Как образуются месторождения осадочных полезных ископаемых

Осадочные горные породы (ОГП) образуются при механическом и химическом разрушении магматических пород под действием воды, воздуха и органического вещества.

Осадочные горные породы – породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Под воздействием ветра, солнца, воды и из-за перепада температур магматические породы разрушаются. Сыпучие обломки магматических пород образуют рыхлые отложения и из них образуются слои осадочных пород обломочного происхождения. Со временем эти породы уплотняются и образуются сравнительно твёрдые плотные осадочные породы.

Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых. В ОГП хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли. В осадочных породах содержатся окаменелости (фоссилии). Изучая их, можно узнать, какие виды населяли Землю миллионы лет назад. Фоссилии (лат. fossilis — ископаемый) — ископаемые остатки организмов или следы их жизнедеятельности, принадлежащих прежним геологическим эпохам.

Рис. Фоссилии: а) трилобиты (морские членистоногие найденные в кембрийском, ордовикском, силурийском и девонском периодах) и б) окаменевшие растения.

Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества. Изучением осадочных горных пород занимается наука «Литология».

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения.

Примеры осадочных горных пород: гравий, песок, галька, глина, известняк, соль, торф, горючий сланец, каменный и бурый уголь, песчаник, фосфорит и др.

Горные породы не вечны и они изменяются со временем. На схеме показан процесс круговорота горных пород.

Рис. Процесс круговорота горных пород.

По признаку происхождения осадочные породы делят на три группы: обломочные, химические и органические.

Обломочные горные породы образуются в процессах разрушения, переноса и отложения обломков горных пород. Это чаще всего каменистые осыпи, галечники, пески, суглинки, глины и лёссы. Обломочные породы разделяют по крупности:

· грубообломочные (> 2 мм); остроугольные обломки – дресва, щебень, сцементированные глинистыми сланцами, образуют брекчии, а окатанные – гравий, галька – конгломераты );

• среднеобломочные (от 2 до 0,5 мм) – образуют пески;

· мелкообломочные, или пылеватые – образуют лёссы;

тонкообломочные, или глинистые ( Рубрики Статьи

источник

На Земле существуют залежи полезных ископаемых. Не ясно их происхождение.

По происхождению все полезные ископаемые делятся на магматические, осадочные и метаморфические. В их размещении по территории Земли прослеживаются определенные закономерности. В складчатых областях обычно залегают магматические полезные ископаемые. Это связано с тем, что руды образовались в основном из магмы и выделяющихся из нее горячих водных растворов. Магма поднимается из недр по разломам и застывает в толще горных пород на различной глубине. Магматические полезные ископаемые могут образовываться и из излившейся магмы — лавы, которая быстро остывает. Обычно внедрение магмы происходит в период активных тектонических движений, поэтому рудные полезные ископаемые связаны со складчатыми областями. На платформенных равнинах они приурочены к фундаменту — нижнему ярусу платформы. На платформах рудные месторождения могут быть приурочены к щитам (щит — выход фундамента платформы на поверхность) либо к тем частям платформы, где мощность осадочного чехла невелика и фундамент подходит близко к поверхности. Так расположены железные руды Курской магнитной аномалии (КМА) в России. На щитах добываются руды в Криворожском бассейне (Украина) и др.

Осадочные полезные ископаемые наиболее характерны для платформ, так как там располагается платформенный чехол. Преимущественно это нерудные полезные ископаемые и горючие, ведущую роль среди которых играют газ, нефть, уголь, горючие сланцы. Они образовались из накопившихся в прибрежных частях мелководных морей и в озерно-болотных условиях суши остатков растений и животных. Эти обильные органические остатки могли накопиться лишь в достаточно влажных и теплых условиях, благоприятных для пышного развития растительности. В жарких засушливых условиях в мелководных морях и прибрежных лагунах происходило накопление солей, использующихся как сырье в химической промышленности.

В словосочетании «полезные ископаемые» пропущено важное слово — «вещества». Если Автор вопроса имел ввиду именно их, то ответ на Его вопрос довольно прост. Полезные (ДЛЯ НАС) ископаемые вещества появились на планете Земля в результате деятельности — геологической и биологической. И, также, в сочетании обоих этих видов деятельности планеты.

Наружный, прерывистый пояс земной коры образует почвы, под которыми залегают осадочные, магматические и метаморфические породы. Иногда они непосредственно выходят на поверхность земли. На той или иной глубине мы всегда обнаруживаем граниты и гнейсы, а под ними залегает пояс тяжелых базальтовых пород.

По своему происхождению гранит и базальт связаны с магмой, которая, как мы узнаем дальше, порождает все разнообразие камня. Что же представляет в таком случае магма?

В состав магмы, как полагают ученые, входят все известные нам химические элементы в различных соединениях.

Этот сложный расплав содержит огромное количество разнообразных паров и газов, играющих большую роль при образовании минералов.

На магму с огромной силой давят пласты горных пород. Когда же в их толще происходят перемещения и сдвиги, вызывающие землетрясения на поверхности земли, давление уменьшается, и магма начинает выдавливаться наружу по трещинам в земной коре.

В зависимости от химического состава магмы из нее образуются те или иные горные породы. Хорошо всем известные граниты являются продуктом кислых магм, богатых кремнеземом и щелочами, а базальты — продуктом основных магм, богатых железом и магнием. Кислые магмы отличаются большей подвижностью и меньшим удельным весом по сравнению с более вязкими и тяжелыми основными магмами.

Интересно отметить, что с кислыми магмами связаны месторождения оловянного камня, из которого, как нетрудно догадаться по названию минерала, добывается металлическое олово.

Цветные металлы — медь, цинк и свинец — и такие ценные редкие металлы, как вольфрам и молибден, получающие широкое применение в изготовлении сверхтвердых и специальных сталей, тоже связаны с кислыми магмами.

С основными магмами, в свою очередь, связаны месторождения железа (магнитный и хромистый железняк), сернистых соединений меди, никеля и кобальта, а также драгоценной платины.

В зависимости от условий остывания магмы как в ней самой, так и в окружающих породах возникают те или иные сообщества минералов.

Получается, что одни минералы становятся словно «спутниками» других минералов. Для поисковика это очень важный признак: свинцовый блеск, например, обычно встречается вместе с цинковой обманкой; оловянный камень — с минералами, содержащими вольфрам; сурьмяный блеск (антимонит) — с киноварью и плавиковым шпатом (флюорйтом); серебряные руды — со свинцовыми; жильное золото — с кварцем.

Отсюда можно сделать такой вывод: если геолог обнаружил в минеральной жиле, например, свинцовый блеск, то дальше он может найти здесь и другую ценную руду — цинковую обманку. Часто оба минерала образуют единое рудное тело — свинцово-цинковую руду.

Другим спутником цинковой обманки является минерал, содержащий медь, медный колчедан, и тогда оба эти минерала образуют ценную медно-цинковую руду.

Черные зерна магнитного железняка, которые обнаруживает золотоискатель при промывке песка, говорят ему о том, что в новых пробах, может быть, посчастливится увидеть на дне железного ковша не только тонкие блестящие золотинки и крупинки, но даже самородки драгоценного металла.

источник

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:

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.

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.

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: М_ёС1₂. 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:

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.

источник

Бóльшая часть всех химических элементов, в том числе и очень ценных, рассеяна в горных породах. Лишь очень незначительная часть их сосредоточена в месторождениях полезных ископаемых. Но хотя содержание элементов в горных породах низкое, их общее количество в земных недрах грандиозно.

Все полезные ископаемые по условиям их образования разделяются на глубинные и поверхностные. Глубинные месторождения называются эндогенными (от греческих слов «edo» — внутри, «geos» — происхождение), а поверхностные — экзогенными (греч. «ехо»— снаружи).

Глубинные, или эндогенные, месторождения формируются в результате внедрения в земную кору раскаленных подземных расплавов, или магм, и их застывания. Магма по трещинам проникает в горные породы. При этом только незначительная часть магмы в вулканах достигает поверхности Земли, образуя потоки лавы и скопления вулканического пепла. Большее количество магмы не доходит до земной поверхности и застывает на глубине, образуя глубинные кристаллические магматические породы, такие как гранит. Застывшие на глубине и на поверхности Земли магматические породы широко используют в качестве природных каменных строительных материалов.

Благодаря различию физических и химических свойств элементов в процессе остывания магматических расплавов в недрах Земли происходит их разделение и образуются скопления части химических элементов.

При остывании так называемых основных магм, содержащих в своем составе не более 50% окиси кремния, процесс разделения веществ в них идет подобно выплавке чугуна в домнах. При этом в скоплениях магмы, застывающих на глубине, кверху всплывают легкие породы, а на дно магматического резервуара опускаются тяжелые минералы. Эти тяжелые минералы образуют рудные магматические месторождения. Наиболее значительные из них — месторождения железа и титана, хрома и платины, меди и никеля. Близки к ним по своему происхождению и месторождения алмазов в кимберлитовых трубках Сибири и Южной Африки, но для их образования, кроме высокой температуры, необходимо огромное давление.

Совершенно иначе обособляются ценные минералы при застывании так называемых кислых магм, содержащих более 50% окиси кремния. В этих магмах повышенное содержание различных газов, в том числе паров воды. Газы растворяют многие химические соединения, особенно металлические, и не дают им выпадать в осадок на ранних стадиях остывания магмы. Поэтому условия для их концентрации создаются в самых поздних, не успевших полностью отвердеть остатках магматических расплавов. Часть таких остаточных расплавов магмы, насыщенных горячими газами и растворенными в них ценными элементами, внедряется по трещинам в горные породы и, остывая, образует так называемые пегматитовые жилы. Они состоят из кварца и полевого шпата, а иногда содержат накопления слюды, драгоценных камней (топаз, аквамарин и др.), минералов бериллия и лития, олова, вольфрама, урана.

Магматические газы с растворенными в них ценными соединениями не только накапливаются в остаточных очагах магмы, но также могут просачиваться через уже отвердевшие стенки. Так они проникают в окружающий остывающий магматический очаг породы. При этом между фильтрующимися раскаленными газами и окружающей породой могут возникнуть химические реакции. Особенно бурно они протекают между горячими магматическими газами и известковыми породами. В ходе таких реакций по периферии массивов остывающих магматических пород, в зоне соприкосновения их с известняками, возникают так называемые скарны. Они состоят из минералов, в состав которых входит известь, кремний и алюминий. Кроме того, в скарнах часто накапливаются минералы железа, меди, свинца, цинка, вольфрама, бора.

Но не все магматические газы реагируют на глубине с горными породами. Большая их часть вследствие высокого давления устремляется по трещинам и порам горных пород вверх, к поверхности Земли. При этом минерализованные пары постепенно охлаждаются, сжижаются и превращаются в горячие минеральные воды — гидротермы. Они продолжают подниматься по пористым водопроницаемым горным породам. По мере дальнейшего охлаждения горячих минеральных вод растворенные в них соединения ценных и других элементов выпадают в осадок. Заполняя трещины горных пород, они образуют жилы полезных ископаемых. Часть элементов гидротерм вступает в реакцию с минералами горных пород и отлагается, формируя залежи полезных ископаемых, замещающие эти горные породы. Такие месторождения, образованные отложениями горячих минеральных вод в недрах Земли, называются гидротермальными. С этой очень важной группой эндогенных месторождений полезных ископаемых связаны большие количества руд меди, свинца, цинка, олова, вольфрама и других ценных элементов.

Экзогенные месторождения образуются под действием геологических процессов у поверхности Земли. Они формируются в ходе длительных изменений горных пород по мере их перемещения из недр к поверхности Земли. Такие медленные или внезапные катастрофические подъемы отдельных участков земной коры происходили во все геологические эпохи и продолжаются в наши дни. У поверхности Земли горные породы под действием колебаний температуры и водных потоков механически разрушаются на мелкие и мельчайшие обломки. Под влиянием воды, кислорода и углекислоты они химически разлагаются, меняя свой состав. Продукты такого разрушения уносятся водными потоками в реки и, оседая на их дне, образуют хорошо известные речные месторождения гравия, песков и глин. При этом некоторые химически стойкие, неокисляющиеся, твердые и тяжелые минералы накапливаются в нижней донной части речных отложений, образуя россыпи. В россыпях могут концентрироваться только тяжелые минералы с удельным весом более 3. Поэтому именно в виде россыпей известны месторождения золота, платины, оловянного камня, вольфрамита и т. д.

Значительная часть минеральной массы, находящейся в речной воде в виде ила или в растворенном состоянии, выносится в моря и океаны. Масштабы такого выноса огромны. Так, Волга за год выносит в Каспийское море 25,5 миллионов тонн взвешенного в воде материала, Амударья в Аральское море — 215 миллионов тонн, Амазонка в Атлантический океан — около 1000 миллионов тонн. В океанах и морях минеральные вещества осаждаются и накапливаются на дне. Эти минеральные вещества поступают с континентов, под влиянием силы тяжести, в результате химического воздействия соленой морской воды или в связи с жизнедеятельностью морских организмов. Так создаются толщи пород осадочного происхождения, среди которых находятся пласты осадочных полезных ископаемых. Кроме таких общеизвестных осадочных пород, как пески, глины, известняки, распространены месторождения руд железа, марганца, алюминия, фосфоритов, угля и нефти.

На поверхности Земли образуются месторождения полезных ископаемых также в результате растворения и выноса части вещества грунтовыми водами, причем в остатке накапливаются трудно растворимые ценные минеральные соединения. Например, в породе, состоящей из соединений кальция и алюминия, кальциевые минералы могут растворяться и удаляться с водой, а в остатке накопятся соединения алюминия — бокситы — ценная руда для производства этого металла. Такие месторождения называются остаточными. Среди них, помимо бокситов, известны залежи железной руды, никелевой руды, фосфорных соединений.

Часть растворенного вещества может снова отложиться под землей из грунтовых вод, при их проникновении по проницаемым породам. Возникающие при этом месторождения так и называются инфильтрационными. Среди инфильтрационных известны месторождения никеля, меди, золота, урана.

Если горные породы и заключенные среди них месторождения полезных ископаемых погружаются в глубь Земли, на них действует давление залегающих на них толщ и внутренний жар Земли. Под их влиянием горные породы и полезные ископаемые изменяются, преобразуются в метаморфические, такие, как гнейс или кристаллический сланец. При этом могут возникнуть метаморфические месторождения полезных ископаемых («метаморфоза» — изменение). К ним относятся как ранее существовавшие, но подвергшиеся интенсивному изменению тела, так и возникшие вновь из-за метаморфизма. К таким принадлежат, например, месторождения мрамора, кровельных сланцев, слюды, графита, гранатов.

источник

Наружный, прерывистый пояс земной коры образует почвы, под которыми залегают осадочные, магматические и метаморфические породы. Иногда они непосредственно выходят на поверхность земли. На той или иной глубине мы всегда обнаруживаем граниты и гнейсы, а под ними залегает пояс тяжелых базальтовых пород.

А знали ли вы, что из гранита даже производят кухонные столешницы? Кухни на заказ по индивидуальным размерам вы найдете по ссылке в этом абзаце.

По своему происхождению гранит и базальт связаны с магмой, которая, как мы узнаем дальше, порождает все разнообразие камня.

Что же представляет в таком случае магма?

В состав магмы, как полагают ученые, входят все известные нам химические элементы в различных соединениях.

Этот сложный расплав содержит огромное количество разнообразных паров и газов, играющих большую роль при образовании минералов.

На магму с огромной силой давят пласты горных пород. Когда же в их толще происходят перемещения и сдвиги, вызывающие землетрясения на поверхности земли, давление уменьшается, и магма начинает выдавливаться наружу по трещинам в земной коре.

В зависимости от химического состава магмы из нее образуются те или иные горные породы. Хорошо всем известные граниты являются продуктом кислых магм, богатых кремнеземом и щелочами, а базальты — продуктом основных магм, богатых железом и магнием. Кислые магмы отличаются большей подвижностью и меньшим удельным весом по сравнению с более вязкими и тяжелыми основными магмами.

Интересно отметить, что с кислыми магмами связаны месторождения оловянного камня, из которого, как нетрудно догадаться по названию минерала, добывается металлическое олово.

Цветные металлы — медь, цинк и свинец — и такие ценные редкие металлы, как вольфрам и молибден, получающие широкое применение в изготовлении сверхтвердых и специальных сталей, тоже связаны с кислыми магмами.

С основными магмами, в свою очередь, связаны месторождения железа (магнитный и хромистый железняк), сернистых соединений меди, никеля и кобальта, а также драгоценной платины.

В зависимости от условий остывания магмы как в ней самой, так и в окружающих породах возникают те или иные сообщества минералов.

Получается, что одни минералы становятся словно «спутниками» других минералов. Для поисковика это очень важный признак: свинцовый блеск, например, обычно встречается вместе с цинковой обманкой; оловянный камень — с минералами, содержащими вольфрам; сурьмяный блеск (антимонит) — с киноварью и плавиковым шпатом (флюорйтом); серебряные руды — со свинцовыми; жильное золото — с кварцем.

Отсюда можно сделать такой вывод: если геолог обнаружил в минеральной жиле, например, свинцовый блеск, то дальше он может найти здесь и другую ценную руду — цинковую обманку. Часто оба минерала образуют единое рудное тело — свинцово-цинковую руду.

Другим спутником цинковой обманки является минерал, содержащий медь, медный колчедан, и тогда оба эти минерала образуют ценную медно-цинковую руду.

Черные зерна магнитного железняка, которые обнаруживает золотоискатель при промывке песка, говорят ему о том, что в новых пробах, может быть, посчастливится увидеть на дне железного ковша не только тонкие блестящие золотинки и крупинки, но даже самородки драгоценного металла.

источник

Механические осадочные полезные ископаемые представлены обломочными продуктами преимущественно физического разрушения горных пород и руд, скатывающимися со склонов и переносимыми и окатываемыми затем текущими водами вниз в предгорья, равнины, озерные и морские впадины. Сюда относятся месторождения многочисленных обломочных полезных ископаемых – главным образом строительных материалов. Эти полезные ископаемые представлены разных размеров обломками горных пород и в разной степени окатанными их разновидностями – глыбами-валунами, щебенкой, галечниками, дресвой-гравием и более мелкими обломками, являющимися преимущественно уже частицами отдельных минералов – песками и алевритами (табл. 1).

Механическое разрушение пород сопровождается химическим преобразованием неустойчивых минералов, что особенно интенсивно проявляется при сильном их измельчении – до размеров пелитовых частиц (менее 0,01 мм). При этом многие минералы (полевые шпаты, слюды и др.) замещаются собственно глинистыми минералами.

Месторождения обломочных полезных ископаемых локализуются обычно в горах и предгорьях, в долинах и руслах рек или вдоль берегов озер и морей, а также в пустынях.

Таблица 1. Крупность обломочных пород и характеристики россыпей

Содержание фракций и определяемые ими

валуны

глыбы валунистость

10–50

булыжник галька щебень

Более крупнообломочные из названных полезных ископаемых отлагаются в основном в горных и предгорных условиях или вдоль берегов морей. Они используются в качестве материала для дорожного строительства (отсыпка путей) или в качестве наполнителей для бетонных работ. Это делювиально-пролювиальные, а также аллювиальные и ледниково-моренные отложения горных распадков и предгорных долин, которые располагаются в районах Кавказа, Средней Азии, Алтае-Саянской и Забайкальских горных систем. В Европейской части СССР крупнообломочные полезные ископаемые добываются в основном из отложений ледниковых морен. По мере сноса в более равнинные районы в процессе механической дифференциации переносимого материала водотоками производится сортировка отлагаемых обломков прежде всего по их крупности. В равнинах, прибрежных и морских условиях образуются месторождения галечников и мелкозернистых осадков (песков, алевритов, пелитов и глин), являющихся самыми широко используемыми полезными ископаемыми – строительными материалами. Эти месторождения имеют в основном речное-аллювиальное и озерно-морское происхождение и связаны с пойменными и древними террасами крупных рек, а также с мезозойско-кайнозойскими озерно-морскими осадками, широко распространенными в чехле Русской и Сибирской платформ. Они также связаны с моренно-ледниковыми и флювиогляциальными (водно-ледниковыми) отложениями.

По возрасту обломочные полезные ископаемые являются в основном наиболее молодыми – четвертичными, но могут быть и более древними. В последнем случае они обычно являются более плотными, в той или иной мере метаморфизованными, сцементированными и менее пригодны для использования в рыхлом виде. Обломочные осадочные месторождения строительных материалов представлены рыхлыми породами, состоящими в основном из наиболее распространенных породообразующих минералов (кварца, полевых шпатов) и продуктов их химического выветривания (глинистых минералов).

Выветриванию, сносу в долины и переносу реками подвергаются обломки пород, которые кроме основных породообразующих минералов содержали рассеянную вкрапленность, а иногда обогащенные скопления и даже фрагменты коренных рудных тел, состоящих из ценных промышленных минералов, в том числе химически устойчивых в поверхностных условиях минералов. Эти минералы при разрушении содержащих их пород и рудных тел будут тоже вскрываться, переноситься и при благоприятных условиях концентрироваться среди рыхлых отложений, образуя вторую и ценнейшую группу механических осадочных месторождений – россыпные месторождения или россыпи.

Россыпями называются скопления рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего в виде зерен или сросшихся агрегатов те или иные ценные минералы. Россыпи образуются в результате разрушения коренных источников россыпеобразующих минералов – эндогенных месторождений, рудопроявлений, минерализованных горных пород, а также путем перемыва осадочных пород с повышенными концентрациями ценных минералов – промежуточных коллекторов. В зависимости от рельефа местности эти ценные химически устойчивые минералы выветриваемых пород будут при ровном рельефе участка накапливаться в коре выветривания без их перемещения, образуя в верхней части выветриваемых исходных пород и рудных тел элювиальные россыпи.

При неровном рельефе эти минералы и их срастания будут перемещаться вместе с другими обломками вниз по склону, образуя спускающиеся от коренных источников склоновые или делювиальные россыпи, или будут накапливаться у основания склонов, давая коллювиальные россыпи (рис. 1). Элювиально-делювиальные и коллювиальные россыпи образуются на месте или вблизи участков разрушения коренных источников россыпеобразующих минералов и потому близки к генетическому типу месторождений выветривания. Эти россыпи имеют в основном большое поисковое значение для выявления по ним коренных рудных тел. Лишь в случаях их связи с крупными коренными месторождениями и особо благоприятными для выветривания условиями эти россыпи иногда имеют большое практическое значение, являясь самостоятельными объектами высокоэффективной отработки (некоторые месторождения алмазов и других драгоценных камней, олова, золота, колумбита-танталита, бадделеита, киновари).

Рис. 1. Схема размещения россыпей различных классов и подклассов в поперечном разрезе речной долины и в ее перспективе:

1 –7—осадочные россыпи: 1 – собственно русловая; 2 – косовая; 3 – долинная; 4–6 – террасовые (4– первой террасы, 5 – второй террасы, 6 – третьей террасы); 7 – пролювиальная; 8–10 – россыпи выветривания: 8 – коллювиальная; 9 – делювиальная; 10 – элювиальная; 11 – коренные рудные тела

Для этих россыпей характерна слабая окатанность обломочного материала, его плохая сортировка и неравномерное распределение практически во всей толще рыхлых отложений. Промежуточное положение между вышеназванными россыпями со слабо перемещенными продуктами разрушения коренных пород и руд и последующими речными и другими россыпями, в которых в процессе осаждения концентрируются россыпеобразующие минералы после их значительного перемещения от коренных источников, занимают ложковые (или распадковые) россыпи. Они образуются в самых верховьях рек – в логах (ключах, распадках) еще не имеющих постоянных водотоков, характеризующихся крутыми склонами, с которых спускаются делювиально-коллювиальные россыпи, прямыми продолжениями которых они и являются. Пролювиальные россыпи приурочены к конусам выноса временных водотоков (см. рис. 1). Эти конуса выноса в предгорьях в засушливых районах часто сливаются, образуя широкие пролювиальные шлейфы. В них также еще не происходит хорошей сортировки и обогащения материала.

Попадая в долины ручьев и рек, устойчивые минералы и их срастания переносятся водотоками на некоторое расстояние, дробятся и сортируются, а затем отлагаются в руслах и долинах рек или вдоль побережий озер и морей вместе с прочим обломочным материалом. В процессе переноса при механической дифференциации обломков в реках, а также в прибрежной части морей и озер их разделение происходит не только по крупности, но и по плотности, форме зерен и механической прочности. В водотоке наиболее крупные и тяжелые зерна переносятся с трудом и выпадают раньше, а легкие тонкие и обладающие пластинчатой формой частиц – переносятся наиболее далеко. Однако, химически устойчивые тяжелые, но не обладающие достаточной механической абразивной прочностью (твердостью, отсутствием спайности) минералы (например, киноварь, вольфрамит, шеелит) далеко от коренного источника переноситься водотоком не могут, так как будут быстро истираться и разрушаться.

Устойчивые при выветривании минералы с достаточными удельной плотностью и абразивной прочностью, называемые россыпеобразующими минералами, особенно интенсивно накапливаются в определенных участках речных долин и образуют речные или аллювиальные россыпи.

Наиболее устойчивые к истиранию и обладающие средней удельной плотностью россыпные минералы, переносимые реками на большие расстояния и достигающие прибрежных частей морей, и реже – тяжелые и более мягкие россыпеобразующие минералы, такие как золото, привнесенные с близкорасположенных к побережью территорий, образуют группу прибрежно-морских или латеральных россыпей.

