Методы исследования месторождений
Генезис месторождений полезных ископаемых
Лекция 1 Понятие о полезных ископаемых и их месторождениях Основная терминология
Лекция 2 Вещественный состав руд, парагенетические ассоциации элементов в минералах и рудах.
Лекция 3 Критерии и методы определения температуры образования руд.
Лекция 4 Текстуры и структуры руд.
Лекция 5 Классификация месторождений полезных ископаемых
Лекция 6 Магматические месторождения
Лекция 7 Пегматитовые месторождения
Лекция 8 Карбонатитовые месторождения
Лекция 9 Скарновые месторождения
Лекция 10 Гидротермальные месторождения
Лекция 11 Месторождения выветривания
Лекция 12 Вторичная зональность месторождений
Лекция 13 Механические осадки
Лекция 14 Химические осадки: эволюция осадкообразования, типы осадочного процесса
Лекция 15 Осадки из коллоидных растворов
Лекция 16 Метаморфизированные и метаморфогенные месторождения
Лекция 1. Понятие о полезных ископаемых и их месторождениях Основная терминология.
Объектом нашего изучения является месторождение полезного ископаемого.
Месторождение — геологическое тело или совокупность геологических тел, разработка которых при данной экономической конъюнктуре целесообразна.
Геологическое тело — это различные по форме, размерам и условиям залегания образования земной коры (пласты, жилы, линзы, штоки и т. д.), сложенные полезным минеральным веществом или содержащие его в рассеянном виде. В ряде месторождений наблюдается несколько геологических тел.
|
|
|
Полезное ископаемое — природное минеральное вещество, которое в качественном и количественном отношениях пригодно для использования в народном хозяйстве.
Рудопроявление — природное скопление в горных породах полезных минералов небольших и невыясненных размеров. Иногда в результате разведки и изучения рудопроявление может быть переведено в месторождение.
Полезные ископаемые могут использоваться либо в естественном состоянии (высококачественный уголь, кварцевый песок), либо после предварительной обработки путем сортировки, дробления, обогащения (большинство руд).
Полезные ископаемые находят самое разнообразное применение в различных отраслях народного хозяйства. В настоящее время почти любая горная порода определенного качества и в определенных экономических условиях может быть использована для тех или иных целей, а поэтому «бесполезных ископаемых» почти не существует.
По характеру использования различают три рода полезных ископаемых: рудные, неметаллические и горючие.
|
|
|
Руда — это агрегат минералов, из которого валовым способом технологически возможно и экономически целесообразно извлекать металл или металлическое соединение. В настоящее время рудами называют и некоторые нерудные, неметаллические полезные ископаемые. Например, говорят: «асбестовая руда», «апатитовая руда», «графитовая руда» и др.
Неметаллическое полезное ископаемое — извлекаемое из недр Земли минеральное неметаллическое вещество, которое по качеству и количеству пригодно для использования в естественном или переработанном виде в различных отраслях народного хозяйства.
|
|
Горючее полезное ископаемое — это минеральное вещество, извлекаемое из недр Земли в массовом количестве и используемое в естественном или переработанном виде как энергетическое топливо или служащее сырьем для металлургической и химической промышленности.
При определении руды говорят о экономической целесообразности извлечения из неметалла; при определении неметаллического полезного ископаемого, так же как и горючего ископаемого, отмечается его пригодность для народного хозяйства при условии определенной качественной и количественной оценки. Следовательно, учение о полезных испопае-мых не только геологическая, но и экономическая дисциплина, включающая определение масштаба оруденения, понятия промышленного и непромышленного содержания металла в руде, оценку технологических свойств минерального сырья, анализ развития добычи полезных ископаемых в СНГ и за рубежом и др.
