В геологии жила — это отчетливое пластообразное тело кристаллизованных минералов внутри горной породы . Жилы образуются, когда минеральные компоненты, переносимые водным раствором внутри горной массы, откладываются посредством осадков . Гидравлический поток , участвующий в этом, обычно обусловлен гидротермальной циркуляцией . [1]
Жилы классически рассматриваются как плоские трещины в горных породах, при этом рост кристаллов происходит перпендикулярно стенкам полости, а кристаллы выступают в открытое пространство. Это, безусловно, метод образования некоторых жил. Однако в геологии редко бывает так, чтобы значительное открытое пространство оставалось открытым в больших объемах горных пород, особенно на глубине нескольких километров под поверхностью. Таким образом, существует два основных механизма, которые считаются вероятными для образования жил: заполнение открытого пространства и рост запечатывания трещин .
Заполнение открытого пространства является отличительной чертой эпитермальных жильных систем, таких как штокверк , в грейзенах или в определенных скарновых средах. Для заполнения открытого пространства обычно считается, что ограничивающее давление ниже 0,5 ГПа или менее 3–5 км (2–3 мили). Образованные таким образом жилы могут иметь колломорфную , похожую на агат габитус, форму последовательных оторочек минералов, которые расходятся из точек зарождения на стенках жилы и, по-видимому, заполняют доступное открытое пространство. Часто присутствуют свидетельства кипения жидкости. Каверны , полости и жеоды являются примерами явлений заполнения открытого пространства в гидротермальных системах.
В качестве альтернативы, гидравлический разрыв может создать брекчию , заполненную жильным материалом. Такие системы жил брекчии могут быть довольно обширными и могут образовывать форму плоских наклонных пластов, диатрем или латерально обширных манто, контролируемых границами, такими как сбросы , компетентные осадочные слои или покрывающие породы .
В макроскопическом масштабе образование жил контролируется механикой трещин, предоставляя пространство для осаждения минералов. [2] Режимы разрушения классифицируются как (1) сдвиговые трещины, (2) растяжение трещин и (3) гибридные трещины, [3] и могут быть описаны критерием разрушения Мора-Гриффита-Кулона. [4] Критерий разрушения определяет как напряжение, необходимое для образования трещин, так и ориентацию трещины, поскольку на диаграмме Мора можно построить огибающую сдвиговой трещины, которая разделяет устойчивые и неустойчивые состояния напряжений. Огибающая сдвиговой трещины аппроксимируется парой линий, которые симметричны относительно оси σ n . Как только круг Мора касается линий огибающей трещины, которые представляют критическое состояние напряжения, образуется трещина. Точка круга, которая первой касается оболочки, представляет собой плоскость, вдоль которой образуется трещина. Вновь образованная трещина приводит к изменениям поля напряжений и предела прочности на растяжение трещиноватой породы и вызывает падение величины напряжения. Если напряжение снова увеличится, скорее всего, новый перелом будет сгенерирован вдоль той же плоскости перелома. Этот процесс известен как механизм запечатывания трещины [5]
Считается, что жилы трещинного уплотнения образуются довольно быстро во время деформации путем осаждения минералов в зарождающихся трещинах. Это происходит быстро по геологическим стандартам, поскольку давление и деформация означают, что большие открытые пространства не могут поддерживаться; обычно пространство составляет порядка миллиметров или микрометров . Жилы увеличиваются в толщину за счет повторного открытия трещины жилы и постепенного осаждения минералов на поверхности роста, а также являются разлагаемыми. [6]
Жилам обычно требуется либо гидравлическое давление, превышающее гидростатическое (для образования гидравлических трещин или брекчий гидроразрыва), либо открытые пространства или трещины, для чего требуется плоскость растяжения внутри скального массива.
Во всех случаях, кроме брекчирования, жила, таким образом, измеряет плоскость расширения внутри скального массива, с большой погрешностью. Измерение достаточного количества жил статистически сформирует плоскость главного расширения.
В пластично деформирующих режимах сжатия это, в свою очередь, может дать информацию о напряжениях , активных во время образования жил. В режимах экстенсиональной деформации жилы возникают примерно перпендикулярно оси растяжения.
Жилы являются обычными особенностями в горных породах и свидетельствуют о течении жидкости в системах трещин. [7] Жилы предоставляют информацию о напряжении, деформации, давлении, температуре, происхождении жидкости и составе жидкости во время их образования. [2] Типичные примеры включают золотые жилы , а также скарновую минерализацию. Брекчии гидроразрыва являются классическими целями для разведки руды, поскольку там много потока жидкости и открытого пространства для отложения рудных минералов.
Руды, связанные с гидротермальной минерализацией, которые ассоциируются с жильным материалом, могут состоять из жильного материала и/или породы, в которой находится жила.
На многих золотых приисках, эксплуатируемых во время золотой лихорадки 19-го века, в качестве рудного материала обычно искали только жильный материал. [8] На большинстве современных приисков рудный материал в основном состоит из жил и некоторого компонента стеновых пород , которые окружают жилы. [9]
Разница между методами добычи полезных ископаемых 19-го и 21-го веков и типом добываемой руды основана на сорте добываемого материала и используемых методах добычи. Исторически ручная добыча золотых руд позволяла шахтерам выбирать жильный кварц или рифовый кварц, что позволяло разрабатывать самые высококачественные части жил без разбавления неминерализованными боковыми породами.
Современная добыча полезных ископаемых, в которой используются более крупные машины и оборудование, вынуждает горняков забирать вместе с рудой низкосортную пустую породу, что приводит к разбавлению руды.
Однако современная добыча и опробование позволяют выявлять низкосортную минерализацию, в пределах которой золото не видно невооруженным глазом. В этих случаях прожилки являются подчиненным хозяином минерализации и могут быть лишь индикатором наличия метасоматоза вмещающих пород, содержащих низкосортную минерализацию.
По этой причине жилы в пределах гидротермальных месторождений золота больше не являются исключительным объектом добычи, а в некоторых случаях золотое оруденение полностью ограничивается измененными околожильными породами, внутри которых располагаются совершенно безрудные кварцевые жилы.