Кроме вышеназванных основных классов россыпей выделяются более редкие россыпи, связанные с особыми типами перемещающей обломочный материал среды – ледниковые или гляциальные россыпи и ветровые или эоловые россыпи. Последние присутствуют среди открытых для ветров пространств, слагаемых в основном подвижным в ветровом потоке песчаным материалом, т. е. в пустынях и на широких приморских пляжах.

источник

Осадочные месторождения — это залежи полезных ископаемых, сформировавшиеся в процессе осадконакопления на дне морей, озёр, рек и других водоёмов. По месту образования они разделяются на речные, болотные, озёрные, морские и океанические; среди последних различают платформенные и геосинклинальные. По характеру осадконакоплення в группе осадочных месторождений выделяют: механические, химические, биохимические и вулкано-генно-осадочные. Физико-химические и геологические условия формирования осадочных месторождений связаны с общим ходом формирования осадочных горных пород (литогенез). Осадочные месторождения залегают согласно с вмещающими их осадочными породами, обычно занимают строго определённое стратиграфическое положение и имеют форму пластов или плоских линз. Иногда вследствие метаморфизма и тектонических движений они деформируются и приобретают более сложные очертания. Отдельные пласты протягиваются на десятки км., а их мощность достигает 500 м. (соли Соликамска). Минеральный состав осадочных месторождений определяется тремя группами минералов: 1) устойчивыми при выветривании обломочными минералами, принесёнными с материка (кварц, рутил, иногда полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др.); 2) продуктами химического выветривания (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, опал, гидроокислы Fe и Mn и др.); 3) осадочными новообразованиями (карбонаты, соли, фосфаты, рудные минералы, кремнистые продукты, углеводородные соединения и др.).

Механические осадочные месторождения образуются за счёт материала, возникшего при физическом выветривании в зависимости от формы, размера частиц, их удельного веса, скорости и массы водного потока; этот процесс называется дифференциацией осадков. В общем случае по мере удаления от коренного источника отлагаются более мелкие и лучше отсортированные осадки. Среди механических осадков выделяются месторождения обломочных пород (валуны, галечники, гравий, песок, глины) и россыпи (золото, алмазы, монацит, драгоценные камни и др.). Механические обломочные месторождения образуются под воздействием водных потоков в долинах рек, озерных и прибрежных морей.
Россыпи — рыхлые или сцементированные отложения обломочного материала, содержащие полезные минералы; образуются за счет разрушения коренных месторождений или горных пород. Россыпи разделяются на делювиальные, возникшие в результате накопления смытых со склонов продуктов выветривания; аллювиальные, образованные на месте разрушения коренных месторождений; морские и озёрные, ледниковые.

Химические осадочные месторождения образуются в поверхносных условиях на дне мирских и озёрных водоемов, а также болот, за счёт минеральных веществ, находящихся ранее в растворённом состоянии в воде. Источником для образования таких месторождений является морская вода, а также продукты выветривания горных пород. Растворённые вещества отлагаются на дне водоёмов в виде химических осадков путём кристаллизационного осаждения или коагуляции из коллоидных растворов. Для образования соляных месторождений требуется существование баров, создающих узкие заливы, через которые проходит ограниченное количество морской воды. На месторождениях солей рудные тела представлены пластовыми залежами, а в складчатых областях антиклинальными, синклинальными складками и соляными куполами. Минеральный состав залежей — гипс, ангидрит, калийные, магнезиальные соли, бораты (напр. м-ние Усолье в Иркутской обл.
Месторождения химических осадков из коллоидных растворов образуют скопления руд железа, марганца, алюминия. Осадочным путем могут образовываться месторождения бокситов. Морские месторождения геосинклинального типа залегают среди известняков и имеют форму пластов. По составу руды диаспоровые. К этому типу относятся месторождение «Красная шапочка» на Урале. Озёрные и долинные месторождения бокситов расположены на платформах и образованы в небольших континентальных озёрах. По форме — линзовидные, по составу руд — гидраргиллитовые (Каменские бокситовые залежи на Урале).

Биохимические осадочные месторождения возникают в результате жизнедеятельности организмов, которые концентрируют в себе большое количество тех или иных хим. элементов. К этому типу относятся месторождения известняка, диатомитов, серы, фосфоритов и каустобиолиты.
Органогенные известняки образуются при накоплении и уплотнении скелетов морских животных, которые в процессе своей жизнедеятельности усваивали СаСО₃. Осадочные месторождения серы образуются при восстановлении сульфатов биохимическим путем. Месторождения фосфоритов образуются за счёт скоплений отмерших организмов. При разложении их фосфорнокислый кальций переходил в раствор, а затем отлагался на поверхности раковин и виде конкреций. Осадочные морские месторождения по условиям образования делятся на платформенные и геосинклинальные. Платформенные месторождения, в образовании которых организмы играли основную роль, занимают большие площади, но отличаются небольшой мощностью (месторождения Русской платформы).
Геосинклинальные фосфориты, в образовании которых решающую роль играли процессы осадочной химической дифференциации, имеют пластовую форму залежей при значительной их мощности (до 10 м.) (м-ния Каратау, Селеук в Ср. Азии). Осадочные месторождения железных руд имеют важное промышленное значение. Залегают среди песчано-глинистых прибрежных осадков в геосинклинальных зонах, краевых прогибов. Руды оолитовые, по составу лимонитовые, гематитовые, сидеритовые, образуют крупные пологопадающие пласты, линзы и залежи. Содержание железа 20-50%, характерна постоянная примесь марганца и ванадия. Осадочные месторождения марганца приурочены к горизонтам кремнистых, песчано-глинистых и карбонатных пород. Пластовые залежи руд имеют почти горизонтальное залегание, выдержанную мощность и относительно равномерный состав. Содержание марганца в рудах 20-40%. Крупные месторождения этого типа известны на Украине — Никопольское и Большое-Токмакское.

Осадочные месторождения имеют крупное промышленное значение. К ним принадлежат все месторождения горючих ископаемых (нефть, газ, уголь, горючие сланцы), некоторые типы руд железа, марганца и алюминия, а также некоторых цветных и редких металлов (U, Cu, V и др.). Среди них известны значительные месторождения строительных материалов (гравий, песок, глины, сланцы, известняки, мел, доломит, мергель, гипс, яшма, трепел), ископаемых солей, фосфоритов.

• Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. 2-е изд., М., 1969

источник

На Земле существуют залежи полезных ископаемых. Не ясно их происхождение.

По происхождению все полезные ископаемые делятся на магматические, осадочные и метаморфические. В их размещении по территории Земли прослеживаются определенные закономерности. В складчатых областях обычно залегают магматические полезные ископаемые. Это связано с тем, что руды образовались в основном из магмы и выделяющихся из нее горячих водных растворов. Магма поднимается из недр по разломам и застывает в толще горных пород на различной глубине. Магматические полезные ископаемые могут образовываться и из излившейся магмы — лавы, которая быстро остывает. Обычно внедрение магмы происходит в период активных тектонических движений, поэтому рудные полезные ископаемые связаны со складчатыми областями. На платформенных равнинах они приурочены к фундаменту — нижнему ярусу платформы. На платформах рудные месторождения могут быть приурочены к щитам (щит — выход фундамента платформы на поверхность) либо к тем частям платформы, где мощность осадочного чехла невелика и фундамент подходит близко к поверхности. Так расположены железные руды Курской магнитной аномалии (КМА) в России. На щитах добываются руды в Криворожском бассейне (Украина) и др.

Осадочные полезные ископаемые наиболее характерны для платформ, так как там располагается платформенный чехол. Преимущественно это нерудные полезные ископаемые и горючие, ведущую роль среди которых играют газ, нефть, уголь, горючие сланцы. Они образовались из накопившихся в прибрежных частях мелководных морей и в озерно-болотных условиях суши остатков растений и животных. Эти обильные органические остатки могли накопиться лишь в достаточно влажных и теплых условиях, благоприятных для пышного развития растительности. В жарких засушливых условиях в мелководных морях и прибрежных лагунах происходило накопление солей, использующихся как сырье в химической промышленности.

В словосочетании «полезные ископаемые» пропущено важное слово — «вещества». Если Автор вопроса имел ввиду именно их, то ответ на Его вопрос довольно прост. Полезные (ДЛЯ НАС) ископаемые вещества появились на планете Земля в результате деятельности — геологической и биологической. И, также, в сочетании обоих этих видов деятельности планеты.

Наружный, прерывистый пояс земной коры образует почвы, под которыми залегают осадочные, магматические и метаморфические породы. Иногда они непосредственно выходят на поверхность земли. На той или иной глубине мы всегда обнаруживаем граниты и гнейсы, а под ними залегает пояс тяжелых базальтовых пород.

По своему происхождению гранит и базальт связаны с магмой, которая, как мы узнаем дальше, порождает все разнообразие камня. Что же представляет в таком случае магма?

В состав магмы, как полагают ученые, входят все известные нам химические элементы в различных соединениях.

Этот сложный расплав содержит огромное количество разнообразных паров и газов, играющих большую роль при образовании минералов.

На магму с огромной силой давят пласты горных пород. Когда же в их толще происходят перемещения и сдвиги, вызывающие землетрясения на поверхности земли, давление уменьшается, и магма начинает выдавливаться наружу по трещинам в земной коре.

В зависимости от химического состава магмы из нее образуются те или иные горные породы. Хорошо всем известные граниты являются продуктом кислых магм, богатых кремнеземом и щелочами, а базальты — продуктом основных магм, богатых железом и магнием. Кислые магмы отличаются большей подвижностью и меньшим удельным весом по сравнению с более вязкими и тяжелыми основными магмами.

Интересно отметить, что с кислыми магмами связаны месторождения оловянного камня, из которого, как нетрудно догадаться по названию минерала, добывается металлическое олово.

Цветные металлы — медь, цинк и свинец — и такие ценные редкие металлы, как вольфрам и молибден, получающие широкое применение в изготовлении сверхтвердых и специальных сталей, тоже связаны с кислыми магмами.

С основными магмами, в свою очередь, связаны месторождения железа (магнитный и хромистый железняк), сернистых соединений меди, никеля и кобальта, а также драгоценной платины.

В зависимости от условий остывания магмы как в ней самой, так и в окружающих породах возникают те или иные сообщества минералов.

Получается, что одни минералы становятся словно «спутниками» других минералов. Для поисковика это очень важный признак: свинцовый блеск, например, обычно встречается вместе с цинковой обманкой; оловянный камень — с минералами, содержащими вольфрам; сурьмяный блеск (антимонит) — с киноварью и плавиковым шпатом (флюорйтом); серебряные руды — со свинцовыми; жильное золото — с кварцем.

Отсюда можно сделать такой вывод: если геолог обнаружил в минеральной жиле, например, свинцовый блеск, то дальше он может найти здесь и другую ценную руду — цинковую обманку. Часто оба минерала образуют единое рудное тело — свинцово-цинковую руду.

Другим спутником цинковой обманки является минерал, содержащий медь, медный колчедан, и тогда оба эти минерала образуют ценную медно-цинковую руду.

Черные зерна магнитного железняка, которые обнаруживает золотоискатель при промывке песка, говорят ему о том, что в новых пробах, может быть, посчастливится увидеть на дне железного ковша не только тонкие блестящие золотинки и крупинки, но даже самородки драгоценного металла.

источник

Как образуются месторождения полезных ископаемых?

Начнём с самого главного полезного ископаемого, на котором держится экономика многих стран (нашей в том числе), из-за которого затевают войны, уничтожая мирных жителей, об истощении запасов которого более всего тревожатся. Разумеется, речь о нефти. Процесс её образования начался примерно 600 миллионов лет назад, когда большая часть поверхности нашей планеты находилась под водой. В воде обитали мелкие живые организмы. Умирая, они опускались на дно, покрываясь илом, и так слой за слоем. Накладываясь друг на друга, слои уплотнялись, опускались, температура и давление в них становились всё выше. А тут ещё взялись за дело анаэробные бактерии и разложили органические вещества на углеводороды. Образовывался при этом и газ. Углеводороды в виде жидкости и пузырьки газа под высоким давлением постепенно просачивались в пустоты, но рано или поздно достигали слоя такой породы, просочиться через которую было невозможно, там нефть или газ скапливалась. Тем временем Земля менялась, там, где когда-то был океан, теперь суша – и многие скопления нефти и газа, возникшие таким образом, оказались на суше.

Органическое происхождение имеет и каменный уголь. Организмы, точнее, растения, давшие ему начало, обитали на Земле в определённый исторический период, который так и называют: каменноугольный период (или карбон). В то время вся поверхность Земли «собралась» в два материка – Лавразию и Гондвану. Прибрежные низменные равнины обоих материков то и дело заливало водой, образовывались болота, занимающие огромные территории. Климат на всей территории этих материков был тропическим, и в таком климате очень хорошо чувствовали себя растения и развивались они бурно, размножались быстро. Это было время гигантских древовидных папоротников, достигавших высоты 45 метров. Животные попросту не успевали съесть всё это «великолепие», пока оно росло, когда же растения погибали естественным путём, их тоже оказывалось так много, что их не успевали переработать гнилостные бактерии, и вся эта растительная масса скапливалась в болотах. Правда, бактерии в болотах всё-таки были, растительную массу они перерабатывали, но на определённой стадии этого процесса начинали выделяться кислоты, и деятельность бактерий становилась невозможной. Так образовался торф. Он оказывался погребённым под новыми слоями, давление буквально «выжимало» из него газы и воду, и он постепенно превращался в каменный уголь. Некоторые залежи каменного угля оказались разрушены движениями земной коры, но там, где она постепенно опускалась, погребаемая под новыми наносами, мы и имеем месторождения угля.

Что касается месторождений металлов, к их происхождению причастна магма, внедряющаяся из мантии Земли в земную кору. Лишь малая её часть изливается на земную поверхность в виде вулканических извержений. В основном она застывает в виде огромных резервуаров. Когда такой резервуар остывает, лёгкие элементы всплывают, а тяжёлые опускаются на дно, так возникают месторождения железа, никеля, меди, платины, вольфрама.

Но так происходит только с т.н. основной магмой, которая содержит окись кремния в количестве не меньше 50% окиси кремния. Если же речь идёт о кислой магме (больше 50% окиси кремния), то процесс выглядит иначе. В такой магме много газов, которые разрушают соединения металлов, и выпасть в осадок сразу они не могут и концентрируются в остатках, которые остыть не успели. Эти остатки, насыщенные газами и растворёнными в них элементами, проникают сквозь трещины в земной коре, остывают, при этом образуются жилы, состоящие из полевого шпата и кварца, включающие в себя драгоценные камни, олово, уран, слюду.

Полезные ископаемые возникают и под воздействием процессов у поверхности Земли. Вода и воздух разрушают горные породы, их частицы вступают в химические реакции с кислородом, водой, углекислым газом, продукты этих реакций уносит вода, и они оседают на дне. Так образуются месторождения глины, гравия. Те металлы, которые не вступают в химические реакции (например, золото) остаются на речном дне в виде россыпей.

Словом, механизмы образования полезных ископаемых различны. Некоторые из них остановлены, например, с тех пор, как появились грибы, образование каменного угля стало невозможным: они в процессе своей жизнедеятельности разрушают лингин – вещество, содержащееся в древесине, без которого каменный уголь образоваться не может. Другие процессы идут и сейчас. Но даже эти процессы занимают миллионы лет! Так что человечеству действительно не лишне задуматься о том, что природные богатства могут закончиться!

источник

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:

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.

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.

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: М_ёС1₂. 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:

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.

источник