|
|
|
Анализируя данные о химическом составе земной коры, прежд всего поражает неравномерность распределения элементов в зем ной коре. Девять ведущих элементов слагают главным образом неметаллические полезные ископаемые. Из элементов, входящих в состав рудных месторождений, фигурируют здесь лишь желез (4,20%) и аллюминий (7,45%), причем оба элемента играют суще ственную роль и в составе неметаллических месторождений. Углерод, слагающий в основном месторождения углей и нефти, содержится в земной коре в среднем всего лишь в количеств 0,35%
Среднее содержание в земной коре цветных и редких металлов входящих в состав рудных месторождений, составляет сотые, тысячные и даже миллионные доли процента:
Медь.................................. 0,01 Свинец....................... 0,0016
Цинк................................. 0,02 Олово ..................... 0.00008
Кобальт ........................ 0,004 Золото......................... 0,0000001
|
|
|
Крайне незначительное среднее содержание полезных элемен тов в изверженных породах не позволяет использовать их непосредственно как источник полезных ископаемых. Однако в земноь коре протекают геологические процессы, которые ведут к местное концентрации рудных элементов. Эти обогащенные рудными элементами участки и являются рудными месторождениями
По мере развития человеческого общества расширялся круг используемых химических элементов в настоящее время используются практически вся таблица Менделеева из них в количестве более 1 млн. т в год более 20 элементов: О, Р, С, Н, С1, N, В, А1, Fe, Ва, Са, K, Na, Мn, Сr, Сu, Ni, Рb…
Большое внимание в последние годы в отечественной и зарубежной печати привлекают вопросы обеспеченности человечества минеральным сырьем. Действительно, за последнее столетие добыча полезных ископаемых во всем мире резко возросла. Так, например, добыча железа увеличилась более чем в 120 раз, нефти в 100 раз, бокситов за 35 лет (с 1930 по 1965 г.) в 137 раз и т. д. Современная добыча полезных ископаемых за каждые 8—10 лет примерно удваивается.
Поскольку добыча полезных ископаемых непрерывно увеличивается, а запасы их в земной коре не возобновляются, то неизбежно встает вопрос о том, достаточное ли количество полезных минеральных веществ находится в доступной нам верхней части земной коры? На этот вопрос можно ответить утвердительно.
Кроме прироста запасов руд с помощью известных методов поисково-разведочных работ дальнейшее развитие минеральносырье-вой базы мира возможно следующими путями.
1. Открытие месторождений, не выходящих на поверхность (слепые залежи), с помощью геохимических или технически совершенных геофизических методов.
2. Открытие и освоение новых видов минерального сырья, например азота, из воздуха; ряда полезных элементов (К, Мg, Вг, В и др.) из морской воды; использование океанических марганцевых конкреций (Мn, Ni, Со, Сu, Fе); эксплуатация подводных морских россыпей (золото, алмазы, олово, тантало-ниобаты и др.). Запасы этого сырья в отличие от месторождений на континенте возобновляются.
3. Развитие и совершенствование технологических методов (металлургия, обогащение, химическое извлечение) позволяют широко внедрять комплексную переработку руд с полным использованием всех их составляющих компонентов. При обогащении руд можно шире использовать бедные вкрапленные руды, в которых, по В. И. Красникову, сосредоточено до 65% металла (от общего его количества в данном типе руд).
4. Громадный резерв будущего представляет верхний слой земной коры мощностью 2 км. Количество металлов нем в рассеянном (кларковом) состоянии многократно превосходит суммарные запасы всех известных месторождений, например для железа в 10 000 раз, меди в 600 000 раз, олова в 6 000 000 раз и т. д.
Несколько сложнее обстоит дело с источниками энергии (особенно нефти и угля), но и здесь существуют достаточно мощные и надежные резервы: 1) возможность выявления новых видов топлива; 2) более широкое использование возобновляемых источников энергии (гидроэнергоресурсы, энергия Солнца, геотермические источники); 3) расширенное потребление энергии радиоактивных элементов; 4) открытие новых видов энергии (термоядерной и др.).
Методы исследования месторождений
В соответствии с определением месторождения полезного ископаемого как сложного геологического тела и руды как агрегата минералов, изучение месторождений требует всестороннего геологического подхода. Для характеристики месторождения и выяснения условий его образования необходимо знать: геологические условия залегания, морфологические особенности рудных тел, вещественный состав и структуры руд и, наконец, генезис месторождения.
