Алтын және мыс минералдануы туралы реферат
Бөлімде гидротермальды ерітінділерден алтынмедті кен түзудің геохимиялық механизмдері (минералдану) және олардың гидротермальды жүйелерде болып жатқан процестермен арақатынасы қарастырылған. Эпитермальді және порфирді алтын және мыс кен орындарының негізгі түрлерінің әртүрлі гидротермальды жүйелердің типтерімен арақатынасы, гидротермальды жүйелердің пайда болуы мен жұмыс істеуін бақылайтын геологиялық факторлар және қандай да бір жағдайларда кен түзілмейді.
1. Алтынның эпитермальды шөгінділерінің геохимиясы
Барлық гидротермалдық жүйелердің құрамында өнеркәсіптік алтын кен орындары жоқ және кен білінудің барлық бөліктерінде бірдей кен минералдары бар. Тіпті үлкен алтын кен орны бастапқы гидротермалдық жүйенің шағын бөлігін алады. Бөлімнің мақсаты-алтынның шөгінділерін бақылайтын негізгі химиялық және физикалық механизмдерді анықтау және оларды қолдана отырып, кейбір кен орындарының түзілуіне жауапты ерекше факторларды белгілеу.
Қойылған міндеттерді орындау үшін эпитермальды температураларда гидротермалармен алтынның қалай тасымалданатынын білу қажет. Гидротермалдық жүйелердегі кәдімгі гидротермдер сұйылтылған минералды ерітіндіні білдіреді (бейтарап дерлік, әлсіз қышқыл және негізінен метеор шығу тегі). Олар құрамында ерітілген газдар, көбінесе СО2> және Н28 аз мөлшерде болады. Бұл типтегі гидротермаларда эпитермальды температура аралығында Алтын негізінен бисульфидті кешен түрінде тасымалданады. Ол сондай-ақ хлоридті кешендер түрінде көшуі мүмкін, бірақ типтік эпитермальды гидротермаларда бұл процесс аз маңызға ие. Бұл әдіс порфир кен түзуші жүйелердің түзілу температурасында немесе жоғары минералдандырылған гидротермалармен жүйелерде маңызды. Теллуридті кешендер кейбір кен орындары пайда болған кезде маңызды, бірақ олардың химиялық қасиеттері сульфидті кешендерге ұқсас. Алтын, шын мәнінде, эпитермальды температураларда буда нөлдік ерігіштігі бар: осылайша, егер бу немесе газ бөлінсе, онда алтын сұйық фазада қалады.
Алтынның бисульфидті кешендері нашар еритін және осылайша гидротермалды ерітінділерде алтынның шоғырлануы төмен. Бірақ гидротермалдық жүйелердің үлкен өлшемдері бар және ұзақ уақыт жұмыс істейді. Қазіргі уақытта Жаңа Зеландияда Бродландс — Охааки гидротермалдық жүйесінде Алтын 5 кг/жылға дейін белгіленіп отыр. Демек, 100 тонна қоры бар кен орны 20 000 жыл ішінде пайда болуы мүмкін. Кейбір жүйелер ондаған есе ұзағырақ әрекет етуі мүмкін. Sander, Einaudi (1990) Монтейн Раунындағы алтын қоры 500 тонна 100 000 жыл бойы кейінге қалдырылуы мүмкін деген қорытындыға келді. Су алтын кешендерінің әртүрлі түрлерінің тәжірибелік бағалары (Seward, 1973) Au (HS) 2 -, бәлкім, бейтарап рН және аз минералдану кезінде гидротермаларда басым екенін көрсетеді. Бұл оның лоу сульфидейшн эпитермалды кен орындарының пайда болуына қатысуын болжауға мүмкіндік береді (сурет. 1). Геотермалды құбырларда құрамында алтын бар жауын-шашын ашылғаннан кейін масс-баланстарды есептеу (Brown, 1986) эксперименттік деректермен келісілді. Қысымның кенеттен төмендеуі кезінде жауын-шашын тұнған жерлер алтынның қайнау нәтижесінде тұнғанын куәландырады. Компьютерлік модельдеу (Dummond, Ohmoto, 1985) сондай-ақ, алтын түрлі химиялық құрамды сулармен гидротермды қайнату немесе араластыру нәтижесінде жұмсалуы мүмкін екенін көрсетті.
Әр түрлі химиялық режимдерде тұрақты Аи бисульді кешендер бар. Бисульфид кешені түріндегі ерітіндіден алтынның шөгуін сипаттайтын теңдеу:
2Au — HS) — + H2+ 2H + және 2аи + 4H2S. Теңдеудің оңға жылжуы алтынның түзілуіне ықпал етеді. Төменде осы процесті өзгертетін факторлар қарастырылады.
Бірінші фактор-рН ерітіндісі. Теңдеуге сәйкес, гидротерм қышқылдығының артуы алтынның шөгуін туындатады. Шын мәнінде, бұл қорытынды өте қарапайым болып табылады: бұл жағдайда алтын рН ұлғайған кезде де кейінге қалдырылуы мүмкін (сурет. 1, 2,3). Алтынның ерігіштігі рН-мен байланысты, өйткені рН-ға әсер ететін кез келген процесс алтынның шөгуін тудыруы мүмкін.
Жоғарыда аталған теңдеуді оңға жылжыта алатын екінші фактор-H2S жою. Бұл процесс, басқаша айтқанда, H2S қайнау нәтижесінде бөлінсе, бөліну фазасына үлкен әсер береді. Алайда, басқа сульфидтердің пайда болуы нәтижесінде бисульфид тепе-теңдігінің өзгеруі де маңызды процесс болуы мүмкін: осыдан сульфидтерге қосу түрінде алтынның әдеттегі болуы. Бұдан әрі біз осы үдерістер мен олардың маңызына толығырақ тоқталамыз.
Жоғарыда келтірілген теңдеуде көрсетілмеген үшінші процесс суыту болып табылады: алтынсульфидті кешен прогрессивті ерігіштігі бар (эпитермальды температура аралығында), сондықтан гидротермды салқындату осы кешеннің шөгуін туындататын болады.
Алтынның шөгуіне әсер ететін тағы бір фактор-басқа минералды фазалардың адсорбциясы. Бұл процесс ерітіндіден Алтынды тиімді ала алады. Ыстық көздерде пайда болатын кейбір мышьяк және басқа да Гелдер кейбір суперген тотықтары мен гидрооқышқылдар сияқты осы процеске тиімді қатыса алады.
2. Алтынның шөгуінің себебі болып табылатын механизмдер
Алтынның түзілуіне қандай жағдайлар себеп болатынын көрсете отырып, гидротермалдық жүйеде болатын физикалық процестерді қарастырамыз және осындай жағдайлардың қалыптасуына әсер етеді. Гидротермалдық жүйелердің кейбір жерлерінде пайда болған кезде олар алтынның концентрацияланған шөгінділеріне әкеледі. Басты тетіктер өнеркәсіптік кен орындарын қалыптастыру тұрғысынан неғұрлым маңыздыдан аса маңыздыға қарай бірізділікпен сипатталады:
Кондуктивтік салқындату. Бұл процесс алтынның шөгуін туындататын болады, бірақ шоғырландыру механизмі өте тиімді емес, өйткені жылу жоғалту жылдамдығы баяу және осыған байланысты алтынның шөгуі үлкен алаңда өтеді. Ол кремнезем сияқты басқа минералдардың жиналуы нәтижесінде алтынның шашырауына әкелуі мүмкін.
Булану. Бұл процесс аз көлемдегі ерітіндідегі алтын концентраторы ретінде неғұрлым тиімді, бірақ концентрацияланған шөгінділердің үлкен аймақтарын құру кезінде өте тиімді емес, өйткені энергетикалық шығындар жоғары. Атмосфералық қысымға дейін (яғни 100 °С дейін) қысымның төмендеуі кезінде 240°C кезінде гидротерм шығарындысы концентрацияның тек 1/5 бөлігіне жоғарылауын туындататын болады, ол бу түрінде гидротерм көлемінің азаюына тура келеді, бұл өте аз (күріш. 4). Ыстық қазандықтарда (тоғандарда) жер бетінде ұзақ булану құрамында алтын бар кремнийлі шөгінділердің (гейзерит) пайда болуына әкелуі мүмкін, бірақ олар әдетте өнеркәсіптік маңызы жоқ. Осыған байланысты құрамында кен бар минералдар көлемінің ұлғаюы алтынның құрамын азайтуы мүмкін.
Өзара әрекеттесуі Су-тұқым. Гидротермалдық жүйелердің көпшілігінде гидротермалдық ерітінділер сиятын жыныстары бар тепе-теңдікте болмайды. Гидротермальды өзгерістер нәтижесінде төмен температуралы және гидратталған фазалардың түзілуі байқалады, бірақ су-тұқымның өзара әрекеттесуі кезінде гидротерманың химиялық құрамының елеулі өзгерістерінсіз. Гидротермалды ерітінділер мен карбонатты жыныстардың өзара әрекеттесуі кезінде түзілетін Карлин түріндегі кен орындары маңызды болып табылады. Бұл жағдайда Карбонат затының бөлігі алтынның шөгуіне көмектеседі. Басқа ерекшелік гидротерманың басқа, агрессивті құрамы бар хай сульфидейшн жүйелеріне жатады. Бірақ осы мысалдардан басқа, су-тұқым өзара әрекеттесуі әдетте жергілікті шоғырланған алтын кенді қалыптастыру кезінде тиімді емес
Гидротермдерді араластыру. Бұл процесс әртүрлі бағытта әсер етеді. Жоғары температуралы (ыстық) гидротермдерді суық жерасты суларымен араластыру алтын концентрациясын араластыру (алтынның шөгуін әлсіретіп), сондай-ақ ыстық гидротермаларды салқындату (алтын кен түзілу ықтималдығын арттыру) болады. Салқындату әсері басым, бірақ барлық жағдайларда емес. Осылайша, бұл процесс алтынның ішінара шөгуіне себеп болады, бірақ оның шоғырлану деңгейі жоғары болмайды. Алайда гидротермдердің тікелей араласуы салдарынан немесе басқа минералды фазалармен тұндыру нәтижесінде бисульфидтердің РН өзгеруі немесе шоғырлануы алтынның шоғырлануына алып келеді. Әсіресе маңызды процесс болып табылады, нәтижесінде жоғары қышқылдығы болуы мүмкін қайталама гидротермалды ерітінділер бастапқы субнейтралды гидротермдерден көтерілетін будың жоғары ағысымен араласады.
Гидротермды қайнату. Бұл процесс әртүрлі бағытта. Гидротерманың булануы мен сууы нәтижесінде концентрацияның әсері олардың энергиясының жоғалуына және алтынның шөгуінің жылдамдығына алып келеді,бірақ бұл процестің әсері елеусіз. Бұл үдеріске гидротермадан газдардың бөлінуі үлкен әсер етеді. Бу түріндегі судың 1% — ын алып тастау ерітілген газдың басушы үлесін гидротермалармен жоғалтумен қатар жүреді (дәл мөлшері температураға және рН гидротермге байланысты) (сурет. 5).
H2S бөлімшесі басқа минералдарды, әсіресе сульфидтерді тұндыру күшейтілуі мүмкін алтынның тез шөгуін тудырады. Жағдай осы үдеріспен байланысты рН өзгерістерімен күрделенеді. CO2 және H2S газсыздандырудың әсері гидротерманың сілтілік болуына әкеледі. Бұл процесс алтынның шөгуіне кедергі келтіреді. Бірақ, жалпы алғанда, бұл факторлардың комбинациясы алтынның шөгіндісі күрт пайда болған, кең және ұзақ қайнауға қолайлы екенін білдіреді. Бұл процесс эпитермальді кен орындарының құрамында алтын бар өнеркәсіптік түзілуінің басты себебі болып табылады.
3. Қайнату және газ бөлу
Гидротермальдық жүйелердегі флюидтік процестерді түсіну үшін онда болып жатқан қайнау мен газсыздандыруды (газ бөлінуін) зерделеу қажет. Су сияқты флюид үшін, кез келген нақты температурада, будың теориялық қысымы ұғымы бар. Бұл ашық ыдыстағы еркін су бетінде болатын қысым. Егер мұндай қысым бу тәрізді фазадағы оны шектейтін сұйықтықтың қысымына қарағанда аз болса, онда сұйық фаза екі фазадағы тепе-тең қысымға қол жеткізгенге дейін буланады. Бу фазасы жойылуы мүмкін шектеулі жүйеде (егер шектеулі қысым қаныққан бу қысымынан аз болса) немесе температура жоғарылайды (қаныққан бу қысымы шектеулі қысымға қарағанда көп болған жағдайда), онда сұйық гидротермдер өте тез (жарылысқа ұқсас) буға айналады, бұл «флэш»сөзімен анықталады. Процесс гидротерманың температурасы қанық будың қысымы шектеулі қысымға қарағанда аз болатын немесе қысым қанық бу қысымының мәндеріне дейін көтерілген немесе гидротермнің ағыны тоқтаған кезде тиісті (жеткілікті) мәнге дейін төмендегенше жалғасады.
Осыған ұқсас жағдай ерітілген газдарға тән. Гидротермнің кез келген нақты температурасына қаныққан газдардың теориялық қысымы сәйкес келеді. Су буы да осы процесте болғандықтан, бұл қысым газдың парциалды қысымы деп аталады. Бірақ өте жоғары қысым немесе концентрациясы бар жағдайларды қоспағанда, ыдыстағы газдар тәуелсіз әрекет ететінін есте сақтау қажет. Жалпы қысым парциалды қысым сомасымен берілген. Осылайша, газ су буының қысымын елемейді. Егер шектеулі қысым қаныққан газдың парциалды қысымына қарағанда аз болса, онда газ ерітіндіден шығады. Егер газдың парциалды қысымы қанығу мәнінен асып кетсе, онда газ сұйық фазада ериді.
«Дегазация «және» қайнау » — бұл физикалық аналогтар. Олардың ағу себептері бірдей, яғни олар шектелген қысымнан парциалды қысымның артуымен байланысты. «Қайнату» шартты түрде негізгі фазаға (еріткішке), ал «газазация» — бағынышты (екінші дәрежелі) фазаға («ерітінді») жатады. Қоспада (ерітіндіде) олар бірге болады.
Эпитермальды кен орындары, анықтау бойынша, тек қана сыни гидротермаларға дейін байланысты. Судың сыни және сыни температурасының үстінде (таза су үшін 374°С) қысымға қарамастан бірыңғай фаза түрінде ғана болуы мүмкін.
Бұл фаза әдетте бу ретінде қарастырылады, бірақ мұндай жоғары температураларда тіпті сұйық су қоршаған жағдайларда суға тән қасиеттерден ерекшеленетін қасиеттерге ие. Сұйық су сыни температураларда өте төмен тығыздыққа ие, әсіресе, қоршаған ортада болатын сумен салыстырғанда тұтқырлығы төмен және еріткіш ретінде айтарлықтай (жоғары) қабілетке ие. Осылайша, ол мобильді және» агрессивті » қалыпты, бізге белгілі су.
Магмалық ортадағы порфир маңындағы су сыни режим жағдайында болуы мүмкін, бірақ сыни нүкте ерітіндінің концентрациясы жоғарылаған кезде күрт көтеріледі (сурет. 6). Осылайша, порфирмен байланысты жоғары минералданған гидротермалар сыни режімге дейін болуы мүмкін және судың сыни температурасынан асатын көптеген жүздеген градусқа температура кезінде екі түрлі фазаға бөле отырып «қайнауға» ұшырауы мүмкін.
4. Гидротермалдық жүйелердегі қайнау орындарын оқшаулау
Кез-келген флюидтің қайнауы 2 жағдай болған кезде болуы мүмкін: қысым азайған және жылу келген кезде. Гидротермалдық жүйеге қосымша жылу ағыны ерекше болып табылады, ол қайнаудың Елеулі саласының пайда болуына себеп болуы мүмкін дайканы енгізумен байланысты ерекше жағдайдан басқа. Әдетте гидротермалдық жүйеде гидротермды қайнату қысымның төмендеуі нәтижесінде болады. Бұл астам немесе аз тыныш, тұрақты процесс болуы мүмкін, өсу флюидтері шектеулі қысым жеткілікті қысқа уақыт оларды сұйық күйде сақтайды аймаққа жетеді. Бұл жағдайда пародоминирлеуші аймақ орналасқан қайнау тереңдігінің неғұрлым немесе аз тұрақты деңгейі сақталады және жер бетіндегі фумаролдан будың эмиссиясы (ағуы) болуы мүмкін. Гидротермалды жүйеде тыныш үздіксіз қайнаудың соңғы жағдайы-ыстық көзі үстінде булану.
Алайда, алтынның ең жоғары концентрациясы бар алтын кен орындары гидротермды қайнату гидротермалды жүйенің шектеулі көлемінде қатаң шоғырланған және уақыт бойы күшпен және созылумен сипатталған кезде пайда болады. Бір Фазадан екі фазалы аймаққа бір қалыпты және тыныш өту тереңдіктің азаюына қарай, ең жақсы жағдайда төмен концентрациясы бар шашыраңқы алтын кенді шөгінділердің қалыптасуына ғана әкеледі. Бонанзды желілі кен орындарының пайда болуы үшін гидротермалар айтарлықтай кезең ішінде қайнаудың үздіксіздігіне кепілдік беру үшін сыйысымды жыныстар жеткілікті қыздырылған болатын тереңдікте қайнаудың басталуын негіздейтін қысымның күрт құлдырауына ұшырауы қажет. Гидротермальды жүйеде қысымның төмендеуін түсіндіру үшін әдетте екі түрлі механизм қарастырылады: тектоникалық созылу және гидротермальды ұсақтау және брекчирлеу.
