ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4406

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

131 

Гидрослюды

 

представлены 

гидромусковитом 

(иллит) 

KAl

2

[(Si, 

Al)

4

O

10

](OH)

2

..

nH

2

O,

  гидробиотитом 

K(Mg,  Fe)

3

[(Al,  Si)

4

O

10

](OH)

2

.

.

nH

2

O

,  глауко-

нитом, гидрофлогопитом, браммалитом  (натриевая разновидность иллита), леди-
китом (аналог иллита). Отношение 

SiO

2

:R

2

O

3

 = 2,5–3,0. Они имеют диоктаэдриче-

ское строение, за исключением триоктаэдрического ледикита. Источником обра-
зования гидрослюд, в основном, являются слюды и полевые шпаты, реже другие 
минералы. Происходит гидролиз слюд и замещение в них щелочей на гидроксо-
ний.  При  биохимическом  разрушении  гидрослюд  образуются  аморфные кремне-
кислота и полуторные оксиды, которые могут образовывать минералы типа алло-
фана. Из гидрослюд выщелачивается калий, магний и другие элементы. 

Для  образования  гидрослюд  подходят  континентальные  условия  во  влаж-

ном холодном и умеренно холодном климате; вместе с хлоритом осадочного про-
исхождения они преобладают в морских отложениях и современных осадках мо-
рей. В более древних осадках иллит ассоциирует с хлоритом, монтмориллонитом, 
опалом,  палыгорскитом,  фосфоритом,  гипсом,  оксидами  марганца.  Растворы 
должны содержать повышенное количество калия. 

Гидрослюды  относятся  к  минералам  со  слаборасширяющейся  решеткой. 

Избыточный  заряд  располагается  на  поверхности  структурного  слоя.  Обменным 
является калий,  содержание которого достигает 5–8%. Емкость поглощения гид-
рослюд достигает 45–50мэкв на 100г фракции менее 0,001мм. 

Вермикулит

  ("червячок")  получил  свое  название  вследствие  расслаивания 

и скручивания в удлиненные червеобразные палочки и столбики при нагревании. 
Он  удерживает  повышенное  количество  магния  (

MgO

  14–25%).  Отношение 

SiO

2

:

R

2

O

5

 = 3. Решетка трехслойная (триоктаэдрическая). Между слоями находит-

ся вода и обменные основания, расстояние между пакетами при увлажнении уве-
личивается  и  поэтому  повышается  емкость  обмена  до  100мэкв  на  100г  фракции 
менее  0,001мм. Вермикулит  образуется в  гипергенных  и  гидротермальных  усло-
виях  из  биотита,  хлорита,  флогопита  и  др.  Входит  в  состав  смешанно-слоистых 
минералов со слюдами и гидрослюдами. 

Хлориты

 относятся к водным силикатам алюминия, магния, железа, хрома. 

По  условиям  образования  могут  быть  первичными  и  вторичными  минералами. 
Структура  слоистая.  Кристаллическая  решетка  состоит  из  чередования  слоев 
слюдяного и бруситового типов, поэтому их можно считать смешанно-слоистыми 
минералами. Хлориты имеют форму оолитов и хрупких чешуек, окраска зеленая. 
Представители хлоритов: клинохлор, прохлорит, шамозит. 

Аллофан  и  аллофаноиды

  синтезируются  в  результате  взаимодействия 

кремнекислоты  и  гидроксида  алюминия,  образовавшихся  при  разрушении  пер-
вичных и вторичных минералов или из золы растительных остатков. Общий вид 
формулы 

Al

2

O

3

SiO

2

.

.

nH

2

O

.  Отношение 

SiO

2

:Al

2

O

3

  =  2  –  4  для  аллофана  и  0,4–2,0 

для аллофаноидов.  

Аллофаны встречаются в зоне окисления сульфидных месторождений. Ал-

лофаноиды приближаются по свойствам к галлуазиту. Известны лишь в докайно-
зойских породах. 

Сепиолит

 (

3MgO

.

.

4SiO

3

.

.

2H

2

O)

 является магнезиальным алюмосиликатом, а 

палыгорскит

 (

MgO

.

.

Al

2

O

3

.

.

4SiO

4

..

5H

2

O)

 – алюминий-магнезиальным алюмосилика-

том. Они имеют цепочную структуру. Решетка не набухает при увлажнении. 


background image

 

132 

Сепиолит  обнаружен  в  ассоциации  с  магнезитом,  доломитом  и  опалом  в 

осадочных  породах.  Образуется  из  серпентинов  и  вермикулита.Палыгорскит 
формируется при выветривании пироксенов и амфиболов, обогащенных магнием. 

Смешанно-слоистые  минералы

  состоят  из  слоев  различных  индивидуаль-

ных минералов. Их называют по смеси индивидуальных образований независимо 
от 

природы 

связи 

между 

минералами, 

например, 

гидрослюдисто-

монтмориллонитовая ассоциация. 

Геохимия фосфатных пород.

 Для фосфоритов характерна периодичность 

в накоплении, фосфаты встречаются в отложениях почти всех геологических пе-
риодов от протерозоя до плиоцена с отдельными эпохами максимального накоп-
ления.  Размеры  месторождений  увеличиваются  от  более  древних  к  более  моло-
дым отложениям. 

Платформенные пластовые фосфориты залегают в глинисто-песчаных, ре-

же  карбонатных  породах.  В  них  часто  встречается  глауконит.  Фосфатизация 
наступает после трансгрессии моря. 

Морские фосфориты чаще залегают в кремнисто-карбонатных породах без 

глауконита. Залегание пластовое с более высоким содержанием фосфора. Иногда 
наблюдается  замещение  фосфоритом  вмещающих  известняков.  Этому  способ-
ствует 

CO

2

,

 который выделятся из воды. С фосфоритами, образовавшимися в при-

сутствии  органического  вещества  в  слабо  восстановительной  среде,  образуется 
сидерит,  который  цементируется  фосфатом  кальция.  Доломит  и  железисто-
кремнистый цемент характерны для древних фосфоритов. В более молодых отло-
жениях встречаются кальцит и коллоидные разновидности 

SiO

2

.

 

Фосфориты, обогащенные органическим веществом, темного цвета и кон-

центрируют уран (

U

2

.

nUO

3

). С фосфатами уран может образовывать труднорас-

творимый 

U

3

(PO

4

)

4

. Фосфориты содержат ряд других элементов (

Sr, V, Cr, Pb, Cu, 

Zn, Ni, Co, Zr, Mo, TR, Be, Sc

) в концентрациях 0,0001–0,1 %. Их состав зависит от 

металлогении района. 

Геохимия карбонатов

.

 Осаждение карбонатов кальция и магния происхо-

дит в условиях слабощелочной среды: 

Ca(HCO

3

)

2

 + NaOH → CaCO

3

↓ + NaHCO

3

 + H

2

O. 

Присутствие 

CO

2

 и более сильных кислот приводит к растворению карбо-

натов кальция и магния и образованию растворимых бикарбонатов: 

CaCO

3

 + H

2

O + CO

2

 = Ca(HCO

3

)

2

2CaCO

3

 + H

2

SO

4

 = CaSO

4

 + Ca(HCO

3

)

2

Общее количество 

CaCO

3

  перемещаемого  с  континентов в  моря и океаны 

достигает почти 560млн. т в год. Ориентировочное содержание 

CO

2

  в  современ-

ной атмосфере, гидросфере и биосфере составляет 15

10

14

т, в осадочных породах 

погребено в 600 раз больше (920∙10

14

т). 

В протерозойской атмосфере содержание 

CO

2

  было высоким, поэтому об-

разование  известняков  начинается  с  позднего докембрия. Эпохами  наиболее  ин-
тенсивного  формирования  известняков  были  силурийская,  каменноугольная  и 
верхнемеловая. Древние карбонаты удерживают больше магния. Морские карбо-
натные  формации  характеризуются  мощностью  до  нескольких  сотен  метров,  по 
сравнению с платформенными, и часто залегают совместно с глинистыми, иногда 
с кремнистыми образованиями. По классификации С.С. Виноградова, различают 


background image

 

133 

известняки,  образовавшиеся  в  условиях  батиальной  зоны  (более  200м),  преиму-
щественно органогенного известкового ила; в пределах мелкого моря (неритовая 
зона, менее 200м) – самые мощные толщи известняков химического происхожде-
ния на континенте – в озерах и болотах разного генезиса. 

В образовании карбонатных пород участвуют следующие важнейшие про-

цессы: 

биогенная концентрация

 (из  отмерших  известковых  раковин, водорослей, 

коралловых  рифов,  фораминифер  и  др.); 

хемогенное  осаждение

механическое 

отложение

  в  условиях  аридного  щелочного  выветривания; 

метасоматическое 

замещение

,  например,  гипса  под  действием  растворов,  содержащих  щелочные 

компоненты: 

CaSO

4

 + Na

2

CO

3

 = CaCO

3

 + Na

2

SO

4

 

Осаждению 

CaCO

3

 

способствуют:  повышение  температуры  и  солености 

воды;  понижение  давления;  передвижение,  испарение  и  перенасыщение  воды 

Ca(HCO

3

)

2

;

 ощелачивание раствора; восстановительная обстановка. 

Препятствует осаждению 

CaCO

3

 повышение содержания 

СО

2

 c понижени-

ем  температуры  или  повышением  давления,  за  счет  притока  вод  с  почвенными 
кислотами  или  содержащими  свободные  минеральные  кислоты  (

H

2

SO

4

 

и  др.), 

окислительная обстановка. 

При сносе материала с платформ образуются достаточно чистые известня-

ки. Моря загрязняются обломочным материалом и глинами, образуются кремни-
стые и глинистые известняки, мергель.  

Эпигенетическими  процессами

  в  известняках  являются 

доломитизация

окремнение

ангидритизация

, частично 

фосфатизация

 и 

оруденение

 – замещение 

бурым  железняком  или  метасоматическими  сульфидами.  Дальнейшая  эволюция 
карбонатного процесса приводит к образованию доломитов. 

Н.М.  Страхов  отмечал,  что  в  современных  морских  осадках  доломита  не 

наблюдается. Это обусловлено низким содержанием 

HCO

3

, т.е. щелочного резер-

ва (134–152мг/л при pH 8,35 на поверхности до рН 7,75 на глубине). В этих усло-
виях концентрация иона 

CO

3

2–

 недостаточная для осаждения 

CaMg(CO

3

)

2

Доломиты

  характерны для пермского периода (кунгурский ярус) благода-

ря  господствовавшему  в  то  время  тропическому  климату,  сильному  испарению, 
повышению солености вод, мелководности пермских бассейнов, повышению ще-
лочности.  По  С.Г.  Вишнякову,  все  существующие  доломиты  подразделяются  на 
протогенные (первичные, хемогенные), диагенные, эпигенные. 

Диагенные  доломиты  образуются  при  взаимодействии  свежеосажденного 

CaCO

3

 с солями магния: 

2CaCO

3

 + Mg(HCO

3

)

2

 = Ca Mg(CO

3

)

2

 + Ca(HCO

3

)

2

 

Эпигенные доломиты образуются по реакции: 

2CaCO

3

 + MgSO

4

 = CaMg(CO

3

)

2

 + CaSO

4

 

Эта реакция, характерная для природы, объясняет частый парагенезис до-

ломитов с гипсом. 

Среди морских доломитов различают пластовые и метасоматические. Они 

могут подвергаться вторичным процессам (дедоломитизации), либо эпигенетиче-
ским выносом из доломита атомов магния, либо привносом кальция (кальцитиза-
ция): 

CaMg(CO

3

)

2

 + Ca

2+

 = CaCO

3

 + Mg

2+

 


background image

 

134 

Доломиты

, образовавшиеся при поднятии дна бассейна и обособления ла-

гун  в  условиях  жаркого  климата,  бывают  гипсоносными  или  переслаиваются  с 
пластами  гипса  и  ангидрита,  содержат  прослои  целестина  (

SrSO

4

)  и  включения 

осадочного флюорита – ратовкита (

CaF

2

). 

Целестин

  является  продуктом  испарения  из  морской  воды  стронция 

(8мг/л), а образование ратовкита обусловлено содержанием фтора (1,3мг/л)  в оке-
анической воде. Кроме того, фтор захватывается выпадающим в осадок фосфори-
том (фтор-апатит). 

Ратовкит

 выделяется в сульфатную стадию минералообразо-

вания и предшествует выделению целестина. 

Последним представителем щелочноземельных карбонатов в истории эво-

люции карбонатного осадкообразования и по времени своего выделения является 

магнезит

  (

MgCO

3

),  что  объясняется  более  высокой  его  растворимостью.  Он  вы-

падает из более щелочных растворов, поэтому встречается в составе самых ран-
них выделений содовых озер. При действии на доломит растворов обогащенных 

MgSO

4

 образуется магнезит и ангидрит кальция: 

CaMg(CO

3

)

2

 + MgSO

4

 = 2MgCO

3

 + CaSO

4

 

Этим объясняется парагенезис магнезита не только с доломитом, но и с ан-

гидритом и гипсом (

CaSO

4

..

 2H

2

O

). 

Геохимия эвапоритов.

 А.Е. Ферсман предложил именовать концентрацию 

растворимых  солей  в  результате  испарения  воды 

галогенезом

.  Продукты  галоге-

неза В.М. Гольдшмидт назвал 

эвапоритами

. Они распространены на 1/3 поверх-

ности материков. 

Для  галогенеза  характерна  ионная  миграция  химических  элементов  и 

накопление  их  с  наибольшими  радиусами  и  наименьшей  валентностью.  На  пер-
вых этапах осаждаются преимущественно четные и более высоковалентные ионы 
(

Ca

2+

,  SO

4

2–

,  CO

3

2

),  в  растворе  накапливаются  нечетные  и  маловалентные  (

Cl

Br

, I

, Na

+

). По интенсивности накопления элементов А.И. Перельман установил 

следующие ряды:  

Cs < Rb < K < Na; 

Ca < Sr < Mg; 

F < Br < Cl. 

С  галогенезом  в  истории  Земли  связаны  образования  месторождений  со-

лей, формирование подземных рассолов, залежей нефти и газа, другие геохимиче-
ские процессы. Эпохами наиболее интенсивного накопления солей были нижний 
кембрий,  средний  и  верхний  девон  (для  Беларуси),  с  конца  нижней  перми  до 
начала верхней, триас, верхняя юра, палеоген, неоген. 

Галогенез  развивается  в  аридном  климате.  Различают 

морской

  и 

конти-

нентальный  галогенез

.  Главная  масса  галогенных  пород  возникла  в  водоемах 

морского  происхождения.  Древние  солеродные  бассейны  занимали  огромные 
площади в виде морей. Например, Кембрийский бассейн занимал почти всю Си-
бирскую  платформу,  а  мощность  соленосных  отложений  в  нем  достигала  3  км. 
Соленакопления в рифтовых зонах формировались дополнительно под влиянием 
сильноминерализованных гидротерм. 

В последние стадии осаждения солей в осадок выпадают небольшие доли 

калийных и магнезиальных солей. Условия образования отложений калийных со-
лей  могут  быть  различны.  По  М.Г.  Валяшко,  для  образования  месторождений 


background image

 

135 

необходимо  прогрессивное  испарение    больших,  непрерывно  пополняющихся 
масс океанической воды и изоляция главной части маточных растворов от общей 
массы  океанической  воды.  Во-вторых,  образование  достаточного  слоя  насыщен-
ных  калийными  солями  рассолов  с  открытой  поверхностью,  которые  постоянно 
пополняются.  Важнейшие  минералы  морских  эвапоритов  представлены  в  табл. 
21.  

Таблица 21 

Важнейшие минералы морских эвапоритов 

 

Класс 

Состояние 

Минералы 

Кристаллическая формула 

Сульфаты 

Безводные 

Ангидрит 

CaSO

4

 

 

 

Барит 

BaSO

4

 

 

 

Целестин 

SrSO

4

 

 

Водные 

Кизерит 

MgSO

4

 

.

 2H

2

 

 

Гипс 

CaSO

4

 

.

 2H

2

 

 

Полигалит 

Ca

2

K

2

MgSO

4

 

.

 4H

2

 

 

Астраханит 

Na

2

MgSO

4

 

.

 4H

2

 

 

Гексагидрит 

MgSO

4

 

.

 6H

2

 

 

Эпсомит 

MgSO

4

 

.

 7H

2

 

 

Каинит 

K

4

Mg

4

[ClSO

4

.

 11H

2

Галоиды 

Безводные 

Галит 

NaCl 

 

 

Сильвин 

KCl 

 

 

Флюорит 

CaF

2

 

 

Водные 

Бишофит 

MgCl

2

 

.

 6H

2

 

 

Карналит 

KCl · MgO

2

 

.

 6H

2

 
На континентах важнейшими системами галогенеза были соленосные озе-

ра,  в  меньшей  мере  –  солонцы и  солончаки.  Соленые  озера  делятся  на 

содовые

сульфатные

 и 

хлоридные

.  

В  содовом  или  карбонатном  типе  озер  главные  компоненты  – 

CO

3

2–

(HCO

3

)

, SO

4

2–

, Na

+

, K

+

, Ca

2+

, Mg

2+

Сульфатный тип представлен 

SO

4

2–

, Cl

, Na

+

, (K

 +

), Mg

2

+

, встречаются ионы 

CO

3

2–

, (HCO

3

)

.

 Среди сульфатных рассолов выделяются два подтипа: сульфатно-

натриевый и сульфатно-магниевый. 

Главные  компоненты  хлоридного  типа  озер  – 

Cl–,  Na

+

,  (K

  +

),  Mg

2+

,  Ca

2

+

реже встречаются 

CO

3

2–

, (HCO

3

)

, SO

4

2–

.

 

Последовательность  фиксации  отдельных  элементов  при  образовании  со-

лей может быть представлена следующим рядом (слева направо):  

 

Для каждого из них характерна своя парагенетическая ассоциация макро- и 

микроэлементов. Вначале осаждаются менее растворимые, затем более раствори-
мые соли (рис. 20). Калийные соли выпадают в конце процесса.