Геологические условия залегания — положение месторождения среди окружающих горных пород, а также выяснение геологического строения той или иной рудоносной области устанавливаются в результате геологических съемок масштаба 1:200 000—1:50 000.
Структура рудного поля — строение рудоносного участка, контролируемое региональными структурными элементами, в пределах которых находятся генетически родственные месторождения (Вольфсон, Яковлев, 1975 г.). Структура рудного поля выявляется в результате детального геологического картирования масштабов 1 : 10 000 и 1 :5000.
Условия залегания и морфология месторождений— взаимоотношение руды с вмещающими породами, пространственная ориентировка рудных залежей, их форма и размеры. Морфология и условия залегания месторождения выясняются в результате его разведки с помощью бурения или горноразведочных выработок, причем результаты этого изучения отражаются на продольных и поперечных разрезах и погоризонтных планах масштабов 1:1000 и 1 : 500.
Вещественный состав и структуры руд — качественный и количественный минеральный и химический состав руд, а также их строение. Вещественный состав и структура руд определяются при изучении рудных забоев, документации керна разведочных скважин или исследовании образцов руд, взятых из поверхностных обнажений. При изучении забоев рудных тел делаются зарисовки масштабов 1 : 100, 1 :50 и даже 1 : 10.
Генезис месторождения определяется на основе всего фактического материала, полученного при разведке и эксплуатации месторождения, а также данных специальных исследований. Установление генезиса — очень важная, но и наиболее трудная задача, которая заключается в выяснении всей истории его "формирования и является конечной целью изучения месторождения.
Рассмотренные элементы месторождений полезных ископаемых в основном определяют и методы их исследования. Главными методами, применяемыми в учении о полезных ископаемых, являются: наблюдение, опыт, гипотеза и экономический анализ.
Наблюдение.Этот метод широко используется в учении о полезных ископаемых, как и вообще в естествознании. Геолог — специалист по полезным ископаемым — производит наблюдения в поле, изучает естественные выходы или искусственные обнажения горных пород и руд в карьерах рудников или в подземных выработках, определяет морфологию тел полезных ископаемых и их отношение с вмещающими породами и, наконец, при документации забоев или керна буровых скважин изучает строение и состав руд.
Одновременно с геологическими методами наблюдения широко применяются и геофизические. С их помощью можно оконтурить вмещающие породы, установить геологические структуры месторождения, проследить границы рудных залежей в плане, определить глубину распространения рудоносных зон и форму геологических тел, с которыми связано оруденение.
За последнее десятилетие для поисков месторождений и их изучения стали широко применяться геохимические (металлометрические, гидрохимические, биогеохимические), а также аэрогеологические и аэрогеофизические методы. При камеральной обработке собранных материалов метод наблюдения имеет также широкое применение. При микроскопических исследованиях руд в отраженном свете (минераграфия) определяются качественный и количественный минеральный состав руд и их структурные особенности. При микроскопическом исследовании вмещающих горных пород выясняются их состав, строение и процессы изменения.
Опыт. Изучение руд с помощью опытов или экспериментальных исследований проводилось еще в прошлом столетии. Важное значение для выяснения генезиса постмагматических месторождений имели экспериментальные исследования Р. Горансона (1931 г.) по нагреванию при высоких давлениях и температуре в запаянных 22 чугунных бомбах порошка гранита с водой, показавшие ограниченную растворимость летучих соединений в магме.
Интересны исследования Ф. В. Сыромятникова и Н. И. Хитарова (1944 г.) по переносу нелетучих компонентов водным газом и паром. Этими экспериментами доказано, во-первых, что критическая температура минерализованных растворов значительно выше критической температуры чистой воды, и, во-вторых, установлена возможность переноса в газовой фазе заметных количеств кремнезема, молибдена и других компонентов. Большое значение имеют экспериментальные исследования Я. И. Ольшанского и В. В. Иваненко (1958 г.) о растворимости сульфидов железа, меди, серебра и кобальта в водных растворах при комнатной и повышенной температурах. Экспериментальные исследования о переносе и отложении металлов гидротермальными растворами продолжены Р. П. Рафальским (1973 г.) — учеником и последователем Я. И. Ольшанского.
