11. Нитриевые, калийные калийно-магниевые соли.

В химии к минеральным солям относят соединения, образованные в результате замещения атомов водорода в молекуле какой-либо кислоты атомами металла. В геологии понятие <минеральные соли> (и соответственно "месторождения солей") применяют лишь для хлоридов и сульфатов натрия, калия, магния, кальция, карбонатов натрия, нитратов калия и натрия, а также сравнительно редких боратов, бромидов и йодидов.

Соли в земной коре связаны главным образом с ее осадочной частью, встречаясь либо в виде минералов кристаллического строения, либо в виде водных растворов. Они могут слагать значительные массы специфических горных пород (галолитов), или находиться в рассеянном (твердофазовом или жидком) состоянии.

Большинство галогенных горных пород (за исключением гипс-ангидритовых) сложены галитом и некоторыми другими солями; в них практически всегда присутствуют карбонатно-глинистый материал и сульфат кальция (ангидрит или гипс). По господствующему минералу их принято называть галитовая порода (каменная соль), сильвиновая порода (сильвинит), карналлитовая порода

Важнейшими физическими свойствами солей и соляных пород являются их в общем высокая растворимость, пластичность и гигроскопичность. Растворимость большинства солей в воде в различной степени увеличивается с повышением температуры, хотя имеются и обратные соотношения.

Промышленное использование солей разнообразно. Самая распространенная из них - хлористый натрий - используется для получения более 1500 различных продуктов. По главнейшим отраслям применения выделяют три основных сорта поваренной соли: пищевую, кормовую и техническую. Пищевая соль используется в пищевой промышленности, кормовая - на корм скоту и для заготовки различных кормов, техническая - как исходный продукт в химической промышленности для получения различных химических соединений с натрием и хлором (соляная кислота, нашатырь, хлористый кальций и др.), а также в лакокрасочной, текстильной, фармацевтической, кожевенной, нефтяной, металлургической и других отраслях промышленности, в органическом синтезе, холодильном деле, мыловаренном производстве

Сульфаты и карбонаты натрия используются главным образом в химической и стекольной промышленности; в меньшем количестве они потребляются для производства моющих средств, пищевых и медицинских продуктов, в нефтехимии, кино- и фотопроизводстве.

По фазовому состоянию солей в этих бассейнах различают рапные, сухие и подпесочные озера. В рапных озерах поверхностная рапа (рассол) сохраняется в течение всего года, а в сухих - лишь во влажный период; в подпесочных озерах поверхностная рапа отсутствует вообще: соляные отложения в них обычно перекрыты песчаными наносами. По составу рапы и солей выделяются хлоридные, сульфатные (сульфатно-натриевые и сульфатно-магниевые) и карбонатные озера. Различают поверхностную и донную рапу. Первая перекрывает донные осадки, а вторая пропитывает их.

В составе донных соляных отложений выделяют новосадку, старосадку и корневую соль. Новосадка осаждается из поверхностной рапы в течение года; она может перейти обратно в раствор. Часть новосадки, остающаяся нерастворенной в течение ряда лет, переходит в старосадку. Перекристаллизация старосадки, либо прямое образование из рапы кристаллического агрегата формирует корневую соль. Донные отложения могут быть представлены лишь новосадкой

Главнейшими геолого-промышленными типами месторождений натриевых, калийных и калийно-магниевых солей являются следующие.

1. Современные месторождения, связанные с морскими и континентальными соляными озерами, различающимися по химическому составу рассолов (хлоридные, сульфатные, карбонатные), фазовому состоянию солей (рапные, сухие, подпесочные) и объекту разработки (поверхностная и донная рапа, донные осадки: новосадка, старосадка, корневая соль). Для хлоридных озер характерно преобладание NaCl и MgCl2 (оз. Баскунчак, оз. Эльтон в России), для сульфатных - Na2SO4, NaC1, MgSO4, MgC12 (залив Кара-Богаз-Гол, Туркмения; оз. Кучук, оз. Джаксы-Клыч, Россия), для карбонатных - Na2CO3, NaHCO3, при подчиненной роли NaC1, MgC12, СаСО3 и др. солей (оз. Сёрлз, CШA).

2. Ископаемые месторождения каменной соли, представленные либо пластовыми пологопадающими залежами мощностью в метры - десятки метров, значительного площадного распространения, переслаивающиеся с пластами сульфатных, карбонатных и терригенных пород (Славянско-Артемовское месторождение на Украине), либо генетически связанными с ними соляными куполами изометричной и овальной формы в плане, высотой и диаметром от сотен метров до первых километров (Илецкое месторождение в Оренбургской области, месторождения Мексиканского залива в США и Мексике).

