Геология неметаллов

МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ ОСАДОЧНОГО ГЕНЕЗИСА И СЕРА

В настоящей главе описываются виды минерального сырья осадочного происхождения, по способу накопления полезного ископаемого относящиеся к трем генетическим типам. Кроме того, в этой же главе описывается сера, образующаяся в основном при участии микроорганизмов.

Крупнейшие мировые россыпные месторождения алмазов возникли в результате размыва и механического переотложения материнских алмазоносных пород водными потоками. Эти месторождения иллюстрируют один из генетических типов месторождений минерального сырья осадочного генезиса. В таких условиях осадконакопления не происходит столь тщательного природного фракционирования минерального сырья, как в других типах осадочного процесса, о которых будет сказано ниже, и поэтому россыпные месторождения алмазов характеризуются большой неоднородностью и очень плохой концентрацией полезного ископаемого. В центральных районах Африки россыпные месторождения алмазов встречаются в аллювиальных галечниках триасового возраста; местами эти галечники были размыты и переотложены в карстовые полости подстилающих известняков, где к ним примешивались обломки кремня и другой материал, оставшиеся после выщелачивания известняков.

Эти древние аллювиальные и карстовые алмазоносные осадки подвергаются интенсивному размыву современными реками и обнажаются в бортах их долин. В некоторых участах реки переоткладывают древние алмазные россыпи в виде современных аллювиальных осадков. Примерно таким же путем формируются некоторые россыпные месторождения золота, платины и касситерита, но ни одно неметаллическое полезное ископаемое, кроме алмаза, не образует россыпных месторождений.

Другое полезное ископаемое, которое будет описано в этой главе, формируется в стоячих водах путем накопления кремнеземистых микроскопических раковинок в виде однородных осадков. Эти раковинки представляют собой остатки плавучих водных растений, называемых диатомеями, а образующиеся в результате отложения этих раковинок породы именуются диатомитами. С геологической точки зрения диатомит представляет собой породу, однако редкость и ценность промышленных месторождений этого полезного ископаемого заставляет нас рассматривать его как минеральное сырье.

Самые крупные месторождения диатомита, встречающиеся в южной части штата Калифорния, возникли в мелководных морях в миоцене; более мелкие месторождения диатомита образовались в период от третичного до настоящего времени в пресноводных озерах. Для формирования крупных место» рождений диатомита требовалось наличие специфических условий среды осадконакопления. Эта среда должна была быть благоприятной для роста громадного числа диатомей при наличии постоянного источника растворенного или коллоидального кремнезема, который привносился, вероятно, реками, дренирующими близлежащие вулканические районы. Кроме того, необходимым условием накопления чистых диатомовых осадков является довольно устойчивый рельеф суши, окружающей бассейн осадконакопления, чтобы в него почти не привносился терригенный материал. Подобные условия осадконакопления возникают очень редко. Однако а качестве примера аналогичных осадочных образований можно привести мел, хотя в большинстве случаев наряду с микроскопическими раковинками фораминифер он содержит чуждые примеси и кристаллический кальцит.

Наконец, путем испарения соленых вод формируются очень чистые скопления растворимых солей калия, натрия и бора. Калийные минералы осаждались в некоторых остаточных водоемах обширных бассейнов осадконакопления, в которых еще ранее образовывались залежи каменной соли (стр. 317). Для выпадения в осадок этих растворимых солей необходимо почти полное испарение бассейнов соленой воды, а это происходило не так часто в прошлые геологические периоды. В Северной Америке крупнейшие месторождения солей встречаются в среднедевонских отложениях в южной части провинции Саскачеван (Канада) и в верхнепермских породах в штате Нью-Мексико.

В юго-западной части штата Вайоминг расположено важнейшее в мире месторождение троны, или природного карбоната натрия, которое образовалось в эоценовом озере. Наиболее крупные месторождения минералов борной кислоты находятся в пустыне Мохаве в штате Калифорния, где они приурочены к погребенным третичным мелководным озерам.

Месторождения каждой из этих растворимых солей формируются в исключительных, есди не уникальных, условия.

Какое-либо месторождение может быть сложено одним минералом или несколькими родственными при почти полном отсутствии других минералов; месторождения такого типа иллюстрируют чрезвычайно тщательный природный процесс фракционирования и концентрации полезного ископаемого. Здесь следует привести высказывание Брэдликасающееся вайо- мингского месторождения троны, которое вполне можно отнести ко всем месторождениям минеральных солей, образовавшихся при испарении вод: «По-видимому, это месторождение является еще одной иллюстрацией примечательного геологического процесса, при котором определенное редкое сочетание факторов создает среду, необходимую для возникновения необычного минерала; затем эта среда остается без значительных изменений до тех пор, пока не образуются огромные скопления редкого минерала... Я сознаюсь, что созерцание этих природных лабораторий, где сложная динамическая система остается очень длительное время, несомненно, в совершенном равновесии, вызывает у меня искреннее удивление».

Чилийская самородная селитра встречается в виде близко- поверхностных отложений солей, цементирующих каменистые пустынные почвы и образующих своеобразные корки. В деталях природа формирования этих месторождений неизвестна. Вероятно, они возникли при испарении вод в современном физико-географическом цикле развития этого района в наиболее сухих на Земле климатических условиях.

Нет ничего сложного в образовании самородной серы на стенках вулканических жерл, где можно видеть, как этот блестящий желтый минерал сублимируется из восходящих из вулкана газов. Однако крупнейшие мировые месторождения серы, которые встречаются на глубинах несколько сот футов в породах, покрывающих соляные купола на мексиканском побережье, сформировались совершенно другим путем. С тех пор как соляные купола интенсивно начали опоисковываться на нефть и газ, т. е. примерно полвека назад, геологи уже смогли прийти к правильному объяснению происхождения самих куполов (пластическое течение солей из пластовых залежей их, расположенных на глубинах, которые исчисляются многими тысячами футов) и каменных шляп соляных куполов (нерастворимые остатки, представленные главным образом ангидритом, которые остались после того, как верхние части куполов соли растворились грунтовыми водами).

Считалось также неоспоримым, что сера должна была возникнуть каким-то образом за счет сернокислого кальция — ангидрида. И только в течение 50-х годов стало ясно, что сера в этих случаях сформировалась путем восстановления сульфата при участии анаэробных "бактерий, которые развивают бурную деятельность при наличии углеводородов, связанных с нефтью. Этот микробиологический процесс обычно приводил к образованию сероводорода, который затем окислялся с выделением самородной серы. Природа этого процесса окисления сероводорода остается невыясненной до конца. Результаты экспериментальных работ наводят на мысль о том, что такое окисление заключается в реакции между H2S и дополнительным количеством сульфата. Так на основании эксперимента становится известным природный процесс. Окончательный ответ на вопрос о генезисе серы, вероятно, будет получен из дальнейших опытов. По крайней мере ясно, что самородной сере, залегающей на соляных куполах, не присуще ни магнитное, ни осадочное, ни метаморфическое происхождение и образование ее связано с вполне своеобразным процессом.