Фации железосодержащих осадков » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Фации железосодержащих осадков

31.07.2021

Наиболее важное звено в проблеме гецезиса и распределения представляет задача определения первичных осадочных фациальных обстановок, устанавливаемых по преобразованию того или иного железистого минерала: сульфида, карбоната, окисла или силиката.

Пластовые сульфиды железа. Породы, в которых сульфиды железа (главным образом пирит) составляют основную или даже доминирующую часть, встречаются редко. Пласты пирита мощностью 15 см или немногим более 30 см, переслаивающиеся с черными глинистыми сланцами, обнаружены в ордовикских породах района Уобана на о. Ньюфаундленд. Пиритовые пласты состоят из мелких пиритовых сферолитов, смешанных с пиритизованными и непиритизованными обломками окаменелостей; все это сцементировано очень тонкозернистой кремнистой основной массой. Пирит составляет около 65% этих отложений.

В некоторых докембрийских черных аспидных сланцах, ассоциирующих со слоистыми кремневыми железистыми карбонатами в районах Айрон-Ривер, Кристаллфолз, в штате Мичиган, также выявлено переслаивание пластов пирита, мощность которых изменяется от толщины пленки до 2,5—5 см. Однако самым крупным скоплением осадочного пирита в данном районе является пиритовая пачка Уосека, так называемый «графитовый сланец» лежачего бока формации; мощность пачки составляет 1,5—6,1 м. Определенное по нескольким образцам среднее содержание пирита составляет около 38%. В этой породе пирит очень тонкозернистый, а отдельные кристаллы (0,003 мм) почти невидимы невооруженным глазом. Пирит имеет тенденцию скапливаться в определенных слоях и часто равномерно переслаивается с темными углистыми сланцами (рис. 11-14). Содержание сульфида железа в этих обогащенных слоях достигает 75%. Валовой химический состав этой породы представлен в табл. 11-3,А.
Фации железосодержащих осадков

Пирит встречается также и в некоторых известняках. Представителем таких известняков является пласт мощностью 1,2 м в основании формации Гринхорн (верхний мел), штат Вайоминг. Он состоит из кальцита 45,4%; пирита 25,2%; гипса (частично вторичного происхождения) 17,6%; окислов железа 6,1%; органического вещества 2,6% и костного фосфата 2%. Известняк тьюли (девон), штат Нью-Йорк, является исключительно пиритовым и местами переходит в тонкий, но выдержанный по площади пиритовый пласт. Тьюли тесно ассоциирует с известковыми черными глинистыми сланцами Довольно распространенной является ассоциация пирита с карбонатами и органическим веществом (а следовательно, и с углистыми остатками). Наибольшим содержанием пирита характеризуются черные глинистые и аспидные сланцы. На основе этого предполагается, что источником серы является азотный компонент органического вещества; возможно также, что эта ассоциация обусловлена главным образом восстановительной средой, необходимой для сохранения органического материала и бактериального восстановления сульфатов морской воды. Руби отмечал связь пирита, органического вещества и карбонатов в некоторых меловых формациях (табл. 11-4).

Возрастает количество опубликованных материалов По вопросу об «эксгаляционно-осадочных» пластовых сульфидах, таких как меденосные сланцы в I ДР и ФРГ (Kupferschiefer). Возможно, что к этому типу относится пачка докембрийских железистых кварцитов района Мишипикотен в Онтарио.

Пластовые сидериты (кремневые железистые карбонаты, глинистые железняки). Железистый карбонат сидерит — встречается в виде тесного переслаивания с кремнем («кремневый сидерит») или в виде смеси во всех пропорциях с глинистым материалом (глинистые железняки) Типичные пластовые кремневые карбонаты состоят из тонкозернистых светло- или темно-серого сидерита и плотных черных кремней (рис. 11-15). Компоненты в виде пропластков, мощность которых составляет 7—10 см, ритмически чередуются В менее богатых кремнем формациях он залегает в виде небольших желваков. Пропорции бывают различными, но обычно от 1/4 до 1/3 формации составляют кремни от 1/2 до 2/3 — сидерит. Местами мощность таких формаций достигает 100 м Содержание железа в породе в целом составляет 20—30% (50—70% сидерита) (см, табл. 11-3, Б, В, Г)

Сидеритовые слои могут содержать тончайшие пропластки железистых силикатов или сульфидов железа; они могут состоять из практически чистых карбонатов, в которых обычно отмечаются стилолиты. Формации железистых карбонатов обычно не содержат обломочного материала, В них отсутствуют оолитовые структуры.

Кремневые сидериты широко распространены в районе оз. Верхнего, в США. Эту формацию обычно рассматривают как основные первично-осадочные железосодержащие отложения этого района, а большинство других типов железорудных формаций считаются постседиментационными модификациями этой породы. Если не считать настоящих метаморфизованных кремневых карбонатных пород, сейчас представляется очевидным, что другие типы железосодержащих формаций (силикаты и окислы) сами являются первично-осадочными фациями, а не окисленными (выветрелыми) или окремнелыми (метаморфизованными) железистыми карбонатными породами. Первично осажденные пластовые железистые карбонаты являются основным видом железосодержащих формаций в районе Кристалл-Фолз — Айрон-Ривер, в штате Мичиган. Они широко представлены также в районах Годжебик и Маркетт.

В последокембрийских железняках сидерит может образовывать основную массу, в которую включены и лимонитовые оолиты, которые обычно значительно диагенетически замещены. Он может встречаться в виде тонкозернистых сидеритовых литифицированных илов или образовывать матрикс и частично замещать обломки раковин и кальцитовые ооиды, может также замещать кальцитовый матрикс. Он также встречается в виде желваковых стяжений, «сферосидеритов», в шамозитовых и каолинитовых железняках. Только мелкозернистые сидеритовые литифицированные илы являются первичным осадком; все другие считаются диагенетическими.

Термин глинистый железняк применяется к глинистым сидеритовым конкрециям и пластам, встречающимся в угленосных разрезах как в Великобритании, так и в США. Глинистый железняк залегает либо в виде прослоев желваков, многие из которых обнаруживают септариевое строение, либо образует более или менее выдержанные маломощные пласты. Они имеют темно-серый или бурый, реже черный (углистый железняк) цвет. Глинистые железняки тонкозернистые; содержание глины варьирует от 1 до 30%. Чаще всего желваки или пласты железняка перекрывают угольные пласты; в них часто встречаются окаменелости.

Пластовые окислы железа (включая болотный железняк). Некоторые железистые кварциты состоят в основном из окиси железа. Среди них наиболее распространенным является, вероятно, гематит. Лучшим примером осадочного гематита являются железосодержащие силурийские породы Клинтон. Эти несколько пластов прослеживаются по всему Аппалачскому региону и образуют крупные залежи железной руды в районе Бирмингема, в штате Алабама. Большинство железосодержащих пород представлено оолитовым гематитом и «рудой с окаменелостями» (рис. 11-16 и 11-17). Местами тонкие пласты оолитового шамозита залегают вместе с глинистыми сланцами. Ооиды гематита имеют ядра, сложенные обломочным кварцем и зернами окаменелостей. Зерна окаменелостей обычно частично замещены гематитом, и их внутренние пустоты заполнены железистыми минералами. Все оолитовые гематиты сцементированы кальцитом и доломитом.

То, что гематиты либо являются первично осажденными, либо продуктом раннего, возможно, почти одновременного с осадкообразованием замещения, доказывается непрерывностью их разреза; их распределением (не связанным ни с обнажениями, ни с несогласиями), наличием обломков руды в вышележащих пластах известняка той же формации; присутствием гематитовых оолитов в известковых пластах, в которых матрикс состоит из доломита и кальцита, а также известковых окаменелостей, оболочку которых составляют концентрические слои гематита.

Руды Уобана (ордовик) на о. Ньюфаундленд имеют сложный состав и содержат гематит, шамозит и реже сидерит. Гематит имеет оолитовое строение (рис. 11-18); некоторые оолиты сами являются составными и сложены чередующимися слоями гематита и шамозита. Шамозит залегает в виде чистых оолитов и присутствует также в матриксе оолитовых пород. Средний железняк содержит от 50 до 70% гематита; 15—25% шамозита; 0—50% сидерита; 4—5% фосфата кальция; 0—1% кальцита и 0—10% обломочного кварца. Состав трех типичных железосодержащих пластов (А, Б, В,) и железистого песчаника (Г) отражен на рис. 11-19. Хейс приводит ряд признаков, указывающих на первичное морское происхождение гематитовых оолитов. О таком происхождении свидетельствуют сортированность; следы ряби и косая слоистость оолитовых слоев; тесная связь с морскими окаменелостями; следы сверлений морских организмов в оолитовых слоях, которые заполнены илом и содержат редкие оолиты; наличие внутриформационных конгломератов, содержащих гальку гематит-шамозитовых пластов.

Пластовые оолитовые гематиты встречаются также и в докембрийских железистых кварцитах в районе оз. Верхнего и в Лабрадорской впадине. Оолитовая структура легко прослеживается в некоторых яшмах, в которых ооиды состоят главным образом из кремнезема (рис. 11-20). Присутствуют также оолиты, содержащие большое количество гематита; несомненно то, что многие гематитовые слои были когда-то оолитовыми. Однако чаще гематитовые слои не являются оолитовыми. Ритмически переслаивающиеся яшма и стально-серый гематит образуют одну из самых эффектных разновидностей пород в районе оз. Верхнего. Джеспилит, как его называют, встречается в районах. Mapкетт, Меномини и Годжебик в штате Мичиган и в районе Вермильон в штате Миннесота. Когда-то он считался продуктом дометаморфического выветривания кремневого сидерита. Однако Джеймс считал его первично-осадочным. Сохранность очень тонкой слоистости и резкие контакты между гематитом и яшмой нехарактерны для выветрелых пород. Кроме того, присутствие выдержанных, хотя и маломощных прослоев гематита в неокисленной карбонатной формации является еще одним свидетельством первичной природы гематита. Тесная связь оолитовой текстуры большинства гематитов с зернами кварцевого песка и отсутствие таких особенностей в других фациях железистых кварцитов также являются доказательствами первичного происхождения гематита в турбулентной среде.

Магнетит, присутствующий во многих железистых кварцитах, может быть продуктом метаморфизма. Он известен так же, как и основной компонент черных песков — концентрации магнетита типа россыпи. Магнетит, содержащийся во многих железистых кварцитах, имеет иное происхождение. Обилие магнетита в породах, по существу неметаморфизованных, о чем свидетельствуют тонкозернистость кремней и присутствие низкотемпературных железистых силикатов, должно служить критерием отличия конседиментационного магнетита от магнетита, образовавшегося в результате более позднего метаморфизма высокой ступени. Магнетит необломочного происхождения обнаружен в современных осадках. Он содержится даже в зубах моллюсков полиплакофор. Магнетит многих докембрийских железистых кварцитов встречается в виде загрязненных примесями слоев, чередующихся с кремнем. Джеймс, как и Димрот, считает магнетит диагенетическим. Магнетитсодержащие полосчатые породы часто, а точнее, почти всегда ассоциируют с фацией железистых силикатов; можно проследить все переходы между этими двумя фациями.

«Лимонит» (гётит) встречается в форме оолитов в некоторых железняках, главным образом мезозойского и кайнозойского возраста; исключение составляют ордовикские отложения Мейвилл в Висконсине. Эта фация представлена оолитовыми или пеллетовыми зернами лимонита, ядром для которых служит обломочный материал, в шамозитовом или кальцитовом матриксе. Некоторые породы содержат смесь шамозитовых и лимонитовых ооидов, при этом шамозит может или частично превратиться в лимонит или содержать лимонит в измененных слоях шамозита. Сидерит, присутствующий в количестве 10% или более, по-видимому, имеет диагенетическое происхождение.

Болотная руда является в основном землистой смесью желтых и темно-коричневых гидроокислов железа. Такие руды отлагаются вдоль берегов некоторых озер и в болотах. Озерные руды состоят главным образом из уплощенных, дисковидных или неправильной формы конкреционных стяжений гидроокиси железа мощностью 0,3—0,6 м или из слоев разной твердости пористого, желтого, слоистого лимонита или представлены лимонитовым цементом в песке. Собственно болотные руды встречаются в болотах или маршах в виде губчатой массы, перемешанной с торфом. Одни имеют трубчатую форму, другие — пизолитовые, а третьи образуют желваковые или конкреционные тела. Некоторые из них образуют твердые тела, обычно имеющие небольшие размеры и содержащие песчаные и глинистые примеси. Болотная руда встречается в изобилии в ледниковых районах Северной Америки и Европы. Железо, растворенное при дрейфе ледников, осаждается либо химическим, либо биологическим путем. Хотя это достаточно мелкие по размеру скопления, но они представляют интерес, так как их относят к железосодержащим осадкам, образующимся в настоящее время.

Пластовые железистые силикаты (без глауконита). К фации силикатов относятся те породы, в которых преобладают первичные силикаты — шамозит, гриналит и глауконит, а также породы, в которых присутствуют миннесотаит, стильпномелан, и рибекит (вероятно, диагенетического или метаморфического происхождения).

Фация шамозитового железняка является наиболее характерной силикатной фацией после докембрийских железняков. В некоторых районах железняки тесно ассоциируют с лимонитовыми известняками; в других — они ассоциируют с сидеритовыми породами или постепенно переходят в них.

Шамозитовые железняки обычно оолитовые. Шамозитовые оолиты обнаружены, например, в железняках Клинтон (силур) в регионе Аппалачей. Шамозитовые ооиды представлены преимущественно богатыми железом септехлоритами с межплоскостным расстоянием 7А. Ооиды шамозита, как и ооиды гематита, в качестве ядра содержат обломки раковин; они имеют концентрическое строение и характеризуются крестом погасания. Они ассоциируют с обломками окаменелостей и сцементированы кальцитом. Кроме железняков Клинтон в Северной Америке известны такие отложения, как железняки Уобана (ордовик) на о. Ньюфаундленд и маломощные железосодержащие пласты формации, Монтебелло (девон) в штате Пенсильвания (рис. 11-21 и. 11-22). Шамозитовые железняки часто встречаются в юрских известняках Великобритании, Франции и Швейцарии.

В докембрийских железистых кварцитах силикаты представлены не шамозитом, а граналитом или каким-либо диагенетическим силикатом: миннесотаитом, стильпномеланом или рибекитом. Джеймс выделил два главных типа силикатных железистых кварцитов. В одних из них силикатный минерал присутствует в виде гранул или оолитов; в других — силикат не зернистый, а обычно тонкослойчатый или листоватый. Особенностью гриналита, как и глауконита, является зернистость. Хотя внутренняя часть некоторых гранул имеет микрокристаллический и бесструктурный характер, в других проявляется неясная пятнистость в шлифах (рис. 11-23). Типичные гранулы силикатов имеют диаметр около 0,5 мм и в шлифе имеют форму, приближенную, к эллипсу. Они могут быть заключены в матриксе, состоящем из кремня или других силикатных материалов. Ко второму типу силикатных железистых кварцитов — негранулярному — относятся тонкослойчатые, или листоватые породы. Характерно то, что мощность этих пропластков может составлять лишь миллиметр или доли миллиметра (рис. 11-24). Величина соотношения FeО/Fe2О3 в породах, состоящих из стильпномелана, судя по показателю преломления, указывает на то, что слои, по существу, представлены первичным минералом.

Состав железисто-силикатной фации изменяется в широких пределах главным образом из-за того, что наряду с силикатами, имеющими изменчивый состав, в этих породах присутствуют в различном количестве примеси карбонатов и окислов железа. Негранулярные железисто-силикатные породы, по-видимому, содержат значительную долю обломочного материала. В молодых отложениях они соответственно описываются как хлоритовые аргиллиты, шамозитовые аргиллиты и т. п.

Силикатные железистые кварциты очень широко распространенный тип железосодержащих осадков. Глауконитовые песчаники и известняки характерны для кембрийских и более молодых отложений. Некоторые из них, такие как зеленые пески Нью-Джерси (мел), на 50% или более состоят из глауконита и содержат 20% или более FeO и Fe2O3 и, следовательно, являются в какой-то степени железняками. Содержащие шамозит пласты встречаются в юрских железняках в Великобритании, Франции и Швейцарии. Шамозит — второстепенный компонент силурийских отложений свиты Клинтон и ордовикских (Уобана). Они, по-видимому, не представлены в разрезах района оз. Верхнего, где из железистых силикатов распространены гриналит, стильпномелан и миннесотаит. Гриналит считается первичным; остальные могут иметь диагенетическое или метаморфическое происхождение. Стильпномелан железистых кварцитов (Брокман) в Австралии, по-видимому, образовался из вулканического пепла.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: