3.2. Железные породы
К железным породам относятся – породы, содержащие 50% железистых минералов.
По минеральному составу среди них выделяют: окисные, карбонатные, силикатные, и фосфатные (табл. 3.2.1).
В качестве ассоциирующих минералов встречаются: кальцит, глауконит, хлориты, глинистые минералы. Примесными компонентами являются аллотигенные обломки кварца, полевых шпатов и других устойчивых минералов, в том числе таких, как лейкоксен, анатаз и др.
По условиям формирования железные породы делятся на континентальные, морские и океанические. Литофацильная схема формирования железистых пород показана на рис 3.2.1
Рис. 3.2.1. Схема формирования железных пород
Таблица 3.2
Состав железных пород
Железистые породы |
Минеральный состав |
Химический состав минералов |
Содержание Fе в % |
Окисные |
Матнетит Гематит Гидрогеатит Гётит Лимонит |
Fe Fe2O4 Fe2O3 Fe2O3хnH2O FeOхOH FeOхOHхnH2O |
72,2 70,0 63-69 62,9 48,6 |
Карбонатные |
Сидерит Анкерит |
FeCO3 Co(Mg, Fe)(CO3)2 |
48,3 - |
Силикатные |
Лептохлориты Тюрингит Шамозит |
Fe3,5(Al, Fe)1,5[Si2,5Al1,5O10]х(OH)6хnH2O Fe4Al[Si3AlO10][OH]6хnH2O |
До 52,3 До 36,9 |
Сульфидные |
Пирит Марказит Гидротроилит |
FeS2 FeS2 FeSхnH2O |
46,6 46,6 - |
Фосфатные |
Вивианит |
Fe3(PO4)2х8H2O |
- |
Таблица 3.3
Классификация железистых пород
Состав
Генезис |
Окисные породы |
Закисные породы |
Континентальные:
|
Лимонит-гётит-гидрогематитовые, обычно натечные с реликтами исходных пород, оолиты, желваки лимонит-гётит-гидрогётитовые |
Цемент шамозитовый карбонатный |
Морские:
- фации открытого моря |
Оолиты гематитовые в обломочном материале |
Кристаллические сидеритовые, шамозитовые, сульфидные с глинистым, кремнистым и органическим материалом |
Океанические: железо-марганцевые |
Гётит-гематит-вернадитовые конкреции |
|
3.2.1. Источники мобилизация вещества
Первичным источником железа для формирования осадочных пород являются разрушаемые магматические породы ультраосновного и основного состава. Содержания в них окисного и закисного железа могут достигать 12%. В последующих геологических процессах источником железа могут быть и метаморфические, и осадочные породы, обогащенные им.
Источником железа могут служить и эндогенные магматические очаги, поставляющие железо по разломам в виде пирокластического материала, лав, гидротермально-метасоматических растворов и газовых эманаций. К последним относятся известные всему миру "черные курильщики". Развитие их большей частью связано с зонами подводного вулканизма в спрединговых и рифтовых зонах Мирового океана. Изучив современные океанические осадки, Н.М. Страхов показал, что роль вулканических процессов в привносе в океан рудных элементов, в частности железа, невелика и оценивается лишь в 1-2 %.
Мобилизация железа из изверженных пород и из пирокластического материала происходит под воздействием воды, кислорода и кислот.
В окислительной среде в результате разложения алюмосиликатных и силикатных минералов образуются соли соответствующих кислот, содержащие одновалентные и двухвалентные металлы (кальций, магний, железо и др.). Эти соли переходят в раствор. Кроме того, выделяется свободный кремнезем, переходящий большей частью в состояние истинного (молекулярного) или коллоидного раствора. Наконец, в результате разложения первичных силикатов возникают новые осадочные водные силикаты (каолин и др.), водные окислы железа (гётит, лимонит и др.) и алюминия. Из-за нерастворимости эти минералы слагают остаточные продукты химического выветривания.
Роль кислорода при разложении минералов, в основном, сводится к процессам окисления металлов, обладающих различными степенями валентности. Из таких металлов наиболее важно железо, которое в земной коре существует в закисной (двухвалентной) и в окисной (трехвалентной) форме. В окислительных условиях железо, входящее в состав первичных минералов, как правило, в закисной форме (оливин, пироксены и др. минералы), выпадает в виде труднорастворимого гидрата окиси. Для растворения этот гидрат требует высокой концентрации кислот, которая редко достигается в условиях выветривания. Поэтому в окислительных условиях железо, как правило, не переходит в раствор, а остается на месте либо в виде водных окислов железа (минералов группы гётита), либо водных силикатов трехвалентного железа (нонтронита).
Ультраосновные породы, не содержащие полевых шпатов, при химическом выветривании в окислительной обстановке дают землистые породы, состоящие в основном из водных окислов железа (гётита, лимонита и др.). Часто они содержат примесь кремнезема в виде опала или халцедона и магния в виде магнезита». Таким путем, возникают многие промышленные месторождения железных руд коры выветривания содержащие нередко заметную примесь хрома, никеля, кобальта, марганца, т.е. элементов, входящих в качестве примеси в состав ультраосновных пород.
В восстановительной среде кальций, магний и железо переходят полностью в раствор в виде солей тех или иных кислот. При наличии углекислоты эти металлы переходят в раствор в форме бикарбонатов Са(НСО3)2, Мg(НСО3)2, Fе(НСО3)2, растворимость которых в несколько десятков раз выше, чем растворимость нейтральных карбонатов. Образование бикарбонатов возможно только при избытке углекислоты. Понижение концентрации углекислоты, происходящее по тем или иным причинам, всегда вызывает распад бикарбонатов и выпадение осадка в виде нейтральных карбонатов.
Мобилизация железа из минеральных форм возможна и организмами: сначала бактериями с помощью энзимов, а затем и более высокоразвитыми видами организмов. Организмы не только освобождают железо из минеральных форм, но и поглощают его в значительных количествах для протоплазмы и хлорофилла, без которых жизнь организма невозможна.