Современная кристаллография и минералогия
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
выветривания можно отнести процессы, связанные с разрушением силикатов.
Очень показательным примером в этом отношении является процесс каолинизации, весьма широко распространенный в природе. Этот процесс связан с химическим разрушением различных алюмосиликатов, преимущественно полевых шпатов, которые в поверхностных частях земли под влиянием воды и углекислоты переходят в каолин Н4Аl2Si2О9 - в глинистую массу.
Схему этого процесса можно выразить следующим химическим уравнением:
K2Al2Si6O16 (ортоклаз)+СО2 + 2Н2О= К2СО3 (растворимая соль)+ Н4Al2,Si2O9(каолин) + 4SiO2 (свободный кремнезем)
Массы образующегося каолина на поверхности земли переходят в глину, т. е. в сложную коллоидную систему, связанную с разнообразными веществами.
Фильтрующиеся через горные породы подземные воды совершают также сложные процессы химического выветривания, в ходе которых силикаты подвергаются гидролизу, распадаются на относительно более простые комплексы (SiO2, А12О3, Fe2O3), выделяющиеся в виде солей. В условиях жаркого тропического климата золи оксидов алюминия и железа гидратируются, коагулируют и остаются на месте разрушения первичных пород, в то время как кремнезем выносится водными растворами за пределы месторождения. Так формируются месторождения бурых железняков с глинистой пустой породой, так называемых латеритовых руд, и месторождений гидрооксидов алюминия - бокситов.
В других условиях, когда первичное рудное вещество состоит в основном из оксидов железа и их гидратов с кварцевой (SiO2) или опаловой (SiO2nН2O) пустой породой, имеет место постепенное вымывание SiO2 из первичного железорудного месторождения с уменьшением содержания пустой породы в руде, т.е. с ее естественным обогащением.
Наконец, геологами установлены случаи выноса водой за пределы первичного железорудного месторождения больших масс оксидов железа, которые затем осаждаются из водных растворов, образуя новые месторождения рядом с первичным (инфильтрационные месторождения) или под первичным (катагенетические месторождения).
К экзогенным процессам формирования месторождений полезных ископаемых относятся также процессы осаждения на дно водоемов.
Непрерывный процесс отмирания морских животных приводит к наполнению на дне водоемов их скелетов, раковин моллюсков. Так образуются огромные скопления известняка и мела, используемые черной металлургией в качестве флюса для доменных и сталеплавильных плавок. Процесс накопления карбонатных пород на дне морей и океанов особенно активизировался в меловом периоде мезозойской эры. Эти процессы в больших масштабах протекают и в наше время.
Скопления останков древних деревьев, кустарников, древовидных папоротников и продуктов их разрушения дают промышленные залежи бурого и каменного углей, которые, таким образом, также имеют чисто осадочное экзогенное происхождение.
Реки, впадающие в озера, моря и океаны, несут в составе водных растворов и в виде гелей многие химические элементы и соединения. Происходит постепенное насыщение водных бассейнов этими веществами вплоть до предела растворимости, при превышении которого начинается выпадение химических осадков на дно. Процессам осаждения способствуют также изменения предела растворения при понижении температуры воды, ее солености, а также выпаривание воды в мелководных лагунах. Так образуются, например, месторождения гипса (CaS04 2 Н2О) и каменной соли (NaCl).
Осадочные месторождения железных и марганцевых руд образуются при коагуляции и выпадении на дно сгустков гидрооксидов этих элементов. Эти сгустки, имеющие первоначально форму шариков, в дальнейшем скрепляются вторичными силикатными минералами и под влиянием давления могут несколько деформироваться. Мелкие рудные шарики называют оолитами (от долей мм до 10 мм). Более крупные образования называются бобовой рудой. К характерным особенностям оолитов следует отнести присутствие в их центрах кусочков чужеродных материалов, играющих роль затравок, вокруг которых начиналось отложение и кристаллизация коагулянтов. Другая особенность - их концентрически-зональное строение: концентрические слои отличаются друг от друга толщиной, составом, цветом. Многочисленные месторождения оолитовых бурых железняков, возраст которых не превышает обычно 150 - 200 млн. лет, имеются в Украине (крупнейшее - Керченское) и в Казахстане - Лисаковское и Аятское.
Особое положение среди осадочных железорудных месторождений занимают древние докембрийские осадочные метаморфизованные руды. Осаждение первичного рудного вещества, состоявшего, вероятно, из гидрооксидов железа (Fe2О3 nH2O), опала (SiO2 nH2O) и силикатов, происходило еще до кембрийского периода, т.е. более 0,6 млрд. лет назад. Абсолютный возраст многих из этих месторождений исчисляется миллиардами лет.
В то время существовали условия, способствовавшие осаждению огромных масс оксидов железа на дно морей и океанов. Эти условия никогда более не повторялись в истории планеты. Сотни миллиардов тонн осадочных докембрийских руд составляют сегодня основу сырьевой базы черной металлургии во всем мире. Их запасы составляют почти 60 % всех запасов руд земного шара; из этих руд выплавляется до 90 % всего чугуна и производится 100 % губчатого железа.
За долгую историю рудные тела докембрийских месторождений были перекрыты толстыми слоями других осадочных пород, в первую очередь известняком, мелом, мергелем (мел с глиной). Высота этой кровли достигает часто 200 - 500 м, что создает сильное горное давление