Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 11-9. Известковая конкреция

в кремнистом сланце, округ Сан-Лунс-

Обнсло, Калифорния [28]

стки занимают

вестковые окаменелости, характерные для нормальной мелководно-»

морской обстановки, — брахиоподы, мшанки и им подобные. Кремн»

этого типа слагают такие формации, как Шривер-Черт (девон) »

Мэриленде, Бун-Черт (миссисипнй) в Миссури [91], возможно, также

Бигфорк-Чеот (ордовик) в Оклахо-

ме [147] и кремни Форт-Пейн Черт

(миссисппий) в Джорджии [156]_

Геосинклннальные кремни пред-

ставлены ритмически переслаи-

вающимися породами. Слои, мощ-

ностью несколько сантиметров,

разделены менее мощными про

пласткамн кремнистых или тем-

ных сланцев, нли, как в докем-

брийских железосодержащих фор-

мациях, прослоями сидерита (см.

«кремневый железистый карбонат»,

с. 514). Несмотря на обыч-

ную ровнослоистость (рис. 11-9 н

11-10), слои кремня без види-

мой закономерности могут ис-

кривляться и раздуваться, разлин-

зовываться или даже раздваивать-

ся. В большинстве случаев слои

кремня слагают большую часть фор-

мации; разделяющие их пропла-

подчиненное положение. Как и в желваках,

кремни имеют криптокристаллическнй, глотный и полустекловатый

характер. Пластовые кремни — это хрупкие компактные породы. Мно-

гие из иих залегают вме-

сте с кремнистыми слан-

цами, пелагическими из-

вестняками, турбидитами

и офиолитами [123].

Наиболее известные

примеры пластовых крем-

ней такого типа дают

миоценовые кремни Мон-

терей в Калифорнии [28],

францисканские (юра?)

кремни этого же района

[64], пермские кремни

Рекс в Айдахо [166, 62],

новакулиты Кабаллос в

Техасе [195] и знаменитые

новакулиты Арканзаса

[147, 112, 228]. Подобные

пластовые кремни разви-

ты также в ордовикской

свите Норманскнлл в штате Нью-Йорк [249] и в ордовикских отло-

жениях эвгеосинклинали Кордильер в штатах Невада и Айдахо [168].

Джеспилиты и кремневые железистые карбонаты— это докембрийские

пластовые кремни с аномально высоким содержанием железа. Они рас-

сматриваются в следующей части данной главы. Известные отложения

Рис. Il-tO. Латеральная однородность слОев в ρ т-

мнчески повторяющихся пластах кремня, формация

Монтерей (миоцен) Калифорния [28]

502-

«ремня в Европе расположены в разрезе кульма в Северном Девонши-

ре [236] и в породах того же возраста в ГДР и ФРГ [149], оии вклю-

чают мезозойские радиоляриевые кремни в Альпах и Апеннинах [325].

Грюиау [123] обобщил материал, касающийся распределения радиоля-

_рневых кремней в пространстве и во времени.

Кремнн, связанные происхождением с пересыхающими щелочны-

ми озерами, были выделены только недавно; их природа и распреде-

ление в геологических разрезах менее известны. Оин бывают желва-

ковыми и пластовыми; кремневые желваки имеют сетчатый узор.

Кремни переслаиваются с кремнистыми аргиллитами, цеолитизнрован-

ными туфами [138], а также в некоторых случаях сопровождаются

нефтяными сланцами и переотложенными доломитами [89]. Кремни

такого типа встречаются в плейстоценовых озерных отложениях Во-

сточной Африки [85, 86], в отложениях Грнн-Ривер (эоцен) в штате

Вайоминг и, вероятно, в других местах. К этой группе могут отно-

ситься также некоторые докембрийские кремни [87].

Происхождение кремней

Существует обширная литература о кремнях. Предложены раз-

личные теории для объяснения происхождения этих отложений. Сог-

ласно первой концепции, кремнезем образовался в процессе осадко-

накопления; другая точка зрения объясняет появление кремнезема в

результате постседиментационного замещения вмещающей породы, как

правило известняка. Существуют различные модификации каждой из

этих теорий (рис. 11-11).

Рис. 11-11. Происхождение кремия и других кремнистых осадков.

кремнезем, образовавшийся при выветривании; 2 —вулканогенный кремнезем; 3 —кремни за-

мещения (метасоыатнты); 4 — кремнистый HJBecTHflK; 6 кремнистые илы

Хотя единого мнения по вопросу о кремнях не существует, мне-

ние большинства склоняется к происхождению желваковых кремней н

флиитов, присутствующих в известняках и других карбонатных поро-

дах, путем замещения. Несколько авторов, особенно Tapp [290, 291]

и некоторые другие [304, 301, 91, 136], решительно отстаивают точку

зрения, согласно которой желваковые кремни образованы в резуль-

тате прямого осаждения массы енликагеля иа морское дно. Доказа-

503-

тельств замещения (н, следовательно, постседнментационного проис-

хождения) желвакового кремня много, и они очевидны. Ван-Туйл

[3151 и Биггс [21 обобщили доказательства по этому вопросу. Проие«

хождение путем замещения подтверждают следующие факты: 1) за-

легание кремня вдоль трещин в известняке; 2) весьма негладкая фор-

ма некоторых кремневых желваков; 3) присутствие извилистых; пяте»

известняка внутри некоторых желваков; 4) ассоциация окремнелых

окаменелостей н кремней в некоторых известняках; 5) присутствие

замещенных окаменелостей (см. рис. 11-8); 6) сохранность структур и

текстур (особенно напластования) в некоторых кремнях Llo, ZZ]; /) от-*

сутствие связи распределения некоторых кремней с зональностью из-

вестняков в карбонатных формациях и δ) наличие окремнелых ооли-

тов, образованных замещением известковых оолитов.

Более важным, вероятно, является не критерий замещения, а вре-

мя образования. Прожилки кремня позволяют отнести его образова-

ние к периоду после консолидации вмещающей породы. Прожилки

кремня встречаются довольно редко, и Твенхофел [304] совершенно

прав, ссылаясь на этот факт как на доказательство, что кремень не

всегда отлагается из циркуляционных вод. Факт, что некоторые крем-

невые желваки имеют стилолитовый контакт с соседним известняком,

принимается за доказательство эпигенетического происхождения пу-

тем замещения [16], хотя такие же контакты между пропластками

кремня и сидеритом не интерпретировались подобным образом [162]^

Различные геохимические соображения делают маловероятным

осаждение силикагеля из обычных морских вод. Прн 25°С аморфный

кремнезем растворим до концентрации 100—140 мгм/л, а поскольку

морская вода содержит только около 4 мгм/л кремнезема, то малове-

роятно, что снликагель осаждался из нее [173, 262]. По-видимому, не-

высокая концентрация кремнезема в морской воде поддерживается

извлечением его организмами — радиоляриями, диатомеями и кремне-

выми губками, так что более высокая концентрация, необходимая для

осаждення, никогда не достигается. Можно предположить, что до по-

явления этнх осаждающих кремнезем организмов концентрация

кремнезема в морской воде могла подниматься до уровня, при кото-

ром происходит осаждение. Но, как показали результаты эксперимен-

тов, проведенных Гаррелсом и Маккензи [105], поступление глини-

стых минералов в морскую воду удаляет избыток кремнезема и, таким

образом, его концентрация остается ниже уровня насыщения. С дру-

гой стороны, недавние исследования Югстера, Хея и др. [85, 138] по-

казали, что желваковые (а также пластовые) кремнн могут образо-

ваться при выщелачивании натриевых силикатных гелей, осажденных

в богатых кремнеземом щелочных озерах. Однако в целом происхож-

дение кремневых желваков в результате замещения карбонатных вме-

щающих пород подтверждается многочисленными наблюдениями как.

полевыми, так и под микроскопом. Определенно решетчатые двух-п

трехмерные сетки, образуемые некоторыми кремнями в известняках,

трудно объяснить чем-нибудь другим, кроме замещения.

Источник кремнезема и механизм образования желваков менее

ясны. Основная проблема заключается в том, чтобы установить, был

ли замещающий кремнезем привнесен извне или заимствован нз вме-

щающего пласта? Предполагается, что кремнезем осаждался одновре-

менно с отложением известняка, предположительно за счет радиоля-

рий, днатомей и губок, а затем через некоторое время растворялся

и переосаждался в виде желваковых стяжений, замещающих матрикс.

504-

в котором они заключены [144, 241, 21]. Следовательно, кремнезем,

необходимый для образования желваков, выделяется из морской во-

ды в результате обычных широко распространенных биохимических

процессов. Нет необходимости в привлечении каких-то особых источ-

ников кремнезема, аномальных концентраций или особых условий оса-

ждения. С учетом теоретического обоснования, данного Рамбергом

[239], по поводу того, почему должно происходить растворение и

переосаждение рассеянного кремнезема, идея о днагенетической диф-

ференциации яляется наиболее правдоподобным объяснением появ-

ления желваковых кремней в известняках. Большая подверженность

замещению некоторых пластов может объяснить концентрацию жел-

ваков в определенных слоях; более легкое замещение, в направлении

параллельном напластованию, объясняет удлинение желваков ло этим

плоскостям. Полевые данные также поддерживают эту концепцию.

Лоуэнстем [193] отмечал определенную связь между типом кремня и

•сохранностью и распределением кремнистых губок в ниагарских (си-

лур) доломитах в Иллинойсе. Он пришел к выводу, что кремнезем

кремней образовался из губок; это заключение ранее было сделано

относительно некоторых палестинских кремней [192] н поддержано

исследованиями Миддлтона [212].

Если этн идеи верны, то возникает вопрос: в какое время обра-

зовались кремнн, в процессе раннего диагенеза, или позже, после от-

вердения н воздыманпя? Петрографические данные свидетельствуют

о том, что образование кремней происходило вслед за доломитизацией

[21]. Высказано предположение, что желваковые кремнн являются про-

дуктом окремнения, сопровождавшего процесс выветривания. Но стра-

тиграфическая непрерывность большинства кремневых зон н специфи-

ческий характер кремней различных пластов указывают на отсутствие

связи кремней с современной дневной поверхностью (в большинстве

случаев нет связи н с древней поверхностью, фиксируемой по несог-

ласиям) и, наоборот, свидетельствуют о связи с седиментацией вме-

щающей породы. На основании лучшей сохранности окаменелостей

внутри кремней предполагается, что стяження сформировались доста-

точно рано, до того как окаменелости могли быть раздавлены под

воздействием геостатнческого давления [21].

Происхождение горизонтально-слоистых кремней в темных крем-

нистых сланцах, является спорным вопросом; было выдвинуто много

теорий для объяснения этих отложений. Некоторые исследователи,

отмечая, что кремневые желваки замещают вмещающие известняки,

считают, что пластовые кремнн образуются, в результате распростра-

нения процесса замещения на всю породу. Например, Логан и Чейз

[188] полагают, что кремни Кумбердал в Западной Австралии мощ-

ностью свыше 1000 м образовались в результате окремнения извест-

няка. Для лроцесса окремнения такого крупного масштаба необходи-

мо поступление кремнезема извие; ясно, что перераспределение крем

незема, первоначально присутствовавшего в известняках, не может слу-

жить удовлетворительным объяснением.

Другие исследователи рассматривают пластовые кремнн как уп-

лотненные и затвердевшие кремнистые биолиты, т. е. литифицирован-

лые радноляриевые илы, подобные тем, которые обнаруживаются в

настоящее время на глубоководном морском дне. Поскольку организ-

мы в настоящее время образуют чистые кремнистые отложения, то ло-

гика единства процессов требует присутствия таких отложений или их

литнфицированных эквивалентов в древних геологических разрезах.

505-

Так объяснялось происхождение, например, юрских кремней и»

о. Калимантан, которые имеют мощность J52 м и занимают площадь бо«

лее 40000 км

[214], каменноугольных кремней хребта Индепенденс &

Неваде [90] и почти всех радноляриевых кремней [129].

Многие исследователи, изучающие пластовые кремни, особенно·

докембрийского возраста, отвергают как идею о крупномасштабном

окречнении известняков, так и теорию биохимического происхождения

этих отложений; онн связывают пластовые кремни с прямым осажде-

нием кремнезема [64, 251, 253, 2, 159]. Отсутствие современных отло-

жений, имеющих такую природу, и геохимические соображения делают·

маловероятным осаждение кремнезема в открытых морских водах; не-

которые исследователи пытаются найтн другие решения проблемы

кремней. Частичным ответом, по-виднмому, является та идея, что, хо-

тя сами кремни не являются первично осажденными, они образуются

путем выщелачивания натриевых силикатных гелей, выпавших в оса-

док в некоторых пересыхающих щелочных озерах. Такое объяснение

происхождения кремней было предложено для кремневых эоценовых

отложений Грин-Ривер [89] и для кремней докембрийских железосо-

держащих формаций [87].

Очень убедительны доказательства окремнения известняка. Ло-

ган н Чейз [188] наблюдали переход доломитовых известняков в крем-

ни; присутствие окремнелых окаменелостей и оолитов, которые, по всей

вероятности, первоначально были известковыми, реликтовых включений

карбонатов в кремнях; псевдоморфное замещение кремнем доломита;

н обрастание некоторых обломочных зерен кварца. Постепенное ок-

ремнение известняка хорошо показано в работе Макки [198], изучив-

шего известняк Редуолл мощностью 21—37 м в штате Аризона. Процесс

окремнения можно проследить, начиная от известняка с редкими не-

правильными линзами и желваками кремня, через кремни с трехмер-

ной решеткой и до кремней с реликтовыми включениями или линзами

известняка. Кремнн содержат окаменелости в изобилии. В известня-

ках их нет. Предполагается, что замещение кремнем происходило иа

ранних этапах диагенеза, перед доломитизацией. Вполне возможно

что платформенные кремнн, т. е. тесно связанные с мелководными из-

вестняками н чистыми кварцевыми песками, являются конечным про-

дуктом процесса окремнения. Равномерное "напластование, ритмичное-

строение и отсутствие признаков замещения в геосинклннальных крем-

нях делают гипотезу метасоматического происхождения этих отложе-

ний несостоятельной.

Поскольку во многих кремнях обнаружены остатки радиолярий,,

диатомей и спнкул кремневых губок, а в некоторых кремнях эти ока-

менелости представлены в большом количестве, не является неожи-

данным вывод, что эти организмы ответственны за образование крем-

ня. Хотя морская вода содержит только 4 мгм/л кремнезема, организ-

мы способны извлекать этот материал и во многих местах образовы-

вать обширные отложения почти чистого кремнезема. В современные

условиях этн отложения ограничены участками, куда практически

не поступает материал, сносимый с суши, и которые имеют слишком:

большую глубину для отложений известковых осадков, т. е. глубжй

уровня компенсации карбоната кальция. Многие исследователи пла-

стовых кремней считают нх лнтнфицированными окремнелымн биолита-

ми. Некоторые кремнн формации Фосфория (пермь) в штате Монтана

объяснялись «...скоплением и диагенетическим преобразованием спи-

кул губок и других кремнистых остатков...» [60]. Брамлетт [28] считал^

506-

что пластовые кремни Монтерей (миоцен) в Калифорнии (см. рис.

11-10) были образованы путем добавления кремнезема к диатомовому

илу. В большинстве случаев этот добавлявшийся кремнезем образовы-

вался из того же диатомового материала на ранней стадии образова-

ния лороды. Поэтому кремни Монтерей являются продуктом диагене-

тического преобразования кремнезема в диатомовом иле. Ритмическое

переслаивание —особенность, унаследованная от неизмененного диато-

мита н диатомовых сланцев. Если· взять в равных пропорциях чистый

кремнезем и средний диатомовый сланец, то образующаяся порода бу-

дет иметь состав, очень близкий к составу ассоциирующих пластовых

кремней. Идея о том, что пластовые кремни являются эквивалентом

радиоляриевых илов, была привлечена для объяснения происхождения

юрских радиолярневых кремней на о. Калимантан [214]. в Альпах [271]

и в других местах [90, 123, 296]. Однако многие авторы рассматривают

раднолярнн в этих кремнях как случайные включения, особенно в тех

кремнях, где их остатки встречаются редко, и считают их второстепен-

ными компонентами, не связанными с происхождением кремней- Сле-

довательно, многие авторы связывают пластовые кремни с прямым хи-

мическим осаждением кремнезема. Как отмечал Джеймс [159], в неко-

торых местах кремневые слои включены в структуры обрушения и во

внутриформационные брекчии; в этом случае кремнн должны иметь

преимущественно конседиментационное происхождение, т- е. возникнуть

до литификации.

Если пластовые кремни сложены первично осажденным кремнезе-

мом, то уместно выяснить условия, допускающие их формирование.

Кремнезем выносится в моря водами рек, и, хотя они содержат больше

кремнезема, чем морская вода, концентрация кремнезема не очень

высока. Корренс [58] констатировал, что концентрация кремнезема,

существенно большая, чем в .современных породах, не может

обеспечиваться никаким из известных агентов и поэтому кремнезем

кремней должен осаждаться биохимическим нутем. Чтобы из-

бежать этой трудности, другие авторы прибегают к вулканизму как

источнику поступления кремнезема и доведения концентрации этого ма-

териала до уровня, при котором возможно неорганическое осаждение

[64, 285, 313]. Несмотря на то что некоторым кремням сопутствуют

продукты подводных излияний (зеленокаменные породы и туфы), мно-

тие не образуют ассоциации ни с вулканическими потоками, ни с отло-

жениями пеплопадов. Прн отсутствии такой ассоциации вулканизм

нельзя рассматривать как источник кремнезема.

Если воды океана значительно недонасыщены аморфным кремне-

земом, то, по-видимому, этот материал не может осаждаться в обыч-

ных морских условиях. И, действительно, в настоящее время такое

осаждение не наблюдается нигде. Следовательно, необходимо предпола-

гать, что в прошлом моря имели другой состав нлн что обстановка

осаждения не была обстановкой открытого моря и что бассейны накоп-

ления были ограничены и имели резко различающийся химический со-

став вод. Сивер [262] предположил, что биохимическое осаждение удер-

живало содержание кремнезема в открытых океанах на его современ-

ном низком уровне по меньшей мере с кембрийского периода. Поэто-

му мы должны допускать аномальные прнтокн кремнезема или особые

условия для осаждения кремнезема. Необходимые условия ускользали

от внимания седиментологов рплоть до Югстера [85], заметившего, что

кремень образуется при выщелачивании предшественника натриевот

силиката, например MaraflHHTa-NaSi

(OH)

-SH

O-который был

507-

осажден из щелочных вод оз. Магади, пересыхающего озера в Восто%

иой Африке. Превращение магадннта в кремень происходит довольна

быстро, так что раннеплейстоценовые отложения оз Магади содержат*

большое количество желваковых и пластовых кремней. Наблюдения

Югстера были подтверждены работами Хея [138] и др. Насколько об

щнм является этот механизм образовании кремней н как широко его·

можно применять к пластовым кремням древных геологических разре-

зов? Кремнн типа Магади были обнаружены в породах юрского возра-

ста [283]· Они в изобилии встречаются в формации Грнн-Ривер (эоцен)

в Вайоминге [89]; Югстер и Чау [87] предположили, что кремни до-

кембрийских железорудных формаций могли образовываться этим же

способом.

Мало вероятно, что данный механизм образования кремней мож~

но применить ко всем пластовым кремням. Глубина воды при отложе-

нии кремней типа Магади очень незначительна. Некоторые, сопутст-

вующие кремням горизонты представлены растрескавшимся илом, что

свидетельствует о выходе на поверхность. С другой стороны, «геосннк-

линальные» кремнн считаются предположительно абиссальными. На

основе палеонтологических данных предполагается, что радиоляриевые

породы Норманскилл н Дипкилл (ордовик) в штате Ныо-Иорк отложи-

лись на глубине 3660 м [249]. Подобная точка зрения была высказана по

поводу альпийских кремней [13]. С другой стороны, Девис [64] иТалья-

ферро [288] предположили, что францисканские (юрские?) кремни в

Калифорнии накапливались в мелководье; это предположение основа-

но главным образом на их тесной связи с грубозернистыми песчаника-

ми, которые, однако, в настоящее вре^ля ннтерпретнруются как турби-

диты. Отложение таких грубообломочных осадков даже на абиссаль-

ных глубинах уже было установлено, поэтому излишне привлекать ги-

потезу мелководного происхождения илн предлагать частые и радикаль-

ные изменения глубины моря для разрезов, содержащих как пластовые

кремнн, так н песчаники. Часто встречающаяся ассоциация пиритовых

черных глинистых сланцев с геосинклинальнымн пластовыми кремнями

дает основание предполагать, что они образовались в ограниченном

бассейне. Этот бассейн имеет все свойства «угнетенного» бассейна, т. е

такого бассейна, в который практически не поступал кластический ма-

териал и который был слишком глубоким или имел какие-либо другие

неблагоприятные условия для развития нормальных бентосных орга-

низмов н такой низкий рН, что планктонные известковые остатки раст-

ворились. Это объяснение подтверждается современными исследова-

ниями океанов, благодаря которым обнаружены кремнн в глубоковод-

ных отложениях [23]. В таких условиях осадконакопление происходит

чрезвычайно медленно и сводится к накоплению тонколистоватых чер-

ных сланцев и соединений железа, фосфора и кремня.

После отложения кремнезем (опаловые обломкн организмов) пре-

терпевают диагенетические изменения. Опал превращается в халцедон

и микрокристаллический кварц. Рассеянный в известняках кремнезем

сегрегируется в обычные кремневые желваки. Отложившийся таким

образом в нле материал может образовывать слои. Такая предполагае-

мая днагенетнческая дифференциация заложена в интерпретации ритми-

ческого напластования калифорннйских кремней, данной Девисом [64].

Другие объясняют ритмическое напластование в результате сезонного

отложения осадков [250, 150]. В условиях щелочных озер диагенети-

ческие изменения приводят к образованию кремней путем выщелачива-

ния первично осажденного магаднита.

508-

В ваключение можно сказать, что кремни, как желваковые, так к

пластовые, являются полигенной породой и что нет единого способа*

происхождения кремней. В свете геологических данных и е учетом того,

что известно о современных скоплениях кремнезема, становится ясно,

что в одних случаях кремни являются продуктом замещения (окремне-

лые известняки), в других — биохимическими скоплениями (в угнетен-

ных бассейнах на глубине ниже уровня карбонатной компенсации), а*

иногда — продуктом пересыхания щелочных озер, богатых кремнеземом.

Нет сомнения в том, что пластовые кремни в геологическом прошлом

отлагались одним из перечисленных или весьма похожим способом.

Платформенные кремнн, по-видимому, являются продуктом окремне-

иия; геосинклннальные кремни — это абиссальные биохимические скоп-

ления. Кремни щелочных озер, вероятно, распространены более широко^

чем считалось до снх пор. Не всегда ясно, с какими условиями связано

образование кремней в каждом отдельном случае, поскольку еще не до

конца изучены критерии, позволяющие их различать. Например, нова-

кулиты Арканзаса обнаруживают некоторые особенности обстановки

щелочных озер; то же можно сказать и о докембрийских кремнях же-

лезистых формаций [93, 87].

Силькреты

Снлькреты являются поверхностными кремнеподобными отложе-

ниями ограниченной мощности, предполагается, что это — продукт хи-

мического выветривания в относительно засушливых областях с низким

рельефом. Это—кремнистый аналог каличе. Онн обычно массивны или.

в лучшем случае слабослоисты. Характерной чертой является брекчие-

видное строение; оно обусловлено повторным окремнением ранее обра-

зованных силькретов, которые былн брскчнрованы в процессе денудации.

Кремнезем представлен частично халцедоном, а частично кристалличе-

ским кварцем. Силькреты, очевидно, могут образовываться по породам

различных типов. Содержание акцессорных минералов в силькретах на-

ходится в тесной связи с их содержанием в материнских породах. Во

многих образцах, образовавшихся по изверженным породам, отмечается

относительно высокое содержание TiO

[61].

Наиболее известны силькреты Австралии и Южной Африки [218,

324]. Древние силькреты, относимые к реликтам твердых корок, обра-

зовавшихся в позднедокембрийском цикле, отличавшемся засушливым

климатом и интенсивным выветриванием, описаны Джеймсом н др_

[162].

Железистые осадки

Определения

Железо является одним из наиболее распространенных химических:

элементов земной коры; в сущности, немногие породы не содержат же-

леза. Средний глинистый сланец, например, содержит 6,47% FeO и

[54]. Следовательно, в широком смысле все осадки, вероятно,

являются железосодержащими. Однако, как правило, термин желези-

стый сохраняется за теми породами, которые содержат намного боль-

ше железа, чем обычно. Термин ожелезненный, возможно, был бьг

более подходящим, если бы он не применялся к песчаникам и сланцам»,

окрашенным в красный цвет окисью железа. Такие породы, хотя они и

509-

•называются ожелезненными, могут содержать железа не больше, «тем

такие же, но неокрашенные отложения (с. 347). Часто к породам, бо-

гатым железом, применяют термины железистый кварцит и же·

лезняк; реже употребляется термин железосодержащий,

Джеймс {161J установил различие между железистыми кварцитами, обыч;-

но слоистыми, кремнесодержащнмн отложениями (главным образом

докечбрийского возраста) и железняками, не содержащими крем-

ня (и в основном постдокембрийского возраста). Железистому

кварциту давались местные названия, такие как итабнрит (в Брази-

лии), полосчатый гематитовый кварцит (в Индии), кварцитовая полос-

чатая руда (в Скандинавии) [29]. Термин таконит используется в

районе оз. Верхнего для обозначения железистых кварцитов, не окис-

ленных в процессе выветривания. К этим породам часто применяется

термин железная руда. В прямом смысле руда — это то, что мож-

но рентабельно разрабавывать; следовательно, определение включает

в себе как содержание металла, так и учет экономических факторов. В

районе оз. Верхнего железная руда должна содержать ло меньшей ме-

ре 50% железа. Большинство таких отложений являются вторичными

и образовались при изменении и обогащении железистого кварцита.

Точное определение железистого кварцита или железняка трудно

выработать, поскольку это понятие охватывает минералогически и

структурно неоднородную группу пород. Единственным обязательным

свойством должно быть значительно более высокое, чем в обычных

осадках, общее содержание железа- Для железистых кварцитов и же-

лезняков района оз. Верхнего содержание железа должно быть не ме-

нее 15% [159]. Это должно соответствовать 21,3% Fe

или 19,4%

FeO.

К другим осадкам, богатым железом, относятся болотная же-

лезная руда, глинистый железняк и латернт. Глинистый

железняк представляет собой сидеритовые желваки диагенетнческого

происхождения; болотные железные руды представлены незначитель-

ными скоплениями в небольших пресноводных озерах в высоких ши-

ротах; латериты — это богатые железом элювиальные отложения, род-

ственные силькретам и бокситам, — все онн являются продуктами вы-

ветривания.

Систематизация железосодержащих осадков сопряжена с отходом

от основного принципа обычной классификации химических осадков

классификации, основанной главным образом на анионах и применен-

ной для сульфатов, фосфатов и карбонатов. Однако железосодержа-

щие осадки тесно связаны друг с другом и более удобно рассматривать

их как целую группу.

Минералогия и классификация

Железосодержащие осадки богаты железом вследствие присутствия

или преобладания одного нлн более железосодержащих минералов й

аномальных количествах (табл. 11-2). Центральной задачей петрогра-

фов является расшифровка сложного минеральной состава железосо-

держащих осадков и выяснение, какие минералы образованы первичны-

ми седиментационными процессами, какие являются продуктами диаге-

неза, какие обусловлены метаморфизмом и какие являются результатом

выветривания как в современном цикле, так н в более ранние геоло-

гические эпохи. Взгляды петрографов существенно расходятся, й эти

-510

расхождения приводят к большим противоречиям н разногласиям. ]$

этой работе мы рассматриваем минералы, являющиеся первичными ил»

диагенетическими, хотя многие из них образуются также в процессе-

метаморфизма и выветривания. Эти минералы распадаются на чоыре

группы: OKHCJIH карбонаты, силикаты и сульфиды. Многие железоео-

Таблица 11-2:

Железосодержащие минералы осадков

Группа

Минерал

Состав

Сульфиды

Пнрнт

Марказит

Гидротроилит

FeS

FeSnH

Окислы

Лимоинт

Гётнт

Гематит

Магнетит

FeO(OH) ·πΗ

HFeO

Силикаты Глауконит

Шамозит

Стильпномелан

Мнннесотант

Гриналит

KMg(Fe, Al) (Si0

)e-3H

3(Fe, Mg)0·(Al, Fe)

· 2S Ю

X лН

2(Fe, Mg)O· (Fe, Al)

0j-5Si0

-3H

(OH)

(FeMg)

FeSiO

ZiH

Карбонаты

Сидерит

Анкерит

FeCO

Ca (Mg, Fe) (CO

)

Фосфаты Вивианит

(PO

)

·8Η

держащие осадкн являются сложными; в них представлен не один тип

железосодержащих минералов, а присутствуют и другие минералы

(рис. 11-12).

Карбонаты железа. Единственно важный железосодержащий кар-

бонат— это сидерит, FeCO

, который обнаружен в изобилии в желе-

зосодержащих осадках

всех возрастов; он также сидерит шамозит

является второстепенным ^T Л ~71

компонентом многих уч / /

обычных осадков. В мо- \ J

лодых железняках он об- \ /

разует тесные ассоцна- кальцит

ЦИН С ШамОЗИТОМ, реже С Геиатит

ЛИМОНИТОМ. Многие ДО-

Р(1(

, Приблизительный минеральный состав

кембрийские железистые железосодержащих пород; нх анализы представлены

кварциты представлены в табл. 11-3. Компоненты, содержащиеся в незначн-

преимущественно пере- тельном количестве, не (учтены

слаиванием сидерита н

кремня. Железные руды являются продуктом изменения этих отложе-

ний; изменение заключается в окислении сидерита до гематита и

в выщелачивании кремней. Сидерит в осадочных породах в большин-

стве своем очень тонкозернистый и образует однородную смесь с дру-

гими материалами. Однако в некоторых случаях сидерит образует

более крупные кристаллические сферолиты (см. рис. 11-21); во многих

Сидерит Силикат Fe-

511-