Биогенные и биохимические осадочные месторождения

К биогенным и биохимическим относятся месторождения, образованные в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в биосфере. При этом формируются месторождения известняков, диатомитов, доломитов, фосфоритов, серы, ванадия, урана, а также горючих полезных ископаемых – угля, торфа и др.

Некоторые полезные ископаемые формируются из остатков организмов после их гибели. Например, известняк образуется из раковин, состоящих из СаСО_3, после гибели морских организмов, осаждения и уплотнения материала. Месторождения угля, горючих сланцев, торфа также являются результатом накопления и изменения органических остатков. Кроме того, многие морские организмы содержат ряд элементов в количествах, во много раз превышающих их содержание в литосфере. К таким элементам относятся P, Zn, Ge, Be, Sr, Mn, Br. После гибели этих организмов и ряда химических превращений такие элементы могут накапливаться в промышленных концентрациях.

Полезные ископаемые биогенного происхождения.Месторождения фосфоритов (фосфорнокислый кальций) образуются за счет фосфора, содержащегося в остатках морских животных (скелеты, ткани). Их накоплению способствовала массовая гибель живых организмов в связи с регрессией, трансгрессией моря, изменениями режима жизни. Часть фосфора поступает из континентального стока (в форме взвеси, органического вещества). Месторождения формируются вблизи современных или древних краевых частей континентов. Эпохи накопления: венд-карбон, ордовик, пермь, мел-палеоген (58 % запасов). Известно более 20 крупных рудоносных бассейнов. Основные провинции: Скалистых Гор, Восточно-Африканской береговой равнины, Русской платформы, Азиатская и др.

Геологические условия образования фосфоритов и строение месторождений определяются следующими особенностями: 1-приуроченность к континентальным осадкам, отложениям древних шельфов и внутриконтинентальных морей; 2-связь с депрессионными зонами, осложненными поднятиями и впадинами; 3-пластовые формы рудных тел; 4-кремнисто-карбонатный, песчано-глинистый, черносланцевый состав толщ; седиментационно-обломочные, конкреционные, зернистые, биогенные текстуры; повышенные концентрации U, Sr, F, редких земель и др. В толщах песчано-глинистых и карбонатных пород фосфатное вещество образует желваки, гальку, оолиты, мелкие зерна, слойки, конкреции.

Образование фосфоритов происходит в процессе разложения органических остатков. При этом фосфорнокислый кальций переходит в раствор и отлагается на поверхности раковин или в осадках в виде конкреций.

А.В. Казаков выдвинул гипотезу химического происхождения фосфоритов - за счет отмирающего фитопланктона, который содержит повышенное количество фосфора, т.е. механизм извлечения Р биогенный. Процесс проходит в две стадии: 1 - биоассимиляция фосфора микроорганизмами планктона, 2 - биоседиментация. На глубине 300-1500 м планктон интенсивно растворяется, образуется высокая концентрация фосфора (до 300 мг/м³). Глубинными течениями материал поднимается к шельфу и отлагается. Фосфат Са отлагается под воздействием микроорганизмов – цианобактерий. Фосфор переходит в раствор и выпадает в шельфовой зоне в условиях уменьшения парциального давления.

Самородная сера формируется в виде месторождений также биохимическим путем – существуют микробы, способные восстанавливать сернистые соли до сероводорода. Окисление сероводорода до серы может происходить как химическим путем, так и биохимическим.

Горючие полезные ископаемые образуются из низших и высших растительных остатков, а также микроорганизмов. Они представляют собой литифицированные концентрации углеродистого органического вещества: торф, лигнин, бурые, каменные угли, горючие сланцы (кремнистые, глинистые породы с содержанием органического вещества 15-40 %). Пластовые тела угля залегают обычно среди терригенных пород; угленосные толщи имеют многоярусное строение.

Геологические условия формирования горючих полезных ископаемых определяются тем, что они образуются в заболоченных озерах, котловинах, долинах при тектоническом режиме стабильного опускания, который является оптимальным для торфонакопления и углеобразования (200 см за 1000 лет). Благоприятным является гумидный климат. Угли образуются при литификации торфа и сапропеля (глинистого ила, обогащенного органическим веществом). Стадии углеобразования: 1-седиментационная (накопление осадка, образование перекрывающих глинисто-песчанистых толщ), 2-биохимическая (разложение без доступа кислорода), 3-метаморфизма (углефикация, увеличение количества С, вынос примесей).

По составу первичного материала различают угли гумусовые (остатки высших растений) и сапропелевые (остатки низших - планктона). Выделяются угли: лимнические, образовавшиеся в континентальных озерно-болотных условиях, и паралические - прибрежно-морские. Угли ассоциируют с песчано-глинистыми породами. Часто в них наблюдается наличие металлов (V, Mo, Ge, U, Re, Bi, Te и др.).

Угленосные формации: 1 - платформенные (Иркутский бассейн), 2 – складчатых областей (Донбасс), 3 - промежуточные посторогенные – (Минусинская котловина, Буреинская группа).