Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Гелогия МПИ.doc
Скачиваний:
288
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
1 Mб
Скачать

120

Лекция №1

  1. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ИХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Первые представления об условиях образования полезных ископаемых появились ещё до н. э. Греческий философ Фалес (7 в. до н. э.) выдвинул гипотезу о том, что первоисточником всего живого и мёртвого является вода (см. Нептунизм). Век спустя Гераклит и несколько позже Зенон утверждали, что полезные ископаемые образовались под воздействием огня (см. Плутонизм). В средние века Г. Агрикола исследовал условия образования Полезные ископаемые и впервые классифицировал месторождения по форме залегания. М.В. Ломоносов положил начало изучению генезиса полезных ископаемых в развитии. Этому были посвящены также работы плутониста Дж. Геттона и нептуниста А. Вернера. Из русских геологов значительный вклад в геологию полезных ископаемых внесли Д.И. Соколов, Г.Е. Шуровский, К.И. Богданович, В.А. Обручев и др.

В советское время дифференциация исследований полезных ископаемых по генезису привела к созданию крупных научных направлений: рудообразование (А.Г. Бетехтин, Ю.А. Билибин, А.Н. Заварицкий, Д.С. Коржинский, В.М. Крейтер, В.А. Николаев, В.И. Смирнов, С.С. Смирнов, А.Е. Ферсман и др.), твёрдые горючие ископаемые (А.А. Гапеев, И.И. Горский, Ю.А. Жемчужников, А.К. Матвеев, П.И. Степанов), геология нефти (Н.Б. Вассоевич, И.М. Губкин, С.И. Миронов, М.Ф. Мирчинк и др.), геология нерудных полезных ископаемых (П.М. Татаринов и др.).

За рубежом к концу 19-началу 20вв. в теории формирования месторождений полезных ископаемых сложилось несколько научных школ: американская (В. Линдгрен) — анализ геологических структур, контролирующих процесс формирования и локализацию скоплений полезных ископаемых, моделирование природных физико-химических условий их формирования; немецкая (Г. Шнейдерхен) — изучение минерального вещества месторождений; французская (Л. де Лоне, Л. Эли де Бомон) — региональный анализ металлоносности; японская (Т. Като, Т. Вэтанаба) — исследование вулканогенного рудообразования. В учение о геологии угля внесли вклад В. Готан, Г. Потонье, Р. Тиссен и др.; нефти и природных газов — В. Гассоу, Х. Хёфер, Дж. Уайт и др.

Современное состояние учения о полезных ископаемых позволяет прогнозировать нахождение определённых типов полезных ископаемых на конкретной территории. Теория формирования полезных ископаемых требует дальнейших исследований (уточнения источников вещества, дающего начало полезным ископаемым, форм их миграции, геологических и физико-химических параметров концентрации, а также глубины распространения полезных ископаемых).

Полезные ископаемые - минеральное сырьё, природные минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, которые могут быть эффективно использованы в сфере материального производства.

Прежде чем перейти к рассмотрению представлений о месторождениях, нужно уяснить самое понятие «месторождение ПИ». Это понятие геолого-экономическое. Помимо чисто геологических и генетических оно включает такие характеристики, как 1) качество ПИ (концентрация полезных и вредных компонентов в сырье), 2) количество сырья (запасы руд и полезных компонентов), 3) рентабельность разработки, определяемая соотношением цены на сырье и получаемые из него товарные продукты и затрат на их получение, 4) востребованность сырья в настоящее время и в перспективе.

Месторождением называют природные скопления минералов любого состава и происхождения, которые при современном уровне развития техники, технологии и цены данного минерала выгодно (или стратегически необходимо) добывать в настоящее время или в ближайшем будущем. Рудой называют минеральное образование, в единице объема или массы которого котором заключено количество полезного компонента, извлекаемое рентабельно (или стратегически необходимое).

В условиях эффективной рыночной экономики практически любое месторождение следует рассматривать, как комплексное, многокомпонентное. То есть наряду с основным полезных компонентом целесообразно попутное извлечение других ценных минералов и горных пород.

Месторождением полезного ископаемого называется участок земной коры, в котором в результате тех или иных геологических процессов произошло накопление минерального вещества, по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования. Полезные ископаемые бывают газообразные, жидкие и твердые. К газообразным относятся горючие газы углеводородного состава и негорючие инертные газы; к жидким — нефть и подземные воды; к твердым принадлежит большинство полезных ископаемых, которые используются как элементы или их соединения (железо, золото, бронза и др.), кристаллы (горный хрусталь, алмаз и др.), минералы (ископаемые соли, графит, тальк и др.) и горные породы (гранит, мрамор, глина и др.).

По промышленному использованию месторождения полезных ископаемых разделяются на рудные, или металлические; нерудные, или неметаллические; горючие и гидроминеральные (табл. 1).

Рудные месторождения в свою очередь подразделяются на месторождения черных, легких, цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов, а также рассеянных и редкоземельных элементов.

К нерудным месторождениям относятся месторождения химического, агрономического, металлургического, технического и строительного минерального сырья.

Месторождения горючих полезных ископаемых принято разделять на месторождения нефти, горючих газов, углей, горючих сланцев и торфа.

Гидроминеральные месторождения разделяют на подземные воды (питьевые, технические, минеральные) и нефтяные, содержащие ценные элементы в количестве, достаточном для их извлечения (бром, йод, бор, радий и др.).

Минеральное сырье используется для нужд промышленности как непосредственно, без предварительной переработки, так и для извлечения из него ценных, необходимых народному хозяйству природных химических соединений или элементов. В последнем случае оно называется рудой.

Руда представляет собой минеральный агрегат, в котором содержание ценного компонента (или компонентов) достаточно для промышленного извлечения. Количество минерального сырья в недрах называется его запасами. Качество минерального сырья, идущего на переработку, определяется содержанием в нем ценных компонентов. Для промышленной оценки некоторых видов полезных ископаемых, кроме того, имеет значение наличие в них вредных компонентов, затрудняющих переработку и использование руд. Чем выше содержание ценных и чем ниже концентрация вредных компонентов, тем больше ценность руды.

Минимальные запасы и содержание ценных компонентов, а также допустимое максимальное содержание вредных примесей в минеральном сырье, при которых возможна эксплуатация месторождения полезных ископаемых, называются промышленными кондициями. Промышленные кондиции не являются строго определенными и раз навсегда заданными.

Во-первых, они с развитием потребностей человечества в минеральном сырье исторически меняются.

Во-вторых, промышленные пределы уменьшаются благодаря совершенствованию техники добычи и переработки минерального сырья. В-третьих, промышленные кондиции на минеральное сырье различны для разных природных условий нахождения месторождений полезных ископаемых и определяются при помощи экономических расчетов.

Чем выше ценность минерального сырья, тем ниже промышленный кондиционный минимум по требованиям к запасам и к содержанию ценных компонентов. Однако оно всегда больше среднего содержания ценных элементов в горных породах земной коры (их кларков).

Минеральные ресурсы. Совокупность полезных ископаемых, заключённых в недрах (государства, континента или всего мира), составляет понятие минеральные ресурсы, которые являются основой для развития важнейших отраслей промышленного производства (энергетика, чёрная и цветная металлургия, химическая промышленность, строительство).

В зависимости от области промышленного применения среди минеральных ресурсов выделяют главнейшие группы: а) топливно-энергетическую (нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды); б) рудные, являющиеся сырьевой основой для чёрной и цветной металлургии (железная и марганцевая руды, хромиты, бокситы, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и др.); в) горно-химическое сырьё (фосфориты, апатиты, поваренная, калийные и магнезиальные соли, сера и её соединения, барит, борные руды, бром и йодсодержащие растворы); г) природные строительные материалы и большая группа нерудных П. и., а также поделочные, технические и драгоценные камни (мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и др.); д) гидроминеральные (подземные пресные и минерализованные воды).

Подобная группировка минеральных ресурсов условна, т.к. области промышленного применения одних и тех же П. и. могут быть различными (например, нефть и газ — не только экономичные виды топлива, но и важнейшее технологическое сырьё для химической промышленности).

Минеральные ресурсы имеют количественную оценку, выражаемую запасами полезных ископаемых, выявленных и разведанных; при этом величина разведанных запасов минерального сырья изменяется в зависимости от размеров добычи П.и., степени разведанности (прироста разведанных запасов), а также от развития геологических знаний о строении земной коры и возможных концентрациях П. и. в различных её частях.

По информации Госгеолслужбы Украины, в следующем, 2007 году, в соответствии с заданиями по приросту запасов и ресурсов полезных ископаемых предприятия геологической отрасли Украины должны обеспечить следующие показатели прироста запасов и ресурсов: нефть и конденсат 1,2 млн тонн; природный газ 6 млрд кубических метров /плановый показатель может быть увеличен; метан угольных месторождений 100 млн кубических метров; каменный уголь 20 млн тонн; бурый уголь 4 млн тонн; торф 2 млн тонн; уран 0,2 усл.ед. /плановый показатель может бать увеличен/; золото /запасы/ 3 усл.ед.

В отличие от многих природных ресурсов, минеральные богатства земли невозобновимы. Поэтому всё более важной становится проблема наиболее эффективного и комплексного использования минерального сырья, в том числе резкое уменьшение его потерь при добыче и переработке. При разработке комплексных руд необходимо добывать не только основные компоненты. Например, из многих железных руд можно извлекать также кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и др. ценные элементы. Почти все редкоземельные и рассеянные элементы, необходимые в новой технике, не образующие в природе самостоятельных месторождений, могут быть получены лишь при комплексной переработке руд цветных металлов. Важное экономическое значение имеет использование попутного нефтяного горючего газа, а также серы и гелия, содержащихся в природном газе многих месторождений.

На доступных современной технике глубинах вероятность открытия новых месторождений сокращается, поэтому наряду с увеличением глубин, с которых добываются П.и., в возрастающих объёмах вовлекаются в разработку месторождения с пониженным содержанием П.и., в том числе с бедными или труднообогатимыми рудами. Начата добыча П.и. в промышленных масштабах в недрах Мирового океана. Кроме месторождений нефти и газа, прогнозные запасы которых весьма значительны, представляют интерес подводные месторождения титана, олова, скопления железо-марганцевых конкреций (содержащих никель, кобальт, медь), широко распространённые на дне Тихого и Индийского океанов. Важным резервом минерального сырья являются воды Мирового океана.

1.2. Площади распространения полезных ископаемых

Площади распространения полезных ископаемых подразделяются на: 1) провинции, 2) области (пояса, бассейны), 3) районы (узлы), 4) поля, 5) месторождения, 6) тела. Этот перечень составлен от наибольших к наименьшим территориям размещения полезных ископаемых.

Крупные, географически и геологически обособленные территории, с приуроченными к ним определёнными группами месторождений, называют провинциями полезных ископаемых. Закономерности размещения полезных ископаемых в пределах провинций зависят от принадлежности региона к геосинклиналям, платформам и зонам тектоно-магматической активизации, от их геологического возраста, эпохи формирования полезных ископаемых, полноты проявления стадий геологического развития данного участка земной коры, характера распространённых в пределах провинции тех или иных формаций горных пород, глубины эрозионного среза и др.

Провинция полезных ископаемых представляет собой крупный участок земной коры, относящийся к платформе, складчатому геосинклинальному поясу или дну океана, с размещенными в его пределах и свойственными ему месторождениями. Например, выделяют Уральскую провинцию, Кавказскую провинцию, провинции Русской и Сибирской платформ, дна Тихого, Индийского океанов и др. В связи с дифференциацией науки о полезных ископаемых по видам минерального сырья иногда выделяются провинции металлогеническая, угленосная и нефтегазоносная.

Рудные провинции выделяются по принципу оконтуривания площадей развития месторождений определённой эпохи. Они подразделяются на рудные области, а последние — на рудные районы с развитыми в их границах месторождениями определённых рудных формаций. На территории рудных районов обособляются рудные поля с совокупностью месторождений, объединяемых общностью происхождения и геологической структуры. Рудные поля состоят из рудных месторождений, охватывающих одно или несколько сближенных рудных тел, пригодных для разработки одним рудником.

В соответствии с характером формаций горных пород и ассоциированных с ними руд различают типы провинций. Например, фемические, или уральского типа, с преобладающим развитием формаций базальтоидной магмы и свойственными им месторождениями руд Fe, Ti, V, Cr, платиноидов, Cu. Им противопоставляются сиалические, или верхоянского типа, провинции с преобладанием формаций гранитоидной магмы и связанными с ними месторождениями руд Sn, W, Be, Li.

Иногда провинции выделяют по сочетанию специфических для них месторождений Полезные ископаемые и их географическому положенню, [например, оловянная провинция Дальнего Востока, Украинская графитоносная провинция, Тунгусская графитоносная провинция, золотоносная провинция Колымы, свинцово-цинковая провинция долины Миссисипи в США (см. Миссисипской долины свинцово-цинковые месторождения), Средиземноморская бокситовая провинция и др.].

Важнейшие рудные провинции отвечают основным этапам геологического развития Земли и металлогеническим эпохам: альпийской (внутренняя часть Тихоокеанского геосинклинального пояса, Средиземноморский геосинклинальный пояс), киммерийской (внешняя часть Тихоокеанского геосинклинального пояса), герцинской (Урало-Монгольский складчатый геосинклинальный пояс), каледонской (например, Норвегия, Западный Саян), рифейской (южная окраинная часть Сибирской платформы), протерозойской (Восточно-Европейская и Сибирская платформы).

В пределах угленосных провинций различают угольные бассейны, районы и месторождения. В нефтегазоносных провинциях (или бассейнах) выделяют области, районы, зоны нефтегазонакопления и нефтяные, газовые или нефтегазовые месторождения.

Область полезных ископаемых занимает часть провинции и характеризуется набором определенных по составу и происхождению месторождений полезных ископаемых, приуроченных к одному или группе тектонических элементов первого порядка, определяющих геологическое строение территории провинции (антиклинории и синклинории, внутренние и периферические зоны геосинклиналей, срединные массивы, наложенные мульды, зоны активизации, краевые прогибы, щиты, синеклизы и др.). В связи с тем что в складчатых сооружениях эти тектонические элементы, контролирующие положение областей полезных ископаемых, обычно имеют линейно-вытянутый характер, распределение месторождений в их пределах приобретает поясовой характер.

Пояса полезных ископаемых могут быть разными по составу. Выделяются металлогенические, или рудные пояса, пояса угленакопления и нефтегазоносные пояса. Размеры поясов колеблются в широких пределах. Так, например, полиметаллический пояс Рудного Алтая вытянут в длину на 300 км при ширине около 40 км, рудный пояс Кордильер достигает длины более 2500 км при ширине свыше 100 км. Области непрерывного или почти непрерывного распространения пластовых осадочных полезных ископаемых нередко приобретают характер бассейнового размещения месторождений.

Бассейны полезных ископаемых свойственны месторождениям нефти (Волго-Уральский, Западно-Сибирский, Днепровско-Донецкий и др.), угля (Кузнецкий, Донецкий, Подмосковный и др.) нерудных полезных ископаемых (соляные бассейны Артемовско-Славянский, Соликамский, Иркутский и др.), рудных месторождений (Криворожский железорудный, Никопольский марганцевый и др.). Площади бассейнов полезных ископаемых различны и измеряются от нескольких сот (Криворожский бассейн) до нескольких сот тысяч квадратных километров (Тунгусский угольный бассейн Сибири).

Район полезных ископаемых составляет часть области и обычно характеризуется местным сосредоточением месторождений, в связи с чем он нередко называется узлом полезных ископаемых. Рудные узлы угленакопления с той или иной степенью отчетливости выделяются на общем фоне рудоносных и угленосных областей. Площади рудных узлов достигают сотен и первых тысяч квадратных километров. Примером рудных узлов могут служить 29 узлов полиметаллических месторождений, выделенных С. Смирновым на территории Восточного Забайкалья.

Рудное поле представляет собой группу месторождений, объединяемых общностью происхождения и единством геологической структуры. Площади рудных полей обычно имеют размеры от нескольких до десятков квадратных километров. Поля полезных ископаемых состоят из месторождений, а последние из тел полезных ископаемых.

Телом, или залежью, полезного ископаемого называется локальное скопление природного минерального сырья, приуроченное к определенному структурно-геологическому элементу или комбинации таких элементов.

Области, районы, поля месторождения и тела полезных ископаемых могут полностью обнажаться на поверхности земли и относиться к открытым, быть частично закрытыми перекрывающими их породами и принадлежать к полузакрытым или быть полностью погребенными и квалифицироваться как закрытые. Среди закрытых, или слепых, месторождений полезных ископаемых выделяются невскрытые до которых не дошел уровень эрозионного среза после их образования, и перекрытые, которые были образованы на поверхности земли или вскрыты в прошлые геологические времена эрозией, а затем погребены под толщей молодых отложений.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]