Другие случаи химического осаждения месторождений

11.07.2018
Углистые сланцы, фосфориты, а также многие другие морские осадки содержат в небольшом количестве уран, ванадий, серебро, мышьяк, золото, молибден и некоторые другие металлы. Наши знания о нахождении металлов в осадочных породах фрагментарны, главным образом вследствие столь малого содержания металлов, что подавляющее большинство месторождений этого типа не имеет промышленной ценности и не привлекает достаточного внимания. По-видимому, сланцы характеризуются несколько более высоким содержанием металлов по сравнению с прочими осадочными породами, но опробование и изучение особенностей распределения металлов не позволяют делать каких-либо выводов относительно концентрации и распределения металлов. И все же установлено, что черные углистые морские сланцы обогащены некоторыми металлами. Краускопф нашел, что в определенных осадочных породах с органическим веществом содержание некоторых элементов повышается более чем в тысячу раз. Эти элементы могут концентрироваться, во-первых, в процессе химического осаждения в восстановительной обстановке, создаваемой органическим веществом осадков; во-вторых, в результате адсорбции глинистыми частицами, коллоидными гелями и органическими остатками и, в-третьих, в результате органических процессов, например деятельности бактерий.

Краускопф изучал концентрацию цинка, меди, свинца, висмута, кадмия, никеля, кобальта, ртути, серебра, хрома, молибдена, вольфрама и ванадия в морской воде. Он пришел к выводу, что эти воды сильно недосыщены каждым из перечисленных металлов. Следовательно, прямое химическое осаждение этих элементов не может обусловить установленных в осадках концентрации. Локальное осаждение сульфидов может привести к местному уменьшению содержания металлов в морской воде. Ho и это, однако, не главное; концентрации в растворе не связаны с растворимостью сульфидов, а некоторые из металлов вообще не образуют устойчивых сульфидных соединений. И вновь приходится возвращаться к выводу, что адсорбционные процессы совместно с органогенным осаждением должны иметь решающее значение в фиксации растворенных металлов из морской воды.

За последние годы морские осадки вызвали повышенный интерес, поскольку в отдельных их типах заключены уран и ванадий в заметном, хотя и непромышленном, количестве. Для ураноносных черных сланцев характерно высокое содержание органического вещества и сульфидов. Во многих видах черных сланцев и фосфоритов содержится 0,01—0,02% урана, а в квасцовых глинах Швеции — до 0,5% урана. Какие именно ураноносные минералы находятся в черных сланцах, неизвестно, но эти сланцы отличаются большей фосфористостью по сравнению с другими типами глинистых сланцев. Отсюда следует, что уран черных сланцев находится в виде фосфата или в адсорбированном виде на органическом веществе. Содержание урана в фосфоритах увеличивается прямо пропорционально повышению содержания фосфата, а это свидетельствует о том, что уран связан в фосфорном минерале. Отложение ураноносных формаций — как черных сланцев, так и фосфоритов — происходило в низменных, тектонически устойчивых районах, привнос обломочного материала в которые был незначительным. Во многих залежах наблюдаются, однако, небольшие перерывы в осадконакоплении или слабо выраженные несогласия; кроме того, насколько известно, в черных сланцах неморского происхождения урана нет. Осаждение урана в черных углистых сланцах может вызываться химической адсорбцией на апатите, живом или мертвом планктоне, а также восстановлением ионов U+6 до менее растворимых ионов U+4 под воздействием H2S биохимического происхождения. Ионы четырехвалентного урана и двухвалентные ионы кальция обладают примерно одинаковыми размерами, что позволяет урану замещать кальций в апатитовой структуре фосфоритов. Следовательно, ионы урана будут конкурировать с ионами кальция за места в решетке и лишь бедные кальцием разности сланцев или фосфоритов будут адсорбировать ощутимые количества урана.

Ванадий также концентрируется в глинистых сланцах и в осадочных породах с органическими остатками. Для него характерна ассоциация с осадочным ураном в восстановительной обстановке, но в отличие от урана он образует устойчивые сульфидные соединения. Известно, что ванадий присутствует в твердых и жидких углеводородах в чрезвычайно высокой концентрации, причем в данном случае ванадий мог осадиться биохимическим путем или в результате реакций восстановления в сапропелевых илах. Патронит (VS4), обнаруженный в Перу, вероятно, образовался в результате вторичного обогащения ванадийсодержащих углеводородов вследствие природного разделения на фракции в местах просачивания нефти. Концентрации ванадия имеются в фосфатных породах типа формации Фосфориа в северо-западной части США, однако в данном случае ионы ванадия, по-видимому, связаны с органическим веществом в осадочных образованиях, а не с фосфатными минералами. Полагают, что одновременное присутствие в угленосных осадках ванадия и урана обусловлено процессами восстановления от высоких, более растворимых степеней валентности, а не непосредственной концентрацией их в растительных и животных тканях.