Потенциальная ценность разведанных запасов полезных ископаемых России Стр 1 из 3Следующая ⇒ П о л е з н ы х И с к о п а е м ы х _________________________ Рустем Гильбрахманович И б л а м и н о в   Лекция 1-08   1.1. Предмет и значение дисциплины "Геология полезных ископаемых", порядок изучения, основная литература   Геология полезных ископаемых – область геологической науки, изучающая месторождения полезных ископаемых во всем их многообразии. Англоязычные наименования дисциплины: "Economic Geology" и "Mining Geology", подчеркивают важную практическую направленность дисциплины, ее связь с экономикой (economic) и горной промышленностью (mining [mainin]). Объектом исследований геологии полезных ископаемых является земная кора. Предмет изучения более узок: во-первых, земная кора в целом с точки зрения размещения месторождений, во-вторых, участки земной коры, содержащие полезные ископаемые. Дисциплина "Геология полезных ископаемых" относится к числу фундаментальных, т. к. в ней в систематизированном виде излагаются: а) общетеоретические проблемы формирования месторождений, б) проблемы их размещения в разнообразных геологических обстановках, в) всё многообразие видов полезных ископаемых.   Значение дисциплины, формирование: 1) цельного естественнонаучного мировоззрения, 2) творческого геологического мышления, 3) теоретических основ методики поисков и разведки месторождений, 4) экономического мышления (добытое полезное ископаемое становится товаром горного производства), 5) политического мышления (владение территориями, содержащими месторождения полезных ископаемых), 6) исторических знаний (минеральные ресурсы в развитии человечества)   порядок изучения. На третьем курсе изучается первая вводная и общая генетическая часть дисциплины на статических и ретроспективных моделях генетических групп месторождений. На четвертом курсе рассматривается вторая специальная часть дисциплины: месторождения отдельных видов полезных ископаемых. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА. 1. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М.: Недра,1989. 326 с. 2. Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых. М.: Академический Проект, 2004. 512 с. 3. Авдонин В.В. Месторождения металлических полезных ископаемых\В.В. Авдонин, В.Е. Бойцов, В.М. Григорьев и др. М.: Академический Проект, Трикста, 2005. 720 с. 4. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. М.: Изд-во МГУ, 2007. 459 с.   1.2. Природная среда и природные ресурсы Природная среда - это естественная среда обитания людей. Компоненты природной среды (рис. 1): · рельеф, · климат, · поверхностные воды, · почвы, · растительный покров, · животный мир, · геологическая среда Закон «О недрах» дает следующее определение геологической среды: "Недра являются частью земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии – ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения". Геологическая среда является базисной компонентой природной среды, ею определяются: ·  характер рельефа и состав почв, · природные ландшафты и микроклимат, · естественная радиационная обстановка, · условия строительства промышленных и гражданских сооружений, · наличие минеральных ресурсов.   Рис. 1.1. Место минеральных ресурсов среди природных ресурсов и их связь с геологической компонентой природной среды. Природные ресурсы (the Earthes Physical Resources) – это часть природной среды, используемая людьми. В состав природных ресурсов входят: · земельные ресурсы, используемые главным образом в сельском хозяйстве, · растительные (лесные и луговые), · животные (рыба, промысловые звери), · водные (питьевые, энергетические), · атмосферные (ветровая энергия), · солнечные, · минеральные ресурсы. Минеральные ресурсы (Mineral Resources) – это количественно оцененная совокупность полезных ископаемых в недрах региона или земного шара в целом. Минеральные ресурсы относятся к числу невозобновляемых, поэтому существует проблема исчерпаемости минеральных ресурсов, их охраны и пополнения, т.е. проблема комплексного и рационального использования ресурсов. Пополнение минеральных ресурсов в недрах осуществляется путем систематического проведения геологических поисковых и разведочных работ.   Разведанную часть минеральных ресурсов, которая подготовлена к освоению, называют минерально-сырьевой базой. 1.3. Понятие о полезном ископаемом   Полезное ископаемое (Minerals) – природное вещество земной коры, пригодное для использования с реальной или ожидаемой выгодой. 3 аспекта сути понятия «полезное ископаемое»: - геологический аспект: полезное ископаемое – это часть геологической среды, - исторический аспект, - экономический аспект полезным ископаемым является только то вещество, которое экономически выгодно использовать  (традиционным и наиболее высококачественным сырьем для производства алюминия является боксит, с развитием энергетики и в условиях дефицита бокситов в разряд полезных ископаемых перешли уртиты, породы содержащие минерал нефелин Na[AlSiO4], однако полевые шпаты не являются алюминиевым полезным ископаемым).   Таблица 1.1 Таблица 1.3 Складчатые области	Платформы
Структурно-формационные подразделения	Пример металлогенического подразделения	Структурно-формационные подразделения	Пример металлогенического подразделения
Минерагеническая провинция	Складчатая система	Уральская	Платформа	Восточно-Европейская
Минерагеническая субпровинция	Складчатая субсистема	Восточно-Уральская палеоокеаническая	Щиты, плиты	Русской плиты
Минерагеническая область	Мегазона	Тагильская	Мегазона	Среднерусская
Минерагеническая зона	Зона	Платиноносный пояс	Зона	Подмосковный бассейн
Минерагенический район	Подзона	Качканарско-Ревдинский	Подзона	Тульский угленосный
Поле месторождений	Участок подзоны	Качканарское	Участок подзоны
Месторождение	То же	Гусевогорское	То же	Щекинское

 

 

Таблица 2.2

Подразделения

Временные

Формы тел

 

1. Тела изометричной формы (рис. 2.4).

Шток – тело сплошной руды размером в десятки и сотни метров. Характерен для магматических, гидротермальных и осадочных (соляных) образований.

Штокверк тело прожилково-вкрапленного оруденения размером в сотни метров и первые километры. Характерен для гидротермальных медно-порфировых месторождений.

Гнездо – тело с высокой концентрацией полезного ископаемого небольшого размера (до метра). В форме гнезд могут залегать слюды в пегматитовых месторождениях, скопления киновари в гидротермальных.

 

А		Б		В
––– n 10 м ––®		––––– n 1 км –––––®		–– n 0.1 м ––®

 

Рис. 2.4. Примеры вертикальных сечений изометричных тел полезных ископаемых. А – шток хромшпинелидов в гипербазитах, Б - штокверк халькопиритовых руд во вторичных кварцитах по периферии тела гранодиоритов, В - гнездовая залежь, связанная с раздувом пегматитовой жилы.

 

2. Плоские тела, вытянутые в двух направлениях – по простиранию и падению (рис. 2.5).

Пласт – сингенетическое тело, залегающее согласно с вмещающими горными породами, чаще осадочного происхождения.

Верхняя поверхность пласта называется кровлей, а нижняя – подошвой. Пласты бывают простые без прослоев пустой породы и сложные, содержащие такие прослои.

Пластообразная залежь – эпигенетическое согласное тело.

Характерна для скарновых или гидротермальных месторождений, в которых руды концентрируются на месте благоприятных для замещения пластов горных пород.

Жилами называются эпигенетические плоские тела, имеющие часто секущее залегание по отношению к вмещающим горным породам. У жилы различают верхний висячий и нижний лежачий бок. Граничные поверхности жил называются зальбандами, а ответвления от основной жилы – апофизами.

Наряду с простыми одиночными встречаются сложные жилы, состоящие из переплетения нескольких жил. Формы жил весьма разнообразны, они бывают плоскими, четковидными, оперенными и др.

По взаимному расположению жил в пространстве особо выделяют лестничные жилы. Они характерны для Березовского месторождения золота, где кварцевые жил секут по нормали крутопадающие дайки измененных гранитоидов.

 

А		Б		В
				а              б             в

 

Рис. 2.5. Примеры вертикальных сечений плоских тел полезных ископаемых. А – пласт осадочных бокситов в известняке, Б – пластообразная залежь магнетитовых руд на контакте с диоритами, В – жилы: а – простая, б – четковидная, в – система лестничных жил в дайке гранитов (горизонтальное сечение).

 

3. Тела промежуточной формы между формой тел первой и второй группы (рис. 2.6 А). Сингенетические тела третьей группы получили название линзы, а эпигенетические – линзообразные залежи.

4. Тела, вытянутые в одном направлении. Причем магматические экструзивные образования чаще называются трубками (кимберлитовая трубка), гидротермальные вулканогенные – трубами. Тела сложной вытянутой формы именуются трубообразными залежами (рис. 2.6 Б).

 

А		Б

 

Рис. 2.4. Примеры вертикальных сечений линзы бокситов в песчанике (А) и тел, вытянутых в одном направлении (Б): кимберлитовая трубка в карбонатных породах и трубообразная сульфидная залежь в эффузивных породах.

 

Формы тел полезных ископаемых выявляются в процессе поисково-разведочных работ и уточняются по материалам эксплуатации месторождений. Правильное представление о морфологии исследуемой залежи позволяет выбрать оптимальное направление проведения разведочных работ, а правильное определение ее формы – точнее вычислить объем тела полезного ископаемого, который относится к важнейшим параметрам месторождения.

 

2.4.2. Участки тел полезных ископаемых, рудные столбы

В неоднородных по составу и строению телах полезных ископаемых возникает необходимость выделять внутри них более или менее однородные участки. Необходимость выделения таких участков обусловлена требованиями горного производства.

Пространственная неоднородность в залежах полезных ископаемых может проявляться:

1) в изменении минерального состава,

В случае изменения минерального состава полезного ископаемого в пространстве залежей появляется необходимость выделения различных технологических типов руд (рис. 2.5), чтобы перерабатывать их с использованием разных технологий обогащения. Например, окисленные мартитовые (гематитовые) руды, которые обычно слагают верхние, расположенные ближе к поверхности, участки тел магнетитовых руд, обогащают с помощью гравитационной сепарации, тогда как неизменные магнетитовые руды – с помощью магнитной сепарации. В результате появляется необходимость выделения на подобных месторождениях двух типов руд: первичных магнетитовых и вторичных мартитовых.

2) в изменении содержаний полезных или вредных компонентов,

В случае изменения содержаний полезных компонентов в пределах одного технологического типа появляется необходимость разделения тела полезного ископаемого на участки с разными сортами полезного ископаемого: богатыми, средними по качеству, бедными. Это позволяет в дальнейшем, добывая полезное ископаемое одновременно из разных участков, усреднять его по содержанию полезного компонента. Подобное усреднение руд является необходимым требованием обогатительного производства.

3) в изменении морфологии тел.

Выделение же участков тел, отличающихся по морфологии, связано с возможным изменением технологии добычи полезного ископаемого из этих участков.

 

А		Б		В

 

Рис. 2.5. Примеры неоднородных по качеству и морфологии рудных тел.

А - вертикальное сечение тела с различными технологическими типами руд (а - сидерит, б - лимонит),

Б - горизонтальное сечение тела вкрапленных титаномагнетитовых руд в пироксенитах с концентрационным рудным столбом (заштриховано), выделяемым по изолиниям содержаний железа,

В - морфологический рудный столб на пересечении рудоконтролирующих разрывов.

 

Участок рудного тела, обогащенный полезным ископаемым, называется рудным столбом. Различают

концентрационные и

морфологические.

Первые обусловлены увеличением содержаний полезного компонента в руде, вторые – увеличением размеров участка тела полезного ископаемого (рис. 2.5).

 

2.4.3. Минеральные агрегаты и минеральные индивиды

 

Изучением месторождений твердых полезных ископаемых на минеральном уровне занимается минераграфия.

На минеральном уровне месторождения полезных ископаемых могут рассматриваться как минералогические аномалии, т.е. части земной коры с аномально высокой относительно среднего уровня концентрацией полезных минералов.

Минеральный агрегат – это совокупность минеральных индивидов, образовавшаяся в течение одной стадии минералообразования, (парагенезис минералов). Строение минеральных агрегатов характеризуется понятием текстура.

Текстура характеризует форму, размеры и пространственные соотношения минеральных агрегатов.

По форме минеральных агрегатов текстуры могут быть

- изометричными (вкрапленная, пятнистая),

- плоскими (полосчатая, слоистая, жильная),

- линзовидными (очковая, нодулярная) и др.

По размерам различают

мегатекстуры, которые могут соответствовать отдельным рудным телам,

макротекстуры, наблюдаемые невооруженным глазом (шлировая, слоистая, жильная) и

микротекстуры, которые выявляются под микроскопом (тонковкрапленная, микрослоистая, прожилковая).

Анализу пространственных соотношений минеральных агрегатов уделяется первостепенное внимание при решении проблем образования месторождений полезных ископаемых. При этом основная задача сводится к выяснению последовательности образования минеральных агрегатов (рис. 2.6). Анализ текстур руд и геологического строения месторождений в целом позволяет сделать выводы об этапах и стадиях истории формирования месторождений.

 

А		Б		В
1 2 3 4		1 2 3		1 2   3

 

 

Рис. 2.6. Примеры возрастной последовательности образования минеральных агрегатов (цифры) в

слоистых (А),

крустификационных (Б) и

жильных (В) текстурах.

 

Этап минералообразования отвечает наиболее длительному промежутку времени в истории формирования месторождения, соответствующему определенному процессу минералообразования. Этапы бывают отделены друг от друга перерывами во времени и, соответственно, в минералообразовании.

Например, в формировании Сарановского месторождения хромовых руд (Пермская область) можно выделить четыре этапа:

магматический, когда шло образование магматических пород и руд;

пневматолитовый автометасоматический этап, когда происходила серпентинизация гипербазитов;

гидротермальный этап, когда образовывались жилы и прожилки кальцита с уваровитом, секущие тела хромовых руд;

гипергенный этап, обусловивший выветривание месторождения и образование залежей валунчатых руд.

Стадии минералообразования выделяются внутри этапов. Стадии соответствуют времени образования одного минерального агрегата. Так, на Сарановском месторождении в пределах магматического этапа выделяют

раннемагматическую стадию образования перидотитов и

позднемагматическую стадию образования хромшпинелидовых руд.

 

Следующий уровень организации вещества тел полезных ископаемых после уровня минеральных агрегатов – это уровень минеральных индивидов.

Минеральный индивид – это физически и химически индивидуализированное твердое тело земной коры.

Среди минералов различают

главные полезные (рудные),

попутные полезные,

неполезные (нерудные, жильные), а также

вредные.

Например, на скарновых железорудных месторождениях главным полезным минералом является магнетит, попутными полезными, в случае, если разработана технология их извлечения, являются халькопирит и кобальтсодержащий пирит, неполезными – пироксены, гранаты, вредными – пирит, халькопирит и др. серосодержащие минералы, а также минералы фосфора, такие как апатит.

Форма, размеры и пространственные соотношения минеральных индивидов, находящихся в агрегате, характеризуются понятием структура.

 

 

2.2.4. Химический состав месторождений полезных ископаемых

 

Следующий уровень организации вещества месторождений – уровень химических элементов или геохимический уровень. Исследованием химического и изотопного состава месторождений полезных ископаемых занимается геохимия месторождений полезных ископаемых.

С позиций геохимии месторождение полезного ископаемого представляет собой аномальную концентрацию химических элементов, пригодную для эксплуатации. Среди химических элементов, содержащихся в месторождениях и определяющих химические свойства полезных ископаемых также, как и среди минералов, различают главные полезные, попутные полезные, которые могут извлекаться вместе с главными, вредные и инертные. Например, на титаномагнетитовых месторождениях главным полезным химическим элементом является железо, попутными – титан и ванадий, вредными – сера и фосфор, инертными – кремний и кальций.

Содержания химических элементов могут существенным образом изменяться в пространстве месторождений, что обуславливает необходимость осуществлять систематическое химическое опробование руд для оценки их качества и правильного определения значений важнейшего параметра, определяющего промышленную ценность месторождений – среднего содержания химических элементов. В процессе подготовки месторождения к эксплуатации важно выявить формы нахождения химических элементов в полезном ископаемом. Поскольку нахождение элемента в составе самостоятельного минерала позволяет извлекать его методами обогащения, а нахождение полезного элемента в виде примеси в минерале делает технологию извлечения его более сложной. Исследование форм нахождения элементов осуществляется с применением геохимических исследований минералов, входящих в состав полезного ископаемого.

Анализ закономерностей распределения содержаний химических элементов и их изотопов в пространстве месторождения и тел полезных ископаемых позволяет решать ряд проблем генезиса месторождений. Такие, например, как проблемы направления движения рудоносных флюидов, проблемы источников воды для образования месторождений.

 

2.2.5. Физические свойства месторождений полезных ископаемых

Последний из рассматриваемых уровней организации вещества месторождений полезных ископаемых – это уровень физических свойств. При рассмотрении физических свойств следует обратить внимание на две стороны этих явлений.

Во-первых, они характеризуют технические свойства самого полезного ископаемого и окружающих горных пород такие, как плотность, крепость, пористость и др. Оценка подобных свойств необходима для выяснения качества полезного ископаемого. Она осуществляется методами специального технического опробования.

С другой стороны, месторождения и их залежи, благодаря специфическим физическим свойствам полезных ископаемых, сконцентрированных в них, создают естественные аномалии в нормальных физических полях Земли. Эти аномалии широко используются для проведения геофизических поисков и изучения строения залежей полезных ископаемых геофизическими методами.

 

 

Темы лекции 1

 

1.1. Предмет и значение дисциплины "Геология полезных ископаемых", порядок изучения, основная литература.

1.2. Природная среда и природные ресурсы.

1.3. Понятие о полезном ископаемом.

1.4. Понятие о месторождениях полезных ископаемых, требования, предъявляемые к месторождениям.

 

П о л е з н ы х

И с к о п а е м ы х

_________________________

Рустем Гильбрахманович

И б л а м и н о в

 

Лекция 1-08

 

1.1. Предмет и значение дисциплины "Геология полезных ископаемых", порядок изучения, основная литература

 

Геология полезных ископаемых – область геологической науки, изучающая месторождения полезных ископаемых во всем их многообразии.

Англоязычные наименования дисциплины: "Economic Geology" и "Mining Geology", подчеркивают важную практическую направленность дисциплины, ее связь с экономикой (economic) и горной промышленностью (mining [mainin]).

Объектом исследований геологии полезных ископаемых является земная кора.

Предмет изучения более узок:

во-первых, земная кора в целом с точки зрения размещения месторождений,

во-вторых, участки земной коры, содержащие полезные ископаемые.

Дисциплина "Геология полезных ископаемых" относится к числу фундаментальных, т. к. в ней в систематизированном виде излагаются:

а) общетеоретические проблемы формирования месторождений,

б) проблемы их размещения в разнообразных геологических обстановках,

в) всё многообразие видов полезных ископаемых.

 

Значение дисциплины, формирование:

1) цельного естественнонаучного мировоззрения,

2) творческого геологического мышления,

3) теоретических основ методики поисков и разведки месторождений,

4) экономического мышления (добытое полезное ископаемое становится товаром горного производства),

5) политического мышления (владение территориями, содержащими месторождения полезных ископаемых),

6) исторических знаний (минеральные ресурсы в развитии человечества)

 

порядок изучения. На третьем курсе изучается первая вводная и общая генетическая часть дисциплины на статических и ретроспективных моделях генетических групп месторождений.

На четвертом курсе рассматривается вторая специальная часть дисциплины: месторождения отдельных видов полезных ископаемых.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М.: Недра,1989. 326 с.

2. Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых. М.: Академический Проект, 2004. 512 с.

3. Авдонин В.В. Месторождения металлических полезных ископаемых\В.В. Авдонин, В.Е. Бойцов, В.М. Григорьев и др. М.: Академический Проект, Трикста, 2005. 720 с.

4. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. М.: Изд-во МГУ, 2007. 459 с.

 

1.2. Природная среда и природные ресурсы

Природная среда - это естественная среда обитания людей.

Компоненты природной среды (рис. 1):

· рельеф,

· климат,

· поверхностные воды,

· почвы,

· растительный покров,

· животный мир,

· геологическая среда

Закон «О недрах» дает следующее определение геологической среды: "Недра являются частью земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии – ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения".

Геологическая среда является базисной компонентой природной среды, ею определяются:

·  характер рельефа и состав почв,

· природные ландшафты и микроклимат,

· естественная радиационная обстановка,

· условия строительства промышленных и гражданских сооружений,

· наличие минеральных ресурсов.

 

Рис. 1.1. Место минеральных ресурсов среди природных ресурсов и их связь с геологической компонентой природной среды.

Природные ресурсы (the Earthes Physical Resources) – это часть природной среды, используемая людьми.

В состав природных ресурсов входят:

· земельные ресурсы, используемые главным образом в сельском хозяйстве,

· растительные (лесные и луговые),

· животные (рыба, промысловые звери),

· водные (питьевые, энергетические),

· атмосферные (ветровая энергия),

· солнечные,

· минеральные ресурсы.

Минеральные ресурсы (Mineral Resources) – это количественно оцененная совокупность полезных ископаемых в недрах региона или земного шара в целом.

Минеральные ресурсы относятся к числу невозобновляемых, поэтому существует проблема исчерпаемости минеральных ресурсов, их охраны и пополнения, т.е. проблема комплексного и рационального использования ресурсов.

Пополнение минеральных ресурсов в недрах осуществляется путем систематического проведения геологических поисковых и разведочных работ.

 

Разведанную часть минеральных ресурсов, которая подготовлена к освоению, называют минерально-сырьевой базой.
1.3. Понятие о полезном ископаемом

 

Полезное ископаемое (Minerals) – природное вещество земной коры, пригодное для использования с реальной или ожидаемой выгодой.

3 аспекта сути понятия «полезное ископаемое»:

- геологический аспект: полезное ископаемое – это часть геологической среды,

- исторический аспект,

- экономический аспект полезным ископаемым является только то вещество, которое экономически выгодно использовать

 (традиционным и наиболее высококачественным сырьем для производства алюминия является боксит, с развитием энергетики и в условиях дефицита бокситов в разряд полезных ископаемых перешли уртиты, породы содержащие минерал нефелин Na[AlSiO₄], однако полевые шпаты не являются алюминиевым полезным ископаемым).

 

Таблица 1.1

Потенциальная ценность разведанных запасов полезных ископаемых России

(Орлов, 1992)

 

Виды полезных ископаемых	Стоимость
	трлн дол	%
Ископаемые угли	10,9	45,4
Нефть и природный газ	7,3	30,4
Цветные, редкие, благородные металлы и алмазы	3,4	14,2
Черные металлы и неметаллические полезные ископаемые	2,4	10,0

 

В России принято деление полезных ископаемых по их распространенности и стоимости на две группы: общераспространенные и необщераспространенные. Общераспространенные полезные ископаемые: агрономическое сырье (агрокарбонаты, торф) и строительные материалы (естественные строительные камни, известняки для производства извести, кирпичные глины, песок, гравий).

 

Полезные ископаемые по фазовому состоянию бывают твердые, жидкие и газообразные.

По использованию в промышленности полезные ископаемые традиционно подразделяются на четыре крупные серии: металлические, неметаллические, топливно-химические, гидро- и газо-минеральные (табл. 1.2).

Металлические полезные ископаемые иначе называются рудными или просто рудами.

Продуктами переработки неметаллических или иначе нерудных полезных ископаемых являются либо металлоиды (фосфор, сера, фтор и др.), либо соединения элементов (NaCl, KCl и др.), либо минералы (алмаз, слюды и т.п.), либо горные породы.

Топливно-химические (топливно-энергетические) полезные ископаемые объединяют все разнообразие твердых, жидких и газообразных горючих ископаемых.

Гидро - и газоминеральные полезные ископаемые включают все разновидности подземных вод и негорючих газов (табл. 1.2).
Таблица 1.2

123Следующая ⇒

Поделиться: