Это месторождения, представляющие собой продукты разложения, выщелачивания коренных горных пород под воздействием атмосферных агентов с образованием новых полезных ископаемых.

Наибольшее промышленное значение имеют месторождения силикатных Ni руд, бурых железняков, бокситов, каолинов, а также Au, Mn, апатита, талька, магнезита и др.

Главными агентами формирования кор выветривания В.И. Смирнов считает:

- воду (растворение, перенос, отложение продуктов в коре выветривания), которая наиболее активна до уровня грунтовых вод, где она может обогащаться такими элементами, как S, Cl, O;

- кислород (атмосферный, минеральных соединений), играющий главную роль в процессах окисления;

- углекислоту, активно преобразующую некоторые силикаты в карбонатные соединения, другие кислоты (органические, неорганические), которые активно участвуют в процессе окисления;

- жизнедеятельность организмов;

- температуру, которая изменяет растворимость газов в Н₂О и, соответственно, скорость реакций разложения пород.

По климатическим условиям наиболее благоприятны повышенные температуры, обилие осадков, усиленный распад растительных веществ, что имеет место в гумидном климате (рис. 53).

Геологические особенности и условия образования. Коры выветривания ряда факторов.

Нижняя граница формирования рассматриваемых месторождений - поверхность, которой достигает кислород воздуха. Она близка к уровню грунтовых вод: глубина 60 - 100, реже 200м, по трещинам до 1500м. Месторождения кор выветривания располагаются на “материнских” породах. Они сложены остаточным от выветривания материалом, но обогащены продуктами инфильтрации.

Тектонические дислокации оказывают большое влияние на формирование кор выветривания, создавая пути проникновения растворов и поверхностных вод (разломы и трещины крутопадающие, пластовые). Ими часто определяется морфология созданных рудных тел, а также пострудная тектоника.

Рельеф местности - один из важных факторов, влияющих на процессы корообразования. Оптимальные условия - среднегорный рельеф. Длительность формирования промышленных месторождений значительна. Благоприятные условия для развития мощных кор выветривания должны сохраняться до 15-20 млн. лет.

По форме рудных тел выделяются три типа кор выветривания.

1. Площадные – коры выветривания перекрывают коренные породы, за счет которых они образуются. Имеются переходы к коренным породам (рис. 54).

2. Линейные - возникают вдоль систем трещин в коренных породах и имеют форму жилообразных тел (глубина - десятки метров) (рис. 55).

3. Приконтактовые коры - локализуются вдоль контакта. Часто это карстовые коры выветривания.

Минеральный состав. В минеральном составе кор выветривания выделяют несколько групп минералов:

- реликтовые первичные (устойчивые) - кварц, рутил, магнетит;

- начальной стадии разложения - гидрослюды, гидрохлориты;

- аморфные (мутабильные) минералы - переходные коллоидные выделения, со временем превращающиеся в кристаллические аналоги - вад, халцедон, гель бурого железняка;

- вторичные минералы - конечные продукты выветривания.

Вертикальная зональность кор выветривания связана с уменьшением интенсивности процесса с глубиной. Кроме того, на нее влияет фильтрация элементов водными растворами. И. Гинзбург выделяет (снизу) зону полуразрушенных и частично выщелочных пород; зону незавершенного выветривания (зону сиалитов); зону остаточных продуктов выветривания.

Состав кор выветривания определяется не только ходом процесса, но в значительной степени - составом вмещающих пород. Ультраосновные и основные породы, содержащие большое количество фемических минералов, разлагаются быстрее кислых, легко образуют кору выветривания. Развивается мощная зона остаточных продуктов выветривания. Это охры - гидроокислы Fe и Mn. Типичны месторождения Fe (бурый железняк), Ni (силикатные руды), Al (бокситы). Кислые породы дают коры выветривания лишь при сильном и длительном разложении, т.к. они содержат большое количество силикатов. Возникают месторождения глин и бокситов. По песчано-сланцевым толщам образуются гидрослюдистые, каолиновые глины, бурые железняки. Эффузивно-туфогенные породы образуют гидрослюдистые и монтмориллонитовые глины, каолиновые глины, каолинит.

Силикатные руды Ni в условиях тропического и субтропического климата образуются в мезозое и кайнозое по аподунитовым и апоперидотитовым серпентинитам (Южн. Урал, Бразилия, Мадагаскар, Куба). Формируются в течение длительного континентального периода; мощность кор от 50 до 160-180 м. На Урале серпентинитовые массивы локализуются вдоль глубинных разломов. По ним происходит развитие площадных (халиловский тип) и линейных (аккермановский тип) кор выветривания. На контакте серпентинитов с известняками образуется третий тип – уфалейский. Руды формируются при разложении серпентинита. Никель первоначально был в оливине, частично в ромбическом пироксене, далее он переходит в серпентин. При выветривании серпентинита Ni переходит в водный раствор в виде бикарбоната, выносится вглубь коры и отлагается в виде никелевых и никельсодержащих минералов. Из серпентинитов вместе с Ni могут отлагаться минералы Со, Fe, Mn.

Бокситы - руды на Al, формируются в процессе накопления свободного Al₂ О₃ за счет разложения пород, богатых алюмосиликатами. Боксит - тонкодисперсная порода, состоит из гидратов окиси Al – диаспора, бемита, гидраргиллита, в подчиненном количестве: окиси и гидроокиси Fe, Mn; опал, кварц, каолинит и др. Содержание Al₂О₃ не менее 25 %. Месторождения известны в Индии (рис. 56), Бразилии, Гвинее, США, на Урале, в Казахстане, в Сибири (Енисейский Кряж). Источники Al - нефелиновые, алунитовые породы (ийолиты, уртиты), дистеновые (кианитовые), силлиманитовые гнейсы и сланцы. В условиях жаркого, влажного климата (субтропики) происходит разложение силикатов, вынос щелочей и SiО₂, концентрация Al₂О₃ в виде диаспора, бемита. При усложнении первичного состава происходит отложение карбонатов, сульфидов и др. минералов. Часто слои бокситов перемежаются с глинами, образуют площадные формы и залежи неправильных очертаний в карсте среди известняков. На Енисейском Кряже карстово-котловинные месторождения локализуются в известняках. Материал как местный, так и привнесенный в карстовые воронки из соседних площадей. Исходный материал - известняки, штоки пород основного состава.

Каолины образуются при глинистом выветривании полевошпатовых (кислых) пород. Выпадают гели SiО₂ и Al₂О_3. Это площадные залежи, переходящие в коренные породы. От бокситов отличаются незавершенным разложением коренных. Месторождения известны на Украине, Алтае, в Германии, Югославии, Англии, Китае.

Главные физико-химические процессы образования. Причинами разложения коренных пород в коре выветривания являются окисление, гидратация, гидролиз, диализ.

Окисление: породообразующие минералы, сформированные в глубинной обстановке, бедной кислородом, под воздействием О₂ коры выветривания превращаются в кислородные соединения высокой валентности. Они более устойчивы в поверхностных условиях. При этом часть конечных и промежуточных продуктов окисления выносится, другая остается (окислы Fe, Mn, Al).

Гидратация: насыщение минералов водой в виде гидроксильной (в решетке минералов), кристаллогидратной (твердый раствор), - цеолитной (в кристаллической решетке), адсорбированной минералами Н₂ О.

Гидролиз: обменные реакции между основаниями минералов и водородными ионами воды. Интенсивность гидролиза определяется концентрацией водородных ионов, СО_2, рН среды, t^о и др. факторами.

Диализ: диффузионное удаление металлов из глинистых продуктов выветривания и очищение до “чистых” глин.

Эти реакции разрушают минералы коренных пород с сохранением или преобразованием кристаллической решетки. Стадии выветривания: 1 - вынос легкорастворимых солей (в щелочной среде) - сульфатов, хлоридов K, Na, Ca, Mg; вынос SiO₂ и карбонатов щелочных металлов ; 2 - гидролиз силикатов и алюмосиликатов, накопление Al, Fe, Mn; 3 - кислотное выветривание с выносом гидроокислов Al, Fe, Mn. Таким образом, процесс начинается щелочным выветриванием и заканчивается кислотным.

Устойчивость исходных минералов возрастает в такой последовательности: оливин, плагиоклаз, гиперстен, авгит, роговая обманка, биотит, мусковит, кварц. В соответствии с минеральным составом находится и скорость разложения коренных пород.

Миграция элементов из коры выветривания происходит постоянно. Она осуществляется во взвесях, коллоидных и истинных растворах. Особенно важны растворы металлов. Легко выносимые элементы Cl, Br, S, Ca, Na, Mg, F; подвижные SiO₂ , P, Mn, Co, Ni, Cu; инертные Fe, Al, Ti.

В зависимости от условий разложения и миграции минеральной массы коренных пород разного состава возникают коры выветривания разного профиля. Они отличаются по вертикальной, минеральной и химической зональности. В общем случае профиль коры выветривания определяется степенью разложения породообразующих минералов и поведением SiO₂ и Al₂O₃ . По И. Гинзбургу, Б. Полынову, И. Седлецкому, существует три модели (профиля) образования месторождений выветривания:

1-й профиль: насыщенный сиалитами или гидрослюдистый - выветривание без существенной миграции SiO_{2. ..}Характерны гидратация, гидролиз. Образуются гидрослюды, гидрохлориты.

2-й профиль: ненасыщенный сиалитами или глинистый; значительное количество SiO₂ удалено из коры. Минералы: каолинит, галлуазит, кварц.

3-й профиль: латеритный - полное разрушение связей SiO₂ и Al₂О₃ , интенсивная миграция SiО₂ и накопление Al₂ О₃, т.е. бокситов.

Первый тип не приводит к образованию месторождений; при втором образуются месторождения глин, каолина. Третий тип отличается формированием всех важнейших остаточных месторождений.

Главными рудными формациями кор выветривания являются: 1 – никелевая нонтронитовая (Урал, Казахстан), 2 – каолиновая (Украина), 3 – бокситовая и лимонитовая (Урал, рис. 57), 4 – железных руд по железистым кварцитам (Курская магнитная аномалия, Кривой Рог).