О роли климата

Климат является третьим основным фактором, который оказывает оп­ределяющее влияние на ход процесса осадкообразования, взятого в це­лом, и на формирование осадочных рудных накоплений, в частности.

Наиболее велико значение и роль его при выветривании на суше. В отличие от этого процессы седиментации, протекающие в водной среде морских бассейнов, в меньшей степени подвергаются воздействию климатического фактора. Это обстоятельство непременно следует учи­тывать при работах по прогнозу различных экзогенных рудных место­рождений.

Необходимо иметь в виду наличие микроклиматов, а также и верти­кальной климатической зональности. В результате этого на суше в близ­ком соседстве друг с другом могут оказаться породы, образующиеся обычно в условиях различных климатических зон. В результате подчас встречаются совершенно неожиданные сочетания ископаемых рудных на­копление. В качестве примера можно указать на залегание гематитовых руд среди доломитовых пород, наблюдающееся на месторождении По­бедном близ Верхнеколымска (Потапова, 1959).

Значение климата при выветривании и образовании остаточных месторождений

В субполярных областях в условиях низкой среднегодо­вой температуры и вечной мерзлоты процессы выветривания протекают мало активно и носят специфический характер. Наибольшее значение имеет здесь термоденудация и солифлюкционные явления, приводящие к разрушению материнских пород. Химическое выветривание проявляется своеобразно. Грунтовые воды не уходят на глубину и имеют застойный характер. Органическое вещество разлагается лишь частично, вследст­вие чего образуются органические кислоты, такие, как уксусная, му­равьиная и другие. В зоне окисления эндогенных месторождений раз­виты процессы сульфатизации и накапливаются сульфатные минералы. Разрушение силикатов осуществляется неполностью: конечными про­дуктами разложения их являются преимущественно гидрослюды, реже каолинит, галлуазит и монтмориллонит.

Однако выветривание идег здесь в заметных масштабах и, скальные породы, кажущиеся монолитными и прочными, при оттаивании рассыпаются на мелкую шебенку. Характер продуктов выветривания в субполярной области еще недостаточно изучен для того, чтобы иметь суждение о свойствах коры выветривания. Не изучен также состав руд­ных элементов, выносимых из коры и поступающих в грунтовые воды и в речную сеть.

Субполярные области довольно богаты месторождениями осадочных потезных ископаемых. Сюда относятся прежде всего месторождения рос­сыпного золота. «Такие крупнейшие золотороссыпные районы мира,— гчшет Н. А. Шило,—■ как Аляска, Колыма, Индигирка, Алдан, Лена, Ени­сей, Северный Урал, располагаются в пределах разновозрастных тектоно- магматических комплексов, но в равной мере тяготеют к северным широ­там» (1956, стр. 12).

В пределах описываемой области известны многочисленные россыпи алмазов, оловяного камня и других минералов. Кроме того, здесь и в иритегающих частях зоны умеренного климата в больших масштабах кдет формирование залежей сапропеля и торфяников. Во многих из них рф содержит повышенные концентрации редких элементов. В пресных серах за Полярным кругом иногда наблюдается отложение железных и тезомарганцевых руд.

В полярной климатической зоне под покровом вечного льда выветри- ние, по-видимому, замирает и почти прекращается. Конкретные фор­ма выветривания и минеральные продукты его, развивающиеся здесь материнским породам, изучены крайне слабо.

В областях влажного климата процессы выветривания отекают достаточно напряженно. На начальных стадиях выветривание и"_Сет щелочной характер. Условия щелочной среды вызваны здесь тем,  материнские породы еще мало изменены и содержат в своем составе эчные и щелочно-земельные металлы. Последние постепенно поступают в поверхностные и грунтовые воды и образуют с углекислотой, творенной в ннх, ряд основных соединений, обладающих высокой ак-

т 5и й реакцией.

В дальнейшем, когда главная масса оснований удалена из почвы и чней части коренных пород, в зоне выветривания, начинают до- «пшчровать условия кислой среды. Они возникают под влиянием свободной углекислоты, накапливающейся в грунтовых водах, а также Ал.  того количества органических кислот, таких, как гумусовая и других просачивающихся из почвенного слоя.

В области жаркого влажного климата химическое выветривание особенно напряженно. Этому способствует, помимо высокой температуры и постоянного интенсивного увлажнения, также активная роль углекислоты и большого количества органических соединений, получаю­щихся при разложении пышной тропической растительности. Постоянно происходит промывание почвы и верхних горизонтов материнских по­род, сопровождающееся выносом из них всех в какой-то степени под­вижных компонентов. Характерно что главная часть органического ве­щества полностью разлагается и выносится из почвы. В связи с этим здесь создается ясно выраженная окислительная обстановка при слабокислой среде. Почва и кора выветривания приобретают красный цвет за счет окисления соединений железа, находящихся в материнских породах. Разрушение силикатов идет весьма интенсивно, причем выде­ляется кремнекислота, глинозем и ряд более подвижных соединений. Последние быстро выщелачиваются и захватываются водой. Из коры выносится часть кремнекислоты силикатов. Ю. К. Горецкий (1960) по­казал, что глинозем, освободившийся в результате разрушения силика­тов в коре выветривания, обладает подвижностью в ее пределах. Однако до сих пор остается невыясненным вопрос, почему и при каких условиях происходит обособление глинозема, приводящее к образованию латерит- ных месторождений бокситов. Неизвестно также, почему он нногда вы­носится из коры и даже из остаточных бокситовых месторождений. Как отмечалось, минералы глин в условиях выветривания, становятся иног­да неустойчивыми, и разрушаются наряду с другими силикатами. В коре выветривания накапливаются свободные полуторные окислы, и она приобретает латерптный характер. Это так называемые красноземы тропических областей, известные из экваториальной части Южной Америки, Африки и других мест. В этой зоне формируются различные остаточные месторождения. Прежде всего необходимо упомянуть элю­виальные россыпи различных устойчивых минералов, затем накопления железа и алюминия латеритного типа, отличающиеся, помимо присут­ствия глинозема, так же значительным содержанием железа и кремне­зема. Далее следуют месторождения силикатного никеля и отдельные незначительные накопления железных руд и, наконец, месторождения других ископаемых.

В соседних областях седиментации часто можно наблюдать накоп­ление некоторых полезных компонентов, вынесенных из коры. К ним относятся месторождения углей, обогащенных различными редкими элементами, и другие полезные ископаемые. К месторождениям этого класса следует так же отнести впервые описанные Лякруа (Ьасго1х, 1922) современные торфяники острова Мадагаскар, отличающиеся высоким содержанием урана в торфе. В СССР к красноземам, по-види­мому, следует отнести соответствующие образования на территории субтропической области Закавказья, близ г. Батуми. Здесь при средне­годовой температуре около +15° и годовых осадках около 2500 мм происходит интенсивное выветривание материнских пород. Изменения их подробно изучены Б. Б. Полыновым (1944), который провел срав­нение состава коренных пород и продуктов выветривания (табл. 5), развитых на них.

Несмотря на то, что выветривание в Закавказье протекает зна­чительно слабее, чем в тропических областях, изменение породы имеет сходный характер. В коре выветривания накапливаются окись алюминия и особенно окислы железа; наблюдается известное обо­гащение магнием. Количество марганца в коре и в материнской породе примерно одинаково. Остальные компоненты выносятся из коренных пород.

В области умеренного влажного климата процессы вы­ветривания развиваются по приведенной выше схеме и сходны с про-

Таблица 5

Химический состав лабрадоро-авгитового порфирита и формирующейся иа ием красноземной коры выветривания

цессами в тропических зонах. Меньшее количество выпадающих осад­ков и более слабо идущие процессы разрушения органического вещест­ва обусловливают частичное сохранение его в почве. В результате в почвенном слое, коре выветривания и грунтовых водах господствует кислая реакция и создаются менее окислительные условия, чем в тропи­ческой зоне. Железо приобретает подвижность и частично выносится из почв. Последние обладают серой и темно-серой окраской. Породы же коры выветривания в меньшей степени подвергаются окислению. Они не всегда окрашены в красный цвет и характеризуются различной чаще всего пестрой окраской. Разрушение силикатов материнских пород обычно завершается образованием минералов глин, которые являются здесь вполне устойчивыми. Наблюдается повышенное содержание алю­миния и железа в коре, однако здесь не происходит такого накопления свободных гидратов окиси алюминия и железа, как в тропическом поясе. Кора выветривания слагается в основном минералами глин, со­став которых во многом находится в зависимости от состава материн­ских пороц. Формирование глинистых минералов происходит постепен­но. Так, при выветривании кислых пород на первых стадиях преобла­дают гидрослюды, которые в дальнейшем переходят в каолинит (по Гинзбу'ргу). Наиболее распространенным минералом в коре выветри­вания этой зоны является каолинит, вследствие чего ее можно назвать каолиновой.

Известное представление о количественной стороне процесса образо­вания коры выветривания в описываемой зоне можно получить при сравнении состава материнских пород и продуктов их разрушения. В качестве примера можно сослаться на современное выветривание кварцевых порфиров из префектуры Шига в Японии, детально изучен­ное К. Сува п И. Матсуцава. Условия вы­ветривания определяются среднегодовой температурой в 13,7°, коли­чеством выпадающих осадков, равным 1594 мм, и химически нейтраль­ной средой. В результате выветривания в этой обстановке кварцевый порфир заметно меняет свой состав (табл. 6).

Из него выносятся такие составные части, как кремнекислота (в не­большом количестве), закисное железо, окись кальция, щелочные ме­таллы. Титан и марганец сохраняются в том же количестве, что и в исходной породе. Продукты выветривания немного обогащаются гли­ноземом, окисным железом и водой. Не осуществляется заметной акко- муляции свободного глинозема. Накопление остаточных продуктов про­исходит здесь в гораздо меньших масштабах.

К. Сува и И. Матсуцава (1958) исследовали изменения содержания малых элементов в кварцевом порфире и продуктах его выветривания (табл. 7). Выяснилось, что из числя элементов, для которых имеются определения из кварцевых порфиров, при выветривании выносятся: стронций, церий и лантан. В продуктах выветривания накапливаются никель, ванадий и цирконий. В содержании остальных элементов не происходит заметных изменений.

Таблица 6 Химический состав кварцевого порфира и продуктов его выветривания, %

С корой выветрива­ния этого типа связы­ваются россыпи, накоп­ления железа и кон­центрации кобальта. В седиментационных ком­плексах, связанных с ней, могут формиро­ваться месторождения железных и марганцо­вых руд, бокситов, на­копления редких и рас­сеянных элементов, а из нерудных — каоли­новые глины, кварце­вые пески и другие ис­копаемые.

В области, от­личающейся пе­риодической сме­ной сухих и влаж­ных сезонов, в течение года происходит доста­точно резкое измене­ние условий выветри­вания. За время влаж­ного периода через поч­ву просачивается боль­шое количество воды и происходит вынос осно­ваний из почвы и верх­ней части материнских пород в более глубо­кие горизонты. Перио­дическое увлажнение и высыхание способству­ют разрушению и выветриванию пород. Разюженне материн­ских пород сопровож­дается выносом крем­незема, в то время как полуторные окислы накапливаются в боль­ших количествах. В су­хое время года идет ис­парение влаги, подтя­гивание ее к поверхности и обратная миграция полуторных окислов из глубины в верхние горизонты материнских пород и п.аже в почву. В ре­зультате коренные породы чрезвычайно сильно переработаны и превра­щены в своеобразную остаточную породу, обладающую пестрой окра­ской и состоящую из коллоидных гидратированных окислов полуторных элементов, главным образом железа и алюминия. Это так называемый латерит — порода, мягкая в свежем состоянии, быстро каменеющая при высыхании. Она пронизана многочисленными причудливыми пора­ми и местами содержит сферолитовые включения, обладающие концен­трическим сложением. С поверхности остаточные образования покры­ты бурой и черно-бурой каменистой коркой. Приведенная схема образо­вания латеритов встречает некоторые возражения. Однако до сих пор не предложено более удовлетворительной концепции, объясняющей ло­кализацию глинозема в коре выветривания и генезис латеритов.