Примеры осадочные полезные ископаемые

Общая характеристика осадочных месторождений, классификация. Механогенные месторождения. Хемогенные месторождения. Седиментационно-диагенетические концентрации металлов в черных сланцах.

Биохимические месторождения, общая характеристика. Генетические особенности месторождений фосфоритов. Осадочные месторождения горючих полезных ископаемых Месторождения карбонатных и кремнистых пород.

Вопрос 1. Общая характеристика осадочных месторождений, классификация. Осадочные месторождения возникают в процессе осадконакопления на дне водоёмов. По месту образования они различаются на речные, болотные, озерные и морские. Процесс формирования осадочных толщ и связанных с ними полезных ископаемых протекает в три стадии — седиментогенез, диагенез и катагенез.

Тела полезных ископаемых осадочных месторождений имеют сингенетичный характер, залегают согласно с вмещающими породами, так как сами первоначально представляют собой осадки. Они обычно занимают строго определенную стратиграфическую позицию и имеют форму пластов, плоских линз. Но вследствие последующих деформаций могут приобретать более сложные очертания.

Среди осадочных месторождений известны современные, но более распространены древние полезные ископаемые, которые формировались во все периоды геологической истории от докембрия до кайнозоя. Размеры осадочных образований, особенно морских, как правило, большие. Отдельные пласты могут протягиваться на десятки километров и более. Мощность различна — от 0,5 м для угольных пластов Донбасса до 500 м (соли Соликамска).

Осадочные месторождения имеют огромное промышленное значение, так как к ним относятся крупнейшие месторождения строительных материалов, солей, фосфоритов, карбонатного сырья, руд железа, марганца алюминия, цветных, радиоактивных, редких и благородных металлов (меди, урана, ванадия, серебра и др.). К ним принадлежат все месторождения горючих ископаемых — угля, нефти, газа.

Группа осадочных месторождений разделяется на четыре класса:механических, химических, биохимических и вулканогенных образований. Вулканогенно-осадочные образования были рассмотрены ранее на примере колчеданных месторождений.

Вопрос 2. Механогенные месторождения. Механогенные месторождения представлены месторождениями гравия, песка, глины.

Среди гравийных месторождений различаются образования временных горных потоков и конусов выноса, отложения рек, отложения ледников, прибрежные морские и озерные.

Месторождения песка подразделяются по условиям образования на элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, флювиогляциальные, озерные, морские и океанические, эоловые. Наибольшее промышленное значение имеют аллювиальные, морские и озерные пески.

Месторождения глин по условиям образования различаются на месторождения кор выветривания, делювиальные, аллювиальные, озерные, морские, ледниковые, лессовые. Главные глинообразующие минералы: каолинит, галлуазит, монтмориллонит, пирофиллит, аллофан и гидрослюды. Наиболее распространены четвертичные и третичные глины, но известны мезозойские и палеозойские месторождения.

Вопрос 3. Хемогенные месторождения. Хемогенные месторождения включают месторождения солей и рассолов, образованные из истинных растворов, месторождения железа, марганца, алюминия, образованные из коллоидных растворов. Рудные формации хемогенных осадочных месторождений (гипс-ангидрит-галитовая, галит-карналлитовая с солями магния, содовая, рассолы с бором, йодом, бромом, щелочными и щелочноземельными металлами, бурых железняков, псиломелан-пиролюзитовая с родохрозитом, железомарганцевых конкреций, бокситовая, хемогенных известняков и доломитов).

Месторождения солей — галогенные или эвапоритовые состоят из хлоридов и сульфатов натрия, калия, магния и кальция с примесью бромидов, йодидов, боратов. По условиям образования выделяются:

1) Природные рассолы современных соляных бассейнов,
2) Соляные подземные воды,
3) Ископаемые или древние залежи солей.

Большинство геологов полагают, что ископаемые соляные месторождения формировались в обстановках аридного климата в процессе испарения относительно изолированных лагун и палеоморей. Примером являются крупные соляные месторождения в Предуралье, в Донбассе, Прикаспии.

Осадочные месторождения железа, марганца, алюминия формируются из суспензий и коллоидных растворов на дне рек, озер, морских водоемов в сходных геологических условиях. Источником материала для их формирования являются продукты континентальной коры выветривания или подводные эксгаляции вулканогенного происхождения. Отложение соединений всех трех металлов происходит в прибрежной зоне озер, морей, главным образом под воздействием электролитов, растворенных в водах этих водоемов, каогулирующих коллоиды металлических соединений и переводящих их в осадок. В ходе дифференциации соединений металлов с разной геохимической подвижностью вначале, ближе к берегу накапливаются бокситы, в верхней части шельфа — железные руды, а еще дальше, в нижней части шельфа — марганцевые руды. Дифференциация минеральной массы происходит в пределах области формирования отдельных месторождений. Это проявляется в изменении минерального состава руд по направлению от берега в глубь водоёма. Например, для железных руд в этом направлении намечается переход от оксидов (гематит, гётит, гидрогётит) к карбонатам (сидерит) и затем к силикатам железа (хлорит типа шамозита и тюрингита).

Примером являются Керченское месторождение железа (Украина), Никопольское (Украина) и Чиатурское (Грузия) месторождения марганца, месторождения бокситов Северо-Уральского бокситоносного района (СУБР), Тихвинского района, месторождения марганца и железа на дне современных океанов (железо-марганцевые конкреции).

Вопрос 4. Седиментационно-диагенетические концентрации металлов в черных сланцах. В настоящее время большая группа промышленно важных металлов обнаруживается в так называемых черных сланцах. Формирование таких рудных скоплений связывается с различными и часто комплексными процессами, среди которых реальную роль играет их осадочное образование.

Черные сланцы битуминозной формации часто содержат рассеянную вкрапленность сульфидов железа, меди, молибдена, оксидов урана и ванадия, иногда достигающую промышленной концентрации. Кроме того, в их состав входят никель, хром, титан, кобальт, цинк, свинец, серебро, золото, цирконий, лантан, скандий, бериллий, торий и другие элементы.