3. Ископаемые месторождения калийно-магниевых хлоридных солей, представленные субгоризонтальными пластовыми залежами и линзами мощностью в несколько метров, иногда с участками осложненной соляной тектоникой складчатости, выполненными сильвином, карналлитом и галитом, переслаивающимися с каменной солью (месторождения Верхнекамского и Непского бассейнов в России, Припятского - в Белоруссии, Саскачеванского - в Канаде).

4. Ископаемые месторождения сульфатных и сульфатно-хлоридных калийных солей, представленные линзообразными, пластово-линзообразными и купольными залежами изменчивой морфологии и мощности (до нескольких м), нередко смятыми в интенсивные складки и осложненными разломами, выполненными каинитом, лангбейнитом, подчиненными сильвином, полигалитом, кизеритом, галитом, гипсом и ангидритом (месторождения Предкарпатского бассейна на Украине, Прикаспийского - в России и Казахстане, Северо-Германского - в Германии и Польше).

12. Бор

Практическое использование бора и его соединений чрезвычайно разнообразно, что связано с его различными свойствами. Около 55% борного сырья потребляют стекольная и керамическая промышленности для изготовления оптических стекол, теплоизолирующего стекловолокна, кислото- и огнеупорных изделий, эмалей, глазурей, фарфора и т.д. 15-30% борного сырья используется в мыловарении и в производстве отбеливающих средств. В небольшом количестве борные соединения применяются в медицине как антисептики, в металлургии как присадки к стали, в резиновой, лакокрасочной, кожевенной и парфюмерной промышленности.

В сельском хозяйстве (около 10% потребления) бор служит микроудобрением. Соединения бора широко применяются для предохранения древесины от гниения и придания ей огнестойкости, а также для антикоррозийных и жаропрочных покрытий по металлам.

Соединения бора с металлами (бориды) используются при производстве особо прочных деталей газовых турбин и реактивных двигателей. Карбиды бора, характеризующиеся высокой твердостью, абразивностью и износоустойчивостью, применяются в шлифовальном деле, для изготовления ступок, всевозможных калибров, сопел пескоструйных аппаратов и т.п. Нитриды бора, обладающие термоизоляционными и полупроводниковыми свойствами, используются в высокочастотных индукционных печах; один из них (боразон) по твердости подобен алмазу, но отличается большей термической устойчивостью. Сложные бороводороды (бораны), легко окисляющиеся с выделением большого количества энергии, интересны как горючее для реактивных двигателей. Соединения бора необходимы также при производстве нейлона, фибергласа, гибких пластмасс и в других целях.

Минералы бора: пандермит,иньонит, колеманит,борацит, ашаит, датолит, данбурит.

В зависимости от технологии их переработки, выделяются различные промышленные типы руд, в которых главными минералами являются: а) бораты, растворимые в воде (сассолин, бура, кернит и др.), б) бораты, разлагающиеся в кислотах или щелочах (иньоит, пандермит, гидроборацит, людвигит, сахаит и др.), в) боросиликаты, разлагающиеся в кислотах (датолит и др.), г) боросиликаты и боралюмосиликаты, не разлагающиеся в кислотах (данбурит, турмалин, аксинит и др.). Особым типом борного сырья являются боросодержащие подземные воды, рапа соляных озер, нефтяные воды, горячие источники

Скарновый тип подразделяется на известково- и магнезиально-скарновые подтипы. Известково-скарновые месторождения представлены пластообразными и линзовидными, круто-, реже пологопадающими залежами известковых скарнов с датолит-данбуритовой минерализацией. Скарны развиваются при метасоматическом замещении карбонатных пород. Залежи имеют мощности в десятки-сотни метров, прослеживаются по простиранию на сотни-первые тысячи метров, по падению - на сотни метров. Среднее содержание В2О3 в рудах составляет 6-12%. Примерами таких месторождений в нашей стране являются Дальнегорское в Приморье и Золотой Курган

Магнезиально-скарновые месторождения характеризуются пластообразной, линзовидной, жильной, гнездовой и сложной формами залежей людвигитовых, суанитовых, ссайбелиитовых, котоитовых, курчатовит-сахаитовых и других руд, локализованных чаще всего среди древних мигматизированных метаморфических толщ. Мощность залежей составляет метры - десятки метров, длина по простиранию - десятки-сотни метров и длина по падению - сотни метров. Среднее содержание В2О3 в таких рудах варьирует от 3 до 20%. Такие месторождения известны на Сино-Корейском, Скандинавском, Алданском (Таежное и др.) щитах, в Кокчетавском срединном массиве (Казахстан), а также в Верхоянье, Джугджуре и Забайкалье (Россия), в Румынии,

