23076 (Метасоматическая модель формирования визейского бокситоносного латеритного профиля КМА), страница 2

Рассмотрим существо метасоматических процессов в выделенных диагенетических подзонах (рис.2). Подзона IVд (сверху вниз) представляет собой результат кремниевого метасоматоза с привносом кремнекислоты; алюминий иногда остается неподвижным, но чаще – слабо или умеренно выносится; железо выносится (глеевый профиль), стабильно или накапливается. Предельным случаем метасоматоза является образование каолинитовых ("сухарных глин") и бертьериновых пород (соответственно промывная и застойная среды). Структурнотекстурные признаки бокситов уничтожаются, сохраняются "тени" псевдобобовин.

Переход к нижележащей подзоне постепенный, иногда резкий: глиноподобные разности бокситов (вниз по разрезу) сменяются каменистыми. Сохраняются структурно-текстурные признаки бокситов и реликты минералов свободного глинозема (бемита или гиббсита), аллиты сменяются низкокачественными бокситами. Образование этой метасоматической подзоны происходит в специфических условиях подвижности железа, алюминия и титана, привноса и транзита кремния. Породы зоны вполне можно рассматривать как гипергенные аллометасоматиты. За исключением самой верхней части профиля метасоматоз протекает изообъемно.

Подзона IVб наиболее разнообразна как по минеральному составу. Так и по структурным признакам. Она включает все промышленные и литолого-минералогические типы бокситов [10,14,15 и др.] и представляет метасоматически преобразованную зону латерита. С геохимической точки зрения это зона определенной подвижности и перераспределения алюминия, железа и титана. Ее можно также характеризовать как зону алюмогелевого метасоматоза, приводящего к бемитизации, бертьеринизации с последующей раскристаллизацией гелей. Роль кремниевого метасоматоза незначительна и убывает сверху вниз до полной ликвидации в таких типах бокситов, как макропористые псевдобобовые и "губчатые". Эволюция структур и типов бокситов детально рассмотрена нами в работах [14 и др.].

Псевдобобовая структура может частично рассматриваться как унаследованная от латеритной стадии, но она приобретает окончательную завершенность лишь на диагенетической стадии. Все макропористые структуры бокситов, а также все микроструктуры псевдобобовин и псевдоцемента могут быть описаны с позиций гипергенного метасоматоза и, в частности, физики граничного слоя с учетом пестроты распределения геохимических барьеров и, в частности, окислительно-восстановительного потенциала. Рассмотрим, например, образование широко распространенных в бокситах оторочковых (крустификационных) структур. Базовой поверхностью для оторочек являются псевдобобовины. С внешней стороны (в псевдоцементе) минеральные ассоциации всегда указывают на понижение окислительно-восстановительного потенциала, а с внутренней стороны (вокруг псевдобобовин) еще сохраняются следы окислительной обстановки ("рубашка" гематита). Возникновение оторочек наиболее удачно описывается с позиций особенностей работы конденсационной зоны с образованием метаколлоидных фаз в условиях ликвидации "последних оплотов" окислительной обстановки. Наиболее вероятно, что кристаллические зародыши приобретают свойства мицелл и поведение их будет зависеть от притяжения к базовой поверхности или отталкивания отнее под влиянием вандерваальсовских сил и от взаимного притяжения или отталкивания под влиянием двойного электрического слоя. При образовании бемитовой оторочки возможны следующие варианты: 1) суммарные силы притяжения друг к другу и к базовой поверхности меньше сил отталкивания – мицеллы выталкиваются за пределы граничной фазы в объемную, где они могут служить затравками для объемной кристаллизации (рис.3): например, в псевдобобовом плотном типе боксита нередко оторочек бемита нет, или она плохо выражена, а в псевдоцементе наблюдаются микроучастки кристаллизации бемита [15]; 2) адгезионные силы притяжения больше сил отталкивания, наблюдается конденсация с образованием пленки-оторочки (рис.4) из кристаллического бемита [15]; 3) силы притяжения уравновешены силами отталкивания, образуется метаколлоидная пленка бемитового или бертьеринового геля; 4) силы отталкивания и притяжения уравновешены, однако, нет равновесия между мицеллами и базовой поверхностью, а также зарядами адсорбционного слоя, начинает преобладать отталкивание, пленка граничного коллоида вытесняется из граничной фазы и затем или рассасывается, или стягивается в пределах поры в каплю геля с последующей кристаллизацией. Хотя коллоидизация адсорбированного слоя достаточно распространенное явление, но в граничной фазе из истинных растворов вполне могут сразу формироваться кристаллические среды – наблюдаются матричные механизмы кристаллосборки на фазовых границах (формирование двумерных зародышей, а на их основе – трехмерных кристаллов). Таков, вероятно, механизм образования крустификационных структур в гиббситовых псевдобобовых бокситах [15]. Кристаллы гиббсита в оторочках (рис.5,6) можно рассматривать как результат диспергирования (растворения), производимого забойной зоной и последующей кристаллосборки в конденсационной зоне (рис.4). При этом на границе забойной зоны и базовой поверхности аккумулируется пленка из коллоидных гидрооксидов железа, создающая диффузионное торможение перед забойной зоной и в конечном счете прекращающая процесс перекристаллизации гиббсита. Формирование метаколлоидных твердых пленок, "бронирующих" участки пород от активного замещения, является основной причиной сохранности останцов первичного субстрата в массе метасоматита. Например, на латеритной стадии часто сохраняются без изменения чешуйки серицита, окруженные аморфными гидрооксидами железа: на латеритно-диагенетической стадии сохраняются останцы латерита (псевдобобовины) при полном метасоматическом замещении псевдоцемента каолинитом.

В целом в рассматриваемой зоне преобладает гелевый метасоматоз [13]. Важной отличительной чертой которого является сосуществование с истинными растворами объемной фазы, содержащими закисное железо, кремнекислоту, а на более поздних этапах диагенеза – Mg, Ca и другие компоненты. Подобное сосуществование создает широкие возможности для формирования смешанных гелеморфных веществ и стадийного метасоматического преобразования латеритов. Особенно интенсивно эти процессы проявлены в псевдоцементе, который характеризуется микрозональным строением, удивительно точно совпадающим и повторяющим макрозональность диагенетической колонки в целом (один из парадоксов метасоматоза). Таким образом, в микрозональности запечатлевается как бы история латеритного профиля в целом. В связи с этим особо следует отметить развитие диагенетической пористости, которая развивается как при растворении вещества псевдоцемента, так и вещества псевдобобовин. В последнем случае растворение гиббсита вполне можно рассматривать как интенсивное проявление работы забойной зоны, приводящей к диспергированию (растворению) и выносу раствора в псевдоцемент, где происходит кристаллизация бемита непосредственно или через стадию метаколлоидных веществ (гелей). В макрообъемах это приводит к замещению первичных гиббситовых бокситов макропористыми "губчатыми" бемитовыми [14]. Наличие реликтовой, гелеморфной фазы в "замороженном виде" свидетельствует о более широком распространении гелей в бокситах латеритной стадии и последующей собирательной их перекристаллизации с участием поровых растворов. Чаще всего развивается микрозональность двух типов: 1) пора (бывшая гиббситовая псевдобобовина) – бемит кристаллический (в оторочке или без нее) – бемит скрытокристаллический с примесью бертьерина – бурый гель (рис.7); иногда межпоровое пространство полностью представлено бемитом (рис.8); в геле, а также в порах иногда сохраняются реликты серицита [14], 2) в других случаях развивается пористость в псевдоцементе и возникает иная зональность: пора (центральная часть псевдоцемента) – каолинит (иногда в смеси с бертьерином) – бемит кристаллический (в оторочках, в смеси с бертьерином) – псевдобобовина (существенно гиббситового, бертьерин-гиббситового, бертьеринового с примесью бемита состава). Исходя из тезиса: микрометасоматические макроколонки (один из парадоксов метасоматоза), первый тип микрозональности отражает бемитизацию профиля с повышением качества бокситов (Висловское месторождение); второй тип отражает также бемитизацию гиббсита, но неполную, качество бокситов зависит от степени бертьеринизации и каолинитизации, если она высокая; в целом метасоматическая микрозональность доказывает полное растворение верхней части латеритного профиля и перераспределение вещества при формировании метасоматической колонки в макрообъемах.

Подзона IVа соответствует нижней аллитной подзоне интегрированного профиля (см. рис.2), структурно-текстурные особенности и вещественный состав ее описаны в работах [10,14,15 и др.]. По существу она представляет метасоматически преобразованную верхнюю часть литомаржа первичной метасоматической колонки. В каждом конкретном случае она оказывается всегда более железистой (бертьеринизированной) по сравнению как с выше, так и с нижележащими зонами метасоматической колонки. Здесь обычно располагается нижний максимум бертьеринизации. В верхней половине подзоны породы имеют структурно-текстурные особенности бокситов. В нижней половине подзоны породы не отличимы по текстурным особенностям от нижележащей зоны III. Ее вполне можно рассматривать как зону железистого и алюможелезистого авто- и аллометасоматоза. Пористость пород зоны часто обычная для зоны литомаржа, но нередно резко падает, что наблюдается при сплошной бертьеринизации, при которой развитие бертьерина по серицит-каолинитовому агрегату сопровождается и выполнением микропор.

