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.

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 значительным 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.

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.

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 палимпсестовые 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;

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 показал, что известняки и доломиты не сильно различаются по пористости, хотя Лэндес описал случай, когда только доломитовые участки формации являлись пористыми (и нефтеносными). Пористость этих доломитов объяснялась избирательным выносом кальцитовых компонентов из неполностью до-ломитизированной породы.

Хотя происхождение многих, если не большинства, доломитов в ре­зультате замещения является установленным фактом, время замещения остается не ясным. Оно могло происходить в обстановке осадконакопления до захоронения осадка. Примером могут служить древние доло-митизированные рифы атолла Фунафути. 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—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 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, а позднее Адамсом и Родсом—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. 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 указывал на эвапоритовое происхождение определенных тонкосланце­ватых, совершенно не содержащих органических остатков доломитов, тесно связанных со слоистым ангидритом; Сандо 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 также считал, что доломиты нижней части свиты Бикман­таун, ритмически переслаивающиеся с известняками, первичные. Стра­хов полагал, что доломиты могли осаждаться из «пересыщен­ных» морских вод. Тонкое переслаивание доломитов с известняками, при мощности слойков порядка 1 мм, указывает на первичность доло­митов.

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.

Дата добавления: 2015-10-29