Лекция 24. Химические осадочные месторождения солей
Лекция 23. Механические осадочные месторождения
Механические (или обломочные) осадочные месторождения образуются при перемещении обломочного материала и происходящей при этом механической его сортировке, которая приводит к накоплению полезного ископаемого.
Механические осадочные месторождения формируются в результате механической дифференциации обломочного материала, которая происходит в процессе их переноса и отложения. Механическая дифференциация представляет собой сортировку обломочного материала и отложение в определенной последовательности, определяемой величиной, плотностью и формой обломков.
К механическим осадочным месторождениям относятся месторождения строительных материалов (гравия, песка, глины), россыпные месторождения металлических полезных ископаемых (золота, платины, касситерита, шеелита, монацита, циркона, рутила, ильменита, магнетита и др.) и неметаллических полезных ископаемых (алмаза, корунда, берилла, топаза и др.).
Механические (или обломочные) осадочные месторождения представлены континентальными и прибрежно-морскими образованиями.
Типичными представителями механических (или обломочных) осадочных месторождений могут служить месторождения гравия, песка и глины, которые используются в производстве строительных материалов.
Месторождения гравия представлены: 1) аллювиальными отложениями рек, 2) прибрежными морскими и озерными отложениями, 3) флювиогляциальными отложениями, 4) образованиями временных горных потоков воды и конусов выноса. Они могут быть современными и древними. В последнем случае они сильно уплотнены и малопригодны для использования в производстве строительных материалов.
Месторождения песка по условиям образования разделяются на элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, флювиогляциальные, озерные, морские, эоловые. Наибольшее практическое значение имеют аллювиальные, озерные и морские пески. По составу среди песков выделяются мономинеральные (олигомиктовые) и полиминеральные (полимиктовые).
Мономинеральные кварцевые пески являются сырьем для стекольный, металлургической и абразивной промышленности. Месторождения кварцевых песков (Люберецкое, Латненское в России, Часовьярское на Украине) представляют собой озерные и морские отложения. Известны месторождения песков кайнозойского, мезозойского и палеозойского возраста.
Месторождения глин по условиям образования выделяются в корах выветривания, делювиальные, аллювиальные, озерные, морские, лессовые. Главными минералами глин являются каолинит, галлуазит, монтмориллонит, пирофиллит, аллофан и гидрослюды. Кроме того, в состав глин входят различные оксиды и гидрооксиды, а также неразложенные породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты и др.). При содержании 50-60% песка породы называется суглинком,а более 80% - супесью.
Озерные месторождения глин являются ценным сырьем для промышленности и называются огнеупорными и керамическими. Эти глины не содержат гидрооксидов железа и отличаются особой чистотой. В морских условиях образуются глины, содержащие вредные примеси. Геологический возраст месторождений глин четвертичный, палеогеновый, мезозойский и палеозойский.
Основная литература: 1 [233-234], 2 [214].
Контрольные вопросы
1. Какие месторождения относятся к механическим (обломочным) осадочным образованиям?
2. Какие выделяются месторождения гравия по условиям образования?
3. Какие месторождения песка выделяются по условиям образования?
4. Какие месторождения глин выделяются по условиям образования?
Химические осадочные месторождения образуются при осаждении и накоплении минеральных веществ на дне водоемов (озер, морей, заливов, лагун).
Химические осадочные месторождения из истинных растворов связаны с галогенной (соленосной) формацией, к которой принадлежат месторождения минеральных солей калия, натрия, магния, кальция. Главным источником минерального вещества для формирования соляных месторождений является морская вода, которая представляет солевой (истинный) раствор хлористых, сернокислых и углекислых химических соединений. Среднее содержание солей в морской воде с нормальной соленостью составляет 3,5%. Понижение или повышение солености морской воды определяется климатическими условиями, в которых находится водный бассейн и количеством поступающей в него пресной воды.
Месторождения минеральных солей возникают в аридных климатических зонах в водных бассейнах повышенной и высокой солености. Растворенные в морской воде соли могут выпадать из нее при насыщении раствора вследствие испарения воды. Выпадение солей из раствора зависит от степени их растворимости и сначала осаждаются труднорастворимые, а затем легко растворимые соли. Кроме растворимости на последовательность выпадения солей оказывают влияние относительное содержание солей в морской воде, температура воды, давление, рН и др. В условиях жаркого сухого (аридного) климата происходит интенсивное испарение воды и начинается осаждение солей. В первую очередь, при повышении солености до 15%, выпадал кальцит. При повышении солености до 15-27% осаждается гипс. Процесс солеотложения может остановиться на образовании гипса вследствие изменения режима водоема, увлажнения климата и тогда возникают только гипсовые месторождения. При продолжающемся испарении воды, когда соленость повышается до 27% и более, начинает осаждаться галит. Солеобразование часто заканчивается образованием месторождений каменной соли. Образование калийных и магнезиальных солей может произойти лишь при полном отделении соляной бухты от открытого моря. При полном испарении воды солеродных бассейнов происходит отложение солей калия и магния. Эти соли легкорастворимы и быстро поддаются эрозии. Поэтому месторождения калийных солей сохраняются, если после образования они были перекрыты слоем глины, предохраняющим от размыва.
Соляные залежи имеют пластовую форму залегания. Многие соляные месторождения характеризуются специфической соляной тектоникой с образованием соляных куполов и штокообразных залежей. К солянокупольным структурам часто приурочены месторождения нефти и газа.
Соляные месторождения приурочены к краевым прогибам и синеклизам на платформах, а также встречаются в межгорных впадинах складчатых областей.
В истории геологического развития Земли устанавливается несколько эпох соленакопления: кембрийская, пермская, юрская, меловая и неогеновая.
Крупные промышленные месторождения каменной и магнезиально-калийных солей имеют морское происхождение: месторождения калийных солей Верхнекамского бассейна на западном склоне Урала, Старобинское в Белоруссии, Стассфуртское в Германии месторождения каменной соли Славяно-Артемовское на Украине, в Прикаспийской впадине Западного Казахстана и др.
Кроме морских соляных месторождений имеются многочисленные небольшие месторождения современных соляных озер, имеющие континентальное происхождение. Современное солеобразование происходит в водных бассейнах двух типов: 1) связанных с морем и питавшихся морской водой; 2) континентальных соляных озерах (бессточных впадинах), питавшихся водами суши. Соляная масса современных бассейнов состоит из рапы (соляного рассола) и самосада (твердых соляных накоплений на дне водоема). Среди современных соляных месторождений встречаются хлоридные озера с каменной солью (озера Баскунчак, Эльтон и др.), сульфатные соляные водоемы (Аральское и Каспийское моря), карбонатные (или содовые) озера в Кулундинской степи.
Некоторые соляные месторождения содержат бор в виде рассеянного среди них калиборита. Бораты образуют пластообразные и линзовидные тела. Они связаны с соленосными породами и горизонтами гипса с прослоями глин. Боратовые руды разнообразны по минеральному составу. Рудообразующими минералами боратовых руд являются ашарит, гидроборацит, иньонит, колеманит, улексит, пандермит. Полиборатовые руды (гидроборацитовые, иньоитовые, колеманитовые) образуются вследствие преобразования ашарит-улекситовых руд под воздействием грунтовых и подземных вод.
Месторождения боратов образуются при процессах выветривания бедных борсодержащих солей. В зоне выветривания борные соединения растворяются и накапливаются в гипсовой шляпе в виде боратов-ашарита, улексита и др. К гипсовой шляпе соляного штока, сложенного соленосными породами (ангидритом, каменной и калийными солями) приурочено Индерское месторождение в Западном Казахстане.
При разработке соляных месторождений попутно извлекаются соли бора, брома, йода, цезия, рубидия и других элементов.
Основная литература: 1 [234-238], 2 [248-266]
Контрольные вопросы
1. Как образуются месторождения солей?
2. Какое среднее содержанке солей в морской воде?
3. Какая последовательность выпадения солей из растворов?
4. В каких водных бассейнах образуются месторождения солей?
5. Какие минералы характерны для соляных месторождений?
6. Назовите примеры древних (ископаемых) к современных месторождений солей?