ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Геолого-геофизический факультет Кафедра геологии рудных месторождений ОСНОВЫ ТЕОРИИ РУДООБРАЗОВАНИЯ Рабочая программа Новосибирск 2008 1 Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования. Предназначена для студентов 3-го курса геолого-геофизического факультета специализаций «геология» и «геохимия».. Составитель д-р геол.-минер. наук, проф. Э.Г. Дистанов. Утверждена на заседании кафедры геологии рудных месторождений. © Новосибирский государственный университет, 2008 2 1. Организационно-методический раздел. Курс «Основы теории рудообразования» является первой частью по общему направлению геологических знаний «Геология рудных месторождений» и относится к федеральному стандарту естественных научных дисциплин. Курс «Основы теории рудообразования» предназначен для студентов 3 курса ГГФ по специализациям «геохимия» и «геология». Для специализации «геология и геохимия горючих ископаемых» читается отдельно сокращенный курс «Введение в теорию рудообразования» в объёме 12 часов с последующим общим прохождением курса «Промышленные типы рудных месторождений». Основной целью освоения дисциплины является получить знания в базовых областях теории рудообразования: = история формирования учения о геологии рудных месторождений, его роли в прогрессе и формировании материально-технической базы общества, современное состояние и тенденции развития мировой науки и практики в изучении рудных месторождений; = геологические условия формирования .месторождений полезных ископаемых, связь рудных месторождений с процессами тектоники, магматизма, геодинамическими обстановками, процессами осадконакопления и метаморфизма; = структуры рудных полей и месторождений, факторы структурного контроля оруденения, морфология и зональность рудных залежей, минеральный состав, структуры и текстуры руд, околорудные изменения вмещающих пород; = генетические типы и систематика рудных месторождений , рудные формации. Главной задачей курса является – рассмотреть основные генетические группы месторождений полезных ископаемых: магматические, карбонатитовые, пегматитовые, альбититовые, грейзеновые, скарновые, гидротермальные, гидротермально-осадочные, месторождения выветривания, россыпные, осадочные, метаморфогенные, комбинированные (полигенные и полихронные) месторождения. Геологические обстановки и физико-химические условия формирования этих групп месторождений, типовые рудные формации, модели рудообразования. Итоговый контроль: для контроля усвоения дисциплины предусмотрен экзамен. 2. Содержание дисциплины. Новизна курса. В основу курса положен фундаментальный учебник академика В.И.Смирнова «Геология полезных ископаемых», который был создан на основе его лекций в МГУ им. М.В. Ломоносова с использованием обширного материала отечественных и зарубежных исследователей. Книга претерпела 4 издания на русском языке, а также переиздавалась на английском, болгарском и китайском языках. Последний учебник, утверждённый Министерством высшего образования вышел в 1989 году. После В.И. Смирнова в МГУ В.И.Старостиным и П.П. Игнатовым были подготовлены два издания учебника аналогичного названия и близкого по содержанию учебнику В.И.Смирнова (последнее издание -2004 г.). Библиотека НГУ этими учебниками обеспечена. Наряду с этим, в лекциях широко используются материалы отражающие современные тенденции в рудной науке и характерные для сибирской геологической школы – учение о рудных формациях, моделирование рудообразующих систем, новые данные по физико-химическим параметрам рудообразующих процессов. 2.2.Тематический план курса (распределение часов). 3 Количество часов Наименование разделов Лаборатор- Самостоятель- Всего и тем Лекции Семинары ные ная работа часов работы Основные понятия, 4 история науки. Строение и состав МПИ. 8 Геологические условия 16 образования МПИ Основные генетические 36 типы МПИ, модели рудообразования Итого по курсу: 64 64 2.3 Программа курса «Основы теории рудообразования». I. Введение. Основные понятия и определения. Месторождение полезных ископаемых. Промышленно-генетический тип, кондиции, требования. Составные части учения о рудных месторождениях: теория рудообразования, учение о рудных формациях (промышленно-генетических типах месторождений); металлогения. История развития учения о геологии полезных ископаемых в нашей стране и за рубежом. Современное состояние и тенденции развития мировой науки и практики в изучении месторождений полезных ископаемых. Системный подход в изучении рудных