03.1 Строение земли. Горные породы. Типы рудных месторождений и элементы их залегания

Земная кора состоит из трех слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Общая толщина земной коры изменяется от 5 до 10 км под океаном, и  до 70 – 75 км в гористых районах, т. е. составляет около одной сотой земного радиуса.

Земная кора слагается из горных пород. Все горные породы, слагающие земную кору, делятся на:
• изверженные (магматические),
• осадочные,
• метаморфические.

Изверженные, или магматические породы образовались в результате охлаждения и затвердевания магмы. Если этот процесс происходил в глубине земной коры, то возникали интрузивные породы. Если же магма затвердевала на поверхности земной коры или вблизи нее, образовывались эффузивные породы. На глубине магма охлаждается медленно, под большим давлением, газы не могут выделяться из нее свободно. Интрузивные породы по своему составу и структуре заметно отличаются от эффузивных, которые обычно светлее и имеют меньшую плотность.

Осадочные породы образуются вследствие отложения минеральных и органических частиц на дне рек, озер и морей. Минеральные осадки получаются при растворении или разрушении водой и солнцем изверженных или образовавшихся ранее других осадочных пород. Органические осадки возникают вследствие накопления на дне остатков различных организмов (например, моллюсков).

Метаморфические породы образуются из изверженных или осадочных пород при воздействии больших давлений и температур. Они могут возникнуть на контакте с большими массами расплавленной магмы (контактовый метаморфизм) или при погружении пород на большие глубины при различных геологических процессах.
Всю добычу руд, содержащих металлы, осуществляют, разрабатывая рудные месторождения, расположенные в верхней части земной коры на глубинах до 4,5 км (1/1500 часть земного радиуса).

Рудные месторождения – естественные скопления рудных залежей (тел) в недрах, пригодные по своим размерам, условиям залегания и количеству содержащихся в них полезных компонентов (металлов) для промышленной разработки.
Процессы формирования рудных месторождений, как и все геологические процессы, протекающие в земной коре, можно разделить на эндогенные, происходящие под действием внутренней энергии Земли, и экзогенные, обусловленные проявлением внешних сил, главным образом явлениями, порожденными воздействием солнечной энергии.
Эндогенные и экзогенные месторождения могут подвергаться последующим изменениям. Например, при их погружении на большие глубины вследствие тектонических процессов или перекрытии мощными толщами других горных пород образуются метаморфогенные месторождения.

Эндогенные месторождения своим происхождением обязаны расплавленной магме и разделяются на магматические, контактовые, жильные и метасоматические.

Магматические месторождения образуются вследствие концентрации отдельных составных частей магмы либо в самом магматическом массиве, либо при проникновении расплавленной магмы в соседние твердые породы. Концентрация отдельных минералов в расплавленной магме может происходить из-за разницы в плотности, растворимости, вязкости и др. При этом магма в своей массе разделяется на составные части, некоторые из них образуют при остывании массивные скопления полезных ископаемых.
Если процесс разделения (дифференциации) магмы не успел завершиться до ее застывания, могут образоваться месторождения вкрапленных руд, где пустая порода насыщена зернами (вкраплениями) полезных минералов.
На контакте с расплавленной магмой могут возникать контактовые месторождения. Они образуются из газов, паров и растворов, выделяющихся из магмы и концентрирующихся на границе (контакте) с ней при их взаимодействии с окружающими породами или проникновении в поры и трещины этих пород. Форма таких месторождений обычно неправильная – линзы, гнезда.
Жильные месторождения образуются вследствие скопления в трещинах земной коры полезного ископаемого, осаждающегося из паров или растворов. Такие жилы обычно имеют малую мощность и относительно небольшие размеры по простиранию и падению.
Некоторые жилы образуются, как уже отмечалось, при заполнении трещин расплавленной магмой и ее последующем застывании. Они могут иметь значительные размеры. Общим для всех жильных месторождений  является, как правило, сложная форма рудных тел и большие колебания содержания полезных компонентов.

Метасоматические месторождения (месторождения замещения) образуются при химическом взаимодействии выделяющихся из магмы газов, паров или растворов с другими породами. В результате происходит преобразование одних минералов в другие. Рудные тела такого типа могут иметь как правильную платообразную, так и неправильную форму.

Экзогенные месторождения своим появлением обязаны главным образом разного рода процессам разрушения эндогенных месторождений на поверхности. Частицы разрушенных пород или растворенные полезные компоненты переносятся водой на значительные расстояния от коренных месторождений и осаждаются в руслах водных потоков или на дне водоемов (образование россыпей). Таким образом, возникают осадочные месторождения (см. рис 3.1.) Как  магматические, так и осадочные месторождения могут в результате геологических процессов погружаться на большие глубины, где они подвергаются  воздействию высоких давлений и температур, вследствие чего меняются структура, состав и физико-механические свойства пород. Месторождения такого типа называются метаморфогенными.

Положение рудных тел в пространстве и их размеры определяются элементами  залегания:   простиранием, углом падения (или падением),  мощностью, глубиной залегания и глубиной распространения от поверхности(рис. 3.2.).
Простирание – воображаемая линия пересечения рудного тела с горизонтальной плоскостью.
Падение (угол падения) – угол между горизонтальной плоскостью и перпендикуляром к линии простирания, расположенным в плоскости рудной залежи.

Мощность – расстояние по нормали (перпендикуляру) между контактами (границами) рудного тела с вмещающими породами.
Горизонтальная мощность – это расстояние по  горизонтали  между контактами (границами) рудного тела с вмещающими породами.

Вертикальная мощность – это расстояние по вертикали  между контактами (границами) рудного тела с вмещающими породами.
Глубина залегания – расстояние по нормали от земной поверхности до верхней границы рудного тела.
Глубина распространения – расстояние по нормали от земной поверхности до нижней границы рудного тела.
В земной коре под воздействием внутренней энергии Земли и внешних сил происходят перемещения одних участков по отношению к другим, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, что приводит к нарушениям элементов залегания горных пород.

Различают дизъюнктивные (разрывные) нарушения, сопровождающиеся разрывом сплошности рудных тел и пород, и пликативные (складчатые) нарушения, происходящие без разрыва сплошности.
Другая причина нарушений элементов залегания горных пород - размыв их водой. Наконец, залегание горных пород может быть нарушено прорывами (интрузиями) магмы.
Нарушения сопровождаются изменением числа рудных тел, их простирания и падения, смещением частей друг относительно друга вдоль крупных трещин и разломов в земной коре. Вследствие этого усложняются разведка месторождения и его разработка.

© Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К.
"Основы горного дела"