Ураноносные углеродсодержащие черные сланцы известны среди осадков различного возраста от протерозойских до альпийских. Первичная концентрация урана в них низкая и составляет тысячные, — сотые доли процента. Однако огромные массы таких сланцев нередко сосредотачивают грандиозные запасы урана. Уран в них находится в формах уран-органических комплексов, сорбированных ионов и изоморфного замещения кальция в коллофане. Пример — формация Чаттануга в США (запасы урана 5 млн. т при содержании урана в 0,066%).

Примером месторождения меди служит Мансфельд в Германии. Пласт битуминозных мергелистых сланцев мощностью 20-40 см прослеживается на расстояние нескольких километров и в нем рассеяны борнит, сфалерит, халькопирит, реже пирит, галенит, блеклая руда, самородное серебро. Руда содержит также повышенные количества молибдена, ванадия, никеля, платину, палладий, рений. В образовании таких руд также большую роль играют биохимические процессы. Руда рассматривается как продукт взаимодействия морской воды, содержащей металлы с десульфурирующими бактериями сапропелевого ила на дне моря.

Концентрация металлов, первично рассеянных в черных сланцах, существенно возрастает в результате их диагенетических преобразований. Подобные образования частично имеют биохимический генезис, так как в этих осаждении большую роль играло органическое вещество.

Первичное рассеянное накопление металлов в черных сланцах характерно и для золоторудных месторождений, которых часто называют «черносланцевыми». Однако формирование месторождений из рассеянного осадочного золота происходит только после катагенетических, метаморфических или гидротермальных преобразований золотоносных толщ, когда происходит мобилизация рудных компонентов и их вторичная концентрация в благоприятных физических и химических условиях.

Литература к вопросам 1-4: [1], с. 209-211, 239-277; [2] с. 230-247; [3], с 186-195

Вопрос 5. Биохимические месторождения, общая характеристика. Образование биохимических осадков, включающих полезные ископаемые, обусловлено способностью некоторых животных и растительных организмов концентрировать при жизнедеятельности большие количества тех или иных химических элементов. В некоторых морских организмах содержания определенных элементов во много раз превышает кларковое. Например, фтора, бора, калия, серы в организмах может быть выше кларковой в десятки раз, брома, стронция, железа, мышьяка, серебра — в сотни раз, кремния, и фосфора — в тысячи раз, а цинка и марганца — в сотни тысяч раз. Кроме того организмы накапливают редкие и рассеянные элементы. Например, в золе углей, по сравнению с литосферой, содержание германия выше в 70-120 раз, бериллия в 30-150 раз, кобальта в 30 раз, скандия в 10-20 раз, молибдена в 13 раз.

Главными типами биохимических осадочных месторождений являются фосфоритовый, горючих полезных ископаемых, карбонатных и кремнистых пород.

Вопрос 6. Генетические особенности месторождений фосфоритов.

Среди фосфоритов выделяются морские и континентальные. Это типичные биохимические образования. Морские фосфоритовые залежи имеют пластовую форму и обычно большую протяженность. Например, на месторождениях Каратау в Западном Казахстане зона распространения фосфоритовых пластов вытянута на 100 км при ширине 40-50 км содержит от одного до семи пластов.

Источником фосфора для фосфоритовых месторождений служит сравнительно легко растворимый апатит магматических пород. Фосфор, сносимый в морские водоемы, усваивается животными и растительными организмами. По мнению некоторых геологов, основным источником фосфора, растворенного в морской воде, является фосфор, привносимый подводными вулканическими эксгаляциями.

Отложение фосфатных соединений может осуществляться двумя способами — биологическим и биохимическим. В первом случае в результате отмирания морских организмов и скопления их на дне моря сначала происходит разложение органического вещества с образованием углекислого аммония и фосфорнокислого кальция. Затем взаимодействие этих соединений приводит к выделению фосфорнокислого аммония. Далее фосфорнокислый аммоний реагирует с известковистыми раковинами, образуя фосфорит. Данная схема приложима в основном для платформенных фосфоритов, примером которых являются Вятско-Камские месторождения, Егоревское месторождение в Подмосковье.

Более сложным биохимическим путем накапливается фосфор в области шельфа платформенных морей и океанов. Фосфоритовое месторождение может образоваться при наличии глубинного течения, направленного из глубокой части к берегу водоема. Когда глубинные холодные воды, насыщенные CO₂ и P₂О₅, подводятся глубоководными течениями в область материкового шельфа, уменьшается парциальное давление CO₂. Этому способствует уменьшение гидростатического давления, нагрев восходящих вод, диффузия избытка CO₂ в обедненные углекислотой поверхностные зоны фитопланктона, а также возможное добавочное растворение этими восходящими «агрессивными» водами известковых осадков. Вследствие уменьшения парциального давления CO₂ в этих восходящих слоях морской воды система ранее установившегося равновесия нарушается, и воды становятся перенасыщенными по отношению к СаСО₃ и 3Сa₃(PO₄)₂CaF₂ 2 . Так возникают условия для химической садки кальцита и фосфорита, их концентрации на склоне шельфа. Пример — месторождения Каратау (Казахстан), Фосфория в США.

Такую модель предложил А.Казаков (1950). В настоящее время существуют и другие гипотезы образования фосфоритов. Их рассмотрение будет необходимо, если придется непосредственно работать на фосфоритовых объектах или проводить специальные научные исследования.

Вопрос 7. Осадочные месторождения горючих полезных ископаемых. К ним относятся, прежде всего, месторождения сапропеля, торфа, угля, горючих сланцев).

