Диагенез железосодержащих осадков » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Диагенез железосодержащих осадков

31.07.2021

Наиболее трудно выявить и объяснить постседиментационные изменения, происходящие с железосодержащими осадками. Диагенетическая перестройка, метаморфизм и выветривание — все это вызывает заметные изменения минерального состава и структуры.

Признаки замещения — сидерит, замещающий окаменелости, гематитовая руда, содержащая окаменелости, и т. п. — свидетельствуют о том, что железо, мигрируя, легко замещает карбонат кальция. Важное значение таких замещений было ранее отмечено Кайе и позже подчеркнуто Деверином. Процесс сидеритизации был широко распространен в железняках Нортгемптон. Исследования Кайе, в частности, привели его к заключению, что железняки, по существу, являются продуктом метасоматического замещения, и к отказу от теории прямого осаждения. Шамозитовые ооиды были объяснены как замещение криноидных и других обломков раковин. Деверин допускал образование ооидов в одном месте и отложение их в другом. Согласно Кайе, первоначальный или первичный кальцит превратился в сидерит, который, в свою очередь, был замещен хлоритом (шамозитом). Последующее окисление приводит к образованию лимонита или даже магнетита и гематита. Эта последовательность замещений непостоянна. Деверин, например, отмечал, что сидерит часто замещает шамозит и что в некоторых породах гематит непосредственно замещает кальцит. Джеймс заметил, что диагенетические реакции обычно протекают в сторону более низкого Eh, например, сидерит замещает глауконит. Поровые воды, в которых происходят такие реакции, характеризуются большим восстановительным потенциалом, чем воды над границей раздела осадок —вода. Изменения в процессе выветривания происходят в обратном направлении, что требует более высокого Eh.

Халлимонд и большинство других исследователей, изучавших железняки, считают, что от теории метасоматического происхождения различных фаций железняка необходимо отказаться. Халлимонд отметил присутствие неизмененных кальцитовых раковин в сидеритовом матриксе. В других случаях наличие сидеритизированных раковин и известковых галек, обнаруженных в основной массе кристаллического кальцита, объяснялось тем, что сидеритизация происходила на морском дне. Стратиграфическая выдержанность железосодержащих пластов, разнообразие фаций железистых кварцитов, сохранение тонких осадочных текстур и структур, присутствие пород каждой фации в виде обломков во внутриформационных брекчиях и пластических дайках — все это делает гипотезу происхождения железистых кварцитов в результате последовательного замещения маловероятной.

Проявления замещения (сидеритизированные окаменелости и т. п.), рассмотренные выше, следует поэтому рассматривать как доказательства более позднего преобразования: в большинстве случаев раннедиагенетического и в отдельных случаях метаморфического. Считается, что сидерит особенно подвержен растворению и переотложению, поскольку сидеритовые сферолиты и сидеритовые метакристаллы обнаруживаются в различных силикатных формациях и в виде замещения окаменелостей в известковых железняках

Процессы выветривания и метаморфизма могут вызвать глубокие изменения в железосодержащих формациях. Это особенно справедливо для формаций района оз. Верхнего, где первичные железистые минералы окислены и превращены в лимонит или гематит и где кремнезем (главным образом кремень) был удален «массовым» выщелачиванием, что превратило породу в руду. В результате метаморфизма первичная порода превратилась в сложную грюнерит-магнетитовую породу. В рамках данной книги невозможно рассмотреть ни образование массы окисной руды, ни продукты метаморфизации этих формаций. По этому вопросу следует обращаться к оригинальным работам.

Глауконит


Глауконитсодержащие осадки тесно связаны с силикатными железистыми кварцитами, хотя некоторые его накопления содержат достаточно глауконита, чтобы считать их железистыми кварцитами, реже содержание железа в них поднимается до уровня железных руд. Глауконит наиболее широко распространен по сравнению с другими железосодержащими силикатами и, следовательно, чаще встречается. Поэтому он заслуживает особого рассмотрения.

Как было отмечено, глауконит представляет собой диоктаэдрический микрокристаллический минерал, богатый железом и калием. Несколько структурных типов его были описаны Беретом. Примерно 1/2 глауконитовой молекулы представлена кремнеземом. 1/4 — окислами железа, 1/10 — окисью алюминия и окисью магния, 1/6 — окисью калия и водой. Он образует гранулы, приблизительно эллиптической формы в разрезе, диаметр которых в среднем составляет 3.5 мм. Они не имеют четко выраженной внутренней структуры; однако они характеризуются многолопастными контурами и в некоторых случаях внутренними трещинами усыхания. Невооруженному глазу гранулы представляются блестящими, зелеными и зеленовато-черными, а в шлифе они от светлых зеленовато-желтых до травяно-зеленых (желто-бурые, если окислены). Как исключение, глауконит образует оболочку или корочку вокруг зерен коллофана, кварца, полевых шпатов, слюды или даже тяжелых минералов.

Глауконитовые гранулы встречаются во многих богатых кварцем песчаниках; несмотря на то что они обнаружены в некоторых полевошпатовых песчаниках, они, по-видимому, нехарактерны для граувакк. Их находят также в некоторых разновидностях калькаренитов и доломитов. Следовательно, гранулярный глауконит, вероятно, отлагался в обстановке перемешивающихся течений. Считается, что тонкоразмельченный и рассеянный глауконит встречается в некоторых глинистых сланцах. Современные представления о теологии и распределении глауконита были обобщены Хаддингом, Клаудом и др. Минералогия глауконита исследовалась Грюнером, Беретом, Хоуером и Бентором и Кастнером; геохимические данные были обобщены Джеймсом.

Зеленые пески и «глауконитовые мергели» являются наиболее важными из содержащих глауконит осадков. Термин зеленые пески применяется для обозначения неуплотненных богатых глауконитом песков. При рассмотрении под лупой видно, что лучшие зеленые пески состоят полностью из глауконита, менее 1% осадка представлено зернами кварцевого песка. Ho чаще кварц является доминирующим компонентом, составляющим половину или более всего осадка. Цвет песков, состоящих преимущественно из глауконита, темно- или светло-зеленый; смешанные пески имеют пеструю окраску («соль с перцем»); при окислении зерна приобретают красный или бурый цвет.

Зеленые пески преобладают в каменноугольных и эоценовых пластах Прибрежной равнины Востока США, особенно Нью-Джерси и Делавэра. Хотя мощность отдельных пластов редко превышает 7,6 м, по площади они распространены широко и потенциально являются крупным источником получения калия (а также железа и фосфора). Зеленые пески широко представлены в отложениях нижнего мела и в кембрийских песчаниках в Европе. Кембрийские породы долины верхнего течения р. Миссисипи также являются глауконитсодержащими, как и кембрийские породы штата Миссури, гор Арбакл в Оклахоме и Гранд-Каньоне. Докембрийские глаукониты, хотя и не являются широко распространенными, известны в отложениях серии Белт в Канаде и в песчаниках Виндхиан полуострова Индостан. Глауконит, по-видимому, образуется в морских условиях и в настоящее время. Он был обнаружец драгированием в водах на глубине от 336 до 550 м и в сравнительно мелких водах: на глубине 9—110 м. Глауконит драгирован с Атлантического шельфа и континентального склона от мыса Гаттерас до Флориды (США) с глубин от 30 до 800 м и более.

Много литературы написано на тему о происхождении глауконита. Геологические аспекты проблемы были рассмотрены Клаудом, который пришел к выводу, что глауконит образуется только в морских водах нормальной солености; необходимы слабовосстановительные условия (слабоокислительные, согласно Чилингару); его образованию способствует органическое вещество; он характерен в основном для интервала глубин от 18 до 730 м; накапливается только на участках медленного осадконакопления; образуется преимущественно из слюдистых минералов или донных илов, обогащенных железом. Установлено, что глауконит образуется в результате преобразования глинистого выполнения фораминиферовых раковин. Как отмечали Хаддинг и др., место образования может не совпадать с местам аккумуляции. Какая-то часть глауконита перерабатывается и переносится.

Галлихер сделал вывод, что глауконит образовался по биотиту в процессе подводного выветривания. Он наблюдал серию переходных зерен, на которых можно было проследить процесс трансформации. Оц заметил, что обогащенные биотитом пески прибрежных участков переходят дальше от берега в морские смешанные глауконито-слюдистые алевритовые пески, а те, в свою очередь, с глубины 180 м переходят постепенно в глауконитовые илы. Грюнер показал, что расположение ионов и структура элементарных ячеек глауконита и биотита очень сходны, если не идентичны, так что переход биотита в глауконит не сопровождается большими изменениями.

Несмотря на то что наблюдения Галлихера были подтверждены наблюдениями в других местах, многие глаукониты, по-видимому, не образуются из слюды. Такахаши говорит, что «...глауконитизация является одним из процессов подводного метаморфизма, ведущих к образованию минерального глауконита. Это явление известно только в морских осадках, которые образовывались в анаэробных или восстановительных условиях. Обычно процесс протекает в присутствии сульфида железа, хотя последующие преобразования могут привести к концентрации глауконита в песчаных отложениях и при отсутствии сульфида железа». В заключение Такахаши говорит, что «...глауконит, по-видимому, образовался в морских условиях в процессе гидратации кремнезема и последующей абсорбции оснований и потери окиси алюминия. Глауконит может формироваться из многих исходных материалов, таких как фекальные пеллеты, глинистые вещества, заполняющие полости фораминифер, радиолярий и раковин других морских организмов, а также из силикатных минеральных веществ, например вулканического стекла, полевых шпатов, слюды или пироксена. Присутствие органического вещества, по-видимому, способствует образованию глауконита. В соленой воде «...материнские породы в процессе глауконитизации теряют окись алюминия, кремнезем и щелочи, за исключением калия, и приобретают окисное железо и поташ. Таким образом, присутствие морской воды является, по-видимому, существенным обстоятельством...»

Интересен тот факт, что шамозит и глауконит обычно взаимоисключают друг друга. Хантер заметил, что шамозитсодержащие железняки в Клинтоне в направлении к центру бассейна переходят в глауконитовые осадки. Редкое совместное залегание этих двух минералов было объяснено переотложением глауконита или в других случаях формированием этих двух минералов в различное время и в различных окислительно-восстановительных обстановках: глауконит — в слабоокислительных условиях, а шамозит — в более восстановительной обстановке.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: