Стадия седиментации

Выше показано, что одно только повышение кислотности вод подготовительного бассейна увеличи­вает растворимость соединений марганца в мил­лионы раз, но превосходство коллоидной рас­тво­римости над молекулярной еще больше - 100-500 млн. раз (31, с. 23).

Там же (с. 26) Ф.В. Чух­ров отмечает, что “Если электролит приливается к золю маленькими пор­циями и через большие про­межутки времени, коагу­ляция не происходит...”, в рассматриваемой же мо­дели марганцеворуд­ного процесса “рудо­носные” воды пролива поступают в разбавленные (оли­го­цен) или концентрирован­ные до стадии садки гипса (кунгур) электролиты конечных водо­емов, что должно спо­собствовать течению процесса коагуляции.

Однако, резкого или постепенного изменения Eh-pH водной среды недостаточно для об­разова­ния промышленных концентраций марганца, поскольку его осаждение контролируется буфер­ными свойствами углекислой системы.

В литературе часто описывается высокая адсорбцион­ная способность гидроокислов марганца, но это может означать, что и сами они должны легко сорбиро­ваться частицами терригенной и вулкано­генной составляющих твердого или коллоидного стока поверхно­стных вод. Так, гель кремне­вой кислоты SiO₃^2–, образующийся при повышенных pH аридного выветривания, а также мно­гие минералы глин, как и MnO₂, относятся к отрица­тельно заря­женным коллои­дам, перемешива­ние которых с противоположно заряженными гидрозолями марганца (если они не пептизируются) пе­рево­дит систему в изоэлектрическое состояние, при котором происхо­дит быстрая коагуляция и выпа­дение в осадок псиломеланов:

[Mn (Н₂O)₆]²⁺ + SiO₃^2–  ® MnO´nH₂O¯ + SiO₂                                        (1)

Процесс сорбции двухвалентного марганца можно оценивать скоростью его окисле­ния по Д. Кре­рару и Х. Барнсу: “Эффективная величина Eh на поверхности здесь на 200-400 мВ выше, чем в морской воде, скорость окисления марганца (на поверхности твердых частиц - Г. В.) увеличива­ется в 10⁸ раз...” (16, с. 168).

Концентрация сорбционно активных дисперсных взвесей в прибрежных водах морей и океанов по данным Ю.А. Богданова и А.П. Лисицына дости­гает 1000 мг/л (15, с. 327), что при удельной поверх­но­сти терригенного глинистого ила 13,5-17,5 кв. м (там же, с. 333) для водоема глубиной 100 м составит 13500-17500 кв. м на 1 кв. м площади бассейна седиментации, т.е. при равных прочих ус­ловиях “пло­щадь садки” марганца или ско­рость его осаждения в присутствии терригенного мате­риала должна увели­чиваться примерно в 15 тыс. раз по сравнению с более чистыми в отноше­нии взве­сей водами пелагии океана.

Возможно, что и этого количества твердого сорбента недостаточно для высаживания за 1 год 1-2 тонн марганца на каждый кв. м наиболее бога­тых залежей Чиатурского или Никопольского ме­сторо­ждений. Однако, с учетом постоянного привноса и более быстрого осаждения крупных взве­сей (их привнос, по Н.М. Страхову - 28, с. 186, увеличился в олигоцене в 1,5-2 раза по сравнению с верх­ним эоценом), а ещё вероятнее  - в связи с тем, что скорость накопления отложений дельт явля­ется наи­высшей в перечне процессов терригенного (прибрежного) осадконакопления, сорбци­онное происхождение основной массы промышленных концентраций первичноокисных руд вряд ли может под­вергаться сомнению по при­чине недостатка сорбента.

Его недостаток отражается на характере седи­ментации руд лишь в удаленных от устья пролива участках шельфа, где пересыщенные карбона­тами подготовительного бассейна воды разгружаются образованием бедных манганокальцито­вых отложений, что полностью укладывается в схему литогене­тической зонально­сти марганцеворудных месторождений по А.Г. Бетехтину. Эта схема лучше теории “подтяжек" мар­ганца из карбонат­ной зоны шельфа в песчанистые осадки дельты объяс­няет приуроченность наибо­лее богатых залежей окисных руд к древнему побережью и попереч­ную по отношению к нему ориенти­ровку рудных тел.

