Биогенные и биохимические осадочные месторождения
К биогенным и биохимическим относятся месторождения, образованные в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в биосфере.
При этом формируются месторождения известняков, диатомитов, доломитов, фосфоритов, серы, ванадия, урана, а также горючих полезных ископаемых – угля, торфа и др.
Некоторые полезные ископаемые образуются из остатков организмов после их гибели. Например, известняк образуется из раковин, состоящих из СaСО3, после гибели морских организмов, осаждения и уплотнения материала. Месторождения угля, горючих сланцев, торфа также являются результатом накопления и изменения органических остатков. Кроме того, многие морские организмы содержат ряд элементов в количествах, во много раз превышающих их содержание в литосфере. К таким элементам относятся P, Zn, Ge, Be, Sr, Mn, Br. После гибели этих организмов и ряда химических превращений такие элементы могут накапливаться в промышленных концентрациях.
Полезные ископаемые биогенного происхождения.Месторождения фосфоритов (фосфорнокислый кальций) образуются за счет фосфора, содержащегося в остатках морских животных (скелеты, ткани). Их накоплению способствовала массовая гибель живых организмов в связи с регрессией, трансгрессией моря, изменениями режима жизни. Часть фосфора поступает из континентального стока (в форме взвеси, органического вещества). Месторождения формируются вблизи современных или древних краевых частей континентов. Наиболее благоприятные условия существуют в проливах теплых морей с большим притоком фосфатов. Здесь концентрация фосфора, по данным В.И. Смирнова, на глубине 300-800 м достигает 300-1000 мг на 1м3 воды. Эпохи накопления: венд-карбон, ордовик, пермь, мел-палеоген (58 % запасов). Известно более 20 крупных фосфороносных бассейнов. Основные провинции: Скалистых Гор, Восточно-Африканской береговой равнины, Русской платформы, Азиатская и др.
Геологические условия образования фосфоритов и строение месторождений определяются следующими особенностями: 1) приуроченность к континентальным осадкам, отложениям древних шельфов и внутриконтинентальных морей; 2) связь с депрессионными зонами, осложненными поднятиями и впадинами; 3) пластовые формы рудных тел; 4) кремнисто-карбонатный, песчано-глинистый, черносланцевый состав толщ; 5) седиментационно-обломочные, конкреционные, зернистые, биогенные текстуры; 6) повышенные концентрации U, Sr, F, редких земель и др. В толщах песчано-глинистых и карбонатных пород фосфатное вещество образует желваки, гальку, оолиты, мелкие зерна, слойки, конкреции.
Образование фосфоритов происходит в процессе разложения органических остатков. При этом фосфорнокислый кальций переходит в раствор и отлагается на поверхности раковин или в осадках в виде конкреций.
А.В. Казаков выдвинул гипотезу химического происхождения фосфоритов – за счет отмирающего фитопланктона, который содержит повышенное количество фосфора, то есть механизм извлечения биогенного фосфора проходит в две стадии: 1) биоассимиляция фосфора микроорганизмами планктона; 2) биоседиментация. На глубине 300-1500 м планктон интенсивно растворяется, образуется высокая концентрация фосфора (до 300 мг/м3). Глубинными течениями материал поднимается к шельфу и отлагается. Фосфат Са отлагается под воздействием микроорганизмов – цианобактерий. Фосфор переходит в раствор и выпадает в шельфовой зоне в условиях уменьшения парциального давления.
Самородная сера формируется в виде месторождений также биохимическим путем – существуют микробы, способные восстанавливать сернистые соли до сероводорода. Окисление сероводорода до серы может происходить как химическим путем, так и биохимическим.
35.Горючие полезные ископаемые образуются из низших и высших растительных остатков, а также микроорганизмов. Они представляют собой литифицированные концентрации углеродистого органического вещества: торф, лигнин, бурые, каменные угли, горючие сланцы (кремнистые, глинистые породы с содержанием органического вещества 15-40 %). Пластовые тела угля залегают обычно среди терригенных пород; угленосные толщи имеют многоярусное строение.
Геологические условия формирования горючих полезных ископаемых определяются тем, что они образуются в заболоченных озерах, котловинах, долинах при тектоническом режиме стабильного опускания, который является оптимальным для торфонакопления и углеобразования (200 см за 1000 лет). Благоприятным является гумидный климат. Угли образуются при литификации торфа и сапропеля (глинистого ила, обогащенного органическим веществом). Стадии углеобразования: 1) седиментационная (накопление осадка, образование перекрывающих глинисто-песчанистых толщ); 2) биохимическая (неполное разложение без доступа кислорода и накопление исходной органической массы); 3) метаморфизма (углефикация, увеличение количества С, вынос примесей). Исходная масса, состоящая из сапропеля (осадки планктона) и торфа претерпевает изменения в несколько стадий и может превратиться последовательно в бурый уголь, каменный уголь, антрацит, шунгит, графит.
По составу первичного материала различают угли гумусовые (остатки высших растений) и сапропелевые (остатки низших – планктона). Выделяются угли: лимнические, образовавшиеся в континентальных озерно-болотных условиях, и паралические – прибрежно-морские. Угли ассоциируют с песчано-глинистыми породами. Часто в них наблюдается наличие повышенных концентраций металлов (V, Mo, Ge, U, Re, Bi, Te и др.).
Угленосные формации: 1) платформенные (Иркутский бассейн); 2) складчатых областей (Донбасс); 3) промежуточные посторогенные – (Минусинская котловина, Буреинская группа).