08.08.2017
14.07.2017
06.07.2017
19.06.2017
19.06.2017
19.06.2017
15.06.2017
12.06.2017
12.06.2017
16.05.2017
Закономерности образования и размещения цеолитсодержащих отложений
 18.06.2015

Цеолиты были впервые открыты в 1756 г. шведским минералогом Кронштадтом в одном из медных рудников. В настоящее время к этой группе относят около 40 минеральных видов, из которых достаточно широко распространены в природе: анальцим, клиноптилолит, ломонтит, филлипсит, шабазит, эрионит, морденит, натролит, вайракит, гейландит и десмин. К редким и очень редким цеолитам относятся сколецит, мезолит, гоннардит, эдингтонит, жисмондин, гармотом, гарронит, югаваралит, дакиардит, эпистильбит, феррьерит, бикитаит, брюстерит, гмелинит, левин, фожазит, полингит. Эти минералы образуются в результате реакций поровых вод с вулканическими стеклами, слабо раскристаллизованными глинами, монтмориллонитом, полевым шпатом, плагиоклазом, нефелином и кварцем. Ранее образованные цеолиты могут на более поздних стадиях (в результате взаимодействия с другими поровыми растворами) преобразовываться в новые цеолитовые минералы. Такие преобразования свидетельствуют об изменении физико-химических условий среды (табл. 1.1).
Все разнообразие видов цеолитов классифицировано по отношению Si/Al (табл. 1.2), размерам входных окон (табл. 1.3), объему свободного внутрикристаллического пространства (табл. 1.4) и многим другим показателям.
Алюмосиликатный каркас цеолитов пронизан регулярными полостями и каналами, в которых помещаются катионы натрия, калия, кальция, лития, магния, стронция, бария, других металлов и молекул воды. Особенности строения каркаса и химического состава позволяют сгруппировать все виды природных цеолитов. Кристаллохимическая классификация внутри сообщества этих минералов основана на установлении общих структурных единиц в строении каркаса одной группы. Выделяются 7 групп: 1) цеолиты с каркасами, построенными из одиночных колец (анальцим, вайракит, ломонтит, леонгардит, югаваралит); 2) цеолиты с каркасами из двойных цепей четверных колец (жисмондин, гарронит, амицит, гоббинсит, филлипсит, гармотом, мерлиноит, маццит, полингит, гускрикит); 3) цеолиты с каркасами из шестерных колец (гмелинит, шабазит, виллехендерсонит, левит, эрионит, оффретит, фожазит, перлиалит, пахасапаит); 4) игольчатые цеолиты (натролит, тетранатролит, паранатролит, мезолит, сколецит, томсонит, эдингтонит, гоннардит); 5) цеолиты морденитовой группы (морденит, дакмардит, эпистильбит, феррьерит, бикитаит); 6) цеолиты гейландитовой группы (гейландит, клиноптилолит, стильбит, стеллерит, баррерит, брюстерит) и 7) цеолиты, в структуре которых группы (ОН) входят в окружение тетраэдрических атомов (партеит, роджианит, визеит). Кроме перечисленных групп минералов в природе обнаружены виды (например, коулсит), структура которых еще не определена.

Закономерности образования и размещения цеолитсодержащих отложений
Закономерности образования и размещения цеолитсодержащих отложений

Цеолиты в природе образуются в различных обстановках: 1) соляно-щелочных озер; 2) соляно-щелочных почв и поверхностей; 3) морских осадков; 4) циркуляции вод в открытых гидрологических системах; 5) гидротермально измененных пород; 6) диагенетических или метаморфических преобразований погребенных осадков.
В обстановке соляно-щелочных озер стекловатые туфы могут почти нацело преобразовываться в цеолиты. Такие озера представляют собой замкнутые или полузамкнутые бассейны в аридных или семиаридных районах. Они обогащены растворенным карбонат-бикарбонатом натрия, что повышает pH вод до 9,5. В этих условиях в осадке образуется трона NaHCО3*H2О и ассоциирующие с ней цеолиты — филлипсит, клиноптилолит, эрионит. В качестве примера можно привести озеро Магади в Кении, где трона служит объектом эксплуатации. Цеолиты здесь являются аутигенными минералами. Шабазит и морденит в подобной обстановке встречаются редко, т. к. в присутствии растворов средней солености они постепенно изменяются, переходя в анальцим и, в конечном итоге, в калиевый полевой шпат. В этой связи во многих отложениях подобного рода характерна зональность; внешняя зона сложена неизмененными туфами, далее следует зона цеолитов, которая с увеличением солености сменяется зоной анальцима и в центральной части бассейна — зона калиевого полевого шпата.
Цеолиты могут образовываться непосредственно в почвах и на дневной поверхности в условиях семиаридного климата при повышенных концентрациях солей натрия, высоком значении pH и при наличии туфового материала. Такие условия имели место, в частности, в Танзании. Здесь обнаружены филлипсит, натролит, шабазит, анальцим, а также глинистый минерал иллит. Нижней границей образования цеолитов является уровень грунтовых вод. Глубже залегают слабоизмененные трахитовые вулканические туфы.
Цеолиты выявлены среди различных морских осадков. В глубоководных отложениях наиболее распространены клиноптилолит, филлипсит, анальцим, гораздо реже встречаются эрионит и морденит. Из ассоциирующих минералов присутствуют палыгорскит, смектитовые глины, сепиолит, кристобалит и кварц. Цеолиты часто встречаются в вулканокластических породах, особенно в стекловатых туфах, а в измененных тефрах они могут составлять до 80 % породы. Большая часть цеолитов в осадках морского дна образовалась при реакциях вулканического стекла с поровыми растворами.
Возможно, глинистые минералы являлись промежуточным продуктом в процессе цеолитизации, особенно при формировании филлипсита. Предполагается, что наличие биогенного кремнезема способствует формированию клиноптилолита. Анальцим, вероятно, образуется за счет более ранних цеолитов. Филлипсит, клиноптилолит и другие цеолиты формируются в условиях низких температур при реакциях вулканических стекол и других слабо раскристаллизованных алюмосиликатных минералов с морской водой, обогащенной кремнеземом.
В результате воздействия метеорных просачивающихся вод на толщу пирокластических пород последние подвергаются химическим изменениям, следствием которых может быть переход стекла в цеолиты. В западной части США и в Италии имеется множество примеров подобных явлений. Мощная толща (200-500 м) вулканогенных пород выше сменяется зоной сравнительно небольшой мощности, состоящей на 90 % из клиноптилолита.
Цеолиты - типичные продукты гидротермального изменения пород. При этом в низкотемпературных условиях образуются клиноптилолит и морденит, а с глубиной и при более высоких температурах формируются анальцим, гейландит, ломонтит и вайракит. Такая зональность отражает возрастающую дегидратацию минералов с увеличением температуры. Примеры подобных образований известны в Японии, Новой Зеландии и США.
В условиях регионального метаморфизма вулканических пород при высоких температурах формируются мощные толщи (от 2-3 до 12 км) цеолитсодержащих образований, например месторождения района Зеленых туфов в Японии.