ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2009, том 51, № 6, с. 508-519
УДК 552.11:553.492.1.06
БОКСИТОРУДНЫЕ ЭПОХИ ФАНЕРОЗОЯ
© 2009 г. Б. А. Богатырев*, В. В. Жуков*, Ю. Г. Цеховский**
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 **Геологический институт РАН 119017, Москва, Ж-17, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 08.06.2009 г.
Выделены наиболее продуктивные фанерозойские эпохи бокситообразования: раннекембрийская, средне- и верхнедевонская, ранне- и среднекаменноугольная, пермская, позднетриасовая-раннеюрская, позднемеловая, палеоцен-эоценовая и миоценовая. Они характеризуются большой продолжительностью - 10 млн. лет и более. Масштабы бокситонакопления разных эпох приведены на диаграмме. На отдельных картах показано современное расположение кайнозойских, мезозойских и палеозойских бокситов. На них проявлена четкая закономерность: кайнозойские месторождения бокситов располагаются в тропической и субтропической зонах Южного и Северного полушарий, мезозойские месторождения находятся в Северном полушарии до 50° с.ш., а палеозойские - до 70° с.ш. Использование палинспастиче-ских реконструкций позволило подтвердить, что во все вышеуказанные эпохи бокситонакопление происходило в пределах палеотропических широт. Современное расположение мезозойских и палеозойских бокситов в Северном полушарии в высоких широтах, вплоть до Полярного круга, объясняется общим дрейфом континентов в северном направлении в фанерозое.
ВВЕДЕНИЕ
Условия образования, закономерности распространения и отдельные эпохи бокситообразования рассмотрены в публикациях многих российских и зарубежных авторов (Lacroix, 1913; Fox, 1923; Harra-sowitz, 1926; Малявкин, 1937; Архангельский, 1937; Бушинский, 1971; Patterson, 1971; Михайлов, 1978; Теняков, 1975, 1979; Бардошши, 1981; Броневой и др., 1983; Бугельский и др., 1987; Bardossy, Aleva, 1990 и др.), а также в работах авторов данной статьи. Меньше внимания уделялось сравнительному анализу разных эпох бокситообразования (Горецкий, 1960; Сапожников и др., 1987, 1989; Валетон, 1974; Михайлов, 1975; Bardossy, Aleva, 1990 и др.). Цель данной статьи - охарактеризовать наиболее продуктивные бокситорудные эпохи в фанерозойской истории Земли.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БОКСИТАХ
Бокситы - главный вид алюминиевых руд. Это породы с содержанием Al2O3 > 35% и кремневым модулем (отношением содержаний Al2O3 и SiO2 более 2.6). Минеральный состав бокситов зависит от их возраста и вторичных изменений: кайнозойские бокситы чаще всего имеют гиббситовый состав, мезозойские и позднепалеозойские - беми-товый, а раннепалеозойские - бемит-диаспоро-вый и диаспоровый.
Адрес для переписки: Б.А. Богатырев. E-mail: box@igem.ru
Основные генетические группы бокситовых месторождений
Генезис бокситов рассматривался в работах многих российских и зарубежных геологов, а также в крупных монографиях и сборниках (Архангельский, 1937; Бокситы, их минералогия..., 1958; Вопросы геологии..., 1964; Генезис бокситов, 1967; Генетическая классификация., 1974; Экзогенное рудообра-зование..., 1987 и др.) и в нескольких книгах, вышедших под редакцией Д.Г. Сапожникова.
В настоящее время экзогенная природа бокситов и их связь с процессами глубокого химического выветривания ни у кого не вызывает сомнения. Согласно уже устоявшимся представлениям, процесс лате-ритного бокситообразования кратко можно охарактеризовать как химическую реакцию, в которой субстратом служат алюмосиликатные породы, а продуктом - бокситы, сложенные преимущественно оксидами и гидроксидами алюминия, железа и титана. Геохимическая суть процесса латеритного бокситообразования - это вынос из коры выветривания щелочных, щелочноземельных элементов, кремния и накопление в ней алюминия, железа, титана и других элементов-гидролизатов. Ранее авторами уже были детально рассмотрены физико-химические условия образования латеритных кор выветривания, вопросы кинетики и динамики процесса бокситообразования (Жуков и др., 1983^ 2, 1987). В работах многих исследователей установлено, что осадочные бокситы образуются в результате механического и химического разрушения и переотложения латеритных бокситов с накоплением фа-
ций ближнего переотложения. В предыдущих работах авторов выделено несколько генетических классов, групп и типов бокситов (Богатырев и др., 1983, 1999). По нашим представлениям, бокситы формируются не только на стадиях выветривания и седи-ментогенеза, но и на стадиях диагенеза: субаэраль-ного (экзодиагенеза) и субаквального (Цеховский, 1987; Богатырев, Жуков, 1998; Богатырев и др., 2009). В этих публикациях показано также, что процессы бокситообразования наиболее масштабно протекают в эпохи стабилизации вертикальных тектонических движений и пенепленизации рельефа.
Моногенетические месторождения бокситов встречаются крайне редко. Обычно они полигенны, с разной долей трех главных генетических групп бокситов: 1 - латеритной; 2 - осадочной; 3 - карстовой. К латеритной группе отнесены месторождения с преобладанием элювиальных образований. В природе они всегда ассоциируют с осадочными фациями ближнего переотложения (делювиальными, пролювиальными, коллювиальными). Осадочная группа бокситов охватывает весь спектр осадков ближнего переотложения, вплоть до аллювиальных. Озерные и лагунные бокситы редки. Образование последних связано с поверхностным перемы-вом карстовых бокситов в периоды наступления морских трансгрессий. Часто после прекращения процесса осадконакопления и вовлечения территории в новый этап воздымания бокситоносные осадки подвергаются повторному выветриванию и бок-ситизации. В областях, испытывающих периодические поднятия и опускания, латеритизации бывают подвержены и осадочные бокситы. Это улучшает их качество. Примером таких объектов являются месторождения Сангареди, Диан-Диан, Уорбе и другие в бокситорудном районе Боке Западно-Африканской субпровинции. Карстовая группа бокситов также имеет свои особенности. Их образование часто сопровождается процессами латеритизации (бокситизации) алюмосиликатного материала на поверхности известняков и его переотложения вследствие проседания и провалов карстовой поверхности.
Имеющиеся различия в составе, свойствах и текстурно-структурных особенностях бокситов, по нашему мнению, объясняются как разными климатическими, палеогеографическими и палеотектониче-скими условиями, которые существовали в разные эпохи, так и их более поздними вторичными изменениями на разных стадиях литогенеза и метаморфизма. Эволюция палеообстановок бокситонакопления в истории Земли рассмотрена в работах Б.М. Михайлова (1975), А.Д. Савко и др. (2007, 2008), Б.А. Богатырева, В.В. Жукова (1995), Б.А. Богатырева и др. (2009).
Главные факторы бокситообразования
В работах многих российских и зарубежных ученых (Сапожников, 1987, 1989; Бушинский, 1958; Броневой, Теняков, 1976; Бардошши, 1981; Бугель-ский и др., 1987; Никитина и др., 1987; Слукин и др. 1987; Bardossy, Aleva, 1990; Богатырев и др., 1987, 1995, 1998, 2009; Жуков и др., 1983^ 2, 1987, 1997; Цеховский, 1997, 2008) показано, что для бокситообразования необходимо совмещение во времени и пространстве нескольких факторов: 1) климатический (жаркий и влажный климат); 2) литологический (наличие благоприятных пород с содержанием Al2O3 > 10 мас. %, высокий "щелочной резерв" породы, определяемый содержанием щелочных элементов в бокситоматеринских породах, который способствует нейтрализации просачивающихся через кору выветривания растворов и осаждению из них алюминия; наличие в них пористости и трещиноватости); 3) геоморфологический (наличие поверхностей выравнивания); 4) тектонический (стабильный тектонический режим и ослабленные эрозионные процессы); 5) гидрогеологический (высокая скорость фильтрации грунтовых вод > 1.10-5м/сут и слабая минерализация вод с CSio < 2-3мг/л); 6) биогенный (наличие растительного покрова и микроорганизмов в зоне выветривания) и связанные с ним высокие концентрации С02 в подземной атмосфере и грунтовой воде. Подтверждена отмеченная ранее Б.М. Михайловым закономерность о более благоприятной роли для бокситообразования саванной растительности, а для каолинообразования -лесной (Богатырев и др., 1995). Авторами введено представление о литодинамическом факторе и его влиянии на формирование состава продуктов выветривания (Жуков и др., 1997).
Основные критерии выделения бокситорудных эпох
Выделение рудных (металлогенических) эпох практикуется более ста лет, но преимущественно применительно к эндогенным месторождениям складчатых областей. При этом следует иметь в виду, что термин "эпоха" в применении к рудообразо-ванию (и бокситообразованию) имеет более широкое и произвольное значение и не всегда согласуется с собственно геоисторическим термином, соответствующим времени образования "геологического отдела". Эпохи экзогенного рудообразования стали выделяться с середины прошлого века. Одним из первых такие эпохи для железных, марганцевых руд и бокситов отметил Н.М. Страхов (1947). Более детально бокситорудные эпохи были охарактеризованы Г.И. Бушинским (1958, 1971), Г.Р. Кирпалем (1964), В.И. Кривцовым (1968, 1969), Б.В. Казарино-вым (1958), Д.Г. Сапожниковым (1987, 1989), А.П. Никитиной и др. (1987), С.А. Ушаковым и Н.А.
Ясамановым (1984), Б.М. Михайловым (1975, 1978) и др. Среди зарубежных геологов наиболее подробно бокситорудные эпохи охарактеризованы в работах Д. Бардошши (1981), Д. Бардошши и Д. Алева (ВаМо88у, А1еуа, 1990). Эти исследователи отмечают, что все промышленно значимые бокситорудные эпохи укладываются в рамки фанерозоя. Причем всеми отмечается, что суммарные запасы бокситов более молодого возраста превышают таковые более древних, хотя термические условия и климатическая направленность в истории Земли от ранних эпох к поздним менялись не в лучшую для боксито-образования сторону. По нашему мнению, наблюдаемое ныне распределение запасов фанерозойских бокситов объясняется плохой сохранностью палеозойских и мезозойских бокситов от процессов эрозии.
Согласно исследованиям палеоклиматологов и палеогеографов (Синицын,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.