Осадочные химические месторождения

Цвет «коричневых» руд  обусловлен присутствием в них преимущественно  гидроксидов железа. Так как этот тип руд формируется в результате окисления «табачных» руд, происходит замещение железистого хлорита  гётитом и гидрогётитом, руды становятся буровато-коричневыми, гидроокисными. Текстура коричневых руд унаследованно-оолитовая.

В железных рудах Керченского  месторождения присутствуют в небольшом  количестве пиролюзит, псиломелан, кальцит, глауконит и другие минералы.

Для осадочных хемогенных руд характерна фациальная изменчивость: по направлению от береговой линии  вглубь водоема намечается переход  от гидроксидов железа (гётита FeO(OH), гидрогётита FeO(OH)•2H₂O) к карбонатам, (сидерит FeCO₃) и силикатам (шамозит Fe₄Al[Si₃AlO₁₀][ОН]₆•nН₂O, тюрингит Fe₃,₅(Al, Fe)_1,5[Si_2,5Al_1,5O₁₀)](OH)₆•nH₂O. В наиболее глубоководных условиях в массе осадочных образований можно встретить сульфиды железа, преимущественно пирит.

Пиролюзит-псиломелан-манганитовая формация в осадочных породах. Руды сложены пиролюзитом МnO₂, псиломеланом mМnO₂•nН₂O и манганитом МnO2•Мn(ОН)₂. В карбонатных разновидностях руд присутствуют родохрозит МnСОз и манганокальцит. В небольшом количестве в рудах этого типа может присутствовать родонит (MnCa)SiO₃. Перечисленные минералы располагаются в рудных залежах закономерно. От берега вглубь водоема четырехвалентные соединения (пиролюзит, псиломелан) сменяются манганитом, содержащим как четырехвалентный, так и двухвалентный марганец. Образуется он при некотором недостатке кислорода в водной среде. В более глубоководных, обычно восстановительных условиях возникают такие минералы марганца, как родохрозит и родонит, содержащие только двухвалентный марганец. Такая смена минерального состава в рудных пластах называется фациальной изменчивостью руд (рис. 77).

Рис. 77. Схема, иллюстрирующая фациальную изменчивость осадочных  марганцевых руд по мере удаления от береговой линии водного бассейна:

1 – зона образования пиролюзита и псиломелана (окислительные условия); 2 – зона развития манганита (недостаток кислорода); 3 – зона образования родохрозита и родонита (восстановительные условия)

 

Никопольское  месторождение на Украине – характерный представитель пиролюзит-псиломелан-манганитовой формации (рис. 78).

 

 

Рис. 78. Схема, иллюстрирующая положение марганцевых руд в  разрезе палеоген-неогеновых отложений  Никопольского месторождения:

1 – четвертичные отложения (чернозем, лёсс, глины, известняки); 2 – миоценовые отложения (глины, песок); 3 – олигоценовые отложения (глины); 4 – марганцевые руды; 5 – каолины; 6 – докембрийские кристаллические породы

 

Рудные тела представляют собой пласты и пластообразные залежи, линзы. Вмещающими породами служат глины, известняки, пески. Для Никопольского  месторождения характерно залегание  пластов марганцевых руд иногда непосредственно на размытой и выветрелой поверхности докембрийских метаморфических пород фундамента – на гранитах и гнейсах докембрия. Чаще подстилающими породами являются пески и глины олигоценового возраста. Перекрывают рудные пласты олигоценовые глины и другие осадочные породы. Мощность рудного пласта изменчива. Во впадинах она достигает 3–4 м, в местах поднятий рудный пласт выклинивается.

Текстуры руд – конкреционные, оолитовые, иногда ноздреватые, порошковатые.

Минералы марганца – пиролюзит, псиломелан и манганит – имеют черный цвет. Округлые и овальные оолиты черного цвета заключены обычно в рыхлой светлой песчано-глинистой массе. Иногда стяжения марганца имеют неправильную форму. Сложены они обычно тесно сросшимися мелкими оолитами тех же минералов марганца. Иногда черное марганцевое вещество пропитывает отдельные прослои глин.

Гидраргилит-бемит-диаспоровая (бокситовая) формация в осадочных  породах. Руды сложены в основном гидраргилитом (гиббситом) А1(ОН)₃, иногда бемитом АlO(ОН) и диаспором НАlO₂. В состав руд входят также гидрогематит, гематит и каолинит. Часто в таких рудах можно встретить сидерит, хлорит (шамозит), пирит, марказит.

