Форма тел
По соотношению размеров в трех взаимно перпендикулярных направлениях тела твердых полезных ископаемых подразделяются на изометричные, плоские и столбообразные.
Изометричные тела характеризуются примерно одинаковыми размерами в трех направлениях. К ним относятся штоки, гнезда и штокверки (рис.57). Шток - крупное (размером более 10 м) тело, практически полностью сложенное полезным ископаемым (штоки хромита, медных руд, каменной соли). В отличие от штоков размеры гнезд не превышают 10 м (гнезда ртутных и сурьмяных руд и др.). Штокверк - блок горной породы разных размеров, пронизанный секущими маломощными жилками и насыщенный вкраплениями минерального вещества (оловянные, молибденовые, ртутные и другие руды).
В плоских телах два размера (простирание и падение) значительно преобладают над третьим (мощность). Наиболее характерными представителями таких тел являются пласты и жилы. Пласт - тело, вытянутое по простиранию и падению на сотни и более метров, ограниченное верхней (кровля) и нижней (почва) поверхностями напластования. Пласт является характерной формой тел осадочных месторождений (уголь, фосфориты, марганцевые и железные руды).
По строению пласты бывают простыми (не содержит породных прослоев), умеренно сложными (содержит 1-2 породных прослоя) и очень сложными (переслаивание многочисленных прослоев минерального вещества и породных прослоев – рис.58).
Рис. 57 - Штокверк
Рис. 58 - Угольный пласт сложного строения
Кратчайшее расстояние от кровли до почвы называется истинной мощностью пласта. В угольных пластах различают несколько видов замеряемой мощности: 1) общая геологическая мощность всех угольных и породных прослоев от кровли до почвы; 2) общая полезная - суммарная мощность прослоев (пачек) в пласте; 3) кондиционная рабочая - суммарная мощность угольных и породных прослоев той части угольного пласта, которая удовлетворяет требованиям кондиций; 4) вынимаемая общая - суммарная мощность разрабатываемых угольных пластов.
В зависимости от мощности угольные пласты подразделяются на весьма тонкие (до 0,5 м), тонкие (0,5-1,3 м), средние (1,3-3,5 м), мощные (3,5-15 м) и весьма мощные (более 15 м). Мощность пласта по простиранию и по падению, как правило, изменяется. У выдержанных по мощности пластов отклонение от средней величины составляет до 25 %, у относительно выдержанных - 25-50 %, у невыдержанных - более 505 %.
Изменение мощности угольного пласта может быть обусловлено как особенностями накопления растительного материала (неровное основание ложа торфяника, неравномерное поступление органики, расщепление и разрывы), так и процессами, происходящими после образования пласта (тектонические процессы, размывы).
При накоплении растительного вещества на неровном основании местами может отсутствовать нижняя часть пласта (рис. 59,а), а при неравномерном поступлении органики – верхняя часть (рис. 59,б).
Расщепление выклинивающегося пласта на краю болота происходит в результате различной способности к уплотнению растительного вещества и горной породы. Неравномерное прогибание торфяника может быть причиной того, что местами накапливается не растительное, а минеральное вещество, которое образует породные прослойки в угольном пласте. Расщепляющийся угольный пласт может сохранять общую полезную мощность и через расстояние сливаться в единый пласт (рис. 60). Известны случаи многократного расщепления основного пласта. Фациальное замещение представляет собой естественное выклинивание угольного пласта, обусловленное прекращением торфообразования и накоплением осадков обломочного, глинистого и карбонатного составов.
Под влиянием тектонических деформаций (складчатые и разрывные) в одних случаях возникают разрывы, в других – сокращение мощности в пять и более раз. Чаще всего такие явления приурочены к осям крутых антиклинальных складок или к сопряжениям разрывов растяжения. Во всех случаях пласты перемяты, уголь измельчен до пылевидного состояния.
Наиболее распространенной причиной изменения мощности пласта является размыв. На размыв указывают уменьшение мощности пласта на сравнительно коротких расстояниях, присутствие эрозионного вреза, характер линии контакта между углём и замещающей породой, взаимоотношения разрыва с породами почвы и кровли. Различают сингенетические и эпигенетические размывы. Сингенетические размывы формировались русловыми потоками и болотными реками, протекавшими через болотную массу. На месте размыва отлагались принесенные осадки. Если течение водного потока ослабевало или прекращалось, накопившиеся растения покрывались растительностью, а затем снова торфяной массой. Эпигенетические разрывы угольного пласта связаны с эрозионной деятельностью водных потоков. Они характеризуются глубоким врезом и могут затрагивать не только угольный пласт, но и породы почвы.
В угольных пластах обнаружены валуны, галька, конкреционные тела и минеральные образования в трещинах. Валуны и гальки магматических, осадочных и метаморфических пород привносятся в торфяник, а иногда с корневой системой растений. Известны гальки, сложенные углём. Конкреционные тела по составу могут быть карбонатными (состоят из кальцита, доломита и сидерита), сульфидными (пирит, марказит) и др. Они характеризуются округлой или эллипсоидальной формами, размером до нескольких дециметров. Конкреции образуются в угольном пласте на стадии диагенеза (превращение торфа в уголь).
Рис. 59. Изменение мощности угольного пласта: а – при неровном основании участка накопления растительного материала; б – при неравномерном поступлении растительного материала.
Рис. 60. Типы расщепления угольных пластов
Разновидность пласта - пластообразная залежь и линза.
Пластообразная залежь отличается от пласта меньшей длиной и шириной, но большей невыдержанной мощностью. Она характерна для месторождений выветривания (бокситы, каолины, железные руды), а также скарновых и гидротермальных месторождений, приуроченных к благоприятным литологическим толщам (пластовые залежи киновари в песчаных толщах Никитовского поля).
Линза напоминает сжатое изометрическое тело с максимальной мощностью в центре (линзообразные тела углей Подмосковного бассейна).
Ж
Рис. 61 – Рудная
жила
ила
образуется в результате заполнения
трещины или метасоматического замещения
горных пород вдоль трещины минеральным
веществом. Жильные тела характерны для
большинства гидротермальных месторождений
(руды меди, свинца, цинка, золота, ртути
и др.). Они могут прослеживаться по
простиранию и падению на десятки и сотни
метров. Мощность их изменяется от
сантиметров до нескольких метров. Жилы
мощностью менее сантиметра называются
прожилками. При горизонтальном и
наклонном залегании жилы породы над
ней образуют висячий бок, под ней -
Рисунок 61 – Рудная
жила
лежачий (рис. 61). Контакт минерального вещества жилы с вмещающей породой - зальбанд. За ним расположена зона околожильного изменения под влиянием нагретых минеральным раствором вмещающих пород, в которой нередко присутствуют вкрапления полезных минералов. По отношении к вмещающим породам жилы бывают согласными (расположены вдоль слоистости или сланцеватости) и секущими (заполняют трещины, ориентированные под углом к слоистости или сланцеватости), по форме - простыми и сложными. Последние образуются при заполнении минеральным веществом системы субпараллельных, взаимнопересекающихся трещин и слагают минерализованные зоны. Иногда они появляются в результате преимущественного отложения минерального вещества в благоприятной толще (рис.62).
Рис. 62 - Рудная
жила сложного строения: 1 – руда; 2 –
глинистые сланцы; 3 – известняки; 4 –
песчаники.
У столбообразных тел длина по падению значительно превышает остальные размеры. Такие тела называются трубками или столбами. Форма поперечного сечения - изометрическая, эллиптическая и неправильная. Угол падения (ныряния) тела может изменяться в широких пределах (от 0 до 90°).
Размеры тел могут достигать значительных размеров. Мощность угольного пласта на Коркинском месторождении (Челябинский бассейн) достигает 250 м. Золоторудная жила («Материнская жила») в Калифорнии (США) прослежена по простиранию на 200 км. На буроугольном месторождении Латроб Велли (Австралия) мощность пласта составляет 330 м, а на месторождении Хат-Крик (Канада) - 450 м (нижняя часть пласта сложена каменным углем, верхняя -- торфом). Золотосодержащие пласты на рудном поле Витватерсранд (ЮАР) разрабатываются на руднике Вестерн Дип Левелз (Западный Глубокий) на 3900 м. Пласты некоторых осадочных (уголь, железные, марганцевые и алюминиевые руды) и метаморфических месторождений занимают десятки и сотни квадратных километров.