Супергенное изменение аргиллизированных пород

05.01.2017

Изменение состава аргиллизированных пород в процессе выветривания изучено недостаточно. В горных районах преобразование аргиллизированных пород поверхностными водами в большинстве случаев весьма незначительно. Так, в районе Мэрисвейл по наблюдениям П.Ф. Керра гидрослюдизированные породы содержат вторичные урановые минералы, но глинистые минералы остаются такими же, как и на глубине. Поверхностное изменение, очевидно, не повлияло на глинистые минералы. В этом районе супергенное окисление сульфидов приводит к образованию пестро-окрашенных «почвенных зон», которые выделяют области гидротермального изменения среди окружающей местности. К такому же выводу о воздействии супергенных растворов на аргиллизированные породы Передового хребта (США) пришли Ф.Г. Бонорино и Е.В. Тукер. Вадозные воды осаждают материал в интерстициях между зернами, но не воздействуют на Гидротермальные силикаты. Наиболее заметный эффект супергенного изменения — образование железистых каемок по обеим сторонам жил, которые особенно хорошо развиты в пиритовых жилах Голд-Хилл. Окислы марганца и железа сосредоточены в трещинах и пространстве между зернами во внешней части зоны гидрослюд; поверхности открытых трещин покрыты гидроокислами. Это вызвано окислением пирита в верхних горизонтах и фильтрацией железосодержащих кислых растворов вниз. Рассланцованные текстуры измененных пород благоприятны для циркуляции таких растворов. По данным Е.В. Тукера, в большинстве случаев уже на глубине 60—70 м отмечаются лишь следы супергенного воздействия на сульфиды (слабая, спорадическая лимонитизация). Вместе с тем даже на рудниках с хорошо выраженной зоной окисления в жилах вмещающие породы почти не затронуты супергенным изменением. Во внешней и промежуточной зонах измененных пород растворы были почти нейтральными и поэтому почти не изменили глинистые псевдоморфозы. В центральной зоне кислые шахтные воды вызвали слабый катионный обмен и выщелачивание.
Вместе с тем оба автора отмечают, что при поверхностном осмотре трудно отличить природу изменения пород внешней зоны и продуктов заключительных фаз гидротермальной деятельности от продуктов выветривания, так как в этот период гидротермальные растворы будут вести себя как слабо нагретые вадозные воды. По данным Е.В. Тукера, поверхностное выветривание, усиленное окислением пирита, может приводить к образованию слабо оглиненных пород супергенного происхождения, подобных внешней зоне гидротермального изменения. Оценивая действия этого фактора в районе Мэрисвейл, П.Ф. Керр пишет: «Гранит обычно слабо аргиллизирован, но такое изменение распространено широко. Можно было бы заключить, что это изменение вызвано серной кислотой, образовавшейся при окислении пирита. Однако в породах имеется слишком много оставшегося неизмененным пирита и слишком мало окисленного, чтобы предполагать супергенное происхождение этого изменения».
Некоторые исследователи связывают с процессами окисления медных вкрапленных руд и образование ореолов глинистого изменения вмещающих пород этих месторождений, но измененные породы этих месторождений, вскрываемые под окисленными рудами, являются гидротермальными образованиями, так как имеют четко выраженную горизонтальную зональность: гранодиорит (монцонит), зона пропилитового изменения, каолинит-монтмориллонитовая зона, каолинит-гидрослюдяная зона, гидрослюдяно-серицитовая зона, руда. Такая горизонтальная зональность наблюдается в мощных блоках первично однородного состава и не может образоваться в процессе выветривания, так как во всех зонах глинистыми псевдоморфозами замещены одни и те же исходные минералы — плагиоклаз, биотит и местами ортоклаз. Прирудная оторочка часто сложена агрегатами крупнокристаллического серицита, что необъяснимо с позиций гипотезы супергенного изменения пород. Зона, прилегающая к руде, является местом наиболее интенсивной фильтрации нисходящих растворов и в этой зоне серицит должен был бы перейти через стадию гидрослюд 1М, 1Md в каолинит. Однако этого не наблюдается; более того, по направлению к рудным телам полиморф 1M сменяется полиморфом 2М, что свойственно зональности, возникающей при гидротермальном изменении.
Внешние пропилитовые с хлоритом зоны вблизи поверхности содержат неокисленный пирит. Окисление пирита неизбежно привело бы к замещению хлорита, однако этих явлений не наблюдается. Отметим также низкотемпературные, типичные гидротермальные ассоциации в измененных породах, например трубообразные залежи алунита в Сан-Мануэл (США). По П.Ф. Керру на порфировых месторождениях гидротермально-метасоматические глинистые минералы и серицит претерпевают лишь незначительные изменения под действием поверхностных процессов.
К. Бэрнхем отмечает, что измененные породы медных месторождений с заметным супергенным обогащением богаты и каолинитом, часть которого образовалась при окислении руд. Однако увеличение доли каолинита вверх по разрезу измененных пород может быть обусловлено гипогенной вертикальной метасоматической зональностью, столь характерной для близповерхностных условий. Следует отметить, что природа руд зоны вторичного обогащения нуждается в тщательном анализе, так как халькозин, борнит и другие минералы этой зоны могут быть продуктами низкотемпературной гидротермальной стадии, следующей за высоко-среднетемпературным периодом отложения халькопирита.
По мнению В.П. Федорчука, гидрослюда и минералы группы каолинита на Хайдарканском ртутно-сурьмяном месторождении возникли при выветривании серицита, характерного для наиболее глубоких горизонтов месторождения, где глинистые минералы встречаются реже. Материалы о зональности в распределении глинистых минералов вблизи поверхности (по сравнению с таковым на глубине), имеющие большое значение при анализе природы глинистого изменения, не приводятся. Как впоследствии показал В.П. Федорчук, гипогенная аргиллизация чрезвычайно широко развита в рудных полях ртутных и ртутно-сурьмяных месторождений Средней Азии.
Ведущим процессом супергенного изменения пород и почв является деградация минералов с превращением хлоритов и слюд в минералы типа вермикулита, монтмориллонита и в каолинит. Процесс деградации начинается с выщелачивания межслоевых ионов, затем ионов кристаллической решетки с замещением их ионами кремния и алюминия. Последовательность выветривания слюды — гидрослюда — вермикулит — монтмориллонит отмечается и в других районах. В процессе почвенного выветривания пестроцветных пород в шт. Индиана происходит изменение каолинита и слюды (иллита) в монтмориллонит и смешанно-слойный минерал типа гидрослюда-монтмориллонит.
Выветривание хлорит-слюдистых сланцев также приводит к образованию смешанно-слойных минералов, количество которых возрастает вверх но разрезу пласта сланцев. Химически выветривание выражается в окислении железа в октаэдрических слоях или в замещении калия в иллите группами ОН-. В умеренном климате средних широт гидрослюды замещаются монтмориллонитом и каолинитом. В тонкой фракции почвенного горизонта преобладает смешанно-слойный минерал типа гидрослюда-монтмориллонит, образующий серию переходов от гидрослюды к монтмориллониту и возрастает количество каолинита.
А. Хейдеман изучал поведение каолинита, иллита и монтмориллонита при обработке водой в интервале pH 3—10. Каолинит в кислой и щелочной средах переходит в раствор стехиометрически, в нейтральной среде в растворе накапливается кремний. Предпочтительный переход в раствор кремния монтмориллонита наблюдается в любой среде, а у гидрослюд — в нейтральной и кислой среде. Обнаружено уменьшение степени совершенства структуры в гидротермальных каолинитах, подвергшихся воздействию холодных кислых вод.
Выводам, которые могут быть сделаны на основе экспериментальных работ, соответствуют результаты изучения коры выветривания (так называемых «беляков») на гидротермально гидрослюдизированных кислых эффузивах и гранитах рудных полей Южного Казахстана. По данным Л.Н. Заварзина и В.Н. Васильевой (устные сообщения), «беляки» на гидрослюдизированных породах состоят из двух зон: верхней каолинитовой и нижней каолинит-монтмориллонитовой. Мощность коры выветривания в среднем не превышает первых метров, местами достигает 60 м.
На описанных автором ореолах аргиллизированных пород продуктов глубокого химического выветривания не обнаружено. В Bepxне-Олекминском районе, на Ононском участке, на месторождении Большой Шаян отмечалось лишь образование дресвы аргиллизированных пород в условиях горного рельефа. На Чемпуринском месторождении в делювии аргиллизированных пород вкрапленники пирита местами были выщелочены и замещены лимонитом в поверхностной корочке толщиной в несколько миллиметров.
В районе бентонитового месторождения Цихис-Убани гидротермально-метасоматические бентониты на поверхности замещались каолинитом в условиях тропического выветривания. Кора выветривания на бентонитах этого района изучена В.Н. Разумовой.