По условиям образования  бокситовые месторождения подразделяются на платформенные и геосинклинальные. К числу платформенных относятся месторождения Южно-Лиманской, Тихвинской, Северо-Онежской групп месторождений и др. К числу геосинклинальных относятся Северо-Уральская, Южно-Уральская и Салаирская группы.

Месторождения бокситов платформенного и геосинклинального типа несколько  отличаются друг от друга мощностью  залежей, текстурно-структурцыми особенностями, формой рудных тел.

Так, платформенные осадочные бокситы Южно-Тиманской группы (рис. 79) имеют вытянутую, с извилистыми неправильными контурами форму рудной залежи мощностью от 0,8 до 12 м (чаще 4–6 м). Бокситы залегают на карбонатных и карбонатно-глинистых породах девона, а перекрываются глинами, песчаниками и карбонатными отложениями карбона.

 

 

Рис. 79. Геологический разрез бокситовой залежи Южно-Тиманского района:

1 – четвертичные образования (суглинки, супеси, пески); 2 – доломиты; 3 – алевритистые глины; 4 – глинистые алевролиты; 5 – углистые алевролиты; 6 – углистые глины; 7 – песчаники; 8 – углистые аргилиты; 9 – бокситоносная пачка (а – бокситы, б – аллиты); 10 – глинистые известняки

 

Бокситоносная пачка пород  сложена терригенными образованиями. В ней присутствуют различные литологические разновидности бокситов, аллиты и каолинитовые глины. Наверху и внизу, а также на периферии бокситовый горизонт переходит в аллиты, а затем в каолинитовый аргиллит.

По минеральному составу  бокситы Южно-Тиманского района относятся  к каолинит-гиббит-бемитовому и каолинит-бемитовому типам.

Текстуры руд – землистые, каменистые, желваковые, реже бобовые и оолитовые.

Геосинклинальные осадочные бокситы Северо-Уральского района имеют мощность рудного тела примерно 4 м (0–24 м). Форма рудного тела пластообразная. Верхняя граница пласта довольно ровная, нижняя – весьма неровная, с большими углублениями и воронками (рис. 80). Связано это с тем, что бокситы располагаются на закарстованной поверхности известняков девонского возраста. Перекрываются они также известняками девона. Минеральный состав руд – диаспор, бемит, присутствует хлорит (шамозит), отмечена вкрапленность пирита и гематита. Текстуры руд оолитовые, бобовые, иногда массивные.

 

 

 

 

 

 

Рис. 80. Разрез бокситового  тела месторождения Северного Урала:

1 – наносы; 2 – серые известняки; 3 – зеленовато-серые (пестро-цветные) бокситы; 4 – красно-цветные бокситы; 5 – массивные известняки

 

 

 

 

 

 

Бокситы Северо-Уральского района иногда обладают повышенной плотностью, Цвет их темно-вишневый. Объясняется  такое уплотнение руд процессами метаморфизма бокситовых залежей. Изменения  в минеральном составе и текстурно-структурных  особенностях приводят к образованию  бокситов разных типов: красных марких, немарких яшмовидных, пестроцветных. По минеральному составу красные бокситы  относятся к диаспоровому типу, яшмовидные и пестроцветные – к диаспор-бемитовому.

 

Биохимические осадочные  месторождения

 

Биогенно-осадочные месторождения  по условиям образования можно разделить  на два подтипа – собственно биологические и биохимические.

К числу первых относятся  месторождения, образованные скоплением остатков отмерших организмов, несколько  преобразованных в результате последующего окаменения (фоссилизации). К биохимическим относятся месторождения, образованные сложным путем. Источником вещества в этом случае также служат отмершие организмы, но полностью растворенные в морской воде. К числу биогенно-осадочных относятся месторождения фосфоритов, а также карбонатных и кремнистых пород.

Формация фосфоритов в осадочных породах. Руды отличаются наличием трех фосфорсодержащих минералов – фторапатита 3Ca₃(PO₄)₂CaF₂; карбонатапатита 3Са₃(РO₄)₂СаСO₃; гидроксилапатита 3Са₃(РO₄)2Са(ОН)₂. В парагенезисе с этими минералами находят кальцит и глауконит, иногда сидерит.

Морская вода обогащается  фосфором в результате привноса продуктов  химического выветривания магматических  пород. Вместе с тем некоторые  геологи полагают, что фосфор мог  поступать в водные бассейны в  результате вулканической деятельности.

Различные растения и живые  организмы заимствуют фосфор из морской  воды. В раковинах беспозвоночных различных видов концентрация фосфора  невелика (доли процентов или несколько  процентов). Высокие концентрации фосфора  наблюдаются только у раковин  двух видов беззамковых брахиопод – лингул и оболюсов. Для них характерно содержание фосфорнокислого кальция, достигающего 80–91,5%. Постоянная концентрация фосфора характерна для скелетов позвоночных – 60–70% Са₃(РО)₄.

Строение платформенных  и геосинклинальных месторождений  значительно отличается. Для платформенных характерны в основном желваковые формы скопления минерального вещества, для геосинклинальных – пластовые.

Фосфориты геосинклинального  типа обычно трудно диагностируются, так  как по чисто внешним признакам  они весьма разнообразны и часто  похожи на мелкозернистые песчаники. Существует надежная химическая реакция, с помощью  которой можно уверенно определить присутствие фосфора в этих рудах.

Образец руды смачивается  HNO₃ и на протравленное место помещается раствор или порошок молибденовокислого аммония (NH₄)₂МоО₄. В присутствии фосфора появляется лимонно-желтое окрашивание. В фосфоритах геосинклинального типа отсутствуют сохранившиеся остатки раковин отмерших организмов, нет желваков и нет псевдоморфоз фосфоритового вещества по раковинам и их обломкам.

Текстуры таких фосфоритов массивные, реже желваковые.

Примером месторождений  такого типа является Каратаусский бассейн в Казахстане. Одним из крупнейших месторождений этого бассейна является Джаны-Тас (рис. 81). В его геологическом строении принимают участие различные сланцы с прослоями алевролитов и известняков палеозойского возраста. По тектоническому нарушению перечисленные породы контактируют с известняками того же возраста.

Рудные тела фосфоритов имеют  пластообразную форму. Текстуры руд массивная и желваковая. Цвет фосфоритов серый или почти черный. Минеральный состав их определяется присутствием микрокристаллического или аморфного фосфата. Под микроскопом в таких фосфоритах можно увидеть мелко и микроолитовое строение. Цемент оолитов может быть фосфатным, карбонатным, кремнистым или смешанным.

 

 

 

 

 

Рис. 81. Схематический  геологический разрез месторождения  Джана-Тас (Каратауский бассейн):

1 – четвертичные отложения; 2 – доломиты брекчированные; 3 – фосфориты; 4 – фосфатно-кремнистые сланцы; 5 – кремни фосфоритые; 6 – доломиты фосфоритые

 

 

 

 

 

 

Протяженность отдельных  месторождений хребта Каратау достигает 30–40 км, на глубину фосфоритовые пласты прослеживаются до 400 м и более.

Месторождение фосфоритов Егорьевское (Подмосковье) приурочено к депрессии на Восточно-Европейской платформе. В осадочной толще, залегающей на размытой поверхности известняков карбона, выделяют три фосфоритовых слоя. Нижний фосфоритовый слой образован плотно соприкасающимися желваками глинистого фосфата, заключенными в глауконитовом глинистом песке или глауконит-песчанистой глине. На участках с глубоким залеганием слоя желваки сливаются в сплошную плиту, сцементированную фосфатно-кальцитовым цементом.

Основную массу среднего слоя образуют включения желваков фосфоритов в глауконитовом песке.

Третий (верхний) слой представлен  песчанистой глиной, содержащей мелкие железистые желваки фосфорита.

Фосфоритные отложения перекрыты  белыми кварцевыми песками неокома  и песчаными четвертичными отложениями. Текстуры руд желваковые, оолитовые, органогенные, землистые.

Биогенно-осадочные месторождения известняков и кремнистых пород. К числу месторождений, образованных биологическим путем, относятся некоторые месторождения карбонатных и кремнистых пород.

Образование некоторых месторождений  известняков (цельнора-ковинных, раковинно-детритовых, строматолитовых и др.) и мела обусловлено в основном скоплением на дне водоемов известковых раковин отмирающих морских организмов, а также накоплением вещества в результате образования колоний водорослей. Некоторые месторождения известняков могут образовываться и хемогенно-осадочным путем.

Биогенно-осадочными образованиями  являются такие кремнистые породы, как диатомиты, трепела и опоки. Диатомиты – тонкозернистое образование, состоящее, главным образом, из мельчайших панцирей диатомовых водорослей, накопившихся в местах их массового отмирания.

Трепел – тонкозернистое образование, состоящее из мельчайших округлых телец опала и халцедона с остатками радиолярий, спикул губок и фораминифер.

Опока – более плотная кремнистая порода, состоящая из аморфной массы кремнезема в связи со скелетами диатомей, радиолярий и губок. Опоки рассматриваются как частично преобразованные диатомиты и трепелы.