основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

проведение предварительных и систематических мероприятий по осушению или снижению напора подземных вод. Осушительные мероприятия могут быть затруднены.

IV группа —очень сложные месторождения: водопритоки в шахту или карьер составляют 1000—2000 м3/ч и более; проведение осушительных мероприятий затруднено.

К условиям, осложняющим разработку месторождений, относятся следующие:

а) наличие в составе вмещающей толщи неустойчивых пород; б) наличие высоких напоров подземных вод как в кровле, так и и

подошве залежи полезного ископаемого; п) возможная временная (сезонная) или постоянная связь подземных

иод с потоками или водоемами поверхностных вод; г) наличие мощных современных или древних сильнообводненных

«аллювиальных отложений в составе наносов, покрывающих месторождение; л) карстовые явления; е) многолетняя мерзлота.

21

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

22

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ЛЕКЦИЯ №3

ПОНЯТИЕ О ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Природное многообразие полезных ископаемых и различные направления их использования представляют весьма сложную картину. В связи с этим классификация промышленных типов месторождений полезных ископаемых и соответствующая характеристика составляет обширный предмет, еще не вполне разработанный в научно-теоретическом отношении. Тем не менее представления об определенных промышленных типах месторождений вошли в практику геологоразведочных работ довольно прочно. Промышленные типы месторождений служат основой сравнительного анализа разведочных данных, позволяя сопоставлять и оценивать объекты разведки по аналогии с им подобными, принадлежащими к тому же промышленному типу. В настоящем учебнике даются лишь общие представления о промышленной группировке и приводятся примеры месторождений полезных ископаемых, характеризующие некоторые важные типы.

Основополагающие представления о промышленных типах месторождений полезных ископаемых изложены в капитальных трудах В. М. Крейтера и В. И. Смирнова. Одновременно промышленная типизация и соответствующая систематизация всевозможных месторождений полезных ископаемых разрабатывалась в практике поисков, разведок и эксплуатации, что находило отражение в различного рода инструкциях и методических пособиях по геологоразведочным работам, подсчетам запасов полезного ископаемого, системам разработки и т. п.

Промышленная классификация месторождений полезных ископаемых основывается, с одной стороны, на их важнейших природных свойствах, а с другой — на возможностях и направлениях использования добываемого минерального сырья. Твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые подразделяются на группы соответственно общности их промышленного назначения. Ниже дается промышленная группировка различных полезных ископаемых по В. М. Крейтеру.

1.Минеральное топливо, включающее уголь, нефть и газ.

2.Руды черных металлов, в число которых входят железные,

марганцевые, хромовые, титановые и др.

3.Руды цветных металлов, из которых получают алюминий, медь, свинец, цинк, олово, ртуть, сурьму и многие другие металлы.

4.Руды драгоценных (благородных) металлов, в основном золота и платиноидов.

5.Руды радиоактивных элементов, преимущественно урана.

6.Руды, содержащие редкие и рассеянные элементы, литий, бериллий, тантал, ниобий, цирконий, редкие земли.

23

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

7. Руды для химической промышленности, среди которых наибольшее значение имеют каменные соли, фосфориты, апатиты, сера, плавиковый шпат.

8. Руды индустриального сырья (техническое сырье) — алмаюносные кимберлиты, асбесты, тальк, графит, оптические минералы и др.

9.Флюсы и огнеупоры для металлургической промышленности, представленные известняками, доломитом, магнезитом, кварцем, глинами.

10.Строительные материалы — бутовый и облицовочные камни, гравий и песок, известняки и глины.

11.Подземные воды, среди которых различаются источники питьевого или технического водоснабжения и минеральные источники.

Внутри этих групп выделяются природные типы месторождений по комплексу признаков. В. М. Крейтер в качестве признаков промышленного типа принял формы, размеры, качество и условия залегания тел полезных ископаемых, поскольку они оказывают решающее влияние на способы разработки и методику разведки месторождений. В. И. Смирнов при промышленной группировке рудных месторождений подчеркивал признаки: генетический класс, определяющий природу месторождения; структуру месторождения, влияющую на его формы; вещественный состав руд, являющийся основой их качества, и состав вмещающих горных пород.

Каждая из названных промышленных групп включает значительное число природных типов месторождений, вследствие чего общая классификация насчитывает сотни, типов. С развитием горной и перерабытывающей промышленности претерпевает изменения и промышленная классификация месторождений полезных ископаемых. Некоторые типы месторождений утрачивают свое прежнее значение или оказываются исчерпанными (богатые рудные жилы меди и свинца, драгоценные камни). В то же время вовлекаются в отработку месторождения новых, ранее не добывавшихся полезных ископаемых. Так, с возникновением потребностей в минеральных удобрениях, радиоактивном сырье, редких элементах появились новые промышленные типы месторождений апатита, урана, редкометальных руд.

Промышленная значимость различных типов месторождений не одинакова и измеряется в основном двумя показателями: 1) долей запасов полезного ископаемого в данном типе относительно мировых запасов этого полезного ископаемого и 2) долей добычи минерального сырья из месторождений, принадлежащих к данному типу, относительно мировой

добычи такого минерального сырья. При этом в разных странах значение одного и того же промышленного типа месторождений может быть большим или меньшим ввиду того, что отдельно взятая страна, как правило, не обладает всеми типами месторождений полезных ископаемых. Исключением является СНГ, где находятся почти все известные в мире промышленные типы месторождений.

24

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ТВЕРДЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Месторождения угля, занимающие обычно обширные территории (бассейны), довольно разнообразны по качеству и условиям залегания.

Крупнейшие угольные месторождения представлены много пластовыми угольными свитами или мощными буроугольными отложениями. Месторождения этих двух промышленных типов заключают многие миллиарды тонн угля и дают более половины добываемого в мире твердого минерального топлива.

Руды черных металлов — железа, марганца, хрома, титана — в качестве попутных компонентов содержат ванадий, германий, иногда никель и кобальт и др.

Самые крупные месторождения железных руд принадлежат к трем промышленным типам: 1) пластовые и пластообразные гематитмагнетитовые залежи среди железистых кварцитов (рис. 1); 2) пласты гематит-сидерит-шамозитовых руд среди прибрежно-морских отложений и 3) штокообразные и плитообразные залежи магнетитовых руд со скарнами в толщах осадочно-эффузивных пород. В этих типах находятся около 70% мировых запасов железных руд. Они дают примерно 80% общей мировой добычи этих руд.

Крупнейшие месторождения окисных марганцевых руд находятся в СНГ. Они представляют собой протяженные рудные пласты среди прибрежно-морских отложений. Половина мировой добычи марганца поступает из месторождений этого типа.

Наиболее значительные промышленные месторождения титановых руд принадлежат к типу древних россыпей и титаномагнетито-вым залежам в ультраосновных массивах.

Руды цветных и драгоценных металлов принадлежат ко многим разнообразным, преимущественно комплексным месторождениям, содержащим два-три и более полезных металлов.

Важнейшим типом месторождений медных руд являются медистые песчаники. Комплексные месторождения медистых сланцев кроме меди содержат серебро, молибден и ряд других рассеянных металлов. Обильны и богаты "никелем, медью, кобальтом, платиноидами сульфидные залежи в ультраосновных породах, образующие тип так называемых медно-никелевых месторождений. Широко распространен тип колчеданных полиметаллических залежей в метаморфических и эффузивно-осадочных толщах, содержащих свинец, цинк, медь, золото, серебро, индий, кадмий, галлий, германий и др. (рис. 2). Тип штокверковых месторождений меди с молибденом, золотом, рением характерен огромными рудными телами, хотя и небогатыми по содержанию полезных компонентов (рис. 3). Перечисленные типы месторождений дают больпгую часть добываемых в мире меди, никеля, свинца, цинка, молибдена и заключают в себе основную

25

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

массу этих металлов. Так же значительна попутная добыча из названных месторождений золота, серебра и некоторых рассеянных элементов.

Залегающие среди метаморфических толщ огромные свиты конгломератов, распространенные на обширных территориях Африки, несут золотое оруденение, иногда с ураном. Этот наиболее продуктивный тип золоторудных месторождений вместе с другим типом золотоносных кварцевых жил составляет главные ресурсы рудного золота в мире. Два названных типа дают более половины мировой добычи золота. В СНГ большую роль играет третий промышленный тип — золотоносные россыпи.

Ведущим промышленным типом месторождений олова являются оловоносные россыпи, заключающие 60% мировых запасов оловянного камня. Большое значение имеют также оловянно-полиметаллические жилы в эффузивно-осадочных метаморфизованных толщах (рис.4).

Наиболее значительными месторождениями киновари являются линзообразные и неправильные залежи вкрапленных руд среди песчаников и сланцев.

Основным источником алюминия являются крупные пластообразные залежи бокситов среди пестроцветных пород коры выветривания и пласты моногидратных руд, залегающие на рифогенных известняках.

Кроме перечисленных наиболее значительных промышленных типов месторождения цветных и драгоценных металлов с рассеянными в них редкими элементами образуют много других типов, представленных разнообразными рудными жилами и залежами медных, никелевых, свинцовоцинковых, золотых, вольфрамовых и молибденовых руд. Большинство из этих сравнительно небольших месторождений ценно своими высокими концентрациями рудного вещества.

Но вследствие небольших размеров такие месторождения обладают малыми запасами руд и, следовательно, промышленные типы жильных месторождений цветных металлов и золота заключают в себе меньшую долю запасов руд. Обычно они составляют и меньшую долю в добыче руд.

Руды радиоактивных элементов.. Залежи ураноносных конгломератов, песчаников и сланцев обладают наиболее крупными запасами руд, но обычно небогатых. Обособленный промышленный тин составляют рудные жилы, содержащие высокие концентрации урана, никель, кобальт, серебро, висмут, иногда медь и молибден или флюорит. Эти важнейшие типы месторождений дают почти всю современную добычу урана. Ведущим промышленным типом месторождений тория являются современные и погребенные россыпи монацита.

Основным источником редких элементов — бериллия, лития, ниобия и тантала — являются пегматитовые жилы и Грейзеновые-зоны в гранитоидах. В них находятся совместно несколько редких элементов и, кроме того, иногда в извлекаемых количествах содержатся вольфрамит, молибденит, а в грейзенах — касситерит. Таким образом, редкометальные пегматиты обычно являются источником комплексных руд.

26

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Прибрежно-морские россыпи с цирконом, монацитом и рутилом представляют собой главный промышленный тип редкоземельных месторождений, который дает большую часть добываемого в мире циркония, редкоземельных элементов и, кроме того, золото, ильменит и касситерит.

Пластообразные залежи в стратифицированных щелочных интрузивных массивах с лопаритом и редкоземельными минералами составляют важнейший промышленный тип месторождений редких элементов.

К перспективному промышленному типу месторождений ниобия и редких земель относятся крупные массивы карбонатитов.

Руды индустриального сырья исключительно многообразны. Они являются источником минерального сырья многих отраслей промышленности. Соответственно данная группа состоит из промышленных типов различных минеральных месторождений, из которых лишь отдельные приводятся здесь в качестве примеров.

Графитизированные угольные пласты среди метаморфических толщ представляют промышленный тип графитовых месторождений, характеризующихся скрыто кристаллическим состоянием полезного минерала. Жилы и линзы кристаллического графита являются другим промышленным типом этого полезного ископаемого, составляющим вместе с первым основные ресурсы графита в мире, используемого в нескольких отраслях промышленности.

Крупные жильные зоны хризотил-асбеста в серпентинитах (рис. 5) и жилы антофиллит-асбеста среди метаморфических толщ принадлежат к двум различным промышленным типам месторождений асбеста. Эти два промышленных типа дают все минеральное сырье как для асботекстильной промышленности, так и для производства различного рода огнестойких изделий и изготовления улучшенных строительных материалов.

Ведущие промышленные типы месторождений слюды представлены пегматитовыми жилами с мусковитом и жилами или гнездами флогопита в гнейсах и кристаллических доломитах.

Для месторождений алмазов характерны два промышленных типа: 1) россыпи и 2) кимберлитовые трубки. В СНГ преобладают месторождения второго типа.

Промышленные месторождения оптических минералов образуют несколько типов. Наибольшее значение имеют: кварцевые жилы в массивах транитоидов и среди кварцитов (рис. 6), гнезда флюорита и исландского шпата в пустотах карбонатных горных пород.

Руды для химической промышленности заключены в нескольких промышленных типах крупных месторождений солей и фосфатов. В эту группу входят также многие менее значительные типы месторождений стронция, бора, серы, барита, селитры, квасцов и др

Важнейшими промышленными типами месторождений, обеспечивающими сельское хозяйство натуральными удобрениями,

27

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

являются крупные плитообразные и линзообразные апатит-нефелино- вые тела, залегающие среди массивов щелочных кристаллических горных пород, и пластовые залёзки фосфоритов в свитах осадочных пород. Эти два типа месторождений обеспечивают почти всю мировую добычу фосфатных удобрений.

Среди множества месторождений ископаемых солей выделяются два промышленных типа: 1) мощные свиты пластов калийных и магнезиальных солей в песчано-глинистых отложениях, с которыми связаны рассеянные элементы (бром, рубидий и др.), 2) штокообразные и линзообразные деформированные пластовые залежи калиевых и натриевых солей в сложнодислоцированных осадочно-метаморфичес-ких толщах.

Строительные и флюсовые материалы заключаются в массивах и толщах как изверженных, так и осадочных горных пород, пригодных для выработки строительных элементов, гончарно-черепичного производства и производства цемента или для добавок в металлургическом процессе. Для тех и других целей используются в основном пески, глины, известняки, доломиты, ломаные камни, но с несколько

Важнейшими промышленными типами месторождений этой группы являются: 1) пласты глин; 2) пласты и линзы кварцевых песков; 3) пласты сливных кварцитов; 4) пласты и массивы известняков; 5) пласты и линзы доломита; 6) пласты и линзы магнезита; 7) линзообразные залежи мела 8) пласты гипсов

Эти промышленные типы дают огромные массы минерального сырья и обладают практически неисчерпаемыми запасами его в недрах. Нередко можно встретить комплексные месторождения строительных материалов, когда на одном и том же участке сосре-доточеныископаемые, относящиеся к разным промышленным типам. Кроме перечисленных важнейших промышленных типов месторождений строительных материалов имеются и другие типы месторождений, используемых в современной строительной и металлургической промышленности. Таковы, например, месторождения облицовочного камня (мраморов, туфов, гранитов, габбро, порфиритов) или формовочных материалов для литейного производства и т. п.

ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.

Подземные воды как месторождения полезных ископаемых можно подразделить на три промышленных типа: 1) грунтовые воды, залегающие неглубоко от дневной поверхность; 2) артезианские воды, залегающие в дислоцированных толщах, обычно на больших глубинах; 3) минеральные воды преимущественно трещинного происхождения, образующие целебные источники. Грунтовые воды занимают обширные площади среди осадочных отложений, их ресурсы оцениваются по величине речного стока, обычно различного в разных частях региона (рис. 7). Артезианские воды приурочены к скальным породам, но иногда встречаются и среди рыхлых четвертичных отложений. Последний промышленный тип — минеральные воды —

28

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

слагается из нескольких подтипов, различаемых по составу растворенных в воде элементов и соответственно имеющих разное назначение.

Рассолы, служащие источниками получения легко растворимых природных солей и других соединений, используются промышленностью в ограниченных масштабах. Они могут быть подразделены условно на два промышленных типа: 1) рассолы пересыщенных водоемов (высыхающие озера); 2) подземные рассолы, содержащие галоидные и сульфатные соединения.

Нефть находится в различных природных средах и ее месторождения отличаются многообразием форм, условий залегания и качества. Важнейшими промышленными типами нефтяных месторождений являются две группы, существенно различающиеся по условиям залегания: 1) нефтяные залежи в пологих слоистых структурах слабо деформированных свит песчано-глинистых отложений, преимущественно на платформах; 2) нефтяные залежи в интенсивно дислоцированных с разрывами осадочнометаморфических толщах, в складчатых областях. Последние преобладают в Бакинской нефтеносной области. Там наиболее крупные месторождения нефти связаны с различными складками. Среди них многие месторождения осложнены разрывными нарушениями (рис. 8); меньшее значение имеют месторождения нефти, связанные с моноклинальным спокойным залеганием слоев.

Газы, заключенные в земной коре, разнообразны — от простейших элементарных газов до сложных газообразных органических соединений. На современном уровне развития техники промышленными являются только горючие газы, которые принадлежат к двум основным промышленным типам: 1) чисто газовые месторождения в разнородных по проницаемости осадочных толщах; 2) газонефтяные месторождения, где газ содержится или в смешанном с нефтью состоянии или раздельно в пределах газонефтеносной геологической структуры.

29

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Геологический разрез Восточно-Ингулецкой синклинали в Криворожье (по Я. Н. Белевцеву)

1 — третичные и четвертичные отложения; 2 — углистые кварц-серицитовые сланцы; 3 — охристые кварц-серицитовые сланцы; 4 — магнетит-силикатные сланцы; 5 — метапесчаники и кварциты; 6

— брекчии и конгломераты; 7 — железорудные залежи; 4 — железистые роговики и джеспилиты; 9 — тектонические нарушения. Цифры у скважины: вверху — № скважины, внизу — глубина скважины

30

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»