Два типа осадочных рудных накоплений и рудных фаций

Первично-осадочные руды образуются в различных условиях, резко дифференцированных для отдельных полезных ископаемых и завися­щих от зоны седиментации. Существуют континентальные, лагунно-мор­ские и морские рудные фации. С другой стороны, выделяются фации, в которых происходит накопление железистых, марганцовых и других рудных отложений, т. е. классификация фаций возможна на основании различных принципов, однако в интересующем нас случае правильнее всего руководствоваться содержанием металла в осадках или в рудах, отложившихся в условиях данной фации. Такой принцип позволяет разделить рудные фации на две ясно выраженные группы, каждой из которых будут соответствовать определенные рудные накопления. Это, во-первых, руды макроэлементов; металл дает здесь значительные пер­вичные концентрации в осадке, причем содержание его определяется десятками процентов. От них принципиально отличаются руды второй группы, в которых полезный компонент составляет ничтожную примесь, измеряющуюся обычно долями процента или, как исключение, достига­ющую— 1—3%. Сюда преимущественно относятся породы, обогащен-* ные малыми, редкими или рассеянными элементами. Они могут являтся богатой рудой для добычи меди, ванадия, германия и многих других металлов или образовывать природно-легированные руды типа кобальт- или никельсодержащих железных руд.

К п е р в о м у тип} относятся руды таких элементов, как железо, алюминий, марганец, фосфор, а иногда и медь. К этой группе, в извест­ной мере условно, могут быть отнесены также накопления органического вещества и минеральных солей.

Содержание полезного компонента в железных, марганцовых, фос­фатных рудах и бокситах составляет 20—40%. Для солей и органиче­ского вещества содержание полезного компонента в составе отложений достигает еще больших величин. Рудный компонент, таким образом, играет важную, а иногда доминирующую роль в составе осадка, а иног­да и в водной среде области отложения. Это обстоятельство, несомнен­но, дает определенные указания на характер среды — фации отложе­ния и свидетельствует о ее физико-химических особенностях и в извест­ной мере влияет на жизнь донной фауны и планктона. В фациях этого типа жизнь бывает зачастую подавлена, на что указывает отсутствие остатков организмов, характерное для многих первичных руд. Важной отличительной особенностью последних является также и то, что рудные элементы дают здесь, как правило, самостоятельные минералы.

8 условиях рудной фации, на дне, в области отложения образуются различные рудные илы—железистые, фосфористые, марганцовистые а другие, представляющие собой господствующий тип осадков. Иногда дно покрыто оолитовыми рудными накоплениями или минеральными выделениями различного типа, образующими более или менее сплош­ную корку. Илы состоят из скоплений тонкодисперсных кристалликов рудных минералов с примесью того или иного количества терригенного материала и других минеральных образований. В других случаях они представляют собой скопления мельчайших сгустков аморфного рудно­го вещества, образовавшегося за счет коагуляции коллоидов. Послед­ние в момент отложения состоят преимущественно из водных окислов рудных элементов.

Важной особенностью рудных плов является, как правило, малое количество органического вещества, содержащегося в них. Разложение зтого органического вещества не может существенным образом изме­нить физико-химический характер среды, господствующей в грунтовом растворе, и поэтому развитие процессов диагенеза в рудных отложениях весьма незначительно.

В случаях современных железорудных фаций, известных в озерах Карелии, можно наблюдать, как главные свойства осадков завьтят ^в значительной степени от присутствия в них железистых минералов. По­следние определяют состав осадков, их текстуру, цвет и ряд других фи­зических свойств. Это влияние сказывается несмотря на то, что рудо­носные отложения содержат значительные примеси, количество которых превосходит 50% от веса осадка. На площади дна осадки рудной фации переходят в донные отложения другого типа, которые вначале содержат незначительное количество рудных элементов, а по мере удаления — попностью освобождаются от них. На карте (фиг. 4), заимствованной из работы Н. И. Семенович (1958), хорошо видны конкретные соотно­шения между осадками рудной фации и отложениями другого типа в оз. Пуннус-Ярви. Железная руда, показанная на дне озера в виде отдельных вытянутых пятен и полос, переходит по краям в руду,

содержащую примесь песка, а еще дальше в свою очередь сменяется оруденелым песком, местами же, в сторону берега, непосредственно пе­реходит в безрудные пески. Дно глубоководной части озера сложено безрудными илами.

Другой пример современной рудной фации первого типа относится к области Тихого океана, примыкающей к западному побережью Ка­лифорнии. Здесь на дне на значительных глубинах происходит накоп­ление современных фосфоритовых образований.

В условиях рудных фаций первого типа рудные элементы обычно переходят в твердую фазу в результате химических реакций, причем образуются труднорастворимые соединения, выпадающие в осадок. Сое­динения рудных элементов часто пересыщают воду за счет увеличения концентрации при испарении, подобно тому, как это наблюдается при образовании солей. Истинные растворы могут становиться неустойчивы­ми в изменившихся физико-химических условиях среды. Кроме того, происходит коагуляция коллоидов. Рудные элементы переходят при этом в новые, более труднорастворимые соединения, которые начинают выпадать в осадок, обогащая донные отложения. Реакции, в которых участвуют ^оедчнения рудного элемента, сами оказывают некоторое влияние на физико-химические условия среды, в известной мере опреде­ляют или несколько изменяют их. Иногда происходит соосаждение с с-.новным рудным компонентом и других металлов, находящихся ввод­ной массе, и физический захват их вследствие сорбции. В результате получаются комплексные ру^ды, в которых, помимо основного элемента, находится иримесь других, второстепенных. Эти процессы объясняют примесь легирующих элементов в железных рудах, наличие редких зе­мель в фосфоритах и т. д.

В целом характер рудных фаций первого типа в значительной мере определяется присутствием рудного компонента.

Руды второго типа характеризуются невысоким содержанием металла. При этом обычно не обнаруживаются самостоятельные мине­ралы рудного элемента. Он весь связан с основной массой породы или какими-либо главными компонентами ее.

Поскольку полезный компонент составляет ничтожную часть от мас­сы осадка, он, несомненно, поступает в ограниченном количестве в об­ласть отложения, не оказывает при этом более или менее существенного влияния на окружающую среду и заметно не воздействует на условия отложения.

При оценке возможных способов образования рудных концентраций зтого типа следует исходить: 1) из ничтожно малых содержаний рудных элементов в поверхностных водах и воде мирового океана (см. табл. 2 и 3) и 2) из факта приуроченности рудных накоплений к опре­деленным осадочным отложениям на дне водоема. Существует узкий круг пород и руд, с которыми обычно связываются концентрации ма­лых,, редких и рассеянных элементов. Известны следующие, наиболее характерные типы пород и руд, богатые элементами-примесями:

Железные руды содержат . . ........Со, Ni, V, Аs, Сг, Gе

Марганцовые » »  . ..................... ВЬ, Со, Ni, Мо

Бокситовые »               » .............Тi, Сг, V, Мо, Zr, Ве, Sе, Nb

Горючие сланцы                     ..... V, Мо, Си, Ni, Аg, Аu, Zn, Рb, Сг

Угли                               » ......... Мо, Ni, Аg, Аu, Gе, Вi, V

Фосфориты содержат редкие земли Мо, V, Аg, Аs, Ве, Со, Сг, Сu, Gа, Nb, РЬ, U 

Глины содержат.............................Zn, Мо, Ni и др.

Фиг. 4. Карта осадков оз. Пуннус-Ярви, по Н. И. Семенович:

I — РУДа; 2 — песок; 3 — руда с песком; 4 — оруденевший песок; 5 — ич; б — илистый песок; 7 — серия глинка; 8 — песок с камнями