосфоритов, горючих сланцев, каменного угля).
В. Метаморфизованные: 1. Метаморфизованные; 2. Метаморфические.
Тема 9. Эндогенные месторождения
Магматические месторождения.
Образуются при высоких температурах (1500-800ОС), 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.
Ликвационные месторождения
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.
Раннемагматические месторождения возникли в результате ранней (опережающей) кристаллизации рудных минералов по отношению к нерудным. Примером их могут служить месторождения алмазов в кимберлитах и лампроитах, а также некоторые месторождения хромитов и платины.
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)?