Приведенное определение понятия «зона гипергенеза» обусловливает необходимость отнесения к производным этой зоны различных продуктов континентального литогенеза, т.к. их образование является результатом взаимодействие литосферы, гидро-, атмо- и биосферы.
Глубина возможного распространения продуктивных гипергенных процессов определяется глубиной проникновения инфильтрационных потоков подземных вод атмосферного происхождения в гидродинамических зонах свободного и затрудненного водообмена. Она может достигать двух километров в депрессионных струтурах эпиплатформенных орогенов и суборогенных поясов (восток Туранской и юго-восток Западно-Сибирской молодых плит).
Основная часть океанических блоков практически изолирована от атмосферных агентов, в значительной степени определяющих содержание гипергенных процессов, мощной толщей морских вод. Геохимические процессы, происходящие в приповерхностной части океанических блоков, принципиально отличаются от тех, которые происходят в зоне гипергенеза континентальных блоков.
Особые условия в зоне гипергенеза континентальных блоков создаются на участках проявления вулканических процессов и образования импактных структур, где взаимодействие сфер происходит в условиях повышенного теплового режима, изменений физического состояния литосферы, высокой агрессивности агентов гидро- и атмосферы, связанных с поступлением вулканогенных продуктов.
1.2 Общие особенности зоны гипергенеза и геологические факторы, их определяющие.
Ведущими факторами, определяющими причины формирования и эволюции зоны гипергенеза являются климатические условия, тектонический режим и состав пород приповерхностной части континентальных блоков земной коры.
Интенсивность химических преобразований горных пород и физической их дезинтеграции в приповерхностной части континентальных блоков в значительной степени определяются интенсивностью водного массообмена в зоне гипергенеза.
При относительно энергичном водном массообмене в приповерхностной части континентальных блоков в процессе климатического круговорота воды обычно не достигают химически равновесного состояния с вмещающими породами и характеризуются преимущественно низким содержанием растворенных в них компонентов. В этих случаях, особенно в условиях теплых и жарких гумидных климатов, при благоприятных геоморфологических обстановках, создаются предпосылки концентрирования более устойчивых к выветриванию компонентов горных пород в элювиальных корах выветриваниях и продуктах их переотложения, обусловленных эрозионно-денудационными процессами.
В эпохи аридизации климата, в условиях дефицита влаги в приповерхностной части континентальных блоков создаются предпосылки для возникновения фильтратов, обогащенных минеральными компонентами, особенно в условиях интенсивной солнечной радиации, более ярко выраженной в древние эпохи. Возрастание общей минерализации вод способствует испарительное концентрирование растворенных компонентов. Такие воды нередко обладают высокой химической активностью по отношению к вмещающим породам и вызывают образование в зоне гипергенеза метасоматических пород типа калькретов, силькретов, гипкретов, кварцитов и других образований, в том числе рудоносных жил, часто принимаемых за производные эндогенной гидротермальной деятельности.
Состояние относительного покоя тектонических блоков способствует формированию вертикльного профиля гидродинамического равновесия в зоне гипергенеза. Дестабилизация тектонического режима, вызванная относительным или абсолютным воздыманием континентальных блоков, сопровождается понижением общего и (или) регионального базиса эрозии, нарушением выработанных профилей гидрогеологического равновесия, возрастанием кинетической энергии приповерхностных гидродинамических систем и, в конечном счете, повышением интенсивности физической и химической денудации континентов, т.е. возрастанием массопереноса вещества в приповерхностной части литосферы.
Следствием воздымания должно быть раздвижение рассекающих блок глубоко проникающих трещин, достигающих уровня возбуждения поднятий. Такие трещины могут служить естественными водосборными структурами и путями миграции подземных вод в направлении к внутриконтинентальным депрессиям или стационарным водоемам.
Горные породы обладают значительными геохимическими ресурсами полезных компонентов, распределенных в породах весьма неравномерно даже в их однотипных разновидностях. Например, в одном кубическом километре интрузивных пород кислого и умеренно-кислого состава содержатся миллионы тонн титана, бария, стронция и других элементов, тысячи или десятки тысяч тоннмеди, урана, никеля, кобальта, вольфрама, молибдена и др. Таким образом, в условиях исключительной гетерогенности зоны гипергенеза, даже небольшая доля геохимических ресурсов горных пород может обеспечить при благоприятных условиях формирование крупных месторождений полезных ископаемых.
Гипергенные процессы распространены повсеместно и непосредственно зависят, как указывал А.Е. Ферсман (1934), от характера и скорости эрозии. При сильной и глубокой эрозии они проявлены очень слабо (корочки, побежалости и др.). В случае слабого механического сноса и медленной эрозии зона гипергенеза, следуя рельефу местности, может иметь значительную мощность и проникать в недра очень глубоко. А.Е. Ферсман приводит два примера – Хибины, в которых проявлено механические выветривание, и Средняя Азия, где гипергенные изменения и, в частности, кислородная поверхность проникает до глубин в 500-600 м. Тем самым в Средней Азии еще в начале 30ых г.г. было предсказано глубокое проникновение в недра эпигенетических процессов окислительной направленности, которое подтвердилось работами Краснохолмского предприятия, ВИМСа и ВСЕГЕИ в 50ых и начале 60ых г.г.
Среди гипергенных процессов для целей «Требований …» наибольшее значение имеют корообразование и деятельность подземных вод атмосферного питания. Именно с этими процессами в России и за рубежом связаны наиболее важные гипергенные месторождения (Ni, Co, Mn, U, различные соли и др.).
Коры выветривания (элювий) представляют собой рыхлые продукты преобразования в зоне гипергенеза горных пород различного литологического и петрографического состава. Наибольшей мощности в десятки – сотни метров они достигают в условиях влажного и жаркого климата тропиков. В пустынях, в районах развития многолетней мерзлоты, на крутых склонах гор мощность коры выветривания – минимальная или она отсутствует.
В прошлые геологические эпохи условия, благоприятные для образования кор выветривания, возникали неоднократно. Широким распространением на территории России пользуются позднетриасовые – раннеюрские коры (Урал, юг Западной Сибири и др. районы).
На территории России известны древние докембрийские, палеозойские, мел-палеогеновые и другие коры выветривания. Древние коры выветривания не имеют сплошного распространения. Они сохранились лишь на участках, подвергшихся наименьшей эрозии.
С деятельностью подземных вод атмосферного питания связаны две группы гипергенных месторождений – инфильтрационные и эксфильтрационные. Последние связаны с зоной гипергенеза только при наличии источников рудного вещества вблизи очагов эксфильтрации подземных вод.
Наиболее крупные инфильтрационные потоки подземных вод развиваются в обрамлении эпиплатформенных орогенных структур на стыке их с осадочными (артезианскими) бассейнами. Дальность миграции инфильтрационных потоков в пластовых горизонтах артезианских бассейнов молодых платформ России - Западно-Сибирской и Скифской от подножия орогенных структур в глубь бассейнов достигает сотен километров, а на юго-востоке Западной Сибири по масштабам сопоставима с урановорудными артезианскими бассейнами Востока Туранской плиты (Кудрявцев, Шор, 2001).
Наличие зон грунтового и пластового окисления в проницаемых горизонтах верхней юры и раннего мела, концентрирующих урановое оруденение в палеодолинах юга Западно-Сибирской плиты, связывается с эпохой аридизации климата в раннем мелу и является свидетельством проявления былых эпигенетических процессов окислительной направленности.
Ярким примером гипергенных систем является галогенез, развивающийся в современную эпоху в условиях аридизации климата. Известен неогеновый, пермский, девонский и кембрийский галогенез. Древней галогенез не похож на современный (А.Л. Яншин и др.)
В этой связи уместно обратить внимание на особенности гипергенеза в докембрийские эпохи, которые существенно отличались от современных. Реконструкции обстановок докембрийского гипергенеза выполнены Б.М. Михайловым (1991; ред. 1995). Отсылая к этим работам укажем, что обязательным признаком зоны древнего гипергенеза Б.М. Михайлов считает наличие стратиграфического или структурного несогласия, а для образований поверхностного гипергенеза – соответствующего континентального перерыва. Глубокое изучение этих вопросов за рубежом – в Канаде, Австралии, ЮАР и в других районах мира связано с приуроченностью к зонам структурно-стратиграфических несогласий (ССН) в докембрии богатых и уникальных по качеству руд урановых, золото-урановых и других месторождений.