Минерально-сырьевая база Кузбасса
С геологических позиций территория Кемеровской области находится в западной части Алтае-Саянской складчатой области. С востока, юга, запада и северо-запада территорию области обрамляют горно-складчатые структуры Кузнецкого Алатау, Горной Шории, Салаирского кряжа и Томь-Колывани. На северо-востоке структуры хребта Кузнецкого Алатау полого погружаются под мезо-кайнозойские отложения Чулымо-Енисейской впадины.
Минерально-сырьевую базу (МСБ) Кемеровской области составляют запасы и прогнозные ресурсы многих видов полезных ископаемых, среди которых доминирует уголь (расположенный на территории области Кузнецкий угольный бассейн – один из богатейших по запасам каменноугольных бассейнов мира).
Уголь. Уголь является главным полезным ископаемым области. На территории Кузбасса расположен Кузнецкий каменноугольный бассейн и Западная часть Канско - Ачинского буро-угольного бассейна. Кузбасс - один из самых крупных по запасам угля и объемов его добычи бассейнов России и главный, а по некоторым позициям единственный в стране поставщик технологического сырья для российской промышленности. Кондиционные запасы каменного угля в Кузбассе превышают все мировые запасы нефти и природного газа более чем в 7 раз (в персчете на условное топливо) и составляют 693 млрд.т., из них
207 млрд.т. - коксующихся углей. Для сравнения: запасы коксующихся углей в Донбассе 25 млрд.т.; Печорском угольном бассейне - 9 млрд.т.; Караганде 13 млрд.т.
|
|
|
Основой сырьевого комплекса области является угольная промышленность, в основном отрабатывающая месторождения Кузнецкого угольного бассейна. Сегодня в Кузбассе добывается почти 57 % всего угля России и 80 % углей коксующихся марок. Кузнецкий уголь занимает свыше 30 % европейского и 12 % мирового рынков. В области работают 107 высокомеханизированных шахт и угольных разрезов суммарной мощностью свыше 180 млн т/год, на которых трудятся более 125 тыс. чел. За последние 10 лет в развитие угольной промышленности Кузбасса вложено 180 млрд р.
Железные руды. Потенциал железорудного сырья по Горной Шории оценивается в 2 млрд.169 млн.т. Балансовые запасы составляют 1086.1 млн.т. Крупные месторождения этой группы (Таштагольское, Шерегешское, Шалымское, Казcкое) в разное время сданы в экслуатацию и являются основной сырьевой базой для металлургический гигантов нашей области. В группе железнорудных месторождений Кузнецкого Алатау наиболее значительными являются Лавренковское, Заповедное, Ампалыкское. Балансовые запасы железных руд этих месторождений порядка 370 млн.т. В целом по Кемеровской области потенциал запасов железных руд оценивается в 5,25 млрд.т, из них промышленной категории - свыше 1 млрд.т.
|
|
|
Золото. Более 150 лет назад в нашем регионе началась добыча россыпного золота в Тяжинском районе на руднике "Центральный". В настоящее время минерально-сырьевая база золотодобычи представленна 9-ю рудными и 77-ю россыпными месторождениями, расположенными главным образом в пределах Кузнецкого Алатау (31,9%), Горной Шории (43,7%) и Салаирского кряжа (24,4%). Балансовые запасы золота - сотни миллионов кубических метров при содержании металла в руде от 153 мг.до 0,7 г. на куб.
Полиметаллы. С конца 18 века ведется добыча свинцово-цинковых руд на северо-восточном склоне Салаирского кряжа. В настоящее время здесь разведано 5 барит-свинцово-цинковых месторождений, 3 медно-цинковых и одно медно-колчеданное меторождения. Все полиметаллические руды этих месторождений высококондиционны. Открыто и разведано месторождение самородной меди в Горной Шории. Геологические запасы всех полиметалических руд оцениваются в сотни миллионов тонн.
Марганец. В области имеется богатейшее месторождение марганца. Среди них - Усинское в Горной Шории, Дурновское в Ленинском районе и др. При этом потребность металлургической промышленности области в марганце обеспечивается привозными рудами из Казахстана и Украины.
|
|
|
Билет № 13
Физические свойства минералов, их зависимость от химического состава и структуры.
Физические свойства минералов
Цвет - одно из наиболее просто определяемых свойств минералов. Объективная и субъективная характеристика цвета могут отличаться. Наиболее объективными являются спектры оптического пропускания или отражения. Для того, чтобы уметь их «читать», необходимо вспомнить, что воспринимаемые человеческим глазом длины оптических волн лежат в диапазоне 770 (красный) – 400 (фиолетовый) нм. Цвет, отражаемый минералом, может не совпадать с тем спектром, который он пропускает.
Генетически окраска разделяется на идиохроматичексую, аллохроматическую и псевдохроматическую.
Идиохроматическая, т.е. собственная, обусловленная фундаментальными свойствами химизма и структуры отдельного минерала.
Причины возникновения окраски самые разнообразные. Чаще всего окраска возникает вследствие наличия в структуре минералов ионов-хромофоров. Типичные ионы хромофоры – марганец (розовые, красные окраски), железо (зеленые и синие для двухвалентного и бурые – для трехвалентного), хром (розовый, изумрудно-зеленый), медь (синий, зеленый), титан (синий), ванадий (черный, красный, желтый) и некоторые другие. Однако у прозрачных минералов окраска может проявляться даже когда ионов-хромофоров в них нет. Такая окраска обуславливается дефектами кристаллической решётки – дырочными вакансиями.
|
|
|
Аллохроматическая окраска вызывается посторонними примесями (белая окраска молочного кварца вызвана нахождением в нем большого количества газово-жидких включений, празем, кошачий глаз и пр.),
Псевдохроматическая окраска вызывается эффектами, связанными с явлениями интерференции, диффракции и рассеяния света (иризации). Например, минерал лабрадор (порода – лабрадорит), олигоклаз. Это могут быть поверхностные эффекты типа побежалости, как на поверхности многих сульфидов при возникновении тонкой пленки вторичного минерала, или закономерным распределением в структуре минерала субмикроскопических примесей другого минерала - эффект "солнечности".
Цвет порошка (цвет черты) - цвет тонко измельченного минерала, или его черты на белой поверхности, например, на поверхности скола фарфора, может отличаться от цвета его агрегатов или кристаллов. В основном это характерно для густоокрашенных минералов и минералов с высокой отражательной способностью. Пример - черта гематита (черного минерала) имеет вишневый оттенок, эта особенность минерала лежит в основе его названия, гема - кровь, пирит и халькопирит имеют черную черту с желтыми, зелеными тонами, большинство окрашенных силикатов имеют белую черту.
Цвет люминесценции. Некоторые минералы обладают свойством светиться при воздействии ультрафиолетового, инфракрасного (теплового), рентгеновского излучения, а также при ударе. Соответственно выделяют термо-, рентгено-, трибо- (ударную) люминесценцию. Эти свойства обусловлены способностью некоторых атомов или дефектов структуры (элек-торонно-дырочных) избирательно, резонансно поглощать часть энергии излучения, испуская при этом излучение видимого диапазона.
Прозрачность - способность минерала пропускать свет. Прозрачность выше у кислородных соединений, отсутствует (практически всегда) у сульфидов, самородных элементов (исключая алмаз и серу). Многие минералы, непрозрачные в массе, бывают прозрачными в тонких сколах.
Блеск - важнейшее и традиционное свойство, используемое для полевой диагностики. Блеск зависит от отражательной способности минерала и его показателя преломления, обычно прозрачные минералы блестят меньше, а непрозрачные - больше.
Показатель преломления соответствует отношению скорости света в вакууме к скорости света в веществе или отношению синусов падающего луча к преломленному, угол отсчитывается от перпендикуляра.
Связь показателя преломления и отражательной способности вычисляется по формуле (1) для прозрачных мирнералов и по формуле (2) для непрозрачных, где K – коэффициент поглощения:
Выделяется металлический блеск, свойственный большинству сульфидов, самородным металлам, интерметаллидам.
Полуметаллический - несколько более слабый, свойственен некоторым сульфидам и оксидам - киновари, марматиту, гематиту.
Алмазным блеском характеризуются минералы с высоким двупреломлением - алмаз, циркон, клейофан, касситерит.
Стеклянный характерен для большинства прозрачных минералов - силикатов, сульфатов, карбонатов и пр., в качестве примера можно привести кварц, берилл, кальцит и т.д.
Следует разделять блеск, свойственный минералам в свежих плоских сколах по поверхностям спайности или на гранях кристаллов, блеск на поверхности излома, который может быть жирным (кварц) или смолистым (непрозрачные минералы).
Выделяется блеск минеральных агрегатов - восковой или матовый. Минералы могут также иметь отлив - перламутровый, шелковистый, обусловленный строением минеральных агрегатов.
| блеск | Примеры |
| Стеклянный | Кварц, силикаты |
| Алмазный | Циркон, алмаз |
| Полуметаллический | Ильменит, магнетит |
| Металлический | Пирит, золото |
Спайность - способность минерала при ударе раскалываться по определенным направлениям, спайность показывает те направления в структуре, перпендикулярно которым сила химической связи значительно меньше, чем параллельно.
В зависимости от степени выраженности спайность имеет градации.
Весьма совершенная - минерал невозможно расколоть в направлении, не соответствующему спайному, поверхность блестящая, без неровностей, наблюдается у слюд, галенита, флюорита.
Совершенная - очень трудно получить при раскалывании не соответствующие спайности направления, но поверхность более неровная, наблюдается у минералов группы полевых шпатов, барита.
Ясная - в обломках встречаются направления как спайные, так и произвольные, можно наблюдать излом, такая спайность обычно проявляется в образовании ступенек на плоскостях.
Несовершенная - наблюдается с трудом, при наличии опыта, например - у пирита.
Излом - характер поверхности случайного направления, наблюдается у минералов с несовершенной спайностью.
Обычно - раковистый (кварц), может быть неровный - апатит, ровный, ступенчатый (минералы с хорошей спайностью - полевые шпаты), занозистый у минералов, образующих волокнистые, шестоватые агрегаты. Излом различается у монокристаллов и у кристаллических агрегатов.
Отдельность - более грубая, чем спайность, трещиноватость минерала. Обычно трещины проходят через весь кристалл. В отличие от спайности, отдельность вызывается закономерно ориентированными по определенным кристаллографическим направлениям включениями микровростков минералов-примесей или дефектов структуры. Отдельность наблюдается у бериллов, корундов.
Твердость - способность минералов сопротивляться внешнему давлению, при полевом изучении - способность одних минералов царапать поверхность других. Это неотъемлемое свойство минералов, которое может варьировать в пределах одного минерального вида. Твердость зависит от сил связи между атомами в структуре и ее совершенства. Удобная шкала для определения твердости была предложена немецким минералогом Ф.Моосом. В качестве эталонов твердости были выбраны десять минералов: тальк (1), гипс (2), кальцит (3), флюорит (4), апатит (5), ортоклаз (6), кварц (7), топаз (8), корунд (9), алмаз (10). В полевых условиях можно пользоваться в качестве эталонов некоторыми бытовыми предметами: ноготь имеет твердость 2-2.5, медь - 3, обычный перочинный нож - 5-6, оконное стекло – 5. Твердость определяется царапаньем одного минерала о другой. Различают пассивные и активные к царапанью вещества: активные способны царапать самих себя, а пассивные - нет. Минералы с более высокой твердостью и имеющие спайность обычно сами себя царапают
Объективно твердость измеряется по величине отпечатка груза определенной массы, воздействующего на минерал в заданных условиях. Для этого сконструировано несколько приборов. Один из них на базе микроскопа измеряется диаметр алмазной пирамидки, которая вдавливается под нагрузкой в кристаллическую грань или в полированную поверхность. При этом измеряется диагональ алмазной пирамидки. Это – твердость по Виккекрсу. Для сравнения - величины твердости по Виккерсу минералов шкалы Мооса: тальк (2.4), гипс (36), кальцит (109), флюорит (189), апатит (536), ортоклаз (795), кварц (1120), топаз (1427), корунд (2060), алмаз (10060).
Хрупкость и ковкость. Хрупкость - способность минералов легко раскрашиваться при механических воздействиях, обычно минералы с хорошей спайностью в нескольких направлениях - хрупкие. Ковкость - свойство, противоположное хрупкости, ковкие минералы расплющиваются при надавливании, к таким минералам относятся многие самородные металлы, некоторые сульфиды. Для минералов со спайностью в одном направлении иногда характерна пластичность. Например, чешуйки хлорита пластичны, а биотита - хрупкие,
Хрупкость минерала с объективной точки зрения – минимальная нагрузка, при которой появляются трещины. Именно эта величина называется числом хрупкости. Хрупкость связана с твердостью, но не напрямую. Например, присутствие спайности увеличивает хрупкость, в то время как ее отсутствие может сделать мягкий минерал не хрупким, но даже ковким.
Плотность - удельная масса, в минералогии принято измерять в г/см3.
Плотность зависит от плотности кристаллической упаковки и увеличением атомного веса слагающих минерал химических элементов.
Обычно плотность выше у минералов, содержащих металлы (оксиды и сульфиды металлов, интерметаллиды) или с компактной структурой (алмаз). Основные породообразующие силикаты и карбонаты имеют плотность в пределах 2.5-2.8. Тяжелыми считаются минералы с плотностью выше 3 г/см3. У самородных металлов и интерметаллических соединений плотность выше 10 г/см3
Важно, что более плотные минералы можно выделить гравитационными методами; например - промывкой в лотке, а затем определять их, пользуясь специальными методами. Это свойство используется промышленностью для сепарации золота, платины, алмазов из россыпей. В полевых условиях высокая плотность используется для идентификации барита - белого тяжелого минерала со спайностью в двух направлениях, который легко спутать с полевыми шпатами, обладающими близкой твердостью, цветом и спайностью, но легкими.
Термические свойства минералов выражаются в характере поведения при нагревании. Температуры плавления для некоторых минералов являются диагностичексими. Весьма легкоплавкие минералы плавятся при температуре 100-400°С – это сера, олово. Легкоплавкие – 400-700°С (пираргирит, айкинит, джемсонит), плавкие – 700-1000°С (некоторые соли, аргентит, никелин), тугоплавкие 1000-1600 (гранаты, некоторые оксиды, серебро) и весьма тугоплавкие (>1600) – кварц (1710), периклаз (2800), углерод (3600).
Магнитные свойства минералов
Все минералы способны намагничиваться в магнитном поле, но в различной степени. Магнитность пропорциональна числу неспаренных электронов на внешних электронных уровнях и вызывается их способностью ориентироваться в магнитном поле.
Минералы разделяются на:
· ферромагнетики (камасит) - все электроны неспарены и имеют однонаправленные спины в магнитном поле.
· антиферромагнетики (гематит, пирротин) - электроны неспарены или спарены, но имеют однонаправленные спины.
· диамагнетики– спаренные электроны с противоположными спинами.
Электропроводность
Электропроводностью характеризуются только минералы с металлическим типом связи – самородные металлы, графит, некоторые оксиды. Их удельное сопротивление не превышает 10 Ом/м. Сопротивление зависит от температуры и может изменяться от десятых длолей единицы до 105-108 у сверхпроводников при температурах, близких к абсолютному нулю. У пьезоэлектриков электропроводность возникает при приложении внешнего давления.
Поведение при воздействии кислот и щелочей также в некоторых случаях может служить диагностическим свойством. Широко известна способность некоторых карбонатов «вскипать» при взаимодействии с кислотами. Так же сульфиды часто можно различить по их реакции с кислотами или щелочами. Кроме того, в минералогической практике, особенно, полевой, часто используются характерные реакции для обнаружения некоторых химических элементов. Раньше применялась также паяльная трубка и реакции растирания. В настоящее время часто намного быстрее и дешевле провести рентгеновскую идентификацию минерала, однако, простейшие реакции следует знать, особенно при проведении полевых поисковых работ или рудном анализе.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1725; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!