Зоны морского (океанского) апвелинга, источники фосфора, условия накопления, и формирование крупных залежей фосфоритов.

Фосфориты и другие фосфатные осадки

Почти все осадки содержат фосфор в небольших количествах;- некоторые — очень много. Тогда они называются фосфатными, например фосфатный известняк или фосфатные глинистые сланцы. Средний глинистый сланец, например, содержит 0,17% Р2О5, средний известняк — 0,04% [55]. Большинство фосфатов присутствует в органических скелетных структурах, особенно в скелетах определенных фосфатных брахиопод, ракообразных, в скелетах и зубах позвоночных. Содержание фосфатов в осадках довольно изменчиво и в некоторых из них аномально высокое; например, некоторые известняки могут содержать несколько процентов Р2О5.

Породы, содержащие более 19,5% Р2О5 (почти 50% «апатита»), определяются как фосфориты; если они содержат более 7,8% Р2О5 (почти 20% «апатита»), то их называют фосфатными. Однако большинство исследователей склонны характеризовать породы как фосфатные, если содержание Р2О5 на один или два порядка выше, чем в обычном осадке. Фосфориты могут содержать достаточно мало минеральных примесей. Однако в некоторых из них фосфатные минералы цементируют обломочные минералы; фосфатные компоненты могут также смешиваться и с другими материалами.

Принимая во внимание то, что термин фосфорит используется для тех осадков, в которых фосфатный минерал — основной компонент, для обозначения фосфорсодержащих пород применяются такие термины, как фосфатная порода, пластовой фосфат и т. п. Делаются различия также между теми породами, которые были первоначально фосфатоносными, и теми, которые были фосфатизованы гораздо позже. Некоторые известняки, например, были изменены под действием фосфатсодержащих растворов и превратились в фосфатные породы точно так же, как изменяются известняки под действием вод, содержащих кремнезем, и становятся окремнелыми. Такое же разграничение проводится обычно между осадками, содержащими фосфатные желваки, желваковыми фосфатами и пластовыми фосфатами—разграничение, аналогичное выделению желваковых и пластовых кремней. Термин остаточный фосфат применяется к поверхностным скоплениям нерастворимого фосфатного материала, оставшегося после растворения известняка, в котором он был когда-то рассеян,. Эти отложения являются аналогом скоплений остаточного кремня и, подобно кремневым галечникам, являющимся остаточными образованиями, переработанными потоками, выделяются га-лечниковые фосфаты, образованные таким же способом. Особым типом фосфатцых скоплений, не имеющим кремневых аналогов, является гуано, которое представляет собой преимущественно скопления экскрементов птиц, встречающихся на некоторых засушливых островах восточной части Тихого океана и Вест-Индии. Костяные брекчии, или костяной фосфат, являются другими типами органических остаточных образований, которые, как можно понять по названию, представляют собой скопления костей позвоночных (обычно рыб), по объему достаточные, чтобы составить пласт, а следовательно, и залежь фосфатов.

В итоге рассмотренная терминология дает возможность предложить обычную генетическую классификацию:

Органические остатки — костяные брекчии.

Органические экскременты - гуано.

Метасоматический фосфат - фосфатизированный известняк.

Остаточный фосфат.

Переотложенный фосфат — галечциковые фосфаты.

Фосфатные стяжения — желваковые фосфаты.

Пластовой фосфат — фосфорит, фосфатная порода и т. п.

Большинство этих отложений, за исключением последнего класса, образуют мелкие, локальные скопления

Происхождение

Для объяснения происхождения фосфатных отложений предлагались различные теории (см. рис. 11-29). Большинство из них несостоятельно и представляет только исторический интерес. Фосфатные пласты считались, например, скоплением копролитов рыб и более крупных животцых, т. е. представляли собой разновидность подводного гуано. Перерыв в осадконакоплении, обусловленный отсутствием материалов,, сносимых с суши, вызвал к жизни гипотезу концентрации копролитового материала [92]. Другие авторы предполагали, что неблагоприятные условия для формирования карбонатов кальция во время перерыва в осадконакоплении способствовали скоплению фосфатных твердых частиц организмов [213]. Хейс и Улрич [142] считали, что черные девонские фосфаты в Теннесси были образованы в процессе механической переработки морем остаточных концентраций известных ордовикских фосфатов, развитых на той же территории. Фишер [92] интерпретировал копролитовые пласты в Голте (Англия) как фосфатизированные губки.

Ни одна из приведенных теорий не объясняет всех наблюдаемых: особенностей широко распространенных пластовых фосфоритов. Известны фосфаты, извлеченные из морской воды обитающими в ней организмами и сконцентрированные в твердых частях этих организмов. Аномально высокие концентрации таких костей, зубов, скелетов рыб или фосфатоносных твердых частей беспозвоночных образовали богатые фосфатом пласты. Однако относительная роль биогенного и абиогенного осаждения фосфора не совсем еще ясна. Тесная ассоциация фосфоритов и органического вещества и изобилие фосфатных скелетных остатков предполагают наличие причинно-следственной связи. Полное отсутствие фосфоритов в докембрии и их накопление в фанерозое с появлением первых скелетных организмов служит еще одним аргументом в пользу биогенного происхождения. С другой стороны, фосфориты и органическое вещество, как и сопутствующие им кремни, могут быть продуктами только одинаковых окружающих условий. Фосфатные гранулы и пеллеты связываются с фекальным происхождением. Но, как отметил Мак-Килви с соавторами, широкие пределы их размерности, хорошая сортировка отдельных слоев, региональная зональность распределения средних размеров, сложная природа наиболее крупных образований, а также оолитовое строение многих из них не подтверждают гипотезы органического происхождения. Высказано предположе-:ние, что фосфат аммония, образовавшийся при разложении пелагических организмов, может быть агентом осаждения фосфата [22].

Присутствие окаменелостей свидетельствует о морском происхождении фосфоритов. Черный цвет и обычное присутствие углеводородных соединений указывают на анаэробные условия. Отсутствие окаменелостей организмов прикрепленных и донных типов и присутствие угнетенных форм, а также пирита и ассоциирующих с фосфатами темных сланцев еще раз подтверждают эту интерпретацию. Нехватка карбоната кальция как в скелетной форме, так и в виде осажденного карбоната и присутствие большого количества кремня свидетельствуют о несколько пониженном значении рН.

Казаков [165] подметил, что фосфориты образуются главным образом в пограничной зоне между мелководными платформенными осадками и глубоководными геосинклинальными скоплениями. Платформенные фосфориты обычно желваковые и ассоциируют с глауконитом и песчаным материалом. Геосинклинальные фосфориты, пластовые, плитчатые, обогащены Р₂О₅ и, как отмечали Мак-Килви и др., залегают вместе с темными глинистыми сланцами и кремнями. Эта концепция распределения фаций, по-видимому, подтверждается исследованиями стратиграфии пермской формации Фосфория и смежных формаций (рис. 11-32).

Несмотря на то что фосфор, как и железо, присутствует в морской воде лишь в незначительных количествах, в отдельных местах при благоприятных условиях он будет осаждаться в большом объеме. При определенных значениях ЕЬ и рН могут создаваться условия, относительно неблагоприятные для отложения кальция. Сходство многих микроструктур (гранулы и оолиты) и общность литологических ассоциаций (пластовые кремни и темные глинистые сланцы), совместное залегание железистых силикатов (глауконита) и некоторых фосфатных, отложений, а также аномально высокие концентрации Р2О5 в некоторых железистых силикатах и железистых карбонатах, особенно в глубоководных железистых кварцитах (см. табл. 11-3, Е и Ж) —все это свидетельствует о том, что обстановка накопления фосфоритов и железняков имеет много общего. В каждой из них накапливались две противоположные •фации: кратонная, или платформенная, фация (желваковые фосфаты с глауконитом и оолитовые железняковые фации) и геосинклинальная, или глубоководная, фация (пластовые фосфаты и пластовые железняки без оолитов). Глубоководная фация, по-видимому, требует в некоторой степени анаэробной обстановки, т. е. с несколько пониженным значением рН и с очень медленным или затрудненным процессом кластического осадконакопления. Платформенная фация является аэробной, с несколько повышенной турбулентностью и песчанистостью, хотя объем класти-ческих скоплений невелик. Если эти условия сохраняются достаточно долго, то в результате циркуляции океанических вод будет обеспечено необходимое количество фосфора и железа. Таким же образом будет обеспечена поставка необходимого количества кремнезема для образования пластовых кремней, характерных как для докембрийских железистых кварцитов, так и для некоторых фосфоритов. Необычные условия, например бассейн с затрудненной конвекцией, не связанный с океаном, достаточно хороши, чтобы оттуда поступал приток нового материала плюс в значительной степени ограниченный привнос кластического материала и длительная стабильность земной коры — все это объясняет относительный дефицит слоистых отложений железа и фосфора. Если эти условия выполняются не полностью, то происходит отложение железа в виде рассеянных глауконитовых зерен, а фосфат осаждается в скелетных структурах беспозвоночных или присутствует в виде изолированных желваков или пеллет.

Остается открытым вопрос об истинном процессе осадконакопления. фосфатов. Как и в случае с доломитами, кремнями и железняками, мы можем спросить: был ли первичным компонент, который существует в. настоящее время? Были ли фосфатные материалы осаждены прямо из морской воды или существовали отложения, которые первоначально были известковыми, а впоследствии замещены фосфатом? А если это так, было замещение конседиментационным, происходившим на морском дне,. или оно было эпигенетическим и происходило после литификации и воз-дымания? В общем, в настоящее время склоняются в пользу первой точки зрения, а именно, первичному осаждению фосфатов. Каких-либо переходов от известняков к фосфатам не наблюдается. Не обнаружены также раковинные пласты, которые были фосфатизированными. Пеллеты и оолиты несколько отличаются от пеллет и оолитов обычных известняков; они несколько сплющены, имеют трещины усыхания, во многих случаях они бесструктурны и характеризуются асимметричным расположением слоев. Они не выглядят как замещенные карбонатные ооиды. Существует вероятность того, что фосфор был извлечен из морской воды биологическим агентом (например, водорослями, согласно [49]) и был высвобожден для более позднего осаждения в виде оолитов и гранул. Доказательства по этому вопросу в настоящее время недостаточно убедительны.

По Логвиненко

Происхождение и распространение фосфоритов. Существует несколько гипотез происхождения фосфоритов.

Рассмотрим две из них.

1. Биогенная гипотеза Меррея, Кайе, Архангельского. Согласно этой гипотезе образование фосфоритов-происходит в морских водоемах в результате гибели и разложения организмов, освобождения Р2О5, накопленного в телах организмов, и выпадения его в осадок в виде фосфатных минералов. Обилие фосфоритов наблюдается в местах массовой гибели организмов — при встрече теплых и холодных течений.

2. Гипотеза Казакова. Поверхностные воды морей и океанов бедны РгО₅ (5—10 мг/м³). С глубиной содержание его заметно повышается, достигая на глубине 500 м 300 мг/м³. Одновременно падает температура воды, а давление увеличивается. Все это приводит к возрастанию парциального давления ССЬ (на глубине 500 м оно равно 12,1-10~⁴ атм). Высокое парциальное давление СОг препятствует осаждению карбонатов и фосфатов. При подъеме вод на шельфе (глубина 50—250 м) парциальное давление углекислоты уменьшается и происходит осаждение сначала карбонатов, а затем и фосфатов.

Источником РгО₅ в морской воде является разложение планктонных организмов.

В сущности обе гипотезы сходны—источником фосфора являются организмы. Разложение их пополняет запас фосфора в морской воде, из которой фосфатные минералы осаждаются химическим путем (биохемогенные гипотезы).

Однако прямое осаждение фосфатных минералов из морской воды вряд ли возможно, так как концентрация Р2О5 в морской воде далека от насыщения. Скорее всего осаждение фосфатных минералов происходит в осадке в раннем диагенезе из иловых растворов, где концентрации РгО₅ в четыре-пять раз выше, чем в морской воде (до 1000—1200 мг/м³).

Наиболее крупные месторождения пластовых фосфоритов известны в кембрии (Казахстан), в пермских отложениях Скалистых гор (США), в верхнем мелу и палеогене северной Африки.

Конкреционные фосфориты встречаются значительно чаще. В СССР месторождения их известны в силуре (первичные) и мелу (вторичные) Подолии, в меловых и палеогеновых отложениях Дне-провско-Донецкой впадины и окраин Донбасса, в меловых и палеоген-неогеновых отложениях Поволжья, Актюбинской области и др.

Месторождения костяных брекчий известны также в неоген-палеогеновых отложениях окрестностей г. Змиева, Харьковской области (из костей рыб), и во многих пещерах (из костей млекопитающих).

Скопления костей позвоночных описаны в девонских отложениях Подолии, в пермских осадках бассейна Северной Двины, в мезозойских отложениях Монголии.

Фосфориты используются как агрономическая руда.

33.Структурные элементы фосфатных пород и фосфоритов, роль переотложения и конденсации фосфатных частиц. Сравнительный анализ структуры фосфатных и карбонатных пород. Опираться на 25 вопрос по карбонатам!!!

Большинство пластовых первичных фосфатов имеет черный цвет. Даже так называемые «бурые» фосфаты Теннесси включают черные участки. Вторичные скопления, образованные атмосферными водами, наоборот, белого, желтого или, реже, коричневого цвета. Часть пластовых фосфатов представлена поровым цементом, а в некоторых слоях они сконцентрированы в фосфатных брахиоподах и рыбьей чешуе. Основная масса фосфатного материала собрана в пеллеты и желваки. Стяжения имеют в разрезе эллипсовидную форму, причем их продольные оси параллельны напластованию. Их диаметр изменяется от 0,05 мм до более чем 3 см; обычно они хорошо отсортированы. Большинство из них представлены бесструктурными гранулами, или «пеллетами», но многие имеют концентрическую слоистость (рис. 11-30 и 11-31). Некоторые из более крупных желваков являются составными и, по-видимому, представляют собой несколько сцементированных более мелких пеллет.

Фосфатные породы обычно хорошо сцементированы карбонат-фторапатитом, глинистым веществом, кремнем, кальцитом или доломитом. В формации Фосфория (пермь) в Монтане фосфориты залегают в виде слоев, мощность которых изменяется от 1—2 мм до несколькихметров [200]. Большинство из них имеет мощность несколько миллиметров, они переслаиваются с содержащими меньше фосфатов аргиллитами или карбонатными породами.

Фосфатные желваки, или «гальки», обнаружены не только в самих фосфатных отложениях; они представлены в рассеянном виде в некоторых известняках [229] и особенно в меловой толще писчего мела [92], а также в других осадках [1]. Они залегают также на дне современных морей [222, 70]. Фосфатные стяжения варьируют от небольших гранул до галькоподобных образований диаметром несколько сантиметров. Они обычно черного цвета, неправильной формы и имеют твердую блестящую поверхность. Крупные желваки содержат много инородных примесей, включая песчаные зерна, чешуйки слюды, обломки раковин и спикулы губок. Черный цвет становится более интенсивным у внешнего края желвака.

В метасоматических фосфатах, образованных при замещении известняков фосфатсодержащими растворами, проявляются реликтовые структуры замещенных пород, аналогичные наблюдаемым в окремнелых известняках.

Текстуры и структуры фосфоритов — слоистые, конкреционные (и желваковые), оолитовые, псевдооолитовые, сферолитовые, реликтово-органогенные, органогенные, обломочные. Залегают они среди глауконитовых, обломочных и карбонатных пород. Иногда фосфатное вещество является цементом в обломочных и глауконитовых породах.