месторождений, моделирования месторождений и рудообразующих систем, поиски новых типов рудных месторождений. Роль генетических представлений в создании основ оценки и поиске месторождений. Строение и состав месторождений полезных ископаемых. Площади распространения. Рудное тело, месторождение, рудное поле, рудные узлы, рудные зоны. Металлогенические области, провинции, пояса. Минеральный и химический состав руд. Текстуры и структуры. Понятие о минеральном парагенезисе. Сингенетичность и эпигенетичность оруденения. Этапы и стадии процесса рудообразования. Способы отложения рудного вещества. Кристаллизация из расплавов, газов, гидротермальных растворов, коллоидов. Замещение (метасоматоз) и выполнение пространства. Осадочное рудообразование. Гидротермально-осадочное отложение руд. Околорудные изменения вмещающих пород. Причины и механизмы их формирования. Геохимические ореолы рассеяния рудного вещества. Значение для изучения процессов рудообразования и прогноза оруденения. Структурный контроль оруденения. Дорудные геологические структуры, рудовмещающие структуры, послерудные нарушения. Зональность рудных районов, полей и месторождений. Причины формирования. Стадиальная зональность, зональность отложения. Значение для изучения и прогноза месторождений. 4 II. Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых. Систематика рудных месторождений. Значение систематизации, различные принципы и подходы: вещественный, генетический. Понятие о рудной формации и ее роль в систематике месторождений. Генетическая классификация рудных месторождений. Связь рудных месторождений с процессами тектоники, магматизма, геодинамическими обстановками. Месторождения платформ, орогенных поясов (покровно-складчатых областей), континентальных окраин, океанов, зон внутриплитной тектоно-магматической активизации. Орогенический цикл Уилсона и месторождения полезных ископаемых. Значение концепции тектоники плит в теории рудообразования. Геодинамика и металлогения. Связь магматизма и рудообразования, магматических и рудных формаций. Распределение эндогенных месторождений по составу изверженных пород, типам магм и магматических формаций. Генетические серии рудных месторождений, рудные комплексы. Периодизация процессов рудообразования в связи с общей эволюцией структур земной коры. Металлогенические эпохи. Понятие о рудообразующей системе. Длительность и глубины формирования месторождений. Источники рудного вещества месторождений и методы их определения. Значение изотопно-геохимических исследований в решении вопросов рудообразования. III. Основные генетические типы месторождений полезных ископаемых и процессы их образования. 1. Магматические месторождения. Способы отделения рудного вещества от магмы. Ликвационные, раннемагматические, позднемагматические месторождения, их примеры. Физико-химические условия образования. Геологические обстановки. Ликвационные месторождения сульфидных медно-никелевых руд в базит-гипербазитовых комплексах. Ранне- и позднемагматические месторождения алмазов, хромитов, платиноидов, титано-магнетита, апатита и руд редких элементов. 2. Карбонатитовые месторождения. Минеральный состав, строение, физикохимические и геологические условия образования. Связь с магматизмом. Магматическая и гидротермально-метасоматическая гипотеза образования. Глубинная и вулканическая фации карбонатитовых месторождений. Рудные формации карбонатитовых месторождений (апатито-магнетитовые, пирохлоровые, флогопитовые, медные и др. карбонатиты). 3. Пегматитовые месторождения. Общие особенности пегматитовых тел. Геологические и физико-химические условия образования пегматитов. Магматогенные пегматиты, метаморфогенные мигматит-пегматиты. Основные генетические модели формирования пегматитов: магматогенно-пневматолитово-гидротермальная 5 (А.Е.Ферсман), магматогенно-метасоматическая (А.Н.Заварицкий), метасоматического замещения (В.Д.Никитин), двухэтапная магматогенно-пневматолито-гидротермальная (Р.Джонс, Е.Камерон), метаморфогенная (Г.Рамберг, Ю.М.Соколов и др.). Зависимость состава пегматитов от вмещающих пород и процессов образования. Слюдоносные и керамические пегматиты, десилицированные пегматиты, редкометальные пегматиты. 4. Альбититовые и грейзеновые месторождения. Особенности состава и строения. Физико-химические и геологические условия образования. Черты общности и отличия процессов образования альбититов и грейзенов. Грейзеновые месторождения. Общая характеристика, связь с процессами магматизма. Структурные типы грейзенов. Минеральный состав, главные промышленные типы месторождений. Альбититовые месторождения. Связь с процессами магматизма. Физикохимические особенности процесса и минеральный состав. Типы рудоносных альбититов. "Линейные" альбититы в зонах глубинных разломов платформ с урановой и редкометальной минерализацией. 5. Скарновые месторождения. Общие геологические и минералогические особенности скарновых месторождений. Геологические и физико-химические условия образования. Минеральные парагенезисы. Известковые скарны, магнезиальные скарны, гидросиликатные скарны, скарноиды. Контактово-метасоматические процессы при скарнообразовании. Диффузионные и инфильтрационные процессы. Роль вмещающей среды. Стадийность и зональность минерализации. Диффузионно-инфильтрационная (Д.С.Коржинский) и стадийная (П.П.Пилипенко) гипотезы образования скарновых месторождений. Специфика образования скарновых минеральных ассоциаций в процессе регионального метаморфизма (скарноидов). Отличие контактово-метасоматических скарнов от метаморфогенных. Скарновые рудные формации (месторождения железа, кобальта, меди, свинца, цинка, олова, вольфрама, молибдена, золота, бора и др.). 6. Гидротермальные месторождения. Общие представления о гидротермальном растворе (системе). Источники воды, рудного вещества. Физико-химические условия гидротермального рудообразования. Формы переноса рудного вещества. Главные факторы рудоотложения. Связь гидротермальных месторождений с процессами магматизма. Классификация гидротермальных месторождений. Плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные месторождения, особенности формирования. Регенерированные месторождения. Процессы метасоматоза в гидротермальном рудообразовании. Околорудные изменения вмещающих пород, парагенетические ассоциации околорудных метасоматитов. Структурные факторы локализации гидротермальных месторождений. Особенности структур плутоногенных и вулканогенных месторождений. Роль слоистых, разрывных и интрузивных структур в локализации оруденения. Рудные столбы. Критерии генетической связи гидротермальных месторождений с магматическими породами. Дайки и руды. Околоинтрузивная зональность месторождений, причины ее формирования. Типовые рудные формации различных классов гидротермальных месторождений (плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные), геологические условия образования и промышленное значение. Месторождения руд цветных, редких и благородных металлов; 6 неметаллические полезные ископаемые. Современные приповерхностные гидротермальные системы. Условия локализации, формы проявления, параметры минералообразования и рудоносность. 7. Гидротермально-осадочные месторождения. Особенности процесса рудоотложения. Главные геологические, текстурно-структурные и минералогогеохимические особенности руд. Геологические и физико-химические условия гидротермально-осадочного рудообразования. Механизм отложения рудного вещества. Диагенез и метаморфизм. Модели гидротермально-осадочного процесса. Типы месторождений. 8. Колчеданные месторождения. Особенности состава, минеральные парагенезисы, связь с процессами вулканизма. Геологические и физико-химические условия образования. Роль гидротермально-осадочных и гидротермально-метасоматических процессов в рудообразовании. Конвергентность колчеданных месторождений. Главные типы и модели формирования медно-колчеданных и колчеданно-полиметаллических месторождений. 9. "Стратиформные" амагматогенные месторождения. Особенности класса стратиформных месторождений. Морфология рудных залежей, текстуры и структуры руд. Стратиграфический, литологический контроль оруденения, тектоническая позиция. Процессы, участвующие в концентрации рудного вещества. Полигенность и полихронность в формировании стратиформных месторождений. Основные модели рудообразования (сингенетично-диагенетическая, сингенетично-эпигенетическая, сингенетично-гидрогенная). Примеры стратиформных месторождений, их промышленная значимость. 10. Месторождения выветривания. Общие закономерности формирования. Остаточные, инфильтрационные месторождения. Факторы и процессы выветривания, миграция элементов, профили и зональность коры выветривания. Латеритный процесс, латеритные месторождения бокситов. образование месторождений силикатных никелевых руд. Каолиновое выветривание. Инфильтрационные (гидрогенные) месторождения урана и других полезных ископаемых. Кора выветривания месторождений полезных ископаемых. Зона окисления сульфидных месторождений. Условия миграции и места концентрации полезных компонентов. Зоны вторичного обогащения рудных месторождений. 