Общие сведения о минералах и горных породах

2. Общие сведения о минералах и горных породах.

Минералы и горные породы на протяжении многих тысячелетий привлекали внимание человека. С помощью камня он охотился ,добывал огонь и пищу, строил свои жилища, защищался от врагов.

Минералы и горные породы не только сами широко применяются в науке и технике, но и служат сырьем для получения различных материалов. Открытие новых свойств минералов, внедрение материалов на их основе в ведущие области науки и техники служит ускорению научно-технического прогресса- узловой проблемы развития экономики на современном этапе.

Термин «минерал» происходит от слова «минера»-кусок руды. Минералы представляют собой природные химические соединения, возникающие в результате разнообразных геологических процессов, совершающих в земной коре. Они встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Минеральное сырье (полезное ископаемое) — природное или техногенное минеральное образование, которое в сыром или переработанном виде может быть использовано в практической деятельности человека.

Виды минерального сырья выделяются по различным позициям. Выделяют следующие полезные ископаемые: металлические и неметаллические; твердые, жидкие и газообразные; породы, минералы и элементы; общераспространенные и необщераспространенные; находящиеся в ведении федеральных и местных органов управления; стратегические и прочие. Выделяют от 160 до 400 разновидностей минерального сырья. Распространена классификация минсырья по группам, используемым в разных отраслях производства, которая включает металлы, горнохимическое, горноиндустриальное, строительное и энергетическое сырье (табл. 1).

Таблица 1

Классификация видов минерального сырья

по их использованию. (По И. Ф. Романовичу, 1990,

Л. Ф. Наркелюну, 1996 с добавлениями).

В силу прогресса в технологии постоянно изменяются требования к минеральному сырью, появляются новые виды минерального сырья. Это требует выделения нетрадиционных видов сырья, к таким в настоящее время можно отнести глауконит как калийное удобрение, гуминовые кислоты, получаемые из бурого угля и ряд других.

С правовой точки зрения в Российской Федерации выделяется две группы полезных ископаемых — общераспространенные и необщераспространенные. Первые включают: песок (кроме формовочного, стекольного, кварцевого для производства огнеупоров и фарфоро-фаянсовых изделий), галька, гравий, глина (кроме каолиновой и некоторых других), доломит, кварцит (кроме динасового — огнеупорного), песчаник, мел, гипс, мергель, туф, известняк, сланец (кроме горючего), гранит, базальт, диорит, сиенит, порфир. Они могут разрабатываться без получения специальных лицензий. Все остальные виды минерального сырья считаются не общераспространенными и для их разработки необходимо получение специальных разрешений — лицензий.

Полезный компонент — горная порода, минерал, химическое соединение или элемент, которые являются предметом добычи и промышленного использования.

Руда — природное или техногенное образование, содержащее полезный компонент в таких концентрациях, количестве, минералах и имеющее такое строение, которые определяют его рентабельную добычу из недр. Это понятие включает природный, исторический и технолого-экономические аспекты.

Руды могут быть моно- или поликомпонентными (комплексными). В последнем случае, как правило, выделяются главные (главный) и второстепенные (попутные) компоненты. Это характерно для медно-никеле-вых с платиноидами, многих сульфидных (колчеданных), некоторых радиоактивных или железных руд.

По минеральному составу и своему строению руды бывают технологически легкими для переработки (легко вскрываемыми) или упорными. Так, руды циркония могут быть сложены бадделеитом — ZrO2, цирконом — ZrSiO4 или 3BAHaAHT0MNa4(Ca,CeTFe2 + )2ZrSi6OI7(OH,Cl)2.

Рудоносными, рудовмещающими или несущими оруденение называются горные породы и отдельные элементы геологического строения, содержащие руду.

Промышленный концентрат (промышленный продукт) — продукт переработки и обогащения руды, который является предметом поставки для дальнейшего использования в промышленности.

Хвосты — отходы переработки и обогащения руды. В большинстве случаев получаются обводненные илистые хвосты, которые сливаются в хвостохранилища.

Вскрышные породы (пустые породы) — горные породы, которые извлекаются из недр вместе с рудной массой. В случае объемной карьерной добычи крупных месторождений угля, железных, золотых или алмазных руд формируются техногенные горы отвалов — терриконы. Как правило они плохо зарастают растениями и служат источником загрязнения, если не подвергаются систематической рекультивации.

Месторождение полезных ископаемых — природное или техногенное скопление минерального сырья, которое по своим качественным, количественным, горнотехническим, географо-экономическим и геоэкологическим параметрам соответствует условиям его рентабельной разработки. Если по имеющимся данным еще неясно промышленное значение оцениваемого скопления руд, пользуются понятием потенциальное месторождение.

Минералы в природе могут возникать в результате самых разнообразных физико-химических процессов. Они могут образовываться магматическим путем,- выделиться из магматического расплава при его застывании на недоступных глубинах или из лав при извержении вулканов. Гидротермальный путь образования минералов- это выпадение их из горячих водных растворов. Минералы могут образовываться и на поверхности Земли при участии поверхностных вод, кислорода воздуха, углекислоты, жизнедеятельности организмов.

В природе минералы нередко встречаются в виде естественности полиминеральных агрегатов, которые называются горными породами. Причем, горной породой называются не любые минеральные агрегаты, но лишь те , о которых говорят, что они образуют земную кору как геологически самостоятельные составные части.

Таким образом, горные породы в отличие от минералов физически более сложные тела. Горные породы возникают в определенных геологических условиях на суше или в недрах Земли, на дне морей и океанов.

В зависимости от происхождения они делятся на три типа- осадочные, магматические и метаморфические.

Осадочные породы залегают в виде хорошо выраженных пластов, в них нередко встречаются остатки ископаемых организмов. Они возникли в результате осаждения минеральных частиц и растворения химических или путем накопления остатков организмов и растений на дне озер, морей и океанов. Так образовывались пески и глины, известняки и мел, торф и ископаемый уголь.

Если горные породы возникают в результате кристаллизации огненно-жидкого вещества- магмы, они называются магматическими.

В том случае, когда магма застывает на глубине, кристаллизация идет медленно, и образуются хорошо раскристаллизованные горные породы: гранит, диорит, габбро, дунит, пироксенит. Такие горные породы называются глубинными или интрузивными. Если магма изливается на поверхность через жерла вулканов и растекается в виде покровов или потоков, возникают излившиеся или эффузивные породы. Они отличаются плотным тонкозернистым или стекловидным сложением. Представителями таких пород являются обсидиан, андезит, базальт. При извержении вулканов из жерла вылетает огромное количество твердых частиц (кусочки затвердевшей лавы, обломки от стенок кратера) – вулканический пепел . эти частицы, осаждаясь, образуют слои, которые под действием вышележащих осадков цементируются. Так образуются различные вулканические туфы.

Осадочные и магматические горные породы, попадая в нижние участки земной коры в результате горообразовательных процессов, подвергаются процессам перекристаллизации под действием высоких температур и давления. Так образуются метаморфические горные породы: гнейс, мрамор, кварцит, различные сланцы.

3.Минерально-сырьевые ресурсы Белгородской области.

Территория Белгородской области (общая площадь 27,1 тыс. М2) располагается в пределах юго-западного склона Воронежского кристаллического массива (ВКМ) или Воронежской антеклизы, и является частью КМА. Эта платформа сложилась под действием древнего горообразования и вулканизма. Впоследствии ее фундамент многократно подвергался разломам, прогибам, вследствие чего возникли впадины и выступы. Воронежский выступ повсюду прикрыт плащом осадочных пород.

Геологическое строение этого района определяет состав и размещение полезных ископаемых в Белгородской области и ее минеральные ресурсы. С Воронежским выступом кристаллических пород связано месторождение железных руд КМА. К толщам осадочных пород приурочены крупные запасы строительного сырья.

Главным минеральным богатством области являются железные руды .обнаружены большие запасы железистых кварцитов, содержащих 25…40% чистого железа .для использования в качестве сырья в черной металлургии их необходимо обогащать. Кроме железистых кварцитов имеются богатые железные руды с содержанием 45-65% чистого железа. Они не требуют обогащения и пригодны не только для доменной , но и для мартеновской плавки.

На территории Белгородской области располагаются три крупных железорудных района: Белгородский, Старооскольский и Новооскольский, общей площадью более 3 тыс. Км2. наибольшее промышленное значение имеет Белгородский железорудный район. Здесь добываются богатые железные руды с содержанием железа 60…62%.

Помимо железных руд в недрах Белородчины обнаружены бокситы – Висловское месторождение (Яковлевский район), выявлены многочисленные проявления и других руд цветных металлов. Общий потенциал богатых руд КМА составляет 71,8 млрд т, из них в Белгородском рудном районе сосредоточено 67,6 млрд т, в Михайловском —1,37 млрд т и Оскольском - 1,52 млрд т. Большая часть богатых руд (48,4 млрд т, или 67,4%) относится к яковлевскому, 5,2% - к шемраевскому, 27,6% - к стойленскому и 0,4% -к чернянскому ШТ.

Комплексные глинозем-железные руды приурочены к формации доверхневи-зейской латеритной коры выветривания и относятся к висловскому геолого-потенциальному типу. Они сформировались в ранне-средневизейское время, генетически и пространственно связаны с бокситами и богатыми железными рудами Белгородского рудного района. Их подсчитанные ресурсы составляют 3,7 млрд т.

В целом ведущая роль среди известных и прогнозируемых железорудных месторождений КМА принадлежит объектам, сложенным железистыми кварцитами Лебединского ГПТ и богатыми рудами яковлевского и шемраевского ГПТ.

В Оскольском рудном районе дальнейшее расширение производства электрометаллургического концентрата, металлизованных окатышей и брикетов возможно за счет освоения Приоскольского, Северо-Волотовского, Огибнянского месторождений, в меньшей степени — глубокого до обогащения товарной руды Чернянского, Салтыковского, Погромецкого и других месторождений и участков.

Белгородский рудный район характеризуется крупнейшими в России ресурсами богатых железных руд, бокситов и железоалюминиевого сырья. Огромный рудный потенциал начнет осваиваться промышленностью после ввода в эксплуатацию Яковлевского рудника. Особого внимания заслуживают комплексные железо-рудно-бокситовые месторождения, прежде всего Висловское. Расчетные технико-экономические показатели совместной разработки бокситов и богатых железных руд этого месторождения свидетельствуют о его высокой потенциальной рентабельности.

Сложные горно-геологические и горно-технические условия отработки глу-бокозалегающих богатых железных руд обусловливают применение нетрадиционных способов их извлечения.

В народном хозяйстве из нерудных ископаемых особое значение имеют богатые по своим запасам и высоким качествам месторождения мела, расположенные почти по всей территории области. По химическому составу мел Белородчины относится к группе чистого ,так как содержание в нем углекислого кальция (СаСО3) составляет более 95%. Такой мел сразу же после размола без обогащения может использовать в химической и резинотехнической отраслях промышленности.

Наиболее мощные меловые отложения прослеживаются на возвышенных склонах Северского Донца, в бассейнах Нежеголи, Оскола, Тихой сосны, Айдара, Ворсклы и по другим рекам. В центральных районах области меловая толща в 30…35 м пригодна для хозяйственного использования, а к югу эта толща увеличивается до 150м.

Широкая обнаженность меловых залежей позволяет вести разработку ценного полезного ископаемого открытым способом. В Белгороде, Шебекино, Алексеевке, Ровеньках, Логовом действуют крупные комбинаты по добыче и обжигу мела. Выпускаемая продукция отличается высоким качеством и пользуется широкой известностью в нашей стране и за ее пределами.

Практически неисчерпаемы запасы глин, месторождения которых встречаются почти повсеместно. В Белгородском, Борисовском, Вейделевском. Красногвардейском, Ровенском, Старооскольском и некоторых других районах имеются залежи огнеупорных и тугоплавких глин. В Алексеевском районе известны запасы красноватых легкоплавких глин. Они являются ценным сырьем для производства керамзита. К легкоплавким и полуогнеупорным сортам относятся гончарные и черепичные глины. Гончарные глины содержат в себе много примесей, имеют пеструю окраску, тонкоилистое строение и большую пластичность. Они являются хорошим сырьем для керамических предприятий местной промышленности. В области имеются огнеупорные и тугоплавкие глины.

Богаты и разнообразны по своему механическому составу месторождения песка. Месторождения сосредоточены во многих районах области: Вейделевском, Шебекинском. Белгородском , Грайворонском, Алексеевском и др. В настоящее время разрабатывается около 11 месторождений песка, которые обеспечивают народное хозяйство строительным, закладочным, формовочным песком, песком для растворов и бетонов.

Из других полезных ископаемых следует отметить наличие в некоторых районах торфа ( Белгородском, Ивнянском, Старооскольском, Новооскольском). Имеются незначительные месторождения каменного угля, промышленного значения они не имеют.

В области известны месторождения мергелей, трепела и опок. Встречаются месторождения фосфоритов, но часто они имеют не высокое качество , поэтому практической ценности для промышленного использования не представляют.

В Белгородской области имеются различные красящие природные материалы , из которых можно получать разноцветные краски: желтые, красные и коричневые из охристых глин, для получения зеленых пригодны глауконитовые пески; для изготовления синих- вивианит. Для изготовления технических красок используют также бурый железняк.

Таким образом, основное богатство недр Белгородской области заключается в запасах железных руд и нерудного сырья. Топливными ресурсами область не располагает. Огромные запасы нерудного сырья используются для развития цементной промышленности, производства силикатного кирпича, керамзита, извести, молотого мела, бетонов, растворов и многих других отраслей хозяйства.