Файл: А.Н. Кондаков Осадочные породы химического и биохимического происхождения.pdf

9

те в осадке или в породе минералы. В основном они представлены простыми химическими соединениями – гидроксидами, оксидами, солями. В качестве примеси в породах могут присутствовать аллотигенные минералы и обломки пород, поступившие в седиментационный бассейн с суши. Наиболее распространенные минералы пород химического и биохимического происхождения, их свойства представлены в табл. 1.

4.Краткая характеристика пород химического

ибиохимического происхождения

4.1. Подгруппа карбонатно-глинистых пород

Из состава пород подгруппы особое значение имеет порода, называемая мергелем.

Мергель состоит из кальцита (25-75%) и глинистой составляющей (75-25%), обычно представленной гидрослюдами.

Структуры породы зернисто-пелитовые и биоморфнопелитовые. Текстуры неслоистые, иногда горизонтальнослоистые, однородные, пятнистые, компактные, реже пористые. Цвет белый, серый, иногда сургучно-красный.

Условия образования. Мергели формируются в составе морских и озерных карбонатно-глинистых илов.

Применение. Мергели используют в качестве сырья для производства цемента.

4.2.Подгруппа карбонатных пород

Взависимости от относительного содержания породообразующих минералов – кальцита и доломита – выделяются основные пред-

ставители пород – известняки и доломиты.

Известняки. Структурно-морфологические типы известняков: органогенные, хемогенные и др. Некоторые разновидности органогенных известняков имеют собственные названия: мел – пористая порода белого цвета, сложенная остатками микроорганизмов; ракушечник – порода, состоящая из раковин или обломков раковин, скрепленных примесью кристаллическизернистого кальцита.

Состав известняков: кальцит (более 50%), доломит (0-50%), об-

11

Диатомиты – белые или светлоокрашенные очень легкие породы (плотность диатомитов 0,2-1,0 г/см3), состоящие из опаловых панцирей диатомовых водорослей. Структуры биоморфные, текстуры неслоистые и горизонтальнослоистые, однородные полосчатые, пятнистые, пористые. Породы похожи на мел и каолиновые глины. От мела диатомит отличается отсутствием вскипания при нанесении на образец капли соляной кислоты, от каолиновых глин – низкой плотностью.

Опоки – относительно плотные и твердые (ноготь не оставляет черту), белые, серые, желтовато-серые, легкие породы (плотность опок 1,0-1,6 г/см3). Структуры глобулярные, биоморфно-глобулярные. Глобули – микроскопического размера шаровидные иногда угловатые тела, состоящие из колломорфного опала. Текстуры неслоистые, однородные, пятнистые, плотные или тонкопористые. Похожи на алевролиты, от которых отличаются малой плотностью.

Условия образования. Диатомиты образуются из органогенных кремнистых илов озерного и морского происхождения. Происхождение опок точно не установлено. Полагают, что они представляют собой измененные диатомиты или отлагались в результате коагуляции коллоидных растворов.

Применение. Диатомиты и опоки используются в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов, для очистки масел и нефтепродуктов, для производства огнеупорного кирпича – “ультралегковеса”.

4.3.2.Кварц-халцедоновые породы

Ккварц-халцедоновым породам относят образующие пластовые тела яшмы и встречающиеся достаточно редко в виде желваковых стяжений и конкреций кремни.

Яшмы –массивные плотные с раковистым изломом разнообразной чаще сургучно-красной окраски породы. Структуры скрытозернистые, текстуры неслоистые, неоднородные (пятнистые, полосчатые), плотные.

Условия образования. Яшмы промышленного значения формировались в составе глубоководных морских геосинклинальных отложений в осадочно-вулканогенных толщах.

Применение. Яшмы применяют в строительной, огнеупорной, поделочной промышленности, а также в качестве флюсующей добавки

вметаллургии.

12

4.4.Подгруппа фосфатных пород (фосфоритов)

Кфосфоритам относят осадочные породы с содержанием Р2О5 не менее 5%. Фосфатное вещество в них представлено главным образом фосфатом кальция в виде колломорфных выделений, цементирующих обломочно-глинистые частицы или образующих самостоятельные мелкие стяжения.

По условиям образования выделяют два типа фосфоритов: конкреционные и пластовые.

Конкреционные фосфориты формируются на обширном платформенном шельфе и представляют собой желваковые стяжения и конкреции фосфатного вещества в песчано-глинистых и карбонатных породах. Условием накопления богатых залежей являются периодическое обмеление бассейна и волноприбойная отмывка и сортировка осадка с образованием слоев, обогащенных конкрециями.

Пластовые фосфориты характерны для узкого геосинклинального шельфа, где они залегают в основании трансгрессивных серий среди кремнисто-доломитовых или карбонатных пород. Фосфориты состоят из фосфатных зерен и оолитов, скрепленных фосфатнокарбонатным или фосфатно-кремнистым цементом.

Структуры фосфоритов колломорфные, пелито-колломорфные, оолитовые. Текстуры массивные плотные, конкреционные.

Условия образования. Рассмотренные типы фосфоритов являются шельфовыми морскими отложениями.

Согласно признанной хемогенной гипотезе фосфоритонакопления А.В. Казакова фосфор поступал в районы шельфа из глубин океана с восходящими холодными течениями, воды которых обогащены фосфором. По мере прогрева в шельфовой зоне воды теряли углекислый газ, поддерживающий фосфор в составе растворов, фосфор выпадал в придонные осадки. Последующая фиксация фосфора осущест-

влялась биологическими посредниками. На стадии диагенеза в осадках высвобожденный из погибшей органики фосфор перераспределялся в сгустки, оолиты, конкреции. В фосфатонакоплении существенное значение имел климатический фактор.

Фосфориты гумидных зон низкокачественные, преобладают конкреционные (желваковые) типы. Фосфатные породы всегда ассоциируются только с сероцветными породами. В месторождениях аридных поясов господствующее положение занимают пластовые высокопроцентные накопления зернистого или оолитового строения. Фосфа-

13

тонакопление сочетается с доломитообразованием или накоплением кремнистых пород. Терригенные вмещающие породы нередко представлены красноцветными и пестроцветными толщами.

Для фосфоритовых месторождений характерна связь с определенными геологическими эпохами. Более 80% руд сосредоточено в отложениях трех эпох: поздний протерозой – кембрийской, пермской и поздний мел – палеогеновой. Существенные запасы отмечаются также в ордовикских и неогеновых толщах.

Применение. Фосфориты – сырье для производства фосфора и его соединений, необходимых сельскому хозяйству и промышленности. При переработке фосфоритовых руд попутно извлекают уран, редкие земли, стронций, бериллий.

4.5. Подгруппа аллитовых (глиноземистых) пород

К данной подгруппе относят остаточные (элювиальные) и осадочные высокоглинозёмистые породы: аллиты и бокситы.

Аллиты содержат минералы “свободного” глинозема: гиббсит, бёмит и диаспор; минералы железа: лимонит, гематит; примесь глинистых минералов, минералов титана, пирита, карбонатов. В породах оолитового (пизолитового) строения в оолитах обнаруживается магнетит, там же сосредоточена большая часть железистой составляющей породы.

Структуры пород колломорфные, скрытозернистые, оолитовые, пизолитовые, текстуры пятнистые, однородные, плотные, пористые, кавернозные. Окраски пород разнообразные, но чаще наблюдаются красно-коричневые цвета, обусловленные присутствием тонкодисперсного гематита.

Бокситы представляют собой разновидность аллитов, удовлетворяющую требованиям промышленности на алюминиевые руды. Согласно ГОСТ 972-74 высококачественные руды должны содержать не менее 50% Al2O3 при кремневом модуле (отношению Al2O3 к SiO2) более 12 и низкокачественные – более 37% Al2O3 при кремневом модуле более 2.

В условиях тропического климата в корах выветривания латеритного профиля в верхних горизонтах образуются коричнево-красные породы латериты (латерос – кирпич), которые в случае преобладания глиноземистых минералов над минералами железа следует рассматривать разновидностью аллитов.

14

Условия образования. Бокситообразование – процесс, протекающий в условиях теплого (жаркого) влажного климата на континентах или в прибрежных зонах морских бассейнов.

По происхождению выделяют следующие типы бокситов:

1) осадочные бокситы геосинклинального типа – прибрежноморские в карбонатных толщах, приурочены к закарстованным поверхностям перерывов осадконакопления. Месторождения известны в составе отложений верхнего протерозоя, среднего – позднего девона, бокситоносны верхнепалеозойские и мезозойские толщи;

2)осадочные бокситы платформенного типа – озерные, озер- но-болотные, долинные в составе каолиново-глинистых регрессивных частей осадочных серий, иногда завершавшихся непромышленной угленосностью, а также пролювиально-делювиальные отложения в депрессиях на внутриконтинентальных закарстованных плато;

3)остаточные (элювиальные) бокситы, образующиеся при латеритном выветривании в условиях жаркого переменно-влажного климата. Достоверные латеритные покровы известны начиная с конца мезозоя, максимум латеритного бокситообразования приходится на олигоцен – четвертичную эпоху в гумидных тропиках земли, в отложениях которой заключено более 80% промышленных запасов мира.

Применение. Бокситы – основной источник промышленной добычи алюминия. Латериты в зависимости от химического состава используются как руды алюминия или железа, или находят применение в строительстве. При переработке бокситов попутно получают галлий.

4.6. Подгруппа железистых пород

Породы с повышенным содержанием железа представлены остаточными (элювиальными) и осадочными образованиями.

К остаточным породам относят латериты, среди которых выделяют два резко различных типа: 1) элювиальные образования на железистых кварцитах, 2) элювиальные покровы, развивающиеся на ультраосновных породах. Минеральный состав первых зависит от состава кварцитов и обычно представлен зернистым агрегатом и ''сыпучкой'' гематита и магнетита. Бурожелезняковые покровы на ультраосновных породах сложены охристыми землистыми или плотными лимонитами колломорфной структуры, пятнистой, плотной, пористой, ноздреватой или жеодовой текстуры. Латеритные железоносные формации образуются в условиях жаркого влажного климата.

15

Осадочные железистые породы в зависимости от места образования включают бурые железняки озерного или болотного происхождения в виде стяжений, мелких линз, цементов колломорфного лимонита, конкреции и линзовидные стяжения скрытозернистого сидерита в озерно-болотных глинистых толщах и оолитовые железные руды.

Оолитовые железняки являются одним из наиболее распространенных типов осадочных железных руд в фанерозое. До мезозоя оолитовые руды формировались в прибрежных частях морей и имели преимущественно гематитовый состав, в начале мезозоя наблюдается локализация руд в лагунах в виде оолитов лимонитового или лимонитжелезистохлоритового состава с сидеритовым или железистохлоритовым цементом. В последующем в палеогене руды преимущественно лимонитового состава формировались в дельтах и руслах рек.

Структуры оолитовых железняков колломорфные, оолитовые скрытозернистые, текстуры неслоистые, горизонтально- и косослоистые, плотные, пористые, иногда сыпучие ''маковые'' руды.

Условия образования. Осадочное железонакопление характерно для регионов с гумидным климатом. Поступающие с суши коллоидные растворы коагулируют в зоне соприкосновения пресных речных и соленых морских вод, в морских и болотно-озерных обстановках, железо фиксируется также в составе железистых бактерий. В озерноболотных толщах для формирования руд существенное значение имеет позднедиагенетическое перераспределение железа в стяжения и конкреции, в накоплении богатых оолитовых руд концентрирующим фактором являются волноприбойная и потоковая отмывка и сортировка возникающих в верхнем слое осадка оолитовых образований.

Применение. Промышленно разрабатываются остаточные и осадочные оолитовые месторождения железных руд.

4.7. Подгруппа марганцовистых пород

Понятие ''марганцовистая порода'' весьма неопределенно. К данной подгруппе относят породы, содержащие первые проценты марганца независимо от формы вхождения.

Промышленную ценность как руды представляют марганцовистые породы, в состав которых входят гидроксиды и оксиды марганца (псиломелан, пиролюзит и др.), а также карбонаты марганца (родохрозит). Силикаты марганца не имеют промышленного значения.

Оксидные породы характеризуются колломорфной или оолито-

16

вой структурой, неслоистой неоднородной, плотной, пористой, ячеистой, жеодовой текстурами.

Карбонатные породы – скрытозернистые, имеют однородные или пятнистые плотные текстуры.

Условия образования. Марганцовистые породы накапливались в корах выветривания марганецсодержащих пород и формировались осадочным путем в прибрежных частях морей.

Породы остаточного происхождения состоят из оксидов и гидроксидов марганца, образуются в условиях теплого и жаркого влажного климата и расчлененного рельефа в виде кор выветривания по первичным обогащенным марганцем карбонатным и силикатным породам (марганцевые ''шляпы'').

Осадочные марганцовистые породы характерны для обстановок морского осадконакопления и формировались в составе трех формаций.

1. Группа терригенных формаций в обломочно-глинистых толщах с опоками и мергелями в прибрежных фациях внутриконтинентальных морей. Максимально рудоносны нижние трансгрессивные части осадочных серий. Осадконакопление осуществлялось в условиях полуаридного (?) климата. Богатые оксидные руды тяготеют к древней береговой линии, замещаясь в глубь бассейна карбонатными марганцовистыми породами. Эпохи накопления: поздний протерозой – раннекембрийская, позднедевонская, пермская, палеогеновая.

2.Группа карбонатных формаций в краевых частях морских бассейнов в условиях неспокойного тектонического режима формирования геосинклинальных и наложенных прогибов. Марганценосные толщи обычно несут признаки аридных обстановок, полипородны (кремнисто-глинисто-битумно-карбонатные породы), ограниченно содержат вулканогенный материал. Марганецсодержащие осадки накапливались вслед за вулканической деятельностью в виде оксидных и карбонатных образований. Эпохи рудонакопления: поздний протерозой

–раннекембрийская, позднедевонская, каменноугольная.

3.Группа кремнистых формаций в кремнистых отложениях морских бассейнов геосинклинальных прогибов, характеризующихся периодическим подводным вулканизмом.

Применение. Марганцовистые породы используются в качестве марганцевой руды, а также в химической, стекольной и керамической промышленности.