Не­компенсированная впадина”.

Повышение кислотности обу­словлено двумя причинами:

1) конечным продуктом окисления сульфидов в соответствии с обобщающей схемой Н₂S + 2O₂ =2H⁺ + SO₄^2– является серная кислота, которая дис­социирует полностью, сообщая раствору кислую реак­цию (два иона водорода в правой части уравнения), и

2) в кислой среде сероводородная и дру­гие слабые кислоты (H₂CO₃, H₂SiO₃, H₃PO₄) не диссоции­руют, или диссоциируют по первой ступени (H₂S = H⁺ + HS^–), сами являясь кислыми компонентами природных вод.

Эволюция физико-химических условий подготовительного бассейна от резко восстановительных к окислительным и от слабощелочных к кислым проис­ходит и при бактериальном окислении серо­водо­рода. Жизнедеятельность некоторых тионовых бактерий приводит к понижению рH водной среды до 2-3 и менее, такие указания также имеются в литературе.

После предварительного уяснения направления изменений щелочно-кислотной обстановки в под­гото­вительном бассейне можно перейти к оценке поведения марганца (и алюминия) в заключитель­ной фазе рудогенеза.

В учебниках геохимии (17, с. 40) сообщается, что при pH = 11 начало осаждения гидроксида мар­ганца наступает при достижении концентра­ции его в растворе 2,2´10^–6г/л, а при pH = 8 для на­чала садки необходимо увеличение его содержания в миллион раз, т.е. до 2,2 г/л. На этом осно­ва­нии часто делается совершенно ошибочный вывод о том, что для образования месторождений марганца требу­ется высокая щелочность вод бассейна седиментации.

Высокая щелочность действи­тельно способст­вует выпадению марганца, но она же и препятст­вует накоплению его в растворе, по­этому стано­вится понятно, что в замкнутых водоемах без при­тока кислых вод с высокими содержа­ниями марганца невоз­можно образование его месторождений.

Выше показано, что воды подготовительного бассейна в процессе его эволюции могут стать кис­лыми и сильнокислыми. Повышение кислотности сопровождается увеличением растворимости соедине­ний марганца, которая в ультракислых средах может достигать растворимости его сульфата (38,6%) или хлорида (42,3%), следовательно, химического запрета на естественное повышение со­держаний мар­ганца от 250-450 мкг/л в восстанови­тельных условиях сульфидных вод до 250-450 г/л в кислой среде тех же вод не существует.

По известным данным (8, 23) в сероводородной котловине Черного моря накоплено от 100 до 216 млн. тонн растворенного марганца. Если подсчи­тать необходимую для образования крупных место­рожде­ний концентрацию марганца в водах подготовительного бассейна, то окажется, что впа­дина такой емкости, как Черноморская (5470 куб. км) должна содержать 0,2-2,0 г/л марганца, что дос­та­точно для образования всех месторож­дений причерноморской группы с общими запасами от 1 до 10 млрд. тонн.

Перспективы реализации такой емкости подготовительного бас­сейна и скорость об­разова­ния мес­торождений также можно оценить по расходу пролива, - Босфор, например, спосо­бен полно­стью осушить Чер­ное море (при отсутствии притока) за 5470 : 340 куб. км = 16 лет.

Если же учесть, что окисление вод подготовительного водоема сопро­вож­дается кон­центрацией марганца на стратифицирован­ном уровне редокс-зоны, то вполне вероятен ураган­ный сброс основного объема накопленного рудного вещества через про­ливы за еще более корот­кое время (месяцы).

Относительно форм нахождения марганца в кислых водах имеются различные суждения: это мо­гут быть диссоциированные в той или иной мере карбонаты и бикарбонаты, гидраты и гидро­ксиды, суль­фаты и хлориды, комплексные соединения. Грамм-Осипов (5) считает, что 90% всего объ­ема растворен­ного в океанических водах марганца представлено в двухвалентной форме ка­тиона Mn²⁺(59,32%) и MnCl⁺(30,43%).

Поскольку свободные катионы, как правило, гидратируются, то следует пред­положить, что в ки­слой среде подготовительного водоема относи­тельно устойчивой формой нахожде­ния марганца мо­гут быть ацидокомплексы типа [Mn(Н₂O)₆]Cl₂, которые, попадая че­рез проливы в слабощелоч­ные усло­вия вод конечного водоема, распадаются, обнажая заряд акваком­плек­сов [Mn (Н₂O)₆]²⁺, а те, в свою очередь, теряют под действием электроли­тов одну за дру­гою молекулы воды и еще больше обна­жают заряды гранул; в результате этого процесса слабый катион марганца из раствора вытесня­ется (высали­вается) в виде гидратированных коллоидов псиломе­лана.

* * *

Стадия седиментации

Выше показано, что одно только повышение кислотности вод подготовительного бассейна увеличи­вает растворимость соединений марганца в мил­лионы раз, но превосходство коллоидной рас­тво­римости над молекулярной еще больше - 100-500 млн. раз (31, с. 23).

Там же (с. 26) Ф.В. Чух­ров отмечает, что “Если электролит приливается к золю маленькими пор­циями и через большие про­межутки времени, коагу­ляция не происходит...”, в рассматриваемой же мо­дели марганцеворуд­ного процесса “рудо­носные” воды пролива поступают в разбавленные (оли­го­цен) или концентрирован­ные до стадии садки гипса (кунгур) электролиты конечных водо­емов, что должно спо­собствовать течению процесса коагуляции.

Однако, резкого или постепенного изменения Eh-pH водной среды недостаточно для об­разова­ния промышленных концентраций марганца, поскольку его осаждение контролируется буфер­ными свойствами углекислой системы.

В литературе часто описывается высокая адсорбцион­ная способность гидроокислов марганца, но это может означать, что и сами они должны легко сорбиро­ваться частицами терригенной и вулкано­генной составляющих твердого или коллоидного стока поверхно­стных вод. Так, гель кремне­вой кислоты SiO₃^2–, образующийся при повышенных pH аридного выветривания, а также мно­гие минералы глин, как и MnO₂, относятся к отрица­тельно заря­женным коллои­дам, перемешива­ние которых с противоположно заряженными гидрозолями марганца (если они не пептизируются) пе­рево­дит систему в изоэлектрическое состояние, при котором происхо­дит быстрая коагуляция и выпа­дение в осадок псиломеланов:

[Mn (Н₂O)₆]²⁺ + SiO₃^2– ® MnO´nH₂O¯ + SiO₂ (1)

Процесс сорбции двухвалентного марганца можно оценивать скоростью его окисле­ния по Д. Кре­рару и Х. Барнсу: “Эффективная величина Eh на поверхности здесь на 200-400 мВ выше, чем в морской воде, скорость окисления марганца (на поверхности твердых частиц - Г. В.) увеличива­ется в 10⁸раз...” (16, с. 168).

Концентрация сорбционно активных дисперсных взвесей в прибрежных водах морей и океанов по данным Ю.А. Богданова и А.П. Лисицына дости­гает 1000 мг/л (15, с. 327), что при удельной поверх­но­сти терригенного глинистого ила 13,5-17,5 кв. м (там же, с. 333) для водоема глубиной 100 м составит 13500-17500 кв. м на 1 кв. м площади бассейна седиментации, т.е. при равных прочих ус­ловиях “пло­щадь садки” марганца или ско­рость его осаждения в присутствии терригенного мате­риала должна увели­чиваться примерно в 15 тыс. раз по сравнению с более чистыми в отноше­нии взве­сей водами пелагии океана.

Возможно, что и этого количества твердого сорбента недостаточно для высаживания за 1 год 1-2 тонн марганца на каждый кв. м наиболее бога­тых залежей Чиатурского или Никопольского ме­сторо­ждений. Однако, с учетом постоянного привноса и более быстрого осаждения крупных взве­сей (их привнос, по Н.М. Страхову - 28, с. 186, увеличился в олигоцене в 1,5-2 раза по сравнению с верх­ним эоценом), а ещё вероятнее - в связи с тем, что скорость накопления отложений дельт явля­ется наи­высшей в перечне процессов терригенного (прибрежного) осадконакопления, сорбци­онное происхождение основной массы промышленных концентраций первичноокисных руд вряд ли может под­вергаться сомнению по при­чине недостатка сорбента.

