Минералогия и классификация железистых осадков » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Минералогия и классификация железистых осадков

31.07.2021

Железосодержащие осадки богаты железом вследствие присутствия или преобладания одного или более железосодержащих минералов в аномальных количествах (табл. 11-2). Центральной задачей петрографов является расшифровка сложного минерального состава железосодержащих осадков и выяснение, какие минералы образованы первичными седиментационными процессами, какие являются продуктами диагенеза, какие обусловлены метаморфизмом и какие являются результатом выветривания как в современном цикле, так и в более ранние геологические эпохи. Взгляды петрографов существенно расходятся, и эти расхождения приводят к большим противоречиям и разногласиям. В этой работе мы рассматриваем минералы, являющиеся первичными или диагенетическими, хотя многие из них образуются также в процессе метаморфизма и выветривания. Эти минералы распадаются на четыре группы: окислы, карбонаты, силикаты и сульфиды. Многие железосодержащие осадки являются сложными; в них представлен не один тип железосодержащих минералов, а присутствуют и другие минералы (рис. 11-12).
Минералогия и классификация железистых осадков

Карбонаты железа. Единственно важный железосодержащий карбонат— это сидерит, FeCO3, который обнаружен в изобилии в железосодержащих осадках всех возрастов; он также является второстепенным компонентом многих обычных осадков. В молодых железняках он образует тесные ассоциации с шамозитом, реже с лимонитом. Многие докембрийские железистые кварциты представлены преимущественно переслаиванием сидерита и кремня. Железные руды являются продуктом изменения этих отложений; изменение заключается в окислении сидерита до гематита и в выщелачивании кремней. Сидерит в осадочных породах в большинстве своем очень тонкозернистый и образует однородную смесь с другими материалами. Однако в некоторых случаях сидерит образует более крупные кристаллические сферолиты; во многих других случаях он образует крупные ромбы, замещающие шамозитовые оолиты. Химический анализ показывает, что сидерит содержит в твердом растворе небольшие и непостоянные примеси MnCO3, MgCO3 и CaCO3. Сидериту свойственны обычные характеристики класса карбонатов, к которому он принадлежит: ромбические формы кристаллов, ромбическая спайность, очень высокое двойное лучепреломление (0,242), показатели преломления 1,603 и 1,875. В шлифах он почти бесцветный, но по контуру и по плоскостям спайности он обычно окислен до появления пятен окислов, окрашивающих его в желтый или бурый цвет.

Сидерит известен также в глинистых железняках, которые представляют собой конкреционные тела, обнаруживаемые в некоторых глинистых сланцах, особенно в сланцах палеозойских угленосных толщ, где он залегает также в виде тонких прослоев так называемых блэкбендов.

Поскольку сидерит легко окисляется, то он почти во всех обнажениях изменен до лимонита.

Силикаты железа. К железистым силикатам явно первичного происхождения и первостепенной важности относятся только шамозит, глауконит и гриналит. Достаточно распространены тюрингит, миннесотаит и стильпномелан и поэтому они включены в эту группу, несмотря на диагненетическое или даже раннеметаморфическое происхождение. Рибекит также является компонентом некоторых древних железистых кварцитов, особенно в Австралии.

Шамозит, 3(Fe, Mg) О*(Al, Fe)2О3*SiO2*nH2O, является наиболее распространенным первичным железистым силикатом в железняках последокембрийского возраста (рис. 11-13). Он слагает оолиты зеленого материала в сидеритовом или кальцитовом матриксе и обычно ассоциирует с оолитами гетита: в некоторых случаях, как, например, в железняках Нортгемптон, оолиты состоят из переслаивающихся оболочек шамозита и гётита.

Уточнение природы минерала шамозита было объектом обширных исследований. Все известные материалы по этому вопросу обобщены Диром, Хауи и Зуссманом и Джеймсом. Шамозит по структуре и составу очень близок к хлоритам, Собственно шамозит характеризуется межплоскостным расстоянием 7 А, но он легко переходит в хлорит (тюрингит) с межплоскостным расстоянием 14А. Шамозитовые оолиты мезозойских железняков Англии состоят из очень тонких пластинок бледно- и темно-зеленых, расположенных по касательной таким образом, что в скрещенных николях фигура погасания в ооидах образует крест. Пластинки имеют положительное удлинение, коэффициент преломления, изменяющийся от 1,62 до 1,66, и низкое двупреломление — от 0 до 0,003. Изменение показателя преломления связано с соотношением закисного и окисного железа. Согласно Холимонду, шамозит является первичнр осажденным минералом, возможно, в виде аморфного геля, из которого впоследствии образовалась современная его форма. Он может также образовываться вследствие прогрессивного замещения глины, в результате чего иногда могли формироваться оолиты того же состава. По Деверину, шамозит в железняках доггера в Швейцарских Альпах не является первичным химическим осадком, а образовался в результате замещения карбонатных обломков, главным образом обломков иглокожих.

Гриналит — кристаллический гидратированный железистый силикат, широко распространенный; первичным был железистый силикат в районах Мезаби и Ганфлинт региона оз. Верхнего, где он был впервые обнаружен и получил название. Дир, Хаун и Зуссман определили его как септехлорит.

В отличие от шамозита и глауконита гриналит распространен только в докембрийских породах, хотя его присутствие отмечено и в более молодых отложениях. Он, как и глауконит, представлен округлыми или обломочными, изотропными, светло- и темно-зелеными пеллетами и обычно не обладает концентрическим строением, характерным для шамозита. Он обычно ассоциирует с магнетитом.

Глауконит, KMg(Fe, Al) (SiO3)6*3Н2О, обнаружен в некоторых железняках более молодого, чем докембрий, возраста. Хотя глауконит представляет собой самостоятельную минеральную разновидность, он очень изменчив. Он встречается в виде ярко-зеленых гранул, но также заполняет межгранулярное пространство, встречается в рассеянном виде, замещает фекальные пеллеты, заполняет пустоты в окаменелостях и даже образует пленку на зернах тяжелых минералов. Диаметр гранул колеблется от 0,01 до 0,50 мм. Гранулярный глауконит тесно ассоциирует с обломочным кварцевым песком.

Берет подразделяет глауконит на четыре класса: упорядоченный, неразбухающий, с высоким содержанием калия, с решеткой по типу слюды; неупорядоченный, неразбухающий, с решеткой по типу слюды, с низким содержанием калия; весьма неупорядоченный, разбухающий, с низким содержанием калия, решеткой, по типу монтмориллонита; смесь двух или более глинистых минералов, например каолинита и иллита. Корреляция между составом глауконита и геологическим возрастом, по-видимому, отсутствует.

Глауконит — компонент современных осадков во многих частях мира. Он залегает как в прибрежных песчаных отложениях, так и в глубоководноморских; более часто он встречается в интервале глубин от 18 до 730 м. В некоторых древних осадках («зеленых песках») он накапливается в виде пластов мощностью несколько десятков футов, содержащих 75% или более глауконита. По содержанию железа глауконитовые пласты относятся к промышленным железнякам, хотя их редко разрабатывают с целью извлечения из них железа.

Тюрингит (бавалит), (Si4,8Al3,2) (Mg1,4Fe7,4Fe1,6Al1,7) (ОН)16О20, широко распространенный минерал нижнесилурийских железняков в Тюрингии, ФРГ, где он образует оолиты в матриксе, представленном кварцем и магнетитом. Тюрингит по составу очень близок шамозиту, из которого, как считают, он образовался в результате слабого метаморфизма.

Миннесотаит, (FeMg)3Si4О10(OH)12, — это железистый тальк, обнаруженный в некоторых докембрийских железистых кварцитах. Из-за исключительно малых размеров зерен его очень трудно выявить и, по-видимому, его иногда не замечают. Хотя Грюнер считал его минералом первичного осаждения, другие исследователи рассматривают его как продукт метаморфизма низкой ступени.

Стильпномелан, 2(Fe, Mg)О*(Fe, А1)2О3*5SiО2*3H2О, представляет собой слюдоподобный минерал, внешне очень похожий на биотит. Он является обычным компонентом многих железистых кварцитов региона оз. Верхнего. В других местах он известен как вторичный минерал. Как породообразующий минерал он сложен макроскопическими игольчатыми и пластинчатыми кристаллами, характеризующимися интенсивным плеохроизмом и абсорбцией. Он окрашен в оливково-зеленый или темно-коричневый цвет в зависимости от соотношения закисного и окисного железа. Показатель преломления также изменяется в широком диапазоне в зависимости от этого соотношения. Стильнномелан может залегать в виде жил, но чаще он рассеян в сидерите или образует тонкие прослои.

Рибекит представляет собой натровый амфибол, Na2Fe3Fe2 (Si8O22) (ОН, Fe)2, волокнистая разновидность которого известна как крокидолит. Хотя обычно рибекит является компонентом изверженных пород, однако он присутствует в массивной или волокнистой форме в слоистых железистых кварцитах Южной Африки и Австралии. В этих формациях рибекит является диагенетическим, а в южноафриканских разрезах, вероятно, — продуктом метаморфизма низких ступеней; в них рибекит представлен агрегатами и радиальными группами мелких волокон.

Сульфиды железа. Из сульфидов только пирит и марказит — играют сколько-нибудь важную роль в осадочных породах, обогащенных железом. Эти сульфиды железа могут образоваться из менее стабильных аморфных черных сульфидов железа, встречающихся в современных нелитифицированных осадках. Пирит, FeS2, наиболее распространенный сульфид, встречается в виде рассеянных изолированных кристаллов диагенетического происхождения. Иногда он образует слои, состоящие из пеллет, округлых тел и замещенных обломков раковин. В одних случаях пирит — исключительно тонкозернистый (0,003 мм) и рассеянный; в других — он накапливается в виде тонких слоев мощностью несколько миллиметров.

Марказит, FeS2, редкий компонент железняков, он может полностью отсутствовать в них. Обычно он встречается в виде желваков в угольных разрезах.

Обогащенные железом осадки могут содержать также другие минералы. Одни железняки — высокоизвестковые и содержат большое количество кальцита; другие — глинистые и содержат широкий набор глинистых минералов. Некоторые из них, особенно образовавшиеся в окислительной обстановке, представлены песчаными разновидностями и содержат большое количество обломочных зерен кварца.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: