Хемогенні осадові родовища
Хемогенними називаються осадові родовища, які утворюються в результаті осадження корисних компонентів із істинних або колоїдних розчинів у морях, озерах, болотах.
Утворення розглянутих родовищ визначають такі фактори: присутність необхідних іонів (з корисними компонентами), рН і Eh середовища; глибина басейну опадонакопичення; близькість берегової лінії; будова поверхні дна; течії у прибережній зоні морів; життєдіяльність організмів; вертикальні коливальні тектонічні рухи. Виділяються родовища, утворені:
- Зі справжніх розчинів - солі, гіпс, ангідрит, барит, борати;
- з колоїдних розчинів – найбільш характерні руди Fe, Mn, Al, рідше Pb, Zn;
Зі справжніх розчинів солеутворення відбувається в басейнах 2-х типів: морських і континентальних.
Морські басейни солеутворення пов'язані з коливальними рухами суші. Вони утворюються у пониженнях прибережних ділянок, залитих морем і потім відшнурованих барами, косами тощо. Це лимани, лагуни, прибережні озера (рис. 66).
Найбільші епохи галогенезу: карбон (Ангаро-Ленський район, Якутія); силур-девон (Півн. Америка, Мінуса, Дніпрово-Донецький район), перм - найбільш потужне соленокопіння (Приуралля, Прикаспій, Польща, Німеччина, Півн. Америка, Англія); юра-крейда (СР Азія, Франція, Півн. Африка); тріас (Закарпаття, Прикаспій, Іспанія, Польща, Туреччина та ін.). У процесі опадонакопичення утворення соляних родовищ відбувалося нерівномірно. Максимальний прояв галогенезу – заключні стадії геологічних циклів.
Найбільш сприятливими є кліматичні умови сухого та жаркого клімату, в яких відбувається інтенсивне випаровування та осолонення. У сучасних солерідних басейнахсоляна маса складається з рапи (соляний розсіл) та самосаду (тверді соляні накопичення). Найбільш потужні соляні поклади приурочені до стійких структур, що прогинаються. Вони формувалися у передгірних чи синклінальних прогинах (Сибірська, українська, Африканська, Північно-Американська платформи).
Мінеральний склад галогенних родовищ визначають хлориди, сульфати Na, K, Mg, Ca з домішкою бромідів, іодитів, боратів. Хлориди: галіт (NaCl), сільвін (КСl), карналіт (KСl. MgCl2. 6 Н2О); сульфати: мірабіліт (глауберова сіль) Na2SО4. 10 Н2О, ангідрит СаSО4, гіпс СаSО4. 2 Н2О.
Я. Вант-Гофф та Н. Курнаков встановили послідовність солеутворення при випаровуванні морської води. По “Сонячній діаграмі” М. Курнакова послідовно виділяються гіпс-галіт-епсоміт-гексагідрит-карналіт-бішофіт.
1 - кристалізація солей з води, відкладення карбонатів, потім гіпсу;
2 - збільшення концентрації в 10-11 разів, відкладення галіту з домішкою гіпсу;
3 - відкладення ангідриту (при піднятті рівня моря та змішуванні розчину з морською водою);
4 - виділення залишилися легкорозчинних солей K і Na в лагуні, повністю відокремленої від моря.
Поклад має бути перекрито глиною, що запобігає розмиву. У стадію діагенезу відбувається перекристалізація, виникають нові мінерали (астраханіт та ін.).
Для соляних басейнів характерна специфічна тектоніка. Вона пов'язана з низькою питомою вагою солей та їхньою пластичністю. У міру зминання товщ у складки відбувається вичавлювання пластичних солей у ядра антикліналів. Соляні бані утворюються і в спокійній обстановці за моделлю "спливання" більш легких порід.
У Сх. Сибіри родовища солей поширені в Присаянні, а також на Сибірській платформі в межах Непськогосклепіння.
З колоїдних розчинів утворюються родовища ряду металів: Fe, Mn, Al, Cu, U, Ge, Mo та ін.
Геологічні умови утворення родовищ визначаються характером джерел рудної речовини, особливостями перенесення та накопичення металоносних опадів.
Перенесення здійснюється річками та ґрунтовими водами у вигляді колоїдних з'єднань та суспензій. Вміст металів дуже низькі – від 0,007 до 1 мг/л. Fe переноситься у вигляді золю Fe (ОН)3 3+ , Al - у вигляді гідратів окису, Mn - у вигляді бікарбонату та золю гідрату двоокису. Необхідна присутність гумусових та інших речовин, які не дають металам осаджуватися у процесі транспортування. За тривалий час може бути перенесено дуже багато речовини. Так, за даними Дж. Грюнера нар. Амазонка за 180 тис. років могла перенести близько двох мільярдів тонн заліза.
Відкладення металів з колоїдних розчинів відбувається у прибережній зоні озер та морів внаслідок коагуляції колоїдів та переведення їх в осад. Головна роль належить змішанню колоїдних розчинів Fe, Mn з істинними розчинами, зокрема, з морською водою, багатою солями. Велика роль біохімічного процесу - бактерії у процесі життєдіяльності переводять метали на осад. Сприятливі умови – розчленованість берегової лінії, численні річки.
У зв'язку з різною геохімічною рухливістю з'єднань металів ближче до берега накопичується Al (боксити), у верхній частині шельфу – Fe, у нижній частині шельфу – Mn (рис. 67). Часто зустрічаються Fe – Al і Fe – Mn руди. У цьому напрямі (берегова лінія – верхній шельф – нижній шельф) змінюється мінеральний склад: оксиди змінюються карбонатами, та був силікатами.
Для геологічної будовиродовищ характерні пласти, пластоподібніпоклади, лінзи, гнізда; протяжність пластів - десятки км, потужність - десятки м. Пластові тіла можуть мати кілька км завширшки і часто характеризуються складною внутрішньою будовою (рис. 68). У багатьох випадках структура рудного поля ускладнюється великими підняттями та прогинами. Так, Керченське родовище заліза складається з низки рудоносних прогинів - мульд, розділених підняттями.
Мінеральний склад. Руди хемогенних осадових родовищ характеризується переважанням окисних, гідроокисних, карбонатних та силікатних руд.
Для родовищзалізахарактерні такі типи руд: 1- окисні руди бурих залізняків - лимоніт, гідрогетит, гетит, гематит, іноді магнетит; 2- карбонатні руди - сидерит (FeСО3); 3 - силікатні руди - шамозит (хлорит), тюрингіт Fe4Al[Si3AlО10] [ОН]6. n Н2О.
Крім того, у складі цих руд містяться окиси Mn, кварц, халцедон, польовий шпат, кальцит, барит, гіпс; сульфіди.
Характерна оолітова, смугаста текстура.
Типові родовища – оз. Верхнє (Півн. Америка), Керч, КМА, родовища Тюрінгії, Зап. Сибіру (Колпашово).
Родовищамарганцюмістять руди: 1-гідроокисні (континентальні озерні відкладення) - псиломелан (В, Mn)3 (О. ВІН)6 (Mn8О16), піролюзит (Mn O2), лимоніт, опал, глини; 2 - окисні (морські) - манганіт, піролюзит, псиломелан; 3- карбонатні - родохрозит, манганокальцит, опал, пірит та ін; 4-силікатні – родоніт, гранат, гематит, магнетит, кварц.
Родовища України та країн СНД: Усинське, Атасу, Нікополь, Чіатури (див. рис. 68), опівночі (див. рис. 4).
Серед руд Al (бокситів) за мінеральним складом виділяють: 1 моногідратні боксити, що складаються з беміту або його кристалічної різниці - діаспора (Al2О3. Н2О); 2- тригідратні, що складаються згіббситу (Аl2О3. 3 Н2О). Крім того, у складі бокситів є гематит, гетит, каолініт. Текстури: бобові, оолітові, піщані, афанітові.
Існують дві моделі освіти бокситів:
1. Осадово-латеритна гіпотеза - продукти вивітрювання порід, багатих на польовий шпат, переносяться поверхневими водами у вигляді суспензій і осаджуються в морському басейні.
2. Осадова – Al з гумусовими речовинами утворює комплексні сполуки. Осадження відбувається при розпаді каолінової молекули та вивільненні глинозему під дією сильних кислот (сірчаної та ін.). Al2О3 перетворюється на розчин як Al2 (SO4)3. Потім утворюється гідроксид Al(ОН)3 та гідаргіліт Al2О3 . 3 Н2О.
Родовища радіоактивних, кольорових та рідкісних металів - U, Cu, V, Mo, Sr, Ge приурочені до чорних сланців з розсіяною вкрапленістю рудних мінералів (Мансфельд у Німеччині, Кольм у Швеції, Чаттангуа у США).
Родовища включають пласти бітумінозних мергелистих сланців, у яких тонко розпорошені борніт, сфалерит, халькозин, галеніт, срібло. Містяться також V, Ni, Mo, Pt, Pb. Орудіння формується як продукт взаємодії морської води, що містить метали, з бактеріями сапропелевого мулу на дні моря.
Найбільш типові рудні формації хемогенних осадових родовищ: 1 - гіпс-ангідрит-галітова (Ангаро-Ленський солоносний басейн); 2 - галіт-карналітова (Верхнекамське); 3 – сидерит-лимонітова (родовища Швеції, Канади); 4 – шамозит-гетит-гідрогетитова (Керчинське); 5 – псиломелан-гідрогетитова (Южн. Урал); 6 - марганцовистих вапняків (Усинське в Зап. Сибіру); 7 – опал-піролюзитова (Нікополь в Україні, Чіатури на Кавказі); 8 – діаспор-бемітова (Півн. Урал).