Процесс выветривания – типично
экзогенное явление, приводящее к образованию тонкодисперсных минеральных
образований, которые возникают в результате сложных реакций с O2, CO2,
воздухом и H2O, а также в процессе жизнедеятельности
микроорганизмов. Все эти реакции приводят к разложению минералов до
кашеобразного (пылеобразного) состояния. изготовление выставочных стендов В первую очередь разлагаются те
минералы, которые содержат в своем составе элементы в низших степенях
валентности (Fe2+ в сидерите и пироксене, S2+ в
сульфидах, др.), или элемент, способные давать с СО2 легкорастворимые
бикарбонаты (например, Na и К в
плагиоклазе, Mg2+ в оливине, серпентине и др.). При окислении
происходит гидролиз растворимых солей с выпадением гидроокислов сильно
поляризующих катионов с малыми размерами ионных радиусов (Fe3+, Al3+, Si4+, Mn4+и др.).
Состав накапливающихся в коре
выветривания минералов в первую очередь зависит от исходного состава пород и
руд. При этом химически стойкие минералы не разрушаются, а механически
накапливаются в коре выветривания, а при размыве переносятся и скапливаются в
россыпях. К устойчивым минералам относятся: кварц, магнетит, гематит, корунд,
шпинель, хромшпинелиды, ильменит, рутил, касситерит, апатит, монацит, шеелит,
циркон, топаз, турмалин, дистен, андалузит, киноварь, самородное золото,
платиноиды, алмаз и др.
Наиболее интенсивные процессы
химического разложения минералов наблюдаются в зоне выветривания сульфидных
руд. Характерным является то, что сульфиды при окислении сначала переходят в
соли серной кислоты:
FeS→ FeSO4, PbS→ PbSO4 и др.
Происходит перенос металлов. Но при этом надо учитывать, что сульфаты различных
металлов растворяются по-разному. Разные типы сульфидных месторождений будут
содержать в зоне окисления различный набор минералов.
В медно-сульфидных месторождениях богатых притом, халькопиритом и другими сульфидами
меди, в зоне окисления образуются нерастворимые гидроксиды железа – лимонит,
гётит (железная шляпа). Медь же в виде легкорастворимого сульфата мигрирует к
уровню грунтовых вод. Следовательно зона окисления сильно обедняется медью.
Наоборот, в зоне вторичного сульфидного обогащения происходит накопление меди в
рудах за счет образования вторичных, богатых медью сульфидов – ковеллина,
халькозина, иногда борнита, возникших на месте первичных сульфидов в результате
реакций их с медьсодержащими растворами. Таким образом, если в железной шляпе
наблюдаются хотя бы признаки кислородных соединений меди – малахита, азурита,
хризоколлы и др., то можно быть уверенным в том, что ниже уровня грунтовых вод будет
располагаться обогащенная медью зона вторичных сульфидов. В районах с жарким и
сухим климатом при малом выпадении осадковокисление руд происходит медленнее.
В случае окисления бедных серой
халькозиновых руд образуются куприт и самородная медь. Иногда сульфаты меди –
халькантит, брошантит, силикаты меди – диоптаз (ашарит), хризоколла. В жарком и
сухом климате образуются ярозит, мелантерит.
В свинцово-цинковых месторождениях, богатых сфалеритом и галенитом, кроме лимонита,
который образуется за счет вездесущего пирита, присутствуют вторичные минералы
свинца: англезит (PbSO4) образуется за счет галенита, иногда тонкой пленкой
обволакивая остатки чистого галенита. Иногда образуется церуссит, пироморфит,
ванадинит, крокоит и др. Крупноразмерный ион свинца дает устойчивые соединения
с крупными комплексными анионами – SO4, PO4, AsO4, VO4, CrO4 и др.
Цинк ведет себя по-другому – он в
виде растворимого в воде сульфата почти полностью выносится из зоны окисления.
Если в нижних горизонтах или боковых зонах встречаются известняки, то
образуются смитсонитовые руды Zn(CO3). Если
нижние горизонты и боковые породы сложены сланцами или другими неактивными в
химическом отношении породами, то цинк с растворами достигает грунтовых вод и
уходит за пределы месторождения. Иногда в зоне окисления встречаются силикаты Zn – каламин, виллемит, изредка фосфаты, арсенаты и др.
Таким образом свинец и цинк тесно связанные друг с другом в эндогенном
минералообразовании в виде сульфидов, в коре выветривания разобщаются.
По иному ведет себя и серебро, часто
присутствующее в виде примеси в галените. В нижних частях зоны окисления оно
встречается в самородном виде вместе с аргентитом. В странах с жарким и сухим
климатом переходит в галоидные соединения – кераргирит и др.
Легко разрушаются карбонаты
двухвалентных железа и марганца, образуя гидроксиды. Также легко разрушаются и
силикаты марганца (родонит, манганит, браунит и др.), они также переходят в
гидроксиды четырехвалентного марганца: пиролюзит и псиломеланы, образуя
марганцевые шляпы..
За счет выветривания силикатных
пород могут возникать новые месторождения, имеющие площадное значение. На
месте кислых пород богатых глиноземом и бедных железом в условиях
умеренного климата возникают каолинитовые залежи, а при латеритном выветривании
в условиях влажного и жаркого климата – бокситы (гидроксиды алюминия). В
условиях интенсивного выветривания основных и ультраосновных пород
разлагаются и силикаты железа (серпентины, хлориты, гранаты, пироксены,
амфиболы и др.) с образованием рыхлых бурых железняков. Если присутствовало
много силикатов с Ni, Co, т образуются никелевые силикатные руды, содержащие
ревдинскит, гарниерит, галлуазит, никель- и кобальтсодержащие гидросиликаты
марганца – асболаны и др. (месторождения Южного Урала). Кремнезем, высвобождаясь
из силикатов, переходит в коллоидный раствор, частично дает новые минералы в
виде нонтронита, галлуазита (ниже зоны железной шляпы), а частично выпадает в
виде халцедона и опала.
Следует сказать, что в корах
выветривания, могут образовываться очень разнообразные минералы: гипс,
арагонит, кальцит, ярозит, самородная сера (при разложении гипса), различные
фосфаты, а в сухих районах в виде выцветов – селитра, квасцы и другие
легкорастворимые сульфаты (Чили), карбонаты и галоидные соединения различных элементов.