Егер бұл процесс үнемі қайталанатын болса, үлкен өнеркәсіптік маңызды тұрғын үйлер құрылады. Ол екі механизмнен туындауы мүмкін. Қайталанған тектоникалық созылымдар тұрақты түрде жүреді, өйткені сынықтар бойынша қозғалыстар қалпына келетін, мерзімді процесс болып табылады. Қайталанатын гидротермальды брекчирлеу гидротермальды жүйе автоматты түрде реттеледі (сурет. 7) [ ref.net.ua ескерту.
Кремнезем жоғары температураларда ериді және оның әртүрлі полиморфтық айырмашылықтары әртүрлі ерігіштікке ие. Тереңдікте кварцқа қатысты қаныққан гидротермдер қанықпаған болады және кремнеземмен құйылады, олар жоғары көтеріліп, суып кетеді. Кремнезем шөгіндісінің кинетикасының заңдарына сәйкес аморфты кремнезем аз тереңдікте ерігішпен бақыланатын қарапайым фаза болып табылады (күріш. 8).
Бұл гидротермальды жүйелердің шатырын оқшаулауға әкеледі. Жоғары температуралы гидротермалардың тұрақты ағыны және көміртекті шатырдың астында газ жиналуы осы түзілімнің бұзылуы болғанша қыздыруға және қысымның жоғарылауына алып келеді. Гидротермальды өзгертілген жыныстардың уақытша жоғарғы оқшаулағыш қабатының астында ерітілген газдардың жиналуы ұсақтауға ықпал етуі мүмкін. Ол ұсақ сейсмикалық итерулермен, жер бетінің тербелістерімен, атмосфералық қысымның өзгерістерімен немесе басқа да климаттық Оқиғалармен немесе геоморфологиялық процестермен тудыруы мүмкін.
Әдеттегі гидротермалдық жүйенің жылу түсіруінің энергетикалық қуаты өте жиі гидротермалдық жарылыстарға жол беруі мүмкін. Үлкен гидротермалдық жүйе арқылы күніне 100 000 м3 Жарық өнімдерін жару үшін жеткілікті мөлшерде жылу бөлінеді.
Тектоникалық созылулар немесе гидротермальды брекчирлеу кезінде гидротерманың пайда болған ашық кеңістікке сіңуі (басып кіруі) мүмкін. Егер гидротермалар күндізгі бетке жетсе, онда гидротермалдық атқылаулар пайда болады. Гидротермалдық жүйенің жер қойнауында қоректендіретін арналар гидротермалдық брекчиялар аймақтарында пайда болады. Бұл процесс жасырын болуы мүмкін; гидротерманың күндізгі бетіне жетуі міндетті емес, тек төмен қысымды аймақтар ғана ерекшелік болып табылады. Жарық жүйенің жер қойнауында орналасқан жоғары қысымды аймақтан, қима бойынша жоғары орналасқан төменгі қысымды аймақ бағытына қарай ашылғаннан кейін гидротерм ағынының осы аймағына басып кіруі мүмкін. Бұл процесс гидротермнің жергілікті көзі таусылғанша немесе осы учаскедегі жыныстар оларда болатын жылу қайнату процесін қолдау үшін жеткіліксіз болатындай дәрежеде салқындағанға дейін жалғасуы мүмкін, осыған байланысты олардың атқылауы тоқтатылады. Жылу мен қысым шамамен жүздеген жыл ішінде немесе шамамен қайта қалпына келуі мүмкін.
Мұндай уақытша бұзылулардан кейін гидротермалдық жүйе гидротермнің қалыпты конвекциясын қалпына келтіреді, нәтижесінде кварц шөгіндісі жалғасуда (күріш. 7). Бұл үдерістердің тұрақты қайталануы эпитермальді кен орындарына тән және бұл үдерістер брекчий поликластикалық және көп сатылы табиғатына жауапты ритмикалық жолақты кварцпен толтырылған желілердің пайда болуына әкеледі.
Гидротермалдық жүйедегі гидротермалдық қысым гидротермалдық брекчирлеу кезінде литостатикалық артық болуы тиіс деген пікір әдеттегі түсініксіздік болып табылады (Hedenquist, Henley, 1985; Nelson, Giles, 1985). Бұл қорытынды дұрыс емес, өйткені тереңдікте жарықтарды ашу үшін тек қана аз ғана жалпы кернеу плюс жыртуға жыныстардың беріктілік шегі артық болуы тиіс. Бұл ережеден басқа жүйенің жер қойнауындағы ерекше жоғары тектоникалық кернеулермен аудандар болып табылады, онда кернеудің көлденең компоненті әдетте литостатикалық қысыммен салыстырылатын тік құрамдасынан аз болады.