ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2009, № 2, с. 149-168
УДК 552.11:553.492.1.06
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КРУПНЫХ И УНИКАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БОКСИТОВ
© 2009 г. Б. А. Богатырев, В. В. Жуков, Ю. Г. Цеховский*
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017 Москва, Старомонетный пер., 35; E-mail: box@igem.ru
*Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: tsekhovsky@mail.ru Поступила в редакцию 02.06.2008 г.
В статье приводится краткая характеристика трех главных генетических групп крупных и уникальных месторождений бокситов - латеритных, осадочных и карстовых, раскрывается их строение, состав, условия образования и закономерности локализации в фанерозойской истории Земли. Детально характеризуются главные факторы, благоприятствующие бокситообразованию: климатический, тектонический, геоморфологический, гидрогеологический и другие. Показано, что лишь в случае совмещения этих факторов возникают крупные месторождения, образующие продуктивные бокситорудные районы и провинции.
Как известно, бокситы - главный источник алюминиевого сырья. Это типичный экзогенный вид полезных ископаемых, формирующийся в результате глубокого химического выветривания в областях с жарким и влажным климатом. С остаточными, латеритными бокситами всегда сопряжены осадочные - продукты их ближнего переотложения. Бокситы образуются также в условиях субаэрального диагенеза. В отдельную генетическую группу выделяются бокситы, сформировавшиеся на закарстованной поверхности известняков (карстовые бокситы). Месторождения разных генетических групп характеризуются разными формами залежей, условиями залегания и строения, разными структурами и текстурами. Химический состав бокситов зависит в основном от состава материнских пород, а минеральный - от наложенных процессов. В настоящее время известно много сотен (а, возможно, и тысяч) месторождений бокситов, но крупных (с запасами более 100 млн т) и уникальных (с запасами более 250 млн т) среди них - первые десятки.
Целью данной работы является анализ условий образования и закономерностей размещения крупных и уникальных месторождений бокситов, а главными задачами - анализ главных факторов накопления крупных концентраций алюминиевых руд, выделение связанных с ними основных генетических групп, анализ закономерностей приуроченности крупных и уникальных месторождений к различным геоморфологическим и тектоническим структурам, а также краткая характеристика наиболее продуктивных бокситорудных эпох, провинций и месторождений.
Геологической характеристике бокситов, условиям их образования и распространения посвящены многочисленные публикации геологов [Fox, 1932; Архангельский, 1937; Малявкин, 1937; Пейве, 1947; Горецкий, 1960; Бушинский, 1971; Сапожников, 1973; Patterson, 1971; Валетон; 1974; Бардошши, 1982; Закономерности размещения..., 1985; Богатырев и др., 1987а, б; Bardossy, Aleva, 1990; Шибистов, 2000 и др.].
Ниже приводится краткая характеристика главных генетических групп бокситов, крупных и уникальных месторождений, условий их образования, состава, строения и закономерностей локализации. Отдельно будут рассмотрены главные факторы бокситообразования и бокситнорудные эпохи.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛАВНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ГРУПП БОКСИТОВ
Группа латеритных бокситов
Условия и механизмы латеритного бокситообразования. Как уже отмечалось, процесс латеритного бокситообразования - это процесс глубокого химического выветривания. Общие представления об этом процессе излагались многими геологами, но его физико-химическая сущность рассматривалась ограниченным кругом исследователей [Матвеев, 1972; Броневой, Теняков, 1976; Кашик, Карпов, 1978; Жуков и др., 1983; Бугель-ский и др., 1987 и др.], Наиболее детально она рассмотрена в работе Л.А. Матвеевой [1987], где учтены не только геологические наблюдения, но и результаты экспериментальных работ по моде-
лированию процесса латеритного бокситообра-зования, основа которого - гидролитическое разложение первичных алюмосиликатных минералов. Процесс разложения на первой стадии инконгруэнтный с преобладанием выноса щелочных и щелочноземельных минералов, а позднее почти конгруэнтный. Главное в процессе латеритного бокситообразования - разделение А1 и Согласно данным Л.А. Матвеевой, латеритное выветривание может происходить в интервале рН от 3.9 до 9. Разложение алюмосиликатных минералов происходит в кислых средах, при рН менее 5, а осаждение А1 - в интервале рН от 5 до 8.5. Труднее всего происходит разложение каолинита и пирофиллита. т. к. весь алюминий находится в прочных октаэдрических слоях, где менее проявлен изоморфизм. Полное отделение А1 от происходит при осаждении из растворов с содержанием БЮ2 менее 1-2 г/л. В экспериментах, приближенных к природным условиям, первыми всегда образуются трехводные минералы А1 (ОН)3 (байерит и гиббсит, реже - норстрандит).
Существуют различные представления о механизме латеритного бокситообразования. Согласно представлениям некоторых почвоведов (К.Д. Глинка, Б.Б. Полынов и др.), кора выветривания - это часть почвы. Эта гипотеза была полностью поддержана В.П. Петровым [1967]. Геологи школы И.И. Гинзбурга [Никитина, Слукин, 1971], основной акцент делали на ведущих процессах в разных зонах коры выветривания - "гидратации" и "гидролизе". Наиболее сложным и до сих пор окончательно не решенным является вопрос о механизме и последовательности формирования зон коры выветривания. Одни авторы говорят об одновременном зарождении всех зон с минимальными мощностями и постепенном их разрастании с течением времени. Другие исследователи считают, что появление зон происходит последовательно, начиная с нижней (глинистой), и предполагают постепенное разрастание верхних зон за счет нижних. Представления авторов данной статьи о механизмах формирования сформулированы около 15 лет назад [Жуков и др., 1983]. Согласно этой гипотезе, формированию химической зональности предшествует формирование зоны поверхностной трещиноватости [Матвеев, 1972]. Она формируется в течение 10-15 тыс. лет. Только затем следует заложение минеральной зональности на всю глубину зоны трещиноватости (до 30-50 м). В течение 0.5-1.0 млн лет происходит формирование незрелого профиля выветривания с желваковым горизонтом бокситов в верхней части разреза. В течение последующего времени (5-10 млн лет) образуется зрелый профиль с более однородным составом зон (сверху вниз): железистой (гетит-гематитовой), глино-
земной (гиббситовой), верхней глинистой (каоли-нитовой), нижней глинистой (гидрослюдистой, смектитовой). После этого начинается стадия выветривания с ростом верхних зон за счет нижних.
В целом, процесс латеритного бокситообразования можно представить в виде химической реакции, в которой субстратом служат алюмосиликат-ные породы, а продуктом - бокситы, образованные преимущественно оксидами и гидроксидами алюминия, железа и титана. Активное осаждение минералов глинозема происходит при значениях рН, близких к нейтральным - 5.5-8. Более эффективен процесс осаждения минералов глинозема в латеритных корах выветривания, образующихся за счет высокощелочных пород.
Строение (зональность) и состав бокситонос-ных латеритных профилей разного возраста и на разных по составу породах бывают различными [Пастухова и др., 1979; Вагёозву и др., 1983; Богатырев и др., 19876; Жуков, 1883, 1987; Жуков и др., 1997 и др.].
По нашим наблюдениям, в латеритных профилях над элювиальными бокситами с псевдоморф-ной структурой всегда отмечаются обломочные бокситы, преимущественно с брекчиевой структурой, неокатанными и неотсортированными обломками, а местами и глыбами (до 1 м в диаметре), сцементированные железисто-глиноземистым материалом. Толщина этого горизонта варьирует от 10-20 см до 1-2 м. Генетически эти образования близки к коллювиальным и делювиальным фациям. Их формирование обусловлено неровностями рельефа, на котором происходит бокситообразование и процессами проседания пород над кавернами и пустотами. С последними связано брекчирование руд. При отнесении месторождения к какой-либо группе, принимается во внимание преобладающий тип образований.
При всем разнообразии состава и текстурно-структурных особенностей выделяются 2 принципиально различных типа латеритных боксито-носных профилей, обусловленных различной длительностью процесса и составом материнских пород:
1 - зрелый: полный многозональный латерит-ный профиль, длительно формирующийся (не менее 10 млн лет) с обособленной верхней железисто-бокситовой и нижней - глинистой зонами; сокращенный (однозональный) латеритный профиль, в котором зона бокситов залегает непосредственно на свежих (неизмененных) материнских породах;
2 - незрелый профиль, формирующийся менее 1 млн лет, с неясно выраженной минеральной зональностью и желваковым горизонтом бокситов в верхней части профиля.
Закономерности распространения крупных месторождений латеритного типа. Латеритные бокситы - самая распространенная группа бокси-
тов. Мелкие месторождения латеритных бокситов "зрелого" профиля известны с раннего кембрия (Козыреевское месторождение на Енисейском кряже, Кожимское рудопроявление на Приполярном Урале). Небольшие размеры этих образований, скорее всего, связаны с их последующей эрозией. Все они захоронены под чехлом осадков и существенно изменены процессами катагенеза и метаморфизма. Крупные скопления палеозойских латеритных бокситов сохранились в единичных пунктах, причем все на ВосточноЕвропейской платформе. Это Вежаю-Ворыквин-ское месторождение девонского возраста на Среднем Тимане (рис. 1, № 15) и Висловское (см. рис. 1, № 13) раннекаменноугольного возраста в Белгородском районе КМА.
Крупные месторождения латеритных бокситов распространены на мел-палеогеновой поверхности выравнивания и имеют, скорее всего, эоцено-вый или миоценовый возраст. Большая часть их располагается в пределах современной тропической зоны, на тектонически стабильных гондван-ских платформах и представлена месторождениями с зональным "зрелым" профилем.
На Южно-Американской платформе, в пределах одноименно
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.