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.

Контрольные вопросы

1. Какие признаки в строении руд указывают на их осадочное происхождение.

2. В чем выражается фациальная изменчивость руд марганца, железа.

3. По каким признакам можно отличить фосфориты платформенного типа от геосинклинальных.

4. Что такое каменная соль. Каков ее минеральный состав.

5. Назовите современные солеродные бассейны в СССР.

6. В какой геолого-тектонической обстановке происходило накопление ископаемых солей.

7. Сравните образцы «табачных» и «коричневых» руд Керченского железорудного месторождения. Объясните названия руд. Как они образовались.

8. Как провести диагностику фосфоритов с использованием химических реагентов.

9. Чем отличаются платформенные месторождения фосфоритов от геосинк­линальных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе ознакомления с графическими пособиями и коллекциями по отдельным генетическим типам месторождений полезных ископаемых студенты должны научиться отличать полезные ископаемые по характерным признакам (вмещающие породы, минеральный состав руд, их текстуры и структуры, форма залежей, положение рудных тел в дизъюнктивных и пликативных структурах и в литолого-стратиграфическом разрезе, время и физико-химические условия образования вмещающих пород и руд и т. п).

Каждая формация и иллюстрирующие её месторождения, приведенные в учебном пособии, являются эталонным генетическим типом и по описанию их признаков можно ориентироваться в полевой поисковой практике для определения условий образования новых рудопроявлений и месторождений. Вполне возможно также открытие новых генетических типов месторождений полезных ископаемых, особенно в областях, пограничных между известными процессами рудообразования.

С учетом десятков и даже сотен генетических признаков в настоящее время с помощью компьютерной техники строятся генетические модели месторождений полезных ископаемых. Это, безусловно, прогрессивное направление. Однако при полевых работах будущий инженер должен исходить из объема полученных им в институте знаний, пополняемых в процессе чтения новой геологической литературы, и строить генетические модели по наиболее характерным признакам тех или иных процессов рудообразования.

Полученные и приобретаемые знания по отдельным генетическим типам месторождений в дальнейшем нужно применять с учетом того, что природные процессы часто сопряжены с несколькими этапами в формировании рудных, неметаллических и горючих полезных ископаемых. Месторождения, образованные несколькими последовательными процессами, получили название полигенных.Если этапы образования место­рождения разделены значительными промежутками времени, то такие месторождения называют полихронными.

Примером полигенного и полихронного генетического типа месторождений являются железистые кварциты, образованные в несколько этапов, разделенных большими промежутками времени. На первом этапе образуются осадочные или вулканогенно-осадочные железные руды, позднее они изменяются процессами метаморфизма и метасоматоза и на заключительном этапе в процессе выветривания по ним образуются богатые железные руды.

К полигенным и полихронным месторождениям относятся также многие пегматитовые, карбонатитовые и колчеданные месторождения, гидротермальные месторождения и их зоны окисления.

Каждое месторождение полезного ископаемого в составе руд содержит, как правило, несколько элементов и минералов, заключенных в рудовмещающих породах, зачастую также разного состава. Поэтому необходимо всесторонне изучить в составе руд наличие всех элементов, как полезных, так и вредных, присутствие всех минералов, знать их количественные взаимоотношения. Приемы такого изучения руд излагаются в курсах минералогии и лабораторных методов исследования вещественного состава полезных ископаемых.

Нужно иметь также полное представление о составе рудовмещающих пород, не только с генетических позиций, но и возможностей их попутного комплексного использования. Для этого необходимы глубокие знания петрографии, литологии и петрологии.

Требования промышленности к качеству сырья и их запасам в недрах, горнотехническим условиям эксплуатации и комплексному использованию руд и вмещающих пород излагаются в последующих курсах промышленных типов рудных месторождений, неметаллических и горючих полезных ископаемых. Генетические модели формаций необходимы также для изучения структур рудных полей и месторождений, металлогенического и минерагенического анализов провинций и районов, овладения методами поисков, разведки и оценки месторождений полезных ископаемых.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1989.

Дополнительная

Вольфсон Ф.И., Некрасов Е.М. Основы образования рудных месторождений. – М.: Недра, 1986.

Шнзбург А.И., Тимофеев И.П., Фельдман JI.Г. Основы геологии гранитных пегматитов. – М.: Недра, 1979.

Исаенко М.Я. Определитель текстур и структур руд. – М.: Недра, 1983.

Колчеданные месторождения мира. – М.: Недра, 1979.

Котляр В.Н., Яковлев П.Д. Вулканизм и оруденение – М.: Недра, 1984.

Кривцов А.И., Мигачев И.Ф., Попов В.С. Медно-порфировые месторождения мира. – М.: Недра, 1986.

Метаморфогенное рудообразование в докембрии. Геологические основы метаморфогенного рудообразования / Под ред. акад. Я.Н. Белевцева – Киев: Наукова думка, 1985.

Попов В.Е. Вулканогенно-осадочные месторождения. – М.: Недра, 1979.

Проблемы теории образования коры выветривания и экзогенные месторождения. – М.: Наука, 1980.

Рудные месторождения СССР / Под ред. акад. В.И. Смирнова. – М.: Недра, 1978.

Рунквист Д.В., Денисенко В.К, Павлова И.Г. Грейзеновые месторождения. – М.: Наука, 1971.

Синяков В.И. Основы теории рудогенеза. – Л.: Недра, 1987.

Смирнов С.С. Зона окисления сульфидных месторождений.– М.: Изд. АН СССР, 1975.

Шило П.А. Основы учения о россыпях. – М.: Наука, 1985.