Пластовые — геосинклинальные фосфориты залегают в виде пластов мощностью от нескольких сантиметров до 15—17 м, окрашены обычно в темные тона. Макроскопически похожи на песчаники, кремень, яшму. В шлифе видно, что они состоят из комочков (псевдооолитов) почти изотропного фосфата, окруженного оболочкой из поляризующего свет фосфата. Эти комочки сцементированы аморфным фосфатом.

Желваковые фосфориты распространены в платформенных отложениях. Их разделяют на кварцево-песчаные, кварцево-алеври-товые и глауконито-песчаные. В шлифе видно, что образовались они в результате местной цементации обломков и глауконита фосфатным веществом. Последнее чаще всего представлено минералом курскитом или подолитом.

Костяные брекчии — породы желто-серого, желто-бурого цвета,, довольно пористые с сравнительно небольшим удельным весом, состоят главным образом из позвонков рыб, реже других костей (черепа, челюсти), сцементированных карбонатным, песчано-глини-стым или фосфатным цементом. Фосфаты костей представляют собой гидроксил — апатит.

Костяные брекчии залегают обычно в виде сравнительно тонких прослоек или линз среди терригенных и карбонатных пород.

Костяные брекчии в ископаемом состоянии встречаются довольно редко и поэтому, как правило, не имеют практического значения.

34. Доломиты: седиментационные и метасоматические. Модели доломитизации известковых отложений

Доломит

Как отмечал Ван-Туйл [338], доломит и проблема его происхождения длительное время занимали умы геологов; о его образовании было выдвинуто много теорий. Специальная литература, посвященная доломитам, весьма обширна [56]. Сначала мы рассмотрим их природу, а в следующем разделе обсудим вопросы происхождения.

Впервые доломит был описан в Тироле. Название «доломит» было применено к этим породам в 1792 г. Сосюром в честь одного из первых исследователей этой породы Долимэ [338]. Доломит, как уже отмечалось, широко распространен как во времени, так и в пространстве, и является одной из важнейших пород земной коры. Доломит, например, составляет 10,2% от осадочного покрова Русской платформы; известняк составляет 17,6% [278].

Номенклатура. Доломит является разновидностью известняка, содержащей свыше 50% карбоната, более половины которого сложено доломитом. Поскольку этот термин употребляется также для обозначения минерала доломит, по отношению к породе возможно употребление термина с1о1оз{опе (доломитовая порода) [303]. Однако, несмотря на возможную двусмысленность, возникающую из употребления одного и того же термина как для породы, так и для минерала, термин

доломит прочно вошел в употребление и, возможно, будет продолжать, употребляться по отношению к породе и минералу.

Породы, занимающие по составу промежуточное положение между известняками и доломитами, имеют разнообразные названия. В общем те породы, в которых кальцит преобладает над доломитом, называют доломитовым известняком, породы, в которых доломит преобладает над кальцитом, называются известковым, кальцитовым, известко-вистым, содержащим известь доломитом. Общего согласия по поводу разграничения смешанных пород и более однородных, являющихся конечными членами ряда, еще не достигнуто. Преобладание кальцита над доломитом, или наоборот, взято за основу подразделения известняков и доломитов. Известняк, являющийся конечным членом ряда, называется кальцитовым известняком при условии, если в нем содержится незначительное количество магния. Если же он содержит значительное количество магния, он называется магнезиальным известняком, если же преобладает доломит, то это доломитовый известняк (рис. 10-43). Если же содержание магния, незначительно, он присутствует в виде М^СОа. в твердом растворе в кальците, а минерал доломит отсутствует. Однако кальцит обычно может содержать в твердом растворе 1 или 2% М§СОз.. Только в некоторых современных скелетных материалах он может содержаться в больших количествах. Следовательно, в древних породах магнезиальный известняк может содержать заметное, хотя и небольшое количество доломита.

Породы, представляющие собой смесь кальцита и доломита, в действительности гораздо-менее типичны, чем конечные члены ряда, содержащие в основном кальцит или доломит. Как показано на рис. 10-8 и в табл. 10-9, карбонатные породы, в которых более 10%, но менее 90% доломита (менее 90%. и более 10% кальцита), сравнительно редки. Этот факт впервые был отмечен Стайдтманном [312] и подтвержден Голдичем и Пармали [123], Чейвом [49] и другими. Если провести границу между доломитом, являющимся конечным членом ряда, и смешанной кальцито-доломитовой породой по 90% доломита, а границу между известняком и смешанной породой по линии 10% доломита, то основная масса карбонатных пород будет либо известняками, либо доломитами. Предложенная номенклатура обобщена в табл. 10-10. Более точная классификация, основанная на минеральном составе, который рассчитан по химическим анализам, разработана Мартине и Сужи [225]; см. также [51, 276, 46, 90] для ознакомления с различными классификациями по составу.

Состав. По химическому составу доломиты напоминают известняки, за исключением того, что М@О в доломитах составляет существенную часть и играет важную роль (табл. 10-11). Содержание магния в. осадочных карбонатах подвержено колебаниям во времени (см. рис. 17-2). В древних карбонатах содержится больше магния, чем в молодых [66], поэтому доломит более распространен в древних породах. Некоторые доломиты тесно связаны с эвапоритами и содержат ангидрит или гипс. Содержание кремнекислоты может быть значитель-

ным в кремнистых и в песчанистых доломитах. Железистые карбонаты встречаются в доломитах в виде твердых растворов, но не встречаются в кальците. Обогащенные железом разности называются железистым доломитом. Даже незначительные следы железа ведут к появлению бурой окраски при выветривании, вызванной окислением железа. Это помогает установить различие между известняками и доломитами в полевых условиях.

Таблица 10-10

Замещение известняков и проблема доломита

Хорошо известно о замещении известняков кремнеземом, разнообразными железистыми минералами, фосфатами и другими веществами. Подобные замещения обычно невелики, только в исключительных случаях известняк может заместиться целиком. Наиболее широко распространенным и частым является замещение, связанное с образованием доломита.

Проблема происхождения доломита вызывает много споров, литература по этому вопросу весьма обширна [306, 307, 311, 312, 338, 340, 199, 42, 348, 90, 321, 327, 237 и многие другие]. Вероятно, доломиты по-лигенны (рис. 10-50). Большинство доломитов явно замещены известняками. Доказательствами замещения служат идиоморфные грани доломита на контакте с кальцитом и даже с обломочным кварцем и глауконитом, включения обломочного кварца в эвгедральных кристаллах доломита, пересечение оолитов, ископаемых структурных форм и т. д. эвгедральными кристаллами доломита, завуалированные палимпсе-стовые признаки первоначально кальцитовой, биокластической или оолитовой структур, текстурный контроль распределения доломита, пересечение стратиграфических поверхностей поверхностью контакта кальцит — доломит. Косвенным доказательством замещения служит

тот факт, что никакие организмы не вырабатывают доломит;

Рис 10-50 Схема происхождения доломита

однако раковины или ракушечниковые рифовые пласты целиком сложены доломитом.

Замещение доломитом происходило почти при сохранении объемов и не являлось замещением молекулы на молекулу. Для последнего требуется повсеместное снижение объема со 100% к 88% при соответствующем увеличении пористости. Штейдтман [312] показал, что известняки и доломиты не сильно различаются по пористости, хотя Лэндес [191] описал случай, когда только доломитовые участки формации являлись пористыми (и нефтеносными). Пористость этих доломитов объяснялась избирательным выносом кальцитовых компонентов из неполностью до-ломитизированной породы [140].^;;

Хотя происхождение многих, если не большинства, доломитов в результате замещения является установленным фактом, время замещения остается не ясным. Оно могло происходить в обстановке осадконакоп-ления до захоронения осадка. Примером могут служить древние доло-митизированные рифы атолла Фунафути [174]. Замещение могло иметь место и после захоронения, но до воздымания, а также после захоронения и воздымания. Принципиальным доказательством раннего замещения служит стратиграфическое постоянство многих доломитовых, пластов. Трудно поверить, что тонкий пласт площадью во многие квадратные километры мог быть доломитизирован в результате циркуляции вод, в то время как выше и ниже залегающие пласты не испытывали их действия. С другой стороны, поздняя доломитизация может быть доказана, если распределение доломитов ограничено участками трещиноватости или контролируется какими-либо иными структурными факторами. Другим аргументом в пользу поздней доломитизации является наблюдение Дейли [66] —чем древнее породы, тем сильнее они обогащены магнием. Чем древнее порода, тем более вероятен ее контакт с высокомагнезиальными водами и ее доломитизация. Однако Дейли и некоторые другие авторы [34] придерживались точки зрения о том, что состав древних морей был иным, чем в более позднее время, и следовательно, древние породы были более доломитовыми, чем молодые. Не остается никаких сомнений в том, что доломиты образовались в результате как ранних, так и более поздних процессов замещения.

Что являлось источником магния и какова была природа флюидов, необходимых для замещения? Там, где доломитизация была частичной, им мог явиться несмешивающийся, обогащенный магнием кальцит органического происхождения. Некоторые водорослевые известняки содержат М^СОз (до 24%) в виде твердого раствора в кальците. Извлечение этого материала само по себе было бы недостаточным для превращения известняка в доломит, но его могло быть достаточно для образования рассеянных в известняке кристаллов доломита или, возможно, для образования крапчатых доломитов. Таким образом, в тех случаях, когда крапчатые доломиты/превращались в твердые, присутствуют две генерации доломита. /

Для образования большинства доломитов было необходимо поступление магния из внешних источников. Эпигенетическое замещение, связанное с разломами и другими структурными факторами, вызывалось действием содержащих магний связанных вод или циркуляцией метеорных вод. Вероятно, более ранняя, синхронная с осадконакопле-нием доломитизация является результатом взаимодействия известкового карбонатного осадка и магнезиальной морской воды. Но если это так, почему же тогда не все известковые осадки, контактирующие с морской водой, превращаются в доломит? Экспериментальные работы и наши наблюдения над современными доломитовыми формациями показали, что доломитизирующие флюиды были гораздо сильнее обогащены магнием, чем обычная морская вода. Возможно, что этими флюидами являлись воды частично изолированных бассейнов, находящихся, например, в условиях аридного климата, которые обогащались магнием при постоянном подтоке вод нормальной солености и в результате осаждения карбоната кальция и сульфатов. При таком типе обогащения должна была образовываться тяжелая рапа, которая проникала вниз через, пористый осадок и доломитизировала те осадки и рифы, с которыми она контактировала. Эта «подточная» гипотеза применялась сначала по отношению к формированию эвапоритов [178], а позднее Адамсом и Родсом [1]—к образованию доломитов. Ею объясняется образование доломитов и переднерифовых известняков. Тесная связь многих рифов с эвапоритовыми минералами и отложениями убеждает в правильности гипотезы образования рассолов и доломитизации.

Не все доломиты, однако, обладают неопровержимыми признаками замещения. Многие из них тонкозернистые, тонкосланцеватые, содержат трещины усыхания, имеют косую слоистость, знаки ряби, содержат ограниченный комплекс фауны, отличающийся от фауны, содержащейся в известняках [321]. В некоторых случаях эти доломиты имеют резкий контакт с известняками; известковый материал может даже заполнять трещины в доломитовых илах, доломит может также содержать известковые интракласты. Известковые строматолиты могут быть окружены тонкослоистыми доломитами и не иметь никаких следов замещения доломитом. Являются ли эти доломиты первичными в том смысле, что слагающие их зерна были доломитовыми в момент формирования структуры породы? Разные исследователи придерживаются концепции о первичности доломитов: Слосс [308].указывал на эвапоритовое происхождение определенных тонкосланцеватых, совершенно не содержащих органических остатков доломитов, тесно связанных со слоистым ангидритом; Сандо [285] пришел к подобным выводам по отношению к тонкослоистым доломитам, переслаивающимся с известняками Бикмантаун (ордовик) штата Мэриленд. Хотя в известняках Бикмантаун нет ангидрита, здесь был обнаружен доломит с включениями мелкой гальки подстилающих известняков. Трудно не согласиться с заключением о первичности этих доломитов. Сарин [286] также считал, что доломиты нижней части свиты Бикмантаун, ритмически переслаивающиеся с известняками, первичные. Страхов [321] полагал, что доломиты могли осаждаться из «пересыщенных» морских вод. Тонкое переслаивание доломитов с известняками, при мощности слойков порядка 1 мм, указывает на первичность доломитов [283].

Экспериментальные работы и наблюдения над современными доломитами показали, что воды, из которых осаждался доломит, не являлись обычными морскими видами. Они, вероятно, были сильнее обогащены магнием (по сравнению с кальцием) и имели повышенное значение рН, а также температуру выше нормальной. По-видимому, эти условия лучшим образом могли быть реализованы в мелководных, пересыщенных солью лагунах или приливно-отливных отмелях в областях с теплым аридным климатом. Повышенная соленость сдерживала развитие нормальной фауны и вела к осаждению сопутствующих эвапоритовых сульфатов; трещины усыхания и развитие строматолитов — еще один признак мелководной или даже субаэральной обстановки. Периодическое опреснение вод вело к отложению известняков с нормальной фауной.

Для более обширного обзора проблемы доломитов, кроме классической работы Ван-Туйла [338], отсылаем также к работам Фэрбрид-жа [90], Фридмана и Сандерса [108] и Мичарда [231], а также к материалам симпозиума [237].

35. Главные группы железоносных отложений железистых руд, структурное сходство с главными группами карбонатных отложений. Опираться на 25 вопрос по карбонатам!!!

Железо является одним из наиболее распространенных химических элементов земной коры; в сущности, немногие породы не содержат железа. Средний глинистый сланец, например, содержит 6,47% FеО и Ре₂О₃ [54]. Следовательно, в широком смысле все осадки, вероятно, являются железосодержащими. Однако, как правило, термин железистый сохраняется за теми породами, которые содержат намного больше железа, чем обычно. Термин ожелезненный, возможно, был бы более подходящим, если бы он не применялся к песчаникам и сланцам,, окрашенным в красный цвет окисью железа. Такие породы, хотя они и называются ожелезненными, могут содержать железа не больше, чем такие же, но неокрашенные отложения (с. 347). Часто к породам, богатым железом, применяют термины железистый кварцит и железняк; реже употребляется термин железосодержащий..Джеймс [161] установил различие между железистыми кварцитами, обычно слоистыми, кремнесодержащими отложениями (главным образом докембрийского возраста) и железняками, не содержащими кремня (и в основном постдокембрийского возраста). Железистому кварциту давались местные названия, такие как итабирит (в Бразилии), полосчатый гематитовый кварцит (в Индии), кварцитовая полосчатая руда (в Скандинавии) [29]. Термин таконит используется в районе оз. Верхнего для обозначения железистых кварцитов, не окисленных в процессе выветривания. К этим породам часто применяется термин железная руда. В прямом смысле руда — это то, что можно рентабельно разрабавывать; следовательно, определение включает в себе как содержание металла, так и учет экономических факторов. В районе оз. Верхнего железная руда должна содержать по меньшей мере 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 железняков района оз. Верхнего содержание железа должно быть не менее 15% [159]. Это должно соответствовать 21,3% Fе₂О₃ или 19,4% FеО.

К другим осадкам, богатым железом, относятся болотная железная руда, глинистый железняк и латерит. Глинистый железняк представляет собой сидеритовые желваки диагенетического происхождения; болотные железные руды представлены незначительными скоплениями в небольших пресноводных озерах в высоких широтах; латериты—это богатые железом элювиальные отложения, родственные силькретам и бокситам, — все они являются продуктами выветривания.

Систематизация железосодержащих осадков сопряжена с отходом от основного принципа обычной классификации химических осадков — классификации, основанной главным образом на анионах и примененной для сульфатов, фосфатов и карбонатов. Однако железосодержащие осадки тесно связаны друг с другом и более удобно рассматривать их как целую группу.