Месторождения вулканогенно-осадочного геолого-промышленного типа образуют пластовые и линзовидные залежи горизонтального или пологого залегания, сложенные вулканогенно-соленосно-глинистым материалом, содержащим большое количество разнообразных боратов и межкристалльной борсодержащей высокоминерализованной рапы. Площадь таких залежей колеблется от десятых долей до первых десятков км2, а мощность - от одного до многих десятков метров. В вулканогенно-соленосно-боратовых рудах преобладают бура и кернит, а в вулканогенно-глинисто-боратовых - появляются также иньоит, колеманит и улексит. Содержание В2О3 в солях составляет 20-25% Такие месторождения заключают огромные запасы борной руды, исчисляемые десятками-сотнями млн т; к ним относятся оз. Серлз, Крамер (Борон), Фернис-Крик в США,

Среди месторождений галогенного геолого-промышленного типа различают галогенно-осадочные и галогенно-остаточные залежи. Первые характеризуются пластовой и гнездовой формой с крутыми падениями, размерами в сотни до тысячи метров по простиранию и падению, до 50 метров по мощности; боратовая минерализация неравномерная с низким средним содержанием В2О3 в рудах (2-6%), представленная калиборитом, преображенскитом, борацитом

13. Сера

В природе сера находится как в свободном состоянии, так и в виде неорганических и органических соединений, являясь 13-м элементом по распространенности; ее среднее содержание в земной коре составляет 4,7.10-2 мас. %,

Известно большое количество других минеральных форм нахождения серы, широко распространенных в природе; это в первую очередь многочисленные сульфиды (пирит, пирротин, марказит, халькопирит, сфалерит, галенит и др.) и сульфосоли (блеклые руды и др.), а также сульфаты (ангидрит, гипс, мирабилит и др.). Существенные количества серы, связанной в виде сероводорода (H2S), сернистого ангидрида (SO2) и других соединений присутствуют в вулканических газах и в водах минеральных источников. Большое количество серы находится в сырой нефти и в природном газе.

Большая часть серы (около 80%) в промышленности идет на производство серной кислоты, используемой в основном для получения фосфорных удобрений. Так, например, для выработки 1 т суперфосфата требуется свыше 400 кг серной кислоты. В химической промышленности серная кислота необходима для получения других кислот (фосфорной, соляной и др.), красителей, технических солей, пластмасс. В нефтяной промышленности ее используют для очистки нефтепродуктов, а в металлургии - для травления металлов. В большом количестве серная кислота расходуется при переработке урановых руд и получении урана.

Импрегнационно-метасоматический тип в общей группе вулканогенных месторождений самородной серы, включающей также подчиненные сублимационные (сольфатарные) и кратерно-озерные образования, является главенствующим. К нему принадлежат месторождения Новое, Заозерное, Малотойваямское, Ветроваямское на Курильских островах, Мацуо, Адзуми, Акаи, Огуси, Кусацу-Сиране и др. в Японии, Левиатан (Колорадо) в CШA, многочисленные месторождения Чилийских и Перуанских Анд, Эквадора, Колумбии, Мексики, Филиппин. Все они образовались в посткальдерную стадию развития вулканов при гидротермальной переработке андезитовых толщ горячими сернокислыми водами и газовыми эксгаляциями.

Стратиформный тип является господствующим в мире. Месторождения этого типа неразрывно связаны с эвапоритовыми сульфатно-карбонатными слоистыми толщами пород (галогенными формациями). В настоящее время известно шесть таких помышленно-сероносных формаций: верхнеказанская (месторождения Среднего Поволжья - Водинское, Алексеевское, Сюкеевское и др.), очоанская (месторождения Делаварского бассейна - Дувал, Калберсон и др. в Западном Техасе, CШA), верхнеюрская (месторождение Гаурдак в Туркмении), тортонская (месторождения Предкарпатского бассейна - Тарнобжег, Гржибов, Езерко, Сташув и др. в Польше, Немировское и др. на Украине), мессинская (месторождения острова Сицилия), нижнефарская (месторождение Мишрак в Ираке). Образование этих месторождений связывается с биохимическими процессами в осадках лагунного типа при отложении гипса, ангидрита, галита, мергеля и известняка. Сера сформировалась путем восстановления сульфата при участии анаэробных бактерий. Для первого подтипа характерны известняковые руды с высоким содержанием серы (около 25%), для второго - кальцит-доломитовые руды с содержанием серы около 12-14%.

Солянокупольный тип месторождений - второй после стратиформного по промышленной значимости. Месторождения этого типа широко проявлены в зоне Мексиканского залива на территории США (штаты Техас и Луизиана) и в Мексике. Серные залежи приурочены к кепрокам соляных куполов, обнаруживая при этом тесную связь с углеводородами. Их образование также связывают с деятельностью сульфатредуцирующих бактерий, разлагавших ангидрит с выделением сероводорода и отложением ячеистого кальцита. Окисление сероводорода приводило к появлению самородной серы. Соляные купола без признаков углеводородов не содержат серной минерализации.