Литология - Япаскурт О.В.
ISBN 978-5-7695-4685-3
Скачать (прямая ссылка):
Из прочих категорий минерального сырья его виды, прямо или косвенно связанные с диагенезом, многочисленны. Это многие железные, марганцевые, урановые и ванадиевые руды, отчасти медные и полиметаллические руды (они полнгенетичны, но диа-генетическая стадия играет важную роль в концентрировании их металлов), а также неметаллические полезные ископаемые: фосфориты, опалолнты, доломиты, цеолиты, каолиновые глины субстрата угольных пластов (бывших торфяников) и монтморилло-нитовые глины, сформированные за счет диагенетического преобразования пепловой вулканокластики — гумбрин, бентонит, кефекалит и др. Поэтому особенности диагенеза рассматриваются как важный раздел в учении о полезных ископаемых.
Кроме того, должно быть понятно, насколько понимание диагенетических процессов (так же как процессов гипергенных и се-диментогенных) важно специалистам, работающим в областях экологической и инженерной геологии. Во-первых, диагенезом предопределяются многие физико-механические свойства пород. Во-вторых, диагенетические процессы существенно влияют на
изменение концентраций химически?! элементов, губительных либо полезных для жизни человечества, а также животного и растительного мира. Приведем некоторые примеры.
Начнем с того, что при диагенетичсском аутигенном минера-лообразовании в основном происходят довольно простые химические реакции, хотя они усложняются из-за протекания в системах открытого типа вследствие сложного состава системы. Как отмечал Суйковский (Sujkowski, 1958), время любой реакции может быть небольшим, однако лиагенетичсские процессы развиваются скачкообразно по мере изменения химической среды и физических условий. Преобразование некоторых метастабильных смесей начинается только при достижении критических геохимических барьеров. Диагенез в общем ведет к уменьшению числа компонентов породы. Главные химические процессы — это гидратация — дегидратация; гидролиз—дегидролиз; адсорбция ионов; обмен катионов или оснований; окисление —восстановление; декарбона-тизация —карбонатизация.
Остановимся на примере экологической роли ионной адсорбции. Она реализуется при низких температурах в коллоидных и комплексных (глинисто-коллоидных) фазах. Напомним, что частицы глинистых минералов обычно тяготеют к гилрокенльным нонам и несут отрицательные заряды на своих поверхностях. Они поэтому адсорбируют различные катионы, в результате чего пропитываю-UiHe осадок так называемые паровые воды лишаются большей части своих редких элементов.
Около 30 с лишним лет назад известный американский исследователь постседиментационных процессов Р.У.Фербридж (R.W. Fairbridge) написал следующее. Количество ядовитых металлов, выносимых из первичных пород в океан в течение геологического времени, настолько велико, что могло бы вызвать отравление вод океана. Если бы не действовал процесс их удаления, эволюция жизни на Земле протекала бы иным путем, причем развивались бы организмы, не восприимчивые к отравляющим металлам. Все вышесказанное относится, например, к меди, свинцу, мышьяку, селену, ртути, сурьме и висмуту. Во многих случаях эти элементы выносятся из водных растворов способом, хорошо известным в медицине, а именно с помощью адсорбции их на свежеосажленных гидроокислах железа. В осадочных железных рудах всегда присутствуют значительные количества селена, мышьяка и свинца. Содержание мышьяка в этих рудах в большинстве случаев настолько велико, что значительное количество его входит в железо и сталь, из которых его очень трудно извлечь обычными методами технического рафинирования. Молибден концентрируется в осадочных месторождениях марганца.
Экологические комментарии к вышесказанному, как видим, излишни. Теперь вернемся к иженерно-геологическим аспектам.
Деыарбонатизация — карбонатизация резко меняют пористость и плотность осадка. Процессы эти управляются балансом растворенных в поровой воде газов COi (продуцируемых бактериями и разлагающимся мертвым ОВ). Насыщение газам» морского ила обеспечивает растворение карбонатных примесей в глинистом, алевритовом или песчаном осадке (исчезновение там мелких раковинок и кристаллических зерен кальцита). В ином случае в обстановке активного оттока CO3 вверх (в вышележащий слой осадка или в придонную воду бассейна) происходит кристаллизация агрегатов CaCO3 либо FeCO3, которые прочно цементируют глинисто-аленритовыс или песчаные частицы. Возникают шшетообразные конкреционные стяжения. Они обладают «нулевой» пористостью и повышенной крепостью. А потому эти отложения, будучи выведенными тектоникой на поверхность и подверженными там процессам денудации и выветривания, приобретают характерный внешний облик: в обрывах природных обнажений они образуют ступенчатые стенки. Ступени возникают в результате малой податливости к разрушению крепких карбонатизированных прослоев, находящихся внутри пачки рыхлых либо пластичных пород.
Подобный эффект может достигаться при реакциях гидратациидегидратации, наглядным примером которых служат взаимопереходы гипс—ангидрит:
CaSO4 + 2H2O ^ CaSO4' 2H2O
