ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7
Родовища мінеральних солей, апатитів
та фосфоритів
1 Мета і завдання роботи
Метою роботи є набуття студентами знань про генетичні типи, склад і особливості будови родовищ мінеральних солей, апатитів та фосфоритів.
Завдання роботи:
- засвоїти теоретичний матеріал про генетичні типи, склад і особливості будови родовищ мінеральних солей, апатитів та фосфоритів;
- навчитися визначати склад і генезис мінеральних солей, апатитів та фосфоритів на основі вивчення фізичних властивостей, текстурних і структурних особливостей взірців (штуфів) мінеральної сировини.
засвоїти теоретичний матеріал про генетичні типи родовищ сірки і борної сировини;
- навчитися визначати генезис родовищ сірки і борної сировини на основі вивчення текстурних і структурних особливостей взірців (штуфів) рудної сировини.
2 Основні теоретичні положення
2.1 МІНЕРАЛЬНІ СОЛІ
2.1.1 Загальна характеристика
Під загальною назвою “мінеральні солі” людиною використовується група мінералів, які легко розчиняються у воді і мають солений або гірко-солений смак. Серед великої кількості різноманітних мінеральних солей, розповсюджених у земній корі та на її поверхні, основне значення мають натрієві, калієві та магнієві солі соляної і сірчаної кислот: галіт, сильвін, карналіт, каїніт, лангбейніт, полігаліт, тенардит, мірабіліт.
Вказані мінеральні солі мають широке використання.
Галіт або кам’яна сіль використовується у якості харчової солі, у хімічній промисловості, при виробництві фарб, мила, у металургійній, нафтовій, фармацевтичній промисловості, при виробництві пластмас та ін.
Калійні солі їдуть на виробництво мінеральних добрив для сільського господарства, використовуються у хімічні, парфумерній, фармацевтичній, скляній та інших галузях промисловості.
Карналіт використовується для отримання солей калію і магнію, а також оксиду магнію і металевого магнію.
Тенардит і мірабіліт використовуються для отримання важливих продуктів у хімічній промисловості, таких як: сірчаний натрій, сода, сульфат амонію, сульфат калію, ультрамарин та ін. Також використовуються у скляній і паперовій промисловості.
Скупчення мінеральних солей присутні у осадових товщах всіх геологічних систем, починаючі з кембрію.
2.1.2 Геохімія і мінералогія
Склад і деякі властивості основних мінеральних солей наведені в наступній таблиці:
Назва мінералу | Формула | Густина, г/см3 | Твердість |
Галіт (кам’яна сіль) | NaCl | 2,1-2,2 | |
Сильвін | KCl | 1,97-1,99 | 1,5-2 |
Карналіт | KCl.MgCl2.6H2O | 1,6 | 2-3 |
Каїніт | KCl.MgSO4.3H2O | 2,1 | |
Лангбейніт | KSO4.2MgSO4 | 2,8 | 3-4 |
Полігаліт | 2CaSO4.K2SO4. MgSO4.2H2O | 2,7 | 2,5-3 |
Тенардит | Na2SO4 | 2,7 | 2-3 |
Мірабіліт (глауберова сіль) | Na2SO4.10H2O | 1,48 | 1,5-2 |
Галіт. Існує в природі переважно у вигляді кристалічно-зернистих агрегатів. Є постійним мінеральним компонентом соляних порід. У тріщинах і дрібних порожнинах несоляних порід галіт утворює прожилки з волокнистою будовою. Чистий галіт прозорий і безколірний. Домішки забарвлюють його у сірий, жовтий, рожевий, червоний, бурий кольори. Галіт, якій зустрічається разом із калійними солями, часто має блакитне і синє забарвлення. На смак галіт солений. Він легко розчиняється у воді, при цьому поглинає тепло. Розчинність галіту з підвищенням температури підвищується слабо.
Сильвін. Зустрічається у щільних дрібно-, середньо- і крупнозернистих скупченнях і майже завжди разом з галітом. Чистий сильвін є молочно-білим або безколірним. Якщо сильвін містить розсіяні у ньому тоненькі луски і голки гематиту, то він має червоне забарвлення різних відтінків. На смак сильвін гіркувато-солоний або пекуче-солоний. Легко розчиняється у воді, але, на відміну від галіту, із підвищенням температури розчинність сильвіну різко зростає. Сильвін дуже схожій візуально на галіт, але відрізняється від нього за смаком – галіт просто солений. Породи, які складаються із сильвіну та галіту називаються сильвініти.
Карналіт. Зустрічається у вигляді мінеральних агрегатів з розміром зерен до 5-6 см і більше. Часто супроводжується галітом, інколи сильвіном. Карналіт буває безколірним, але частіше він має різні відтінки червоного, оранжевого і жовтого кольорів. Червоні відтінки обумовлені включеннями розсіяного гематиту. Карналіт дуже гігроскопічний і на відкритому повітрі інтенсивно поглинає з повітря вологу. При цьому карналіт розпадається на складові частини: MgCl2 переходить у водний розчин, а KCl залишається у вигляді дрібного шламу. Смак мінералу гірко-пекуче-солоний.
Каїніт. Зустрічається у шильних дрібнозернистих масах разом з галітом. Має світло-жовте і медово-жовте забарвлення. Смак каїніту слабо солоно-гіркий. Він негігроскопічний і легко розчиняється у воді.
Лангбейніт. Утворює щільні крупно- і грубозернисті кристалічні агрегати. Має рожевий, рожево-фіолетовий, світло-сірий і сірувато-білий колір. У холодній воді розчиняється більш важко, ніж галіт, сильвін і карналіт. Має солонуватий смак.
Полігаліт. Широко розповсюджений калійний мінерал. Зустрічається у всіх сульфатних покладах калійних солей і часто у покладах кам’яної солі. Утворює щільні дуже тонкозернисті і міцні мінеральні агрегати. У воді розчиняється важко. Смаку не має. Забарвлений у різноманітні відтінки червоного, червоно-бурого, фіолетового, рожевого, оранжевого і жовтого кольорів. Інколи зустрічається сірий, сірувато-білий і білий полігаліт.
Тенардит. Зустрічається у зернистих агрегатах і щільних кристалічних масах, прошарках, лінзах і корках. У чистому вигляді безколірний і прозорий або сіруватий. За рахунок домішок може мати жовтуватий, червоний і чорний колір. Легко розчиняється у воді. На повітрі покривається тонким шаром порошкоподібного мірабіліту. Смак тенардиту солонуватий, охолоджуючій.
Мірабіліт (глауберова сіль). Зустрічається у землистих і порошкоподібних масах, корках. Агрегати мірабіліту, внаслідок домішок глинистого матеріалу або органічної речовини, завжди мають сіре, зеленувате- або жовтувато-сіре забарвлення. Мірабіліт легко розчиняється у воді. Смак його слабкий гірко-солоний охолоджуючій. На сухому повітрі мірабіліт втрачає воду кристалізаційну воду і у тенардит, з яким зустрічається постійно разом.
2.1.3 Генетичні типи родовищ
Родовища мінеральних солей поділяються на наступні генетичні типи: 1) осадочні родовища викопних солей; 2) родовища підземних соляних вод і розсолів; 3) сучасні соляні родовища.
1. Осадочні родовища викопних солей.
Ці родовища мають основне промислове значення. Вони утворювались на протязі різних геологічних епох у дочетвертинний час і, як правило, перекриваються товщами більш молодих відкладів. За формою залягання вони поділяються на два різновиди.
Першій різновид, це штокоподібні і куполоподібні поклади товщиною до 500-1000 м і більше. Морфологія куполів відрізняється великою різноманітністю – від пологих форм до конусів, трубоподібних і грибоподібних тіл.
Прикладами розташування родовищ солей даного різновиду є: Україна (Карпатська складчаста система – Солотвинське кам’яної солі; Ромненське кам’яної солі), Росія (Волго-Урало-Ембінський басейн; Якутія – Кемпендяйське; Хатангська западина, Норильськ, Нордвік), США (штати Техас, Луїзіана), Мексика та ін.
Другий різновид, це потужні пластові поклади, які розповсюджуються на площі у десятки і сотні квадратних кілометрів і мають величезні запаси солей. Даний різновид родовищ має дуже велике промислове значення.
Родовища солей даного різновиду мають широке розповсюдження, наприклад: Україна (Передкарпатський прогин – Стебницьке, Калуш-Голинське калійних солей; ДДЗ – Єфремівське, Артемівське кам’яної солі), Росія (Ангаро-Лєнський соленосний басейн кам’яної солі, Тульський, Московський, Калузький басейни), Білорусь (Білоруський басейн кам’яної і калійних солей), Німеччина (Страсфуртський басейн), США (басейни штатів Канзас і Оклахома), Канада (Саскачеванський басейн) та ін.
2. Родовища підземних соляних вод і розсолів.
Ці родовища утворюються шляхом вилуговування со-
лей підземними водами, або з покладів викопних солей або з гірських порід, у яких сіль знаходиться у розсіяному стані. За умовами залягання такі води можуть бути пластовими, тріщинними, тріщинно-карстовими. За хімічним складом вони, у більшості випадків, є хлоридними.
Промислове значення мають як води соляних джерел, так і води (розсоли), які отримують з допомогою бурових свердловин. Крім звичайної харчової солі з вказаних розсолів вилучають також хлористий кальцій, магній, бром, йод та їхні сполуки.
Прикладами розташування родовищ солей даного типу
є: Україна (Слов’яно-Артемівький басейн), Росія (Урал – Верхньокамський басейн) та ін.
3. Сучасні соляні родовища.
Ці родовища являють собою різноманітні сучасні водо-
ймища (озера, затоки, лагуни) у водах яких концентрація розчинених солей перевищує 3,5 %, а на дні накопичуються такі ж самі солі у твердому вигляді. Кристалізація солей у межах вказаних водоймищ відбувається в умовах теплого і сухого (арідного) клімату, а утворення родовищ почалось у четвертинному періоді і продовжується зараз.
Сучасні соляні родовища поділяються на морські і континентальні.
Для морських родовищ джерелом солей є морська вода,
а місцем формування - затоки, лагуни, лимани.
Прикладами морських родовищ солей є: затока Кара-бугаз-Гол, у якій накопичується і видобувається тенардит і мірабіліт; озера, затоки і лимани узбережній Чорного і Азовського морів – Донузлав, Сиваш та ін.
Континентальні сучасні родовища солей утворюються на континентах у межах безстічних западин, які заповнюються поверхневими і підземними водами, насиченими солями. Таких озер на Землі дуже багато, вони є в Африці, Європі, Азії. За хімічним складом скупчення солей цих озер поділяються на хлоридні, сульфатні і карбонатні (содові).
Прикладами континентальних родовищ є: озера гирла Дунаю, озера Ельтон і Баскунчак у Прикаспійський западині, озера Західного Сибіру та багато інших.
2.2 АПАТИТИ ТА ФОСФОРИТИ
2.2.1 Загальна характеристика
Різноманітні природні мінеральні утворення, які містять фосфор, називаються фосфатами. Серед них практичне значення мають лише два види – апатити і фосфорити.
Апатити і фосфорити – це гірські породи, які містять у промислових кількостях фосфоровміщуючи мінерали групи апатиту, серед яких основне значення мають фторапатит і хлорапатит.
Апатити і фосфорити використовуються переважно для отримання фосфорних добрив. Найбільш простим і дешевим видом такого добрива є фосфоритна мука, яка отримується шляхом тонкого подрібнення фосфоритів, вміщуючих аморфний фосфат легко розчинний у воді. Кристалічні фосфати – тобто апатити, у воді не розчиняються і безпосередньо без переробки у якості добрива не можуть бути використані.
Найкращими є глинисті фосфорити, тому, що містять мінімальну кількість кремнезему і легше розмелюються.
Апатити також використовуються для виробництва добрив. Для цього вони піддаються різноманітним видам обробки, мета якої – переведення нерозчинних сполук фосфору у добре розчинні.
У менших кількостях апатити і фосфорити використовуються для виробництва фосфору, фосфорної кислоти і різних солей, які використовуються у хімічній, харчовій промисловості, у медицині, металургії та ін.
Промислове значення мають фосфорити, які містять не менше 3 % P2O5. Для апатитів промисловим є вміст P2O5 не менше 6 % при відкритих роботах і не менше 8 % при підземній розробці.
2.2.2 Геохімія і мінералогія
Апатити і фосфорити видобуваються з метою вилучення з них або використання фосфору, який знаходиться в їхньому складі.
Кларк фосфору 0,08-0,12 %. Густина 1,83-2,3 г/см3, температура плавлення 44,1 оС для білого фосфору і 590 % для червоного фосфору.
У вільному стані фосфор в природі не зустрічається. Основним джерелом отримання фосфору є апатитові і фосфоритові руди.
Апатити - це гірські породи ендогенного походження – магматичні і метаморфічні, які містять у промислових кількостях мінерали групи апатиту – фторапатит Ca10(PO4)6 F і хлорапатит Ca10(PO4)6 Cl 6. У природі більш розповсюджені фторапатити. У мінералах групи апатиту у вигляді домішок можуть бути присутні Sr, Ba, Fe, Al, Na, Co3.
Серед промислових руд апатиту виділяють власне апатитові руди, в яких апатит є основним промисловим мінералом, і комплексні руди, в яких апатит присутній у невеликих кількостях і вилучається попутно із іншими цінними компонентами.
Власне апатитові руди поділяються на: а) апатит-нефелінові (нефелін-апатитові) і б) апатит-кварц-діопсидові руди. Серед комплексних руд виділяють: а) апатит-магнетитові; б) апатит-франколітові; в) апатит-кальцітові і г) апатит-титаномагнетитові руди. Якість апатитових руд, як і фосфоритів, визначається вмістом P2O5.
Фосфорити – це осадочні мінеральні утворення, які складаються з мінералів, близьких за складом до фторапатиту, а також з кварцу, халцедону, глауконіту, доломіту, кальциту, глинистих мінералів та ін. За складом і будовою виділяють конкреційні (желвакові), зернисто-мушлеві і масивні фосфорити.
Конкреційні фосфорити – це скупчення конкрецій кулеподібної і неправильної (желваків) форми, які складаються з різних нефосфатних мінералів, зцементованих аморфною або кристалічною фосфатною речовиною. Розміри конкрецій коливаються від долів міліметра до 35 см. Залягають вони у піску, глині, конгломераті, вапняку та інших осадових породах. Вони можуть знаходитись в породах у розсіяному стані або у вигляді суцільної маси.
Зернисто-мушлеві фосфорити – це фосфорити, які складаються із дрібних стяжінь (оолітів) і уламків фосфатів або з уламків фосфоризованих мушлей. Ці фосфорити зустрічаються переважно у пісках і пісковиках із глинисто-залізистим або вапняковистим цементом.
Масивні фосфорити – це однорідні осадові породи темно-сірого, бурого, чорного, інколи світло-сірого і білого кольорів, подібні до окременілих вапняків і доломітів. Лише під мікроскопом встановлюється, що порода складається з дрібненьких оолітів або кристалічних зерен фосфатної речовини.
2.2.3 Генетичні типи родовищ
Родовища апатитів поділяються на: 1) власне магматичні (пізньомагматичні); 2) карбонатитові; 3) метаморфізовані.
Власне магматичні (пізньомагматичні) родовища.
Утворення даних родовищ пов’язане із диференціацією магми і відокремленням залишкового розплаву, у якому накопичуються леткі фосфорні сполуки. Поклади апатитвміщуючих руд залягають у вигляді шлірів, штоків, жил, лінз і пластоподібних тіл і розташовуються у межах материнських інтрузій.
У залежності від складу материнських інтрузій і мінерального складу рудних тіл серед магматичних родовищ виділяють декілька формацій: формацію апатит-нефелінових руд, формацію апатит-магнетитових руд, формацію титаномагнетитових руд.
До власне магматичного класу родовищ відносяться масиви діоритових порід, які містять апатит у розсіяному (вкрапленому) стані.
До вказаних родовищ відносяться: Росія (Кольський півострів – Хібіни, Кусінське, Кручінінське, Ошурковський діоритовий масив), Україна (Стремигородське, Новополтавське), Швеція (Кірунавара).
Карбонатитові родовища.
Родовища даного генетичного типу пов’язані із інтрузіями ультраосновного і лужного складу, які прориваються тілами карбонатитів. На всіх карбонатитових родовищах апатит є продуктом попутного видобутку комплексних руд, серед яких основне значення мають: а) апатит-магнетитові багаті руди (10-20 %P2O5) і б) власне карбонатитові апатитвміщуючи руди (P2O5 – до 5 %).
Прикладами карбонатитових родовищ є: Росія (Кольський півострів – Ковдорське, Красноярський край – Єсей, Алдан – Арбарастах).
Метаморфізовані родовища.
Даний генетичний тип родовищ за промисловим значенням займає третє місце після магматичних і карбонатитових. Серед метаморфізованих родовищ виділяють два підтипи: а) родовища, які утворились при регіональному метаморфізмі фосфоритоносних осадових порід, і б) родовища, які утворились в результаті контактового метаморфізму осадових пластів фосфоритів.
Родовища першого підтипу пов’язані із докембрійськими комплексами кварц-діопсидових порід і мармурів, залягаючих серед гнейсів і кристалічних сланців. Родовища даного підтипу широко розвинуті у Росії, Китаї, КНДР, Танзанії.
Родовища другого підтипу утворились у результаті термальної дії гранітних інтрузій на осадові породи із пластами фосфоритів. При цьому, фосфорити були перекристалізовані на апатит. Родовища даного підтипу зустрічаються у Казахстані на хребті Каратау – Чулактау та ін.
Крім вказаних генетичних типів, апатит у вкрапленому вигляді зустрічається у деяких контактово-метасоматичних родовищах серед скарнових мінералів (Канада – Онтаріо, Квебек), у високотемпературних гідротермальних жилах разом із флігопітом (Росія – Слюдяна, Прибайкалля), у середньотемпературних гідротермальних жилах і метасоматичних покладах (Іспанія, Китай). Промислове значення цих генетичних типів невелике.
Родовища фосфоритів поділяються на: 1) осадочні; 2) родовища вивітрювання.
Осадочні родовища.
Всі осадочні родовища фосфоритів є морськими і вони утворюються наступними шляхами: 1) накопичення раковин (мушлей) збагачених фосфором; 2) випадання фосфату з розчину, який виник у придонній частині глибокого моря, а потім винесеного у зону шельфу, де розчин стає нестійким; 3) механічне руйнування раніше утворених фосфоритів хвилями і морськими течіями і перевідкладання їх у вигляді фосфоритових галечників і конгломератів.
Крім того, осадочні родовища поділяються на платформні і геосинклінальні.
Осадочні родовища фосфоритів мають дуже широке розповсюдження: Росія (Руська платформа), Казахстан (Богдановське), Естонія (Маару), Монголія (Хубсугульський басейн), США (Скелясті гори), Марокко, Алжир, Туніс.
До осадочних родовищ також відносяться сучасні скупчення фосфоритових конкрецій на дні континентального шельфу і вздовж материкових схилів. Вміст фосфату у таких конкреціях досягає 30 %.
Родовища вивітрювання.
Родовища фосфоритів, які утворюються шляхом вивітрювання поділяються на залишкові та інфільтраційні. Але практично, у багатьох родовищах присутні як ті, так і інші, тому їх часто називають залишково-інфільтраційними.
Утворення залишкових родовищ пов’язане із вилуговуванням карбонатних порід, які містять фосфатні мінерали, і накопиченням нерозчинного фосфату у корі вивітрювання.
Інфільтраційні родовища утворюються у нижніх горизонтах кори вивітрювання за рахунок фосфатів, які розчиняються у воді, а потім переносяться і перевідкладаються нею.
Великі родовища вивітрювання відомі у США (штати Флорида і Теннессі), Росії (Ашінське, Гірська Шорія) та ін.
2.1 СІРКА
2.1.1 Загальна характеристика
Сірка у природі розповсюджена у вигляді сірчаних і кисневих сполук, які представлені сульфідами (пірит, марказит та ін.) і сульфатами (гіпс, ангідрит та ін.). Також сірка присутня у природних газах (H2S, SO2), нафтах, водах деяких джерел і входить до складу тваринних і рослинних організмів.
Лише незначна частина сірки, у верхніх горизонтах земної кори, зустрічається у самородному вигляді, але, як раз, ця сірка має основне промислове значення.
Основним споживачем сірки є хімічна промисловість, де вона використовується для отримання сірчаної кислоти, штучного волокна (віскози), різних технічних солей, для виготовлення пластмас, збагачення і переробки руд кольорових металів і урану, для вироблення фарб, синтетичного каучуку.
Також сірка широко використовується у паперовій, гумовій, фармацевтичній, харчовій, скляній, текстильній, промисловості, при виготовленні сірників і вибухових речовин. У сільському господарстві сірка використовується як засіб для боротьби із шкідниками і у якості мікродобрива, а також при лікуванні тварин.
Промислове значення мають сірконосні породи із вмістом сірки не менше 5 %.
Шкідливими домішками у сірці є селен, миш’як і бітуми.
У деяких випадках сірку отримують з колчеданних руд, ангідритів, гіпсів і сірчаних нафт.
2.1.2 Геохімія і мінералогія
Кларк сірки 4,7.10-2 %. Густина 2,05-2,08 г/см3, температура плавлення 112,8 оС, колір жовтий.
Самородна сірка буває аморфною і кристалічною, але у природних умовах стійка лише кристалічна сірка.
Ізоморфними домішками у складі сірки можуть бути селен, миш’як, телур, дуже рідко талій. До механічних домішків відносяться глиниста і органічна речовина, гіпс, краплини нафти, бульбашки газу. Домішки надають сірці червоне і буре забарвлення різної інтенсивності, навіть до чорного.
На повітрі сірка загоряється і горить синім полум’ям. У воді вона нерозчинна, а у нафті розчинна. Сірка погано проводить тепло і електричний струм, при терті заряджається негативно.
Руди сірки бувають мономінеральними або полімінеральними, але мономінеральні скупчення рідко мають промислове значення.
Сірка зустрічається в породах у вигляді лінз, гнізд, прошарків, прожилків, корок, натічних агрегатів, друз, щіток кристалів, а також у вкрапленому вигляді.
За літологічним складом серед руд самородної сірки розрізняють: вапнякові (кальцитові), кальцит-доломітові, мергелисті, глинисті, піщанисті, гіпсові, опалові, кварцитові, цілестинові руди. За текстурними ознаками виділяють руди вкраплені, прожилково-вкраплені, гніздово-прожилкові, смугасті та ін. За структурними ознаками відрізняють сірку дисперсну, прихованокристалічну та явнокристалічну. За вмістом сірки руди діляться на: дуже багаті (більше 40 % сірки), багаті 925-40 %), середні (10-25 %) і бідні (5-10 %).
2.1.3 Генетичні типи родовищ
За генезисом родовища сірки поділяються на ендогенні та екзогенні.
Ендогенні (вулканогенні) родовища розвинуті у областях молодої і сучасної вулканічної діяльності, виникають при поствулканічних процесах і поділяються на гідротермальні, ексгаляціонні (сублімати), вулканогенно-осадочні і родовища сірчаних потоків.
Гідротермальні родовища. Утворюються у результаті діяльності гарячих сірчанокислих вод, під дією яких відбувається переробка вулканогенних порід – андезитів, туфів, туфітів і туфобрекчій. При цьому, мінерали вказаних порід метасоматично заміщуються кварцом, опалом, сіркою, алунітом, сульфідами заліза та іншими низькотемпературними гідротермальними мінералами. Сірка виділяється при цьому у вигляді самородної, як при хімічній взаємодії розчинів із силікатами, так і при окисленні сірководню. Руди, частіше за все, представлені сірчаними кварцитами та опалітами. Сірка знаходиться в рудах у вигляді вкраплин і прожилків. Родовища даного типу нерідко мають великі розміри і характеризуються високим вмістом сірки – до 30-40 %.
Ексгаляціонні (сублімати) родовища. Утворюються за рахунок виділень газу в межах вулканів. При цьому, сірка відкладається в кратерах вулканів та у порожнинах і тріщинах на схилах вулканів безпосередньо з газового стану, а також при взаємодії різних газів між собою і з киснем атмосфери. Сірка накопичується у вигляді корок, щіток кристалів, жил, прошарків, гроноподібних агрегатів. Поклади даного типу мають невеликі розміри, але містять руди високої якості.
Вулканогенно-осадочні родовища. Утворюються в озерах на дні кратерів вулканів, де по тріщинах виходять гарячі джерела із сірководнем і сірчаним (SO2) газом. Сірка при цьому осідає на дні озер разом із попелом та озерним намулом. Руди даного типу характеризуються шаруватою будовою і представлені сумішшю зерен сірки, опалу, сірчаного колчедану, частинок попелу.
Вищезгадані три генетичних типи родовищ самородної сірки зустрічаються разом і відомі у районах сучасної вулканічної діяльності – на Камчатці і Курильських островах, на Японських островах, у гірських районах західного узбережжя Північної і Південної Америки (США, Колумбія, Еквадор, Перу, Чилі, Болівія, Аргентина).
Родовища сірчаних потоків. Утворюються в результаті виливання розплавленої сірки через жерло та бокові тріщини вулканів. Сірка при цьому заповнює пониження рельєфу і поклади мають неправильну язикоподібну форму. Відомі сучасні утворення даного типу – вулкан Сіретоко-Єсан на острові Хоккайдо, 1936 р. Родовища даного типу відносяться до рідкісних.
Екзогенні родовища самородної сірки різноманітні, багаточисельні і мають найбільше практичне значення. Вони містять близько 90 % розвіданих запасів сирки світу і дають приблизно 95 % усього її світового видобутку. Щодо генезису цих родовищ, то він остаточно не з’ясований, існують лише різноманітні гіпотези. Найбільш обґрунтованою є гіпотеза біохімічного походження екзогенних родовищ. Згідно із цією гіпотезою родовища поділяються на сингенетичні та епігенетичні.
Сингенетичні родовища. Утворюються осадочним біохімічним шляхом. Накопичення сірки відбувається у басейнах лагунно-морського типу одночасно із накопиченням вміщуючих товщ сульфатно-карбонатного складу і при активній участі бактерій. Родовищам даного типу властива пластова, пластоподібна і лінзовидна форми покладів. Площа покладів досягає десятків квадратних кілометрів, товщина – до перших десятків метрів. Сірка концентрується у карбонатних осадах, тому руди даного типу родовищ є переважно кальцитовими, доломітовими і мергелистими. Сірка рівномірно розсіяна у таких рудах, але деяка її частина утворює корки, прожилки, включення неправильної форми. Вміст сірки у руді досягає 15-25 %, а інколи і більше.
Прикладами родовищ даного типу є родовища України (Передкарпаття – Роздольське, Язівське, Немирівське, Подорожнянське, Тереблянське, Буданівське), Росії (Водинське, Алєксєєвське, Сюкєєвське), Італії, Південної Франції, Іспанії.
У той же час, слід підкреслити, що генезис вказаних родовищ України є до сих пір однозначно не встановленим.
Епігенетичні родовища. Утворюються інфільтраційним біохімічним шляхом у межах вже сформованих гірських порід, які мають високу пористість і проникність. Пластові води, рухаючись у цих породах, розчиняють гіпси та ангідрити і насичуються сульфатами. Після цього, у результаті життєдіяльності бактерій у цих сульфатних водах, виникає сірководень, при наступному окисленні якого поверхневими водами сірка випадає в порожнинах порід у вигляді окремого мінералу.
Поклади даного типу розміщуються вздовж зон тектонічних порушень і часто пов’язані із верхніми частинами антиклінальних складок. Форма покладів різноманітна – лінзи, штокверки, або взагалі неправильної форми. Поклади не пов’язані із конкретними стратиграфічними горизонтами, як у родовищах попереднього типу. За літологічним складом руди бувають різноманітні – карбонатні, піщанисті, глинисті, конгломератові та ін. Середній вміст сірки 12-15 %, але в окремих ділянках може бути значно більшій.
Характерною рисою даних родовищ є розташування у межах нафтогазоносних районів.
Типовими прикладами даних родовищ є родовища Середньої Азії – Шорсу, Гаурдак та ін.
Особливим різновидом епігенетичних родовищ самородної сірки є родовища, пов’язані із породами соляних куполів (родовища соляних “капелюхів”). Поклади даних родовищ розташовані у нижній частині вапнякової зони соляних “капелюхів”. Виникли вони у результаті біохімічної переробки ангідритів, які містяться в розрізі вапнякової зони. У процесі цієї переробки спочатку виникав сірководень, а потім у результаті його окислення в порожнинах відкладалась самородна сірка.
Великі родовища даного типу відомі у США (штати Техас, Луїзіана і родовища під дном Мексиканської затоки), та у Мексиці. Багаточисельні рудопроявлення даного типу відомі на Україні (Дніпровсько-Донецька западина) і в Росії (Прикаспійська западина).
Крім вищезгаданих гіпотез утворення родовищ самородної сірки існують і інші гіпотези. Наприклад, припускають, що виділення сірки у самородному вигляді може відбуватись у результаті дії метану (CH4) на ангідрит (CaSO4) із утворенням кальциту (CaCO3), води та сірки. Цим пояснюється зв’язок родовищ сірки із родовищами нафти і газу, де у значних кількостях присутній метан.
2.2 БОРНА СИРОВИНА
2.2.1 Загальна характеристика
У чистому вигляді бор в природі не зустрічається, але входить до складу багатьох сполук і у невеликих концентраціях широко розповсюджений у вигляді боросилікатів і боратів, а також у вигляді ізоморфних домішків мінералів магматичних і осадових порід. Бор також зустрічається у водах нафтових родовищ, морський воді, водах солених озер, гарячих джерел, грязьових вулканів, ґрунті та ін.
Бор та його сполуки використовуються у скляній, керамічній, металургійній, парфумерній, текстильній, гумовій промисловості, у медицині, сільському господарстві, у авіації, ядерній техніці. Сполуки бору з металами (бориди) використовуються при виробництві особливо міцних деталей газових турбін і реактивних двигунів. Карбід бору (B4C), завдяки його властивості поглинати нейтрони, використовується для регулювання роботи атомних реакторів. Крім того, карбід бору характеризується високою твердістю, абразивними властивостями і механічною стійкістю. Нітриди бору використовуються у якості термоізоляторів і напівпровідникових матеріалів. Один з нітридів бору – боразон, за твердістю подібний до алмазу, але відрізняється від нього більшою термічною стійкістю.
У найбільш багатих рудах вміст B2O3 досягає 20-30 %, бідні руди містять 5-11 % B2O3, а рапа солених озер – від 0,5 до 2,2 %.
2.2.2 Геохімія і мінералогія
Кларк бору 3.10-4 %. Густина 2,3 г/см3, температура плавлення 2075 оС, безколірний.
Бор входить до складу багатьох мінералів (близько 100), але промислове значення мають лише декілька з них.
У екзогенних рудах найбільш розповсюджені наступні мінерали: сасолін (борна кислота) B(OH)3, бура Na2B4O7. 10H2O, керніт Na2B4O7.4H2O, улексит NaCaB5O9.8H2O колеманіт Ca2B6O11.5H2O, пандерміт Ca4B10O19.7H2O, борацит Mg3Ocl[B3B4O12], гідроборацит CaMgB6O11.6H2O, ашарит Mg2B2O5.H2O, іньоїт Ca2B6O11.13H2O, каліборит KMg2B11O19.9H2O.
Ендогенним рудам властиві наступні мінерали: котоїт Mg3(BO3)2, суаніт Mg2B2O5, датоліт CaBSiO4(OH), данбурит CaB2Si2O8, людвігіт (Mg, Fe)2(Fe, Al) BO3O2.
2.2.3 Генетичні типи родовищ
Виділяються наступні генетичні типи родовищ борної сировини: 1) скарнові; 2) ексгаляційні; 3) вулканогенно-осадочні; 4) осадочні хімічні; 5) родовища вивітрювання.
Скарнові родовища. Пов’язані як з вапняковими, так і з магнезіальними скарнами. Мають суттєве промислове значення для окремих країн.
Вапняково-скарнові родовища утворюються шляхом заміщення вапняків на контакті із гранітними інтрузіями і відносяться до родовищ помірних або невеликих глибин. Скарни складені переважно геденбергітом, гранатом і воластонітом. Рудними мінералами є датоліт, данбурит і аксиніт. Форма рудних тіл – лінзи, пластоподібні поклади, жили, тіла неправильної форми. Вміст B2O3 коливається від 5 до 15 %.
Родовища даного типу знайдені у Росії, Японії (о. Кюсю), Словакії (Ліштіце).
Магнезіально-скарнові родовища утворюються на контактах доломітів з гранітами, гранодіоритами і діоритами. Скарни наближені до магматичного тіла складені діопсидом, шпінеллю, форстеритом. Далі іде специфічна порода – кальцифір, складена кальцитом і доломітом, а зовнішня зона скарнів представлена доломітовим мармуром. Рудні мінерали представлені суанітом, котоїтом і людвігітом. Форма рудних тіл – лінзи, гнізда, пластоподібні поклади. Вміст B2O5 змінюється у межах 6-17 %.
Родовища даного типу знайдені у КНДР (Холь-Гол), Росії, Швеції, Китаї.
Ексгаляційні родовища. Представлені гарячими мінеральними джерелами. Вони розповсюджені достатньо широко, але мають невелике практичне значення. Мінерал сасолін (борна кислота) знаходиться у водах джерел у розчинному стані. Вміст його не перевищує 0,5 %. Прикладом родовищ даного типу є родовище Тоскана (Італія).
Вулканогенно-осадочні родовища. Пов’язані із сучасною або альпійською вулканічною діяльністю. Джерелом бору є вулканічні ексгаляції (термальні газонасичені розчини) або вулканогенні породи (переважно базальтового складу) з яких бор легко вилуговується при екзогенних процесах. Накопичення бору при цьому відбувається у найближчих до вулкану озерах (западинах), в результаті хімічних реакцій у водах озер. Родовища даного типу мають велике промислове значення. Ці родовища характеризуються високим вмістом B2O3, легкими умовами видобутку та простою технологією переробки руд.
Вулканогенно-осадові родовища поділяються на три різновиди.
Першій різновид – це родовища, пов’язані із прісними озерами. За мінеральним складом ці родовища поділяються на колеманітові, пандермітові і бура-кернітові. Рудні мінерали залягають серед глин, пісків, карбонатних і туфогенних порід у вигляді лінз, гнізд, прошарків і жовен. Товщина рудних тіл досягає перших десятків метрів, вміст B2O3 коливається від 15 до 40 %. Родовища даного підтипу знайдені у США (Крамер), Терції (Султан-Чаїр, Бігадіч), Югославії, Румунії, Словакії.
Другий різновид – це родовища, пов’язані із фумарольною діяльністю (виходи газів і пари) сучасних або недавно потухлих вулканів. Вони утворюються у безстічних западинах біля підніжній вулканів, в межах специфічних напівсухих солених озер, які називаються саларами. Основним рудним мінералом є улексит, який залягає у вигляді шарів разом із хлоридами і сульфатами натрію, калію і кальцію. Товщина покладів невелика – близько 1 м, вміст B2O3 у межах 25-40 %.
Родовища даного різновиду відкриті у Чилі (Аскотан, Педерналес), Перу (Лагуна-Салінос, Чіліколпія), Аргентині (Піно-Атакама, Каучарі), Болівії та ін.
Третій різновид – це родовища, які також розташовуються у солених озерах, але вони не пов’язані із сучасним вулканізмом. Джерелом бору у даному випадку є вулканогенні породи або родовища бору інших типів. При вивітрюванні порід, які містять мінерали бору, в умовах арідного клімату бор переноситься і накопичується у безстічних западинах. Рудними мінералами даних родовищ є бура і улексит, які асоціюють із галітом, сильвіном, содою, солями літію та ін. Вміст B2O3 у межах 0,5-2,5 %.
Велики родовища даного різновиду знайдені у США (озера Сёрлс і Оуенс). З озера Сёрлс вилучають також велику кількість літію. Відомі родовища у Китаї (Іксайдама) та Індії.
Осадочні хімічні родовища. Пов’язані із покладами кам’яної і калійної солей. Бор накопичується разом із вказаними солями у лагунах і озерах при високій солоності води. Рудними мінералами є каліборит, гідроборацит, борацит та ін. Поклади мають пластоподібну і лінзоподібну форму, вміст B2O3 не перевищує декількох відсотків. Рудні мінерали зосереджені в солях у вкрапленому вигляді, а також у вигляді жовен.
Родовища даного типу мають невелике значення, вони відомі у Німеччині (Стасфурт), Росії.
Родовища вивітрювання. Пов’язані, частіше за все, із гіпсовими “капелюхами” соляних куполів, які містять руди бору осадового походження. У результаті процесів вивітрювання первинні осадові борати заміщуються новими мінералами бору – ашаритом, улекситом та іньоїтом. Вміст B2O3 у цих рудах за рахунок природного збагачення досягає 10-25 %. Форма покладів лінзовидна. Борати асоціюють з гіпсом та глинистими мінералами.
3 Виконання роботи
На даному лабораторному занятті студенти засвоюють з допомогою викладача теоретичний матеріал про різноманітні генетичні типи родовищ сірки і борної сировини, а також практично вивчають текстурні і структурні особливості взірців рудної сировини з метою встановлення їхнього генезису. Вивчення взірців проводиться за наступною послідовністю: мінеральний склад, загальна характеристика мінеральних індивідів і агрегатів для кожного окремого мінералу, текстура руди, структура руди, варіанти генезису руди, які корисні компоненти (хімічні елементи, сполуки, мінерали) можуть вилучатись з даної руди.
4 Звіт з лабораторної роботи
4.1 Оформлюється кожним студентом індивідуально за загальними вимогами.
4.2 Повинен містити: мету, завдання, основні теоретичні положення, порядок виконання роботи, результати досліджень, згідно отриманого індивідуального завдання та перелік літературних джерел.
4.3 Звіт захищається кожним студентом індивідуально. Студент повинен знати основні теоретичні положення і розповісти викладачу про виконання ним, отриманого завдання.
5 Питання для самоконтролю
1 Які відомі Вам мінерали містять сірку?
2 Що таке самородна сірка і які вона має властивості?
3 Назвіть рудоутворюючі мінерали бору.
4 Дайте характеристику генетичних типів родовищ самородної сірки.
5 Дайте характеристику генетичних типів родовищ борної сировини.
6 Які родовища самородної сірки і борної сировини є на Україні? Дайте характеристику (рудні мінерали, генетичні типи) цих родовищ.
Література
1 Азроян Г. Н. Лабораторний практикум з курсу "Корисні копалини". - Івано-Франківськ: Факел, 1999, с. 65-69.
2 Геологія і корисні копалини України (атлас). Байсарович М. М., Бєланов В. М., Бородулін М. А. та ін. /Гол. ред. Галецький Л. С. - Київ: Інститут геологічних наук НАН України, 2001. - 168 с.
3 Красулин В. С. Справочник техника-геолога.3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1986, с. 277-279, 296-297.
4 Курс месторождений твердых полезных ископаемых. Под ред. П. М. Татаринова и А. Е. Карякина. Л.: Недра, 1975, с. 463-467, 468-476.
3 Виконання роботи
На даному лабораторному занятті студенти засвоюють з допомогою викладача теоретичний матеріал про різноманітні генетичні типи, склад і будову родовищ мінеральних солей, апатитів та фосфоритів, а також практично вивчають взірці мінеральної сировини, з метою встановлення їхнього складу і генезису даних корисних копалин. Вивчення взірців проводиться за наступною послідовністю: мінеральний склад, загальна характеристика мінеральних індивідів і агрегатів для кожного окремого мінералу, текстура руди (породи), структура руди (породи), варіанти генезису руди (породи), які корисні компоненти (хімічні елементи, сполуки, мінерали) можуть вилучатись з даної руди (породи)
4 Звіт з лабораторної роботи
4.1 Оформлюється кожним студентом індивідуально за загальними вимогами.
4.2 Повинен містити: мету, завдання, основні теоретичні положення, порядок виконання роботи, результати досліджень, згідно отриманого індивідуального завдання та перелік літературних джерел.
4.3 Звіт захищається кожним студентом індивідуально. Студент повинен знати основні теоретичні положення і розповісти викладачу про виконання ним, отриманого завдання.
5 Питання для самоконтролю
1 Які Ви знаєте мінеральні солі?
2 Дайте загальну характеристику галіту.
3 Дайте загальну характеристику сильвіну.
4 Дайте загальну характеристику карналіту.
5 Дайте загальну характеристику апатиту.
6 Дайте загальну характеристику фосфоритам.
7 Дайте характеристику генетичних типів родовищ мінеральних солей.
8 Дайте характеристику генетичних типів родовищ апатитів.
9 Дайте характеристику генетичних типів родовищ фосфоритів.
10 Які родовища мінеральних солей, апатитів та фосфоритів є на Україні? Дайте характеристику (мінеральний склад, генетичні типи) цих родовищ.
Література
1 Азроян Г. Н. Лабораторний практикум з курсу "Корисні копалини". - Івано-Франківськ: Факел, 1999, с. 63-65.
2 Геологія і корисні копалини України (атлас). Байсарович М. М., Бєланов В. М., Бородулін М. А. та ін. /Гол. ред. Галецький Л. С. - Київ: Інститут геологічних наук НАН України, 2001. - 168 с.
3 Красулин В. С. Справочник техника-геолога.3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1986, с. 279-281.
4 Смирнов В. І. Геологія корисних копалин: Підручник. - К.: Вища шк., 1995, с. 215-231.
5 Курс месторождений твердых полезных ископаемых. Под ред. П. М. Татаринова и А. Е. Карякина. Л.: Недра, 1975, с. 447-459.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 45 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Тема: зварювання стикових, кугових, бертикальних і горизонтальних швів | | | Автоматизація обліку грошових коштів |