ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.05.2021
Просмотров: 1960
Скачиваний: 7
Осадочные месторождения бентонитов имеют обычно кайнозойский возраст. Лучшим качеством характеризуются морские месторождения. Щелочная среда водоемов способствует преобразованию хлорит-гидрослюдистых продуктов выветривания в монтмориллонит. Месторождения формируются в мелководных лагунных условиях в умеренном гумидном климате, а в аридной зоне – в более отдаленных от берега и застойных участках морских водоемов. Залежи имеют пластообразную форму, их площадь измеряется десятками и сотнями квадратных километров,
мощность от метров до десятков метров. Запасы большие: миллионы, иногда десятки миллионов тонн. Месторождения этого типа известны в Поволжье, Средней Азии, на Украине (Черкасское), а за рубежом – в США.
Рис. 30. Геологический разрез участка Хохол-Дон Латненского месторождения огнеупорных глин (по В.П. Михину, Н.А. Музылеву и А.Д. Савко): 1 – почвенно-растительный слой; 2 – моренные отложения (Q); 3 – мел плотный (K2t); 4 – мел песчаный (K2s); 5 – глина плотная (K2s); 6 – песок с желваками фосфоритов (K2s); 7 – песок кварцевый (К1a+al+s); 8 – глина огнеупорная; 9 – алевриты глинистые; 10 – песок с гравием (все K1a); 11 –
глина песчаная (K1n); 12 – номер скважины (числитель) и абсолютная отметка (знаменатель).
Метаморфизованные месторождения образуются при уплотнении, дегидратации и частичной перекристаллизации осадков в процессе диагенеза или в начальные стадии метаморфизма. К ним относятся месторождения непластичных глинистых пород: аргиллитов и глинистых сланцев, которые могут использоваться в качестве компонента сырьевой смеси при производстве цемента. Месторождения известны в Западной Сибири, на Дальнем Востоке.
ПЕСОК И ГРАВИЙ
Общие сведения
Песок, гравий и другие рыхлые обломочные породы состоят из несцементированных обломков и зерен различных минералов, обломков горных пород разных форм, размеров и степени окатанности. Обломочные породы подразделяются по величине обломков.
Различают пески мономинеральные, олигомиктовые, состоящие из двух-трех минералов и полимиктовые, в составе которых присутствуют обломки различных горных пород и минералов. К мономинеральным пескам относятся кварцевые пески, в которых содержится более 80 % кварца, изредка встречаются полевошпатовые пески и др. Главный породообразующий минерал песков – кварц, могут присутствовать полевые шпаты, слюды, глинистые минералы, глауконит, карбонаты, обломки горных пород, растительный детритус, а из тяжелых минералов – магнетит, циркон, рутил и др. Химический состав песков может изменяться в широких пределах. Содержание кремнезема – 99 – 99,9 % отмечается в мономинеральных кварцевых песках.
Гравий обычно образует смеси с песком, чисто гравийные месторождения встречаются редко. Содержание песка в песчано-гравийных смесях изменяется от 10 до 90 %, часто содержатся валуны различных размеров. В составе гравия и валунов могут присутствовать как твердые (граниты, диабазы, гнейсы, кварц), так и относительно мягкие (известняки, песчаники) породы и минералы.
Свойства и области применения
Применение песков и гравия основывается на различных физических свойствах этих пород. Основная часть добываемого песка и гравия потребляется в строительстве. Строительные песок, гравий, щебень, валуны оцениваются по общим показателям, к ним относятся: петрографическая характеристика, содержание песка, гравия, валунов, суммарное содержание пылевидных и глинистых частиц, плотность породы, коэффициент разрыхления. Гравий, щебенка и валуны оцениваются по составу, форме, прочности, морозостойкости, водопоглощению и пористости.
Менее 5 % чистых кварцевых песков, кварцевых песчаников, кварцитов используется в стекольной, керамической, металлургической промышленности, а также в производстве ферросилиция, карбида кремния.
В качестве крупных заполнителей бетонов применяются гравий, щебень из гравия или дробленых горных пород. Песок, гравий и щебень широко используются также и в дорожном строительстве.
Требования к качеству сырья
Каждая из отраслей промышленности предъявляет свои специфические требования к качеству сырья. Так для формовочных песков важны газопроницаемость и огнеупорность, содержание кремнезема должно быть не менее 97 – 98,4 % (то есть это мономинеральные кварцевые пески). Фильтровальные пески должны быть мелко- и равномернозернистыми с полным отсутствием глинистых частиц и органических примесей. Главное требование к песку, используемому для получения кварцевого стекла: его чистота, определяемая содержанием SiO2 (оно должно превышать 90 %), а также отсутствие вредных примесей TiO2, Fe2O3, и других хромофоров. Ограничивается содержание CaO, Al2O3 и др. Второе требование – гранулометрический состав (оптимальный размер зерен 0,1 – 0,5 мм).
Обзор ресурсов
В общем объеме добычи стройматериалов более ¾ приходится на пески, гравий и песчано-гравийные смеси. Мировая добыча песка и гравия достигла в 1978 году 8,3 млрд.т. В начале 80 – х годов в бывшем Советском Союзе их добыча превышала 700 млн.т. в год. Всего эксплуатируется более 100 месторождений. В последние годы вырос спрос на кварцевое стекло для получения волокнисто-оптического кабеля. Сырьевой материал, используемый в производстве стекла, подразделяют на главный и второстепенный. К главному относится кремнезем (обычно в виде кварцевого песка) и ранее охарактеризованные борный ангидрит, фосфорный ангидрит, глины, каолин и др.
На территории Черноземья известно 6 месторождений песчано-гравийной смеси, из которых эксплуатируется тремя предприятиями промышленности строительных материалов, в Воронежской области – это Семилукское месторождение. Пески бетонные известны практически во всех областях. Всего на балансе числятся 9 месторождений, из которых эксплуатируется 5. В Воронежской области разрабатывается Малышевское месторождение, в разные годы использовались в качестве бетонных пески Латненского и Духовского месторождений. Кроме того в пределах региона известны многочисленные месторождения строительных песков (129), из которых в Воронежской области эксплуатируются Аношкинское, Евстратовское, Ильинское, Лискинское, Хохольское и другие.
В областях Черноземья учтено 3 месторождения стекольных песков, но ни одно из них не эксплуатируется. Для Воронежской области проблема стекольных песков решается путем обогащения аптских песков Латненского месторождения огнеупорных глин, а также разработки недавно открытого Богдановского месторождения.
Промышленные типы месторождений
Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Генетически залежи песков, гравийно-песчаных и валунно-гравийно-песчаных смесей, используемых в строительстве, достаточно разнообразны. Это главным образом всевозможные аллювиальные, ледниковые, морские, озерные, реже элювиальные делювиальные, пролювиальные и эоловые пески, обычно четвертичного возраста.
Экзогенные месторождения песка и гравия представляют продукты выветривания или механические осадки.
Месторождения выветривания – элювиальные отложения кварцевых песков образуются в коре выветривания песчаников или кварцитов - Харгинское месторождение кварцевых песков в Прибайкалье. Пролювиальные отложения формируют шлейф у подножия гор, они покрывают значительные площади, мощность залежей достигает десятков метров. Неотсортированный и необработанный обломочный материал используется для строительных целей. Аллювиальные отложения представлены русловыми, долинными, террасовыми залежами – современными и древними, в том числе и погребенными. Для них характерны удлиненно-линзовидные формы: длина до 1км., мощность до десятков метров. Сортировка материала - наименьшая в горных реках, наибольшая – на равнинных участках. Этот тип месторождений – наиболее важный источник строительного сырья. Примером является Румянцевское месторождение в Московской области. Моренные отложения образованы несортированным песчано-гравийно-валунным материалом, иногда со значительной примесью глин, суглинков или супеси. Они полимиктовые по составу, обычно грубослоистые, в разной степени сортированные. Флювиогляциальные отложения широко используют как строительный материал. Эоловые образования сложены дюнными отсортированными песками морских побережий пустынных областей. Пески мелко-среднезернистые, песчинки отполированы, используются для производства силикокальцитных и иных изделий. Месторождения известны в Средней Азии.
Осадочные (морские и озерные) месторождения подразделяются на древние и современные, а по месту накопления - на месторождения пляжей, кос, береговых валов, подводных прибрежных и шельфовых и надводных морских террас.
Современные отложения полимиктовые по составу, нередко хорошо окатаны и отсортированы. Месторождения характеризуются крупными масштабами и отсутствием вскрыши. Среди подводных месторождений выделяются:1) месторождения современной береговой зоны – подводное продолжение дельт, конусов выноса, затопленные банки, косы, острова; 2) месторождения , залегающие в верхней части шельфа, представленные реликтовыми аллювиальными, флювиогляциальными, моренными, эоловыми и другими континентальными осадками, переработанными в ходе трансгрессии моря, которые достаточно активно разрабатываются для строительных целей на Балтике (месторождения Германии, Польши, России), в Одесском лимане Черного моря и др. Надводные песчаные, песчано-гравийные, галечниковые отложения морских и озерных террас по возрасту могут быть древними и четвертичными. Среди них для строительных целей эксплуатируются древнечетвертичные террасы, вытянутые вдоль побережий Белого, Балтийского, Каспийского морей, Онежского озера. Среди древних наибольшее практическое значение имеют морские кварцевые пески. Они образуются на глубинах моря до 150 метров и формируют выдержанные пластовые залежи мощностью 20 – 40 метров. Пески удовлетворительно и хорошо сортированы благодаря длительному перемыву и неоднократному переотложению; минеральный состав варьирует от полимиктовых глинистых с примесью других минералов (глауконит, кальцит, фосфаты, гидроокислы железа и др.) до чисто кварцевых; преобладают мелкие фракции. Многочисленные месторождения морских кварцевых песков известны на Восточно-Европейской платформе. Эксплуатируются в крупных масштабах морские пески Егановского, Люберецкого и других месторождений верхней юры, расположенных в Московской области. В палеогене образовались дельтовые и морские пески Ульяновско-Саратовской впадины. В азиатской части России кварцевые пески отлагаются в образованиях кайнозоя и мезозоя на Урале (Кичигинское месторождение в Челябинской области), в крупных масштабах отрабатывается Тулунские месторождения кварцевых песков в Иркутской области и др.
Осадочные месторождения песчаников. Пласты и линзы кварцевых песчаников мощностью метры – сотни метров значительной протяженности известны в субгоризонтальных терригенно-осадочных, иногда метаморфизованных толщах различного возраста (Черемшанское месторождение в Бурятии, многочисленные месторождения кварцевых песчаников в США).
М
етаморфические
месторождения. Пласты и линзы кварцитов
мощностью метры – сотни метров встречаются
в составе дислоцированных древних
высокометаморфизованных алюмосиликатных
пород (месторождения Финляндии, Канады,
России – рис. 31. и др.).
Рис. 31. Геологическая схема Шокшинского месторождения кварцитов (Неметаллические полезные ископаемые СССР):
1 — диабазы; шокшинская свита; 2 — красные песчаники, кварциты; 3 — малиновые песчаники; 4 — красные песчаники, 5 — розовые песчаники; 6 — хлорит-серицитовые сланцы; 7 — серые песчаники; 8 — забои действующих карьеров.
КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ
Общие сведения
Карбонатные породы – это образования, сложенные главным образом карбонатами Ca, Mg и в меньшей степени Fe, широко распространены в земной коре, составляя более 15 % ее массы.
К группе карбонатных пород относятся известняки, мел, мергели, доломиты и их разновидности, а также травертины, жильные карбонатные породы, карбонатиты и другие образования.
Известняки – осадочные породы, состоящие в основном из кальцита и примесей доломита, кварца, опала, халцедона, глауконита, сидерита и органических веществ. По структурным и текстурным признакам выделяют кристаллические, органогенные и обломочные известняки. Среди кристаллических известняков различают крупно- средне- мелко-тонко- и микрозернистые (скрытокристаллические). Условно к кристаллическим относят оолитовые и сферолитовые известняки. Органогенные (рифовые и ракушечные) известняки наиболее распространены, они сложены в основном фаунистическими остатками. Обломочные известняки, образованные обломками известняков и окатанными фаунистическими остатками, разделяются на пелитовые, алевритовые, псаммитовые и псефитовые. По текстурным признакам различают известняки массивные, слоистые, брекчиевые.
Мел – природная разновидность белого известняка, в составе которой главную роль играет кальцит и известковые водоросли.
Мергели – осадочные породы занимают промежуточное положение между известковыми и глинистыми породами, в них 20 – 70 % глинистых частиц и 20 – 70 % кальцита.
Доломиты – осадочные породы, состоящие в основном из минерала-доломита и различного количества примесей: кальцита, магнезита, сидерита, анкерита, опала, кварца, глин, лимонита, глауконита, галита, калийных солей, фосфоритов и гипса. По структурным признакам доломиты разделяются на крупно-средне-мелко и скрытокристаллические, а также оолитовые, почковидные и ячеистые.
Мраморы – это карбонатные породы, претерпевшие перекристаллизацию в результате метаморфизма, состоящие в основном из кальцита или доломита и примесей кварца, хлорита, гранатов, турмалина, гематита, пирита.
Свойства и области применения
Ценность и пригодность использования карбонатного сырья определяются вещественным составом и физико-механическими свойствами. Основные области потребления (в %): производство строительного и облицовочного камня – 60, цементная промышленность – 20, металлургическая – 10, известковая – 5, огнеупорная – 2, сельское хозяйство – 1, остальные – 2.
Для производства строительных и облицовочных камней используются известняки, доломиты, мраморы, отличающиеся декоративностью и хорошей полируемостью, высокими физико-механическими свойствами. Из карбонатных пород получают бутовый камень, щебенку, штучные и облицовочные камни.
В цементной промышленности широко используются известняки, мел, мергели. Содержание CaO в них должно быть не менее 40 %. Вредными примесями являются MgO, SO3, P2O5, Na2O и K2O.
Из карбонатных пород изготавливают портландцементы, глиноземистые цементы и другие виды вяжущих веществ. Портландцементы применяются для изготовления бетонов.
В металлургической промышленности чистые карбонатные породы служат флюсами, которые переводят в шлак вредные примеси. Флюсовые известняки должны содержать не менее 50 % CaO, не более 3 % полуторных оксидов и минимальное количество S и P.
Известковая промышленность потребляет в основном известняки и мел.
Чистые известняки применяются в химической промышленности для производства соды, едких K и Na, хлора и др.; в пищевой для очистки сахара, в сельском хозяйстве для известкования почв. Кроме этого значительное количество карбонатного сырья применяется в стекольной, бумажной, лакокрасочной, резиновой и других отраслях промышленности.
Обзор ресурсов
Мировое потребление карбонатного сырья достигло 5 млрд.т. в год. Наиболее крупными потребителями являются США, Россия, Япония, Германия. Ресурсы карбонатных пород стран СНГ огромны; запасы составляют более 20 млрд.т. Наиболее обеспеченные сырьем районы – Карелия и Мурманская область, а также Тюменская, Омская, Камчатская и Калининградская области.
В Черноземье имеется 72 месторождения карбонатного сырья пригодного для изготовления извести, известкования почв, химической промышленности и др. В настоящее время эксплуатируется 36 месторождений. В Воронежской области разрабатываются месторождения Бутурлиновское, Копанищенское, Коротоякское, Россошанское и др. Кроме того известно 9 месторождений цементного сырья, на базе которых работает четыре цементных завода: Липецкий (Сокольско-Ситовское месторождение), Белгородский (месторождения Полигон, Черная Поляна), Старооскольский (вскрыша Стойленского железорудного месторождения), Подгоренский.