36. Месторожденія карбонатных пород.

Общие сведения. Карбонатные породы сложены главным образом карбонатами кальция и магния, реже железа и марганца. Они достаточно широко распространены в земной коре, составляя более 15 % ее массы. К ним относятся известняк, мергель, мрамор, травертин, известковая гажа, мел, доломит, жильные карбонатные породы, карбонатиты и др. В составе этих пород, помимо собственно карбонатов, в качестве примеси нередко присутствуют глинистые частицы, кварц, полевые шпаты, хлорит, глауконит, углистое вещество, сульфаты и др. Среди карбонатных пород резко доминируют осадочные. Они формировались в морских, лагунных и озерных условиях хемогенным, кластогенным или органогенным путем. Подчиненное значение имеют породы метаморфогенного (мрамор и др.) и эндогенного генезиса (карбонатиты).

Известняк - осадочная порода, состоящая главным образом из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, очень редко из арагонита. Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу минерала кальцита СаСО₃ (56,6 % СаО и 44,0 % СО₂). Наиболее частыми примесями в известняках являются: глинистые минералы, доломит, сидерит, опал, халцедон, кварц, оксиды и гидрооксиды железа и марганца, пирит, марказит, гипс, органическое вещество и др. Название известняков обычно дается в зависимости от особенностей слагающих их компонентов, или структуры (брахиоподовые, оолитовые, комковатые, кристаллические, обломочные и др.).

Доломит - карбонатная порода, сложенная преимущественно минералом доломитом - СаМg(СО₃)₂ - Основными примесями в доломитовой породе являются кальцит, глинистые минералы, опал, халцедон, сидерит, анкерит, кварц, оксиды и гидрооксиды железа и др. В природе доломит встречается в крупно,-мелко- и скрытокристаллических агрегатах. В осадочных формациях доломит слагает пласты, прослои, линзы и тела неправильной формы. В гидротермальных и рудных месторождениях доломит встречается в ассоциации с флюоритом, баритом, сульфидами, а также в измененных основных и ультраосновных породах. Доломит связан переходами с известняком, образуя ряд доломит-кальцит.

Мел - белая полусвязная порода, состоящая на 96-99 % из СаСО₃. В составе карбонатовой части мела различают три группы компонентов: 1) органические остатки (в основном морские планктонные водоросли - кокколитофориды; 2) кристаллы кальцита с хорошими гранями; 3) порошковатый кальцит.

Применение в промышленности. Карбонатные породы широко применяются в различных отраслях промышленности. Известняки и мел используются как сырье в промышленности вяжущих веществ для производства портланд-демента, воздушной и гидравлической извести. Особенно ценным сырьем для производства цемента являются так называемые «мергели-натуралы». В металлургии известняки и доломиты находят применение в качестве флосов при выплавке и первичной переработке железа и некоторых цветных металлов. Карбонатные породы применяются в химической, пищевой, бумажной, резиновой, полиграфической и других отраслях промышленности. В сельском хозяйстве мел, доломит и известняк используются для известкования почв.

Генетические типы промышленных месторождений. Среди большого разнообразия месторождений карбонатного сырья выделяются три основных геолого-промышленных типа: 1) субгоризонтальные пласты, линзы и горизонты мела, мергелей, известняков и доломитов большого площадного распространения в разрезах платформенных карбонатно-терригенных формаций различного возраста (группа Вольских месторождений Восточно-Европейской платформы, месторождения мела и мергелей Могилевской области в Беларуси); 2) круто- и пологопадающис пласты, линзы и пачки ритмичного чередования мергелей, известняков и карбонатных глин мощностью в десятки метров в разрезах складчатых геосинклинальных карбонатно-терригенных флишевых толщ (Новороссийские месторождения); 3) слабо наклонные, быстро выклинивающиеся пластовые, линзовидыые и сложной формы залежи доломитов и органогенных известняков с мелом и мергелями неравномерной, меняющейся мощности в десятки метров в составе карбонатных рифогенных, соленосных и терригенных толщ краевых и межгорных прогибов и внутренних впадин (месторождения штатов Индиана, Иллинойс, Огайо и др.).

Геология месторождений карбонатного сырья. Новороссийская группа месторождений расположена в полосе вдоль северо-восточного побережья Черного моря близ г. Новороссийска. Она приурочена к флишевой зоне позднемелового возраста. До 1949 г. здесь большое промышленное значение имели «мергели-натуралы». В настоящее время используются в основном все разности карбонатных пород и добыча ведется валовым способом. В группе имеются месторождения Новороссийские I, II, III, IV, Атакойское и др. Месторождения приурочены к флишевой толще, слагающей крылья Маркотхской антиклинали, вытянутой параллельно берегу моря более чем на 50 км. Антиклиналь имеет изоклинное строение, опрокинута на юго-запад с падением крыльев под углом 20— 70 °. Она осложнена сбросами и надвигами. Флишевая толща состоит из многократно повторяющихся тонких слоев (15-20 см) известняков и мергелей с подчиненными прослоями известковых глин и тонкими (0,1-2 мм) прослоями песчаников. По содержанию СаСО₃ в составе флишевой толщи выделяется несколько характерных разновидностей пород: 1) «высокие» известняки, содержащие СаСО₃ более 83 %; 2) «мергели-натуралы» с содержанием СаСО₃ 75-83 %; 3) «романчики» - мергели с содержанием СаСО₃ 60—75 %; 4) «трескуны» - мергелистые сланцы (СаСО₃ 39-60 %); 5) «дикари», к которым относятся известково-глинистые песчаники и песчанистые из¬вестняки; 6) «подмазки» - мягкие известковые и неизвестковые глины, образующие тонкие (1-3 мм) прослои.

Для производства цемента пригодна лишь часть толщи мощностью 250-300 м, выделяемая в качестве маркотхской цементной свиты. Эта свита в свою очередь расчленяется на четыре подсвиты, из которых промышленное значение имеет «подсвита натуралов», или так называемая «стопластовая» свита, в разрезе которой на долю «мергелей-натуралов» приходится около 70-75 %. Разработка месторождений осуществляется карьерами. Мощность вскрышных пород, представленных четвертичными аллювиальными, элювиальными и делювиальными образованиями, с учетом почвенно-раститсльного слоя составляет 0,2—1,5 м. Мощность вскрываемой части разреза «стопластовой» свиты - 210-280 м. В последние годы производится шихтовка добываемого карбонатного сырья. Ежегодная суммарная добыча цементного сырья на Новороссийских месторождениях составляет 7-8 млн т.