|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
GENEZE LOŽISEK NEROSTŮ
Základní rozdělení ložisek podle vzniku Magmato-sedimentogenní ložiska
Pod pojmem geneze ložisek nerostů rozumíme procesy vzniku ložisek nerostů, které jsou spjaty s vývojem zemské kůry. Jde o soubor složitých pochodů, které dosud ne vždy podrobně známe. Tento text je pouze stručným úvodem do problematiky geneze ložisek nerostů, jehož hlavní snahou je vysvětlit termíny vyskytující se v dalších kapitolách této práce. Podrobnější informace je možno nalézt v řadě publikací, které se uvedenými otázkami zabývají. Doporučit lze například následující práce: anglicky - Evans (1993, 1997), Robb (2005), Guilbert, Park (2007), česky: Rozložník, Havelka, Čech, Zorkovský (1987), případně též Smirnov (1983). Cílem studia geneze ložisek je poznání zákonitosti (fyzikálních, chemických a jiných) ložiskotvorných procesů, stejně jako podmínek, které jsou příčinou vytvoření určitého ložiska v určité geologické a strukturní pozici, a které vedly k určité morfologii a úložním poměrům ložiskových těles. Tyto informace jsou důležité pro vedení geologickém průzkumu ložisek a jejich osvojení. Endogenní ložiska jsou ložiska jejichž vznik je spojen s endogenními procesy vývoje zemské kůry (magmatismus a metamorfismus). Exogenní ložiska jsou ložiska jejichž vznik je spojen s exogenními procesy (sedimentace, zvětrávání aj.) probíhajícími v přípovrchových partiích zemské kůry (atmosféra, hydrosféra, někdy i za účasti biosféry).
Endogenní podmínky a vznik ložisek nerostů
Pozn.: Dříve se předpokládalo, že hydrotermy jsou výlučně magmatogenního původu a vznik hydrotermálních ložisek se spojoval pouze s magmatismem. Hydrotermální ložiska se označovala jako postmagmatická, na rozdíl od magmatických ložisek, o nichž se předpokládalo, že vznikla z magmatických tavenin. Magmatická a postmagmatická ložiska tvořila dohromady skupinu magmatogenních ložisek. S metamorfními procesy se dával do souvislosti pouze vznik ložisek z metamorfního restitu. Vznik metamorfních mobilizátorů se nepřipouštěla a jim odpovídající hydrotermální ložiskové akumulace se považovaly za postmagmatická hydrotermální ložiska (Havelka 1997).
Exogenní podmínky a vznik ložisek nerostů
Pozn.: Procesy vzniku sedimentogenních ložisek mohou být v některých případech komplikovány, resp. obohaceny o prvky , který byly infiltrovány do sedimentů v procesu jejich epigeneze podzemními vodami do nichž byly vyloužené z hornin zemské kůry (ložiska exo-endogenní). Dnes se má za to, že přínos prvků do sedimentů se mohl uskutečnit rovněž sopečnými exhalacemi nebo hydrotermálními prameny a to i z hlubších partií zemské kůry, případně až svrchního pláště (ložiska endo-exogenní) (Havelka 1997). K sedimentogenním ložiskům se řadí rovněž ložiska kaustobiolitů (jinak též fosilních paliv).
Základní rozdělení ložisek podle vzniku
Magmatická ložiska, která vznikla z různých typů magmatických tavenin (též ortomagmatická) Likvační ložiska vznikla rozdělením chladnoucího magmatu na dvě nemísitelné taveniny, taveninu sulfidickou a silikátovou, přičemž na sulfidickou taveninu je vázán vznik likvačních ložisek. Ranně magmatická (protomagmatická) ložiska vznikla krystalizační diferenciací, kdy ložiskotvorné minerály krystalizovaly před minerály horotvornými, díky gravitační diferenciaci se ložiskové minerály oddělily a vytvořily ranně magmatická ložiska (též segregační, akumulační nebo protomagmatická). Pozdně magmatická (hysterotomagmatická, efuzivní) vznikla krystalizací zbytkové taveniny v závěrečné fázi formování intruzí, rudy mohly zaujmout místo mezi silikátovými zrny (chudé vtroušeninové rudy), či mohly být soustředěny do dislokací, na rozhraní horninových typů, do žil a čoček (bohaté masivní rudy). Pegmatitová ložiska vzniklá krystalizací zbytkového (sialického) magmatu, bohatého na těkavé složky. Jednoduché pegmatity jsou pegmatity vzniklé krystalizační diferenciací zbytkového magmatu nabohaceného o těkavé (voda, B, F aj.) i kovové složky (Li, Be, Nb, Ta, Th, Zr, U aj.). Pegmatity mají většinou zonální stavbu (od okraje aplitový lem, písmenkový pegmatit, a hrubozrnný blokový pegmatit). Typické jsou tzv. jednoduché pegmatity, které jsou zdrojem křemene a K-živce, též berylu a muskovitu. Metasomatické pegmatity - při nižších teplotách pod 500 dochází k metasomatóze a dříve vzniklé minerály (zejména K-živce) začnou být zatlačovány Li-slídami, minerály vzácných kovů aj. Ty mohou být zdrojem Li, Ta i dalších prvků. Karbonatitová ložiska vzniklá krystalizací zbytkového (simatického, tj. spodnokorového) magmatu, bohatého na těkavé složky. Akumulace v karbonatitech - karbonatity jsou karbonátové horniny endogenního původu, spjaté z komínovitými intruzemi alkalických až ultramafických vyvřelin. Užitkovou složku tvoří převším minerály Nb, Ta, dále prvky REE, též U, Th, Zr, Mo, v případě ložiska Palabora (JAR) též sulfidické rudy, u karbonatitů Sibiře i rudy Pb, Zn. Akumulace v doprovodných ultrabazikách - horniny, z nichž jsou na některých lokalitách známa ekonomická nahromadění apatitu, vermikulitu, magnetitu a titanomagnetitu. Hydrotermální ložiska - těkavé magmatogenní roztoky mohou unikat do nadložních komplexů hornin a ukládat svůj obsah do volných dutin a puklin nebo hydrotermálně-metasomatickou náhradou do chemicky aktivních hornin (často karbonátů), ve větších hloubkách tak vznikla plutonická ložiska, v menších hloubkách subvulkanická ložiska. Plutonická ložiska se často vyskytují v asociaci s intruzivními horninami (většinou granitového typu), mají žilný tvar, vzácné jsou žilníky či tělesa vtroušeninových rud. Ložiska se rozdělují do formací (např. stará zlatonosná, křemen-kasiteritová, fluorit-barytová, uraninit-karbonátová, galenit-sfaleritová aj.) často i s podtypy. Subvulkanická ložiska se jako hydrotermální tělesa vyskytují ve vulkanických či vulkanicko-sedimentárních komplexech, někdy i sedimentárních horninách. Vznikala v relativně malých hloubkách, mají tvar žil, žilníků nebo komínů dělí se na formace (např. mladá zlatonosná, polymetalických rud Cu-Pb-Zn, ložisek Cu, ložisek Hg aj.). Teletermální - ložiska uložená v sedimentárních horninách, bez vztahu k vyvřelým horninám, vznik pravděpodobně blízko povrchu, většinou jde o stratidependentní ložiska, některé i stratiformní. Teletermální ložiska se děli na typy (např. typ Pb-Zn rud,Hg-Sb rud, Cu rud aj.). Hydrotermální metasomatity - ložiska vzniklá působením těkavých magmatických frakcí na již konsolidované svrchní části zemské kůry a vyvolávat v nich pneumatolaticko-hydrotermální metasomatické proměny Skarnová ložiska vzniklá působením tepla a roztoků na horniny (většinou karbonáty) v blízkosti vyvřelin (převážně granitoidů), skarny (též taktity, erlány) mohou být jako endoskarny (uvnitř intruze, ménší hojné) a exoskarny v bočních horninách. Albititová ložiska jsou spojená s masivy granitů, alkalických granitoidů a syenitů, vtroušeninové zrudnění je vázáno na příkontaktní albitizované zóny. Greisenová ložiska jsou spojená s greisenisovanými partiemi kyselých granitoidních intruzí či hornin v jejich okolí (exo- a endogreiseny), tvoří pně, zóny i žíly. Greisenová metasomatóza (greisenizace) přeměňuje původní horniny na křemen, Li-slídy, topaz aj. Ložiska porfyrových rud jsou spjata s hypabysálními pni intermediálních až kyselých (většinou porfyrických) intruziv. Mineralizace má formu vtroušenin, prožilků v alterovaných horninách pně. Chudé rudy ložisek tohoto typu zajišťují více jak polovinu světové produkce Cu a Mo.
MAGMATO-SEDIMENTOGENNÍ LOŽISKA
Magmato-sedimentogenní ložiska vznikají při průniku magmatických emanací do atmosféry nebo hydrosféry. Vulkanoexhalační ložiska vznikají sublimací ze sopečných exhalací, praktický význam mají ale pouze vulkanoexhalační ložiska síry. Krustální - ložiska vzniklá vysrážením z par a horkých roztoků při jejich vývěru na zemský povrch (např. fumaroly, solfatary, bahenní sopky). Hojně využívané jsou travertinové kupy srážející se u vývěrů termálních pramenů bohatých CaCO3. Hydratogenní ložiska - jde o vody pramenů a zřídel, které se používají zejména k balneologickým účelům a jako zdroj geotermální energie. Vulkanosedimentární - ložiska vzniklá ze sopečných exhalací a postvulkanických hydroterm exhalačně nebo hydrotermálním způsobem na dně mořských bazénů. Dělí se na kyzovou formaci (Zn, Cu, Pb, Fe) a na formace vulkanosedimentárních Fe rud a Mn rud, u hydrotermálních submarinních ložisek se vyděluje kyperský typ, typ Besshi a typ Kuroko podle druhu mateřského vulkanismu. Hydrotermálně sedimentární ložiska vznikají v sedimentárních horninách (pískovce, prachovce, i jílovce) bez souvislosti s magmatity, zpravidla jsou stratiformní. Existují rovněž názory o čistě sedimentárním vysrážení užitkových nerostů mořské vody.
Zvětralinová ložiska vznikají zvětráváním jiných ložisek či hornin a následnou akumulací užitkové složky in situ , aniž by došlo k jejímu transportu. Rýžoviska ve zvětralinovém plášti (též rozsypy) jsou zpravidla nezpevněná ložiska (neplatí pro fosilní rozsypy) - akumulace těžkých minerálů (kasiterit, wolframit, diamanty aj.), kovů (zlato, platinové kovy) a inertních minerálů (achát, české granáty aj.). Reziduální ložiska vznikají zvětráváním ložisek či hornin a akumulací užitkových nerostů in situ, aniž by došlo k jejich transportu (ložiska kaolínu, lateritických bauxitů a Fe rud, Ni-lateritů, magnezitu, a ložiska reziduálních Mn a Fe. Halmyrolitická ložiska vznikají subakvatickým zvětráváním (halmyrolýzou) sopečných popelů (pyroklastik) ve vodním prostředí. Vznikají tak ložiska jílových hornin (bentonity aj.). Supergenní obohacení rud se týká se již existujících ložisek jiných typů, zejména ložisek sulfidických rud. V jejich přípovrchových partiích dochází k rozkladu méně stabilních minerálů a k prostorovým a minerálním změnám akumulace užitkové složky - vznikají sekundární minerály. Na sulfidických ložiscích tak shora dolů můžeme vyčlenit zóny oxidační, cementační, primární mineralizace. Sedimentogenní ložiska jsou ložiska vzniklá všemi třemi kroky vzniku sedimentů: zvětráváním původního materiálu, transportem užitkové složky ve formě zrn nebo roztoků a jejich následným usazením nebo vysrážením. Rýžoviska - ložiska vzniklá akumulací těžkých minerálů a kovů v náplavech a navátinách, dělí se podle místa uložení na aluviální (dělí se na terasová a údolní), plážová, fosilní, eolická a glaciální ložiska. Detritické rudy - geneticky méně častý typ vzniklý rozrušením reziduálních ložiskových akumulací či ložisek a opětovným usazením. Přeplavené zvětraliny - k ložiskům přeplavených a převátých (např. ložiska vátých sprašových jílů) zvětralin se řadí ložiska písků, štěrkopísků, pískovců, jílů a jílovců. Pyroklastika - ložiskový význam mají především ložiska pemzy, vulkanického skla (perlit, obsidián) a hydraulických tufů. Chemogenní a biochemická ložiska - akumulace evaporitů (sádrovec a anhydrit, halit, K a Mg soli, boráty), ložiska chemogenních vápenců, magnezitů, dolomitů, ložiska chemogenních rud železa, manganu a hliníku, fosforitů a síry. Organogenní ložiska - ložiska vzniklá akumulací nerostů díky životním pochodům rostlin a živočichů - organogenní vápence a křemičité horniny vzniklé z odumřelých schránek organizmů, fosfority vzniklé akumulací trusu nebo kostí vyšších živočichů a především kaustobility uhelné (rašelina, lignit, hnědá a černá uhlí, antracity a metaantracity) a živičné řady (ropa, zemní plyn, též asfalt, ozokerit).
Infiltrační ložiska vznikají během epigeneze sedimentů, kdy do nich jsou přinášeny infiltrujícími vodami některé mobilnější prvky (může jít i o vadózní vody). Jsou přechodným prvek mezi magmatogenními a sedimentogenními ložisky. Infiltrační mineralizace v horninách - ložiska vzniklá z mělce cirkulujících podzemních (a vadózních) vod vysrážením mineralizace zpravidla na puklinách či v pórech v přípovrchových částech zemské kůry. Ložiska jsou proto tvořena pouze prvky, které jsou schopny se v takových podmínkách transportovat (zejména U, V, Cu aj. Každý prvek bývá vázán na konkrétní horninu nebo horniny, které fungují jako geochemická bariéra při pronikání roztoků obohacených rozpuštěnými sloučeninami kovů. Ložiska U se vyskytují ve slepencích, pískovcích, v uhlí či uhelných břidlicích a v živicích), infiltrační ložiska Cu zahrnují především tzv. ložiska typu red beds, která vznikala v pouštních podmínkách infiltrací do pískovců, kdy v hlubší zvodnělé zóně vznikala ložiska sulfidů (chalkozín) v mělčí zóně pak oxidické a karbonátové rudy (malachit, kuprit), v evaporitových komplexech mohla zatlačováním sádrovce metanem bohatými vodami vzniknout koncentrace S (solné sloupy). Akumulace podzemních vod - do tohoto genetického typu se řadí akumulace pitných, minerálních a léčivých vod. Hydrotermálně-infiltrační ložiska (též vadózně hydrotermální ložiska) blíže viz teletermální ložiska a hydrotermálně sedimentární ložiska.
Pozn.: Ložiska, která se vytvořila přímo v souvislosti s regionální či kontaktní metamorfózou vytvořila, se označují jako metamorfní ložiska. Ložiska , která nebyla podstatným způsobem dotčena metamorfními procesy se označují jako metamorfovaná ložiska.
Kontaktně metamorfogenní ložiska byla výrazně z hlediska svého látkového složení přeměněna kontaktní metamorfózou, případně se v souvislosti s těmito procesy přímo vytvořila. Kontaktně metamorfovaná ložiska různé geneze, která byla výrazně z hlediska svého látkového složení přeměněna kontaktní metamorfózou, aniž by v průběhu kontaktní metamorfózy byly vytvořeny nové ložiskové akumulace. Metasomatická ložiska vzniklá alochemickou kontaktní metamorfózou metasomatickými procesy. Tento genetický typ bývá v současných klasifikačních systémech často zařazován k magmatogenním geneticko-ložiskovým typům a tam také popisován. Termometamorfní ložiska vznikla isochemickou kontaktní metamorfózou. Metasomaticé procesy mají malý význam, při vzniku těchto ložisek se uplatnil pouze termický faktor (např. vznik grafitu přeměnou uhelných slojí - kurejské ložisko v Rusku, vznik ložisek smirku teplotní metamorfózou ložisek bauxitů - oblast Izmiru, Turecko, či ložiska rubínů v metamorfovaných vápencích v oblasti Mandalaj v Barmě). Regionálně metamorfogenní ložiska byla výrazně z hlediska svého látkového složení přeměněna regionální metamorfózou, případně v souvislosti s těmito procesy se přímo vytvořila. Regionálně metamorfovaná ložiska různé geneze, která byla výrazně z hlediska svého látkového složení přeměněna regionální metamorfózou, aniž by v průběhu kontaktní metamorfózy byly vytvořeny nové ložiskové akumulace. Restity - ložiska stejných surovin jako u kontaktně metamorfních (termometamorfních) ložisek, která však vznikla účinky regionální metamorfózy. Pegmatitová a metasomatická ložiska vznikla buď jako sekreční produkt regionální metamorfózy (pegmatity) nebo účinkem metasomatizujících roztoků vzniklých v souvislosti s hlubinným metamorfismem (rudonosné metasomatity-obsahy Nb,Ta, REE aj.). Regionálně metamorfní hydrotermální - ložiska vzniklá dehydratací hornin termodynamometamorfózou, která uvolňuje značné množství vody (tzv. metamorfní hydrotermy), které mohou být příčinou mobilizace ložiskových prvků (tzv. laterálně sekreční metamorfní mobilizáty). Typickým příkladem jsou některá ložiska Au.
Základy klasifikací ložisek nerostů Snahy o zařazení ložisek do skupin podle určitých vlastností má dlouhou historii. Nalezení společných vlastností ložisek mělo přispět k racionalizaci průzkumných prací, zlepšit možnosti hodnocení ložisek nerostů a to jak z pohledu geologicko-báňsko-technických, tak i ekonomických. Tyto snahy vedly k vytváření tzv. klasifikací ložisek nerostů. Nejčastěji používanými klasifikacemi jsou: · klasifikace genetické, · klasifikace morfologické, · klasifikace technicko-ekonomické, · klasifikace dle průmyslových typů ložisek. Genetické klasifikace odrážejí stav poznání geneze ložisek. Známé jsou klasifikace V. I. Smirnova (Smirnov 1983) nebo J. Havelky (Havelka 1987). Naše znalosti o genezi ložisek (zejména rudních) však nejsou zdaleka konečné, což vede ke změnám v zařazení některých ložisek v geneticky pojatých klasifikačních systémech. Morfologické klasifikace měly uvedený problém genetických klasifikací odstranit. Morfologii většiny ložisek, zejména těch, která jsou dobývána hlubinně, však podrobně známe zpravidla až po jejich vytěžení. Je rovněž známo, že i značně rozdílná ložiska mohou mít dosti podobnou morfologii. Technicko-ekonomické klasifikace patří k nejčastěji používaným klasifikacím mimo oblast ložiskové geologie. Setkáváme se s nimi v průmyslu a ekonomice, ale i ve státní správě (např. bilance zásob ložisek nerostů). Rovněž v tomto textu je použita v zásadě technicko-ekonomická klasifikace. Klasifikace dle průmyslových typů ložisek představuje v podstatě jedno z možných řešení technicko-ekonomické klasifikace ložisek. Průmyslové typy ložisek jsou založeny na následující úvaze. Určitý kov se ve formě nerostů může nacházet na ložiscích několika genetických a morfologických typů, jejichž technologie těžby i úpravy a také ekonomika osvojování je odlišná. V určitých ekonomicko-technických podmínkách jsou z těchto ložiskových typů racionálně využitelné pouze některé. Ty se označují jako průmyslové typy ložisek (např. Böhmer, Kužvart 1993). Důvody pro klasifikace ložisek nerostů, jak již bylo uvedeno, je snaha o optimalizaci technického i ekonomického řešení průzkumu a otvírky ložisek. Podrobné informace o klasifikacích ložisek nerostů a jejich zásob lze nalézt kromě citovaných prací i v pracích Evans (1993, 1997) a Schejbal (2003).
Böhmer, M., Kužvart, M.: Vyhľadávanie a prieskum ložísk nerastných surovín. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1993. 495 s.
Evans, A. M.: Ore Geology and Industrial Minerals. Malden/Oxford/Carlton: Blackwell Science Ltd., 1993. 389 s.
Evans, A. M.: An Introduction to Economic Geology and Its Environmental Impact. Oxford/London/Edinburg/Malden/Carlton: Blackwell Science Ltd., 1997. 364 s.
Guilbert, J. M., Park, C. F.: The Geology of Ore Deposits. Long Grove: Waveland Press, 2007, 985 s. Havelka, J.: Úvod do ložiskové geologie. In Rozložník, L., Havelka, J., Čech, F., Zorkovský, V.: Ložiská nerastných surovín a ich vyhladavanie. Bratislava/Praha: ALFA/SNTL, 1987. s. 19-83. Havelka, J.: Klasifikace metamorfogenních ložisek nerostných surovin. Geologický průzkum, 1990, roč. 32, č. 3, s. 65-68. Robb, L.: Introduction to Ore-Forming Processes. Malden: Blackwell Publishing, 2005, 373 s.
Rozložník, L., Havelka, J., Čech, F., Zorkovský, V.: Ložiská nerastných surovín a ich vyhladavanie. Bratislava/Praha: ALFA/SNTL, 1987, 693 s.
Schejbal, C.: Problematika výpočtu a klasifikace zásob a zdrojů pevných nerostných surovin. In Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava, řada hornicko-geologická, 2003, roč. 49, s. 139-161
Smirnov, V. I.: Geologie ložisek nerostných surovin. Praha: SNTL, 1983. 656 s.
|