Осадочные месторождения

Осадочные месторождения возникают в водной и воздушной средах. Материал для формирования этих месторождений или привносится механическим путем потоками жидкой воды, льда, воздуха, или выпадает из воды, содержащей ряд растворенных в ней продуктов. В ряде случаев большую роль в образовании месторождений играют животные и растения, которые предварительно сконцентрировали в себе те или иные вещества, рассеянные в водной среде или на суше. Существенное значение в возникновении месторождений могут иметь материалы, поступающие из вулканических очагов. Это и твердые продукты в виде пепла, шлака, пемзы и др., и растворенные в горячих вулканических водах и газах различные полезные компоненты (металлы, сера и др.). Вероятно, небольшое количества материалов поступает из космоса в виде пыли и более крупных частиц. Материал, вносимый в реки, озера, моря и океаны с суши, может привноситься в истинных и коллоидных растворах, а также в виде более крупных частиц, взвешенных в потоке воды или воздуха.

На формирование осадочных месторождений большое влияние оказывает климат. Н. М. Страхов, учитывая климат, выделяет три типа литогенеза:

  1. гумидный,
  2. аридный
  3. ледовый.

Кроме того, в отдельный тип он выделяет так называемый азональный тип литогенеза, эффузивно-осадочный. Гумидные условия характеризуются повышенной влажностью, при этом количество метеорных осадков превышает испарение. В этих условиях возникали осадочные месторождения алюминия, железа, марганца, каменного угля и др. В аридных условиях масса воды, удаляемая из верхних частей земли путем испарения, превышает массу, привносимую осадками (пустынные условия). В таких условиях образуются месторождения калийно-магниевых солей, поваренной соли, гипса, доломита, ряд месторождений фосфора и др. В условиях ледового типа литогенеза накапливаются продукты в основном механического выветривания.Осадочные месторождения

Пример — месторождения моренных глин и суглинков, а также валунногравийного материала. Эффузивно-осадочные месторождения представлены залежами кратерно-озерной самородной серы, озерных отложений и рапы озер, содержащих бор, литий, калий, магний. К этой группе относятся некоторые месторождения железного и медного колчедана, оксидов железа и марганца, отложения вулканических пеплов, а если учесть некоторые дополнительные изменения, происходящие на стадии диагенеза вулканогенно-осадочных пород, то и залежи цеолитов и бентонитовых глин. Кроме климата на процессы формирования осадочных месторождений большое влияние оказывают тектонический фактор, обусловливающий специфику образования месторождений па платформах и в геосинклиналях и ряд других особенностей, а также характер (в первую очередь состав) размывающихся толщ, из которых поступает материал для месторождений, рельеф, среда осадкообразования, в том числе и степень удаленности от берега, рельеф дна, соленость воды, наличие гуминовых и других органических кислот и т. д.

В процессе переноса материала, поступающего на участке седиментогенеза из областей размыва, происходит его сортирование, или, как это назвал Л. В. Пустовалов, механическая и химическая дифференциация. Механическая дифференциация способствует разделению осадков по крупности материала (гранулометрическому составу), по их плотности и прочности (механически слабые частицы истираются быстрее). В результате подобной дифференциации, проходящей нередко с неоднократным перемывом уже сформировавшихся осадков, возникают высококачественные месторождения почти мономинеральных кварцевых песков, используемых в стекольной промышленности; залежи гранатсодержащих песков и других видов сырья. В процессе химической дифференциации решающую роль играют миграционная способность элементов и их соединений, а также физико-химическая характеристика среды осадкообразования, влияющие на эту способность. Примером такой дифференциации может служить последовательное осаждение руд алюминия, железа и марганца, отмеченное Н. М. Страховым.

Среди осадочных месторождений с учетом характера процессов выделяют следующие классы:

  • механический,
  • химический,
  • биохимический,
  • вулканогенно-осадочный.

К механическому классу, месторождения которого возникают при ведущей роли переотложения продуктов механического выветривания и иного механического разрушения горных пород, относятся ледниковые образования, например моренные глины, флювио-гляциальные, песчано-гравийные и другие образования, эоловые пески, аллювиальные пески и глины, озерные и озерно-болотные глины, озерные пески и песчано-гравийные отложения, морские глины, пески и песчано-гравийные образования, пролювиальные и делювиальные суглинки, глины и пески. Следует подчеркнуть, что на высокое качество огнеупорных озерно-болотных глин влияет присутствие гумусовых кислот, способствующих удалению из зоны седиментогенеза соединений железа. Большинство осадочных месторождений глин формируется при переносе глинистых частиц из зон выветривания или иного разрушения исходных пород в виде коллоидных растворов.

В класс химических месторождений входят такие, генезис которых зависит от тех или иных химических или физико-химических процессов, а также месторождения, на образование которых могли оказать влияние биологические факторы, но установить их роль трудно. К первым относятся месторождения калийно-магниевых солей, поваренной соли, гипсов и др., ко вторым — некоторые месторождения марганца, железа, трепелов и др. Одни месторождения хемогенного генезиса возникли из истинных растворов — месторождения солей, гипса, ангидрита и др., другие из коллоидных растворов — месторождения алюминия, железа и др.

Отложения солей формируются в бассейнах с повышенной соленостью. Надо иметь в виду, что содержание солей в воде Мирового океана в настоящее время составляет в среднем 3,5%. Однако в отдельных морях (например, Красном) оно повышается до 4,2%, в Средиземном до 3,9%. Повышенная соленость морей объясняется затрудненным водообменом с Мировым океаном, а пониженная — интенсивным притоком пресных вод, привносимых в основном реками (в Финском заливе Балтийского моря соленость снижена до 0,35%).

По данным А. А. Иванова, в сухом остатке воды современного океана содержится (в %): КаС1 77,7, MgCl2 10,9, М§Э04 4,7, СаЭ04 3,6, Кг304 2,5, СаСОз 0,3, М£Вг2 0,2. Концентрированный рассол, из которого выделяются твердые соли, назван рапой. Рапа может быть поверхностная, расположенная над выделившейся из иее твердой фазой, и погребенная. В последней различают межкристальную и иловую. Как показывают элементарные расчеты, простого испарения морской воды в том или ином изолированном водоеме для формирования имеющихся в настоящее время мощных залежей солей недостаточно. В связи с этим еще в прошлом столетии немецкий исследователь К. Оксениус предложил гипотезу баров. Согласно этой гипотезе, солеродные участки представляют собой водоемы типа бухт, отделенных от океана или моря подводным барьером, или баром. В этих бухтах идет в условиях аридного климата интенсивное испарение воды, что понижает ее уровень, и вследствие этого происходит постоянный приток в бухты новых порций морской воды. Испарение морских вод приведет к повышенным концентрациям воды в бухтах — формированию маточного раствора.

Из маточного раствора последовательно выпадают:

  1. карбонаты
  2. галит с гипсом
  3. гипс
  4. калий-магниевые соли.

На третьей стадии, по мнению К. Оксениуса, уровень поверхности маточного раствора, ввиду большей плотности расположенного у дна бассейна, достигает уровня бара. Отложения калийных солей происходят в условиях, когда поднявшийся над уровнем воды бар полностью отделит лагуну от моря. Примером гипотезы баров считали залив Кара-Богаз-Гол, который был мощнейшим испарителем Каспийского моря. Однако, несмотря на то что идеей затрудненного водообмена лагуны с более обширным водоемом-источником солей логично объясняется концентрация солей на сравнительно ограниченных площадях, теория баров в варианте К. Оксениуса заслуживает и критических замечаний.

залив Кара-Богаз-Гол
залив Кара-Богаз-Гол

Во-первых, ею не учтено прогибание солеродного бассейна, благодаря которому мощность толщ солей может достигнуть значительных величин. Во-вторых, в связи с весьма крупными горизонтальными размерами залежей ископаемых солей, отложение их происходило в ряде случаев не в лагунах, а в достаточно крупных солеродных водоемах, отвечающих по параметрам морям. В-третьих, порядок соленакопления не совсем такой, как предполагал К. Оксениус. Этот порядок был намечен еще в середине прошлого века итальянским химиком Г. Узильо, затем изучался Я. Вант-Гоффом и другими исследователями. Экспериментальные работы Н. С. Курнакова позволили уточнить последовательность выпадения солей из морской воды при солнечном испарении. По «солнечной диаграмме» Н. С. Курнакова осаждение протекает в следующем порядке:

  1. гипс
  2. галит
  3. эпсомит
  4. гексагирит (водный сульфат магния)
  5. карналлит
  6. бишофит.

Для характеристики солеродных водоемов Н. С. Курнаков ввел понятие о коэффициенте метаморфизации рассолов, определяемом отношением МдЭ04: МёС12. Метаморфизация рассола связана с потерей им сульфат-иона. Бессульфатность калийных месторождений объяснена А. Е. Рыковсковым еще в 1930 г. метаморфизацией рапы на стадии седиментогенеза. К Верхнекамскому месторождению эта идея была применена Ю. В. Морачевским и Г. Г. Уразовым. В данном случае метаморфизация рапы протекала следующим образом: из рапы удалялся сульфатчион, в связи с чем к моменту образования калий-магниевых солей он полностью исчезал из нее и поэтому залежи калий- магниевых солей сложены только хлоридами.

Наоборот, в месторождениях Северо-Германского калий-магниевого бассейна имеются сульфаты этих металлов, т. е. залежи там формировались из неметаморфизованной рапы. По М. Г. Валяшко, по мере приближения солености рапы к насыщению калиевыми солями объем твердых выпавших соляных фаз становится примерно равным объему оставшегося маточного рассола. С учетом рыхлости строения твердых фаз солеродных водоемов, при условии примерно равных объемов рапы и твердой фазы, солеродный водоем имеет вид «сухого» озера, т. е. рапа не формирует существенно мощного слоя выше твердой фазы солей, а носит межкристальный характер. Поэтому образование залежей калийных солей осуществлялось по данной гипотезе в остаточных от ранних более обширных морских водоемах, озерных бассейнах, в которые стекала богатая калием рапа из более приподнятых участков, сложенных рыхлой твердой фазой галита с межкристальной рапой.

В условиях аридного климата известен ряд соляных озер, среди которых М. Г. Валяшко выделены следующие типы:

  1. карбонатный
  2. сульфатный
  3. хлоридный

Рапные озера

По особенностям расположения рапы в озере среди них отмечены рапные, сухие и подпесочные. В рапных озерах рапа формирует поверхностный слой в течение всего года. В сухих озерах поверхностная рапа сохраняется только во влажный период года, а в подпесочных озерах вообще нет поверхностной рапы (только межкристальная и иловая). Само название «подпесочные» связано с перекрытием поверхностного слоя солей озер песчаным или глинистым материалом. Озера, в которых происходит садка солей, называются «самосадочными. Садка солей связана с повышением концентрации рапы (обычно в летний период) или с падением растворимости (обычно в зимний период). Например, в зимний период может происходить садка соды в содовых (карбонатных) озерах. Слой соли, отложившийся в течение одпого сезона, называется новосадкой. Новосадка в последующее время может целиком или частично раствориться. Оставшаяся часть новосадки в условиях последующего цикла седиментогенеза может перекрытия новой порцией соляного осадка и в таком случае она перейдет в старосадку. Старосадку, перекрытую слоем ила, называют корневой залежью. Питание соляных озер водой осуществляется поверхностным и подземным путем. В ряде мест известны цепочки соляных озер, соединенных реками, причем в озерах, расположенных ниже по течению, концентрация солей выше, чем в более верхних. Концентрация солей возрастает при испарении воды с поверхности озер, а также, как это доказал Л. М. Гроховский, в результате испарения подпочвенных вод, при их подсасывании к поверхности земли по капиллярам. Вокруг соленых озер развита так называемая соровая полоса — это полоса с неглубоким залеганием подземных вод. Выцветы солей, возникшие при испарении подземных вод, подсасывающихся к поверхности, — отличительная черта соровых полос.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *