ЛЕКЦИИ ЛИТОЛОГИЯ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Со дер жа ни е Р 2 O 5

Нижний предел содержания Р2O5 – 18%. Однако фосфоритами часто называют руды с содержанием Р2O5 всего 5%. При открытой разработке из рыхлых пород легко получить концентрат, пригодный для промышленного использования.

Ст рукт урн ая к ла ссиф ика ция ф осф о рит ов (В.Т.Фролов, 1993)

А. ПЕЛИТОМОРФНЫЕ.

I.Биоморфные: радиоляриевые, фораминиферовые (?), водорослевые.

II.Абиоморфные:

1.Бесструктурные аморфные.

2.Микрозернистые:

1)микросфероагрегатные: а) микропеллетовые, б) микрооолитовые, в)

микросферолитовые и др.; 2) микрообломочные — алевритовые.

Б. ФАНЕРОМЕРНЫЕ (ЯСНОЗЕРНИСТЫЕ).

I.Биоморфные:

1. Ракушняковые: 1) брахиоподовые (оболовые и др.); 2) аммонитовые; 3)

пелециподовые; 4) смешанные моллюсковые.

2.Губковые.

3.Строматолитовые.

4.Костяные брекчии.

II. Абиоморфные:

1.Сфероагрегатные: 1) оолитовые, 2) пеллетовые (копролитовые), 3)

сферолитовые, 4) конкреционные, 5) желваковые.

2.Обломочные:

59

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин Литология. Конспект лекций

1) грубообломочные (псефитовые) : а) брекчиевые, б) конглобрекчиевые; в)

конгломератовые;

2)крупнообломочные: а) дресвяные, б) гравийно-дресвяные, в) гравийные;

3)среднеобломочные (псаммитовые) — песчаные,

4)смешанные, несортированные.

Кл ас сиф ик аци я ф о сф ор ит ов п о при м ес ям (В.Т.Фролов, 1993)

A.Чистые (примесей <5% или <10%).

Б. Кремнистые (примесей 5—20%) и сильнокремнистые (кремневые, 20—40%).

B. Карбонатные: известковистые и известковые; доломистые и доломитовые.

Г. Глинистые и сильноглинистые.

Д. Песчаные: глауконитовые, кварц-глауконитовые и кварцевые.

Е. Углеродистые.

Хими ч еск ий с ост ав

Химический состав чистого фторапатита: СаО—55,5%; Р2О5 — 42,3, F — 3,8%.

Однако фосфориты имеют изменчивый химический состав. Помимо СаСO3, Са(ОН)2,

присутствуют VO4, As2O4, SO2, замещающие РO4, а также Сl, ОН, замещающие F, Mg, Mn, Sr, Pb, Na, U, Се, V, в небольших количествах замещающие Са. Ванадий и уран в фосфоритах нередко представляют промышленный интерес. Редких земель в среднем

0,06—0,10%. Бериллия до 10 г/т, а в фосфоритах из кор выветривания — до сотен граммов на тонну. В составе сульфидов, в окислах железа и в «рассеянном» виде встречаются также в повышенных количествах Zn, Cu, Se, V, Pb и др.

Кл ас сиф ик аци я ф о сф о рит о в п о ф о рме за л еган ия (В.Т. Фролов,

1993)

A.Рассеянно-зернистые: оолитовые, конкреционные, желваковые,

обломочно-зернистые.

Б. Линзовидные, жильные, гнездовые, крупножелваковые.

60

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

B.Пластовые: пелитоморфные, зернистые, конкреционные, желваковые,

крупно-грубообломочные, биоморфные.

Рис. . Конкреционные фосфориты венда (кембрия?) Подолии (а) и сгруженные при перемывании в виде конгломерата конкреции в основании верхнего мела (б), там же (В.Т.Фролов, 1993)

Гео логи ч еск о е по ло жен ие

Фосфориты весьма характерны для платформенных карбонатных и кварц-

глауконитовых формаций. Все фосфориты залегают в наиболее маломощных платформенных формациях. Обычно фосфориты залегают в виде единичного пласта или серии из двух-трех пластов неравной мощности.

В наиболее богатых фосфоритовых формациях пластов свыше 10. Например, в

пермской формации Фосфория (США) свыше 20 промышленных фосфоритовых пластов суммарной мощностью 22 м. Площадь формации Фосфория свыше 225 650

км2. В одном из крупнейших тунисских месторождений — Гафса — насчитывается 9

пластов общей мощностью свыше 30— 40 м. Площадь богатой фосфоритовой фации свыше 7000 км2.

Многочисленны (но меньше 10 м) фосфоритовые пласты на большинстве месторождений в Марокко (мел—палеоген), где сосредоточено больше половины мировых запасов фосфоритов.

Практически все средние и богатые месторождения фосфоритов ассоциируются с эвапоритовыми или другими аридными формациями. Гумидные формации заключают малые месторождения и в основном бедные желваковые фосфориты.

В истории Земли образование фосфоритов отчетливо коррелируется с развитием

жизни.

61

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Прои с хо жд ени е ф о сф ат о в

Средняя концентрация фосфора в морской воде составляет около 0,07 мг·л–1. В

морской воде фосфор встречается в форме фосфат-ионов. В теплых поверхностных водах концентрация фосфора составляет лишь 0,003 мг·л–1. Такие воды являются областью максимальной активности фотосинтеза и, следовательно, зоной активного поглощения фосфора планктоном. Более глубокие холодные воды могут содержать 0,1

мг·л–1 фосфора. Это зона регенерации, где фосфор возвращается в раствор.

Наиболее благоприятные условия для осаждения фосфатов существуют на неглубоких континентальных шельфах, а также на океанских плато, где происходит подъем глубинных океанских вод.

В 30-х гг. XX в. А.В. Казаков предложил следующую гипотезу: пассаты отгоняют от материков поверхностные океанские воды и вызывают компенсационные потоки глубинных вод вверх по континентальному склону на шельф (апвеллинг).

Рис. . Происхождение фосфоритов (по А.В. Казакову)

Г.И. Бушинский и Г.Н. Батурин вновь указали на роль фитопланктона как концентратора фосфора.

Г.Н. Батурин: фосфориты не выпадают сразу же из воды на дно, а как бы

«дозревают» в иловых водах внутри осадка на стадии диагенеза. Во многих фосфоритах существенную роль играют черные халцедоновые породы, тоже содержащие органику. Там фосфатом замещаются кремневые остатки организмов, в

частности губки. Сам по себе биос, его отмершие остатки, их ОВ служат своего рода катализаторами и активизаторами высаждения фосфата из насыщенных им придонных вод.

62

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Фосфатонакопление – очень сложный комплекс биохимических процессов и благоприятствующих им геологических условий. Они не всегда совпадают. В

геологической истории Земли известно немного эпох фосфоритообразования.

Для генерации фосфатных руд необходим комплекс благоприятных условий:

1)наличие мелководного шельфа на границе с литоралью, с широким развитием карбонатных осадков;

2)тектоническая стабильность и равнинность соседней суши;

3)режим морской трансгрессии;

4)тепловодность;

5)замедленные темпы седиментации,

6)последующее обогащение в условиях активной гидродинамики.

По данным А.С. Соколова, современное распределение учтенных мировых запасов фосфоритов таково: 26% в венд-кембрии, 40% — в мел-палеогене; 14,6% — в

неогене, 13% — в перми.

Фосфоритоносные бассейны рассредоточены по земному шару. в венд-

кембрийское время их было 10: два — в Южной Америке, один — в Африке (Верхняя Вольта), один — на юге Казахстана (Каратау); Предгималайский, Алтае-Саянский,

Удско-Селенджинский; Окино-Хубсугульский в Монголии, Янцзынский и Лаокайский в КНР и Дорджина в Австралии.

Практ и ч еск ое прим ен ени е

Практическое значение фосфоритов огромно – это необходимые удобрения.

Основными фосфоритдобывающими странами являются Марокко, Алжир, Тунис,

США, Россия, Казахстан, Узбекистан, Египет, Австралия, Науру, Китай, Монголия.

Более 60—70% фосфоритовых запасов сосредоточено в мелу-палеогене Марокко.

63

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Фосфориты идут на производство фосфорной кислоты и элементарного фосфора. Фосфориты – концентраторы редких и рассеянных элементов (ванадия, урана и др.), и они могут добываться из них.

Вопросы для самопроверки.

1.Какие породы относятся к фосфоритам?

2.Каковы основные породообразующие минералы фосфатных пород?

3.Каковы основные структурные типы фосфоритов?

4.Каково происхождение фосфоритов?

5.Каково практическое значение фосфоритов?

Л е к ц и я 1 1 ( 2 ч а с а ) .

С О Л Я Н Ы Е П О Р О Д Ы

Об щая хар ак т е рист ика со лян ы х п ор од

Соляными породами (кратко — солями, или эвапоритами) именуют образования, состоящие преимущественно из легкоили заметно растворимых в воде минералов.

М инера ль ный со ст а в

Хлориды: галит, или поваренная соль NaCl, сильвин, или калийная соль КСl,

бишофит MgCl2· 6H20, карналлит КСl · MgCI2-6Н20); сульфаты: ангидрит CaSO4,

гипс CaSO4·2Н2O, мирабилит, или глауберова соль Na2SO4·10Н2O, кизерит

MgSO4·H2O, эпсомит MgSO4·7H2O, лангбейнит K2SO4·2MgSO4, полигалит

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O, acmpaханит NaSO4·MgSO4·4H2O и др.); двойные смешанные соли: каинит КСl·MgSO4·ЗН2O и др.; легкорастворимые карбонаты:

сода десятиводная Na2CO3·10Н2O и семиводная Na2CO3·7Н2O, гейлюссит

Na2CO3·СаСO3·5Н2O); нитраты: селитра натриевая, или чилийская NaNO3, селитра калиевая KNO3; бораты: борацит Mg3ClB7O13, гидроборацит MgCaB6O11·6Н20, бура

Na2B4O7·10Н20 и др. и фториды: флюорит CaF2. Фториды нерастворимы.

У большинства пород названия одинаковы с господствующими минеральными видами: гипсы, ангидриты, мирабилиты, карналлитовые породы, каинитовые породы,

64

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

полигалитовые породы, лангбейнитовые породы и др., а также сильвиниты, сложенные сильвином с примесью галита и некоторых калиевых сульфатов, и каменная соль – галитовая.

Все они представляют собой ценные полезные ископаемые.

Они важны как геологический документ, по которому устанавливается аридный тип литогенеза. Они генетически однотипны: только хемогенное осаждение

(биогенная только чилийская селитра – гуано).

Большинство солей образуются в наземных водоемах за счет повышения концентрации до перенасыщения и выпадения осадков вследствие полного или частичного выпаривания растворов. Отсюда и возникло название «эвапориты». Термин

«соляные породы» является собирательным и не совсем строгим.

С т р у к т у р ы

В большинстве случаев соли образуют идиоморфнозернистые крупнокристаллические агрегаты с гранобластовыми структурами; у ангидритов и гипсов-селенитов с могут быть нематобластовые структуры, от греч. nematos — игла.

Реже встречаются микрогранобластовые, микронематобластовые и колломорфные структуры.

Те кст уры

В основном горизонтально-слоистые, с ритмично чередующимися слойками соли, чистой и загрязненной глинисто-карбонатными примесями – сезонная слоистость

(варвы). Они нередко осложняются подводно-оползневыми складками, диапировыми складками или складками, вызванными вторичным обводнением и изменением объемов пород.

Гла вны е т ип ы пор од

Суль ф ат ны е по ро ды

Главными сульфатными породами являются ангидриты, гипсы, мирабилиты,

глаубериты и др., а также смешанные полисульфатные. Более редки баритовые и целестиновые породы.

65

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

Гипсы и ан гидрит ы

Гипсы широко распространены. Мощность пластов колеблется от десятков метров до сантиметров и миллиметров, обычны конкреции, гнезда и жилы. Цвет белый,

светло-серый, голубоватый, розовый и красный. Структура от гигантодо микрокристаллической, текстура: тонкая и грубая слоистость, нередко сезонная, иногда косая и волнистая (в гипсовых дюнах). Гипсы часто переслаиваются с доломитом и ангидритом. Гипс образует и сростки кристаллов в виде «гипсовых роз».

Рис. . Гипсовые «розы»

Ангидриты тесно связаны с гипсами взаимными превращениями. Они имеют те же формы залегания — пласты, линзы, гнезда, жилы, конкреции. По цвету, структурам и текстурам также подобны гипсам. При гидратации переходят в гипсы с увеличением объема на 30—50%. Это вызывает энтеролитовую (внутрипластовую) складчатость.

Рис. . Энтеролитовые складки (по В.Т. Фролову, 1992)

66

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

С глубины 100—200 м гипсы переходят в ангидриты. Взаимодействие гипса и ангидрита с битумами часто приводит к образованию месторождений самородной серы.

Б а р ит ы

Бариты отличаются большим удельным весом (4,3—4,7). Цвет белый

(кристаллы — бесцветные), серый, от примесей гидроокисей железа желтый и бурый, а

от битумов — темно-серый и черный. Обычно встречается в виде конкреций,

достигающих размера 5—10 м, часто сферолитового строения, а также в виде жил и цемента песчаников.

Цел ест ины

Целестины имеют структуры от гиганто- (размер кристаллов до 5 см) до мелкозернистых, обычны сферолиты. Цвет – голубоватый, реже красноватый и бесцветный. Образуют изоморфный ряд минералов целестин—барит. Образуют конкреции, жеоды, жилы среди известняков, доломитов, сульфатов кальция, каменной соли. Структура волокнистая, игольчатая и призматически-зернистая.

Хорош о раст воримы е в воде сул ьф аты

К этой группе относятся тенардиты, мирабилиты, кизериты, эпсомиты,

астраханиты, глазериты, лангбейниты, полигалиты и др., а также смешанные хлоридно-

сульфатные породы — каиниты,

Эти породы образуют моноили полиминеральные слои, часто в смеси с галитом, карналлитом и другими солями. Структуры яснокристаллические. Текстуры каркасные, пятнистые, массивные, брекчиевые, желваковые, вкрапленные, жильные,

волокнистые, сферолитовые и др. Цвет от бесцветного и белого до серого, желтого,

красного, голубоватого, зеленоватого, однородного и пятнистого.

Хло ри дол ит ы

Каменная соль образует мощные (от сотен метров до 1—2 км) толщи однородной породы. Содержание NaCl в наиболее чистых породах достигает 99% и

более. Цвет белый, серый, реже голубоватый и красный. Структуры гипидиоморфные и

67

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Р.А. Щеколдин

Литология. Конспект лекций

гранобластовые. Текстуры массивные и слоистые. Соль при относительно низких температурах и давлении способна к пластическому течению (галокинез).

Сильвинит – калийная соляная порода, красная и пестрая, бесцветная,

неслоистая и тонкослоистая, полосчатая, с разной примесью (ангидритовой,

полигалитовой, кизеритовой, карбонатной, глинистой). Они часто смешанные, галито-

сильвиновые. Мощность пластов достигает десятков метров.

Карналлиты по распространенности и значению уступают только сильвинитам.

Чаще всего они срастаются с галитом и сильвином, а в месторождениях сульфатного типа с каинитом, кизеритом, ангидритом, а также с магнезитом, анкеритом и др. Цвет чаще всего красный, от темного и сургучного до светло-желтого, иногда с лиловатым и зеленоватым оттенками, в единичных кристаллах бесцветен. Текстуры массивная,

слоистая, пятнистая, петельчатая, замещения.

Бишофитовые породы распространены ограниченно, образуют линзы, гнезда,

прослои в калийных и других солях. Структура разнозернистая, чаще средне- и

крупнозернистая, близкая к гранобластовой.

Ф люорит ит ы

Флюорититы образуют небольшие гнезда и скопления в пелитоморфных доломитах, гипсах, и ангидритах, а также в органогенных нормально-морских известняках.

Ра ст в ори мы е кар бо нат о лит ы

Это содовые породы, белые, землистые или кристаллические. Образуются в значительных массах на средних стадиях выпаривания содовых озер.

Нит рат олит ы

Нитратолиты, или селитровые породы (натриевые и калиевые), легко растворимые в воде, накапливаются только в аридном климате в результате бактериального разложения органических остатков, в том числе и копролитов.

68