Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины

Оглеение – экзогенный процесс в водоносных горизонтах осадочного чехла, связанный с деятельностью бескислородных и бессероводородных подземных вод. Суть процесса заключается в восстановлении и выносе окисного железа и одновременном выщелачивании ряда рудных элементов, с последующей концентрацией их...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
1. Verfasser:	Сущук, Е.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України 2012
Schriftenreihe:	Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140358
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины / Е.Г. Сущук // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2012. — Вип. 20. — С. 50-58. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-140358
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1403582018-07-06T01:23:10Z Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины Сущук, Е.Г. Оглеение – экзогенный процесс в водоносных горизонтах осадочного чехла, связанный с деятельностью бескислородных и бессероводородных подземных вод. Суть процесса заключается в восстановлении и выносе окисного железа и одновременном выщелачивании ряда рудных элементов, с последующей концентрацией их на восстановительных барьерах. На территории Украины в истории развития осадочного чехла выделяется юрская глеевая эпоха, в течение которой сформировались зоны грунтового и пластового оглеения красноцветных отложений разного возраста. Процессы оглеения являются важным этапом в формировании рудоносных растворов и, в дальнейшем, гидрогенных месторождений. Оглеєння – екзогенний процес у водоносних горизонтах осадового чохла, пов’язаний із діяльністю підземних вод, що не містять кисню та сірководню. Суть процесу міститься у відновленні та виносі окисного заліза та одночасному вилуговуванні ряду рудних елементів, з подальшою концентрацією їх на відновлювальних бар’єрах. На території України в історії розвитку осадового чохла виділяється юрська глеєва епоха, вподовж якої сформувалися зони грунтового та пластового оглеєння в червоноколірних відкладах різного віку. Процеси оглеєння є важливим етапом у формуванні рудоносних розчинів та, в подальшому, гідрогенних родовищ. Gleying is an exogenous process in sedimentary cover’s aquifers connected with activity of ground water that doesn’t contain oxygen and hydrogen sulfide. The essence of the processes lies in reduction and evacuation of ferric iron and simultaneous leaching of a number of ore elements followed by their concentration on the reducing barriers. On the territory of Ukraine in sedimentary cover development history we distinguish the Jurassic gleying epoch when the zones of soil and layer gleying had been formed in red-colour deposits of different age. The gleying processes are an important stage in formation of ore bearing solutions and, later, of hydrogenous deposits. 2012 Article Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины / Е.Г. Сущук // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2012. — Вип. 20. — С. 50-58. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2616-7735 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140358 551.86 (477) + 553.061.6 ru Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Оглеение – экзогенный процесс в водоносных горизонтах осадочного чехла, связанный с деятельностью бескислородных и бессероводородных подземных вод. Суть процесса заключается в восстановлении и выносе окисного железа и одновременном выщелачивании ряда рудных элементов, с последующей концентрацией их на восстановительных барьерах. На территории Украины в истории развития осадочного чехла выделяется юрская глеевая эпоха, в течение которой сформировались зоны грунтового и пластового оглеения красноцветных отложений разного возраста. Процессы оглеения являются важным этапом в формировании рудоносных растворов и, в дальнейшем, гидрогенных месторождений.
format	Article
author	Сущук, Е.Г.
spellingShingle	Сущук, Е.Г. Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища
author_facet	Сущук, Е.Г.
author_sort	Сущук, Е.Г.
title	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины
title_short	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины
title_full	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины
title_fullStr	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины
title_full_unstemmed	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины
title_sort	рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях украины
publisher	Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140358
citation_txt	Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины / Е.Г. Сущук // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. — К. : ІГНС, 2012. — Вип. 20. — С. 50-58. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища
work_keys_str_mv	AT suŝukeg rudobrazuûŝaârolʹprocesovogleniâvosadočnyhformaciâhukrainy
first_indexed	2025-07-10T10:19:46Z
last_indexed	2025-07-10T10:19:46Z
_version_	1837254880055525376
fulltext	50 УДК 551.86 (477) + 553.061.6 Е.Г. Сущук ГУ «Институт геохимии окружающей среды НАН Украины» РУДООБРАЗУЮЩАЯ РОЛЬ ПРОЦЕССОВ ОГЛЕЕНИЯ В ОСАДОЧНыХ ФОРМАЦИЯХ УКРАИНы Оглеение – экзогенный процесс в водоносных горизонтах осадочного чехла, связанный с деятельностью бескислородных и бессероводородных подземных вод. Суть процесса заключается в восстановлении и выносе окисного железа и одновременном выщелачивании ряда рудных элементов, с последующей концентрацией их на восстановительных барьерах. На территории Украины в истории развития осадочного чехла выделяется юрская глеевая эпоха, в течение которой сформировались зоны грунтового и пластового оглеения красноцветных отложений разного возраста. Процессы оглеения являются важным этапом в формировании рудоносных растворов и, в дальнейшем, гидрогенных месторождений. Введение. Под оглеением понимают экзогенные процессы в водоносных горизон- тах осадочного чехла, связанные с деятельностью бескислородных и бессероводородных подземных вод, содержащих повышенное количество закисного железа, углеводороды, углекислый газ и азот, а зачастую и водород. Этот термин широко применяется специ- алистами по гидрогенному рудообразованию, в первую очередь, урановому. Детальная характеристика физико-химических условий процессов оглеения приведена в работах А.И. Перельмана [1] и других исследователей урановых месторождений [2, 3, 4]. В самом общем виде она заключается в следующем. Суть процесса оглеения в восстановлении окисного железа и выносе его из по- род одновременно с другими компонентами, в том числе рудными, в результате чего в зоне гипергенеза формируются зоны выщелачивания, которые особенно характерны для почв, кор выветривания и водоносных горизонтов. При изучении гидрогенных ме- сторождений урана зоны выщелачивания представляют особый интерес, так как они в ряде случаев служат областью питания ураноносных растворов, формирующих рудные тела месторождений. Известны три основных типа зон выщелачивания: окислительный тип, глеевый и сероводородный. В зонах глеевого выщелачивания глеевые воды (без кис- лорода и сероводорода) могут быть кислыми (рН=3-6,5), нейтральными (рН=6,5-8,5) и щелочными (содовыми) с рН > 8,5. Соответственно выделяются зоны кислого, нейтраль- ного и щелочного глеевого выщелачивания. В кислых глеевых водах легко мигрируют элементы, образующие катионы – в основном металлы. В щелочных водах более подвиж- ны элементы, образующие анионы (неметаллы и часть металлов). Некоторые элементы (уран, молибден, алюминий, цинк и др.) могут мигрировать и в катионной, и в анионной форме, в зависимости от рН. В резкоглеевых водах уран мало подвижен и практически не выщелачивается [1]. Осаждение металлов происходит на восстановительных барьерах любого типа, в том числе и на глеевых, где происходит резкое уменьшение интенсивности миграции ряда рудных элементов и, как следствие, их концентрация. Различают несколько типов гле- евых барьеров: кислые, щелочные и содовые. На кислых глеевых барьерах осаждаются медь, уран, молибден, ванадий, на щелочных – молибден, уран, селен, рений, на содо- вых – только молибден и уран. Уран концентрируется в условиях резко глеевой среды в отсутствие сероводорода, где халькофильные элементы не осаждаются. Восстановительная глеевая обстановка в подземных водах чаще всего создаётся в участках затруднённой циркуляции и застойного режима, в глубоких горизонтах артези- анских бассейнов. Латеральная миграция таких вод по водопроницаемым пластам или внедрение их по разломам из глубоких горизонтов осадочного чехла в вышележащие яв- ляются причинами восстановительных глеевых преобразований осадочных пород. Кроме того, эти процессы могут быть связаны и с поступлением в водоносные горизонты снизу по разломам газообразных восстановителей – водорода и углеводородных газов. 51 Глеевые барьеры широко распространены в зоне гипергенеза, в том числе и на ме- сторождениях в трещинных зонах изверженных и метаморфических пород. Месторожде- ния урана, связанные с процессами оглеения, формируются как в результате инфильтра- ции нисходящих вод, так и в процессе восходящей миграции глубинных вод, в связи с чем их генезис нередко трактуется с эндогенных позиций. Для первого типа месторождений А.И. Перельманом предложено понятие «зона пластового оглеения» [1]. Палеогеографические условия образования зон оглеения в осадочных формациях Украины. На территории Украины в осадочном чехле на склонах Украинского щита (УЩ) и в обрамляющих его прогибах развиты зоны грунтового и пластового оглеения красноц- ветных отложений разного возраста: рифейского, девонского, пермского, триасового [5]. Палеогеографические, структурно-тектонические и литолого-фациальные исследования позволяют определить время образования этих зон, как поздний триас – средняя юра, а повсеместное их распространение даёт основание выделять в истории развития осадоч- ного чехла Украины юрскую глеевую эпоху. В это время на территории Украины существовал континентальный режим, про- являлись относительно слабые дифференцированные тектонические движения, был тёплый гумидный климат, способствующий бурному развитию растительности. По- верхностные воды в юрскую эпоху содержали значительное количество продуктов разложения растительного органического вещества (гуминовые и фульвиокислоты, СО2) и практически не содержали кислорода, который затрачивался на окисление органики. То есть, эти воды представляли собой бескислородные слабокислые рас- творы и вызывали восстановление железа, растворение карбонатов, кислотное из- менение полевых шпатов, вовлекая при этом в миграцию ряд металлов. Мигрируя вниз, глеевые слабокислые растворы нейтрализовались грунтово-поровыми водами красноцветов, которые имели, вероятно, слабощелочной и слабоокислительный ха- рактер. В результате формировались глеевые барьеры различного типа, на которых отлагались новообразованные минералы, в том числе рудные. Поднятые блоки кристаллического фундамента Украинского, Воронежского и Бе- лорусского массивов служили областями питания водоносных горизонтов артезианских бассейнов окружающих прогибов, для которых, очевидно, был характерен инфильтраци- онный режим. Масштабы процессов оглеения были весьма велики. Протяженность зон оглеения вдоль склонов УЩ достигает 100-200 км, мощность – до 135 м, глубина распро- странения – 200-220 м. Область распространения оглеенных пород облекает Донецкий кряж, вытягиваясь по оси Днепровско-Донецкой впадины. Прослеживается отчётливая связь грунтовых зон оглеения с древней мезозойской поверхностью, субпараллельность нижней границы изменённых пород этой поверхно- сти, вертикальная зональность, отражающая постепенное уменьшение интенсивности изменений сверху вниз, приуроченность наиболее интенсивных изменений к водопро- ницаемым породам. Установлено увеличение мощности оглеенных пород под эрозион- ными «окнами», образованными в глинистых отложениях под руслами юрских рек [6]. Пластовая эпигенетическая глеевая зональность наблюдается в пределах проницаемых пластов между водоупорами; она развита по падению пластов и образована напорными пластовыми водами. Известна также глеевая зональность, формирующаяся в процессе восходящей (эксфильтрационной) миграции глубинных вод, не связанных с магматиз- мом. Этот тип глеевой зональности широко распространён в зонах развития купольных структур в северо-западном Донбассе и Днепровско-Донецкой впадине. Минералого-геохимическая характеристика процессов оглеения. Как уже говорилось выше, суть процессов экзогенного оглеения заключается в восстановлении окисного же- леза, окрашивающего породы в красный цвет, и выносе двухвалентного железа, в резуль- тате чего оглеенные породы приобретают белую или серую окраску различных оттенков и формируется эпигенетическая зональность в толще пород. Минералого-геохимическое изучение изменённых пород, проведенное нами в различных регионах Украины, 52 позволило установить общую закономерность для зон грунтового и пластового оглеения в красноцветах любого возраста. Она заключается в выщелачивании рудных элементов (железа, урана, марганца, бериллия, кобальта, ванадия, хрома, никеля и др.) из верхней подзоны разложения алюмосиликатов и интенсивного оглеения, выносе их из оглеенных пород (особенно железа, урана, марганца, бериллия) и частичном накоплении в глеевой разновидности средней подзоны оглеения (преимущественно ванадия, хрома, никеля). В резкоглеевых водах теряет подвижность уран и может осаждаться на содовом глеевом барьере совместно с молибденом и железом. Минералого-геохимические признаки глеевых преобразований обычно выражены не столь отчётливо, как в случаях проявления сульфидных процессов. В природных усло- виях обычно происходит неполный вынос железа, и сохранившаяся его часть фиксируется в форме новообразованных минералов закисного железа – сидерита, хлорита, железистых гидрослюд, которые, таким образом, могут рассматриваться как типоморфные минералы глеевой обстановки. В первично красноцветных и эпигенетически лимонитизированных породах оглеение приводит к изменению красной, желтой, оранжево-желтой окраски на зеленовато-серую, светло-серую и даже белую, а в отдельных случаях, как, например, на купольных структурах ДДВ, – на сиреневую, бирюзово-зелёную, сизую. В связи с тем, что в глеевых водах, кроме железа, повышенной миграционной способ- ностью обладают марганец и халькофильные элементы, в ряде случаев отмечено обедне- ние ими пород, претерпевших оглеение. Поскольку солевой состав и кислотно-щелочные свойства подземных вод этого типа варьируют в весьма широких пределах, восстановле- ние железа при оглеении может сопровождаться весьма разнообразными по своей на- правленности изменениями – декарбонатизацией, каолинизацией, гидрослюдизацией, сидеритизацией, кальцитизацией, сульфатизацией. В частности, на урано-битумных ме- сторождениях в северо-западном Донбассе установлена сопряженность глеевых преобра- зований рудовмещающих красноцветных пород с процессом кислотного выщелачивания оснований [9]. Нами была детально изучена природа минералого-геохимической зональности в отложениях пермо-триаса северо-восточного склона Украинского щита, установ- ленная при проведении структурно-профильного бурения вдоль левого берега Днепра примерно между городами Переяслав-Хмельницкий и Золотоноша [7]. Вертикальная зональность в мощной толще красноцветных песков и песчаников выражается сменой окраски пород. Сверху расположена зона песков грязно-белого цвета мощностью от 15 до 108 м. Грязно-белые пески постепенно переходят в расположенные ниже пески и песчаники светло-бежевого цвета, образующие зону мощностью от 3-5 до 25-30 м. Ещё ниже они постепенно сменяются породами кирпично- и буро-красного цвета, составляющими третью зону. Несогласное положение границ выделенных зон с напластованием пород свиде- тельствует о том, что геохимическая природа образования зональности не связана с осад- конакоплением. Наибольшая глубина распространения изменённых пород установлена в районе отсутствия перекрывающей пачки глин пермо-триаса, где угленосные отложения байоса залегают непосредственно на толще песков. Это позволяет предполагать, что зо- нальность возникла в юрское время в результате нисходящего просачивания поверхност- ных вод. Выделенные визуально зоны различной окраски были детально изучены минералого- петрографическими методами, а также с помощью рационального химического анализа по методу Н.