Геологическая среда как составная часть природной среды, минеральные ресурсы - часть природных ресурсов.

Геологическая среда как составная часть природной среды, минеральные ресурсы - часть природных ресурсов.

Природная среда - это естественная среда обитания людей.

Компоненты природной среды: 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.

Характеристика понятия «количество полезных ископаемых», связь количества и качества полезных ископаемых.

Количество полезного ископаемого, сосредоточенного в месторождении, получило название запасы полезного ископаемого. Запасы оцениваются по результатам геолого-разведочных работ. В зависимости от вида полезного ископаемого запасы измеряются либо в единицах объема, либо в единицах массы.

1.В единицах объема (Q₁) измеряются запасы природного газа, полезных ископаемых для производства строительных материалов: естественных строительных камней, песчано-гравийных материалов, кирпичных глин, запасы подземных вод, запасы нефти за рубежом. В простейшем случае для определения объема (V) необходимо знать площадь (s) тела полезного ископаемого и среднюю мощность (h) тела в пределах контура подсчитываемых запасов: Q₁ = V = s  h (м³).

2. В единицах массы полезного ископаемого (руды) (Q₂) измеряются запасы руд черных металлов (железа, хрома, марганца), угля, горючих сланцев, торфа, нефти. Для вычисления массы полезного ископаемого, сосредоточенного в недрах, кроме объема необходимо определить среднюю величину объемной массы (d, т/м³) тела полезного ископаемого или его подсчитываемого участка: Q₂ = V  d (т).

3. В единицах массы полезного компонента (Q₃) измеряются запасы большинства других видов полезных ископаемых. Это могут быть запасы: металла в металлических полезных ископаемых, например, меди, золота и т.п.; химического компонента в полезных ископаемых для химической промышленности, например, К₂О, P₂O₅ и т.п.; ценного минерала в месторождениях технического сырья, например, алмаза, цитрина и др. Для подсчета запасов полезного компонента необходимо дополнительно найти значение его среднего содержания (С) в контуре подсчитываемых запасов. Если содержание выражено в процентах (С, %), то: Q₃ = V d  C/100 (т).

Качество и количество полезного ископаемого залежей тесно взаимосвязаны (рис. 2.1). Из анализа рисунка 2.1 следует, что при бортовом содержании С₂ длина тела полезного ископаемого на сечении (Х₁-Х₄) будет больше, чем длина тела Х₂-Х₃ при более высоком содержании С₁.

Рис. 2.1. Кривая изменения содержаний полезного компонента (С) поперек участка вкрапленного оруденения. Х₁-Х₄, Х₂-Х₃ – длины тела полезного ископаемого при бортовых содержаниях соответственно С₂ и С₁.

 

Разделы науки.

В науке существуют 2 раздела:

общий (генетический) – рассматривает типовые статические и ретроспективные модели генетических групп месторождений,

специальный – рассматривает модели месторождений отдельных видов полезных ископаемых (геология металлических, неметаллических, угольных, нефтяных и др. месторождений).

В зависимости от предмета исследования и изучаемого уровня распространения и организации вещества месторождений каждый раздел делится на подразделы, многие из которых получили самостоятельное название и развитие (таблица).

Связь с другими науками.

Учение о полезных ископаемых – наука синтетическая. При решении вопросов размещения месторождений она опирается на геотектонику, региональную геологию, историческую геологию; при изучении строения месторождений – на структурную геологию, геокартирование, геоморфологию, геофизику; при исследовании вещественного состава – на минералогию, петрографию, геохимию; при выяснении вопросов генезиса – на химию, физическую химию, геохимию. Она тесно связана с учением о поисках и разведке, являясь его теоретической основой, с экономикой минерального сырья.

Новейший период.

Новейший период развития мировой науки о месторождениях характеризуется стиранием граней между научными школами, большой интернационализацией науки. Современный период развития мировой науки о месторождениях отличается большими изменениями в теории и практике (Скиннер, Симс, 1984), обусловленными развитием геологоразведочных работ, геохимии и идей тектоники плит. 1. Расширение геологоразведочных работ привело к обнаружению месторождений новых генетических групп: карбонатитовой, альбитит-грейзеновой, увеличилось разнообразие месторождений в пределах групп. Выявлены совершенно новые формации месторождений: никелевые месторождения в ультраосновных эффузивах, урановые месторождения в зонах несогласия, алмазы в лампроитах и др. Аргайл. 2. В области геохимии - это успехи в

- физико-химическом моделировании природных процессов, которое может быть прямым, выполняемым в лабораторных условиях, и косвенным, осуществляемым с помощью термодинамических расчетов уравнений природных реакций, позволяющих перейти к количественным оценкам условий минералообразования.

- геохимии изотопов и прецизионных методах определения состава минералов и микровключений в них, изучается фракционирование стабильных изотопов H, C, O, S, Sr в процессах рудообразования, что позволяет реконструировать условия образования полезных ископаемых.

Так, благодаря исследованиям американского геохимика Х. Тейлора содержания дейтерия и тяжелого кислорода (О₁₈) в газово-жидких включениях гидротермальных минералов, было установлено разнообразие источников воды гидротермальных месторождений. Выявлено, что они могут образовываться не только за счет магматогенных растворов, но и метаморфогенных, подземных вод атмосферного и морского происхождения, а также смешанных вод (Тейлор,1977). Анализ изотопов позволяет производить радиологическое определение возраста месторождений и окружающих их горных пород. 3. Отход от фиксистской концепции формирования земной коры в сторону мобилизма. Идеи тектоники плит наиболее широкое распространение получили за рубежом. Они оказали большое влияние на металлогению, позволив по-новому взглянуть на закономерности размещения месторождений полезных ископаемых, как это сделано, например, А. Митчелл и М. Гарсон в книге "Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений" (1984).

30. Процессы образования месторождений ПИ.

По источнику энергии геологические процессы разделяются на эндогенные, источником энергии которых являются недра Земли, и экзогенные, источником энергии которых является Солнце. Среди эндогенных в качестве самостоятельных выделяются метаморфогенные процессы преобразования продуктов эндогенных или экзогенных процессов. Эндогенные процессы приводят к образованию месторождений эндогенной серии. Начало эндогенных процессов закладывается в мантии Земли. Оно вызывается конвективным тепло-массопереносом вещества мантии при средней температуре 1500 - 2000 ^о и давлении порядка 12 тыс. атм (1200 МПа, мегапаскаль). В областях восходящих струй астеносферная мантия проникает в литосферу → давление уменьшается → выплавление из вещества мантии легкоплавких жидких фракций (базальтовой магмы) от нерасплавившегося твердого остатка (рестита) → начало магматических процессов

Процесс; Результат процесса; Глубина, км; Температура грд. С.

Эндогенный;

Магматический плавление;

Мантии; Магматические горные породы и руды,I-граниты: 20 – 10; 1500 - 800

Коры; S-граниты;

Накопление остаточного расплава;

Пегматитовый; Пегматиты; 20 – 1; 800-300

Кристаллизация силикатного расплава, накопление и выделение флюидов;

Автометасоматоз; Альбититы и грейзены; 5-1; 550-220

Контактовый метасоматоз; Скарны; 2,5 – 0,5; 700 – 200

Переход флюидов в жидкое состояние;

Гидротермальный; Гидротермалиты; 4,5 – 0; 400-50

Гидротермально-осадочный; Колчеданные руды; 0,5 – 0; 400-50

Экзогенный;

Выветривание; Коры выветривания; 0 – 0,2; 0 - +20

Осадконакопление; Осадок; 0; 0 - +20

Диагенез; Осадочная порода; 0 – 0,15; 4-20

Катагенез; Осадочная порода; 0,15 – 6,0; 20 – 250

Метаморфогенный;

Региональный метаморфизм; Метаморфические породы; 3-50; 250 – 950

Контактовый метаморфизм; Метаморфические породы; 1 – 1,5; 700 - 800

Крайние проявления метаморфизма могут вновь привести к плавлению вещества земной коры и дать начало магматическим процессам. В этом проявляется цикличность геологических процессов. Геологические процессы обуславливают миграцию химических элементов в земной коре. При наличии на путях миграции геохимических барьеров происходит концентрация вещества с образованием месторождений.

31. Последовательность главных процессов рудообразования и их параметры.

Начало эндогенных процессов закладывается в мантии Земли. Оно вызывается конвективным тепло-массопереносом вещества мантии при t_ср. 1500-2000 и дав.12 тыс.атм. (1200 МПа).В областях восходящих струй астеносферная мантия проникает в литосферу → давление уменьшается → начинается выплавление из вещества мантии легкоплавких жидких фракций (базальтовой магмы) от не расплавившегося твердого остатка (рестита) → начало магматических процессов. Образуются I-граниты - мантийные и S-граниты - «коровые» граниты. Накапливаются летучие компоненты начинается пегматитовый процесс возникают крупно- и гигантокристаллич. Г.П. Водные флюиды воздействуют на закристаллизованную часть интрузии, происходит автометасоматоз. Контактовый метасоматоз - скарны. Флюиды переходят в жидкое состояние, начинаются гидротермальные процессы. Вулканогенно-осадочный процесс – выходы магм и растворов. Далее экзогенный процессы и метаморфизм (таблица).