Его недостаток отражается на характере седи­ментации руд лишь в удаленных от устья пролива участках шельфа, где пересыщенные карбона­тами подготовительного бассейна воды разгружаются образованием бедных манганокальцито­вых отложений, что полностью укладывается в схему литогене­тической зонально­сти марганцеворудных месторождений по А.Г. Бетехтину. Эта схема лучше теории “подтяжек" мар­ганца из карбонат­ной зоны шельфа в песчанистые осадки дельты объяс­няет приуроченность наибо­лее богатых залежей окисных руд к древнему побережью и попереч­ную по отношению к нему ориенти­ровку рудных тел.

В удаленных от устья пролива участках шельфа, где сорбционная активность взвесей твердого стока значительно уступает скорости синтеза гидро­карбоната марганца, пересыщенные углекисло­той рас­творы разгружаются осаждением родохрозита и марганцовистых кальцитов в резуль­тате реак­ции об­мена анионов:

[Mn(Н₂O)₆]Cl⁺ + Ca²⁺ + HCO₃ ^– ® (CaMn)CO₃ + H⁺ + Cl^– + 6H₂O, (2)

при этом садка карбонатных руд несколько замедляет нейтрализацию кислых вод диссоциацией сер­ной или соляной кислоты (водород в правой части уравнения).

Буферным действием (выделе­нием H⁺) сопровождается и образование псиломелана или манга­нита в прибрежной зоне, когда гидро­ксил-ион удаля­ется в осадок (MnOOH или Mn₂O₃´H₂O).

Зональные переходы от окисных руд к карбонатным отмечаются не только в плане, но и в разре­зах месторождений, - это объясняется тем, что поставка рудного вещества проливами носит пуль­сирующий характер, определяемый режимом аэрации и разгрузки подготовительного бассейна, пара­метрами про­лива, скоростью прогибания побережья некомпенсированной впадины рудоотложе­ния, тектоническими подвижками в сопредель­ных районах, климатом и временем года, наконец.

“Вспышка” марганцевого рудогенеза в олигоцене подготовлена всей историей геологической и гид­ро­геологической эволюции Днепрово-Донец­кой, Прикаспийской, Куринской и Предкарпатской впа­дин в палеозое-мезозое: “В более уравновешенные периоды прошлого, например, в юре, природ­ные воды океанов почти повсеместно могли быть более или менее застойными... В юрском пе­риоде такие ус­ловия могли быть почти гло­бальными.”(34, с. 91), поэтому вынос марганца водами пролива имеет мас­совый, скоротечный и внезапный характер весеннего ледохода на реках при­мор­ских равнин.

Столь же скоротечное осаждение студенистого коагеля создает кажущуюся видимость перерыва в терриген­ном осадконакоплении, поскольку масса выпадающих в осадок обломочных час­тиц в этот короткий про­межуток времени значительно уступает количеству осаждающегося руд­ного вещес­тва.

- Так объясняется противоестественное залегание хемогенных руд в пес­ках и алеври­тах дельты.

Свежий студень марганцевого коллоида на подвижной поверхности дна шельфа подвержен воздей­ст­вию волн и придонных течений, которыми он разрывается и растаскивается по углублениям ложа, неконсолидированные его обрывки окатываются, сплющиваются, группируются в беспорядоч­ные скопления, засоряются алевритовым и песчаным материалом, переслаиваются с карбонатными осад­ками, при этом формируется всё многообразие текстурных типов руд и некоторые формы конкре­ций - веретенообразные, желваковые, караваеобразные, лепешковидные, чечевицеоб­разные и другие.

Таким образом, описываемая схема марганцеворудного процесса не встречает принципиальных за­претов на течение химических реакций в сто­рону достижения максимальных (закритических для бас­сейна садки) концентраций марганца, напротив - она допускает и, вероятно, предпола­гает ввиду подготовленности исходного потенциала скачкообразный, на 2-4 порядка, рост концентраций мар­ганца на каждой ступени перехода его соединений из окислительных условий поверхностного стока в восстано­вительные - сероводородных котловин, из щелочной среды анаэроб­ной зоны - в кислые воды пролива, из молекулярных истинных растворов - в растворы коллоид­ные, из коллоидной формы - в сор­бированную, из водных дисперсоидов псиломе­лана - в твердую фазу рудных зале­жей.

* * *

Бокситорудный процесс в подготовительной стадии марганцеворудного

Продолжительная аккумуляция марганца в сероводородных котловинах континентальных морей не может происходить изолированно и в пол­ном отрыве от сопутствующей эволюции других руд­ных компонентов морской воды.

Накоплению марганца в анаэробной зоне сопутствует концентрация других гидрогенных элемен­тов, о чем свидетельствует состав железомар­ганцевых конкреций. Можно допустить, что в резко восстановитель­ных ус­ловиях вод­ной среды древних подгото­вительных бассейнов находилось боль­шое количество не только мар­ганца, но и железа, фосфора, меди, свинца, цинка, ванадия, ко­бальта, бария и других парагенетических компонен­тов стратиформных месторождений на конти­ненте и рудных конкреций в океане.

Имеются основания предпо­лагать накопление в бескислородной зоне и алюминия, хотя его хими­ческие свойства и реакционная способность сильно отличаются от таковых у марганца. В силу этих различий бокситорудный процесс по своему химизму явля­ется почти зер­кальным отражением мар­ганцеворудного.

Члены "гумидной триады" в таком понимании осадочного рудогенеза должны фор­миро­вать эквива­лентные по запасам ассоциа­ции месторождений. Если эти исход­ные посылы верны, то можно обсудить предположение о том, что, зная время и место обра­зования одного или двух членов триады, легко вы­числяются второй и третий.

Цельюописываемых геолого-геохимических построений и соображений является теорети­чес­кое моделирование условий образования крупных месторожденийбескремнистых бокситов и выра­ботка критериев поискового прогнозирования таких месторождений.

Задача разрешения проблем существующей теории является побочной, поскольку проблемы эти порождены самой теорией, в рамках которой они неразрешимы.

* * *

Состояние теории бокситорудного процессапри первом ознакомлении с литературой произво­дит впечатление ещё более удручающее, чем теория марганцеворудного. Эта теория отяго­щена многими условиями, допущениями, оговорками и неубедительными пространными пояснениями.

Объем печатных изданий по этому вопросу во много раз больше, а понимания источников руд­ного вещества и механизма образования промышленных концентраций глиноземного сырья – меньше. Зато больше, чем в теории марганцеворудного процесса, безапелляционных суждений и несо­крушимой "упертости" в защите официальной парадигмы – теории латеритного бокситообразова­ния.

Всякое инакомыслие по вопросу генезиса бокситов немедленно объявляется "эклектическим" (42, с. 20) и автор крамольной гипотезы получает разъяснение о том, что “…в настоящее время извес­тен лишь один процесс образования вещества бокси­тов в геологической истории Земли и этот про­цесс - латеритный” (там же, с.30).

Столь однозначное мнение научного авторитета определяет безусловное отношение исполни­теля геологоразведочных работ к предмету своих исследований даже в тех случаях, когда призна­ков латеритного выветривания в ископаемых образованиях он не видит, поэтому латеритный источник рудного вещества сомнению не подвергается, механизм рудонакопления никак не раскрывается, а возраст ору­денения относится в непроверяемые рифейские времена.

Примеры типичных высказываний:

Карстовые бокситы Среднего Тимана "… характеризуются целым рядом особенностей: обломочной (псам­митовой, конгломерато-брекчиевой или пелитовой) структурой, слоистой или конгломерато-брекчие­вой тексту­рой, отсутствием зональности, наличием оолитов, бемитовым составом, сложной морфоло­гией фун­дамента, наличием в основании карстовых брекчий, сложной формой залежей, исключительной приуро­ченностью к полям развития карбонатов и другими чертами, которые не свой­ственны латеритам "in situ"… …мы (тем не менее, – Г.В.) считаем более вероятной связь бокситов с латеритными ко­рами выветривания глинистых сланцев рифея и протерозоя.

…В распоряжении автора нет убедительного материала, указывающего на типично латеритное выветривание пород, распространен­ных в пределах месторождений. Переотложение, накопление и захо­ронение бокси­тов в карстовых депрессиях, по-видимому, связано с оживлением тектонической деятель­ности в нижнефранское время" (38, с. 64-65).

"Главным затруднением, стоящим на пути разрешения этого вопроса (о генезисе бокситов), является полная неясность с возможным источником бокситового материала…" (36, с. 222).

"Ко второй обширной группе относятся собственно осадочные бокситовые месторождения, образую­щиеся …при осаждении минеральных веществ, выносимых из коры выветривания, и за счет пе­реотложения пород, слагающих эту кору" (42, с. 34)

Таким образом, повсеместное отсутствие первичных латеритов на промышленных месторожде­ниях бокситов объясняется "…значительным размывом латеритных кор выветривания" (38, с. 88) и поэтому не смущает авторов бездоказательных генетических построений.

Неумеренное употребление термина "латерит" приводит к тому, что в описаниях бокситорудных объектов перемешиваются и объединяются в общей колонке разреза самые разные профили кор вы­ветривания "insitu" с привнесенными или перемещенными высококачес­твен­ными бок­ситами иного (осадочного) происхождения, а также с продуктами их выветривания (с кирасой) и первич­ными орео­лами рассеяния, которые представляют собою подстилающие образования, обогащенные глинозе­мом деградирующих залежей бокситов. Это обогащение пустых пород трактуется как промежуточный этап рудообразования. В такой смеси почти невозможно отличить достовер­ные факты от произвольных интерпретаций для не­пред­взя­того анализа.

Наглядным примером такого перемешивания является колонка месторожде­ния Сангареди (Гви­нея), где гомогенная залежь высококачественных бескремнистых бокси­тов залегает на действитель­ных латеритах – продуктах тропического выветривания коренных пород.

Несколько лучше различаются коры выветривания и бокситы в Индии – на родине термина "лате­рит", где железистые образования коры выветривания четко отделены от промышленных бокси­тов собственными наименованиями в понимании Бертье (боксит) и Бьюкенена (латерит), обозна­чаю­щими содержание глинозема (т.е. промышленное значение) и генезис. Латерит Бьюкенена из Малабара имеет следующий состав: SiO₂-23,60%;Al₂O₃-21,60%;Fe₂O₃-57,94%:CaO-1,2%;SO₃-3,36%;H₂O-11,20% (35, с. 60), т.е. собственно-латерит рудой на алюминий не является, в ископаемых образованиях почему-то не обнаруживается и служить источником глино­зема для крупных месторождений маложелезистых бескремнистых бокситов не может.

Лучшие по качеству бокситы Сангареди имеют следующий состав: SiO₂- менее 0,5%;Al₂O₃- до 67%;Fe₂O₃- менее 2% (42, с. 236)

Из приведенного сравнения следует предварительный вывод о том, что эфемерность латерит­ного источника формирования крупных гомогенных залежей боксита не осознается по той же, веро­ятно, причине, по какой иногда принимается за правду слишком уж чудовищная ложь.

Промышленные месторождения бокситов с запасами, исчисляемыми сотнями миллионов и милли­ардами тонн, за­нимают площади в 2-3 тыс. кв. км (Гвинея) и являются самыми грандиозными скоплениями мономи­нерального сырья в геологической истории Земли. Представлены они одним мало­мощным (до10-15 м) пластом с идеально ровной кровлей, который в условиях гипергенеза сфор­мироваться не может ни при каких, даже самых благоприятных, условиях, - такое возможно только в условиях достаточно емкого и обширного водного бассейна.

В ставшим классиче­ским понима­нии господствующей теории бокситы осадочного происхождения все равно остаются латерит­ными, даже если в них находятся окаменелости морской фауны. В обоснова­ние перемещения латеритов на дно водоема разработана схема переотложения, никакими фактами не обоснованная.

Эта схема предполагает регрес­сию моря с задачей обнажения и карстования известняков мор­ского дна, затем на закарстованную поверхность смываются с прилегающей суши и размещаются бок­ситы латеритного происхождения, причем латериты размываются и переотлагаются таким обра­зом, что в них (обычно – в подошве пласта) сохраняются структуры материнских пород.

В процессе размыва и переотложения континентальных образований качество бокси­тов, со­гласно теории, должно улучшаться, причем улучшаться до такой степени, что "переотложен­ные лате­риты" (промышленные бокситы) теряют всякое химическое и минеральное сходство с же­ле­зи­стыми собственно-латеритами или кира­сой – действительными (не перемещенными) продук­тами латеритного выветривания. Улучшение качества бокситов про­исходит, согласно теории, за счет удаления неизвестно куда всех, кроме глинозема, химических компонентов эродируемых латеритов и обло­мочных отложений регрес­сивной и трансгрес­сив­ной серий.

Затем море вновь должно насту­пить для захоронения руд­ного осадка, но так, чтобы соблюдалось “параллельное несогла­сие”.

Даже в тех случаях, когда стратиграфы и палеонтологи категорически отвергают возможность кон­тинентального перерыва, сам факт залегания бокситов на закарстованной поверхности извест­ня­ков служит доказательством размыва. Более того, если в месторождении насчитывается не один рудный пласт а два, то предполагается и повторение стратиграфических перерывов с тем же ме­ханизмом переотложения латеритов:

"Здесь (в Ферганской депрессии – Г.В.) располагается целый ряд небольших месторождений, в кото­рых два бокситовых пласта залегают в толще известняков среднего карбона. Отложению бокситов пред­шествовал перерыв (т.е. два перерыва – Г.В.) в осадкообразовании, на что указывает наличие закар­стованной поверхности рифогенных пород в подошве рудного пласта" (36, с. 227).

Еще большие, особые ухищрения требуются для обоснования латеритного происхождения уни­кальных месторождений современных бокситов в Северной Австралии, Западной Африке, на Ямайке и в других рай­онах, где процесс выветривания, регрессий, карстования, переотложения и трансгрессий с перекрытием и эро­зией рудных образова­ний никак не укладывается по времени и не согласуется с возрас­том молодых (кайно­зойских) рудовмещающих структур.

Такой, или примерно такой пред­ставляется схема формирования морских месторож­дений бокси­тов с позиций латеритной теории, однако она слишком сложна и противоестественна, чтобы быть прав­доподобной. При всей своей привлекательности конструкция латеритного происхожде­ния бок­си­тов в наших широтах почему-то не рабо­тает, поэтому закономерными ее плодами явля­ются много­летний импорт глинозема в СССР и Россию, а также налоговые льготы поставщикам даваль­ческого сырья (толлинг).

Как “эфемер­ное отложение” марганцевых корок в современных водоемах, принятое Н.М. Страхо­вым вслед за В.И. Вернад­ским (3, с. 87) в качестве безальтернативной гипотезы марганце­вого рудо­генеза, так же и латеритное выветривание мо­жет оказаться всего лишь природной маскиров­кой более естествен­ного и закономерного осадочного процесса.

* * *

Сведения об источнике рудного вещества приводятся в описании опытов Л.Е. Крамаренко и О.Ф. Сафоно­вой по разложению габбро-лабрадоритов, кото­рые показали, что “В ана­эробных усло­виях при развитии только анаэробной микрофлоры бокси­то­вая порода может образо­ваться за 29,3 ме­сяца, в то время как без участия микроорганиз­моввесь алюминий выноситсяиз породы и боксит образо­ваться не может” (37, с.116).

То, что плохо для лабораторного опыта (вынос всего алюминия), оказывается полезным в при­роде: восстановительные обстановки влажных тропиков благоприятны для перевода связанного алюми­ния в растворимую форму. Следовательно, ”весь алюминий”, высво­бождае­мый из горных по­род при низ­ких значениях Eh, оказывается таким образом в растворах грунтовых вод.

Прямые измерения концентраций растворимого глинозема в водных вытяжках тропических почв дают очень большой разброс результатов при одном и том же рН 4 (от 1,5 до 23,0 мг/л; 35, с. 114), что можно объяснить различными Еhсреды (который при отборе проб не определялся).

Другими опытами О.Ф. Сафоно­вой (42, с. 82) установлено, что в окислительных условиях зоны ги­пергенеза алюминий растворяется и мигрирует в сильнокислых водах при рН<4 в виде Al³⁺(почвы тропиков), а в кислой, нейтральной и щелочной средах растворимый алюминий входит в сос­тав гидроксид-ионов, соответственно, –Al(OH)²⁺,Al(OH)₃⁰иAl(OH)₄^¯, причем последний из них (Al(OH)₄^¯) преобладает во всем диапазоне рН щелочных растворов от 8 до 14. Эта же форма алюми­ния установлена в окислительном слое океанических вод, где общее количество растворенногоAl(OH)₄^¯составляет 1,37 млрд. т (16, с. 340).

Ранее Г.И. Бушинским (35, с. 113) указывались другие формы: в нейтральных и слабокислых во­дах (рН >5,0) Al(OH₂)₆³⁺, а при рН=5 -AlОН(OH₂)₅²⁺.

Опыты по разложению алюмосиликатов в окислительной обстановке проводили А.Д. Архангель­ский и Н.В. Соловьев в 1934-37 гг. (продолжительность опыта – два года), однако результат экспери­мента был объявлен сторонниками теории латеритного происхождения бокситов ошибочным, так как преимущественный вынос алюминия из породы оказался обратным тому, что наблюдается, или должно наблюдаться, согласно теории, в гумидных тропиках (35, с. 172).

Наличие железокремнистых кирас на поверхностях бокситовых залежей также свидетельствует о преобладании выноса алюминия из кор выветривания на водоразделах бовалей тропической зоны, где продуктивные залежи деградируют, а не обогащаются алюминием.

Поскольку выясняется, что свободный алюминий переходит без остатка в кислые воды под восста­новительным покровом тропического гумуса кон­тинента, постольку получает обоснование и пред­положение о том, что он может в тех же водах мигрировать, а также накапливаться в растворах бескис­лородных котловин той же климатической зоны.

Однако, нас меньше всего интересует судьба алюминия в гумидных тропиках, так как для его ак­кумуляции во впадинах континентальных морей достаточно того металла, который извлекается из горных пород в иных (умеренных) широтах и в более благоприятных для выщелачивания климати­чес­ких условиях. По данным Н.И. Скрынниковой, Тамма, Е.П. Левандо, А.И. Кривцова, Г.И. Бушин­ского и других авторов, "…вынос растворенного глинозема в северных почвах выше, чем в тропи­ках. …гумусовые кислоты выносят из пород больше алюминия, чем кремния. " (35, с. 114-115).

К сожалению, более конкретных сведений о поведении алюминия в холодной воде, а также в резко восстановительных условиях сероводород­ных и безсероводородных зон найти не удается по той, веро­ятно, причине, что подобные опыты или прямые измерения еще не проводились. Эта же осо­бенность алюминия отмечается исследователями, занятыми изучением проблемы профессио­нально: "К сожалению, алюминий не определяется в стандартных химических анализах и интересую­щие нас цифры в литературе встречаются крайне редко" (37, с. 118).

В качестве неисчерпаемого источника рудного вещества могут рассматриваться также коллоиды и взвеси, выносимые в море реками, а также пыль, сдуваемая с континента ветрами. Далее потребу­ется моделирование условий водной среды, при которых происходит разложение минералов глин и высвобождение алюминия с переводом его в молекулярный (истинный) раствор.

Во всяком случае, алюминий оказывается способным разорвать свои химические связи в силика­тах и уйти из окислительной среды гипергенеза, поэтому вслед за алюминием "весь" процесс гумидного литогенеза сам собою выпадает за рамки научного знания, хотя для множе­ства лаборато­рий глинозем хи­мической чис­тоты обязан оставаться в бовалях, а все дру­гие компо­ненты гор­ной по­роды выносятся.

На самом деле, конечные про­дукты и результаты выветривания горных пород зеркаль­но противо­положны тому, что предполагает общепризнанная теория, основанная на быто­вом представ­лении о химической инерт­ности алюминиевой кастрюльки.

* * *

Рабочая гипотеза о механизме накопленияпромышленных концентраций бокситов анало­гична описанной выше схеме садки руд марганца. Отличие заключается в том, что марганец осажда­ется на щелочном барьере из кислых растворов, а гид­роксид алюминия – на окислительном, в момент инверсии восстановительной обстановки, когда марганец еще продолжает мигрировать в мо­лекулярной форме, поэтому эти металлы разделяются задолго до окончательного окисления серово­дорода и формирования сульфидных растворов марганца. По этой причине руды марганца и алю­миния никогда не находятся в совмест­ном залегании, а описания бокситорудного про­цесса в связи с марганцеворудным единичны и встречают резкие возражения.

Примером такого описания является статья Б.М. Михайлова и В.С. Рогова (41), в которой пред­пола­гается ге­нетическая связь диаспоритов карбонатной елец­кой зоны (живет) с Карским проявле­нием марганцевых руд в сланцевой лемвинской зоне (фран) на Пай-Хое. Правда, эту связь они ви­дят в общем эндогенном (гидротермальном) источнике обоих металлов.

В том же сборнике (41) это предположение опроте­стовал А.А. Шар­ков на основании анализа неко­торых различий в стратиграфической и струк­турно-формацион­ной позиции проявлений, а также по причине большого расстояния между ними (50-70 км).

Выше было пока­зано, что и первые два, и третий аргументы А.А. Шаркова скорее под­твер­жда­ют, чем опровергают пер­спективные суждения Михайлова и Рогова, а также выводы, вытекаю­щие из результатов лабораторных работ Крамаренко и Сафоновой.

Вряд ли случайно и то, что к углисто-кремнисто-карбонатно-глинистым образованиям лемвин­ской и елецкой зон приурочены проявления фосфоритов (Сафроновское), а в основаниях угленос­ных темноцветных толщ иногда залегают бокситы.

По данным Г.И. Бушинского, коррелятивная связь марганца и алюминия "…хотя и небольшая, но все же положительная" (35, с. 85). Марганец иногда "…концентрируется в основании пластов бок­сита на контакте с подстилающими известняками …в форме черных гидроокисей …или пластообраз­ных конкреций родохрозита" (там же), что указывает на близкое по времени осаждение боксита на тех участках морского дна (или пролива), где первые порции кислых растворов марганца попадали в геоморфологическую (восстановительную) или геохи­мическую (в нейтрализующих известняках) ло­вушку и застаивались в ожидании дальнейшей раз­грузки подготовительного бассейна и наступле­ния главной фазы бокситонакопления.

Считается установленным, что нерастворимый в слабокислых и нейтральных средах гидроксид алюминия высаживается на щелочном барьере карбо­натного основания, например: “Непосред­ст­вен­ной причиной выпадения глинозема и окиси же­леза из истинных растворов их солей может быть повы­шение величины pH, т.е. уменьшение кислотно­сти растворов. Некоторым подтверждением этого является частое залегание бокситов на из­вестняковом ложе. При допущении коллоидной мигра­ции глинозема известняки могут рассматри­ваться как источники сильного коагулятора - бикарбо­ната кальция” (31, с. 101). Иными словами, Ф.В. Чухров допускает изначальное существование ультракис­лых растворов алюминия, из которых по мере нейтрализации высаживается боксит.

Рассматриваемая гипотеза предполагает прямо противоположное изменение pH среды в боксито­рудном процессе, т.е. не уменьшение, а увели­чение кислотности морской воды запускает про­цесс бокситизации силикатов, который завершается цепной реакцией хемогенной садки гиб­бсита и выделением сероводорода.

* * *

Гидрохимия бокситорудного процессаописывается посредством двух возможных версий пове­дения алюминия в резко восстановительных условиях водной среды. По одной версии предполага­ется высокая активность металла, по другой – инертность; по одному варианту сероводо­род участвует в бокситорудном процессе, по другой - нет. Обе версии содержат непротиворе­чивые объяснения наиболее характерных особенностей геологи­ческого строения боксито­вых месторождений и отвечают на все проблем­ные во­просы бокситогенеза.

