Типы месторождений полезных ископаемых

Таблица 1Объем воды, имеющейся на Земле

Единство природных вод Земли

Воды земного шара едины. Воды всех геосфер имеют тесную взаимосвязь и их баланс находится в равновесии. Воды в любом виде тесно связаны будь то вода, заключенная в горных ледниках, ледовом покрове северных и южных морей, ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии, вода морей и океанов, речная вода, почвенный раствор, минеральные источники, фумаролы и гейзеры представляют собой единое природное явление, тесно связанное между собой.

Всего на Земле содержится около 1 400 млн. км 3 воды. Подавляющий объем воды гидросферы Земли относится к морям и океанам. Имеются разные оценки объема воды, заключенной в ледниках, озерах реках и атмосфере. Они приведены в таблице 1.

*Без учета подземных вод Антарктиды, оцениваемых приблизительно в 2 000 тыс. км 3 .

Гидрогеологические работы на участках месторождений твердых полезных ископаемых всегда направлены на решение целого круга задач:

— изучение гидрогеологических условий отработки месторождения, влияния подземных вод на устойчивость бортов горных выработок и качество руды;

— выполнение прогнозных расчетов величины водопритоков в горные выработки;

— получение исходных данных для проектирования систем водоотлива, осушения месторождения, проведения дренажных мероприятий и водопонижения;

— выполнение поисковых работ в целях хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения добывающего предприятия.

В качестве примера таких работ рассмотрим комплекс гидрогеологических исследований, выполненных специалистами Научно-производственной группы «Тектоника» на участке Амазарканского золоторудного месторождения (Могочинский район Читинской области) в 2011 г.

Амазарканское золоторудное месторождение локализовано в интенсивно измененных кристаллических породах докембрия, с включениями интрузий палеозойского и мезозойского возраста и приурочено к узлу сочленения разнонаправленных и разновозрастных тектонических структур. В настоящее время месторождение разрабатывается открытым способом. Извлечение золота производится с применением технологии кучного выщелачивания.

Бассейн р. Амазаркан характеризуется развитием толщ многолетнемерзлых пород сплошного распространения с прерывистыми сквозными и несквозными таликами. Мощность толщи многолетнемерзлых пород составляет от 100 до 200 м [1].

В районе месторождения встречаются экзогенные и экзогенно-эндогенные талики. Естественные экзогенные (надмерзлотные подрусловые) талики наблюдаются в долине р. Амазаркан с высотными отметками 780–790 м. Мощность их незначительна и не превышает 15 м. Ниже глубины 10–15 м в долинах рек и ручьев вскрыта толща многолетнемерзлых пород на всю глубину изучения.

Экзогенно–эндогенные талики распространены на склонах речных доли преимущественно южной экспозиции, а также на повышенных участках рельефа. Поверхностные границы таликов картируются на абсолютных отметках выше 915–920 м. Граница распространения зоны подмерзлотных и межмерзлотных вод, приуроченных к таликам экзогенно-эндогенного типа, проходит ниже по склону на абсолютных отметках 860–870 м. Поисковые скважины вскрывают здесь напорные воды, при этом дебиты самоизлива достигают 1,0–2,0 л/с (рисунок 1). На площадях развития таликов существует гидравлическая связь между надмерзлотными водами сезонно-талого слоя и подмерзлотными водами трещинного криогенно–таликового водоносного комплекса.

Рисунок 1. Скважина с самоизливом 1,2 л/с. Восточный фланг Широтной залежи Амазарканского золоторудного месторождения

Межмерзлотные и подмерзлотные воды, встреченные в пределах Амазарканского золоторудного месторождения, пресные с минерализацией 0,4 г/л, по химическому составу сульфатно–гидрокарбонатные магниево–кальциевые.

При выполнении гидрогеологических исследований в Забайкалье специалисты НПГ «Тектоника» использовали накопленный опыт работ на участках распространения скальных пород в пределах Уральского региона. Опыт изучения фильтрационной структуры скальных массивов был ранее обобщен в рамках научного направления «гидрогеомеханика скальных массивов» [5].

Как показывает практика, наиболее эффективным методом решения гидрогеологических задач на площадях залегания скальных пород является целенаправленный поиск, выделение и изучение линейных проницаемых зон тектонических нарушений [3]. Зоны тектонических разломов нередко обладают фильтрационными свойствами, на порядок превосходящими среднюю проницаемость породного массива, формируют гидродинамическую структуру рудных полей и предопределяют гидрогеологические условия месторождений [2, 5].

Гидрогеологические исследования в пределах площадей распространения скальных горных пород должны опираться на методы геомеханического анализа. Основная идея геомеханического анализа заключается в том, что фильтрационная структура трещинных водоносных комплексов в пределах массивов прочных скальных пород формируется под воздействием современных тектонических сил. Силовое воздействие на массивы горных пород обусловлено естественным напряженно–деформированным состоянием земной коры. Породные массивы постоянно находятся в состоянии предельного равновесия, когда избыточные напряжения снимаются в результате деформаций. Результатом деформаций является формирование массовой трещиноватости и тектонических разломов [2, 4, 5].

Тектонические разломы и трещины являются подвижными структурами. Взаимное расположение систем трещин, простирание тектонических разломов и кинематика смещения вдоль тектонических швов контролируются современным полем напряжений. Взаимное расположение тектонических структур зависит от ориентировки трех векторов главных нормальных напряжений [2, 4, 5].

Распределение азимутов простирания тектонических разломов подчиняется определенным закономерностям, что дает широкие возможности для их анализа. Изучение закономерностей ориентировки тектонических разломов позволяет прогнозировать расположение наиболее проницаемых водоносных зон и способствует выбору перспективных водоносных участков.

Одним из методов геомеханического анализа является построение роз–диаграмм ориентировки тектонических разломов и линейных элементов рельефа. Суть метода состоит в измерении азимутов простирания и относительных длин тектонических разломов, обозначенных на геологических и гидрогеологических картах, и нанесении их на розу–диаграмму. На диаграмме откладываются отрезки с азимутами простирания, соответствующими простиранию разломов. Если в некоторый угловой диапазон (например, от 265 до 270 0 ) попадает несколько отрезков, их длины складываются. В результате, на диаграмме образуются пики, которые показывают, разломы с какими азимутами простирания имеют наибольшую суммарную длину или, иными словами, разломы какой ориентировки имеют преимущественное развитие на данной территории.

Построение роз–диаграмм может выполняться не только на основании геологических данных, но и путем геоморфологического анализа участка местности с выделением выраженных линейных элементов рельефа: линейных участков русел рек, ручьев, логов и понижений, цепочек озер и пр.

Как правило, построение роз-диаграмм позволяет выявить типовую картину распределения тектонических нарушений в массиве. На рисунке 2 показана типовая структура пространственного расположения тектонических разломов в скальных массивах Уральского региона [2]. На представленной розе-диаграмме показаны характерные пики, соответствующие группам разломов с определенной кинематикой смещения.

(1) Рудообразующие процессы тесно связаны с породообразующими процессами (Обручев, 1928), и рудные месторождения возникают благодаря дифференциации вещества как результат его постоянного кругооборота в осадочном, магматическом и метаморфическом циклах формирования пород и геологических структур (Смирнов, 1969).

(2) Классификация должна быть как можно более простой, удобной и понятной для потребителя.

(3) Классификация должна быть такой, чтобы в будущем в нее могли быть добавлены новые типы месторождений (Cox, Singer, 1986). Приводимая ниже типизация базируется на сводной генетической классификации рудных месторождений, разработанной В.И. Смирновым (1969), с учетом ряда положений и подходов, использованных в систематиках О.Р.Экстранда (Extrand, 1984), Д.П.Кокса и Д.А.Сингера (Cox, Singer, 1986). Используя кратко охарактеризованные выше основные принципы и подходы в приводимой ниже классификации месторождений Востока России, месторождения сгруппированы в пять иерархических уровней организации металлогенических таксонов, в соответствии со следующими главными особенностями классифицируемых объектов: (а) условия формирования вмещающих и генетически связанных с месторожде-ниями пород, (б) генетические особенности месторождений и (в) минеральный или элементный состав руд:

Модельный тип месторождений

В качестве основной классификационной единицы принят модельный тип (модель) месторождения, в определенной мере отвечающий более общепринятому в отечественной геологической литературе понятию «рудная формация».

Модели месторождений сгруппированы в четыре больших группы в соответствии с главными геологическими процессами, с которыми связаны месторождения: (1) магматическими; (2) осадочными; (3) метаморфическими; и (4) поверхностными. Выделена также группа экзотических рудоформирующих процессов

Месторождения, связанные с магматическими процессами

Месторождения, связанные с осадочными процессами

источник

Полезные ископаемые и их классификации

Поле́зные ископа́емые – минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства (например, в качестве сырья или топлива).

Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, гнёзд, россыпей и пр.). Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения – районы, провинции и бассейны.

Область науки и технологии, посвящённая добыче полезных ископаемых, именуется горным делом.

Классификации полезных ископаемых

Классификации их могут быть различными. Часто используют по технологии использования. Применяется также генетическая классификация, в основу которой положены возраст и особенности происхождения; при этом обычно выделяют ресурсы докембрийской, нижнепалеозойской, верхнепалеозойской, мезозойской и кайнозойской геологических эпох.

По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на твёрдые (уголь, руды, нерудные п. и.), жидкие (вода, минеральные воды, нефть, рассолы) и газообразные (газ природный, горючие и инертные газы).

По технологии использования:

1. Топливно-энергетическое сырье – нефть, уголь, газ, уран, торф, горючие сланцы и т.д.

2. Черные лимитирующие и тугоплавкие металлы – железо, хром, марганец, кобальт, никель, вольфрам и т.д.

3. Цветные металлы – цинк, алюминий, медь, свинец и т.д.

4. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы и т.д.

5. Технические ресурсы и строительные материалы – песок, глина, щебень и т.д.

6. Химическое и агрономическое сырье – фосфориты, апатиты и т.д.

Выделяют три группы полезных ископаемых:

Металлические полезные ископаемые служат для извлечения из них металлов.

Неметаллические полезные ископаемые объединяют строительные материалы (естественные и искусственные), рудоминеральное неметаллическое сырье (слюды, графит, алмазы) и химическое минеральное сырье (калийные соли, фосфаты, сера).

Горючие ископаемые используются как энергетическое и металлургическое топливо; продукты их переработки служат сырьем для химической промышленности.

Генетическая классификация: эндогенного и экзогенного происхождения, в отдельную группу выделяют метаморфогенные месторождения полезных ископаемых, которые образуются в результате преобразования при определенных физико-химических условиях эндогенных и экзогенных месторождений.

Эндогенные месторождения разделяются, учитывая характер физико-химической системы, породившей руду, на три категории:

— магматические месторождения, к ним относятся месторождения, образовавшиеся при процессах дифференциации и кристаллизации магмы непосредственно во вмещающих изверженных породах.

— пегматитовые месторождения. Пегматиты и находящиеся в них полезные ископаемые принадлежат к самостоятельной группе позднемагматических образований, формирующихся в самых завершающих ступнях отвердевания интрузивных массивов и располагающихся близ их кровли. Пегматиты образуют дайкообразные, линзообразные залежи и жилы. Характерными особенностями их являются: крупные и гигантские разметы зерен минералов; особая структура и текстура; сложные минеральные ассоциации.

— постмагматические месторождения. Эти месторождения всегда возникают позже тех пород, которые их вмещают. Они образуются под воздействием остаточных магматических расплавов. Постмагматические месторождения делятся на контактово-метасоматические (скарновые) месторождения и гидротермальные. Скарновые месторождения образуются на контактах интрузивных и вмещающих (чаще всего карбонатных) пород в результате воздействия газовых и гидротермальных растворов. Среди скарнов из рудных месторождений наиболее крупные по запасам – магнетитовые месторождения железных руд. Однако в общем балансе железорудных месторождений скарновый тип имеет подчиненное значение. Гидротермальные месторождения развиты значительно шире других генетических типов эндогенных месторождений и являются очень важными в практическом отношении. Гидротермальные месторождения создаются циркулирующими под поверхностью земли горячими минерализованными газо-жидкими растворами. Скопления полезных ископаемых гидротермального генезиса возникают как вследствие отложения минеральных масс в пустотах пород, так и в связи с замещением последних.

Экзогенные месторождения полезных ископаемых возникают в результате геологических процессов, протекающих в поверхностной зоне земной коры. Среди них выделяют:

— месторождения выветривания. Верхняя часть земной коры, где происходят процессы выветривания, называются корой выветривания. Накопление вещества полезного ископаемого в коре выветривания происходит двумя путями. Во-первых, вследствие растворения и выноса приповерхностными водами пустых горных пород, вещество полезного ископаемого накапливается в остатке. Во-вторых, в связи с растворением этими водами ценных компонентов горных пород, их инфильтрацией и переотложением в нижней части коры выветривания.

— осадочные месторождения. Образование осадочных месторождений происходит по схеме: разрушение → перенос → отложение → диагенез. Осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях, в водной среде, при температуре до 500 С°, при низком и среднем давлении. Выделяют механические осадочные месторождения, химические осадочные месторождения и биохимические осадочные месторождения. Механические осадочные месторождения образуются за счет материала, возникшего при физическом выветривании. При переносе взвешенное вещество осаждается последовательно в зависимости от формы, размера частиц, их удельного веса, скорости и массы водного потока; этот процесс называется механической дифференциацией осадков. Среди механических осадков выделяют месторождения обломочных пород и россыпи. Химические осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях на дне морских, озерных водоемов и болот за счет минеральных веществ, находившихся ранее в растворенном состоянии в воде. Источником для образования месторождений является морская вода, а также продукты химического выветривания горных пород и руд. Растворенные вещества отлагаются на дне водоемов в виде химических осадков путем кристаллизации из истинных растворов или коагуляции из коллоидных растворов. Биохимические осадочные месторождения возникают в результате жизнедеятельности организмов, которые концентрируют в себе большое количество тех или иных элементов. К этому генетическому типу относятся месторождения известняков, диатомитов, серы, фосфоритов и каустобиолиты.

Метаморфогенные месторождения. Они разделяются на:

— метаморфизованные месторождения образуются при процессах регионального и термального контактового метаморфизма за счет ранее существовавших месторождений полезных ископаемых. При этом форма, состав и строение тел полезных ископаемых приобретают метаморфические признаки, но не изменяется промышленное применение минерального сырья. К этому типу относятся месторождения металлических полезных ископаемых – железа, марганца, золота и урана, реже неметаллов – апатита, графита наждака и других.

— метаморфические месторождения возникают в процессе метаморфизма горных пород, не представляющих до этого промышленной ценности, за счет перегруппировки минерального вещества. Представлены преимущественно неметаллическими полезными ископаемыми. Известны метаморфические месторождения мраморов, кварцитов, яшм, андалузита, ставролита, графита и других.

Геологические условия образования и региональные закономерности размещения месторождений.

П. и. формировались в течение всей истории развития земной коры, вследствие эндогенных и экзогенных процессов. Вещества, необходимые для образования П. и., поступают в магматических расплавах, жидких и газообразных растворах из верхней мантии, земной коры и поверхности Земли.

Магматогенные (эндогенные) месторождения подразделяются на несколько групп. Так, при внедрении в земную кору и остывании магматических расплавов образуются Магматические месторождения. С интрузивами основного состава связаны руды Cr, Fe, Ti, Ni, Cu, Со, группы платиновых металлов и др.; к щелочным массивам магматических пород приурочены руды Р, Та, Nb, Zr и редких земель. С гранитными пегматитами генетически связаны месторождения слюды, полевых шпатов, драгоценных камней, руд Be, Li, Cs. Nb, Ta, частью Sn, U и редких земель. Карбонатиты, ассоциированные с ультраосновными – щелочными породами, представляют собой важный тип месторождений, в которых накапливаются руды Fe, Cu, Nb, Ta, редких земель, а также апатита и слюд. В контактово-метасоматических месторождениях, особенно в скарнах (См. Скарны), находятся руды Fe, Cu, Со, Pb, Zn, W, Mo, Sn, Be, U, Au, скопления горного хрусталя, графита, бора и др. П. и. Большое количество П. и. концентрируется в пневматолитовых месторождениях и гидротермальных месторождениях. Среди них главное значение имеют месторождения руд Cu, Ni, Со, Zn, Pb, Bi, Mo, W, Sn, Li, Be, Ta, Nb, As, Sb, Hg, Cd, In, S, Se, Au, Ag, U, Ra, а также кварца, барита, флюорита, асбеста и др.

Седиментогенные месторождения, возникающие при экзогенных процессах, подразделяются на осадочные, россыпные и выветривания. Осадочные месторождения формируются на дне морей, озёр, рек и болот, образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных горных породах. Россыпи, содержащие ценные минералы (золото, платину, алмазы и др.), накапливаются в прибрежных отложениях океанов и морей, а также в речных и озёрных отложениях, на склонах долин. Месторождения выветривания связаны с древней и современной корой выветривания, для которой характерны инфильтрационные месторождения руд урана, меди, самородной серы и остаточные месторождения никеля, железа, марганца, бокситов, магнезита, каолина.

В обстановке высоких давлений и температур, которые господствуют в глубоких недрах, преобразуются ранее существовавшие месторождения с возникновением метаморфогенных залежей (например, железной руды Криворожского бассейна и Курской магнитной аномалии, золотые и урановые руды Южной Африки) либо образуются вновь в процессе метаморфизма горных пород (месторождения мрамора, андалузита, кианита, графита и др.).

Крупные, географически и геологически обособленные территории, с приуроченными к ним определёнными группами месторождений, называют провинциями П. и. Закономерности размещения П. и. в пределах провинций зависят от принадлежности региона к геосинклиналям, платформам и зонам тектоно-магматической активизации, от их геологического возраста, эпохи формирования П. и., 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.

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 П. и. и их географическому положению (например, оловянная провинция Дальнего Востока, Украинская графитоносная провинция, Тунгусская графитоносная провинция, золотоносная провинция Колымы, свинцово-цинковая провинция долины Миссисипи в США, 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.

Учение о П. и. Первые представления об условиях образования П. и. 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. Век спустя Гераклит и несколько позже Зенон утверждали, что П. и. образовались под воздействием огня. В средние века Г. Агрикола исследовал условия образования П. и. и впервые классифицировал месторождения по форме залегания. М. В. Ломоносов положил начало изучению генезиса П. и. в развитии. Этому были посвящены также работы плутониста Дж. Геттона и нептуниста А. Вернера. Из русских геологов значительный вклад в геологию П. и. внесли Д. И. Соколов, Г. Е. Шуровский, К. И. Богданович, В. А. Обручев и др.

Отдельными примерами поисковых признаков полезных ископаемых, без разделения на прямые и косвенные, являются:

Минералы – спутники рудных месторождений (для алмаза – пироп, для рудного золота — кварц и пирит, для платины нижнетагильского типа – хромистый железняк и пр.)

Их присутствие в перенесенных обломках, валунах и т. п., попадающихся на склонах, в ложбинах, руслах водотоков и пр.

Прямое наличие в горных обнажениях, выработках, керне

Повышенное содержание их элементов-индикаторов в минеральных источниках

Повышенное содержание их элементов-индикаторов в растительности

При разведке найденного месторождения, закладывают шурфы, проходят канавы, разрезы, бурят скважины и др.

Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 59 | Нарушение авторских прав

lektsii.net — Лекции.Нет — 2014-2018 год. (0.011 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав

Образование месторождений — сложное явление. Для того чтобы его понять, нужно найти ответы на многие вопросы: что такое месторождение, полезное ископаемое, где искать источник рудного вещества, в результате каких геологических процессов происходит отложение и накопление полезных компонентов, составляющих руду. В геологической летописи рудообразования на территории Хибинскго края выделяются пять эпох: верхнеархейская — древнее 2,6 миллиардов лет, нижнепротерозойская — 2,6-1,9 миллиардов лет, среднепротерозойская — 1,9-1,6 миллиардов лет, палеозойская — 570-230 миллионов лет и кайнозойская — моложе 67 миллионов лет.

В каждую из этих эпох формировались различные полезные ископаемые, причем условия образования месторождений были тоже неодинаковыми. Добывались полезные ископаемые двумя способами: открытым и подземным, но на сегодняшний день количество открытых работ на горных массивах снижается. Вскоре добыча полезных ископаемых на Кольском полуострове будет вестись только подземным способом. Следует отметить, что на территории Хибинского горного массива насчитывается приблизительно 500 видов минералов.

Такое большое количество полезных ископаемых, в том числе минералов, не встречается больше нигде на Земле. Практическую ценность имеют более десятка ископаемых минералов, а ста видов из них не имеют аналогов.

Поскольку руды являются полезными горными породами, то и условия их образования следует изучать в тесной связи с историей развития земной коры. По способам образования полезные ископаемые можно разделить на три группы: осадочные, магматические и метаморфические. Самыми древними полезными ископаемыми в Мурманской области являются железистые кварциты Оленегорской группы месторождений. Их возраст — приблизительно 3 миллиардов лет. Большинство геологов считают, что рудные минералы — магнетит, гематит и кварц накапливались в виде осадков на дне древнего моря, существовавшего в архейскую эру, то есть имеют первично-осадочное происхождение. В результате длительного разрушения горных пород суши под воздействием трех стихий — воды, ветра и солнца, из них выносились железо и кремний, которые осаждались на дне моря.

В пользу такого предположения свидетельствует полосчатое строение пластов, напоминающее слоеный пирог: полосы рудных минералов чередуются с полосами из кварца. По мере накопления масс рудного вещества такие участки погружались в глубь земной коры, где подвергались метаморфизму, то есть воздействию высоких температур и больших давлений. За многие сотни миллионов лет рудные пласты крепко сцементировались, кристаллизовались и даже оказались сдвинутыми и перевернутыми. И если во время рудоотложения они залегали горизонтально, то потом были наклонены под разными углами. В таком виде мы наблюдаем их и в настоящее время.

Однако имеются и другие объяснения происхождения железистых кварцитов. Некоторые геологи считают, что накопление железа и кремния на дне моря связано с подводными извержениями вулканов, а потом уже рудное вещество претерпело метаморфизм. Выдвигалась и внеземная гипотеза осаждения железа из космической пыли. Известно, например, что в составе пылевидных туманностей Млечного Пути содержатся крупинки железа. Наша планета, проходя через эти туманности, подобно магниту, притягивала железистые частицы, которые и явились источником рудного вещества, а кремний поступал из земных горных пород. Такое объяснение небесспорно. Дело в том, что в этом случае вместе с железом из Космоса на Землю поступал бы и никель, который всегда встречается в железных метеоритах. Однако в железистых кварцитах минералы никеля отсутствуют.

По физическому состоянию различают полезные ископаемые:твердые (уголь, руды металлов, горно-химическое и строительное сырье и др.), жидкие (нефть, минеральные воды и др.) и газообразные(горючие газы).

Классификация месторождений полезных ископаемых основывается на важнейших природных свойствах и направлениях использования минерального сырья. Они разделяются следующим образом:

− горючие полезные ископаемые (уголь, сланцы, битумы);

− руды черных металлов (железо, марганец, хром, титан, ванадий);

− руды цветных металлов (алюминий, магний, никель, кобальт, медь, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден, висмут, сурьма, ртуть);

− руды благородных металлов (золото, серебро, платина);

− руды радиоактивных металлов (радий, уран, торий);

− руды редких и рассеянных элементов (литий, цезий, рубидий, бериллий, иттирий, скандий, германий, рений, таллий, галлий, кадмий, индий, селен, теллур);

− руды химической промышленности (соли, фосфориты, апатиты, сера, полевой шпат);

− руды индустриального сырья (барит, флюорит, асбест, тальк, графит, пьезо-и оптические минералы, слюда, кварц, корунд, наждак);

− флюсы и огнеупоры для металлургической промышленности (известняк, доломит, магнезит, глина);

− природные строительные материалы (бутовый, блочный и облицо-вочный камни, гравий, песок, известняк, глина, гипс, туф, ангидрит);

− алмазы и камнесамоцветное сырье (алмаз, сапфир, рубин, алексан-дрит, изумруд, аквамарин, турмалин, кварц, хризолит, гранит, пироп, алман-дин, циркон, агат, оникс, бирюза, лазурит, лунный и солнечный камни, орлец, яшма, гагат, янтарь).

Залежь полезного ископаемого, ее формы и геометрические параметры

Залежь полезного ископаемого представляет собой тело с промышленным содержанием полезных компонентов, размещенное в массиве горных пород и ограниченное поверхностями раздела с вмещающими породами.

По своей форме залежи подразделяют на пластовые и пластообразные, столбообразные, линзообразные, жильные, изометрические, сложные.

Пластовые и пластообразные залежи ограничены двумя приблизительно параллельными поверхностями и занимают значительную площадь. Пластообразная залежь отличается от пластовой менее выдержанной формой и мощностью.

Столбообразные залежи имеют значительную протяженность по глубине и небольшие размеры в поперечном сечении.

Линзообразные залежи в сечении представляют собой форму линз, мощность которых в центральной части достигает сотни метров.

Жильные залежи сформировались в результате заполнения минеральным веществом трещин в горных породах.

Изометрические залежи одинаково развиты во всех трех направлениях в пространстве. К их числу относятся штокообразные и гнездообразные залежи; карманы, погреба и другие мелкие тела.

Сложные формы залежей имеют изменчивую форму. Они часто бывают изогнуты, перемяты раздроблены и тому подобное.

Элементы залегания пласта

К элементам залегания пласта относятся: простирание (длина), падение (ширина), мощность (толщина), угол падения и глубина залегания.

Мощностью пласта m называется расстояние по нормали между кровлей и почвой пласта. Такую мощность еще называют нормальной (или истинной (рисунок 2.2).

Углом падения αназывается вертикальный угол, составленный линией падения с горизонтальной плоскостью. Угол падения измеряется от 0 до 90°.

Глубиной залегания Н – расстояние по вертикали между уровнем поверхности и кровлей пласта.

Элементы залегания определяются в конкретной точке «a» с координатами X,У,Z.

Рисунок 2.1 – Элементы залегания пластовой залежи (пласта)

Рисунок 2.2 – Мощность пластовой залежи (пласта)

Горные породы, в которых залегает пласт, называют боковыми (вмещающими) породами.

Горные породы, лежащие непосредственно над пластом, называют кровлей пласта. Горные породы, лежащие непосредственно под пластом, называют почвой пласта. У крутых пластов почву часто называют лежачим боком, а кровлю – висячим боком.

Полезные ископаемые и их классификации

Поле́зные ископа́емые – минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства (например, в качестве сырья или топлива).

Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, гнёзд, россыпей и пр.). Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения – районы, провинции и бассейны.

Область науки и технологии, посвящённая добыче полезных ископаемых, именуется горным делом.

Классификации полезных ископаемых

Классификации их могут быть различными. Часто используют по технологии использования. Применяется также генетическая классификация, в основу которой положены возраст и особенности происхождения; при этом обычно выделяют ресурсы докембрийской, нижнепалеозойской, верхнепалеозойской, мезозойской и кайнозойской геологических эпох.

По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на твёрдые (уголь, руды, нерудные п. и.), жидкие (вода, минеральные воды, нефть, рассолы) и газообразные (газ природный, горючие и инертные газы).

По технологии использования:

1. Топливно-энергетическое сырье – нефть, уголь, газ, уран, торф, горючие сланцы и т.д.

2. Черные лимитирующие и тугоплавкие металлы – железо, хром, марганец, кобальт, никель, вольфрам и т.д.

3. Цветные металлы – цинк, алюминий, медь, свинец и т.д.

4. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы и т.д.

5. Технические ресурсы и строительные материалы – песок, глина, щебень и т.д.

6. Химическое и агрономическое сырье – фосфориты, апатиты и т.д.

Выделяют три группы полезных ископаемых:

Металлические полезные ископаемые служат для извлечения из них металлов.

Неметаллические полезные ископаемые объединяют строительные материалы (естественные и искусственные), рудоминеральное неметаллическое сырье (слюды, графит, алмазы) и химическое минеральное сырье (калийные соли, фосфаты, сера).

Горючие ископаемые используются как энергетическое и металлургическое топливо; продукты их переработки служат сырьем для химической промышленности.

Генетическая классификация: эндогенного и экзогенного происхождения, в отдельную группу выделяют метаморфогенные месторождения полезных ископаемых, которые образуются в результате преобразования при определенных физико-химических условиях эндогенных и экзогенных месторождений.

Эндогенные месторождения разделяются, учитывая характер физико-химической системы, породившей руду, на три категории:

— магматические месторождения, к ним относятся месторождения, образовавшиеся при процессах дифференциации и кристаллизации магмы непосредственно во вмещающих изверженных породах.

Пегматиты и находящиеся в них полезные ископаемые принадлежат к самостоятельной группе позднемагматических образований, формирующихся в самых завершающих ступнях отвердевания интрузивных массивов и располагающихся близ их кровли. Пегматиты образуют дайкообразные, линзообразные залежи и жилы. Характерными особенностями их являются: крупные и гигантские разметы зерен минералов; особая структура и текстура; сложные минеральные ассоциации.

— постмагматические месторождения. Эти месторождения всегда возникают позже тех пород, которые их вмещают. Они образуются под воздействием остаточных магматических расплавов. Постмагматические месторождения делятся на контактово-метасоматические (скарновые) месторождения и гидротермальные. Скарновые месторождения образуются на контактах интрузивных и вмещающих (чаще всего карбонатных) пород в результате воздействия газовых и гидротермальных растворов. Среди скарнов из рудных месторождений наиболее крупные по запасам – магнетитовые месторождения железных руд. Однако в общем балансе железорудных месторождений скарновый тип имеет подчиненное значение. Гидротермальные месторождения развиты значительно шире других генетических типов эндогенных месторождений и являются очень важными в практическом отношении. Гидротермальные месторождения создаются циркулирующими под поверхностью земли горячими минерализованными газо-жидкими растворами. Скопления полезных ископаемых гидротермального генезиса возникают как вследствие отложения минеральных масс в пустотах пород, так и в связи с замещением последних.

Экзогенные месторождения полезных ископаемых возникают в результате геологических процессов, протекающих в поверхностной зоне земной коры. Среди них выделяют:

— месторождения выветривания. Верхняя часть земной коры, где происходят процессы выветривания, называются корой выветривания. Накопление вещества полезного ископаемого в коре выветривания происходит двумя путями. Во-первых, вследствие растворения и выноса приповерхностными водами пустых горных пород, вещество полезного ископаемого накапливается в остатке. Во-вторых, в связи с растворением этими водами ценных компонентов горных пород, их инфильтрацией и переотложением в нижней части коры выветривания.

— осадочные месторождения. Образование осадочных месторождений происходит по схеме: разрушение → перенос → отложение → диагенез. Осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях, в водной среде, при температуре до 500 С°, при низком и среднем давлении. Выделяют механические осадочные месторождения, химические осадочные месторождения и биохимические осадочные месторождения. Механические осадочные месторождения образуются за счет материала, возникшего при физическом выветривании. При переносе взвешенное вещество осаждается последовательно в зависимости от формы, размера частиц, их удельного веса, скорости и массы водного потока; этот процесс называется механической дифференциацией осадков. Среди механических осадков выделяют месторождения обломочных пород и россыпи. Химические осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях на дне морских, озерных водоемов и болот за счет минеральных веществ, находившихся ранее в растворенном состоянии в воде. Источником для образования месторождений является морская вода, а также продукты химического выветривания горных пород и руд. Растворенные вещества отлагаются на дне водоемов в виде химических осадков путем кристаллизации из истинных растворов или коагуляции из коллоидных растворов. Биохимические осадочные месторождения возникают в результате жизнедеятельности организмов, которые концентрируют в себе большое количество тех или иных элементов. К этому генетическому типу относятся месторождения известняков, диатомитов, серы, фосфоритов и каустобиолиты.

Метаморфогенные месторождения. Они разделяются на:

— метаморфизованные месторождения образуются при процессах регионального и термального контактового метаморфизма за счет ранее существовавших месторождений полезных ископаемых. При этом форма, состав и строение тел полезных ископаемых приобретают метаморфические признаки, но не изменяется промышленное применение минерального сырья. К этому типу относятся месторождения металлических полезных ископаемых – железа, марганца, золота и урана, реже неметаллов – апатита, графита наждака и других.

— метаморфические месторождения возникают в процессе метаморфизма горных пород, не представляющих до этого промышленной ценности, за счет перегруппировки минерального вещества. Представлены преимущественно неметаллическими полезными ископаемыми. Известны метаморфические месторождения мраморов, кварцитов, яшм, андалузита, ставролита, графита и других.

Геологические условия образования и региональные закономерности размещения месторождений.

П. и. формировались в течение всей истории развития земной коры, вследствие эндогенных и экзогенных процессов. Вещества, необходимые для образования П. и., поступают в магматических расплавах, жидких и газообразных растворах из верхней мантии, земной коры и поверхности Земли.

Магматогенные (эндогенные) месторождения подразделяются на несколько групп. Так, при внедрении в земную кору и остывании магматических расплавов образуются Магматические месторождения. С интрузивами основного состава связаны руды Cr, Fe, Ti, Ni, Cu, Со, группы платиновых металлов и др.; к щелочным массивам магматических пород приурочены руды Р, Та, Nb, Zr и редких земель. С гранитными пегматитами генетически связаны месторождения слюды, полевых шпатов, драгоценных камней, руд Be, Li, Cs. Nb, Ta, частью Sn, U и редких земель. Карбонатиты, ассоциированные с ультраосновными – щелочными породами, представляют собой важный тип месторождений, в которых накапливаются руды Fe, Cu, Nb, Ta, редких земель, а также апатита и слюд. В контактово-метасоматических месторождениях, особенно в скарнах (См. Скарны), находятся руды Fe, Cu, Со, Pb, Zn, W, Mo, Sn, Be, U, Au, скопления горного хрусталя, графита, бора и др. П. и. Большое количество П. и. концентрируется в пневматолитовых месторождениях и гидротермальных месторождениях. Среди них главное значение имеют месторождения руд Cu, Ni, Со, Zn, Pb, Bi, Mo, W, Sn, Li, Be, Ta, Nb, As, Sb, Hg, Cd, In, S, Se, Au, Ag, U, Ra, а также кварца, барита, флюорита, асбеста и др.

Седиментогенные месторождения, возникающие при экзогенных процессах, подразделяются на осадочные, россыпные и выветривания. Осадочные месторождения формируются на дне морей, озёр, рек и болот, образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных горных породах. Россыпи, содержащие ценные минералы (золото, платину, алмазы и др.), накапливаются в прибрежных отложениях океанов и морей, а также в речных и озёрных отложениях, на склонах долин. Месторождения выветривания связаны с древней и современной корой выветривания, для которой характерны инфильтрационные месторождения руд урана, меди, самородной серы и остаточные месторождения никеля, железа, марганца, бокситов, магнезита, каолина.

В обстановке высоких давлений и температур, которые господствуют в глубоких недрах, преобразуются ранее существовавшие месторождения с возникновением метаморфогенных залежей (например, железной руды Криворожского бассейна и Курской магнитной аномалии, золотые и урановые руды Южной Африки) либо образуются вновь в процессе метаморфизма горных пород (месторождения мрамора, андалузита, кианита, графита и др.).

Крупные, географически и геологически обособленные территории, с приуроченными к ним определёнными группами месторождений, называют провинциями П. и. Закономерности размещения П. и. в пределах провинций зависят от принадлежности региона к геосинклиналям, платформам и зонам тектоно-магматической активизации, от их геологического возраста, эпохи формирования П. и., 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.

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 П. и. и их географическому положению (например, оловянная провинция Дальнего Востока, Украинская графитоносная провинция, Тунгусская графитоносная провинция, золотоносная провинция Колымы, свинцово-цинковая провинция долины Миссисипи в США, 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.

Учение о П. и. Первые представления об условиях образования П. и. 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. Век спустя Гераклит и несколько позже Зенон утверждали, что П. и. образовались под воздействием огня. В средние века Г. Агрикола исследовал условия образования П. и. и впервые классифицировал месторождения по форме залегания. М. В. Ломоносов положил начало изучению генезиса П. и. в развитии. Этому были посвящены также работы плутониста Дж. Геттона и нептуниста А. Вернера. Из русских геологов значительный вклад в геологию П. и. внесли Д. И. Соколов, Г. Е. Шуровский, К. И. Богданович, В. А. Обручев и др.

Отдельными примерами поисковых признаков полезных ископаемых, без разделения на прямые и косвенные, являются:

Минералы – спутники рудных месторождений (для алмаза – пироп, для рудного золота — кварц и пирит, для платины нижнетагильского типа – хромистый железняк и пр.)

Их присутствие в перенесенных обломках, валунах и т. п., попадающихся на склонах, в ложбинах, руслах водотоков и пр.

Прямое наличие в горных обнажениях, выработках, керне

Повышенное содержание их элементов-индикаторов в минеральных источниках

Повышенное содержание их элементов-индикаторов в растительности

При разведке найденного месторождения, закладывают шурфы, проходят канавы, разрезы, бурят скважины и др.

Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 59 | Нарушение авторских прав

источник

1. Магматические месторождения. Способы отделения рудного вещества от магмы. Ликвационные, раннемагматические, позднемагматические месторождения, их примеры. Физико-химические условия образования. Геологические обстановки. Ликвационные месторождения сульфидных медно-никелевых руд в базит-гипербазитовых комплексах. Ранне- и позднемагматические месторождения алмазов, хромитов, платиноидов, титано-магнетита, апатита и руд редких элементов.

2. Карбонатитовые месторождения. Минеральный состав, строение, физико-химические и геологические условия образования. Связь с магматизмом. Магматическая и гидротермально-метасоматическая гипотеза образования. Глубинная и вулканическая фации карбонатитовых месторождений. Рудные формации карбонатитовых месторождений (апатито-магнетитовые, пирохлоровые, флогопитовые, медные и др. карбонатиты).

3. Пегматитовые месторождения. Общие особенности пегматитовых тел. Геологические и физико-химические условия образования пегматитов. Магматогенные пегматиты, метаморфогенные мигматит-пегматиты. Основные генетические модели формирования пегматитов: магматогенно-пневматолитово-гидротермальная (А.Е.Ферсман), магматогенно-метасоматическая (А.Н.Заварицкий), метасоматического замещения (В.Д.Никитин), двухэтапная магматогенно-пневматолито-гидротермальная (Р.Джонс, Е.Камерон), метаморфогенная (Г.Рамберг, Ю.М.Соколов и др.). Зависимость состава пегматитов от вмещающих пород и процессов образования. Слюдоносные и керамические пегматиты, десилицированные пегматиты, редкометальные пегматиты.

4. Альбититовые и грейзеновые месторождения. Особенности состава и строения. Физико-химические и геологические условия образования. Черты общности и отличия процессов образования альбититов и грейзенов.

Грейзеновые месторождения. Общая характеристика, связь с процессами магматизма. Структурные типы грейзенов. Минеральный состав, главные промышленные типы месторождений.

Альбититовые месторождения. Связь с процессами магматизма. Физико-химические особенности процесса и минеральный состав. Типы рудоносных альбититов. «Линейные» альбититы в зонах глубинных разломов платформ с урановой и редкометальной минерализацией.

5. Скарновые месторождения. Общие геологические и минералогические особенности скарновых месторождений. Геологические и физико-химические условия образования. Минеральные парагенезисы. Известковые скарны, магнезиальные скарны, гидросиликатные скарны, скарноиды.

Контактово-метасоматические процессы при скарнообразовании. Диффузионные и инфильтрационные процессы. Роль вмещающей среды. Стадийность и зональность минерализации. Диффузионно-инфильтрационная (Д.С.Коржинский) и стадийная (П.П.Пилипенко) гипотезы образования скарновых месторождений. Специфика образования скарновых минеральных ассоциаций в процессе регионального метаморфизма (скарноидов). Отличие контактово-метасоматических скарнов от метаморфогенных. Скарновые рудные формации (месторождения железа, кобальта, меди, свинца, цинка, олова, вольфрама, молибдена, золота, бора и др.).

6. Гидротермальные месторождения. Общие представления о гидротермальном растворе (системе). Источники воды, рудного вещества. Физико-химические условия гидротермального рудообразования. Формы переноса рудного вещества. Главные факторы рудоотложения.

Связь гидротермальных месторождений с процессами магматизма. Классификация гидротермальных месторождений. Плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные месторождения, особенности формирования. Регенерированные месторождения.

Процессы метасоматоза в гидротермальном рудообразовании. Околорудные изменения вмещающих пород, парагенетические ассоциации околорудных метасоматитов. Структурные факторы локализации гидротермальных месторождений. Особенности структур плутоногенных и вулканогенных месторождений. Роль слоистых, разрывных и интрузивных структур в локализации оруденения. Рудные столбы.

Критерии генетической связи гидротермальных месторождений с магматическими породами. Дайки и руды. Околоинтрузивная зональность месторождений, причины ее формирования.

Типовые рудные формации различных классов гидротермальных месторождений (плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные), геологические условия образования и промышленное значение. Месторождения руд цветных, редких и благородных металлов; неметаллические полезные ископаемые. Современные приповерхностные гидротермальные системы. Условия локализации, формы проявления, параметры минералообразования и рудоносность.

7. Гидротермально-осадочные месторождения. Особенности процесса рудоотложения. Главные геологические, текстурно-структурные и минералого-геохимические особенности руд. Геологические и физико-химические условия гидротермально-осадочного рудообразования. Механизм отложения рудного вещества. Диагенез и метаморфизм. Модели гидротермально-осадочного процесса. Типы месторождений.

8. Колчеданные месторождения. Особенности состава, минеральные парагенезисы, связь с процессами вулканизма. Геологические и физико-химические условия образования. Роль гидротермально-осадочных и гидротермально-метасоматических процессов в рудообразовании. Конвергентность колчеданных месторождений. Главные типы и модели формирования медно-колчеданных и колчеданно-полиметаллических месторождений.

9. «Стратиформные» амагматогенные месторождения. Особенности класса стратиформных месторождений. Морфология рудных залежей, текстуры и структуры руд. Стратиграфический, литологический контроль оруденения, тектоническая позиция. Процессы, участвующие в концентрации рудного вещества. Полигенность и полихронность в формировании стратиформных месторождений. Основные модели рудообразования (сингенетично-диагенетическая, сингенетично-эпигенетическая, сингенетично-гидрогенная). Примеры стратиформных месторождений, их промышленная значимость.

10. Месторождения выветривания. Общие закономерности формирования. Остаточные, инфильтрационные месторождения. Факторы и процессы выветривания, миграция элементов, профили и зональность коры выветривания. Латеритный процесс, латеритные месторождения бокситов. образование месторождений силикатных никелевых руд. Каолиновое выветривание. Инфильтрационные (гидрогенные) месторождения урана и других полезных ископаемых.

Кора выветривания месторождений полезных ископаемых. Зона окисления сульфидных месторождений. Условия миграции и места концентрации полезных компонентов. Зоны вторичного обогащения рудных месторождений.

11. Россыпные месторождения. Общая характеристика, промышленно-важные минералы россыпей. Геологические условия образования, связь с коренными породами, геоморфологический и тектонический режимы, климатические и гидрографические условия, геологический возраст (современные и древние захороненные россыпи). Россыпи элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, литоральные (прибрежно-морские и океанические), гляциальные, эоловые и их полезные ископаемые (золото, платина, касситерит, вольфрамит, монацит, циркон, рутил, ильменит, алмаз и др.).

Механизм образования аллювиальных россыпей, их размещение, строение и состав. Условия образования и источники прибрежно-морских россыпей. Главные типы и промышленная значимость россыпных месторождений.

12. Осадочные месторождения. Общие особенности процессов осадочного рудообразования. Источники вещества, фациальные и физико-химические условия образования (стадии седиментации, диагенеза и эпигенеза). Геологическая эволюция осадконакопления и формирования осадочных месторождений в истории земной коры. Климат, тектоника, состав воды осадочных бассейнов и атмосферы, формации осадочных пород и месторождений.

Хемогенные осадочные месторождения. Месторождения минеральных солей. Геологические, климатические и физико-химические условия формирования.

Осадочные месторождения железа, марганца и алюминия. Источники вещества, формы переноса и способы отложения в континентальных и морских бассейнах.

Осадочные процессы в формировании месторождений цветных, редких и благородных металлов. Эндогенно-активные бассейны. Рудоносные черные сланцы, эвапориты, карбонатные породы.

Биохимические осадочные месторождения. Месторождения фосфоритов платформенные и окраинных морей. Источники фосфора, модели рудоотложения.

13. Метаморфогенные месторождения. Общие принципы перераспределения и концентрации рудного вещества при метаморфизме. Метаморфизованные, метамофические, ультраметаморфические месторождения. Рудогенерирующая роль прогрессивного и регрессивного этапов метаморфизма

Метаморфогенно-гидротермальные процессы. Физико-химические факторы развития метаморфогенных рудообрзующих систем. Метаморфические месторождения золота в черносланцевых углеродистых терригенных отложениях.; роль источника вещества и метаморфогенно-гидротермальных систем.

Метаморфизованные месторождения. Типоморфные особенности, условия образования. Регионально-метаморфизованные месторождения железа (железистые кварциты), марганца, золота и урана (древние золотоносные конгломераты). Метаморфизованные месторождения цветных металлов. Роль контактового метаморфизма в преобразовании и регенерации руд. Контактово-метаморфизованные месторождения железа, графита, корунда.

Процессы ультраметаморфизма в формировании железорудных скарноидов, урановых и редкометалльных месторождений щелочных метасоматитов.

Дата добавления: 2016-09-06 ; просмотров: 1040 | Нарушение авторских прав

источник

Содержание и задачи инженерной геологии месторождений полезных ископаемых

Горные породы в условиях естественного залегания находятся в состоянии равновесия. При строительстве шахт и карье­ров это равновесие часто нарушается под влиянием многих при­чин. Вследствие этого возникают и развиваются разнообразные геологические процессы и явления, реализующиеся в разруше­нии, деформациях, перемещении и сдвижении масс горных по­род различных объемов. В подземных выработках и карьерах они проявляются также в различных видах водопритоков, филь­трационных деформациях, а в районах распространении много­летней мерзлоты — в явлениях мерзлотного комплекса. Фильтрационные деформации и явления мерзлотного комплекса также вызывают перемещения масс горных пород.

Природа и механизм различных видов перемещений и сдви­жений масс горных пород в подземных выработках и откосах карьеров часто весьма сложны. Всестороннее их изучение, а также закономерностей развития, разработка методов прогноза и управления ими — важнейшие задачи инженерной геологии месторождений полезных ископаемых. .’

Разнообразные геологические вопросы, связанные с освое­нием месторождений полезных ископаемых, изучают и оцени­вают в инженерном аспекте, а прогноз изменений геологических условий составляют в связи со строительством сооружений (шахт, карьеров и др.) и проведением инженерных мероприятий. При этом местом ннженерно-геологических исследований в зависимости от стадии освоения месторождений должны быть площади их распространения, отдельные участки, шахт­ные и карьерные поля и их части и, наконец, шахты и карьеры.

При проектировании и разработке месторождений полезных ископаемых к инженерной геологии предъявляются высокие требования. Развитие горных работ на все больших и больших глубинах, разработка ряда месторождений в сложных геологических условиях, подработка подземными выработками застроенных территорий, а в некоторых случаях занятых водо­емами, и особенно широкое применение открытого способа разработки вызвали необходимость изменить отношение к изу­чению их инженерно-геологических условий. Кроме того, для расчета распределения напряжений в горных породах, равно­весия их масс в горных выработках и откосах, для определе­ния горного давления, прочности и устойчивости целиков и оснований сооружений, для проектирования инженерных защитных мероприятий требуются обоснованные расчетные схемы, расчетные показатели свойств горных пород, водоносных гори­зонтов, зон и комплексов, данные об изменении их во времени и при различных напряженных состояниях, о неоднородности и анизотропии свойств горных пород и условиях их работы. Все эти данные необходимы также в связи с применением новых методов расчета, новых способов и средств разработки место­рождений полезных ископаемых.

Обводненность месторождений часто обусловливает значи­тельные притоки воды в горные выработки, что вызывает необ­ходимость предварительного и систематического осушения во­доносных горизонтов, зон и комплексов. Такие вынужденные мероприятия, применяемые для обеспечения устойчивости гор­ных пород в горных выработках и безопасности ведения гор­ных работ, нередко значительно изменяют баланс подземных вод, истощают их ресурсы и нарушают условия водоснабжения населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Поэтому исследование и оценка степени обвод­ненности, газоносности и геотермических условий месторожде­ний полезных ископаемых, а в районах распространения мно­голетней мерзлоты — мерзлотных явлений являются важней­шими задачами их инженерно-геологического изучения.

Строительство горных предприятий и выполнение горно-эксплуатационных работ постоянно вызывают изменения окру­жающей среды, рельефа поверхности земли, сохранности тер­риторий и сооружений, загрязнение водоемов, рек и подземных вод и др. Поэтому оценка и прогноз изменений инженерно-геологических условий территорий, разработка мероприятии по ра­циональному их использованию и охране от вредных последствий горного производства, геологическое обоснование проек­тов по их рекультивации также являются одними из главных задач инженерной геологии месторождений полезных ископаемых. К этой проблеме относится также широкий круг геологи­ческих вопросов, связанных с рациональным размещением от­валов и гидроотвалов пустых пород (лишенных полезных ком­понентов) горного производства, оценкой и прогнозом их устой­чивости и защитой прилегающих территорий от их вредного влияния. Наконец, важнейшими являются вопросы о возможно­сти использования горных выработок на отработанных место­рождениях или отдельных их участках для объектов различного назначения — складов, силовых установок, гаражей, производ­ственных предприятий и др.

В этом главным образом состоят содержание и задачи ин­женерной геологии месторождений твердых полезных ископае­мых. Как видно из сказанного, она имеет большое научное со­держание и практическое значение. Для решения научных, ме­тодических и производственных проблем и вопросов, связанных с освоением месторождений полезных ископаемых, в инженер­ной геологии месторождений, как и в других ее разделах, ши­роко используются методы: геологический (естественноисторического анализа), геологического подобия, экспериментальный, моделирования, вероятностно-статистический и расчетно-теоретический.

Отмечая развитие инженерной геологии месторождений полезных ископаемых, надо сказать, что многие важные и сложные вопросы еще недостаточно разработаны или не решены вообще, при изучении геологического строения, гидрогеологических условий месторождений, физико-механических свойств грунтов, геологических процессов явлений и охраны геологической среды от отрицательного воздействия горнодобывающих предприятий.

Остановимся на состоянии изученности основных вопросов, охватывающих
содержание и задачи.

Геологическое строение месторождений.Непосредственное изучение инженерно-геологических условий месторождений возможно только после их открытия, т. е. на стадиях предвари­тельной и детальной разведки и разработки. Именно на этих стадиях инженерно-геологические исследования должны яв­ляться обязательной составной частью геологоразведочных ра­бот — частью дальнейшего геологического изучения месторож­дений в инженерном аспекте. Поэтому инженерно-геологическое изучение месторождений обычно начинается тогда, когда их геологическое строение в широком понимании этого слова изу­чено достаточно детально, соответственно стадии геологораз­ведочных работ.

Геологические материалы по всем горнопромышленным рай­онам, бассейнам, рудным поясам и полям, отдельным место­рождениям, шахтным и карьерным полям и т. д. огромны; частично они опубликованы, но главным образом хранятся в геологических фондах. По геологии месторождении полезных ископаемых имеются крупные обобщения в виде монографий, руководств, учебников, отражающие генетические, минералоги­ческие, петрографические, стратиграфические, структурно-текто­нические и другие вопросы. Материалы, касающиеся различ­ных сторон геологии месторождений, освещены также в беско­нечном числе докладов, статей, заметок. В общем геологиче­ское строение месторождений полезных ископаемых, особенно разрабатываемых и разведанных, обычно изучено хорошо.

Тем не менее некоторые вопросы, представляющие первостепенный интерес в инженерно-геологическом плане, чаще всего изучены недостаточно полно. Например, нередко оказыва­ется недостаточно изученным геологический разрез толщ, обра­зующих вскрышу месторождений, петрографические особенно­сти, распространение, условия залегания, геологические типы поверхностей и зон ослабления в рудовмещающих и угленос­ных толщах пород и в породах, образующих вскрышу месторождений. Обычно недостаточно изучаются в количественном отношении степень трещиноватости горных пород, их закарстованность, выветрелость и некоторые другие структурно-петро­графические и структурно-тектонические особенности. Наконец, при разведке месторождений пока, как правило, не уделяется должного внимания изучению напряженного состояния горных пород, особенно избыточных напряжений. Такие наблюдения и измерения редки и отрывочны. Следовательно, дальнейшее геологическое изучение этих вопросов, оценка условий вскрытия и разработки месторождений, устойчивости горных выработок, геологическое обоснование проектов горных сооружений составляют одну из задач инженерно-геологического изучения месторождений.

Гидрогеологические условия месторождений.Подземные воды являются важнейшим элементом инженерно-геологических условий месторождений. На многих месторождениях их относительная роль по сравнению с другими элементами инженерно-геологических условий исключительно велика, что вызывает необходимость производить большие работы и соответственно тратить много средств и труда на осушение месторождений, на борьбу с вредным влиянием подземных вод. В связи с этим возникла необходимость в их изучении, разработке методов оценки и прогноза степени и условий обводнения месторождений, притоков подземных вод в горные выработки, разработке и конструировании технических средств защиты горных: выработок и работ от их неблагоприятного и опасного влияния.

В результате этого гидрогеологические условия большинства месторождений изучены более полно, чем их инже­нерно-геологические условия в целом. Так возник новый раздел в гидрогеологии, получивший название «Подземные воды месторождений полезных ископаемых» или «Гидрогеология месторождений полезных ископаемых», занимающийся по существу изучением одного из важных элементов инженерно-геологических условий месторождений, имеющий теперь мощную теоретическую и методическую базу.

Материалы, характеризующие подземные воды месторожде­ний полезных ископаемых, обширны и продолжают непрерывно пополняться. Имеется большое число капитальных работ, посвященных описанию подземных вод месторождений, закономерностям их формирования, динамике, режиму, химизму, методам их изучения и др. Много публикаций посвящено различным методическим вопросам, особенно касающимся методов, способов и условий осушения угольных и рудных месторождений.

Таким образом, уровень изученности гидрогеологических условий месторождений полезных ископаемых в целом достаточно высок, однако в большинстве случаев эти исследования направлены на решение задач осушения месторождений. Такие
важные вопросы, как влияние подземных вод на изменение свойств горных пород, слагающих месторождения, на развитие разнообразных геологических явлений и соответственно на устойчивость горных выработок и других сооружений нельзя
считать достаточно изученными. Надо заметить, что специа­листы в области инженерной геологии часто поступают неправильно, когда не изучают подземные воды на месторождениях, считая, что это не входит и круг их обязанностей т.е. поступают так, как это исторически сложилось на практике в прошлом. Теперь для геологического обоснования проектов строительства шахт и карьеров и производства горных работ требуется иной подход.

Физико-механические свойства горных пород. Способ вскрытия и система разработки, конструкция горных выработок, их устойчивость, скорость проходки, устойчивость отвалов многие другие важные вопросы, связанные с освоением месторождений полезных ископаемых, в значительной степени определяются свойствами слагающих их горных пород. Поэтому изучению и оценке свойств горных пород всегда уделялось большое внимание. Особенно много таких исследований было выполнено в последние 20—25 лет, когда горные работы стали разви­ваться на все больших и больших глубинах, в сложных инже­нерно-геологических условиях, когда особенно часто месторож­дения стали разрабатывать открытым способом.

В результате накопился аналитический материал по угленосным бассейнам, рудным районам и отдельным место­рождениям. Этот материал частично систематизирован, обрабо­тан и обобщен, Выявлены определенные корреляционные связи между отдельными свойствами горных пород и законо­мерности изменения свойств в пространстве (с глубиной, по простиранию, в пределах геологических структур и т. д.). Уста­новлено, что данные о физико-механических свойствах горных пород необходимы не только для проектирования горных со­оружений— шахт и карьеров, но и для решения геологических задач. Выполнены разнообразные методические исследования с целью установления и унификации методов изучения свойств горных пород.

Bce это показывает, что изученность свойств горных пород месторождений полезных ископаемых довольно полная и в зна­чительной степени удовлетворяет запросам проектирования и строительства шахт и карьеров. И тем не менее в области изу­чения физико-механических свойств горных пород необходимо сделать еще очень многое. Имеющиеся материалы их исследо­ваний очень неоднородны. Большинство специалистов негеоло­гического профиля рассматривает и исследует горные породы как «материал», слагающий борта и откосы карьеров, как среду подземных горных выработок, без учета их генетических и пет­рографических особенностей, положения в геологическом разрезе, без соблюдения правила геологической однородности, без одновременного изучения петрографического и минерального состава горных пород и их строения, т. е. не в должном инженерно-геологическом плане.

При исследованиях свойств горных пород применяются глав­ным образом лабораторные методы и совершенно недостаточно полевые. Поэтому обширный аналитический материал часто бывает недостаточно полноценным, не позволяет объяснять причины изменений свойств горных пород, надежно и эффек­тивно их оценивать и прогнозировать.

Необходимо изменить существующий подход к изучению свойств горных пород, шире практиковать коллективное реше­ние задач при проектировании, строительстве и эксплуатации горных сооружений специалистами горного и инженерно-геоло­гического профиля.

Геологические процессы и явления. При строительстве шахт и карьеров обычно нарушаются естественное состояние и равновесие горных пород, происходят их разгрузка, а иногда и разуплотнение и разрушение, расслаивание, осыпание, обруше­ние, оползание, оплывание, набухание и выпирание и другие виды медленных, быстрых или даже мгновенных их перемеще­ний, сдвижений и давлений на крепь. Все эти и многие другие геологические явления нарушают устойчивость горных вырабо­ток, создают трудности и опасности для производства горных работ. Эти геологические явления требуют применения специ­альных способов проходки горных выработок, различных видов их крепления и других инженерных мероприятий, обеспечиваю­щих безопасную разработку полезных ископаемых.

Встречающиеся на месторождениях геологические явления в настоящее время выявлены и с той или иной степенью де­тальности изучены; разработаны методы их оценки и прогноза угрожаемости, методы предупреждения и борьбы с ними. В этом плане имеются большие достижения, обширная научная и методическая литература, обобщающая опыт и результаты инженерных, научных и ме­тодических разработок.

Однако несмотря на то, что все геологические явления имеют геологическую природу при определенном влиянии на их развитие горнотехнических фактором, их изучением занима­ются, как правило, не геологи, а горные инженеры Они посто­янно, повседневно, преодолевая трудности, создаваемые геоло­гическими явлениями на шахтах и карьерах, вынуждены вести наблюдения за ними, изучать их, разрабатывать приемы и ме­тоды борьбы с ними. Со временем практические запросы гор­ного производства потребовали постановки и специального геологического, инженерно-геологического изучения геологических явлений.

Значительное достижения в исследовании геологических процессов и явлений имеются на разнообразных и многочисленных карьерах. Именно на карьерах получены важные и интересные результаты исследований оползней, осыпей, обвалов, процессов выветривания горных пород, фильтрационных деформаций и др., составившие значительный вклад в развитие инженерной геологии как специальной широкой области геологических знаний. Результаты инженерно-геологического изучения геологических явлений на месторождениях, разрабатываемых подземным способом, в целом пока довольно ограниченны, хотя и здесь имеются определенные достижения в изучении некоторых явлений, например в различных районах и шахтах Донбасса, Подмосковного бассейна, Прибалтийского сланцевого бассейна и некоторых других. В общем же инженерно-геологическое изучение геологических процессов и явлений на месторождениях полезных ископаемых находится пока еще не том уровне, какой требуется. Это – одна из главных задач инженерной геологии месторождений полезных ископаемых.

Охрана геологической среды от отрицательного воздействия горнодобывающих предприятий.Проблеме охраны окружающей среды в настоящее время уделяется огромное внимание. Число публикаций, посвященных этой проблеме, непрерывно увеличивается.

Различные отраслевые министерства, ведомства, предприятия и научные организации пытаются решать такие задачи самостоятельно. Действующие в настоящее время постановления и нормативные документы требуют решения вопросов охраны природы на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации сооружений и предприятий. Исследования по охране окружающей природной среды выполняются, и уже достигнуты определенные результаты. Значительное место в них занимают работы по проблеме охраны геологической среды вообще и от отрицательного воздействия горнодобывающих предприятий в частности.

Оценивая современное состояние исследований по этой проблеме, необходимо отметить, что для успешного ее решения выполняют работы организационного, теоретического и методологического порядка. При этом важно четко оговорить, что исследования по этой проблеме должны касаться только геологической среды, только оценки и прогноза отрицательного воздействия на нее горнодобывающих предприятий и различных способов разработки месторождений. Эта оговорка необходима потому, что горнодобывающие предприятия оказывают отрица

ставиться, хотя изученность отдельных элементов, определяю­щих инженерно-геологические условия месторождений, до­вольно полная.

Месторождения металлических, неметаллических и горючих полезных ископаемых распространены в земной коре неравно­мерно (см. классификацию А. Г. Бетехтнна). В соответствии с историей формирования различных элементов ее тектониче­ской структуры весьма разнообразны и условия образования месторождений. Поэтому в природе встречаются многочисленные генетические типы их, разнообразные по минеральному со­ставу и формам залегания полезного ископаемого, петрографи­ческому составу вмещающих пород, тектоническому строению, приуроченности к тем или иным элементам рельефа и т. д.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Дата добавления: 2014-01-03 ; Просмотров: 1376 ; Нарушение авторских прав? ;

источник