Химические осадки месторождений

11.07.2018
Некоторые рудные месторождения образовались в результате осаждения рудных компонентов из поверхностных вод под влиянием химических или биохимических процессов; они представляют собой первичные осадки. Большинство элементов в той или иной форме могут осаждаться химическим путем, но в результате такого процесса лишь немногие металлы образуют крупные месторождения. Наиболее характерные руды этого типа представлены окислами, силикатами и карбонатами железа и марганца; примером может служить полосчатая «железистая формация» в районе озера Верхнее и осадочные оолитовые руды марганца Чиатурского месторождения на Кавказе. К осадочным образованиям, сформированным в необычных условиях, относятся немногие месторождения цветных металлов, например пласты медистых песчаников со свинцом и цинком в Мансфельде (ФРГ). Происхождение других пластовых сульфидных залежей спорно, но многие геологи склонны считать их сингенетическими. Бедные урановые, ванадиевые месторождения и месторождения редких элементов, в частности связанные с черными морскими сланцами и фосфоритами, также образуются вследствие химического осаждения.

Химическое осаждение контролируется многими факторами; главные из них — присутствие необходимых ионов и значение pH и Eh среды. Окислительно-восстановительный потенциал зависит от содержания в воде кислорода, что в свою очередь является функцией глубины и, возможно, близости к береговой линии. В бассейны отложения большая часть растворенных веществ поступает с водными потоками, вследствие чего минеральные залежи оказываются наиболее мощными и богатыми вдоль линии берега. Следовательно, для таких месторождений более обычна рифоподобная форма залежей, а не широкие, изометричные в плане пласты.

Роль биохимических процессов в образовании осадочных рудных месторождений долго была темой дискуссии, но так и осталась невыясненной. Известно, что определенные виды бактерий и морских водорослей могут вызывать осаждение окисных компонентов, действуя как катализаторы реакций окисления и получая от этих реакций энергию для своих процессов жизнедеятельности. Анаэробные бактерии, кроме того, способны восстанавливать сульфаты с образованием сероводорода, который вызывает осаждение рудных минералов. Сульфидные месторождения образуются в том случае, когда ионы металлов встречают H2S, а самородная сера может образоваться вследствие окисления H2S в связи с неорганическими реакциями и под действием аэробных бактерий, когда этот газ поступает снизу в зону аэрации. В результате восстановительного действия H2S могут образоваться даже некоторые месторождения окисных руд. Иенсен, например, высказал предположение, что H2S, выработанный анаэробными бактериями, вызывает' восстановление растворимых ионов U+6 до нерастворимых U+4 с образованием уранинитовых руд в песчаниках. Бактерии, концентрирующие железо и марганец, были обнаружены еще в XIX в., но их действительная роль в формировании рудных месторождений неопределенна. Поскольку большая часть вызываемых бактериями реакций может проходить и без них (правда, с меньшей скоростью), важнейшим фактором контроля может оказаться физико-химическая обстановка. Наличие сульфидов в фации известковистых сланцев свидетельствует в пользу биогенной гипотезы, но в окис-ной, карбонатной и силикатной фациях следов органической деятельности обычно нет. Решение этой проблемы осложняется из-за сходства условий, при которых осаждение железа и марганца обусловливается действием микроорганизмов, с условиями, в которых те же металлы выпадают в осадок в результате неорганических процессов.

Разграничение осадочных руд, образованных в результате химического осаждения, и месторождений, сформированных гидротермальными процессами, может оказаться делом нелегким, а иногда почти невозможным. Эта задача обычно сводится к проведению различия между псевдоморфной и первичной слоистостью, а также между интерстициальными гидротермальными образованиями и диагенетическим цементом. Особенно трудно интерпретировать происхождение тонкозернистых полосчатых сульфидных руд, подобных рудам района Раммельсберга (ФРГ).