Описание носит предваритель­ный характер ввиду отсутствия прямых теоретических указаний и достоверных наблю­дательных фактов, подтвержденных измерениями в природном водоеме или лабора­торными экс­периментами. Автор осознает легковесность своих суждений по специальным вопро­сам гидрохимии, позволяя себе категоричные высказывания в целях инициирования дискуссии по перспективной, на его взгляд, гипотезе.

Имеются основания предполагать, что долговременное накопление алюминия в аноксичных зо­нах прерывается выпадением гидроксида в осадок во время крупных струк­турно-тектони­ческих пере­строек территории (рис. 2, 6). Хемогенной садке малоактивного гидроксида может предшество­вать мета­соматоз донных отложений агрессивным алюминием с образованием псевдоморфных бокси­тов. В рифогенных известняках прибрежной зоны реакция кислого гидролиза затормаживается буферными свойствами углекислой системы, что фиксируется повсеместным карстованием подруд­ных известняков.

В таком случае обе версии будут характеризовать две стороны одного процесса на разных ста­диях его течения. Справедливость предположений той или иной версии легко проверяются лаборатор­ными методами путем растворения и высаживания алюминия из растворов при низких Еh, а также измерениями рН-Еhприродных вод и отбором проб донных осадков в районах мас­совых вы­бросов сероводорода на западном побережье Африки, Южной Америки или Мексикан­ского залива (в районах сероводородных апвеллингов или "эль-нинью").

Первая версияпредполагает долговременную аккумуляцию гидратированных катионов алюми­ния в бескислородных водах на стратифицированном уровне континентальных морей.

Стратифицированный горизонт аккумуляции алюминия подвержен влиянию внешних факторов, как и все геологические образования на поверхности суши, хотя и в меньшей степени. Здесь также происходит привнос и вынос вещества, в том числе и глинозема, который высаживается коллоидами кремнезема, железа, фосфора и других элементов, а также взвесями глин во время транзитного их осаждения с поверхности на дно водоема.

Обоснованием возможного явления может служить значительное изменение стандартных окисли­тельно-восстановительных потенциалов металлов и ионов при переходе из щелочной среды в кислую. Например, Е_оалюминия и марганца в сравне­нии с кальцием меняется следующим образом

В сильнокислой среде (17, с. 78): В сильнощелочной среде:

Ca=Ca²⁺+2e-2,87 Ca+2OH^¯=Ca(OH)₂+2e-3,03

Al=Al³⁺+3e-1,67 Al+4OH^¯=H₂AlO₃^¯+H₂O+3e-2,35

Mn²⁺"MnO₂+1,239 Mn(OH)₂+2OH^¯=MnO₂+H₂O+2e+0,05

В приведенном сравнении видно, что по величине окислительно-восстановительного потен­циала алюминий относится к числу активных щелочных и щелочноземельных металлов (Na,K,Ca) – сильных восстановителей, которые легко теряют валентные электроны, вступая в разные реакции (в том числе в реакции замещения или метасоматоза).

Особенно легко алюминий отдает свои электроны в электролитах, и здесь он может конкуриро­вать даже с кальцием в тех случаях, когда известняк растворяется и вместо карбонатизации донных отложений начинается их бокситизация (замещение глиноземом), поскольку у алюминия с кальцием нет общих ионов: …увеличение минерализации вод понижает коэффициент активности и активную концентрацию ионов, поэтому растворимость труднорастворимых минералов увеличивается при добав­лении в воду солей, не имеющих общих ионов с данным минералом" (17, с. 56).

Восстановительная (глеевая) обстановка глубоководных котловин уменьшает разрыв (контраст­ность) между окислительно-восстановительным потенциалом катионов металла и окружающей их средой до такой степени, что гидролиз воды не идет до конца (нерастворимый изоэлектрический гидроксид не образу­ется) и комплексный ион металла остается в растворе; например, вместо реакции Al³⁺ +3H₂O = Al (OH)₃¯ + 3H⁺ (3)

процесс гидролиза завершается

Al³⁺ +2H₂O = Al (OH)₂⁺+ 2H⁺, (4)

при этом из-за снижения относительного (по отношению к растворителю) восстановительного потен­циала заряд иона Al(OH)₂⁺ оказывается недостаточным для отрыва ковалентной связи очередной (третьей) молекулы водорода. Свободный заряд иона немедленно окружается и экранируется дипо­лями воды, из-за чего алюминий оказывается в центре узла сильных водородных связей и остается подвешенным в растворе полярными цепями диполей растворителя.

В восстановительной среде сильные восстановители несколько снижают свой потенциал по отно­шению к растворителю и поэтому не могут разрушать его молекулы (занимать место водорода или отнимать гидроксильную группу) столь же эффективно, как в окислительной обстановке, однако по отношению к силикатам, ока­завшимся в той же восстановительной среде, алюминий становится не просто активным, но агрессив­ным.

Агрессивность алюминия возрастает по мере изменения режима водного бассейна, когда вос­ста­новительная обстановка переходит в окислительную, а щелочная среда превращается в кис­лую.

В процессе осушения водоема и повышения Еhсреды у алюминия появляется две возможности: либо разлагать воду и осаждаться в виде гидроксида, либо разрывать более слабые химические связи сили­катов в реакциях замещения. Бокситизация донных отложений прекращается в тот мо­мент, когда из-за изменений рН-Еhсреды алюминий вновь приобретает способность гидролизо­ваться до конца с образованием нерастворимого гиббсита и сам выпадает в осадок.

При постепенном увеличении Еhимеют место оба процесса и тогда бесструктурные бокситы ло­жатся на псевдоморфные, при быстром – последний, при котором аморфный гель глинозема садится на неизмененные породы морского дна без образования переходных фаций.

Рез­кая смена восстановительной обстановки на окислительную при отсутствии сероводорода приво­дит к образованию месторождений наиболее качественных бескремнистых, бессернистых и ма­ложелезистых бокситов.

* * *

Для высаживания бескремнистого боксита из раствора, содержащего глинозем и крем­незем, бо­лее предпочтительны такие условия, при которых глинозем выпадет в осадок, а кремне­зем оста­нется в растворе. Следовательно, месторождение высококачественных бокситов образуется в резуль­тате дрейфа рН, Еhи температуры воды в ту сторону, в какой гидроксид алюми­ния стано­вится нерастворимым, а все другие вредные компоненты всё еще остаются растворимыми и не загряз­няют боксит своим осаждением вместе с глиноземом.

Презумпция естественности предполагает дрейф физико-химических условий водной среды от ней­тральных или слабощелочных - обычного глубоководного бассейна, к сильнокислым – солерод­ной, или сильнощелочным – содовой лагуны.

На поверхности моря среднее рН воды составляет 8,0 и колеблется в пределах от 6,5 до 9,0 (16, с. 240). При таких значениях рН кремнезем и глинозем нерастворимы и, следовательно, мигриро­вать и накапливаться не могут.

На диаграммах растворимости глинозема и кремнезема видно, что в окислительной среде Al(OH)₃может выпасть в осадок в широком интервале величин рН – от 6,6 до 8,3 (42, с. 280).

В таком же, и даже большем интервале значений рН (4,5-8,5) выпадает в осадок кремнезем, поэтому образование месторождения бескремнистых бокситов в окислительной обстановке мало­веро­ятно. Правда, существует возможность удержания SiO₂в растворе в присутствии СО₂, кото­рый обра­зуется при окислении органического вещества за счет сульфатредукции (восстановле­ния суль­фатов до сероводорода), поэтому вопрос о бокситонакоплении в окислительной обстановке оста­ется открытым. Глинозем высаживается также углекислотой НСО₃из раствора сульфатаAl₂(SO₄)₃при рН 5,8-7,0 (31), а в кислой среде сильным осадителем глинозема является фосфат-ион, который осаждает глинозем даже при рН 3,5" (35, с. 113).

Температура воды также накладывает ограничения на процесс формирования месторождения. Опытным путем установлено, что "Растворимость аморфного кремнезема при 0°С равна 50-80 мг/л, при 25°С около 100-140 мг/л…" (35, с. 116). Растворимость глинозема при таком же повышении темпе­ратуры в нейтральной среде (рН≈7) уменьшается примерно в 2 раза (там же). Эти наблюдения означают, что привнос растворенного глинозема морскими течениями из высоких и умеренных ши­рот в экваториальную зону должен сопровождаться садкой бескремнистых бокситов.

Присутствие в растворе других компонентов (карбонатов, гидроксидов, сульфидов, сульфатов, гало­генов), а также характер движения водных масс, колебания рН-Еh среды, ее температуры и парци­ального давления газов (СО₂, О₂, Н₂S) - все это далеко не полный перечень факторов, влияю­щих на процесс формирования залежей бокситов и переходных фаций бокситоруд­ной форма­ции (аллофаноидов, галлуазитов, каолини­тов, монтмориллонитов, глауконитов и гидро­слюд), в хемоген­ном синтезе которых участвуют и глинозем и кремнезем.

Другие, более благоприятные условия существуют в бескислородной зоне, где при низ­ких зна­че­ниях Еhинтервал растворимости кремнезема увеличивается, захватывая нейтральную и сла­бо­кислую область. В восстановительной обстановке резко повышается и растворимость же­леза. Его бикарбо­нат рас­творяется в слабокислой и нейтральной среде. В присутствии кремнезема ус­тойчи­вость раство­ров железа еще больше увеличивается (35, с. 120).

Признаки восстановительной среды в разрезах промышленных залежей (сульфиды, битум, орга­нический углерод, обеленные породы, сидерит, другие минералы-индикаторы) показывают, что бокситонакопление так и происходит – технически чистый гиббсит высаживается в нейтральной или слабокислой среде в момент перехода от восстановительной обстановки к окислительной.

Таким образом, благоприятным для рудонакопления следует считать такое изменение гид­рохими­ческого режима, при котором окислительно-восстановительный потенциал вод­ной среды по­вышается, рН уменьшается от щелочных значений к слабокислым, а темпера­тура воды возрас­тает.

Такие условия возникают во время регрессии водоема на фоне аридного климата, а также в апвел­лингах тропической зоны.

Другой схемойрассматривается участие сероводородной кислоты в качестве растворителя алю­миния. Сероводородное заражение не является необходимым атрибутом анок­сичной зоны, где ме­таллы могут находиться в виде обычных гидра­тирован­ных катионов-диссоциатов или гид­ро­ксо­ком­плексов, для которых появление сероводорода может окончиться выпадением в осадок из-за образования не­растворимой соли (сульфида) или гидроксида (гиб­бсита).

Бескислородные условия способствуют накоплению органического вещества, которое участвует в микробиологическом восстановлении сульфатов согласно реакции

SO₄^2-+3C+2H₂O-2CO₃^2-+H₂S, (5)

что сопровождается понижением Еh, ростом рН и садкой известняков после насыщения воды бикар­бо­натными и карбонатными ионами (16, с. 303), при этом окислительно-восстановительный по­тен­циал связывается со щелочно-кислотными условиями эмпирической зависимостью:

Еh=0,810-0,058рНвольт (там же, с. 240).

Сероводород осаждает железо почти полностью, поэтому обычными спутниками бокситов явля­ются его сульфиды (пирит, марказит), а также оолитовые и бобовые руды. Сульфидное железо (гидро­троилит, мельниковит) окрашивает бокситы верхней части рудного пласта и вышележащие глины в темный цвет, а при перемене восстановительной обстановки на окислительную темные бок­ситы становятся пестроцветными или красными. Се­ро­водород высаживает из растворов почти все ме­таллы, кроме Al, Mn, Be, Ca, Sn.

Хорошо растворяется в бескислородных водах и титан, на что указывают лейкоксен и анатаз в угле­носных песчаниках (35, с. 123), поэтому опасения В.А. Теня­кова по поводу "…немедленного раз­рушения типичной и характерной ассоциации гидролизующихся элементов…" (42, с. 22), якобы неизбежного при всех процессах рудонакопления, кроме латерит­ного, безосновательны с момента вы­кладки этого аргумента на бумагу (Теняков не мог не знать ра­бот своего соавтора).

Признаки сероводородного заражения обнаруживаются в разрезах большинства месторождений боксита, например: "Девонские бокситы Салаира большей частью окрашены в темные цвета. М.П. На­гор­ский (1958) считает, что формирование рудного горизонта происходило в резко восстановитель­ных условиях на глубине не свыше 50-80 м" (36, с. 246).

Пиритизированные боксит-колчеданы с прожилками асфальтита, приуроченные к по­дошве про­мышленной залежи в центральной части месторождения Красная Шапочка (СУБР), также свидетель­ствуют о сероводородном заражении области бокситонакопления (35, с. 200-201).

Предположение о ведущей роли сероводорода в бокситогенезе основывается на том же, на чем ос­но­вана рабочая гипотеза аккумуляции и осаждения марганца: в рудах многих месторожде­ний об­наруживаются алабандин (MnS) или гау­эрит (MnS₂); на Улутелякском месторождении даже вы­деля­ется некая “перспективная зона сульфидного марганцевого оруденения” (А.А. Макушин, БРГФ, 1987). Присутствие алабандина в руде свидетельствует о сероводород­ном зара­жении бассейна рудона­копления, где равновесно сосуществовала твердая фаза сульфидов марганца с жидким раство­ром свобод­ных катионов.

В отличие от марганца, сульфид алюминия (Al₂S₃) не относится к числу ископаемых минераль­ных индивидов, поскольку в обычных условиях он разлагается водой с образованием гидроксида и серо­водорода. Выделяющийся при гидролизе сероводород диссоциирует по первой ступениH₂SDH⁺+HS^-, при этом в зависимости от величины рН от 80 до 95% всего сероводорода находится в морской воде в видеHS^-.

В слабощелочных и нейтральных водах бескислородной зоны сероводородная кислота явля­ется растворителем многих рудных элементов, поскольку гидросульфид-ион становится комплек­сооб­разова­телем для металлов, образующих устойчивые соединения типа Ме(HS)_n^¯.

Бокситорудный процесс начинается в резко восстановительных условиях аноксич­ной зоны с долго­временного метасоматоза донных осадков сульфидными раство­рами алюминия, а за­канчива­ется в кислородной зоне лавинообразным сбросом гиббсита в результате ка­тастрофичного удаления сероводо­рода в цепной реакции кислого гидролиза:

3H₂S+6O₂=3SO₄^2-+6H⁺

↑

Al₂S₃+6H₂O=2Al(OH)₃ ¯+3H₂S↑ (6)

Из уравнения 6 видно, что образование гиббсита зависит от скорости удаления сероводорода, а окисле­ние H₂S, в свою очередь, влечет дальней­шее снижение pH водной среды, которое много­кратно ус­коряется как по причине образования серной кислоты (2Н⁺+ SO₄^2–), так и за счет гидро­лиза, когда гидроксид-ион удаляется вместе с алюминием в осадок, а водород остается в растворе (Al³⁺ +3H₂O=Al(OH)₃¯+ 3H⁺).

На этапе аккумуляции рудных элементов восстановительные условия под­готовительного бас­сейна допускают сопряженное нахождение в жидкой фазе гидратированных катионов марганца и алю­миния, стабилизированное избытком суль­фид- или гидро­сульфид-ионов, когда HS^– эффективно конкурирует с гидроксид-ионом (ОН^-) за овладение валентными электронами металлов и обеспечи­вает стабильность металлосульфидных цепей:

HS^– HS^–

^{| |}

... — HS^–— Al³⁺— HS^– — Mn²⁺— HS^– —… (7)

^|

HS^–

Здесь гранулы полимероподобного гидросульфидного комплекса объединяются посредством про­межуточных анионов с поделенными электронами.

Регрессия бассейна сопровождается насыщением воды кислородом, повышением Еhи увеличе­нием кислотности, что приводит к разрушению формы 7, поэтому наступает необратимое смещение равновесия в сторону образования нерастворимого осадка и начинается цепная реакция синтеза гидро­ксида алюминия, сопровождаемая бурным выделением газообразного сероводорода и лавинопо­доб­ным сбросом гиббсита на дно подго­товительного водоема задолго до его полного осуше­ния.

Очищенные таким образом от алюминия, кислые воды подготовительного бас­сейна насы­щаются продуктами растворения карбонатов (Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^–), кремнекислотой, сульфидами, а по мере их окисления – и сульфатами марганца, содержание кото­рых становится избыточным при нейтрализа­ции вод пролива в слабощелочных условиях конеч­ного водоема, поэтому карбонаты и кремнезем яв­ляются обычными нерудными компонен­тами марган­цевых месторождений.

* * *

Изложенная выше схема рудонакопления представляет собою первую и, возможно, неудачную по­пытку прояснения кинетики молекулярного раствора алюминия и марганца в разбавленной серово­дородной кислоте, так как сам автор считает её противоречивой в той же мере, в какой она ка­жется ему логичной. Однако, целесообразность продолжения исследований в предлагаемом направ­лении вытекает из множества фактов геологического строения руд­ных полей и месторожде­ний, не имею­щих удовлетворительного объяснения в рамках господствующей теории.

Зональное распределение элементов бокситорудных формаций в плане и на разрезах, многоярус­ное строение наиболее полных коло­нок продуктивных залежей, присутствие подрудного кар­ста и признаков метасоматоза, резкие ко­леба­ния мощностей литомаржа и “пряников”, включения окаменелостей морской фауны и битумов, псевдоморфизм и брекчирование, каолинизация и карбона­тиза­ция бокситов в зоне гипергенеза объясняются тео­рией латеритного рудообразования с большими за­труднениями и противоречиями.

Эта теория не отвечает на самые простые вопросы: почему, например, на Обуховском месторож­де­нии (Салаирский кряж) "Выступы дорудного фунда­мента обусловливают выклинива­ниерудной залежи, а межри­фовые понижения обеспечи­вают суще­с­твование наиболее продуктив­ных площадей с максималь­ной мощностью рудного гори­зонта" (36, с. 242)? – Если обухов­ские бокситы залегают "insitu", то почему во время продолжительного латеритного выветривания эти выступы не были размыты? А если руды переотложены, то тогда почему "…бокситы вдаются в тре­щины и неровности множе­ством карманов и прожилков (на глубину до 5 м – Г.В.), и одно­вре­менно происходитрастворение известняков и их мета­соматическое замещение бокси­том, уси­ливающее брекчиевидность подошвы" (там же)?

С позиций геологии осадочных месторождений обрамляющее выклинивание не является чем-то не­обычным и множество подобных вопросов просто не возникает.

Не объясняет латеритная теория и наблюдаемое на каждом месторождении согласное залегание бокситов с осадочными породами кровли, а нередко – и подошвы (Тимшерское месторож­де­ние, 38), хотя само наличие континентального перерыва, который обычно насту­пает в результате значитель­ных тектонических подвижек, должно было бы вызвать несо­гласие в напла­стовании разновозраст­ных отложений.

Другой пример: присутствие бобово-оолитовых железных руд в составе бокситового пласта Кевда-Тобысского месторождения на Юж­ном Тимане объясняется хемоген­ным выпадением железа из раство­ров, на что указывает "…циклическое чередование очень тонких и правильных концен­тровалю­можелезисто-кремниевого вещества и колломорфное строение сгуст­ков" (38, с. 107).

При всём этом происхождение бокситов этого месторождения считается аллювиальным– за счет размыва латеритов и переотложения в долинах овра­гов и рек, хотя размыв латеритов предпола­гает наличие у водного потока некоторой скорости, что вряд ли допускает хемогенное обра­зо­вание "пра­вильных концентров". Здесь отметим, что свободный алюминий может замещать мно­гие металлы даже в оксидах, на чем основан метод алюмотермии: 6Al+3Fe₃O₄=4Al₂O₃+9Fe. Подоб­ным же обра­зом железо вытесня­ется алюминием из взвесей и донных отложений в истинные рас­творы, а затем, при смещении реак­ции химического осаждения в его сторону, железо может осесть в виде сульфи­дов или залежей бобовых руд - обычных спутников бокситов.

Процесс формирования месторождения бокситов сам по себе является причиной смены окраски вмещающих пород, от светлой – в подошве, до темно-серой и черной – в кровле, поскольку садка гиббсита сопровождается выделением серово­дорода, который отравляет микроорганизмы, планктон, бентос, нектон и сам является продуктом углефика­ции органического углерода. Таким образом, не "заболачивание" бассейна рудонакопления (38), а сульфиды железа и фосси­лизированный углерод органического происхождения оказываются хромо­фо­рами темноцветных бокситов и по­род кровли.

По причине безжизненности зараженных сероводородом водоемов, рудовмещающие отложения в объеме нескольких ярусов, отделов и даже целых систем остаются немыми для палеонтологов, что осво­бождает сторонников латеритной теории от необходимости обоснования "перерывов" морского осадконакопления.

* * *

Известная способность алюминия образовывать прочную оксидную пленку как будто указывает на инерт­ность и невысокую его подвижность в зоне гипергенеза и это свойство металла слу­жит глав­ным обоснованием теории латеритного происхождения бокситов. Однако, геохими­ческая судьба алюминия не ограничивается зоной гипергенеза. В восстановительных условиях серово­дород­ных котловин, где свободного кисло­рода нет и защитная пленка растворяется, алю­ми­ний в пол­ной мере обнаруживает свои свойства самого активного (после щелоч­ных) ме­талла. Эта ак­тивность выражается в бокситизации донных отложений чрезвы­чайно агрессивными раство­рами суль­фидов алюминия, щелоч­ность которых довольно быстро снижается в результате реак­ций кис­лого гидролиза (урав­нение 6) и метасоматического замещения горных пород ложа.

Существование столбообразных залежей бокси­тов с верти­кальным размахом оруденения свыше 200 м (Татарское месторождение), а также залега­ние афанито­вых брек­чированных бокситов на псев­доморфных или даже на “аллювиальных” (Санга­реди), позво­ляет различить две фазы в эволю­ции сульфидных растворов алюминия:

1. бокситизацию “материнских” пород и донных осадков истинными растворами алюминия в щелоч­ной среде анаэробной зоны, т.е. площадной под­водный метасоматоз, и

2. собственно седиментацию, т.е. осаждение коагеля глинозема в нейтральной и слабокислой среде, сопровождающуюся брекчированием руд­ного осадка в процессе его дегидратации.

Весьма продолжительный (время, век или более) метасоматоз донных осадков на опре­деленном этапе эволюции химизма и физических условий водной среды трансформируется в оса­дочное боксито­накопление.

Если такое предположение будет подтверждено просмотром шли­фов бокситовых галечников типа Санга­реди, то появятся хоро­шие перспективы обнаруже­ния бокситов в самых разных по воз­расту отложениях подготовительных бассейнов и для этого не потребуется “вертеть” Земной Шар и переме­щать его полюса в погоне за ла­теритами гумид­ных тропиков.

Микропетрографическими исследованиями псевдоморфных структур галечных бокситов можно вы­яс­нить историю рудного процесса - был ли бокси­тизирован первично безрудный аллювий, или же раз­мыву и переотложению подверглось сформировавшееся месторождение.

В первом случае бу­дет получено подтверждение существования подводного метасоматоза, кото­рый в стабильных условиях ана­эробной зоны должен проходить бо­лее эффективно, чем в речном ал­лювии на дневной поверхно­сти. Если же бокситовый галечник и его цемент окажутся продуктами размыва общей мате­ринской породы, то и этот факт не может считаться однозначным свидетель­ст­вом латеритного рудооб­разования, так как эта теория предпола­гает бокситообразование на дре­нируе­мых участках бовалей, сложенных породами основного состава.

После прочтения статьи о галечниковых бокситах Сангареди (42) самому автору приходится сожа­леть о выброшенных образцах "известняковых" конгломератов, отобранных в разное время из бортов депрессий по обе стороны Урала, но так и не проверенных на вскипание с помощью соляной кислоты.

* * *

Поисковые критерии и прогноз.Пространственная связь месторождений бокситов и мар­ганца всегда отрицалась их исследовате­лями, но генетическая - достаточно вероятна, поскольку эво­люция вод общего подготовительного бас­сейна от щелочных условий к кислым благоприятна для трансформации бокситорудного про­цесса в марганцеворудный.

Образование прибрежно-морских месторождений бокситов свя­зано, вероятнее всего, с началь­ной фазой формирования кислых марга­нецсодержащих растворов в интервале измене­ний pH от ней­тральных к слабокислым (7 ®6).

Бокситорудный седиментогенез в подготовитель­ном водоеме с анаэробными условиями заверша­етсяв начальной стадии формирования кислых раство­ров, а седимен­тация руд мар­ганцана­чинаетсяпри нейтрализации кислых вод пролива в слабощелоч­ной среде конечного бассейна, поэ­тому руды алюминия и марганца никогда не нахо­дятся в совместном зале­гании. Однако общая исто­рия продолжительной аккумуляции некото­рых руд­ных элементов в восста­новитель­ной среде кон­тинентальных морей предполагает некогда суще­ство­вавшую гидродинамическую связь между под­гото­вительным бокситорудным бас­сейном и некомпенсированной марганценосной впадиной посред­ством палеопролива, предположительно фосфаторудного.

Следовательно, известные месторождения марганцевых руд опреде­ленно указывают на при­сутст­вие высокоглиноземистых отложений в более древних морских фациях подготовительного бас­сейна, а обнаружение бокситов может рассматри­ваться в качестве поло­житель­ного критерия прог­нози­рования марганцевого оруденения более позднего возраста в отло­же­ниях нижестоящих (на пути перетока вод) впадин. По возрасту более надежно предсказываются бокситы по марганцу, чем наоборот. Бокситы смеж­ной впадины всегда древнее марганцевых руд.

На основе реконструкции палеогеографической обстановки и выяснения эволюции гидрохимических условий подготовительного бас­сейна в первом издании статьи (2000 г) прогнозировалось обнаружение бок­ситов в отложениях юж­ного борта Юрюзано-Сылвен­ской депрессии, где в маршруте 1943 года геологом М.А. Бойко отмеча­лись "ярко красные конг­ломератистые песчаники" и неопознанные им "буровато-серые очень плотные легкие породы" (по­ле­вая книжка). Локальный прогноз 2000 года ограничивался террито­рией Башкирии в рамках пограничного с Челябинской областью листа N-40-Xмасштаба 1:200000.

При подготовке электронной версии статьи (2002 г.) выяснилось, что предсказанные месторожде­ния в этой депрессии не только выявлены, но и отработаны. Бокситы приурочены к орлов­ским слоям и залегают над паший­ско-кыновскими отложениями франского яруса в юго-восточном борту Юрюзано-Сылвенской депрессии. Неожиданные для автора результаты "прогноза" (задним числом) укрепляют уверенность в обоснованности предположения о возможности обнаруже­ния месторождений бокситов и в трех других впадинах раннепалеозойского возраста, распо­ложенных южнее – в Юрюзанской, которая сообщалась на протяжении всего раннего палеозоя с Юрюзано-Сылвенской, а также в Тирлянской и Белорецкой (Кагинской) мульдах (рис. 6).

Прогноз 2000 года основывался на том, что все три названные депрессии служили подготовитель­ными бассейнами марганцевого рудогенеза франского возраста, локализованного в Шар­тым­ской, Имангуловской и Биягодинской впадинах девонского заложения. Тогда же высказывалось сомнение в обоснованности направления поисковых работ прошлых лет в той части, что "…работы Бокситовой партии за 1968-71 гг. проводились в западных бортах Тирлян­ской и Кагин­ской впадин, а не в восточных, где находились истоки марганценосных палеопроливов".

В 2001 году автору настоящего текста удалось найти два проекта поисковых работ тех лет (ав­торы: А.Г. Кригер, И.Н. Мамаев и Ю.А. Гуляев) и проанализировать методику обоснования контуров поисковых площадей.

Во введении к первому проекту (1969 г.) заявлено, что "В первую очередь предусматривается ох­ватить поисковыми работами только западное крылоЗилаирского синклинория в пределах Бело­рецкой и Тирлянской мульд" (40, с. 1) на том основании, что "…наиболее перспективным является контакт рифогенных известняков кобленцского ярусанижнего девонас черными слоис­тыми известняками нижнего эйфеля среднего девона по аналогии с разрезами СУБРа" (там же).

Во втором проекте (1970) отмечено, что "В год, когда вся наша страна отмечает 100-летие со дня рождения В.И. Ленина, советский народ, следуя предначертаниям своего бессмертного вождя уве­ренно идет по пути к коммунизму… советская индустрия увеличивает потребление… и требует при­роста запасов алюминиевого сырья…, …установленного в орловских слоях франского ярусаверхнего девона…, однако, …на Северном Урале известны крупные промышленные месторождения нижнеэйфельского возраста ("субровский" тип)…, поиски которого на территории Башкирского Урала до настоящего времени не проводились. Это было вызвано тем, что …отрицался возможныйпе­рерывв накоплении осадков на границенижнего девонаи эйфеля" (там же, часть 2, с. 4-5).

Таким образом, целевая установка на поиски оруденения "субровского" типа вынудила исполните­лей геологоразведочных работ игнорировать структурно-формационные различия между Северным и Южным Уралом и даже ближайшие промышленные аналоги в Юрюзано-Сылвенской депрессии, а также более ранние (1949) находки бокситов франского возраста в контурах поисковых площадей.

Описанный выше механизм рудоотложения предполагает гидродинамическую связь марганцево­рудного бассейна с подготовительной впадиной бокситонакопления. Соответственно, нахождение мес­торождений марганца в Причерноморье, Предуралье, Зауралье и в других районах указывает на бокситы в том борту более древней смежной впадины, который располагается ближе к марганцеворуд­ному бас­сейну: для Днепрово-Донецкой и Юрюзано-Сылвенской – в южных бортах, для Юрюзанской (не путать с Юрюзано-Сылвенской, расположенной в 30 км на ССЗ), Тирлян­ской и Кагин­ской – в восточных, обращенных к более молодым марганценосным впадинам Магнитогорского мега­синклинория.

На геологических картах подготовительных бассейнов (рис. 6) видно, что площадь морского осад­конакопления в этих районах постепенно уменьшалась в плане от ордовика и силура до сред­него и позднего девона, а последними по времени морскими осадками в этих впадинах как раз и являются франские слои. Примечательно также, что центр палеозойского водоема всё это время сме­щался к востоку – к области заложения Магнитогорского прогиба. В конце франа наступил мо­мент, когда интенсивное прогибание Шартымской, Имангуловской и Биягодинской впадин Магнитогорского синклинория, сопровождаемое воздыманием центральной части Урала, вызвало про­рыв невысокой перемычки зоны Урал-Тау и подготовительные бассейны доуральского возраста перестали существовать, сбрасывая остатки марганценосных вод в некомпенсированные впадины Зау­ралья.

Масштабы оруденения мо­гут не соответствовать между собою, т.е. крупным и богатым месторожде­ниям марганца не обяза­тельно должны сопутствовать столь же крупные месторождения бокситов, если подготовитель­ные во­доемы растеряли свой алюминиевый потен­циал задолго до садки марганца. Соответственно, и марганец подготовительной впадины выносится водами морей про­ливного типа на сотни и тысячи километров от того места, где образовалось месторождение бокси­тов. Однако, внимательное изучение мелкомасштабной (1:500000 и мельче) карты полезных ископаемых показывает, что связь между бокситами и марганцем оказывается более тесной и чаще – закономерной, чем случайной. Это наблюдение позволяет надеяться, что однажды начавшийся про­цесс осадочного рудогенеза останавливается и обращается (инвертируется) редко, - как пра­вило, он идет до конца.