Выводы 1. Интегрированный профиль выветривания КМА с латеритным покровом вполне можно рассматривать как результат многоэтапного "полихронного" метасоматоза, поэтому продукты предшествующего этапа метасоматоза могут рассматриваться как первичные по отношению к продуктам последующих стадий. Акомпенсированные метасоматиты первой (долатеритной) стадии сменяются метасоматитами с контракцией и автометасоматитами, а последние – диагенетическими метасоматитами с существенным перераспределением вещества.

2. При рассмотрении метасоматических колонок, особенно латеритно-диагенетической стадии, в полной мере проявляется противоречивость и парадоксальность метасоматических процессов. Вот некоторые парадоксы гипергенного метасоматоза: 1) При формировании метасоматической колонки имеется тенденция к образованию зон с четкими границами и тенденция к формированию нечетких постепенных, расплывчатых границ. Последняя особенно ярко проявляется существованием микрозональности, когда микрозона, например, кондиционного боксита может характеризоваться зональным распределением вещества, повторяющим строение макроколонки. 2) Структурная чувствительность (псевдоморфизм) и структурная независимость метасоматоза, которые ярко проявляются в сохранении, например, реликтовой текстуры сланцев в псевдобобовинах и полном ее уничтожении в псевдоцементе в основной массе "губчатых" бокситов. 3) Избирательность замещения и всезамещаемость при метасоматозе. Например, каолинитизация, с одной стороны, развивается селективно – по псевдоцементу, но, с другой стороны, может развиваться предельносплошная каолинитизация, при которой полностью уничтожается структура исходных пород и могут сохраняться лишь "тени", "вуали" псевдобобовин. 4) Повышение плотности массы при замещении (например, в бертьериновых породах); уменьшение плотности (например, в губчатых бокситах). 5) Сохранение объема при замещении и метасоматическая контракция. 6) Метасоматоз с образованием пористости и метасоматоз без заметного прироста пористости, без заполнения или с заполнением пор. В целом рассмотренная метсоматическая модель подтверждает: 1) латеритный процесс визейского века – это суммарная (акомпенсированная и автометасоматическая) концентрация в единице объема Al, Fe, Ti, сопровождаемая минеральной контракцией, и 2) стадиальность бокситообразования.

Список литературы

1. Алесковский В.Б. Химия твердых веществ. –М., 1979. –155с.

2. Боголепов В.Г. Геологические аспекты метасоматических реакций // Минералогия и генетические особенности месторождений Казахстана. –Вып. 1. –Алма-Ата, 1975. –С. 4-37.

3. Броневой В.А. Метасоматизм в зоне гипергенеза // Метасоматизм и рудообразование. –М., 1975. –С.71-80.

4. Броневой В.А. О некоторых особенностях формирования бокситоносного элювия // Докл. АН СССР. –1981. –Т. 260, № 2. –С. 469-474.

5. Геохимия литогенеза. –М., 1963. –460с.

6. Закономерности размещения бокситовых месторождений СССР / Д.Г.Сапожников, А.П.Никитина и др. –М., 1978. –256с.

7. Зарицкий П.В. Минералогия и геохимия диагенеза угленосных отложений (на материалах Донецкого бассейна). –Харьков, 1970-1971. –Ч. 1-2.

8. Казицын Ю.В., Рудник В.А. Руководство к расчету баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. –М., 1968. –364с.

9. Кашик С.А., Карпов И.К. Физико-химическая теория образования зональности в коре выветривания. –Новосибирск, 1978. –152с.

10. Клекль В.Н., Сиротин В.И. Литолого-минералогические типы бокситов Белгородского района КМА и их промышленное значение // Изв. АН СССР. Сер. геол. –1972. -№ 10. –С. 89-107.

11. Лебедев В.И. О механизме преобразования кристаллических веществ в процессах эпигенеза – явление дэпитизации // Вестн. ЛГУ. –1981. -№ 12. –С.21-35. 12. Михайлов Б.М. Рудоносные коры выветривания. –Л., 1986. –240с.

13. Поспелов Г.П. Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза. –Новосибирск, 1973.

–355с.

14. Сиротин В.И. История минералов свободного глинозема и эволюция литолого-минералогических типов бокситов КМА // Литология и полезн. ископаемые. – 1973. -№ 6. –С.68-83.

15. Сиротин В.И. Стадиальный анализ древней глиноземной коры выветривания КМА // Проблемы теории оборазования коры выветривания и экзогенные месторождения. –М.: Наука, 1980. –С.239-253

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru