Основы
учения о полезных ископаемых
Лекция 1
Литература
Основная
1.
Смирнов В. И. Геология
полезных ископаемых. М.: Недра, 1965, 1969, 1982.
2.
Курс месторождений
твердых полезных ископаемых (ред. П. М. Татаринов, А. Е. Карякин). Л.: Недра,
1975.
3.
Бетехтин А. Г. Курс
месторождений полезных ископаемых.
4.
Вахромеев С. А.
Месторождения полезных ископаемых. М. 1979.
5.
Прокофьев А. П. Основы
поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1975.
Дополнительная
1.
Полезные ископаемые
(под ред И. Ф. Романовича). М.: Недра, 1982.
2.
Смирнов В. И.,
Гинзбург И. И., Григорьев В. М., Яковлев Г. Ф. Курс рудных месторождений. М.:
Недра, 1981.
3.
Бейтс Р. Геология
неметаллических полезных ископаемых.
4.
Рудные месторождения
СССР (под ред. В. И. Смирнова). В трех томах М. 1974.
5.
Неметаллические
полезные ископаемые СССР (под ред. В. П. Петрова). М. Недра. 1984.
6.
Минеральные
месторождения Европы (под ред. С. Х. У. Боуи, А. Квояхейма и Х. У. Хеслема). В
пяти томах. М. Мир. 1982.
7.
Попов В. Е.
Вулканогенно-осадочные месторождения. М. 1979.
Основные
понятия учения о полезных ископаемых (далее сокращенно везде – учение)
Учение о месторождениях полезных ископаемых –
геологическая наука, стоящая в одном ряду с минералогией, петрографией,
геохимией и базирующаяся на них. Большое значение для этого учения имеют также геофизика,
тектоника, структурная геология.
Основной
задачей этой науки является изучение
условий образования месторождений, их генезиса и закономерностей размещения в
земной коре. Генезис месторождения определяет основные его особенности: условия
залегания, форму и размеры рудных тел, структурно-текстурные и технологические
особенности руд. Рациональное использование недр, соблюдение требований
экологии, а также эффективность поисково-разведочных и эксплутационных работ
целиком зависят от знания условий образования и размещения того или иного
полезного ископаемого в земной коре.
Основным
понятием учения является полезное
ископаемое. Полезное ископаемое – это
природное минеральное образование, которое может быть использовано в народном
хозяйстве.
Месторождение
полезного ископаемого – это участок земной
коры с характерной геологической структурой, в котором полезное ископаемое
залегает в виде одного или нескольких рудных тел, разработка которых при данной
экономической конъюнктуре выгодна. Месторождения бывают крупные, средние,
малые. Есть еще рудопроявления и пункты минерализации. Рудопроявление – это скопление в земной коре полезного ископаемого
небольшого размера или неустановленного размера. Пункт минерализации –
это
Рудное
тело – обособленное скопление руды
(полезного ископаемого), залегающее среди горных пород.
Руда – это агрегат минералов, из которого валовым (массовым
способом) возможно и выгодно извлекать металлы или металлические соединения.
Раньше термин руда применялся только к металлическим полезным ископаемым,
сейчас рудами называют и некоторые неметаллические полезные ископаемые,
например – асбестовая руда, апатитовая руда.
Возможность промышленного использования
определяется качеством полезного ископаемого, его запасами, географическим
положением, условиями его разработки, состоянием техники эксплуатации и
переработки.
Основное значение имеют промышленные кондиции: то есть минимальные запасы, минимальные
содержания ценных компонентов и предельно допустимое содержание вредных
примесей.
Таблица 1
Основные промышленные кондиции для
некоторых руд
|
Полезное ископаемое |
Ценные компоненты |
Минимальные запасы |
Минимальные содержания металлов, % |
|
Черные металлы |
Fe, Mn |
Сотни тысяч тонн |
20 – 25 |
|
Цветные металлы |
Cu, Pb, Zn, Ni |
Тысячи – десятки тысяч тонн |
0,5 – 1 |
|
Редкие элементы |
W, Mo, Sn, Hg |
Десятки – сотни тонн |
0,1 – 0,2 |
|
Благородные металлы |
Au, Ag, Pt |
Килограммы |
0,005 |
Эту таблицу отредактировать!!!
Все месторождения полезных ископаемых принято
разделять на группы.
Группа I.
Горючие ископаемые.
1.
Нефть и газ:
1.1.
Нефть
1.2.
Нефть и газ.
1.3.
Нефть и газокоденсат.
1.4.
Конденсат и
газоконденсат.
1.5.
Газ горючий
2.
Твердые горючие
ископаемые
2.1.
Уголь каменный.
2.2.
Уголь бурый.
2.3.
Уголь сапропелевый.
2.4.
Сланец горючий.
2.5.
Торф.
Группа II. Металлические
ископаемые
1.
Черные металлы
1.1.
Железо
1.2.
Марганец.
1.3.
Хром
1.4.
Титан.
1.5.
Ванадий.
2. Цветные металлы.
2.1. Медь.
2.2. Свинец.
2.3. Цинк
2.3. Никель.
2.4. Кобальт.
2.5. Молибден.
2.6. Вольфрам.
2.7. Олово.
2.8. Алюминий.
2.8. Магний.
2.9. Ртуть.
2.10. Мышьяк
3. Редкие металлы, рассеянные и редкоземельные
элементы.
3.1. Редкие металлы без подразделения
3.2. Бериллий.
3.2. Литий.
3.3. Тантал, ниобий.
3.4. Кадмий.
3.5. Кадмий.
3.4. Германий.
3.5. Цирконий.
3.6. Редкие земли (без подразделения).
3.7. Редкие земли – цериевая группа.
3.8. Редкие земли – иттриевая группа.
4. Благородные металлы.
4.1. Золото.
4.2. Серебро.
4.3. Платина и платиноиды.
5. Радиоактивные элементы.
5.1. Уран.
5.2. Торий.
Группа III.
Неметаллические ископаемые.
1.
Оптические материалы.
1.1.
Кальцит оптический
(исландский шпат).
1.2.
Кварц оптический и
пьезоэлектрический (в том числе пригодный для плавки).
1.3.
Флюорит оптический (в
том числе пригодный для плавки).
2. Химическое сырье
2.1. Пирит, пирротин.
2.2. Флюорит (флюс, химсырье).
2.3. Барит и витерит.
2.4. Стронцианит и целестин.
2.5. Алунит.
2.6. Бораты и боросиликаты.
2.7.Ретенит.
2.8. Известняк (флюс, химсырье).
3. Минеральные удобрения.
3.1. Фосфатные.
3.1.1. Апатит.
3.1.2. Фосфорит.
3.1.3. Торфовивианит.
3.2. Калиевые (калиевые соли, а также селитры).
3.2.1. Сыннырит.
3.3. Карбонатные.
3.3.1. Агрокарбонатные руды.
4. Керамическое и огнеупорное сырье.
4.1. Кварц и кварцевые пески, стекольные и
керамические.
4.2. Полевой шпат.
4.3. Пегматит керамический.
4.4. Каолин, глины огнеупорные и керамические.
4.5. Высокоглиноземистые материалы (андалузит,
кианит и др.).
4.6. Волластонит.
4.7. Дунит огнеупорный.
5. Абразивные материалы.
5.1. Корунд и наждак.
5.2. Гранат.
5.3. Пемза.
5.3. Диатомит, трепел, опока.
5.4. Камни точильные и полировочные.
6. Горнотехническое сырье.
6.1. Асбест (хризотиловый, амфиболовый).
6.2. Мусковит.
6.3. Вермикулит.
6.4. Флогопит.
6.5. Тальк (тальковый камень).
6.6. Графит.
6.7. Магнезит.
6. 8. Цеолиты.
7. Драгоценные и поделочные камни.
7.1. Алмазы.
7.2. Алмазы импактные.
7.3. Изумруды, топазы и другие драгоценные камни.
7.4. Халцедоны, агаты и другие поделочные и технические
камни.
7.5. Поделочные костные окаменелости (бивни).
7.6. Поделочная окаменелая древесина.
8. Строительные материалы.
8.1. Магматические породы.
8.1.1. Кислые интрузивные породы (гранит и др.).
8.1.2. Средние интрузивные породы (диориты и др.).
8.1.3. Основные и ультраосновные интрузивные породы.
8.1.4. Эффузивные породы.
8.1.4.1. Кислые и средние.
8.1.4.2. Основные.
8.1.5. Перлиты.
8.1.6. Туфы.
8.2. Карбонатные породы.
8.2.1. Мраморы.
8.2.2. Известняк.
8.2.3. Доломит.
8.2.4. Мел.
8.2.5. Мергель.
8.2.6. Туф известковый.
8.2.7. Ракушечник (ракушняк).
8.2.8. Диатомит.
8.3. Глинистые породы.
8.3.1. Глины кирпичные, черепичные и гончарные.
8.1.2. Глины для цементного производства.
8.1.3. Глины керамзитовые.
8.1.4. Глинистые сланцы керамзитовые.
8.1.5. Глины керамдоровые.
8.1.6. Сланцы кровельные.
8.4. Обломочные породы.
8.4.1. Скопление валунов.
8.4.2. Песчано-гравийный материал.
8.4.3. Щебень.
8.4.4. Песок строительный.
8.4.5. Песчаник.
9. Прочие ископаемые.
9.1. Гипс, ангидрит.
9.2. Целестин.
9.3. Кварцит.
9.5. Песок формовочный.
9.6. Песок стекольный.
9.7. Сырье для каменного литья.
9.8. Глины буровые.
9.9. Глины отбеливающие, адсорбционные и др. (бентонитовые,
глауконитовые и др.).
9.9. Глины красочные и другие минеральные краски.
9.10. Пеликаниты – активные минеральные добавки.
9.11. Литографичекий камень.
9.12. Глиеж, горелые породы.
9.12. Глауконит.
9.13. Ракуша кормовая.
9.14. Агросырье.
9.15. Сапропель.
9.14. Озокерит.
9.15. Асфальтит.
9.16. Битум.
9.17. Мумие.
Группа IV. Соли.
1.
Соли смешанного
состава.
2.
Соли натриевые.
3.
Соли калиевые (сильвин
и др.).
4.
Соли магниевые
(карналлит, бишофит, и др.).
5.
Сульфаты натрия
(мирабилит, тенардит и др.).
6.
Сода.
7.
Селитры (калиевые и
натриевые).
8.
Бораты, бромиды,
йодиды.
Группа V. Подземные воды и
лечебные грязи.
1.
Минеральные
промышленные.
2.
Минеральные лечебные.
3.
Термальные
(теплоэнергетические).
4.
Питьевые.
5.
Грязи лечебные.
6.
Газы негорючие.
Краткий
исторический очерк развития науки о месторождениях полезных ископаемых
Как и во многих отраслях науки большое влияние
на развитие учения о месторождениях полезных ископаемых в России имели работы М. В. Ломоносова. Он обобщил достижения
Петровской эпохи и создал научную основу для дальнейшего развития горного дела
и учения о полезных ископаемых. В своих работах «О слоях земных» и «Слово о
рождении металлов от трясения Земли» им были высказаны замечательные идеи, в
том числе следующие.
В основу многих геологических явлений:
образование гор, поднятие и изгибание слоев Земли Ломоносов ставил
вулканическую деятельность. Он считал, что рудные жилы – это «щели, наполненные
минеральными вещами». Образование жил, в свою очередь связано с «земным
трясением», то есть с вулканической деятельностью.
Ломоносов впервые указал на многообразие
условий образования месторождений полезных ископаемых как за счет внутренней
энергии Земли (плутоническим путем), так и за счет поверхностных вод
(нептуническим путем).
В период с конца XVIII и начала XIX веков шла ожесточенная полемика
между учеными плутонистами и
нептунистами. Представителем первого направления был Д. Хеттон, который выдвинул и отстаивал идею о первичной магме, о
родстве горных пород рудных
месторождений, образующихся кристаллизации из сухих магматических расплавов,
где роль воды очень мала.
Совершенно противоположную идею развивал А. Вернер (Фрейбургская горная
академия), считая, рудные жилы и изверженные горные породы, включая граниты и
базальты, образованными из водных растворов.
Интенсивный расцвет горной промышленности и
геологического освоения новых месторождений полезны ископаемых приходится на
конец XIX и начало XX веков.
Организованный в
Огромное значение в развитии отечественной
геологии и учения о полезных ископаемых сыграл «отец русской геологии» Александр Петрович Карпинский. В своих
исследованиях он особое внимание уделял Уралу. Им составлена первая карта
полезных ископаемых Европейской России и Урала, описаны месторождения золота,
платины, железных, медных и никелевых руд, угля, драгоценных камней, дана
оценка перспектив различных районов. Им же написан первый российский учебник
«Курс рудных месторождений».
В начале XX столетия целый ряд ученых
геологов посветили свои работы и труды геологии, поискам и разведке
месторождений полезных ископаемых. Первым среди них следует отметить Владимира Афанасьевича Обручева. Он
провел региональные геологические исследования золотоносности Сибири; особенно
детально изучил и описал строение россыпей, установил их типы, источники
россыпного золота. Геологию и генезис месторождений золота на Урале изучал Н. К. Высоцкий.
Из числа наиболее крупных ученых этого же
периода следует назвать В. Лингрена, В. Эммонса,
развивавших идеи о связи рудных месторождений с интрузивами и вопросы
рудообразования.
Особое место среди русских ученых занимает имя Александра Евгеньевича Ферсмана. В
результате работ, проведенных под его руководство, открыты знаменитые Хибинские
месторождения апатитов, начато освоение этого региона.
Под руководством А. Н. Заварицкого проведены исследования рудных месторождений
(платины, железа, меди) Урала.
И. М.
Губкин осветил важнейшие проблемы нефтяных
месторождений и способствовал открытию второго Баку (Поволжье, Урал).
Среди ученых наших дней в области науки о
полезных ископаемых следует назвать А.
Г. Бетехтина, П. М. Татаринова, С. С. Смирнова, И. И. Гинсбурга, Д. С.
Коржинского.
П. М.
Татаринов занимался изучением хромитовых и
асбестовых месторождений. В последние годы жизни им написан учебник «Курс
месторождений полезных ископаемых.
Д. С.
Коржинский разработал новую биметаллическую
теорию образования скарновых месторождений.
А. Н.
Заварицкий создал новую теорию образования
колчеданных месторождений Урала, согласно которой эти месторождений и вмещающие их
вулканогенные породы имеют общий магматический очаг. Сами колчеданные
месторождения возникли в результате сольфатарной деятельности и процессов
метаморфизма.
Конец первой лекции.