Месторождения углей представляют самотоятельный раздел учения о м инеральном сырье, который рассматривается в специальном курсе. Мы рассморим лишь основные генетические особенности углей, которые принадлежат к фитогенным образованиям, связанным с жизнедеятельностью древних растений. В хлорофильных зернах этих растений под влиянием световой энергии происходил синтез первичного органического вещества из углекислого газа и воды. При неполном разложении отмерших растений происходило постепенное накопление органической массы — исходного материала для образования углей.

Захоронение органической массы под перекрывающими осадками, диагенез, катагенез и последующий метаморфизм приводили к её углефикации и образованию ископаемых углей. При этом происходило уплотнение, обезвоживание, цементация и полимеризация исходного рыхлого и влажного осадка. Вследствие этого исходная растительная масса сапропеля и торфа претерпевала следующий ряд постепенного и необратимого изменения: бурый уголь, каменный уголь, антрацит, шунгит и графит.

Вопрос 8. Месторождения карбонатных и кремнистых пород. К карбонатным породам, используемым в качестве полезных ископаемых, относятся известняки, доломиты и мергели. Наиболее типичной органогенной породой является мел, состоящий из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей — кокколитофорид. Особенности образования карбонатных пород детально рассматриваются в курсе «Литология».

Кремнистые породы. Источником кремния является кремнезем, находящийся в морской воде, который усваивается различными организмами. Среди кремнистых пород, представляющих интерес как полезные ископаемые различают диатомиты, трепелы, опоки.

Диатомит — тонкозернистая пористая порода, состоящая главным образом из мельчайших панцирей диатомовых водорослей, накопившихся вследствие их массовой гибели.

Трепел — также тонкозернистая порода, состоящая из мельчайших округлых телец опала, и халцедона с остатками радиолярий, спикул губок и фораминифер.

Опоки — более плотные кремнистые породы, состоящие их аморфной массы кремнезема в смеси со скелетами диатомей, радиолярий и губок; они рассматриваются как частично преобразованные диатомиты и трепела. В докембрии и раннем палеозое преобладали хемогенные кремнистые осадки, затем они все более и более вытеснялись биогенными осадками, питательной средой которых является как кремнезем, привносимый поверхностными водами в моря, океаны, так и кремнезем подводных вулканических эксгаляций.

Литература к вопросам 5-8: 1], с. 278-310; [2] с. 247-261

Проектные задания студентам по самостоятельной работе по темам 15, 16.

Изучить теорию седиментационно-диагенетического образования месторождений.

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. В результате каких процессов происходит отложение осадков и связанных с ними компонентов полезных ископаемых?
2. Что такое механическое осаждение, и какие полезные ископаемые с ним связаны?
3. Как происходит физико-химическое осаждение (из коллоидных растворов)?
4. Для каких соединений характерно химическое осаждение?
5. Что такое биологическое и биохимическое образование осадков?
6. Какое влияние оказывает органическое вещество на образование осадочных полезных ископаемых?
7. В чем проявляются диагенетические изменения осадков?
8. Какие факторы являются решающими в формировании седиментационно-диагенетических месторождений осадочных бассейнов?
9. Привести примеры механических, химических, биохимических осадочных полезных ископаемых.

источник

Добрый день, дорогой мой читатель. Сегодня я расскажу тебе о том, что такое осадочные и магматические полезные ископаемые, чем они отличаются друг от друга, как образовываются, классифицируются и каковы географические закономерности размещения их не только в России, но и в других частях света.

Полезными ископаемыми можно назвать те вещества и минералы на нашей земле, которые целесообразно и полезно экономически извлекать из ее недр.

Эти полезные образования нашей планеты после переработки используются в промышленности и народном хозяйстве.

Состав полезных ископаемых в литосфере (оболочке) нашей земли различен по структуре и свойствам, и как утверждают ученые-специалисты, включает в себя тысячи скоплений минеральных пород.

Благодаря не всегда видимым, но постоянным движениям земной коры в толще земли происходят различные изменения и преобразования. Под действием геологических (термодинамических) процессов — высоких температур и большого давления постоянно меняется химический состав и сам облик горных пород. Основу их происхождения от общего количества групп составляют:

более ранние метаморфические породы – 20%,
магматические породы – 70%,
осадочные породы – 10%.

Группы этих пород ископаемых имеют свои присущие только им различия, несмотря на то, что предшествуют друг другу.

В результате различных физических явлений в минеральных и органических веществах происходят разнообразные процессы.

Из-за сложных и простых химических реакций изменяются и образуются новые свойства веществ, которые способны происходить как на суше, так и в водной среде.Так метаморфические породы возникли в результате преобразования осадочных и магматических пород и включают в себя два вида –

образовавшиеся из магматических пород,
образовавшиеся из осадочных пород.

Магматические породы образовались из густой расплавленной магмы или лавы и включают в себя также два вида –

Осадочные породы возникли в результате различных отложений и осаждений и включают в себя уже три вида –

Считается, что в давние времена — около пяти миллиардов лет тому назад разнообразные процессы сформировали нашу землю. В начале, ее поверхность была очень горячей, но постепенно под действием многих атмосферных явлений и природных факторов она начала остывать, образуя теплый поверхностный слой.

Температура поверхности земли стала уже другой, хотя в ее недрах она достаточно мало изменилась и многие вещества по-прежнему находились в расплавленном виде.

Так время от времени из жерла активных вулканов вытекает легкоподвижная раскаленная магма, распространяющаяся порой на многие тысячи километров.

По мере своего продвижения магма вулкана быстро остывает, а в результате некоторых воздействий она меняет свои свойства. Частицы застывшего вещества накапливаясь, осаждаются и уплотняются. В результате выветривания она дробится, крошится и осыпается.

На поверхности и в глубине подвижных слоев протекают различные химические процессы, происходят изменения температуры и давления.

Меняется и сама внутренняя структура веществ минералов, которая приобретает новые геологические свойства к воздействию окружающей среды:

Застывшая горная порода под своим весом со временем вновь погружается в зону высоких температур, где разогреваясь и плавясь, превращается вновь в магму. То есть происходит так называемый кругооборот веществ в природе.

С каждым таким витков по спирали происходят сложные химические преобразования, в результате которых появляются новые вещества.

Основные группы полезных образований, о которых я упоминала чуть выше, — осадочные, магматические и метаморфические горные породы, состоят из различных, минералов и их ассоциаций.

Само название — осадочные породы указывает на то, что возникли они в процессе осаждения различных минеральных веществ из воздушной или из водной среды. Классифицируя их виды, можно сказать, что осадочные породы, это обломочный материал, образовавшийся из огромных каменных глыб и обломков, скатывающихся с горных вершин и их склонов.

Эти горные породы делятся на твердые и рыхлые. Их примеры:

рыхлые – это песок и глина,
твердые – это глинистые сланцы, песчаники и конгломераты(сцементированные природой округлые камни).

Если задуматься каковы закономерности размещения месторождений этого класса, то можно утверждать, что продукты механического и химического выветривания — пески и глины более всего распространены по всей поверхности нашей земли, как в Австралии, так и в России. Основное применение свое рыхлые породы нашли в строительном деле:

при бетонировании и производстве черепицы,
при производстве стекла, посуды и керамики,
в кирпичном производстве и гончарном деле,
в изготовлении огнеупорных материалов.

Твердые же спрессованные породы — песчаники, особенно кремниевые и железистые применяются как строительный материал для изготовления точильных камней и жерновов.

Глинистые сланцы отличный строительный материал для шиферной кровли и плит с аспидными досками.

Сцементированные округлые конгломераты также применяются в строительном деле и в укладке дорожных покрытий — галька и гравий, щебень и валуны.

Само название – химические породы указывает на то, что возникли они в результате различных химических процессов путем оседания природных реактивов из водной среды.

Их область распространения также широка, а кроме нашей страны и Австралии, они распространены в Африке и южной Америке. К ним можно отнести такие твердые пористые породы как:

гипс и известковый туф,
кальцит и доломит,
каменная и поваренная соль.

Само название – органические породы говорит о том, что их материалом служили остатки жизнедеятельности живых микроорганизмов, как животных, так и растений.

Их также можно классифицировать на ископаемые угли и известковые породы. Примерами известняковых пород является –

мел и известняк,
мергель и туф,
мрамор и известняк-ракушечник,
уголь и песчаник,
нефть и газ.

Белый мел – землистое растирающееся вещество, состоящее из мелких микроскопических скелетных образований панцирей и раковин древних морских организмов.

Используют мел в качестве пишущего инвентаря и для побелки, получения извести и производства цемента, резинотехнических и пластмассовых изделий.

Известняки имеют большую прочность и разнообразие в своем составе, строении и окраске.

Плотный известняк образовался уже из крупных организмов — раковин и скелетных останков животных и растений. Так раковый известняк это типичный ракушечник.

Рыхлую камнеподобную структуру смешанного состава имеют так называемые мергели, которые являются промежуточным звеном между глинами и известняками. Их часто используют в производстве цемента.Все различные ископаемые угли объединяются по типу их образования и происхождения, а также по внешнему виду и свойствам. Все их можно классифицировать так:

бурые угли,
каменные угли,
высококачественные антрациты.

Сюда же можно отнести и землистую торфяную массу – торф, состоящую из многовековых растительных и животных остатков – древесины и листьев, ветвей и мхов, водных растений и планктона.

Эти органические донные отложения водоемов с большим количеством клетчатки образовали илистые биологически активные вещества, которые стали первоосновой в возникновении всех ископаемых углей. Поэтому неудивительно, почему находят на равнинах эти полезные ископаемые.

По окаменевшим останкам древних вымерших организмов и следам их жизнедеятельности можно определить, что за виды растений и животных миллионы лет назад обитали на нашей земле и в какой исторический период.

Само название — магматические глубинные породы указывает на то, что они появились при помощи высокого давления в глубине земной коры из раскаленного расплава вулканической магмы.

В состав этих глубинных плотных полнокристаллических пород входят –

гранит и габбро,
лабрадорит и диорит,
алмаз и кварц,
обсидиан и диабез.

Излившиеся лавы магматических пород, извержений вулканов при низком давлении и относительно невысокой температуре постепенно продвигаясь и затвердевая, превратились в твердое кристаллизующееся вещество, в котором были растворены газы, жидкости и кристаллы минералов. В их состав входят –

пемза и базальт,
вулканический туф,
оксидиан и андезит,
слюда и амфиболы,
липарит и вулканическое стекло.

Некоторые магматические породы особо устойчивы к эрозии, но есть и такие, которые от перепада температур, воздействия солнца, ветра и воды разрушаются, превращаясь со временем в сыпучие обломки осадочных пород. Таковы все осадочные и магматические породы полезных ископаемых.

А на сегодня это все. Надеюсь, вам понравилась моя статья об осадочных и магматических полезных ископаемых России и других частей света. Надеюсь, вы узнали из нее много полезного для себя.

Может быть, и вам приходилось в живой природе встречаться с этими полезными ископаемыми или использовать их, напишите об этом в ваших комментариях, мне будет интересно об этом прочесть. А теперь разрешите с вами попрощаться и до новых встреч.

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек. Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

источник

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

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:

карбонаты
галит с гипсом
гипс
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:

гипс
галит
эпсомит
гексагирит (водный сульфат магния)
карналлит
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

Общая характеристика осадочных месторождений. Классификация месторождений (механогенные, хемогенные, биогенные). Механогенные месторождения (гравийные, песчаные, глинистые). Особенности осадочных месторождений образованных из истинных растворов. Представления об образовании солей. Примеры месторождений. Месторождения, образованные из коллоидных растворов (месторождения железа, марганца, алюминия). Концентрация цветных и редких металлов в черных сланцах. Биохимические месторождения. Источники фосфора в месторождениях фосфоритов. Месторождения карбонатных и кремнистых пород. Осадочные месторождения горючих полезных ископаемых (месторождения сапропеля, торфа, угля, горючих сланцев).

Осадочными называются месторождения, возникшие в процессе осадконакопления на дне водоемов. По месту образования они разделяются на речные, болотные, озерные и морские. Кроме того, различают месторождения платформенные и геосинклинальные.

По характеру осадконакопления в группе осадочных месторождений выделяют четыре класса: 1) механические; 2) химические; 3) биохимические; 4) вулканогенно-осадочные.

Тела полезных ископаемых этой группы залегают согласно с вмещающими их породами, обычно занимают строго определенную стратиграфическую позицию и имеют форму пластов, линз. Лишь вследствие метаморфизма и тектонических движений могут быть деформированы и приобрести более сложные очертания. Размеры таких пластов (особенно в морских осадочных месторождениях) могут протягиваться на десятки, а иногда и сотни километров, мощность при этом колеблется от 0,5 до 500 метров.

Осадочные месторождения полезных ископаемых имеют крупное значение. Среди них известны: месторождения строительных материалов (гравий, песок, глины, сланцы, известняки, доломиты, мергели, гипс, яшма); ископаемых солей, фосфатов, руд железа, марганца и алюминия, а также некоторых цветных и редких металлов (уран, медь, ванадий); месторождения горючих ископаемых (уголь, горючие сланцы, нефть, газ). Среди осадочных месторождений известны современные, но более распространены древние полезные ископаемые, которые формировались во все периоды геологической истории от докембрия до кайнозоя.

Механические осадочные месторождения.

Типичными представителями этой группы месторождений могут служить месторождения гравия, песка и глины.

Месторождения гравия по условиям образования подразделяются на : 1) временных гонных потоков и их конусов выноса; 2) отложения рек; 3) отложения ледников (зондры, озы (водно-ледниковые отложения), камы и камовые террасы (валунные отложения материковых льдов)); 4) прибрежные озерные и морские. В основном используются современные, т.к. древние сильно уплотнены.

Месторождения песка по условиям образования разделяются на: 1) элювиальные; 2) делювиальные; 3) пролювиальные; 4) аллювиальные; 5) флювиогляциальные; 6) озерные; 7) морские; 8) эоловые. Наибольшее практическое значение имеют аллювиальные, озерные и морские пески. По составу среди них выделяют мономинеральные (олигомиктовые) и полиминеральные (полимиктовые). По возрасту известны чаще всего современные пески, реже третичные и еще реже юрские и меловые.

Месторождения глины по условиям образования подразделяются на : 1) глины кор выветривания; 2) делювиальные; 3) аллювиальные; 4) озерные; 5) морские; 6) ледниковые; 7) лессовые.

Химические осадочные месторождения.

Среди хемогенных осадочных месторождений различают образованные из истинных растворов, к которым принадлежат соли, гипс, ангидрит, бораты, барит; и месторождения, возникшие из коллоидных растворов, включающие руды железа, марганца, алюминия, некоторых цветных и редких металлов.

Соли -эвапоритовые месторождения минеральных солей состоят из хлоридов и сульфатов натрия, калия, магния и кальция с примесью бромидов, йодидов, боратов.

Большинство залежей солей содержит в качестве главного компонента – галит, почти всегда в различных количествах присутствуют гипс и ангидрит, а также примесь карбонатно-глинистого материала. Содержание остальных минералов колеблется в широких пределах в зависимости от условий образования соляных месторождений. По условиям образования среди них выделяются: 1) природные рассолы современных соляных бассейнов; 2) соляные подземные воды; 3) залежи минеральных солей современных бассейнов; 4) ископаемые соли.

Залежи современных солей формируются в бассейнах двух типов: 1) связанных с морем и питающихся морской водой; 3) континентальных, питающихся водами суши.

Соленосные бассейны морских побережий возникают вследствие колебательных движений земной коры. При опускании пониженных участков они заливаются морской водой, в дальнейшем такие участки отшнуровываются от моря барами, косами с образованием лиманов, лагун, и прибрежных озер. В условиях сухого, жаркого климата с течением времени они осолоняются и превращаются в соляные и солеродные бассейны (рис. 47). Такие бассейны известны в Крыму (Саки, Данузлав); на побережье Азовского моря (Сиваш); Каспийского моря (Кара-Богазгол); Аральского (Джаксыклыч).

Рис. 47 Схема солеобразования

а-начальная стадия притока воды из моря и образование карбонатов; б-средняя стадия отложения солей Ca и Na и образования маточного раствора; в- конечная стадия отложения солей K и Mg и перекрытие соляной залежи слоем глины

Континентальные соленые озера возникают в плоских бессточных котловинах сухих и жарких областей при систематическом выпаривании поступающих в них поверхностных и подземных вод. Они известны в Западно-Сибирской, Туркменской низменностях, в Эмбекском районе, Монголии и др.

Соляная масса современных бассейнов состоит из рапы (соляного рассола) и самосада (твердых соляных накоплений), находящихся в состоянии подвижного равновесия. Выделяют три типа рассолов соляных озер: карбонатный или содовый, сульфатный и хлоридный.

Ископаемые залежи минеральных солей формировались в прошлые геологические эпохи в обстановке аридного климата в процессе испарения морской воды в относительно изолированных лагунах. (Содержание солей в воде современного Мирового океана в среднем 3,5% или 35 грамм на 1 кг воды, а в Красном море – 4,2%). Порядок кристаллизации солей из морской воды зависит от: исходного состава, количества солей, пределов совместной растворимости, температуры и времени испарения. Установлено, что основные сочетания солей, образующихся при испарении морской воды, обусловлены равновесием водных растворов пятерной системы: Na, K, Mg, SO₄, Cl. Обычно выпадение солей из морской воды происходит в следующей последовательности: 1) карбонаты Ca и Mg; 2) гипс; 3) галит с гипсом; 4) галит с ангидритом; 5) галит с полигалитом; 6) сульфаты калия и магния (гексагидрит); 7) астраханит и сульфат магния (эпсомит); 8) каинит; 9) карналлит; 10) бишофит, после выделения сульфата кальция кристаллизация всех солей идет в сопровождении галита. Все известные крупные месторождения каменной соли, гипса и ангидрита формировались в предгорных прогибах или синеклизах платформ. Это Предуральский, Предкарпатский, Донецкий прогибы, а также Прикаспийская, Днепровско-Донецкая, Вилюйская и другие синеклизы.

Многие соляные месторождения характеризуются специфической «соляной тектоникой», обусловленной низкой плотностью и высокой пластичностью солей. Выжимание соляных масс приводит к возникновению соляных куполов и диапиров (рис. 48).

Рис. 48 Складчатость нагнетания в ядре диапирового соляного купола. Ядро сложено породами пермского возраста. (по А. Бенцу)

1-соль, 2-глина, 3-известняки, 4-ангидрит, 5-битум.

Осадочные месторождения железа, марганца и алюминия.

Осадочные месторождения этого типа формируются из суспензий и коллоидных растворов на дне водных бассейнов в сходных геологических условиях.

Источник материала для этих месторождений – континентальная кора выветривания, продукты разложения которой сносятся поверхностными и грунтовыми водами. Максимальное количество железа мобилизуется при разложении основных пород с высоким содержанием этого металла. Для накопления бокситов, наоборот, наиболее благоприятны кислые породы, а для марганца – толщи пород с повышенным содержанием марганца.

Накопление руд железа, марганца и алюминия может происходить в речных, озерных и морских водоемах. Перенос соединений железа, марганца и алюминия речными водами происходит в форме тонких взвесей, коллоидных и истинных растворов. Отложение соединений всех трех металлов происходит в прибрежной зоне озер и морей, под воздействием электролитов (растворы HCl и другие), коагулирующих коллоиды металлических соединений и переводящих их в осадок. В связи с различной геохимической подвижностью соединений железа, марганца и алюминия происходит их дифференциация в прибрежной зоне водоемов. В ходе этой дифференциации вначале и ближе к берегу накапливаются бокситы, затем в верхней части шельфа – железные руды, а еще далее, уже в нижней части шельфа происходит садка марганцевых руд (рис. 49). Так как железо в этом дифференциальном ряду находится между алюминием и марганцем, в

Рис. 49 Дифференциация руд алюминия, железа и марганца в прибрежной части водоема.

природе довольно часто встречаются железо-марганцевые и железо-алюминиевые осадочные месторождения, в то время как алюминий и марганец обычно совместно не встречаются.

Месторождения железа распространены очень широко и по экономическому значению занимают второе место среди других генетических типов железных руд. Они имеют форму пластов, вытянутых линз, пластообразных залежей и гнезд. Размеры их достигают крупных величин – в длину десятки, иногда сотни километров; в ширину – несколько километров; мощность – десятки метров. Примером являются железные руды Керченского бассейна, выполняющие отдельные мульды.

По минеральному составу руды осадочных месторождений железа разделяются на три группы: 1) окисно-гидроокисные; 2) карбонатные; 3) силикатные.

Окисно-гидроокисные руды бурых железняков состоят в основном из лимонита, гетита, гидрогематита, гематита, магнетита.

Карбонатные руды в основном представлены сидеритом.

Силикатные руды содержат значительные количества железистых хлоритов: шамозита Fe₄Al[AlSi₃O₁₀](OH)₆∙nH₂O.

Кроме того состав всех трех групп железных руд пополняется гидроокислами и окислами марганца, кварцем, халцедоном, кальцитом, баритом, глинистыми минералами, иногда сульфидами.

Н. Страхов выделяет семь главных и серию мелких эпох накопления железных руд в истории формирования осадочной оболочки Земли. В первую, наиболее древнюю докембрийскую произошло отложение грандиозных масс железа, фиксированных в месторождениях железистых кварцитов.

1. Докембрийская эпоха – железистые кварциты; Кривой Рог, КМА; отложения платформ: Северо-Американской (озеро Верхнее), Южно-Американской, Африканской, Индийской.

2. Кембрийская эпоха – осадочные месторождения железных руд; Енисейский креп, Казахстан, Англия, Испания, Аппалачи.

3. Ордовикская эпоха – гематит-шамозит-сидеритовые руды; Тюрингия, Чехословакия, Британия.

4. Силурийская эпоха – гематит-шамозитовые клинтонские руды; Северная Америка.

5. Каменноугольная эпоха – железорудные месторождения; Центральный Казахстан, Урал, Англия.

6. Юрская эпоха – осадочные месторождения платформ; Русская и Сибирская платформы, Урал, Кавказ.

7. Эпоха верхнего неогена – минеттовые руды (оолитовые) Франция, Люксембург; осадочные морские месторождения Керченские; коры выветривания Куба, Австралия, Индия.

Месторождения марганца так же, как и железа, имеют форму пластов, пластообразных и линзовидных залежей. Размеры их обычно несколько меньше железорудных, но все же достигают длины в несколько километров, ширины – сотен метров, а мощности до 20 метров.

По минеральному составу осадочных и метаморфизованных руд А. Бетехтин выделяет: окисно-гидроокисные, карбонатные и силикатные руды.

Окисно-гидроокисные состоят из псиломелана, пиролюзита, лимонита, глинистых милюрелов опала, а в окислых рудах морского происхождения в качестве ведущего минерала встречается манганит.

Карбонатные руды состоят из родохрозита, манганокальцита, опала, марказита, пирита, глауконита, барита.

Силикатные руды состоят из родонита CaMn₄[Si₅O₁₅], бустамита (Mn, Ca)₃[Si₃O₉], марганцевых гранатов в смеси с карбонатами марганца, кварцем, гематитом, магнетитом.

По условиям образования выделяются морские, на долю которых приходится 80% всех мировых запасов марганцевых руд и континентальные (озерные и болотные), имеющие ничтожное значение.

Морские осадочные руды почти все имеют кайнозойский возраст и, как правило, приурочены к горизонтам кремнистых или кремнисто-глинистых осадков, располагающихся обычно в основании трансгрессивно залегающих толщ осадочных пород. Примером является Чистурское, Никопольское, Марсятское, Полуночное (Северный Урал).

Осадочные месторождения бокситов.

Боксит – тонкодисперсная порода, состоящая из гидратов окиси алюминия – диаспоров, бемита, гидраргиллита и подчиненного количества окислов и гидроокислов железа, кварца, опала, каолинита, карбонатов и других примесей. Качество бокситов определяется как составом и содержанием Al₂O₃, так и присутствием вредных примесей, главной из которых является кремнезем.

Образование осадочных месторождений бокситов происходило за счет размыва, переноса и отложения латеритных продуктов выветривания в водных бассейнах: речных, озерно-болотных, лагунных, морских. В зависимости от места накопления и особенностей геологического строения выделяют: остаточные коры вветривания, геосинклинальные месторождения бокситов и платформенные. (рис. 50)

Рис. 50 Схема соотношения месторождений бокситов, различных по условиям образования.

1-остаточные (латеритные), 2-склоновые (делювиально-пролювиальные), 3-долинные (аллювиальные),4-котловинные, 5-карстовые, 6-геосинклинальные.

Геосинклинальные месторождения бокситов формировались в прибрежно-морской обстановке в краевых частях геосинклинальных прогибов, в зоне примыкания их к платформам.. Примеры месторождений этого типа – СУБР (Красная Шапочка и др).

Платформенные месторождения бокситов располагаются на окраинах синеклиз и в небольших котловинах. Их формирование происходило в речных, озерно-болотных и лагунных бассейнах, благодаря чему в составе бокситов этого типа большая роль принадлежит терригенным осадкам: пескам, глинам, углистым образованиям. К месторождениям этого типа относятся: Тихвинское (Ленинградская область), Тиманское (Коми АССР).

В настоящее время большая группа промышленно важных металлов обнаруживается в так называемых черных сланцах. Формирование таких рудных скоплений связывается с различными и часто комплексными процессами, среди которых реальную роль играет их осадочное образование.

Ураноносные углеродсодержащие черные сланцы известны среди осадков различного возраста от протерозойских до альпийских. Первичная концентрация урана в них низкая и составляет тысячные, — сотые доли процента. Однако огромные массы таких сланцев нередко сосредотачивают грандиозные запасы урана. Уран в них находится в формах уран-органических комплексов, сорбированных ионов и изоморфного замещения кальция в коллофане. Пример – формация Чаттануга в США (запасы урана 5 млн. т при содержании урана в 0,066%).

Образование биохимических осадков, включающих полезные ископаемые, обусловлено способностью некоторых животных и растительных организмов концентрировать при жизнедеятельности большие количества тех или иных химических элементов.

Биохимическое осадочное происхождение имеют месторождения известняков, доломитов, мергелей, диатомитов, фосфоритов, урана, ванадия, серы, а также твердых, жидких и газообразных каустобиолитов. Главными типами биохимических осадочных месторождений являются фосфоритовый, горючих полезных ископаемых, карбонатных и кремнистых пород.

Среди фосфоритов выделяются морские и континентальные месторождения. Морские фосфоритовые залежи обычно имеют пластовую или пластообразную форму и обладают большими размерами. Например, на месторождениях Каратау в Западном Казахстане зона распространения фосфоритовых пластов вытянута на 100 км при ширине 40-50 км, содержит от одного до семи пластов (рис. 51).

Рис. 51 Схема размещения типов руд на месторождениях Джанатас и Кокджон район х.Каратау. (по А,М. Тушиной)

1-3 фосфатные руды: 1-богатые (а- низкомагнезиальные, б-магнезиальные, в- высокомагнезиальные); 2-рядовые; 3-бедные; 4-фосфатно-кремнистые руды; 5-кремнистые руды; 6-доломиты; 7-песчаники, алевролиты.

Континентальные месторождения менее значительны по размерам. Они представлены корами выветривания; аллювиальными скоплениями фосфоритизированных остатков ископаемых позвоночных; концентрациями экскрементов летучих мышей и птиц (гуано).

Источником фосфора для фосфоритовых месторождений служит сравнительно легко растворимый апатит магматических пород. Фосфор, сносимый в морские водоемы, усваивается животными и растительными организмами. Концентрация фосфора в костях, панцирях, тканях и крови морских организмов достигает значительных размеров.

По мнению некоторых геологов, основным источником фосфора, растворенного в морской воде, является фосфор, привносимый подводными вулканическими эксгаляциями.

Отложение фосфатных соединений на дне моря может осуществляться двумя способами — биологическим и биохимическим.

В первом случае в результате отмирания морских организмов и скопления их на дне моря, согласно схеме Колле, сначала происходит разложение органического вещества с образованием углекислого аммония и фосфорнокислого кальция. Затем взаимодействие этих соединений приводит к выделению фосфорнокислого аммония. Далее фосфорнокислый аммоний реагирует с известковистыми раковинами, образуя фосфорит. Эта схема приложима в основном для образования платформенных фосфоритов.

Более сложным биохимическим путем накапливался фосфор в области шельфа платформенных морей и в геосинклинальных бассейнах. Схема формирования фосфоритовых месторождений для этих условий разработана А. Казаковым.. Он выдел четыре горизонта вод с различным содержанием фосфора 2О₅ достигает здесь 200—300 мг/м 3 воды и даже более.

Рис. 52 Схема фосфоритообразования – осаждения фосфатов из морской воды в зоне шельфа в условиях восходящих холодных глубинных течений.

1-3 фации: 1- береговых галечников и песков; 2- фосфоритная; 3- известковых осадков; 4-падение остатков планктона; 5- направление течений.

Фосфоритовое месторождение может образоваться при наличии глубинного течения, направленного из глубокой части к берегу водоема. Когда глубинные холодные воды, насыщенные CO₂ и P₂О₅, подводятся глубоководными течениями в область материкового шельфа, уменьшается парциальное давление CO₂. Вследствие уменьшения парциального давления CO₂ в этих восходящих слоях морской воды система ранее установившегося равновесия нарушается, и воды становятся перенасыщенными по отношению к СаСО₃ и 3Сa₃(PO₄)₂CaF₂ 2  . Так возникают условия для химической садки кальцита и фосфорита, их концентрации на склоне шельфа. Пример – месторождения Каратау (Казахстан), Фосфория в США.

Для фосфоритовых месторождений характерна связь с определенными геологическими эпохами. Более 80% фосфоритовых руд сосредоточено в отложения трех эпох: венд-кембрийской, пермской и поздней мел-палеогеновой.

Все фосфориты характеризуются повышенным содержание радиоактивных минералов U, Th, Y, Sc, Mo, V, Ba, Cr, F.

Месторождения биогенных известняков и доломитов является ценным цементным сырьем, кроме того, используется в качестве облицовочного и строительного материала, минеральных добавок и удобрений в сельском хозяйстве.

Среди биогенных карбонатных пород выделяют: строматолитовые и онколитовые известняки и доломиты, органогенно-детритовые, органогенные (ракушечники), органогенно-обломочные известняки, мел.

Биогенные карбонатные породы накапливаются в условиях хорошо прогреваемых мелководных морей, коралловых аттолов, брахиоподовых и устричных банок. Соленость должна быть нормальной, а гидрофизические условия благоприятные для массового развития скелетных организмов.

Диатомит – тонкозернистая пористая порода, состоящая главным образом из мельчайших панцирей диатомовых водорослей, накопившихся вследствие их массовой гибели.

Трепел – также тонкозернистая порода, состоящая из мельчайших округлых телец опала, и халцедона с остатками радиолярий, спикул губок и фораминифер.

Опоки – более плотные кремнистые породы, состоящие их аморфной массы кремнезема в смеси со скелетами диатомей, радиолярий и губок; они рассматриваются как частично преобразованные диатомиты и трепела. В докембрии и раннем палеозое преобладали хемогенные кремнистые осадки, затем они все более и более вытеснялись биогенными осадками, питательной средой которых является как кремнезем, привносимый поверхностными водами в моря, океаны, так и кремнезем подводных вулканических эксгаляций.

Месторождения горючих полезных ископаемых

Месторождения углей принадлежат к образованиям фитогенным, связанным с жизнедеятельностью древних растений. При неполном разложении отмерших растений, осуществлявшемся при дефиците кислорода, происходило постепенное накопление органической массы, представляющей собой исходный материал для углеобразования. Первичная органическая масса ископаемых углей разделяется на сапропелевую и гумусовую.

Сапропелевые осадки формировались при накоплении на дне водоемов отложений простейших, главным образом планктонных водорослей, ткани которых состоят преимущественно из белков и жиров при незначительном количестве клетчатки.

Гумусовые осадки возникали при накоплении и последующем преобразовании на дне водоемов отмерших высших растений. Эти растения накапливались автохтонно на месте их произрастания или аллохтонно, сносясь в пониженные части рельефа водными потоками. В озерно-болотных водоемах возникали лимнические, в прибрежно-морских паралические угли.

Захоронение органической массы под перекрывающими осадками, диагенез и последующий метаморфизм приводили к углефикации и образованию ископаемых углей (бурый, каменный, антрацит, шунгит и графит). Примеры месторождений Экибастузский (рис. 53), Минусинский, Челябинский, Кузнецкий, Донецкий угольные бассейны.

Рис. 53 Схема Экибастузского угольного бассйна (по В.Ф. Череповского)

1-доугольные породы; 2-угленосные отложения нижнего карбона; 3-основной угольный горизонт. Марки углей: СС- слабоспекающийся; Ж-жирный; К- коксовый; Г- газовый.

Месторождения горючих сланцев

Горючими сланцами считают карбонатные, кремнистые или глинистые породы, содержащие органическое вещество в количестве 15 — 40%. Они являются низкокалорийным топливом и ценным химическим сырьем. В настоящее время разработка таких месторождений ведется главным образом в Китае, России и Эстонии, в небольших объемах — в США, Германии, Швеции, Бразилии и Израиле. Горючие сланцы могут быть гумусовыми, сапропелевыми и смешанными. Промышленное значение имеют лишь сапропелевые сланцы. Среди месторождений горючих сланцев известны образования всех периодов – от кембрийского до третичного.

Проектное задание: Изучить особенности формирования осадочных месторождений

Вопросы для самоконтроля знаний:

Что такое осадочные месторождения?

Промышленное значение осадочных месторождений.

Как образуются механические осадочные месторождения, и какие полезные ископаемые с ними связаны?

Как происходит процесс хемогенного осадконакопления?

Месторождения солей, условия образования, примеры месторождений.

Приведите примеры месторождений железа, марганца и алюминия осадочного происхождения.

Что означает термин «геохимический барьер»?

Какие месторождения принято относить к биохимическим?

Каковы источники фосфора в месторождениях фосфоритов (гипотеза А.В. Казакова)?

Какие породы относятся к карбонатным?

Перечислите кремнистые породы.

Приведите примеры месторождений угля.

Литература [1, с.232-257] [2, с.209-214, 248-310] [3, с. 493-549] [10] [11]

источник

Источники:

http://bytrina11.ru/kladovaya-zemli/osadochnyie-i-magmaticheskie-poleznyie-iskopaemyie-rossii-i-drugih-chastey-sveta.html
http://magictemple.ru/osadochnye-poleznye-iskopaemye/
http://geomineral.ru/osadochnye-mestorozhdeniya/
http://studfiles.net/preview/1810273/page:14/