Экзогенные источники. Экзогенные. Экзогенная серия
 Скачать 45.72 Kb.
|
|
Месторождения сапропеля, торфа и угля. Ископаемые угли представляют собой литофицированные торф и сапропель. Общими чертами торфяных и угольных месторождений являются: приуроченность к отложениям заболоченных ландшафтов, распространенных в межгорных озерных котловинах, долинах равнинных рек и их пологих водоразделах, придельтовых и прибрежно-морских равнинах; ассоциация с терригенно-карбонатными и сероцветными песчано-глинистыми формациями, образование которых происходило в гумидном климате в различных геотектонических обстановках; неравномерность распределения запасов в геологическом времени, наличие эпох угленакопления, главными из которых являются каменноугольная, пермская и мел-палеогеновая; связь месторождений с депрессионными зонами, отличающимися оптимальным для торфонакопления и углеобразования режимом стабильных конседиментационных опусканий; закономерное положение угольных пластов внутри осадочных ритмов, сложенных угленосными терригенными или терригенно-карбонатными отложениями; различная степень литофикации и углефикации скоплений органического вещества, согласующаяся с изменениями состава и калорийности топлива и способности углей к коксованию; повышенные скопления ряда элементов (германий, бериллий, уран, молибден, ванадий, редкие земли и др.), концентрация которых в ряде случаев обусловливает формирование комплексных металл-угольных и металл-торфяных месторождений. Крупные площади современного торфообразования располагаются в обширных равнинах в пределах древних и молодых платформ в областях гумидного климата. Ближе к полярным областям преобладают верховые болота, которые постепенно на юг сменяются низинными. Мощность торфяного слоя может достигать 50 см и более. Торфяные залежи формируются в условиях анаэробного окисления и высокой увлажненности почв. Вначале в низинных таежных болотах определяющее влияние имеют высокостоящие грунтовые воды. В этих условиях торф формируется за счет травянистых осоково-злаковых и лиственных древесных растений. Затем лиственные деревья сменяются болотной сосной и кустарниковыми (багульник, подбел, вереск и пр.). В заключительной стадии преобладают сфагновые мхи. В таких условиях формируются торфяные залежи верховых болот. Месторождения сапропеля представляют собой скопления обогащенного биохимически активным органическим веществом глинистого ила озер гумидных климатических зон. Сапропель является хорошим органическим удобрением. Кроме того, во многих случаях сапропель представляет собой лечебную грязь. Первичное органическое вещество углей может быть гумусовым (остатки высших растений) и сапропелевым (остатки низших растений и простейших животных, главным образом, отмершего планктона). Гумусовое вещество может быть автохтонным, накопившимся на месте роста, и аллохтонным, представленным переот- ложенными остатками растений. По мере преобразования и уг- лефикации различия между сапропелевым и гумусовым веществом теряются. Угольные месторождения подразделяют не только по генетическому типу первичного органического вещества, но и по преимущественному накоплению в континентальных озерно-болотных обстановках (лимнические угли) или прибрежно-морских условиях (паралические угли). Для первых характерна ассоциация углей и угленосных терригенных континентальных отложений, для вторых — ассоциация углей с угленосными карбонатными и пес- чано-глинистыми прибрежно-морскими отложениями. Угленосные формации подразделяют на платформенные, гео- синклинальные и промежуточные. Первые залегают в чехле древних и молодых платформ. Они включают месторождения Подмосковного, Канско-Ачинского, Тунгусского, Иркутского и других угольных бассейнов. Для них характерны: относительно небольшая мощность угленосных толщ, достигающая первых сотен метров в чехле древних платформ и первых тысяч метров в молодых платформах; небольшое количество угольных пластов, редко превышающее 2 — 3 (до 10 — 20); встречающаяся очень большая мощность угольных пластов, превышающая 100 м, как, например, в Канско-Ачинском бассейне; почти горизонтальное залегание пластов и практически отсутствие их нарушенности и слабый метаморфизм углей. Геосинклинальные угленосные толщи также широко распространены и представлены в Донецком, Кузнецком, Карагандинском, Печорском и других бассейнах. Примером такого типа формаций может служить пермская продуктивная толща Кузбасса. Угольные месторождения располагаются внутри крупных депрессий — угольных бассейнов, охватывающих платформенный чехол или переходные области между платформами и складчатыми поясами. Месторождения известны в разновозрастных толщах начиная с силурийского периода. С позднего палеозоя наземная растительность начинает интенсивно охватывать континенты, что связывают с резким увеличением площади континентов в конце раннего палеозоя. Характерно, что геосинклинальные угленосные формации преобладают в палеозое, а платформенные — в кайнозое. П. И. Степанов выделил три главные эпохи углеобразования, которые охватывали: поздний карбон — раннюю пермь, позднюю юру — ранний мел и поздний мел —миоцен. А. К. Матвеев установил относительно равномерное распределение мировых запасов углей по основным эпохам угленакопления (каменноугольной, пермской, юрской, меловой и кайнозойской). Чередование эпох накопления углей и безугольных эпох связывается с неравномерностью глобальных изменений климата. В целом биологическая продуктивность суши, главным образом связанная с накоплением растительности, по сравнению с накоплением органического вещества в морях и океанах начиная с раннего палеозоя увеличилась в несколько раз. Угленосные толщи отличаются ритмичным строением. В них чередуются более или менее угленасыщенные пачки (продуктивные и безугольные свиты). Угольные пласты занимают закономерное положение в более мелких ритмах. Для паралических толщ строение пачки трехчленное: песчаники в основании, угли в средней части и глинисто-карбонатная кровля. Для лимнических отложений выделяется четыре элемента: внизу песчаники, затем угли, выше глины и алевролиты, в кровле — вновь песчаники. Трансгрессивно-регрессивное ритмичное строение угленосных толщ объясняется неравномерными конседиментационными движениями, которые обусловливали изменение палеоландшафтов. Уплотнение торфяников, их обезвоживание в восстановительных условиях, сопровождаемое сложными биохимическими превращениями, обусловливают их преобразование в лигниты и бурые угли. В результате метаморфизма последних формируются каменные угли и антрациты. В этой схеме, предложенной И. А. Амосовым, соответственно выделяется три стадии углеобразования: торфяная, буроугольная и каменноугольная. Месторождения горючих сланцев. Горючими сланцами считают карбонатные, кремнистые или глинистые породы, содержащие органическое вещество в количестве 15 —40 %. Они являются низкокалорийным топливом и ценным химическим сырьем. Горючие сланцы могут быть гумусовыми, сапропелевыми и смешанными. Промышленное значение имеют лишь сапропелевые сланцы. Типичные геологические черты месторождений горючих сланцев следующие: связь с массовым накоплением остатков планктона или водорослей; ассоциация с глинистыми, кремнистыми, карбонатными и фосфатоносными осадочными формациями; неравномерность распределения во времени, наличие геологических эпох сланцеобразования; связь с замедленными конседиментационными опусканиями, обусловившими оптимальные скорости накопления органического вещества; повышенные концентрации ряда элементов-примесей (V, Mo, U, Re, Ge и др.). Органическое вещество горючих сланцев имеет седиментаци- онную природу, и в отличие от углей и угленосных пород, оно накапливалось на дне озерных и морских бассейнов. Удаленность от областей терригенной седиментации предопределяет ассоциацию горючих сланцев с карбонатными и глинистыми породами. Месторождения горючих сланцев известны в разновозрастных толщах начиная с раннего палеозоя. Основное количество горючих сланцев образовалось в кайнозое (55 %) и палеозое (36 %), в меньшей мере — в мезозое (9 %). А. К. Матвеев и Е. И. Стефанова выделяют шесть эпох накопления горючих сланцев: кембрийскую, ор- довик-силурийскую, позднедевонско-раннекаменноугольную, пермскую, юрскую и палеогеновую. Горючие сланцы слагают пласты в первые метры мощности. Они могут накапливаться в гео- синклинальном, орогенном и платформенном геотектонических режимах и являются составными частями сланценосных бассейнов. Максимальные концентрации в собственно органическом веществе отмечаются для Re, Те, Se, U, Mo, Cd, Bi, Ag, V, Ni, минимальные — для Со, Sn, Ge и Ga. Седиментационно-диагенетические концентрации металлов в черных сланцах. Черные сланцы представляют собой темные пелито- морфные, сланцеватые осадочные породы, обогащенные седи- ментогенным органическим веществом. Они могут быть глинистыми, карбонатно-глинистыми и глинисто-кремнистыми. По своим особенностям они близки горючим сланцам, но содержат меньшее количество органического вещества (от 1 до 10 — 15 % сорг). К черным сланцам относят: шунгизиты (протерозойские углеродисто-кремнистые породы Карелии); кембрийские фации кольма Швеции; диктионемовые и граптолитовые сланцы раннего палеозоя Европы; доманикиты (углеродистые кремнисто-глинисто- карбонатные породы позднего девона Предуралья); баженовиты (углеродистые аргиллиты поздней юры Западной Сибири); мени- литовые сланцы (аргиллиты эоцена Средней Азии); эвксинские фации (антропогеновые глины центральной части Черного моря) и многие другие углеродистые осадочные породы. В целом геологические особенности и условия образования черных сланцев весьма близки рассмотренным ранее горючим сланцам. Их отличает: широкое, часто региональное распространение в пределах складчатых и платформенных областей; более широкий временной диапазон распространения, включающий протерозойскую эпоху накопления; большее распространение связанных с черными сланцами кремнистых пород; большая степень метаморфизма пород и органического вещества; большая степень тектонической нарушенности черносланцевых толщ. Некоторые элементы в черных сланцах концентрируются в промышленных масштабах (медистые сланцы Центральной Европы, ураноносные сланцы Чаттануга в США, селен-серебро-ванадиевые сланцы и углеродистые доломиты рифейской формации Душанто на севере Китая и молибден-никелевые с платиноидами слойки черных сланцев протерозоя южного Китая и др.). Однако в большинстве случаев черносланцевые толщи рассматриваются в качестве крупных источников полезных компонентов и благоприятной рудовмещающей среды. 2.3. Эпигенетические месторождения Месторождения этой группы сформированы потоками грунтовых и артезианских подземных вод и углеводородных флюидов и низкотемпературных гидротермальных растворов различного происхождения. Они включают в себя месторождения нефти, газа, подземных вод, полиметаллов, целестина, меди, урана, ванадия, стронция, рения, селена, скандия, редких земель, серы и других полезных ископаемых. Помимо этого, более половины мировых запасов свинца и около 40 % цинка связывают именно с такими месторождениями. Сюда же относятся месторождения урана, составляющие порядка 50 % мировых запасов. Поскольку рассматриваемые месторождения сопровождаются вторичным минерало- образованием, то их часто называют эпигенетическими. В рассматриваемую группу включены три класса месторождений:!) экзодиагенетические, связанные с деятельностью грунтовых вод; 2) инфильтрационные, сформированные в результате движения нисходящих потоков метеорных артезианских вод; 3) экс- фильтрационные, образованные восходящими потоками седимен- тационных вод артезианских бассейнов. Эпигенетические месторождения могут быть как древними, так и формироваться в современную эпоху. Ведущее значение в их образовании имеет деятельность подземных вод (грунтовых и артезианских). 2.3.1. Экзодиагенетические месторождения С деятельностью грунтовых вод связывают образование экзо- диагенетических месторождений меди, редких земель, урана, легированных железных руд, марганца, бокситов, каолина, магнезита, талька, малахита, бирюзы, хризопраза и других полезных ископаемых. Грунтовые воды имеют важное значение при формировании зон окисления сульфидных месторождений, где могут образоваться руды меди, кобальта, никеля, урана, ванадия и благородных металлов. Особое значение имеют пресные грунтовые воды, широко используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. Для месторождений характерны: I) стратиформное субсоглас- ное с напластованием залегание рудоносных зон; 2) линзовидная в разрезе, изометричная и полосовидная в плане форма рудных тел и сопровождающих их геохимических ореолов, небольшие мощности рудных интервалов, не превышающие нескольких дециметров; обхват рудных интервалов в разрезах лагунно-морских углеродистых пачек их нижних слоев, расположенных на контакте с подстилающими красноцветными отложениями; 3) приуроченность оруденения к стратиграфическим уровням крупных перерывов в осадконакоплении; 4) стратиграфическое положение ору- денелых горизонтов в основании регрессивно построенных толщ; 5) фациально-формационный контроль оруденения, выраженный в приуроченности рудных зон к местам резких литологических переходов; 6) связь рудообразования с эпохами аридизации климата; 7) присутствие экзодиагенетических минеральных новообразований в породах, с которыми связаны рудные концентрации. К экзодиагенетическим следует относить следующие рудные формации:медистые сланцы; медистые песчаники палеорусел пестроцветных толщ; урановые и битумно-урановые в палеорус- ловых песчаниках пестроцветных толщ; урановые и ванадий-ура- новые в зонах окисления черносланцевых комплексов; урановые в зонах окисления гранитоидов, обогащенные пирротином; вана- дий-урановые в калькретах; металлоносные угли и торфяники. 2.3.2. Инфильтрационные месторождения (в артезианских бассейнах) В артезианских бассейнах, распространенных в осадочном чехле древних и особенно молодых платформ, выявлены многочисленные месторождения нефти и газа, подземных вод, металлоносных рассолов, урана, редких и рассеянных элементов. С этими водами многие исследователи связывают образование стратифор- мных месторождений свинца, цинка, меди, стронция, ванадия, серы и других элементов. Среди рудоносных бассейнов следует выделять два крайних типа. В первом из них нисходящее движение подземных вод происходит из-за гидростатического давления. Во втором имеет место восходящее движение напорных вод, отжимающихся из осадочных отложений при преобладании литостатического давления. В некоторых бассейнах в разных горизонтах существуют оба типа гидродинамических обстановок. Соответственно ведущей гидродинамической обстановке следует выделить два класса месторождений. В первый входит редкометалльно-урановое оруденение, локализованное в зонах выклинивания внутрипластового окисления. Образование основной массы таких руд связывают с нисходящими потоками напорных подземных вод инфильтрационных артезианских бассейнов. Время рудообразования оценивается в сотни тысяч — десятки миллионов лет. Рудная минерализация формировалась в мелу, палеогене и неогене. Второй класс включает месторождения стронция, ванадия, меди, полиметаллов, серы, нефти и газогидроминерального сырья, связанные элизионным режимом. Месторождения, сформированные в древних артезианских системах, могут иметь очень крупные масштабы. Известны рудные провинции с уникальными по запасам инфильтрационными уран-редкометалльными месторождениями в Средней Азии (Кызыл-Кумекая и Аму-Дарьинская) и в штате Вайоминг США. В них протяженность рудоконтролирующей зоны выклинивания внутрипластового окисления составляет сотни километров. Не менее крупными оказываются месторождения, которые связывают с элизионными бассейнами. Так, к ним относят Джезказганское и Удоканское уникальные по запасам месторождения меди, крупнейшие месторождения свинца и цинка Верхнемиссисипской долины и хребта Каратау. Инфильтрационные месторождения объединяют в группы с различными синонимическими названиями — эпигенетические, экзогенно-эпигенетические, гидрогенные, песчаникового типа, инфильтрационные, ролловые, связанные с зонами пластового Рис. 2.4. Зоны окисления и связь с ними уранового оруденения на экзогенных эпигенетических месторождениях (по Е. М. Шмариновичу, с упрощением): 1 — породы фундамента; 2 — галька и гравий; 3 — песок; 4 — алевролит; 5 — глина; 6 — первично-сероцветные породы с углистыми остатками; 7 — первично-красноцветные породы; 8 — разломы; 9 — зоны трещиноватости; 10 — уровень грунтовых вод; //, 12 — направление движения подземных вод (11 — кислородных ураноносных. 12 — бескислородных, не содержащих уран); 13—16 — зоны окисления (13 — поверхностного, 14 — пластово-порового грунтового, 15 — порового пластового (ЗПО), 16 — трещинного); 17 — урановое оруденение Рис. 2.5. Геологический разрез по приразломным «рудам восстановления» в отложениях альб-сеномана и гранитах фундамента (по М.Ф. Максимовой и Е. М. Шмариновичу, 1993): 1 — водоупорные глинистые породы; 2 — водонепроницаемые песчаные породы с гравием и галькой; 3 — граниты фундамента; 4 — пластово- и трещинно- окисленные породы; 5 — пиритизированные породы; 6 — урановое оруденение; 7 — разломы; 8 — буровые скважины окисления и пр. Для них характерны следующие особенности: расположение в областях аридного климата; наличие рудоконтролирующих зон внутрипластового окисления; приуроченность к проницаемым водоносным горизонтам песков и песчаников, реже пористых карбонатных пород, расположенным внутри глинистых водоупоров; наличие рудоконтролирующей окислительно-восстановительной минералого-геохимической и гидрогеохимической зональности; локализация в местах скоплений сингенетического органического вещества или наложенных вторичных восстановителей (водорода, сероводорода, битумов и др.); пространственная связь с валами, флексурами или внутренними поднятиями, осложняющими крылья пологих синклиналей артезианских бассейнов; ролловая форма рудных тел, выраженная в серповидных в поперечном сечении и лентовидных в плане рудных залежах. Для локализации инфильтрационного оруденения считается благоприятным наличие локальных антиклинальных структур, осложняющих артезианские бассейны. На большинстве месторождений формируются в плане сложные лентообразные залежи, а в разрезе — роллы. Мощности рудовмещающих горизонтов изменяются незначительно от первых метров до 15 —20 м (рис. 2.4, 2.5). |