Глава 11 месторождения полезных ископаемых

Одной из важнейших задач геологии являются поиски, разведка и до-быча природного минерального сырья для обеспечения жизнедеятельности на Земле и практической деятельности человека.

11.1. Понятия о месторождениях полезных ископаемых

Полезные ископаемые – природные скопления или минеральные обра-зования, которые используются в естественном или переработанном виде. В естественном виде потребляются, например, подземные воды, соответ-ствующие по своим параметрам питьевым и промышленным типам, или используются современные глины для производства кирпичей. Нередко добываемое сырье подвергается переработке. Нефть перегоняют в бензин и керосин. Во многих случаях необходимо обогащать железную руду и выплавлять металлы. Сырье подвергают сложным процессам переработки полезных компонентов, включающих гравитационную, магнитную или фракционную сепарацию, флотацию и пр.

Виды минерального сырья подразделяются по различным признакам. Выделяют следующие полезные ископаемые: металлические и неметалли-ческие; твердые, жидкие и газообразные; породы, минералы и элементы; общераспространенные и необщераспространенные; находящиеся в веде-нии федеральных и местных органов управления; стратегические и прочие. Выделяют до 400 разновидностей минерального сырья. Распространена классификация сырья по группам, используемым в разных отраслях произ-водства, которая включает энергетическое, металлы, химическое и гидро-химическое, горноиндустриальное и строительное сырье (табл. 10). Метал-лы используются в металлургии. Неметаллические полезные ископаемые используются во многих отраслях промышленности. В последние годы выделяются техногенные виды сырья, представляющие собой отходы гор-ной добычи, переработки сырья: отвалы вскрышных пород, хвосты, отхо-ды некондиционного сырья, газовые отходы, промышленные стоки и др.

Все они содержат полезные компоненты, формирующие скопления техногенного сырья.

Выделяются нетрадиционные виды сырья, к таким относятся глауко-нит как калийное удобрение, гуминовые кислоты, получаемые из бурого угля, газ – из подземных вод и др.

С правовой точки зрения в Российской Федерации выделяется две группы полезных ископаемых – общераспространенные и необщераспро-страненные. Первые включают: песок (кроме формовочного, стекольного, кварцевого для производства огнеупоров и фарфоро-фаянсовых изделий), галька, гравий, глина (кроме каолиновой и некоторых других), доломит,

107

кварцит (кроме динасового – огнеупорного), песчаник, мел, гипс, мергель, туф, известняк, сланец (кроме горючего), гранит, базальт, диорит, сиенит, порфир. Они могут разрабатываться без получения специальных лицензий.

Таблица 10

Классификация видов минерального сырья по их использованию (по И.Ф. Романовичу, 1990; Л.Ф. Наркелюну, 1996 и др.)

Группа

Отрасль

Классы и виды

минерального

промышленного

минерального сырья

сырья

использования

Металлическое

Металлургия

Металлы: черные и легирующие (Fe, Cr, Mn, Ti, V,

Co, Ni, W, Mo); цветные (Al – бокситы, Mg, Cu, Mo,

Pb, Zn, Sn, Bi, Sb, Hg, As); благородные (Au, Ag, Pt и

платиноиды); редкие (Li, Be, Sr, Rb, Cs, Zr, Ta, Nb,

Y); редкие земли, рассеянные (Hf, Re, Te, Sc, Tl, Cd,

Ga, In, Ge); радиоактивные (U, Th, Ra)

Горнохимичес-

Химическая

Сера, серный колчедан, гипс и ангидрит, каменные

кое

соли (галит, сильвинит, карналлит, селитра, сода,

трона, бишофит и др.), рассолы и рапа, фосфорит и

апатит, бораты и боросиликаты, цеолиты, барит, ка-

менные кислотоупоры и др.

Горноиндуст-

Машинострое-

Абразивы (технические алмазы, корунд, топаз, гра-

риальное

ние,

электро-

нат, кварц); пьезооптическое сырье (пьезокварц, оп-

техника

камне-

тические кварц и флюорит, исландский шпат); теп-

обработка,

ло- и электроизоляционные материалы (асбест, мус-

ювелирное дело

ковит, флогопит, тальк); сорбенты и отбеливатели

и др.

(опоки, цеолиты, шунгит, мел, каолин, тальк); сма-

зочные материалы (графит, молибденит, битумы и

битумоилы); драгоценные и полудрагоценные камни

первого класса (ювелирный алмаз, изумруд, рубин,

сапфир, александирт), второго класса (топаз, аква-

марин, рубеллит и др.), третьего класса (благород-

ные гранаты, кианиты, эпидоты и турмалины, аме-

тист, жемчуг, коралл, янтарь и др.); поделочные

камни (нефрит, родонит, лазурит, малахит, чароит,

агальматолит, обсидиан, офиокальцмт, офит, амазо-

нит, лабрадорит, мрамор, яшма, агат и др.); сырье

для каменного литья (диабазы, базальты и др.)

Металлургия

Флюсы (известняки, доломиты, плавиковый шпат),

огнеупоры (магнезиты, доломиты, огнеупорные гли-

ны, кварциты, графит, пирофиллит, формовочные

пески), высокоглиноземистое сырье (нефелиновые

сиениты, алуниты, силлиманит, кианит, андалузит,

диаспор, дюмортьерит)

108

Строительное

Строительная

Строительный камень (горные породы, дресва по ним,

и керамическая

бутовый камень, галька, гравий, щебень); кровельные

сланцы: цементное сырье (известняки, доломит); вя-

жущие материалы (мергели, известняки, глины, гипс,

ангидрит); гидравлические добавки (трассы, пета, диа-

томиты, трепелы, опоки, перлит и др.); стекольно-

керамическое сырье (стекольные пески, полевой шпат,

пегматиты, разности гранитов, каолип, волластонит,

легкоплавкие, тугоплавкие, огнеупорные, керамзито-

вые, бентонитовые и кирпичные глины); облицовоч-

ные камни (мраморы, граниты, лабрадориты, габбро,

лампрофиры и др.); минеральные краски (вивианиты,

глауконитовые глины, охра, умбра и пр.)

Каустобиолиты

Энергетика

Торф, лигниты, бурый и каменный уголь, горючие

и химическая

сланцы, битумы

Газонефтяная

Энергетика

Нефть, конденсат, метан и углеводородные газы

и химическая

Гидро-

Энергетика

Подземные воды (питьевые, технические рассолы);

минеральное

и химическая

поверхностные волы (озерные и морские рассолы,

морские воды (источник магния и сульфатов на-

трия); минеральные грязи и илы (торфогрязи, сапро-

пель, нафталиновые и др.); негорючие инертные га-

зы (Не, Аг, Кг, Ne); сероводород, углекислый газ,

йод-бром, бор, редкие элементы (Li, Co, Cd и др.).

Полезный компонент – горная порода, минерал, химическое соедине-ние или элемент, которые являются предметом добычи и промышленного использования.

Руда – природное или техногенное образование, содержащее полез-ный компонент в концентрациях, которые определяют рентабельную до-бычу из недр. По концентрации полезных компонентов руды бывают бога-тые, рядовые, бедные или убогие. Встречаются также руды с очень бога-тыми (ураганными) содержаниями полезных компонентов. Концентрация полезных компонентов определяется либо в процентах металла, его оксида или полезного минерала, либо в граммах на тонну (г/т или ррm) для благо-родных и некоторых редких металлов, либо в каратах на тонну (для алма-зов и изумрудов). Один карат равен 0,2 г. Для россыпей содержание полез-ных компонентов определяется в кг/м³, г/м³ или кар/м³. В рассолах содер-жание полезных компонентов определяется в г/дм³ или мг/дм³.

Руды могут быть моно- или поликомпонентными (комплексными). В последнем случае, как правило, выделяются главные (главный) и второ-степенные (попутные) компоненты. Это характерно для медно-никелевых с платиноидами, многих сульфидных (колчеданных), некоторых радиоак-тивных или железных руд.

По минеральному составу и строению руды бывают технологически легкими для переработки (легко вскрываемыми) или упорными. Так, руды циркония могут быть сложены бадделеитом – ZrO₂ цирконом – ZrSiO₄ или эвдиалитом Na₄(Ca, Ce, Fe²⁺)₂ZrSi₆O₁₇(OH, Cl)₂.

109

Рудоносными, рудовмещающими или несущими оруденение называ-

ются горные породы и отдельные элементы геологического строения, со-держащие руду.

Промышленный концентрат (промышленный продукт) – продукт пе-реработки и обогащения руды, который является предметом поставки для дальнейшего использования в промышленности.

Хвосты – отходы переработки и обогащения руды. Хвосты нередко занимают обширные пространства рельефа, представляют собой пустын-ные «лунные» ландшафты и являются достаточно серьезным негативным прессом для окружающей среды.

Вскрышные породы (пустые породы) – горные породы, которые из-влекаются из недр вместе с рудной массой. В случае объемной карьерной добычи крупных месторождений угля, железных, золотых или алмазных руд формируются техногенные горы отвалов – терриконы. Как правило, они плохо зарастают растениями и служат источником загрязнения, если не подвергаются систематической рекультивации.

Месторождение полезных ископаемых – природное или техногенное скопление минерального сырья, которое по своим качественным, количе-ственным, горнотехническим, географо-экономическим и геоэкологиче-ским параметрам соответствует условиям его рентабельной разработки. Если по имеющимся данным еще неясно промышленное значение оцени-ваемого скопления сырья, пользуются понятием «залежь».

Качественные параметры включают: содержание главных, второсте-пенных и вредных компонентов; состав рудных и жильных минералов; текстуры и структуры сырья; технологические характеристики сырья.

Количественные параметры включают: запасы сырья (Q), представ-ляющие собой оконтуренные и подсчитанные или предварительно оценен-ные их объемы (массы) в недрах; ресурсы (P) – прогнозные объемы сырья. В России существуют четыре градации (категории) запасов по степени их достоверности (разведанности) – А, В, C₁ и C₂. К категории А относят полно-стью изученные, В – изученные в промышленных параметрах, C₁ – в общих, C₂ – по единичным оценкам. Таким образом, запасы А, В и C₁ считаются раз-веданными, а С₂ – предварительно оцененными. Категории запасов России соответствуют следующим образом запасам Горного бюро США: А + В – достоверные, оцененные, измеренные (measured); С₁ + частично C₂ – вероят-ные, предварительно оцененные (indicated); частично C₁ – возможные, пред-положительные (inferred). Среди ресурсов в России выделяют три группы: P₁ – известных месторождений; P₂ – потенциальных месторождений; P₃ – перспективных районов.

Горнотехнические параметры включают условия и элементы залега-ния сырья, обводненность и загазованность месторождений, физико-механические свойства сырья и вмещающих их пород.

110

Географо-экономические параметры характеризуются рельефом, кли-матическими условиями, инфраструктурой, обеспеченностью энергией, строительными материалами и персоналом района расположения место-рождения и стоимостью имеющегося полезного компонента.

Геоэкологические параметры включают ценность земель отчуждения при освоении месторождения по сравнению с другими видами их исполь-зования (в сельском хозяйстве, рекреации и пр.) и затраты на очистку по-верхностных и подземных вод, атмосферного воздуха и рекультивацию ландшафтов после отработки объекта.

Перечисленные показатели минерального сырья являются важнейши-ми в недропользовании и в геологии.