Ассоциации микроэлементов в рудах гидротермального генезиса

В земной коре материков образуются рудные залежи – месторождения многих химических элементов, прежде всего Fe, Cu, Ni, Со, Pb, Zn, Mo, Ag, Hg, в виде окислов, сульфидов и др. Их происхождение связано с гидротермальными растворами, несущими также и газы. Несмотря на известное разнообразие их состава в связи с глубиной, температурой и другими условиями образования, они имеют общие черты, например, обычны ассоциации SiO2 – Au или Pb – Zn – Cu и другие в виде сульфидов или ассоциации SnO2 – WO3 – H3BO3 – F в гидротермальных и грейзеновых месторождениях.

Гидротермальные образования и грейзены рассматриваются как конечные продукты тектоно-магматического процесса или гранитизации. Источниками рудного вещества гидротерм могут быть как подкоровые процессы, так и процессы в земной коре. Вопрос о способе переноса тяжелых металлов вызывает споры. Не исключается газовый перенос металлов, например, в виде фторидов, причем фтор часто дает во вмещающих породах большие ореолы рассеяния. Неясны равновесия фторидов, хлоридов, металлов с H2O при разных температурах и давлениях.

О химических и физических условиях рудообразования дает представление состав газово-жидких включений в рудных минералах, которые содержат растворы NaCI, MgCl2, MgSO4, KCl, H2S, SiO2, карбонатов и следы металлов; нередко высокое давление CO2 – до 2000 атм. Эти растворы близки к нейтральным; температура их образования лежит в пределах 50–550 °С. Обыкновенные сульфиды тяжелых металлов Pb, Zn, Cu, Fe и многие другие мало растворимы в воде, и изменение давления и температуры почти не меняет их растворимости. Например, чтобы осадить     1 т цинка из раствора ZnS, нужно было бы испарить около 10 км3 воды. Маловероятен перенос сульфидов и в виде коллоидных растворов – золей. Существуют, однако, комплексные соединения сульфидов тяжелых металлов, более растворимые, чем простые сульфиды, например дающие ионы HZnS22– или HgS2. Большую роль в процессе переноса тяжелых металлов горячими растворами играет концентрация в них CO2 и, вероятно, др. газов: O2, H2S, PH3. Например, U образует комплексы [UO2(CO3)3]4–, легко растворимые в H2O при определенной концентрации CO2. Уменьшение CO2 в растворе разрушает этот комплекс и вызывает отложение соединений U. Отложение тяжелых металлов регулируется также парциальным давлением H2S, которое определяет последовательность отложения металлов в сульфидном теле, парциальным давлением CO2, окислительным потенциалом и т. д.

Кристаллизация сульфидов, например Pb, Zn и многих других, распределение в них редких элементов In, Ga, Ge, Tl и т.д. происходит по законам изоморфизма. Процесс отложения сульфидов отражается на изотопном отношении S32/S34 в минералах, что имеет диагностическое значение.

В разрушении горных пород участвуют многие химические процессы, как, например, гидролиз алюмосиликатов, который приводит к образованию латерита, свободных водных окисей Al2O3 и бокситов, которые обогащены Ti, Nb, Sn, Be и др. Окисление до более высоких валентностей часто выполняется микроорганизмами, например Fe2+®Fe3+, Mn2+®Mn4+ и т.д. Железные осадочные руды обогащаются фосфатами, арсенатами, ванадатами, а марганцевые – Ba, Ra, Со и др. Известняки, а также доломиты, фосфаты и некоторые другие соли образуются при участии организмов и накапливают Sr, Mn, Pb, F, редкоземельные элементы и т.д.

Соленосные отложения возникают в результате испарения воды в изолированных бассейнах. Последовательность отложения солей NaCl, MgSO4 и других идет по законам галогенеза. В этом процессе происходит отделение твердых солей от насыщенного раствора – рапы, которая содержит наиболее растворимые соли Na, К, Sr, Li, В, Br. Подобные растворы встречаются и в подземных высокоминерализованных водах.