М. Страхова и Э.С. Залманзон, который даёт возможность установить хими- ческие формы железа, коэффициент восстановленности по соотношению форм железа, содержание СО2, Сорг. и S и, таким образом, сделать выводы о геохимии процессов изме- нения пород [6, 7]. Неизменённые пески и песчаники преимущественно кирпично-красного цвета, обусловленного тонкораспылённым гидрогематитом. Песчаники полимиктовые, мел- козернистые до среднезернистых. Кластический материал плохо и неравномерно ока- тан, составляет 55-70% породы и представлен кварцем (25-40%), полевыми шпатами 53 (15-20%), обломками кремней, глин, реже – известняков (5-10%). Цемент преимуще- ственно базального типа, карбонатный, глинисто-карбонатный или глинистый, состав- ляет от 45 до 30% породы. Преобладает кальцитовый цемент, мелко- либо крупнозерни- стый, раскристаллизованный. Характерной особенностью неизменённых песчаников и песков является постоян- ное присутствие в них 1-2% гидрогематита, который пропитывает глинистый цемент, об- разуя в нем своеобразные округлые выделения, иногда цементирует песчаник, разъедая кластический материал. Рудные минералы, помимо гидрогематита, представлены магне- титом, гематитом, мартитом, гидрогётитом, ильменитом, лейкоксеном; общее их содер- жание менее 1%. Список акцессорных минералов дополняют гранат, ставролит, циркон, рутил, турмалин, кианит; встречаются единичные знаки шпинели, эпидота, анатаза, хро- мита, монацита, пиропа. Содержание окисного железа (Fe3+ раств.) в неизменённых песках и песчаниках со- ставляет 0,65% (весовых) или 70-75% от общего количества железа в породах (0,87-0,93% весовых). Окисное железо находится преимущественно в гидрогематите и гидрогётите. Некоторое его количество попадает в нерастворимую форму [7, 5]. Железо, содержащее- ся в ильмените и акцессорных силикатах, составляет не более 17,2-17,3% от общего его количества в породах. Содержание СО2: в песчаниках — 7-8% в глинисто-карбонатных и 0,5-0,6% в слабоглинистых; в песках – от 0,04 до 3,12% (в среднем – 1,58%). Пески и песчаники белого, грязно-белого, зеленовато-белёсого цвета, образую- щие верхнюю зону в описываемой зональности, по структуре, составу и количеству кластического материала не отличаются от неизменённых пород. Цемент песчаников имеет некоторые особенности. Гидрослюды в цементе раскристаллизованы и в отдель- ных участках замещаются крупнозернистым кальцитом. Изредка в цементе развива- ются хлорит, халцедон и хорошо огранённый доломит. В песках снежно-белого цвета, иногда отмечаемых в кровле песчаной пачки, наблюдается замещение полевых шпатов землистым каолинитом и крипточешуйчатой гидрослюдой. В обелённых песках и песчаниках верхней зоны совершенно отсутствуют магне- тит, гематит, гидрогематит, гидрогётит, мартит. Это сказывается на резком уменьше- нии количества окисного (Fe3+ раств.) и валового железа, что особенно заметно в рыхлых песках (0,16 - 0,02% и 0,48%, соответственно). Одновременно возрастает содержание карбонатно-хлоритной формы железа (Fe2+ раств.), которая составляет 54% от количества валового железа. По-видимому, двухвалентное растворимое железо находится в ново- образованном хлорите и железистом доломите. Содержание железа нерастворимого практически не изменяется. В обелённых песках и песчаниках сохраняются ильменит, эпидот, лейкоксен, ставролит и другие устойчивые акцессорные минералы. В этой зоне появляются новообразованные пирит и барит. Пирит развивается как в цементе, так и по обломкам известняка и глин, образуя мелкие, хорошо ограненные кристаллики, иногда наросшие на ильмените, а также землистые скопления и конкреции. Барит представлен пластинчатыми, хорошо ограненными кристаллами в цементе песчаников. В одной из скважин встречены свежие кристаллы новообразованного галенита. Таким образом, в верхней зоне оглеения происходило восстановление окисного железа, частичный вынос его из пород (из песков больший, чем из песчаников), а так- же фиксация в двухвалентной карбонатно-хлоритной и сульфидной формах. Отмечается также уменьшение содержания СО2 (в песках – 0,14-0,33, в песчаниках – 1,49-7,97%) по сравнению с неизменёнными красноцветными породами. Светло-бежевые пески и песчаники, образующие вторую сверху зону оглеения, так- же не отличаются по структуре и составу породообразующих минералов от неизменённых красноцветных пород. Для песчаников характерен карбонатный цемент, в котором иног- да сохраняются реликты глинистого цемента, пропитанного гелеобразными гидроокис- лами железа. Содержание СО2 в светло-бежевых песчаниках составляет 11,28 - 15,4%, то есть заметно выше, чем в красноцветных (7-8%). Характерной особенностью песков и песчаников этой зоны является наличие как первичных, так и новообразованных минералов железа. Первичные минералы железа 54 представлены гидрогематитом, гидрогётитом, обломочным магнетитом, который в этой зоне заметно окислен. Эпигенетические минералы железа представлены лимонитом, образующим скопления в виде комочков и «рубашек» на кварце и кальците, а также гелеобразными светло-бурыми гидроокислами в цементе. Среди скоплений гелеобразных гидроокислов железа изредка наблюдаются мельчайшие кристаллики пирита, хотя в це- лом он для этой зоны не характерен. Двухвалентное железо содержится также в новоо- бразованном доломите, утяжеленном сидеритовой молекулой (показатель преломления и удельный вес выше обычных). Доломит и кальцит развиваются в цементе нередко вокруг гнёзд новообразованного халцедона. Химические анализы светло-бежевых песков и песчаников показывают увеличе- ние общего содержания железа по сравнению с неизменёнными красноцветными по- родами, что связано с привносом железа из обелённых пород и отложением его в виде новообразованных минералов. Наряду с этим происходит частичное восстановление гидрогематита, что отражается на уменьшении содержания трёхвалентного раствори- мого железа (до 12,4% в песчаниках) и заметном увеличении содержания Fe2+раств. (до 75,2%) – карбонатно-хлоритной формы. Проведенные исследования доказывают, что установленная зональность образо- валась в результате нисходящего движения растворов. В верхней зоне происходило вос- становление окисного железа, растворение кальцита, разложение полевых шпатов. Часть железа, вероятно, в гидрокарбонатной форме, растворённые карбонаты и кремнезём выносились в расположенную ниже зону, где отлагались в виде новообразованных Fe- содержащих карбонатов, силикатов, гелеобразных гидроокислов железа, кальцита и хал- цедона. Ещё ниже располагается зона неизменённых красноцветов. Территориальная связь изменённых пород с эрозионным «окном» в глинах нижнего триаса, перекрывающих песчаную пачку, позволяет предположить, что изменение пород происходило в юрское время и связано с просачиванием поверхностных вод из отложе- ний байоса, содержащих обильные растительные остатки и прослои угля, в водоносный горизонт пермотриаса. Континентальный режим, воздымание территории (врезание ру- сел байосских рек), гумидный климат способствовали понижению уровня грунтовых вод в отложениях пермотриаса и инфильтрации метеорных вод. Последние представляли со- бой бескислородные (глеевые) слабокислые растворы, которые и вызвали образование описанной зональности. Поверхностные и грунтовые воды в гумидноклиматических континентальных усло- виях почти не содержат сульфатов, что способствует переносу бария и объясняет малое количество сульфидов в оглеенных породах. Некоторое количество рассеянных суль- фатов в красноцветах, подвергшихся оглеению, послужило основой для бактериальной сульфат-редукции с образованием небольшого количества сероводорода (осаждение пи- рита и галенита), а также способствовало связыванию бария (образование барита). Поступая в толщу красноцветов, глеевые слабокислые растворы нейтрализовались грунтово-поровыми водами последних. В результате под обелёнными породами происхо- дило отложение новообразованных минералов – доломита, кальцита, хлорита, халцедо- на. Неравновесность окислительно-восстановительных условий в этой зоне определяется сосуществованием пирита, хлорита, глауконита и гелеобразного гидрогётита. В процессе кислого оглеения при разрушении породообразующих и акцессорных минералов высвобождались и мигрировали входящие в их состав микроэлементы, в том числе рудные, тем более что основными минералами-носителями большинства микроэлементов в неизменённых породах являются оксиды железа и железосодержащие акцессории. Как известно [8], в слабокислых глеевых водах влажных тропиков легко ми- грируют медь, свинец, цинк, кобальт, никель, барий, уран, ванадий, серебро, реже золото, а в условиях болотных ландшафтов – железо и марганец. Концентрация рудных элементов на геохимических барьерах может приводить к формированию рудных залежей. Закономерности формирования рудных концентраций в процессах оглеения. Процессы оглеения, вызывающие выщелачивание рудных элементов, их миграцию и 55 дальнейшую концентрацию на геохимических барьерах, могут играть определяющую роль в формировании рудных концентраций в благоприятных для этого условиях. Особенно чётко эти закономерности проявляются при изучении эпигенетических (гидрогенных) месторождений урана в осадочных толщах. Как установлено боль- шинством исследователей урановых месторождений [1, 2, 3, 4], оглеение пород – на- иболее широко трактуемый тип эпигенетических процессов, протекающий в ши- роком диапазоне геохимических условий. Группа глеевых (бессероводородных и бескислородных) вод, по-видимому, может служить для урана и средой миграции, и средой осаждения. Концентрации урана могут быть наложены на ранние зоны огле- ения, либо быть весьма близкими к ним по времени, но не совпадать в пространстве. Вместе с тем они могут формироваться на глеевом восстановительном барьере. Нами детально изучена эпигенетическая зональность на урано - битумных месторож- дениях и рудопроявлениях в районах развития купольных структур в северо-западном Дон- бассе, Днепровско-Донецкой впадине и северной части Припятской впадины. Урановые проявления приурочены к антиклинальным структурам, своды которых разрушены древ- ней эрозией, разбиты разломами и нередко характеризуются внедрением соляных што- ков, сопровождаемых диапировыми брекчиями. В северо-западном Донбассе, судя по геологическим и изотопным данным, месторождения урана сформировались в триасе (195 ± 5 млн. лет) из ураноносных кислородсодержащих грунтовых вод на флюидном восстановительном барьере, обусловленном внедрением в водоносные горизонты крас- ноцветной дроновской свиты нефтеносных углекисло-гидрокарбонатных термальных растворов [9, 10, 11]. Процессы рудообразования сопровождались формированием эпигенетической зональности, которая в общем плане имеет концентрическое строение и занимает более обширную территорию, чем область распространения рудных залежей. Кислые глеевые процессы обычно проявляются в самом начале многостадийных эпигенетических изменений. Оглеение развито по площади и в разрезе более широко, чем последующие изменения, и особенно сильно проявлено вблизи от тектонических нарушений, ограничивающих соляной шток. Здесь выделяется зона полного обеления пород, в которых общее содержание железа менее 1%. Из обелённых пород, состоящих практически из обломочного кварца и каолинита, параллельно с железом вынесены по- чти полностью все рудные элементы. Эти изменения могли возникнуть в красноцветных терригенных отложениях благодаря внедрению по разломам в данный водоносный комп- лекс слабокислых глеевых вод, содержащих восстановители (углеводородные газы и во- дород) и углекислый газ. Подобные воды обычно распространены в глубоких горизонтах артезианских бассейнов. По нашим наблюдениям, обелённые породы в толще пестроцветов встречаются не только на купольных структурах, но и в межкупольных прогибах, мульдах, впадинах. Осо- бенно широко они распространены в отложениях серебрянской серии триаса. Обелению подвергались, в основном, проницаемые пласты песчаников и гравелитов. Водоупорные слабопроницаемые горизонты глин и алевролитов, как правило, сохранили первичную красную, реже серо-зелёную окраску. На купольных структурах обширную площадь занимают зеленоцветные породы гле- евой зоны, в которых, наряду с уменьшением общего количества железа и отсутствием его сульфидных форм (по сравнению с неизменёнными красноцветами), происходит нако- пление ванадия (на 25%), хрома (на 100%), кобальта (на 30%), никеля (на 35%), меди (на 75%), вынесенных из подзоны разложения алюмосиликатов и интенсивного оглеения. Этому способствует существующая в данной зоне эпигенеза переходная от окислитель- ной к восстановительной обстановка. ∆Eh пород зоны зеленоцветов составляет 20-40 mv, a Eh современных вод колеблется от –(10-50) до +100 mv. [9]. Смешивание глубинных и пластовых вод и взаимодействие их с породами приводило к нейтрализации вод, благодаря чему в слабощелочной глеевой обстановке происходило образование зелёных гидрослюд и сидерита, а также накопление микроэлементов на глеевом восстановительном барьере, в том числе и урана. Как показал баланс вещества, основная масса рассеянных металлов в зоне зеленоцветов концентрируется в глинах и глинистой фракции песчаников, а также в 56 различных минералах тяжелой фракции (элементы группы железа – в магнетите, титано- магнетите, ильмените, лейкоксене; халькофильные элементы – в сульфидах). При этом металлы, содержащиеся в глинистой фракции, находятся в подвижной форме и могут легко выноситься подземными водами. В некоторых участках происходило накопление гидроокислов марганца, образующего буровато-черные оторочки в пустотах и на границе между осветлёнными алевролитовыми и красноцветными глинистыми участками. Мес- тами в оглеенных алевролитах наблюдаются мелкие (0,3-1 мм) конкреции барита. В связи с новообразованиями хлорита и сидерита в оглеенных породах заметно воз- растает содержание закисного железа (от 0,88% до 1,25%) и понижается содержание окис- ного (от 1,66% до 0,7%). Содержание карбонатов значительно увеличивается в оглеенных песчаниках и алевролитах по сравнению с красноцветными (с 17 до 33%), тогда как в глинах, менее проницаемых, оно остаётся неизменным. Существенных изменений в со- ставе глинистых минералов при оглеении не происходит (за исключением зон интен- сивного обеления). В зеленоцветных породах, как и в красноцветных, они представлены гидрослюдами диоктаэдрического типа и монтмориллонитом, что подтверждается рентгеноструктурным анализом. В глинистых и алевролитовых прослоях оглеение чаще всего развивается вокруг пустот от корней растений, трещин, ходов роющих животных, на контактах с песчаными линзочками и слоями. Это доказывает связь изменений пород с участками повышенной проницаемости. Поскольку в оглеенных породах не сохранилось заметных следов органических веществ, можно предположить, что основным восстановителем здесь был водород. Восстановительные процессы в этой зоне затронули в основном гидроокислы железа, а не окисное железо в более труднорастворимых обломочных минералах. В целом в пластовых водах сохранялись слабощелочные условия, что способствовало возник- новению описанной выше ассоциации эпигенетических минералов и дополнитель- ной карбонатизации пород. Центральная (внутренняя) зона наиболее восстановленных пород серого цвета располагается в сводовых частях куполов и вокруг соляных штоков. Она характеризует- ся резко восстановительной сероводородной обстановкой: ∆Eh пород 50-70 mv, Eh вод - (-200) mv, содержание в воде сероводорода – 50-100 мг/л. Поэтому здесь наблюдается по- лное преобладание сульфидных форм железа и увеличение его общего содержания (5-7% в песчаниках и 9-10% в глинах). В этой зоне локализованы тела ураноносных битумов, которые, кроме урана (от 001 до 1% и более), содержат молибден (0,7 - 1%), ванадий (до 1%), скандий (до 0,05%), хром (0,1 - 0,5%), никель (0,01-0,03%), цинк (0,3 - 1%), свинец (0,01 - 0,03%), ртуть (тысячные - сотые доли %, максимум – 2,05% на Славянском ку- поле). Ряд рассеянных металлов образует в зоне сероцветов самостоятельные минералы. Здесь установлены молибденит, иордизит, галенит, сфалерит, киноварь, хромсодержа- щий монтмориллонит (более 1% хрома). Последний концентрируется в породах с яркой бирюзовой окраской, развитых вдоль межслоевых нарушений. Так, на южном крыле Ада- мовского поднятия вблизи регионального Корульско-Дроновского разлома обогащенные хромом до 0,1 - 1% битуминозные песчаники дроновской свиты мощностью 10-20 м в пла- не имеют вид полосы протяженностью около 3 км вдоль нарушения. Хромсодержащий монтмориллонит подтверждён рентгеноструктурными и электронографическими иссле- дованиями (препринт зелёный). Это минерал яркого бирюзово-зелёного цвета, образую- щий линзочки и прослойки по слоистости вмещающих пород, а также тонкие плёночки по трещинам новообразованного кальцита и, иногда, каёмки вокруг твёрдых битумов. В редких случаях (Новодмитровский участок) хромсодержащий монтмориллонит не только замещает цемент песчаников, но и развивается в виде прожилково-струйчатых образова- ний в гидрослюдистых глинах. Средний показатель преломления минерала – 1,515 - 1,558. Хром содержится также в чёрных твёрдых и цветных битумах обычно в количестве тысячных и сотых долей процента, изредка достигая 0,1 и даже 1%. В золе битумов по- стоянно присутствуют в повышенных количествах ванадий, никель, кобальт. Единичны случаи находок самородных золота и меди [9, 12]. Отложение рудных компонентов в этой зоне происходило на сероводородном геохимическом барьере, который отличается 57 значительно большей контрастностью и продуктивностью по сравнению с глеевыми барьерами. Урановое оруденение является закономерным членом эпигенетической зональности. В зонах грунтового оглеения на северо-восточном склоне УЩ процессы выщелачивания и накопления рудных элементов проявлены менее контрастно, чем в зо- нах пластового оглеения. Но тем не менее отмечена концентрация ванадия (около 100% начального количества) и хрома (50%), в меньшей мере – меди и свинца. Таким образом, можно утверждать, что подземные глеевые воды имеют немалое ру- дообразующее значение. В Припятской впадине в связи с зонами оглеения встречаются повышенные содержания марганца (до 1-2%), меди (до 0,3%), свинца (до 0,06%) в отло- жениях пермо-триаса [5]. На территории УЩ грунтовые глеевые воды, промывающие угленосные аллювиальные отложения юрского возраста, явились причиной образования экзодиагенетических проявлений галенита, а также геохимических аномалий свинца, цинка, меди, золота [13, 14]. А.И. Перельман [1] определил геохимические барьеры, на которых может накапли- ваться большинство элементов, мигрирующих в глеевых водах. Так, при разгрузке глеевых вод в морские бассейны на щелочном барьере выпадали значительные количества железа. К ним относятся шамозитовые руды в песчаниках тоарского яруса ранней юры, прослои и линзы сидерита, а местами оолитовые шамозит-сидеритовые руды в морских глинах байоса и бата [4]. Выводы. Эпигенетические преобразования восстановительного глеевого типа про- исходят в осадочных породах под воздействием бескислородных и бессероводородных подземных вод с повышенным содержанием закисного железа. Для газового состава та- ких вод характерны углеводороды, часто отмечается повышенное содержание углекисло- го газа и азота, а также присутствие водорода. Восстановительная глеевая обстановка в подземных водах чаще всего создаётся в участках затруднённой циркуляции и застойного режима, в глубоких горизонтах артези- анских бассейнов. Латеральная миграция таких вод по водопроницаемым пластам или внедрение их по разломам из глубоких горизонтов осадочного чехла в вышележащие яв- ляются причинами восстановительных глеевых преобразований осадочных пород. Глеевые преобразования осадочных пород могут происходить и при инфильтра- ции поверхностных слабокислых вод, не содержащих или мало содержащих кислорода, в красноцветные породы, обогащённые окисным железом, в которых грунтово-поровые воды имеют щелочной или слабоокислительный характер. В результате ряд рудных элементов вовлекаются в миграцию и формируются зоны выщелачивания, которые могут служить областью питания рудоносных растворов. На территории Украины в осадочном чехле на склонах Украинского щита и в об- рамляющих его прогибах развиты зоны грунтового и пластового оглеения красноцветных отложений разного возраста. Палеогеографические, структурно-тектонические и литолого-фациальные исследования позволяют определить время образования этих зон, как поздний триас–средняя юра, а повсеместное их распространение даёт основание выделять в истории развития осадочного чехла Украины юрскую глеевую эпоху. Интенсивность процессов оглеения зависит от ряда причин, среди которых важ- ную роль играют окислительно-восстановительные реакции и смена окислительно- восстановительной обстановки, миграционная и реакционная способность элементов, сорбционные способности определённых групп минералов, гидродинамические и ги- дрогеохимические условия. В зоне гипергенеза широко распространены три типа геохи- мической обстановки: окислительная, восстановительная глеевая и восстановительная сероводородная. Они нередко сменяют друг друга в пределах одного месторождения, формируя окислительно-восстановительную зональность. Осаждение металлов происходит на восстановительных барьерах, где происхо- дит резкое уменьшение интенсивности миграции ряда рудных элементов и, как след- ствие, их концентрация. Различают несколько типов глеевых барьеров, в зависимости от 58 процессов, приводящих к концентрации элементов (окисление, восстановление и т.д.), а именно: кислые, щелочные и содовые. На кислых глеевых барьерах осаждаются медь, уран, молибден, ванадий, на щелочных – молибден, уран, селен, рений, на содовых – только молибден и уран. Уран концентрируется в условиях резко глеевой среды в отсут- ствие сероводорода, где халькофильные элементы не осаждаются. Месторождения урана, в частности, связанные с процессами оглеения, формируются как в результате инфильтрации нисходящих вод, так и в процессе восходящей миграции глубинных вод, обогащённых газами-восстановителями. Возникающая при этом рудокон- тролирующая геохимическая зональность является прямым поисковым признаком, по- скольку рудные залежи являются закономерным членом этой зональности. И хотя наиболее продуктивные рудные залежи образуются на сероводородных восстановительных барьерах, глеевые процессы, как бы предваряющие основной этап рудообразования, не менее важны для изучения закономерностей рудообразования и прогнозирования поисков. 1. Гидрогенные месторождения урана. Основы теории образования / С.Г. Батулин, Г.В. Грушевой, О.И. Зеленова, Г.В. Комарова, И.А. Кондратьева, А.К. Лисицын, И.С. Оношко, А.И. Перельман. Под редак- цией А.И. Перельмана. – М.: Атомиздат, 1980. – 270 с. 2. Данчев В.И., Стрелянов Н.П., Шиловский П.П. Образование экзогенных месторождений урана и методы их изучения. – М.: Атомиздат, 1966. – 215 с. 3. Шмариович Е.М., Белов Н.С. Проблемы рудного эпигенеза и перспективы выявления в породах оса- дочного чехла территории СССР новых эпигенетических месторождений. – М.: ВИМС, 1975. – 312 с. 4. Кисляков Я.М., Щёточкин В.Н. Гидрогенное рудообразование. – М.: ЗАО «Геоинформарк», 2000. – 608 с. 5. Металлогения платформенной части Украины / А.А. Гойжевский, В.И. Скаржинский, В.А. Шумлян- ский, Ю.А. Кузнецов, Е.Г. Сущук, С.Д. Лепкий, О.Е. Шевченко. Отв. ред. Ф.И. Жуков. – К.: Наук. дум- ка, 1984. – 202 с. 6. Сущук Е.Г., Шумлянский В.А., Лепкий С.Д. О природе минералого-геохимической зональности в отло- жениях пермо-триаса северо-восточного склона Украинского щита // Докл. АН УССР. 1979. – №5. – С. 339-343. 7. Шумлянский В.А., Сущук Е.Г., Лепкий С.Д. Экзогенная эпигенетическая зональность в отложени- ях пермо-триаса на северо-восточном склоне Украинского щита // Геол. журнал. – 1979. – №5. – С. 92-100. 8. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. – М.: Высшая школа. – 1975. – 178 с. 9. Сущук Е.Г. Закономерности концентрации микроэлементов в верхнепалеозойских осадочных форма- циях северо-западного Донбасса. – Препринт ИГФМ АН УССР. – К. – 1976. – 34 с. 10. Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины / Колл. авторов под редакцией Я.Н. Белевцева и В.Б. Коваля. – К.: Наук. думка. – 1995. – 396 с. 11. Гидрогенное рудообразование в фанерозое Украины // В.А. Шумлянский, Е.Г. Сущук, О.М. Иван- тишина, Е.И. Деревская, Т.В. Дудар, М.В. Безуглая // Збірник наук. праць ІГНС НАНУ. – 2003. – Вип. 8. – С. 82-105. 12. Сущук Е.Г. Распределение микроэлементов в верхнепалеозойских осадочных формациях северо- западного Донбасса. – Препринт ИГФМ АН УССР. – К. – 1975. – 49 с. 13. Гойжевський О.О., Шевченко О.Є. Проблеми металогенії осадового чохла Українського щита // Вісник АН УРСР. – 1982. – № 3. – С. 20-24. 14. Шевченко О.Е. Рудообразование ранних стадий литогенеза. – К.: Наук. думка, 1987. – 144 с. Сущук К.Г. РУДОУТВОРЮЮЧА РОЛь ПРОЦЕСІВ ОГЛЕЄННЯ В ОСАДОВИХ ФОР- МАЦІЯХ УКРАїНИ. Оглеєння – екзогенний процес у водоносних горизонтах осадового чохла, пов’язаний із діяльністю підземних вод, що не містять кисню та сірководню. Суть процесу міститься у відновленні та виносі окисного заліза та одночасному вилуговуванні ряду рудних елементів, з подальшою концентрацією їх на відновлювальних бар’єрах. На території України в історії роз- витку осадового чохла виділяється юрська глеєва епоха, вподовж якої сформувалися зони грун- тового та пластового оглеєння в червоноколірних відкладах різного віку. Процеси оглеєння є важливим етапом у формуванні рудоносних розчинів та, в подальшому, гідрогенних родовищ. Sushchuk K.G. OREFORMING ROLE OF GLEYING PROCESSES IN SEDIMENTARY FORMATIONS OF UKRAINE Gleying is an exogenous process in sedimentary cover’s aquifers connected with activity of ground water that doesn’t contain oxygen and hydrogen sulfide. The essence of the processes lies in reduction and evacuation of ferric iron and simultaneous leaching of a number of ore elements followed by their concentration on the reducing barriers. On the territory of Ukraine in sedimentary cover development history we distinguish the Jurassic gleying epoch when the zones of soil and layer gleying had been formed in red-colour deposits of different age. The gleying processes are an important stage in formation of ore bearing solutions and, later, of hydrogenous deposits.

Рудобразующая роль процесов огления в осадочных формациях Украины

Institution

Ähnliche Einträge