ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

 

Переотложенные глины. Лагунные и дельтовые пласты глин и глинистых песков

 

 

Целый ряд месторождений промышленных глин образовался в лагунах и дельтах, располагавшихся по окраинам меловых и третичных морей. Климат в то время был тропическим и субтропическим. Пласты глин обладают линзовидной формой и окружены песками; подобное одновременное отложение очень тонкозернистых глин и крупного песка объяснить с позиций седиментологии крайне сложно. В этих глинах обычно встречаются растительные остатки, представленные преимущественно кусочками и линзами лигнита.

 

Месторождения каолинов в штатах Джорджия и Южная Каролина

 

Около 90% добываемого каолина в США приходится на месторождения штатов Джорджия и Южная Каролина (Kes- ler, 1956) Каолины встречаются в виде осадочных отложений вдоль «линии обрывов», ограничивающей с северо-запада Береговую равнину. Добыча каолина сконцентрирована в двух районах; один из них расположен в центральной части штата Джорджия восточнее Мейкона, а другой — по обе стороны границы штатов Джорджия (около Огаста) и Южная Каролина (около Эйкена).

 

Каолины встречаются в виде линз в формации Таскалуса (верхний мел). Породы этой формации представлены преимущественно неконсолидированными косослоистыми кварцевыми песками с переменными количествами слюды, полевого шпата и каолина. Некоторые каолиновые зерна представляют собой псевдоморфозы по полевому шпату. Содержание железистых минералов в песках очень невелико. Эти пески, видимо, отлагались быстро, и поэтому отсортированность тер ригеннОго материала в них незначительна.

 

Породы формации Таскалуса залегают в виде клинообраз ной толщи; мощность ее колеблется от нуля у «линии обрывов» до 500 футов и более у юго-восточной границы полосы каолиновых залежей. Эта формация лежит на наклонной поверхности кристаллических пород, характерных для плато Пидмонт, и перекрывается с небольшим несогласием морской формацией Барнуэлл (верхний эоцен). Нижняя толща формации Барнуэлл— это глины Туиггс, которые добываются как фулеровы земли южнее Мейкона и в юго-западной части штата Джорджия (). В центральной части штата Джорджия эоценовые породы залегают на высоких холмах, а в долинах они размыты.

 

Вблизи Эйкена в штате Южная Каролина эти породы большей частью размыты, вследствие чего породы формации Таскалуса обнажены и частично также размыты.

 

Буровые работы показывают, что каолины встречаются в виде линзовидных залежей беспорядочно по всей толще мощностью по меньшей мере 175 футов и они, вероятно, имеются также в основании формации Таскалуса. Линзовидные залежи имеют извилистую и удлиненную форму. Их протяженность от немногих футов до мили, а мощность — до 40 футов. Контакты с вмещающими песками обычно постепенные.

 

Преобладающий размер каолинитовых частиц меньше 2 ц; но иногда встречаются каолинитовые зерна крупнее 10 ц. Каолин, сложенный наиболее тонкими частицами, в сухом виде нельзя растереть пальцами в порошок, и он называется твердым; более крупнозернистый каолин легко крошится в руках и называется мягким. Имеются многочисленные разновидности каолина, различающиеся по гранулометрическому составу и вследствие этого — по «твердости». Некоторые залежи состоят из чередующихся прослоев «твердого» и «мягкого» каолина, в то время как в других линзах присутствуют глины массивного сложения без признаков ясной слоистости.

Многие залежи содержат настолько много обломочного песчаного материала и слюды, что они не имеют практического значения, и даже каолины наилучшего качества содержат некоторую примесь этого материала. Кроме того, в каолинах присутствует небольшое количество мйнералов тяжелой фракции, особенно рутил в виде очень мелких -зерен. За исключением этих примесей, называемых общим термином песок (grit), каолины нацело сложены каолинитом.

 

В естественном состоянии свежий каолин, залегающий под мощными наносами, имеет синеватый оттенок, обусловленный тонкорассеянным пиритом; по мере уменьшения глубины залегания каолин постепенно прибретает белый цвет с беспорядочно рассеянными желтыми пятнами, образовавшимися в результате окисления пирита, (Подобная картина отмечается и для вайомингских бентонитов, о которых говорилось на стр. 202). Кроме того, в каолинах встречаются окисленные конкреции пирита, особенно в «твердых» разностях.

 

Все исследователи этих месторождений пришли к единодушному выводу о том, что источником отложений формации Таскалуса были кристаллические породы, развитые к северо- западу от этого района. Однако не совсем ясно, каким образом линзы каолина могли отложиться между пластами крупнозернистых косослоистых песков. Согласно ранним представлениям, указанные кристаллические породы подверглись интенсивному выветриванию и каолинит образовывался in situ, а затем потоки вымывали его и отложили в виде отдельных линз. Кеслер (Kesler, 1952, 1956), пытаясь избежать трудностей этой концепции, объясняет происхождение каолиновых отложений следующим образом.

 

Интенсивный размыв кристаллических пород привел к накоплению пресноводных осадков, которые переносились прямо в океан многочисленными потоками. Быстрый размыв и рост растительности в области сноса предотвратили окисление железа размывающихся пород, и оно выносилось в море в растворе в двухвалентной форме, минуя кластические осадки. За счет гранитных пород непрерывно поступали обломочные зерна полевых шпатов, кварца и слюды. Выше уровня моря возникли обширные скопления смешанных дельтовых осадков, которые подверглись продолжительному выветриванию. Каолинит образовался при химическом выветривании полевошпатовых зерен, рассеянных в дельтовых песках, а затем селективно переотложившихся в старичные пресноводные озера. В дождливые периоды отлагался обломочный песчаный материал. В двух описываемых районах, где расположены главные месторождения каолина, была хорошо развита речная сеть, и поэтому в них происходило выпадение осадков, переносимых и более сильными потоками. Поскольку каолины накапливались в прибрежных озерах, сюда сносился и песок; так образовывались постепенные переходы и переслаивания между песком и каолином. Затем эти бассейны накопления каолинов выполнялись почти нацело песками, так как дельта мигрировала к северо-западу вследствие постепенного опускания суши и трансгрессии моря.

 

Каолины добываются из открытых выработок драглайнами и ковшовыми экскаваторами. Вскрыша, мощность которой достигает иногда 100 футов, удаляется при помощи того же оборудования. Нововведением является применение для этих целей ленточных конвейеров. Запасы каолина и конфигурация залежей точно определяются при помощи буровых скважин. Сырой каолин переплавляется на обогатительные фабрики на самосвалах, по трубопроводам или по узкоколейным дорогам. На обогатительных фабриках сырой каолин отмучивается и очищается почти так же, как и остаточные каолины месторождений штата Северная Каролина (стр. 198). Этот обогащенный каолин применяется в бумажной и керамической отраслях промышленности.

Месторождения болклеев (пластичных глин) в штатах Теннесси и Кентукки

 

Более 89% высококачественных беложгущихся керамических глин, известных под названием болклей (пластичная глина), добывается на месторождениях, расположенных в западных частях штатов Теннесси и Кентукки (Witlatch, 1940). Кроме того, месторождения этого полезного ископаемого расположены также в штатах Калифорния, Мэриленд, Миссисипи и Нью-Джерси. Месторождения в западных районах штатов Теннесси и Кентукки расположены между реками Теннесси и Миссисипи и подстилаются меловыми и третичными отложениями бассейна Миссисипи. Эти отложения представлены главным образом неконсолидированными осадками. Промышленные залежи глин встречаются в нескольких формациях. Главные месторождения высококачественных болклеев (пластичных глин) приурочены к формации Холли-Спрингс и вышележащей формации Гренада группы Уилкокс (нижний эоцен).

 

Формация Холли-Спрингс представлена преимущественно косослоистыми слюдистыми песками, по гранулометрическому составу колеблющимися от мелкозернистых до гравийных. Эти пески обычно имеют серый, желтовато-бурый или оран-' жево-красный цвет. В нижней части формации встречаются конгломераты, состоящие из глинистых катышей и обломков, которые происходят из одновременно образовавшихся линзо- видных залежей глин. Линзовидные залежи глин присутствуют в формации Холли-Спрингс повсеместно. Площадь залежей колеблется от нескольких кв. футов до многих акров, а мощность достигает 80 футов. В плане они имеют округлую или удлиненную и узкую формы, причем залежи вытянутой удлинен.юй формы протягиваются в северном направлении с небольшим отклонением к востоку параллельно береговой линии бассейна осадконакопления отложений группы Уилкокс.

 

В линзовидных залежах встречается три разновидности глин: 1) светло-серые очень пластичные массивные глины почти без примеси песка; 2) бурые или серые слоистые пластичные глины с растительными отпечатками в более светлоокрашенных слоях и 3) светлые и темные песчанистые глины а прослойками мелкозернистого песка.

Глинистые лигниты мощностью от 1—2 дюймов до 5 футов обычно покрывают глины или переслаиваются с ними. В этих лигнитах железо присутствует в двухвалентной форме, что вызвано восстановительными условиями, тогда как в обычных глинах присутствуют окислы железа, вследствие чего они слабо окрашены. Темно-серые оттенки глинам придает примесь органического вещества.

 

Глины и лигниты перекрывающей формации Гренада сходны с глинами и лигнитами формации Холли-Спрингс; пески, вмещающие глины, более мелкозернистые и характеризуются более однородным серым цветом. Линзовидные залежи глин имеют мощность в среднем 15—20 футов. Одна из самых крупных таких залежей занимает площадь в 82 акра и имеет среднюю мощность 26 футов.

 

По мнению Берри (Веггу, 1930), отложения формации Холли-Спрингс образовались в субтропических условиях, характеризующихся атмосферными обильными осадками, в то время когда море времени Уилкокс продвигалось через низкую залесенную береговую равнину. Имеются несомненные признаки сильного размыва вдоль края этой равнины, вследствие чего образовались песчаные и гравийные отложения, включающие линзы глин. По-видимому, здесь имелись сложные дельты и барьерные пляжи или «обратные пляжи» («back-beach»), как их назвал Стирнс (Stearns, 1957). Пески, видимо, были привнесены к берегу реками, переполненными вследствие проливных дождей, и затем были переработаны волнами и прибрежными течениями. В дельтах оставались мелкие впадины и озера, а за песчаными барами возникали лагуны. В эти понижения в периоды низких уровней потоков привносились тонкие илы и глины, возможно отфильтрованные растительным покровом. Растительный материал осаждался или вымывался и накапливался вместе с глиной. Местами потоки прорезали и смывали глинистые отложения, но в конце концов эти отложения захоронялись под песчаными осадками. Песчаные бары и линзы глин формации Гренада были частично размыты перед отложением песков следующей трансгрессии в клейборнское время.

 

Первоначальный источник песков и глин формации Холли- Спрингс и Гренада неясен, но исходный материал, вероятно, претерпел не менее чем двукратное переотложение. Эти пески и глины, возможно, образовались при размыве пенсильванских песчаников и подугольных глин, которые первоначально распространялись к западу через купол Нашвилл по направлению к бассейну Миссисипи.

 

Болклеи (пластичные глины) месторождений штатов Теннесси и Кентукки добываются и переправляются на обогатительные фабрики обычным путем. На фабрике получают продукты различного качества, которые находят широкое применение в керамической промышленности. Эти продукты различаются по пластичности, огнеупорности, прочности, цвету и по другим свойствам. Кроме высококачественной пластичной глины, используемой для фарфора, санитарного фаянса, столового фаянса и др., получают также огнеупорные глины, используемые для изготовления керамических капсул, которые применяются для поддержки и предохранения фарфоровых изделий при обжиге. Глины расфасовываются в бумажные мешки и в емкости автопогрузчиков в виде нарезанных кусков либо в виде размолотых или воздушно-обогащенных продуктов.

 

Месторождения глин в районе Иони в штате Калифорния

 

Важным источником глин в штате Калифорния является формация Иони (эоцен), которая обнажается в нижних частях склонов холмов на западной стороне Сьерра-Невады в центральной части штата ( 5.13) (Pask, Turner, 1952; Anonymous, 1956). Здесь разрабатывается более 50 месторождений глин, расположенных в пределах полосы в 20 миль длиной и 1—4 мили шириной, главным образом около города Иони в округе Ямадор. В этом районе к формации Иони приурочены также разрабатываемые месторождения стекольных песков (стр. 175) и лигнитовых углей, из которых получают технический воск.

 

Породы формации Иони несогласно залегают на предположительно юрских изверженных и метаморфических породах Сьерра-Невады, на латеритных продуктах выветривания этих пород и на немых эоценовых сланцах и песках. Почти всюду породы формации Иони слабо погружаются к западу под более молодые осадочные и вулканические породы района Сент- рал-Валли, но в районе Иони, примерно в 3 милях от главного склона Сьерра-Невады, подстилающие породы выступают в виде низких гряд. Поэтому породы формации Иони местами выполняют небольшие неправильные трогообразные пониженные участки в подстилающих породах. Максимальная видимая мощность формации Иони 450 футов.

 

Литология формации Иони довольно сложная; она изучалась Паском и Тернером (Pask, Turner, 1952). Эта формация разделяется на две толщи, причем в нижней толще залегает большая часть промышленных глин. Нижняя толща состоит из трех горизонтов. Базальный горизонт сложен переотложенными латеритами и отдельными линзами высокоогнеупорных глин (глины Эдвин). Этот горизонт перекрывается средним горизонтом, представленным лигнитовым углем. Верхний горизонт сложен мощными пластами глин и глинистых песков, которые являются главным источником промышленных глин. В верхней толще формации Иони развиты преимущественно пески.

 

Минералогически нижняя толща формации Иони характеризуется отсутствием или редкостью биотита, плагиоклаза, хлорита и других -легко выветривающихся минералов. Глинистые минералы представлены каолинитом и другим минералом каолинитовой группы, называемым анокситом. Обычно глины светлоокрашенные и белые, довольно плотные, с раковистым изломом. В качестве примеси глины содержат главным образом кварцевые песчинки. Мощность слоев глин колеблется от нескольких до 25 футов.

 

В течение палеоцена и эоцена большая часть территории штата Калифорнии была покрыта мелководным морем. В это время климат был теплым и влажным, на низменных прибрежных участках суши реки текли спокойно и произрастала обильная растительность.

 

На кристаллических породах восточнее района Иони в этот период формировалась мощная зона выветрелых глинистых пород и остаточная почва. Одновременно с постепенным поднятием этих пород в средне- и позднеэоценовое время потоки размывали покровные образования и переотлагали их материал в виде осадков вместе с растительными остатками в лагунах и неглубоких трогах, расположенных вдоль побережья. Примечательно, что почти повсеместно пески и глины формации Иони встречаются не по отдельности, а в виде смешанных пород — глинистых песков и песчанистых глин. Последующее выщелачивание осадков привело к удалению всех других минералов, кроме наиболее устойчивых — каолинита и кварца. Позднее, в третичное же время, отложения формации Иони были погребены под вулканическими породами. Громадное поднятие Сьерра-Невада, которое достигло максимального воздымания в четвертичное время, обусловило размыв во многих местах покрова вулканогенных пород, в результате чего на поверхность выступили глины, пески, угли и другие породы формации Иони.

 

Большая часть глин из формации Иони используется в качестве огнеупорного сырья, особенно для изготовления огнеупорного кирпича, а глины Эдвин — главный источник высокооГнеупорных глин в западных штатах и единственный в штате Калифорния. Поэтому глины формации Иони вообще выделяются как огнеупорные глины, несмотря на то что большая часть их применяется как строительный материал, в том числе для призводства обычного кирпича, черепицы и цемента.

 

 

 

 Смотрите также:

 

ГЛИНЫ. Происхождение глин

Керамические глины по происхождению — вторичные, переотложенные глины
ДРЕВНИХ КОР... Формация Тамбо объединяет из- вестковистые глины и песчаники, формация Уинтон представлена осадками лагунно-озер- ного происхождения: глинами и

 

КАОЛИН - первичные и вторичные переотложенные каолины

Различают первичные и вторичные (переотложенные) каолины. Первичные каолины образуются в результате химич
Шамотные огнеупоры получают из огнеупорных глин и каолинов, ... служат тугоплавкие и огнеупорные глины, кварцевый песок, каолин и красители.

 

ГЛИНЫ КЕРАМИЧЕСКИЕ гончарные. Свойства керамических глин

Керамические глины по происхождению — вторичные, переотложенные глины — ледниковые, озерные и морские, аллювиально-делювиальные; они обычно образуются за счет переотложения глинистых продуктов выветривания.

 

Огнеупорные глины и каолины

Встречаются и переотложенные скопления.
Глины и каолины объединяют общим названием — глинистые материалы. Тугоплавкие глины содержат оксицы железа, кварц