Биохимические осадочные месторождения

Биогенно-осадочные месторождения по условиям образования можно разделить на два подтипа – собственно биологические и биохимические.

К числу первых относятся месторождения, образованные скоплением остатков отмерших организмов, несколько преобразованных в результате последующего окаменения (фоссилизации). К биохимическим относятся месторождения, образованные сложным путем. Источником вещества в этом случае также служат отмершие организмы, но полностью растворенные в морской воде. К числу биогенно-осадочных относятся месторождения фосфоритов, а также карбонатных и кремнистых пород.

Формация фосфоритов в осадочных породах. Руды отличаются наличием трех фосфорсодержащих минералов – фторапатита 3Ca₃(PO₄)₂CaF₂; карбонатапатита 3Са₃(РO₄)₂СаСO₃; гидроксилапатита 3Са₃(РO₄)2Са(ОН)₂. В парагенезисе с этими минералами находят кальцит и глауконит, иногда сидерит.

Морская вода обогащается фосфором в результате привноса продуктов химического выветривания магматических пород. Вместе с тем некоторые геологи полагают, что фосфор мог поступать в водные бассейны в результате вулканической деятельности.

Различные растения и живые организмы заимствуют фосфор из морской воды. В раковинах беспозвоночных различных видов концентрация фосфора невелика (доли процентов или несколько процентов). Высокие концентрации фосфора наблюдаются только у раковин двух видов беззамковых брахиопод – лингул и оболюсов. Для них характерно содержание фосфорнокислого кальция, достигающего 80–91,5%. Постоянная концентрация фосфора характерна для скелетов позвоночных – 60–70% Са₃(РО)₄.

Строение платформенных и геосинклинальных месторождений значительно отличается. Для платформенных характерны в основном желваковые формы скопления минерального вещества, для геосинклинальных – пластовые.

Фосфориты геосинклинального типа обычно трудно диагностируются, так как по чисто внешним признакам они весьма разнообразны и часто похожи на мелкозернистые песчаники. Существует надежная химическая реакция, с помощью которой можно уверенно определить присутствие фосфора в этих рудах.

Образец руды смачивается HNO₃ и на протравленное место помещается раствор или порошок молибденовокислого аммония (NH₄)₂МоО₄. В присутствии фосфора появляется лимонно-желтое окрашивание. В фосфоритах геосинклинального типа отсутствуют сохранившиеся остатки раковин отмерших организмов, нет желваков и нет псевдоморфоз фосфоритового вещества по раковинам и их обломкам.

Текстуры таких фосфоритов массивные, реже желваковые.

Примером месторождений такого типа является Каратаусский бассейн в Казахстане. Одним из крупнейших месторождений этого бассейна является Джаны-Тас (рис. 81). В его геологическом строении принимают участие различные сланцы с прослоями алевролитов и известняков палеозойского возраста. По тектоническому нарушению перечисленные породы контактируют с известняками того же возраста.

Рудные тела фосфоритов имеют пластообразную форму. Текстуры руд массивная и желваковая. Цвет фосфоритов серый или почти черный. Минеральный состав их определяется присутствием микрокристаллического или аморфного фосфата. Под микроскопом в таких фосфоритах можно увидеть мелко и микроолитовое строение. Цемент оолитов может быть фосфатным, карбонатным, кремнистым или смешанным.

Рис. 81. Схематический геологический разрез месторождения Джана-Тас (Каратауский бассейн):

1 – четвертичные отложения; 2 – доломиты брекчированные; 3 – фосфориты; 4 – фосфатно-кремнистые сланцы; 5 – кремни фосфоритые; 6 – доломиты фосфоритые

Протяженность отдельных месторождений хребта Каратау достигает 30–40 км, на глубину фосфоритовые пласты прослеживаются до 400 м и более.

Месторождение фосфоритов Егорьевское (Подмосковье) приурочено к депрессии на Восточно-Европейской платформе. В осадочной толще, залегающей на размытой поверхности известняков карбона, выделяют три фосфоритовых слоя. Нижний фосфоритовый слой образован плотно соприкасающимися желваками глинистого фосфата, заключенными в глауконитовом глинистом песке или глауконит-песчанистой глине. На участках с глубоким залеганием слоя желваки сливаются в сплошную плиту, сцементированную фосфатно-кальцитовым цементом.

Основную массу среднего слоя образуют включения желваков фосфоритов в глауконитовом песке.

Третий (верхний) слой представлен песчанистой глиной, содержащей мелкие железистые желваки фосфорита.

Фосфоритные отложения перекрыты белыми кварцевыми песками неокома и песчаными четвертичными отложениями. Текстуры руд желваковые, оолитовые, органогенные, землистые.

Биогенно-осадочные месторождения известняков и кремнистых пород. К числу месторождений, образованных биологическим путем, относятся некоторые месторождения карбонатных и кремнистых пород.

Образование некоторых месторождений известняков (цельнора-ковинных, раковинно-детритовых, строматолитовых и др.) и мела обусловлено в основном скоплением на дне водоемов известковых раковин отмирающих морских организмов, а также накоплением вещества в результате образования колоний водорослей. Некоторые месторождения известняков могут образовываться и хемогенно-осадочным путем.

Биогенно-осадочными образованиями являются такие кремнистые породы, как диатомиты, трепела и опоки. Диатомиты – тонкозернистое образование, состоящее, главным образом, из мельчайших панцирей диатомовых водорослей, накопившихся в местах их массового отмирания.

Трепел – тонкозернистое образование, состоящее из мельчайших округлых телец опала и халцедона с остатками радиолярий, спикул губок и фораминифер.

Опока – более плотная кремнистая порода, состоящая из аморфной массы кремнезема в связи со скелетами диатомей, радиолярий и губок. Опоки рассматриваются как частично преобразованные диатомиты и трепелы.