Шесть новых открытий, которые опередили мировую науку более чем на 40 лет

Уже более 70 лет назад было установлено, что значительная часть полезных ископаемых сформировалась путем отложения рудных минералов по мере остывания рудообразующих растворов в интервале температур 600—100

С.

Согласно этой общепринятой теории, при остывании рудообразующих растворов сначала выделялись высокотемпературные рудные минералы (руды олова и др.), затем – среднетемпературные (руды свинца, цинка и др.) и в конце процесса – низкотемпературные минералы (руды мышьяка, ртути и др.). Но эта существующая в мировой геологии теория рудообразования не в состоянии разрешить все важнейшие проблемы образования месторождений. Например, ответить на вопрос, почему в одних местах формируется бедное, рассеянное оруденение, а в других местах – богатое, концентрированное оруденение одного и того же рудного минерала. А ведь на богатые месторождения приходится до 80% добычи полезных ископаемых.

Так что решение этого вопроса имеет большое практическое значение. Важное значение имеет решение вопроса об условиях образования в природе крупных кристаллов. И на этот вопрос современная теория не дает ответа.

Все важнейшие проблемы рудообразования из нагретых растворов были решены в новой теории флюидного рудообразования под воздействием «углекислотной волны».

Эта теория изложена в статьях (Ройзенман, 1975

, 1978

, 1978

, 2000, Royzenman, 2013

), а также в книгах – монографиях (Ройзенман, 2004, 2008). Как было установлено при детальных исследованиях изменений состава минералообразующих растворов при температурах от 100

до 800

С, при снижении температуры этих растворов происходило закономерное изменение в них концентрации углекислоты. А как было установлено в работах (Малинин, 1979, Мори, 1975), добавление СО

к водному раствору резко увеличивает растворимость рудных минералов (например, железа – до 240 раз).

Как видно на рис. 1, при снижении температуры рудообразующего раствора с 600

С до 100

С происходило волнообразное изменение концентрации СО

в растворе (явление «углекислотной волны»).

Рис. 1. Модель флюидного рудообразования. 1 – обобщенный график изменения концентрации СО

(моль/кг Н

О) в богатых рудах («углекислотная волна»; 2 – то же – в бедных рудах; 3 – изменение концентрации СО

в жидкой фазе экспериментальной системы Н

О—СО

—NaCl; 4 – обобщенный график декрепитации газово-жидких включений в минералах богатых руд; 5 – изменение концентрации СО

в газовой фазе системы Н

О-СО

-NaCl; 6 – I, II, III, IV, V – стадии минерало- и рудообразования.

На этапе I при температурах 600—380

концентрация СО

была весьма низкой (2—5 моль/кг Н

О). На этапе I происходило массовое отложение бедных, рассеянных руд.

На этапе II при дальнейшем снижении температуры (380—280

) в связи с резким увеличением концентрации СО

 – до 12 моль/кг Н

О, увеличивалась растворимость рудных минералов и происходило растворение отложенных на первом этапе бедных руд с переходом рудного вещества обратно в раствор.

На этапе III (280—220

) концентрация СО

снижается до 5—6 моль/кг Н

О и растворимость рудных минералов уменьшается. На этом этапе при сравнительно низких пересыщениях раствора и более низких температурах повторная кристаллизация приводит к образованию богатых, в том числе – крупнокристаллических руд.

На этапе IV (220—140

) при дальнейшем снижении температуры отмечается еще одно резкое увеличение концентрации СО

 – до 12 моль/кг Н

О. Это приводит к растворению ряда рудных минералов (киноварь – руда на ртуть, и др.).

На этапе V (ниже 140

) за счет снижения концентрации СО

(ниже 5 моль/кг Н

О) эти минералы отлагались из остывающего раствора в виде богатых руд.

Таким образом, «углекислотная волна» регулировала по мере остывания рудообразующего раствора кристаллизацию рудных минералов сначала в виде бедных руд, затем – растворение этих рудных минералов и их новую кристаллизацию, но уже в виде богатых, в том числе – крупнокристаллических руд.

И эта новая теория позволила объяснить все важнейшие проблемы образования руд из остывающих растворов: неоднократную кристаллизацию одного и того же минерала, специфику образования богатых руд, рост крупных кристаллов в природе и другие проблемы. Но, как было установлено на основе детального геологического картирования рудных полей и месторождений, «углекислотная волна» и формируемое ею богатое рудообразование происходили только в закрытых геологических структурах (Ройзенман, 2004, 2008).