В удаленных от устья пролива участках шельфа, где сорбционная активность взвесей твердого стока значительно уступает скорости синтеза гидро­карбоната марганца, пересыщенные углекисло­той рас­творы разгружаются осаждением родохрозита и марганцовистых кальцитов в резуль­тате реак­ции об­мена анионов:

[Mn(Н₂O)₆]Cl⁺ + Ca²⁺ + HCO₃ ^– ® (CaMn)CO₃ + H⁺ + Cl^– + 6H₂O, (2)

при этом садка карбонатных руд несколько замедляет нейтрализацию кислых вод диссоциацией сер­ной или соляной кислоты (водород в правой части уравнения).

Буферным действием (выделе­нием H⁺) сопровождается и образование псиломелана или манга­нита в прибрежной зоне, когда гидро­ксил-ион удаля­ется в осадок (MnOOH или Mn₂O₃´H₂O).

Зональные переходы от окисных руд к карбонатным отмечаются не только в плане, но и в разре­зах месторождений, - это объясняется тем, что поставка рудного вещества проливами носит пуль­сирующий характер, определяемый режимом аэрации и разгрузки подготовительного бассейна, пара­метрами про­лива, скоростью прогибания побережья некомпенсированной впадины рудоотложе­ния, тектоническими подвижками в сопредель­ных районах, климатом и временем года, наконец.

“Вспышка” марганцевого рудогенеза в олигоцене подготовлена всей историей геологической и гид­ро­геологической эволюции Днепрово-Донец­кой, Прикаспийской, Куринской и Предкарпатской впа­дин в палеозое-мезозое: “В более уравновешенные периоды прошлого, например, в юре, природ­ные воды океанов почти повсеместно могли быть более или менее застойными... В юрском пе­риоде такие ус­ловия могли быть почти гло­бальными.”(34, с. 91), поэтому вынос марганца водами пролива имеет мас­совый, скоротечный и внезапный характер весеннего ледохода на реках при­мор­ских равнин.

Столь же скоротечное осаждение студенистого коагеля создает кажущуюся видимость перерыва в терриген­ном осадконакоплении, поскольку масса выпадающих в осадок обломочных час­тиц в этот короткий про­межуток времени значительно уступает количеству осаждающегося руд­ного вещес­тва.

- Так объясняется противоестественное залегание хемогенных руд в пес­ках и алеври­тах дельты.

Свежий студень марганцевого коллоида на подвижной поверхности дна шельфа подвержен воздей­ст­вию волн и придонных течений, которыми он разрывается и растаскивается по углублениям ложа, неконсолидированные его обрывки окатываются, сплющиваются, группируются в беспорядоч­ные скопления, засоряются алевритовым и песчаным материалом, переслаиваются с карбонатными осад­ками, при этом формируется всё многообразие текстурных типов руд и некоторые формы  конкре­ций - веретенообразные, желваковые, караваеобразные, лепешковидные, чечевицеоб­разные и другие.

Таким образом, описываемая схема марганцеворудного процесса не встречает принципиальных за­претов на течение химических реакций в сто­рону достижения максимальных (закритических для бас­сейна садки) концентраций марганца, напротив - она допускает и, вероятно, предпола­гает ввиду подготовленности исходного потенциала скачкообразный, на 2-4 порядка, рост концентраций мар­ганца на каждой ступени перехода его соединений из окислительных условий поверхностного стока в восстано­вительные - сероводородных котловин, из щелочной среды анаэроб­ной зоны - в кислые воды пролива, из молекулярных истинных растворов - в растворы коллоид­ные, из коллоидной формы - в сор­бированную,  из водных дисперсоидов  псиломе­лана - в твердую фазу рудных зале­жей.

Вперед