Страницы Список страниц 36 37 38 39 40 · · ·  42                    

2. Химические и биохимические осадки и породы

Кроме пород, образовавшихся путем отложения в виде обломочных частиц, в большом количестве встречаются осадки, являющиеся результатом выпадения из растворов, — либо обычным путем кристаллизации или же свертывания (коагуляции) коллоидных растворов. Очень часто в процессах осаждения принимают участие, в результате биохимических процессов, и живые организмы— животные, растения и в том числе бактерии. Многие из этих осадков представляют весьма ценные полезные ископаемые как рудного, так и нерудного типа. Достаточно указать на осадочные железные и марганцевые руды, бокситы, каменную и другие соли, известняки, доломиты и пр.

Железистые осадочные породы.

Эти породы, имеющие огромное практическое значение, как основное рудное сырье черной металлургии, сложены или различными гидратными соединениями железа (лимониты), или же относятся к карбонату железа (сидериты) . Нередко встречаются и богатые железом силикаты типа хлоритов. Кроме основного элемента этих руд — железа, они содержат примеси фосфора, мышьяка, серы и др. Эти примеси, даже в самых малых количествах, влияют на технологические свойства руд и должны тщательно учитываться при исследованиях и разведке. Отложение железистых осадков может идти как в пресных, так и в морских водах, что и создает озерные, болотные и морские железнорудные породы.

Довольно характерным для подобных пород является их оолитовое строение. Под названием о о л и т ы подразумеваются крупнозернистые агрегаты очень мелких кристаллических зерен и волокон, образующих скорлуповатые или радиально-лучистые тела (стр. 40).

Образование оолитов обычно приписывается мелководным, достаточно теплым водным бассейнам, с движением воды, способным передвигать или перекатывать лежащие на дне зерна.

Железнорудные породы обычно окрашены в бурые, желто-бурые, зеленовато-бурые цвета, в зависимости от цвета слагающих их железистых минералов.

В СССР наиболее крупным осадочно-железнорудным районом является Керчь в Крыму, а также Липецк и другие в центральных частях РСФСР. В Западной Европе огромное практическое и в связи с этим политическое значение имеют осадочные руды Лотарингии и Люксембурга, расположенные на границе Франции и Германии.

Марганцеворудные осадочные породы.

Эти, также практически чрезвычайно важные, породы окрашены обычно или в черный цвет, если они сложены пиролюзитом и другими кислородными соединениями марганца, или имеют розовато-серую окраску, если главными минералами являются карбонатные соединения.

По своему генезису марганцеворудные породы близки к железнорудным и так же, как они, нередко имеют оолитовое строение.

Особенно важное значение имеют марганцеворудные породы Никополя в УССР и Чиатури в Грузии, где они образуют слоистые породы третичного возраста. Их морское происхождение доказывается наличием зубов акул, нередко находимых среди оолитов марганцевой руды.

Боксит. Боксит состоит в основном из гидратов окиси алюминия, представленных в одних случаях диаспорой — А100Н, в других — гидраргиллитом— Аl(ОН)3 с примесью маловодных гидратов окиси железа, иногда в значительных количествах, а также каолинита, кремнезема и ТiO2 (2—5%). Чистые диаспоровые бокситы содержат до 74% — Аl2O3 и 26% Н2O. Чистые гидраргил-литовые бокситы содержат до 64% Аl2O3 при 36% Н2O.

Часто бокситы имеют мелкодисперсную структуру. Средняя их твердость 3—4.

Цвет бокситов белый, серый, охряно-желтый, буровато-красный. Бокситы встречаются пластами среди осадочных горных пород, иногда землистыми массами вместе с глинами. Нередко бокситы в большей или меньшей степени цементированы; имеются все переходы от твердых, каменистых, обычно окрашенных в красные цвета водными окислами железа до мягких, марких, часто с мелко- и крупноолитовым строением.

Бокситы представляют частью продукты выщелачивания природными водами, богатыми органическими кислотами алюмосиликатных горных пород при особых условиях влажности и тепла (тропических или субтропических), частью продукты переноса и переотложения гидратов окиси алюминия, совместно с каолином и гидратами окиси железа, на дне озер.

В СССР особенно крупные месторождения бокситов диаспорового типа известны на восточном склоне Северного Урала—палеозойские месторождения Красная Шапочка, Черемухинское и другие севернее г. Серова и на Среднем Урале в районе Кушвы.

Эксплуатируются также нижнемеловые гидраргиллитовые (гиббситовые) месторождения бокситов на восточном склоне Среднего Урала (Каменский бокситовый район).

Смешанные диаспоро-гидраргиллитовые бокситы добываются в старейшем нашем месторождении — Тихвинском, Ленинградской области.

Диагностика. Бокситы отличаются от сходных с ними глин тем, что не всегда дают с водой пластичную массу. В виде исключения иногда встречаются и пластичные бокситы, состоящие из особенно тонкодисперсного вещества (гидраргиллита) с примесью гидратов окиси железа. От землистого лимонита боксит отличается окраской и цветом черты.

Употребление. Боксит — главная руда на алюминий. Содержание окиси железа не имеет большого значения и допускается до 20—25%; главной вредной примесью является кремне-кислота, которая сильно удорожает производство и при наличии 10—15% делает экономически невыгодным получение алюминия

Выплавка алюминия производится в большинстве случаев не на месте добычи, а в районах, располагающих большими ресурсами гидроэлектрической энергии. Кроме выплавки алюминия, боксит применяется для получения абразивов (искусственным корунд, алунд), при производстве специальных сортов цемента и солей алюминия (сульфат алюминия, хлоралюминий и др.).

Фосфоритные породы.

Многие крупные месторождения фосфоритов в СССР представляют осадочные породы, сложенные преимущественно фосфатами кальция типа апатита. Породы имеют весьма различный облик и цвет и в поле нередко ошибочно принимаются за мергель, опоку (описаны ниже), песчаник и пр.

Схема фосфоритообразования — осаждения фосфатов из морской воды в зоне шельфа

Рис. 127. Схема фосфоритообразования — осаждения фосфатов из морской воды в зоне шельфа в условиях восходящих холодных глубинных течений (А. В. Казаков):
1—фация береговых галечников и песков; 2—фосфоритная фация; 3—фация известковых осадков; 4-падение остатков планктона; 5—направление течений

Образование крупных пластовых залежей фосфоритов хорошо объясняется экспериментально обоснованной и хорошо иллюстрируемой (рис. 127) гипотезой А. В. Казакова. Сущность процесса сводится к концентрации фосфора плавающими морскими организмами (планктоном). Отмирающие тела опускаются в более глубокие зоны моря, где сильное давление увеличивает растворимость Са3(РО4)2 и СО2.

Морские течения, прижимающие к береговому склону насыщенную фосфатом воду, заставляют ее подниматься в области меньшего давления, что и вызывает осаждение фосфоритов, как морских осадков. Подобное объяснение генезиса хорошо иллюстрируется очень крупным и важным месторождением фосфоритов в Кара-Тау (Зап. Тянь-Шань).

Кристаллические химические осадки (соли).

Типичными химическими осадками, обусловленными испарением водных растворов и выпадением кристаллических веществ, являются разнообразные соли, преимущественно сульфаты и галоидные соединения.

Химические осадки образуются в замкнутых бассейнах мелководных морских заливах и соляных озерах, в которых благодаря сильному испарению воды под лучами солнца получается пересыщенный раствор, и происходит кристаллизация солей.

Из химических осадков самыми важными являются каменная соль, калиевые соли, мирабилит, ангидрит и гипс. Все они имеют определенный химический состав, представляют породы мономинеральные (состоящие из одного минерала), почему и рассмотрены были в отделе «Описание минералов». Здесь дается только их краткое описание главным образом с петрографической стороны.

Каменная соль.

Бесцветная, яснозернистая, иногда крупнокристаллическая или же слоистая. Вследствие загрязнения глиной иногда имеет сероватый или буроватый цвет. Присутствие незначительных количеств хлористого магния MgCl2 придает соли слабый горьковатый вкус и делает ее гигроскопичной.

Каменная соль по большей части залегает в виде линзовидных залежей, пластов, куполов и штоков, иногда громадной мощности. Нередко наблюдается чередование пластов каменной соли с гипсом CaSО4 · 2Н2О или ангидритом CaSО4, причем в этих слоях каменная соль отличается своей чистотой.

Размеры отдельных месторождений каменной соли иногда очень велики. При бурении в Донецком бассейне пласты каменной соли были прослежены на расстоянии свыше 60 км между Артемовском и Славянском и, кроме того, обнаружены близ г. Ромны на расстоянии около 300 км от Славянска, что дает представление о распространенности залежей каменной, соли на Украине. Соль залегает здесь в виде куполов, что считается признаком, указывающим на присутствие нефти на больших глубинах.

Месторождения каменной соли очень разнообразны и известны среди отложений разных геологических периодов. Крупные месторождения каменной соли на Украине, описанные выше, а также и Соликамские месторождения на Урале относятся к пермскому периоду.

Карналлит и сильвин.

В некоторых месторождениях вместе с каменной солью встречаются пласты калийных и калийно-магнезиальных солей, главным образом карналлита KCl · MgCl2 · 6Н2O и сильвина КСl. По внешнему виду эти соли похожи на каменную соль и отличаются только молочно-белой (сильвин) или красноватой окраской (карналлит). По вкусу они отличаются от каменной соли тем, что калийные соли — вяжущие, слегка жгучие, а магнезиальные — горькие. Примеси их к каменной соли придают ей такой же привкус, а примесь магнезиальных солей, кроме того, — способность поглощать воду и расплываться.

Крупнейшее мире месторождение калийно-магнезиальных

солей находится в Соликамске на Урале (рис. 128). При разведке этого месторождения на глубине от 88 до 260 м от поверхности земли была встречена сначала покровная каменная соль мощностью до 70 м, затем зона с преобладанием карналлита мощностью до 100 м, далее сильвинитовая зона (с преобладанием сильвина КСl) до 83 м мощностью и, наконец, нижний, подстилающий пласт каменной соли мощностью до 283 м.

Разрез части,Соликамского калийного месторождения

Рис. 128. Разрез части,Соликамского калийного месторождения:
1- наносы , 2—иэвестково-мергелистая толща; 3—глинисто-мергелистая
толща, 4 —покровная соль; 5—гипсоносиая толща; 6—сильвинитовая зона; 7—карналлиювая зона; 8—нижняя каменная соль

Чистые калийные соли залегают на глубине 140—310 м от поверхности земли.

Второе место по запасам калийных солей занимает знаменитое Стассфуртское месторождение близ Магдебурга в Германии, запасы которого исчисляются в 2 млрд. т окиси калия.

Образование подобных месторождений обусловливается существованием в прежние геологические периоды обособленных бассейнов, в которых происходила в течение долгого времени кристаллизация солей. При этом обычно в первую очередь выделяется наименее растворимый гипс CaSО4·2H2О, а затем при увеличении концентрации NaCl ангидрит CaSO4 и галит NaCl в виде каменной соли.

Если в бассейн получит доступ морская вода извне, поверх слоя каменной соли выделяется новый пласт гипса или ангидрита, затем снова пласт каменной соли. Если же нового притока воды не будет, после каменной соли начинают кристаллизоваться различные калийномагнезиальные соли.

Кроме Соликамского месторождения, в СССР за последнее время открыты крупные месторождения калийных солей с характерной красноватой окраской — в Средней Азии, недалеко от Термеза.

Гипс — CaSO4 · 2Н2O.

Как упомянуто выше, в замкнутых бассейнах при выделении солей из насыщенного рассола первыми выделяются гипс и ангидрит.

Гипс образует залежи, линзы и штоковидные массы, обычно сопровождаемые глинами, мергелями, каменной солью и ангидритом.

Месторождения гипса в СССР многочисленны в Архангельской и Вологодской областях — в системе рек Северной Двины и Печоры. На Урале гипс встречается в районе Кунгура, Осы в Поволжье и в других местах. Встречается во многих местах в Сибири и в Крыму. Большое практическое значение имеют месторождения гипса на Оке в районе г. Мурома.

АнгидритCaSO4. Порода плотной, реже крупнозернистой структуры, обычно белого цвета, иногда окрашенная в буровато-серый, синевато-серый и красноватый цвет. Ангидрит обычно содержит небольшие количества каменной соли, имеет солоноватый вкус и выделяется из растворов как химический осадок обычно при значительном обогащении растворов хлористым натрием. Залегает ангидрит пластами, нередко вместе с каменной солью. При действии воды ангидрит в некоторых случаях переходит в гипс, причем объем получающейся породы увеличивается на 0,2, следствием чего являются нередко складки и нарушение напластований, иногда довольно крупного масштаба.

В СССР ангидрит встречается на Урале близ Кунгура, на Украине (Артемовен) и в Поволжье (Куйбышевский край).

38

37 39