Ряд вулканический.

Региональное положение: AR-PR складчатые области, породы коматиит-базальтовой формации.

Модель: Австралия, рудное поле Камб а лда

Разрез:

Коматииты

Руды (пирротин-пентландитовые с халькопиритом)

Базальты

Физико-химическая модель образования ликвационных месторождений

Имеются следующие данные:

ликвация начинается при охлаждении расплава ниже 1500^оС,

температура начала кристаллизации силикатного габброидного расплава составляет порядка 950^оС, а

сульфидного - порядка 500-300^оС.

Физико-химическая модель формирования ликвационных месторождений.

Образование скарновых месторождений, их классификация.

Делювиальные россыпи.

Месторождения класса механических осадков образуются в результате механической дифференциации обломочного материала в процессе переноса и осадконакопления на земной поверхности. В зависимости от степени дифференциации переносимого материала и наличия ценных полезных минералов в нем месторождения класса механических осадков подразделяются на два подкласса: 1) месторождения обломочных горных пород и осадков, 2) россыпные месторождения минералов.

Среди россыпных месторождений в основном разрабатываются месторождения седиментогенетического ряда, хотя иногда в разработку вовлекаются месторождения и седименто-диагенетического ряда. По условиям образования россыпи могут быть эоловыми, делювиальными, пролювиальными, аллювиальными, прибрежно-морскими. Ниже рассматриваются делювиальные, аллювиальные и прибрежно-морские россыпи, имеющие наибольшее практическое значение.

Делювиальные россыпи, как и вообще делювиальные отложения, формируются на склонах и встречаются обычно в горных и предгорных районах с небольшой мощностью чехла рыхлых отложений. Особенностью расположения россыпей является наличие в коренных породах источника ценных минералов, устойчивых к выветриванию и обладающих повышенной плотностью. Сама россыпь может протягиваться вниз по склону на несколько десятков метров, ширина ее определяется шириной выхода источника ценных минералов. По мере удаления от источника вниз по склону россыпь может сужаться и разделяться на струи. При этом концентрация минералов уменьшается. Состав делювиальных россыпей определяется составом источника. При концентрации в них таких минералов как горный хрусталь, сапфиры, рубины они могут иметь самостоятельное значение, а в случае концентрации алмазов, золота, платины, касситерита они разрабатываются либо вместе с коренным источником, либо вместе с близлежащей аллювиальной и элювиальной россыпями. Если коренной источник представлен сплошными богатыми рудами, то при их разрушении образуются валунчатые россыпи. Россыпи валунов хромшпинелидов разрабатываются на Сарановском месторождении на западном склоне Среднего Урала, валунчатые россыпи титаномагнетитовых руд известны в Качканарском рудном поле на восточном склоне Среднего Урала Образование делювиальных россыпей связано с дифференцированным движением обломочного материала вниз по склону, когда более плотные ценные минералы отстают в своем движении от основной массы обломков.

65. Аллювиальные россыпи, геоморфологические условия образования.

Среди россыпных месторождений в основном разрабатываются месторождения седиментогенетического ряда, хотя иногда в разработку вовлекаются месторождения и седименто-диагенетического ряда. По условиям образования россыпи могут быть эоловыми, делювиальными, пролювиальными, аллювиальными, прибрежно-морскими. Ниже рассматриваются делювиальные, аллювиальные и прибрежно-морские россыпи, имеющие наибольшее практическое значение.

Аллювиальные россыпи, являясь составной частью аллювиальных отложений, располагаются в долинах современных или древних рек. Они отличаются от обычного аллювия промышленными концентрациями устойчивых к выветриванию минералов, обладающих повышенной плотностью. Среди них преобладают самородные минералы золота, платины, алмаз, оксидные минералы: касситерит, вольфрамит, сапфиры, рубины. Основной промышленный интерес представляют современные россыпи. Образование россыпей связано с эрозионной деятельностью рек, в которой Ю.А.Билибин (1955) выделял три стадии. Первая ранняя или юная стадия характеризуется горными условиями рельефа, преобладанием глубинной эрозии и, следовательно, выноса обломочного материала. Условия этой стадии неблагоприятны для образования россыпей. Вторая средняя или зрелая стадия эрозионного цикла реки характеризуется предгорными условиями, когда на смену глубинной эрозии приходит боковая, и река начинает сортировать свои отложения, меандрируя по долине. Очевидно, что именно на этой стадии создаются наиболее благоприятные условия для образования россыпей. Далее уже в равнинной части река переходит в третью позднюю или дряхлую стадию цикла, когда эрозионная активность ее уменьшается и условия для формирования россыпей становятся мало благоприятными.

По условиям образования различают русловую и пойменную фации аллювия, отложения русловой фации характеризуются более грубообломочным гравийно-галечным составом по сравнению с песчано-глинистыми отложениями пойменной фации. Россыпи находятся в отложениях русловой фации аллювия. По месту расположения в долине реки россыпи имеют свои названия. Россыпь, находящаяся непосредственно в современном русле реки, называется русловая россыпь. Россыпь, расположенная в пойме реки, где она может быть перекрыта пойменными отложениями, называется долинная россыпь. Наконец, россыпи, расположенные в террасах, называются террасовые россыпи. Некоторые исследователи в пределах русловых выделяют косовые россыпи, приуроченные к прирусловым отмелям и имеющие небольшие размеры.

 

 

Образование аллювиальных россыпей.

Образование аллювиальных россыпей осуществляется в процессе движения водного потока реки на плотиковом и г идродинамическом барьерах. Первый связан с гравитационным проседанием наиболее плотных минералов и накоплением на плотике. Второйсвязан с изменением динамики речного потока. По поводу механизма концентрации ценных минералов в россыпях существуют несколько представлений. Первый механизм был предложен Ю.А.Билибиным в 1938 г. - механизм активного слоя. Согласно его представлениям движение частиц в реке осуществляется в придонной части в составе активного слоя - пульпы, движение частиц в которой осуществляется дифференцированно. Наибольшую скорость перемещения при одних и тех же гидродинамических условиях приобретают частицы мелкие и легкие, а наибольшую - крупные и мелкие тяжелые. При определенных условиях скорость течения воды может быть такой, что перемещаться будут преимущественно легкие частицы, а крупные (валуны, галька) и мелкие тяжелые (ценные минералы) будут оставаться малоподвижными. В результате будет формироваться продуктивный слой песков.

Другой механизм - механизм сальтации был предложен М.А.Великановым в 1955 г. Согласно этому механизму дифференциация частиц осуществляется на поверхности осадка, когда частица отрывается от него, “подскакивает” и переносится на определенное расстояние. При этом опять же на большее расстояние будут переноситься частицы мелкие и легкие, а крупные и мелкие тяжелые - на меньшее. Механизмы формирования россыпей многообразны, все они могут принимать участие в их образовании. Важно, что россыпи образуются не на всем протяжении реки, а только при определенном гидродинамическом режиме, изменяющемся как в зависимости от сезона, так и в пространстве при переходе от плесов к перекатам.

Образование мест-й солей.

Обр-е. 1-я стадия: седиментогенез в солеродном бассейне в соответствии с последовательностью выпадения мин-в из морской воды (Н. Курнаковым и М. Валяшко). 2-я стадия: диагенез (перекристаллизации) Катагенетический ряд (по А.М. Кропачеву, 1983) Мест-я йодо-бромных хлоридно-натриево-кальциевых рассолов, иногда содержащих литий. Это комплексное гидроминеральное сырье, используемое главным образом для получения йода и брома, а также в бальнеологических целях (Оверятское мест-е в Пермском крае). Обр-е рассолов связывается с переходом из растворов под действием высоких давлений в тв. фазу ионов Mg⁺², SO₄^-2, CO₃^-2 и др., обладающих положительной гидратацией, и накоплением в рассоле ионов с отрицательной гидратацией. Ряд раннего гипергенеза (по А.М. Кропачеву, 1983)Представлен залежами питьевых лечебных и столовых мин-х подземных вод. В усл-х раннего гипергенеза при подъеме территорий глубинные рассолы попадают в верхние горизонты земной коры и смешиваются с пресными водами, давая мин-е воды различного состава.

Геологическая среда как составная часть природной среды, минеральные ресурсы - часть природных ресурсов.

Природная среда - это естественная среда обитания людей.

Компоненты природной среды: 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.