Метасоматическая модель формирования визейского бокситоносного латеритного профиля КМА (стр. 2 из 4)

Рис.1. Эволюция латеритного покрова (вариант с карстовым рельефом):

А – ранневизейское время, акомпенсированные метасоматиты; усадка по типу когезии. Начало латеритизации (алюминиевого метсоматоза). Б – поздневизейское время (первая половина); авто- и анхикомпенсированные метасоматиты; В – поздневизейское время (вторая половина); авто- частично алло- и акомпенсированные метасоматиты. Алюминиевый, железный, кремнистый метасоматоз. 1 – зона 1; 2 – зона II, серицитовая с примесью каолинита; 3 – зона III, каолинито-серицитовая и серицито-каолинитовая; 4 – зона IV, латеритная: а – бемитовая, б – гиббситовая; 5 – богатые железные руды; 6 – переотложенные железные руды (конгломерато-брекчии); 7 – то же со свободным глиноземом (железо-алюминиевые руды); 8 – красные тонкодисперсные бокситы; 9 – обломочные бокситовые породы (с гиббситом и бемитом); 10 – глины углистые; 11 – известняки органогенно-обломочные; 12 – известняки доломитизированные; 13 – породы коры выветривания, метасоматически измененные в диагенезе и катагенезе.

Основная работа конденсационной зоны граничной фазы заключается в образовании метасоматита (латерита). Конденсация – это образование зародышей (бемита и гиббсита) и их дальнейший рост. Намечается два пути конденсации: 1) в гиббситовых профилях наблюдается рост зародышей и переход их в макрокристаллы, причем кристаллосборка вполне соответствует схеме деструктивно-эпитаксиальных превращений [5,11 и др.]; 2) в бемитовых профилях кристаллические зародыши, вероятно, приобретают свойства "мицелл", они удерживаются базовой поверхностью, их агрегация в макрокристаллы затрудняется и вместо кристаллической пленки образуется пленка граничного коллоида, которая затем может испытать перекристаллизацию. Таким образом, в результате процессов конденсации вещества твердое тело латерита будет наращиваться за счет возникновения в адсорбированном слое граничных кристаллических (гиббситовых) или метаколлоидных (бемитовых) пленок с последующей раскристаллизацией.

Диагенетическая стадия. Изменение параметров физико-химической среды в латеритном профиле вызывает формирование диагенетической метасоматической колонки, которая накладывается на латеритную, а нередко – и на долатеритную колонки. Не уничтожая зональности латеритной коры выветривания, диагенетическая колонка значительно усложняет ее строение. Формируются фациальные типы профилей (таблица). Наиболее распространенной является следующая метасоматическая колонка (рис.1,2). Строение метасоматической колонки зависит от степени привноса – выноса алюминия, железа и привноса кремнекислоты в конкретной фациальной обстановке захоронения латеритного профиля. Формирование диагенетической колонки характеризуется противоречивостью: с одной стороны, оно начинается от уровня грунтовых вод (снизу) при его относительно стабильном положении, но резко усиливается (сверху) при максимуме, например, тульской или алексинской трансгрессии [13]. Незначительные опускания уровня грунтовых вод приводили к вклиниванию окислительных процессов [14,15 и др.].

Рассмотрим существо метасоматических процессов в выделенных диагенетических подзонах (рис.2). Подзона IVд (сверху вниз) представляет собой результат кремниевого метасоматоза с привносом кремнекислоты; алюминий иногда остается неподвижным, но чаще – слабо или умеренно выносится; железо выносится (глеевый профиль), стабильно или накапливается. Предельным случаем метасоматоза является образование каолинитовых ("сухарных глин") и бертьериновых пород (соответственно промывная и застойная среды). Структурнотекстурные признаки бокситов уничтожаются, сохраняются "тени" псевдобобовин.

Переход к нижележащей подзоне постепенный, иногда резкий: глиноподобные разности бокситов (вниз по разрезу) сменяются каменистыми. Сохраняются структурно-текстурные признаки бокситов и реликты минералов свободного глинозема (бемита или гиббсита), аллиты сменяются низкокачественными бокситами. Образование этой метасоматической подзоны происходит в специфических условиях подвижности железа, алюминия и титана, привноса и транзита кремния. Породы зоны вполне можно рассматривать как гипергенные аллометасоматиты. За исключением самой верхней части профиля метасоматоз протекает изообъемно.

Подзона IVб наиболее разнообразна как по минеральному составу. Так и по структурным признакам. Она включает все промышленные и литолого-минералогические типы бокситов [10,14,15 и др.] и представляет метасоматически преобразованную зону латерита. С геохимической точки зрения это зона определенной подвижности и перераспределения алюминия, железа и титана. Ее можно также характеризовать как зону алюмогелевого метасоматоза, приводящего к бемитизации, бертьеринизации с последующей раскристаллизацией гелей. Роль кремниевого метасоматоза незначительна и убывает сверху вниз до полной ликвидации в таких типах бокситов, как макропористые псевдобобовые и "губчатые". Эволюция структур и типов бокситов детально рассмотрена нами в работах [14 и др.].

Псевдобобовая структура может частично рассматриваться как унаследованная от латеритной стадии, но она приобретает окончательную завершенность лишь на диагенетической стадии. Все макропористые структуры бокситов, а также все микроструктуры псевдобобовин и псевдоцемента могут быть описаны с позиций гипергенного метасоматоза и, в частности, физики граничного слоя с учетом пестроты распределения геохимических барьеров и, в частности, окислительно-восстановительного потенциала. Рассмотрим, например, образование широко распространенных в бокситах оторочковых (крустификационных) структур. Базовой поверхностью для оторочек являются псевдобобовины. С внешней стороны (в псевдоцементе) минеральные ассоциации всегда указывают на понижение окислительно-восстановительного потенциала, а с внутренней стороны (вокруг псевдобобовин) еще сохраняются следы окислительной обстановки ("рубашка" гематита). Возникновение оторочек наиболее удачно описывается с позиций особенностей работы конденсационной зоны с образованием метаколлоидных фаз в условиях ликвидации "последних оплотов" окислительной обстановки. Наиболее вероятно, что кристаллические зародыши приобретают свойства мицелл и поведение их будет зависеть от притяжения к базовой поверхности или отталкивания отнее под влиянием вандерваальсовских сил и от взаимного притяжения или отталкивания под влиянием двойного электрического слоя. При образовании бемитовой оторочки возможны следующие варианты: 1) суммарные силы притяжения друг к другу и к базовой поверхности меньше сил отталкивания – мицеллы выталкиваются за пределы граничной фазы в объемную, где они могут служить затравками для объемной кристаллизации (рис.3): например, в псевдобобовом плотном типе боксита нередко оторочек бемита нет, или она плохо выражена, а в псевдоцементе наблюдаются микроучастки кристаллизации бемита [15]; 2) адгезионные силы притяжения больше сил отталкивания, наблюдается конденсация с образованием пленки-оторочки (рис.4) из кристаллического бемита [15]; 3) силы притяжения уравновешены силами отталкивания, образуется метаколлоидная пленка бемитового или бертьеринового геля; 4) силы отталкивания и притяжения уравновешены, однако, нет равновесия между мицеллами и базовой поверхностью, а также зарядами адсорбционного слоя, начинает преобладать отталкивание, пленка граничного коллоида вытесняется из граничной фазы и затем или рассасывается, или стягивается в пределах поры в каплю геля с последующей кристаллизацией. Хотя коллоидизация адсорбированного слоя достаточно распространенное явление, но в граничной фазе из истинных растворов вполне могут сразу формироваться кристаллические среды – наблюдаются матричные механизмы кристаллосборки на фазовых границах (формирование двумерных зародышей, а на их основе – трехмерных кристаллов). Таков, вероятно, механизм образования крустификационных структур в гиббситовых псевдобобовых бокситах [15]. Кристаллы гиббсита в оторочках (рис.5,6) можно рассматривать как результат диспергирования (растворения), производимого забойной зоной и последующей кристаллосборки в конденсационной зоне (рис.4). При этом на границе забойной зоны и базовой поверхности аккумулируется пленка из коллоидных гидрооксидов железа, создающая диффузионное торможение перед забойной зоной и в конечном счете прекращающая процесс перекристаллизации гиббсита. Формирование метаколлоидных твердых пленок, "бронирующих" участки пород от активного замещения, является основной причиной сохранности останцов первичного субстрата в массе метасоматита. Например, на латеритной стадии часто сохраняются без изменения чешуйки серицита, окруженные аморфными гидрооксидами железа: на латеритно-диагенетической стадии сохраняются останцы латерита (псевдобобовины) при полном метасоматическом замещении псевдоцемента каолинитом.