11. Россыпные месторождения. Общая характеристика, промышленно-важные минералы россыпей. Геологические условия образования, связь с коренными породами, геоморфологический и тектонический режимы, климатические и гидрографические условия, геологический возраст (современные и древние захороненные россыпи). Россыпи элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, литоральные (прибрежно-морские и океанические), гляциальные, эоловые и их полезные ископаемые (золото, платина, касситерит, вольфрамит, монацит, циркон, рутил, ильменит, алмаз и др.). Механизм образования аллювиальных россыпей, их размещение, строение и состав. Условия образования и источники прибрежно-морских россыпей. Главные типы и промышленная значимость россыпных месторождений. 12. Осадочные месторождения. Общие особенности процессов осадочного рудообразования. Источники вещества, фациальные и физико-химические условия образования (стадии седиментации, диагенеза и эпигенеза). Геологическая эволюция 7 осадконакопления и формирования осадочных месторождений в истории земной коры. Климат, тектоника, состав воды осадочных бассейнов и атмосферы, формации осадочных пород и месторождений. Хемогенные осадочные месторождения. Месторождения минеральных солей. Геологические, климатические и физико-химические условия формирования. Осадочные месторождения железа, марганца и алюминия. Источники вещества, формы переноса и способы отложения в континентальных и морских бассейнах. Осадочные процессы в формировании месторождений цветных, редких и благородных металлов. Эндогенно-активные бассейны. Рудоносные черные сланцы, эвапориты, карбонатные породы. Биохимические осадочные месторождения. Месторождения фосфоритов платформенные и окраинных морей. Источники фосфора, модели рудоотложения. 13. Метаморфогенные месторождения. Общие принципы перераспределения и концентрации рудного вещества при метаморфизме. Метаморфизованные, метамофические, ультраметаморфические месторождения. Рудогенерирующая роль прогрессивного и регрессивного этапов метаморфизма Метаморфогенно-гидротермальные процессы. Физико-химические факторы развития метаморфогенных рудообрзующих систем. Метаморфические месторождения золота в черносланцевых углеродистых терригенных отложениях.; роль источника вещества и метаморфогенно-гидротермальных систем. Метаморфизованные месторождения. Типоморфные особенности, условия образования. Регионально-метаморфизованные месторождения железа (железистые кварциты), марганца, золота и урана (древние золотоносные конгломераты). Метаморфизованные месторождения цветных металлов. Роль контактового метаморфизма в преобразовании и регенерации руд. Контактово-метаморфизованные месторождения железа, графита, корунда. Процессы ультраметаморфизма в формировании железорудных скарноидов, урановых и редкометалльных месторождений щелочных метасоматитов. 3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины. 3.3. Вопросы для подготовке к экзамену по курсу«Основы теории рудообразования». 1. Систематика рудных месторождений. Значение систематизации. Различные принципы и подходы. Понятие о рудной формации и её роль в систематике месторождений. 2. Связь рудных месторождений с процессами тектоники, магматизма, геодинамическими обстановками. Месторождения платформ, континентальных окраин, орогенных поясов, океанов. 3. Источники рудного вещества месторождений и методы их определения. Значение изотопно-геохимических исследований. 4. Этапы и стадии процесса рудообразования. Понятие о минеральном парагенезисе. Графические формы изображения последовательности формирования минеральных парагенезисов. 5. Зональность рудных районов и месторождений. Причины формирования. Примеры. Значение для изучения и прогноза месторождений. 8 Околорудные изменения вмещающих пород. Причины и механизмы их формирования. Значение для изучения процесса рудообразования и прогноза оруденения. 7. Магматические месторождения. Способы отделения рудного вещества от магмы. Ликвационные, раннемагматические, позднемагматические месторождения, их примеры. 8. Карбонатитовые месторождения. Условия образования. Связь с магматизмом. Магматическая и гидротермально-метасоматическая гипотеза образования. 9. Пегматитовые месторождения. Геологические и физико-химические условия образования пегматитов. Магматогенные пегматиты, метаморфогенные пегматиты. Полезные ископаемые. 10. Скарновые месторождения. Геологические и физико-химические условия образования. Минеральные парагенезисы. Известковые скарны. Магнезиальные скарны. 11. Возможность образования скарновых минеральных ассоциаций в процессе метаморфизма (скарноидов). Отличие контактово-метасоматических скарнов от метаморфогенных. 12. Контактово-метасоматические процессы при скарнообразовании. Диффузионные и инфильтрационные процессы. Роль вмещающей среды. Стадийность и зональность. 13. Альбититовые месторождения. Связь с процессами магматизма. Физико-химические особенности процесса и минеральный состав. Промышленное значение. 14. Грейзеновые месторождения. Общая характеристика, связь с процессами магматизма. Структурные типы грейзенов. Минеральный состав, главные промышленные типы месторождений. 15. Гидротермальные месторождения. Общие представления о гидротермальном растворе (системе). Источники воды, рудного вещества. 16. Связь гидротермальных месторождений с процессами магматизма. Плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные месторождения. Особенности их формирования. 17. Физико-химические условия гидротермального рудообразования. Формы переноса рудного вещества. Главные факторы рудоотложения. 18. Процессы метасоматоза в гидротермальном рудообразовании. Околорудные изменения вмещающих пород. Геохимические ореолы рассеяния. 19. Критерии генетической связи гидротермальных месторождений с магматическим породами. Дайки и руды. Околоинтрузивная зональность месторождений. Причины её формирования. 20. Структурные факторы локализации гидротермальных месторождений. Особенности структур плутоногенных и вулканогенных гидротермальных месторождений. Роль слоистых, разрывных и интрузивных структур в локализации оруденения. 21. Гидротермально-осадочные месторождения. Принципиальные особенности процесса рудоотложения. Главные геологические, текстурно-структурные и минералого-геохимические особенности руд. Примеры современного рудообразования. 22. Колчеданные месторождения. Особенности состава, минеральные парагенезисы, связь с процессами вулканизма. Главные типы. Геологические и физико-химические условия рудообразования. 23. Особенности класса стратиформных месторождений. Процессы, участвующие в концентрации рудного вещества. Полигенность и полихронность рудообразования. Примеры месторождений. 24. Месторождения выветривания . Общий принцип формирования. Остаточные и инфильтрационные месторождения. Латеритные месторождения бокситов. Месторождения силикатных никелевых руд. 6. 9 Кора выветривания месторождений полезных ископаемых. Зона окисления сульфидных месторождений. Условия миграции и места концентрации полезных компонентов. Зоны вторичного обогащения. 26. Россыпные месторождения. Общая классификация, промышленно-важные минералы россыпей. Аллювиальные россыпные месторождения. Прибрежно-морские россыпи. 27. Хемогенные осадочные месторождения. Месторождения солей. Геологические, климатические и физико-химические условия формирования. 28. Осадочные месторождения железа, марганца и алюминия. Источники вещества, формы переноса и способ отложения в континентальных и морских бассейнах. 29. Биохимические осадочные месторождения. Месторождения фосфоритов. Источники фосфора, модели рудоотложения. 30. Осадочные процессы в формировании месторождений цветных и редких металлов. Рудоносные черные сланцы, эвапориты, карбонатные породы. 31. Метаморфогенные месторождения. Общие принципы перераспределения и концентрации рудного вещества. Метаморфизованные, метаморфические и ультраметаморфические месторождения. 32. Метаморфизованные месторождения. Типоморфные особенности, влияние факторов метаморфизма. Метаморфизованные месторождения железа, цветных металлов. 33. Роль процессов контактового метаморфизма в преобразовании и регенерации руд. 34. Рудогенерирующая роль прогрессивного и регрессивного этапов метаморфизма. Метаморфогенно-гидротермальные процессы. Физико-химические факторы развития метаморфогенных рудообразующих систем. 25. 3.4. Основная литература: В.И.Смирнов. Геология полезных ископаемых.(Учебник). - М.: Недра, 1989, 326 с. В.И.Старостин, П.П.Игнатов. Геология полезных ископаемых: Учебник для высшей школы. М.: Академический проект, 2004.- 512 с. В.И.Синяков. Основы теории рудогенеза. - Л.: Недра, Ленигр. отд-ние, 1987, 190 с. Дополнительная литература: В.И.Смирнов. Геология полезных ископаемых. 4-е изд. - М.: Недра, 1982, 669 с. Генезис эндогенных рудных месторождений/ ред. В.И.Смирнов. - М.: Недра, 1967. Генезис рудных месторождений: В 2-х томах. Пер. с англ. Под ред. Б.Скиннера. М.: Мир, 1984, 532 с, 405 с. (Науки о Земле). Все учебники в достаточном количестве имеются в библиотеке НГУ. 10