На основании произведенных исследований были заново освещены сложные вопросы генезиса гидротермальных сульфидных месторождений.
В последние годы широко развиты экспериментальные исследования синтеза минералов, необходимых для различных отраслей народного хозяйства. В СНГ были получены при температуре 1200—1500°С и давлении до 30 000 кгс/см2 синтетические алмазы, использующиеся в абразивной и других отраслях промышленности. Кроме того, у нас производят искусственные кристаллы пьезокварца, рубина и других минералов.
Гипотеза.В учении о полезных ископаемых важная роль отводится гипотезам. При изучении месторождений полезных ископаемых как в полевых, так и в камеральных условиях получают фактические данные о геологических условиях залегания, форме тел, составе и строении руд. На основе всех этих данных строится рабочая гипотеза о генезисе месторождения. Если при последующих геологических и разведочных работах будет получен новый фактический материал, несогласующийся с первоначальной гипотезой, то последняя видоизменяется или выдвигается новая, отвечающая как вновь собранным, так и ранее известным фактам наблюдений.
Экономический анализ.Учение о полезных ископаемых не просто геологическая, а геолого-экономическая дисциплина. Объектом геологического изучения и разведки является не любое минеральное скопление в земной коре, а лишь удовлетворяющее современным требованиям народного хозяйства. При оценке месторождений полезных ископаемых необходим экономический подход. Следует принимать во внимание не только размеры месторождений и качество сырья, но и ряд других факторов: географическое положение месторождения, транспортные условия, наличие в районе строительных материалов, рабочей силы. Решающее значение нередко имеет потребность государства в данный момент в том или ином минеральном сырье.
Различное поведение жилы по обе стороны сброса. Если сброс является дорудным, то жила с одной и с другой стороны сброса обычно различается по морфологии и текстурам руд. Например, перед сбросом мощность тела бывает большая, а за ним — меньшая. Перед сбросом наблюдалась преимущественно массивная, сплошная руда, а за сбросом встречена руда прожилково-вкрапленного характера и др.
|
|
Загибание первичной полосчатости жилы по направлению сброса. Первичная полосчатость в рудных телах (жилах и линзах) обычно согласна с их простиранием. При дорудном сбросе полосчатость загибается вдоль сбрасывателя (в частном случае вдоль дайки, рис. 1) и следует несогласно с залеганием рудного тела, иногда даже поперек его. Подобные
Рис. 1. Изгибание полосчатости руды
в сульфидной жиле вдоль диабазовой
дайки (дорудного сброса).
— сульфидная жила; 2 — диабазовая дайка;
3 — полосчатая руда
явления наблюдались на колчеданных месторождениях Урала (им. III Интернационала и Левиха).
Пересечение сброса рудными прожилками. Секущие прожилки представляют собой надежный критерий относительного возраста геологических тел. Если сместитель, выполненный глиной или другим минеральным веществом, дорудный, то можно наблюдать проникновение в него руды в виде секущих рудных жилок и прожилков, отходящих от основного рудного тела.
Наличие в сбросовой дайке продольных жилок. Если основное рудное тело примыкает к сбросовой дайке, а в последней наблюдаются рудные прожилки, параллельные контакту основного тела с дайкой, то это является достаточным критерием для утверждения, что руда моложе сброса. Для окончательного доказательства того, что сброс дорудный, следует еще установить общность вещественного состава и строения руды в основном рудном теле и прожилках дайки. Ф. И. Вольфсоп (1965 г.) приводит многочисленные примеры постмагматических месторождений как в СНГ, так и в зарубежных странах, когда оруденение моложе всех пород дайковой фации. К их числу относятся магнетитовые месторождения Урала, золото-кварцевые — Урала и Австралии, медноколчеданные — Урала, США, Испании, сульфидно-касситеритовые — Забайкалья, полиметаллические — Казахстана, США и др.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 858; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!