Классификация глиноземистых пород

В некоторых аллитах встречается примесь органического вещества и фосфатов. Бокситы мезокайнозойского возраста содержат гидраргиллит в качестве главного глиноземистого минерала. Наоборот, палеозойские бокситы имеют преимущественно бемит-диаспоровый состав.

Таблица 6

Минеральный состав бокситов, %

Химический состав глиноземистых пород отличается обычно преобладанием глинозема (до 55%). Заметную роль играют оксиды железа (до 40% и более). Из других компонентов возможна примесь кремнезема (до 15%) и двуокиси титана (до 5%) (табл. 7).

Характерной особенностью химического состава аллитов является непостоянное содержание основных компонентов (табл. 8).

Текстуры бокситов: массивные, конкреционные, обломочные, брекчиевидные, пористые, кавернозные.

Структуры: афанитовые, микрозернистые, пелитоморфные, оолитовые, бобовые, землистые и др.

Таблица 7

Химический состав бокситов, мас. %

Примечание: 1-4 – см. табл. 6; 5 – кора выветривания базальтов (Бразилия)

Диагностические признаки. По внешнему виду бокситы представляют собой массивную или рыхлую породу бурой, красно-бурой, красной, серой, зеленовато-серой, пестрой или белой окраски, имеющие сравнительно невысокую плотность и твердость.

По ряду признаков аналогичны аргиллитам, глинистым сланцам, железным рудам, яшмам. Отличаются от глинистых пород отсутствием пластических свойств. Латериты (от later – кирпич) окрашены в кирпично-красные тона, часто пористые. Иногда с поверхности покрыты черной коркой.

Описание характерных типов пород. В химическом составе боксит-латеритов выделяются глинозем (минеральные формы гидраргиллит и бемит) и двуокись титана. Обычными компонентами являются каолинит и красный железняк. Одной из существенных особенностей является водопроницаемость.

Красные земли(терраросса), в отличие от латеритов, возникают в результате преобразования нерастворимого остатка и глинистого материала карбонатных пород в условиях теплого и влажного климата. Накапливаются в карстовых полостях, содержат в качестве примеси значительное количество кремнезема.

Бокситыхарактеризуются большим разнообразием типов. Обычно они представлены плотными яшмовидными образованиями, реже рыхлыми, пачкающими руки. Окраска зависит от примесей, чаще наблюдается окраска красноватых тонов из-за примесей оксидов железа. Такие разности дают на бисквите охристо-бурую черту, иногда царапают стекло и имеют повышенную плотность, изредка магнитны. Часто примесь обломочных минералов отсутствует. Они не пластичны и не вскипают с соляной кислотой.

Таблица 8

Обобщенные данные по химическому составу бокситов, мас.%

Примечания: палеозойские бокситы: 1 – диаспоровые вишнево-красные, 2 – бемит-диаспоровые и диаспор-бемитовые, 3 – бемитовые яшмовидные, 4 – бемитовые, 5 – хлорит-диаспоровые; мезозойские и кайнозойские бокситы: 6 – гиббситовые, 7 – каолинит-гиббситовые; * FeO – 5,8-14,98%.

Для бокситов характерны различные виды коллоидных структур: бобовая, оолитовая, пизолитовая, гелевая. Бобовая (ооидная) – наиболее типична. Размеры бобовин обычно от 1 до 15 мм, они имеют округлую и слегка продолговатую форму. Оолиты (с размерами в диаметре менее 2 мм) отличаются ясно выраженным концентрическим строением, часто сцементированы шамозитом, диаспором и гелями глинозема и железа. Пизолиты (с размерами округлых образований в диаметре более 2 мм) менее характерны. Бокситы с гелевой структурой состоят из коллоидного вещества и отличаются бесструктурным строением.

Пример описания

Боксит, окрашен в красновато-коричневый цвет, характеризуется оолитово-пизолитовой структурой с размером стяжений от 1,5 до 3-4 мм, форма некоторых стяжений неправильная за счёт сросшихся двух-трёх и более мелких ооидов, которые погружены в сплошную землистую массу красновато-оранжевого цвета. Твёрдость меньше 5 (стекло не царапает), на бисквите оставляет светло- красную черту.

Происхождение. Латеритные коры выветривания достигают по мощности 10-15 м и имеют отчетливо выраженное зональное строение с выделением следующих горизонтов (сверху вниз).

1. Поверхностная зона, сложена красной глиной, залегающей над железистой коркой; в минеральном отношении состоит из гидроксидов железа и гидраргиллита.

2. Зона обогащения, сложенная преимущественно гидраргиллитом с примесью гидроксидов железа.

3. Зона первичного разложения, сложенная каолинитом, вверху с примесью кремнезема (кремнисто-каолинитовая).

4. Каолинитизированные кристаллические породы.

5. Неизмененные кристаллические породы.

Формирование латеритной коры выветривания происходит в условиях жаркого гумидного климата. Обильные осадки и тропические ливни способствуют интенсивному выносу кремнезема и большинства катионов. В коре выветривания остаются наименее подвижные соединения, к числу которых относится и глинозем.

Образование бокситов происходит в разных условиях и обстановках, в связи с этим выдвинуто множество гипотез их происхождения (латеритная, терраросса, обломочная, коллоидная, химическая, эоловая, вулканогенно-осадочная, латеритно-осадочная и др.). Одна из гипотез предполагает образование бокситов хемогенным способом в процессе коагуляции коллоидов, осаждения гелей и в дальнейшем с переходом минералов в метаколлоидное состояние. Наиболее благоприятными фациальными обстановками являются мелководно-морские и озерные бассейны.

Другая гипотеза объясняет формирование глиноземистых минералов в зрелых корах выветривания в процессе реакции взаимодействия серной кислоты, образовавшейся при окислении пирита, с каолинитом. Третья гипотеза описывает происхождение бокситов как процесс химического выветривания латеритного типа, происшедшего в палеозое. Далее образовавшаяся кора выветривания переходит в ископаемое состояние.

В озерно-болотных обстановках бокситы, по мнению ряда ученых, могут образовываться в результате концентрации глинозема на первом этапе некоторыми видами растений. При их захоронении и псевдоморфизации образуются богатые алюминием желваки, которые в дальнейшем цементируются различными соединениями, в первую очередь гидроксидами железа.

Предполагается также, что первоисточником алюминия могут быть подводные вулканы. Осаждение гидроксидов алюминия происходит химическим путем. Наконец, обломочные бокситы являются результатом размыва латеритных кор выветривания, переноса продуктов разрушения водными потоками и осаждения их в морских или озерных бассейнах. Дальность переноса латеритного материала кор выветривания до места образования бокситовых залежей оценивается от 1-2 км при переносе в зонах развития силикатных пород до 30-40 км и более в поле развития карбонатных пород.

Наблюдаются заметные различия в строении бокситовых залежей на платформах и геосинклиналях. Геосинклинальные (подвижных поясов) месторождения бокситов почти всегда имеют карстовую природу. Они залегают непосредственно на карстующихся известняках или доломитах, заполняя карстовые воронки и прочие углубления. Материнские породы представлены обычно основными эффузивами. Платформенные (плитные) бокситы залегают как на известняках, так и чаще на различных алюмосиликатных породах, которые являются первоисточниками алюминия.

Методы исследования. Основными методами изучения бокситов являются химический, рентгеноструктурный и термический анализы. Дополнительными методами являются микроскопический (в шлифах), спектральный и др.

Месторождения. Наиболее крупные залежи бокситов в России приурочены к восточному склону Северного Урала (Красная Шапочка) и имеют девонский возраст, к северо-западной окраине Подмосковного бассейна (карбон). В СНГ они известны в Казахстане, Украине, в дальнем зарубежье – в Югославии, Греции, Франции, США.

Применение. Основная масса бокситов применяется для получения металлического алюминия, что требует значительных затрат электроэнергии. В меньшем количестве бокситы используются для изготовления огнеупорных изделий, искусственных абразивов, адсорбентов, получения глиноземистого цемента, в качестве флюсов и поглотителей. Глинистые латериты, быстро затвердевающие на воздухе, служат в качестве строительного камня.

Требования к качеству бокситов, используемых для получения алюминия, зависят от способа их переработки. Лучшие сорта должны содержать не менее 50% глинозема и отношение массовых процентов глинозема и кремнезема (т.н. кремниевый модуль), должно составлять 10-12. Содержание серы не должно превышать 1-2%. При производстве искусственных абразивов (электрокорунда) бокситы расплавляются в электропечах при температуре более 2000° в смеси с коксом и железной стружкой. Содержание глинозема в бокситах допускается 46-50% при кремниевом модуле 3,5-12. Крайне вредна примесь извести, содержание серы должно быть не более 0,3%.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы принципы систематики аллитов?

2. Назовите главные компоненты в химическом составе бокситов и латеритов.

3. Какие структурно-текстурные признаки характерны для латеритов и бокситов?

4. Что характерно для латеритных кор выветривания?

5. Какие генетические типы бокситов Вам известны?

6. Для чего используются аллиты?