Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Лекция 16. Осадочные месторождения

Рефлекс Геринга-Брейера

Гистамин).

Юкстаальвеолярные рецепторы – в интерстициальной ткани легких вблизи от легочных капилляров, реагируют на изменение давления интерстициальной жидкости и поэтому чувствительны к биологически активным веществам

Типы рецепторов в легких

Все воздействия на дыхательный центр делятся на специфические и неспецифические.

Специфические воздействия делятся на группы:

üс механорецепторов;

üс хеморецепторов.

©Механорецепторы – в гладкой мускулатуре воздухоносных путей;

©Ирритантные рецепторы – в слизистом слое воздухоносных путей; возбуждаются только при форсированном дыхании; реагируют на пыль и химические примеси во вдыхаемом воздухе.

Растяжение ткани легких по время вдоха è раздражение механорецепторов è возбуждение афферентных волокон блуждающего нерва è тормозные синапсы на инспираторной части дыхательного центра è торможение вдоха и наступление выдоха.

 

Осадочные месторождения образуются на поверхности Земли в водной среде, переносящей и накапливающей многие ценные породы и минералы.

Компоненты, входящие в состав промышленных горных пород и руд, переносятся в виде механических частиц с накоплением в виде кластогенных (терригенных) осадков и в растворенном виде с отложением в виде хемогенных осадков, кристаллизующихся из ионно-молекулярных растворов или коагулирующих из коллоидных растворов. Часть элементов усваивается организмами и выпадает в виде биогенных осадков.

Механические осадки образуются в реках, озерах, морях. Их крупность зависит от гидродинамики потока, обусловленной рельефом местности на суше и силой прибоя, амплитудой приливов и отливов, скоростью течений в море. С механическими осадками связаны ранее рассмотренные нами россыпи рудных минералов, а также месторождения ПГС, озерных кирпичных, керамических и огнеупорных глин, строительных и кварцевых песков, реже валунные россыпи поделочных яшм, нефрита и других ценных поделочных камней. В этой группе следует особо рассмотреть месторождения дефицитных для России кварцевых песков, идущих на производство оконного стекла. Такие пески должны обладать особой чистотой химического состава (среднее содержание SiO2 не менее 98,5 %), что встречается далеко не повсеместно. В европейской части РФ месторождение-монополист для поставки стекольного сырья – Ташлинское месторождение в Ульяновской обл., обладающее крупными запасами, удобной для разработки морфологией (мощный, протяженный неглубоко залегающий пласт) и высоким качеством.

В других районах качественные кварцевые пески нередко приурочены к флювиоглациальным толщам, образованным при размыве ледниковых морен талыми водами при отступлении ледника. Наилучшие географические и геотектонические условия для накопления чистых кварцевых песков – мелководные моря на платформах с поступлением обломочного материала с низменной суши в условиях теплого влажного климата, что определяет зрелость химического выветривания и сортировку обломочных зерен кварца, их «очистку» от примесей, в первую очередь от окислов железа и глинозема. В предгорьях и горных районах чистые кварцевые пески накапливаются редко и в относительно небольшом количестве, из-за их загрязнения примесями с энергично размываемых поднятий.

Химические осадки образуются собственно химическим путем. К ним относятся многочисленные и чрезвычайно важные в промышленном отношении месторождения поваренной соли, гипса, калийных солей, некоторых карбонатов. Значение поваренной соли общеизвестно. Помимо использования как пищевого продукта она используется для получения соды, натриевой щелочи, хлора и его соединений, металлического натрия (охлаждающего и теплопроводящего компонента ядерных реакторов). Гипс CaSO4*2H2O главное применение находит при производстве вяжущих материалов (строительных и медицинских), гипсокартона и т.д. Калийные и калийно-магниевые соли (сильвин - KCl, карналлит, бишофит и др.) – основной источник получения калиевых удобрений, химических реактивов на основе калия, а также металлического магния. Все месторождения солей – галогенов и сульфатов - приурочены к современным и древним лагунам, заливам в аридных климатических обстановках.

Из морских солей, накапливаемых на дне полузакрытых заливов в современных аридных местностях (Кара-Богаз-Гол в Туркмении, Персидский залив и др.) добывают с использованием солнечной энергии на испарение воды магний, калий, йод, NaCl.

Размеры солеродных современных и древних бассейнов достигают гигантских значений (кембрийские Восточно-Сибирский площадью 2 млн. кв. км, Ирано-Пакистанский 2 млн. кв. км, пермский Восточно-Европейский 1,2 млн. кв. км). Месторождения солей приурочены к наиболее погруженным участкам платформ – синеклизам, краевым прогибам, грабенам, рифтам. Мощность соленосных толщ определяется амплитудой прогибания морского дна, степенью замкнутости бассейна аккумуляции. При наиболее благоприятных условиях накаливаются самые легко растворимые калиевые соли. Калийные соли развиты в верхних частях соленосных ритмов и подстилаются обычной каменной солью (галитом - NaCl). Крупнейшим в мире месторождением калийно-магниевых солей (до 50 % мировых запасов) является Верхнекамское в Пермской области.

К осадкам, образованным физико-химическим путем, относятся некоторые месторождения железа и марганца. Для них предполагается коллоидная форма растворов.

Органогенные осадки образуются биохимическим путем. К ним относятся промышленные скопления большинства известняков, кремнистых пород (трепелов, опок и диатомитов), реже фосфориты.

Известняки образуются при отмирании, накоплении на дне (до глубины 3,4 км – критической для растворимости в морской воде карбонатов) и последующей литификации морских организмов с кальцитовым скелетом - планктона, рифов, водорослей, рыб, моллюсков и т.д. Органогенные кремнистые породы образуются при отмирании и накоплении на дне на разных глубинах (как правило, на мелководье) и последующей литификации организмов с кремнистым скелетом - радиолярий, губок и т.д. Суммарный объем органогенных осадочных формаций сопоставим с объемом терригенных толщ. Их значение, как полезных ископаемых, выявляется соответствующими геологоразведочными работами с опробованием на химический состав, изучение физико-механических, сорбционных, технологических и других свойств.

Карбонаты (мел и известняк CaCO3, доломит Ca,MgCO3) – древнейший строительный камень, сырье для получения извести, силикатного кирпича, цемента, соды, стекла, компонент шихты для металлургической промышленности. Используются также для нейтрализации кислых почв, кислотных промышленных стоков и т.д. При их метаморфизме образуется ценный облицовочный камень – мрамор.

Магнезиты и сидериты – сравнительно редкие и ценные типы карбонатных пород. Магнезиты (MgCO3) используются при получении огнеупорных строительных материалов для металлургии и получения металлического магния, сидериты FeCO3 – сырье для металлургии. Образуются они достаточно сложным путем при взаимодействии осадочных, гидротермально-осадочных и постседиментационных инфильтрационных процессов с отделением магнезиальной и железистой фазы от кальциевой. Крупнейшее в мире месторождение магнезита – Саткинское в Челябинской области. Рядом с ним расположено крупнейшее месторождение сидерита – Бакальское. Вмещающими породами для обоих являются нижнерифейские терригенно-карбонатные толщи северной части Башкирского антиклинория.

Кремнистые органогенные породы – сырье для изготовления портландцемента, особых видов стекла, аморфного кремнезема для химической промышленности (кремнийорганические вещества и др.), используются также как эффективные фильтры для очистки промышленных стоков от нефтепродуктов и т.д.

Фосфориты – природные фосфаты кальция, сырье для производства фосфорных удобрений, накапливаются на шельфе в результате биохимического взаимодействия кислых речных вод, выносящих с континента растворенный фосфор, щелочных морских вод и живых организмов (планктона, рыб, моллюсков, бактерий и др.), усваивающих фосфор и накапливающих его при отмирании. Распространена также точка зрения, что за образование пластов фосфоритов ответственны подводные течения, выносящие на прогретое мелководье холодные воды глубин. Глубинные воды обладают высокой растворяющей способностью по отношению к фосфору. При снижении гидростатического давления и повышении температуры воды на мелководье растворимость фосфора снижается, и он выпадает в осадок. Кроме того, течения улучшают качество фосфоритов, вымывая из них примеси глинистых минералов, кварца, глауконита и др. При совпадении благоприятных условий образуются крупные месторождения мирового значения – Фосфория в штате Теннеси (США), в Марокко, в Казахстане (Каратау). Фосфориты нередко содержат практически значимую примесь ценных металлов – U, TR и др. и являются комплексными рудами.

Металлические месторождения осадочного происхождения обычно представлены железными и марганцевыми рудами. На суше для их образования благоприятна умеренно теплая гумидная обстановка (биоклиматические зоны тайги и широколиственных лесов). В такой обстановке грунтовые и поверхностные воды имеют кислую реакцию и эффективно переводят железо в легко растворимую и мигрирующую форму Fe3+. При контакте поверхностных железистых вод с геологическими толщами, обладающими восстановительной средой (озерно-болотные торфяники, зелено-серые глины с большим содержанием оксида железа в закисной (FeO) форме, известняки и др.), т.е. на окислительно-восстановительном геохимическом барьере, происходит осаждение железа в виде лимонита, гетита, гидрогетита (общая упрощенная формула Fe[OH]3). Такие широко распространенные озерно-болотные руды, наиболее легкоплавкие по сравнению с другими сортами железных руд, исторически были ранним источником получения железа и сохраняли свое значение в этом качестве в течение двух тысячелетий. Возраст месторождений колеблется от плейстоценового до юрско-мелового.

В России довольно крупные месторождения такого типа мелового возраста, детально разведанные до революции и в 1920-ые годы (с запасами до 150 - 200 млн. т руды и более с содержанием железа 30-45 %) давно (со времен до Петра I) известны в Тульской, Липецкой областях. Их особенностью является пластовое, слабо деформированное субгоризонтальное залегание руд с мощностью залежей от 0,5 м до 5-8 м, в среднем 1-2 м. Подошвы пластов нередко сложной изрезанной формы, особенно в случае залегания поверх эродированных, закарстованных известняков. Железорудные агрегаты представлены жеодами, конкрециями, на участках наложенного размыва и переотложения руд - разрозненными обломками. Содержание вредных примесей довольно высокое: фосфора – 0,5 %, местами до 1 %, SiO2 – 15-25 %. Рудовмещающими толщами являются меловые песчано-глинистые отложения.

Накопление осадочных железных руд может происходить и на морском мелководье - в географической обстановке лагун и лиманов. В Ростовской и Волгоградской областях в верхах меловой системы поверх толщи писчего мела залегают зеленовато-серые мергелистые глины, содержащие пласты бурого железняка (Хоперский рудный горизонт), перекрытые палеогеновыми конгломератами, песками, глинами. Мощность рудного пласта от 0,3 м до 9 м, в среднем 0,5-1,0 м. Бурый железняк плотный, иногда глинистый, сложен лимонитом, гетитом. Содержание железа 30-42 %, фосфора 0,5-1,0 %, местами до 3 %, кремнекислоты 10-30 %. Запасы руды в оценке 1920-ых годов – до 500 млн. т.

В неогеновых (плиоценовых) прибрежно-морских отложениях образовались руды очень крупного Керченского месторождения на востоке Крыма. Разрез рудовмещающей толщи также песчано-глинистый с линзами ракушняковых известняков. В структурном плане рудные пласты приурочены к пологим мульдам. Мощность рудных залежей в среднем 5-10 м, в ядрах мульд достигает 20 м. Содержание железа в руде 20-50 %, в среднем 33-40 %, марганца до 4 %, ванадия 0,03-0,04 %. Недостатком руд является устойчивое содержание фосфора до 0,5 –0,8 % (вредной примеси для металлургического процесса). Фосфор связан с темно-синими кристаллами (иногда крупными, до образования музейных образцов) вивианита – сложного фосфата железа, развитого внутри раковин моллюсков. Кроме того, из осложняющих металлургический передел примесей отмечаются кремнекислота (15-18 %), а также в небольшом количестве мышьяк (0,05-0,08 %), сера (до 0,4 %) в виде барита и гипса. Руда залегает в виде протяженного пласта на глубине от 10-20 м до 80 м, местами почти на поверхности. Запасы месторождения (отработанные и резервные) превышают 2,5 млрд. т. Руды имеют рыхлое сложение и нуждаются в агломерации.

Такие же руды слагают крупный железорудный бассейн в Лотарингии – области на границе Франции, Бельгии и Германии, в котором отработанные и резервные запасы руды превышают 4 млрд. т. В течение XIX и XX веков они были сырьевой основой для тяжелой индустрии этих стран и не раз становились одной из причин военных конфликтов. Субгоризонтальные пласты оолитовых бурых (лимонитовых) железняков, сцементированных известковистым, глинистым веществом, реже опаловидным кварцем, приурочены к юрским отложениям. В подошве руд залегают мергели, в кровле - известняки. Рудные пласты тянутся на многие десятки километров, местами осложнены сбросами. Мощность их от 1 м до 13 м. На глубоких горизонтах наряду с лимонитом отмечаются силикаты железа (в форме хлорита) и сидерит, наблюдаются пирит, марказит.

Особый вещественный тип морских осадочных железных руд – силикатный (концентрически – зональные «шарики» железистых хлоритов типа шамозита-тюрингита). Хлоритовые руды образуются на большей глубине (100 м и более), чем лимонитовые, в условиях обедненности морской воды кислородом. Руды представляют собой оолитовые массы, связанные глинистым и железистым (лимонитовым) цементом. Руды переслаиваются с глинистыми пластами, в древних толщах превращенными в глинистые сланцы. В бассейнах, богатых органикой, могут накапливаться карбонаты железа – сидеритовые руды.

В Европе крупные месторождения оолитовых силикатных руд известны в Чехии (Богемии) и Германии (Тюрингии), где они залегают в отложениях силура, смятых в брахисинклинальные складки. Содержание железа в них 34-35 %, серы до 0,3 %, фосфора до 2-3 %. Подобные оолитовые руды выявлены в огромном количестве в прибрежно-морских отложениях палеогена (но не получили промышленной оценки и освоения) в юго-восточном Зауралье и Северном Казахстане. В сравнительно небольшом количестве они известны и добывались до революции на западном склоне Урала, в девонских отложениях (пашийский горизонт терригенно-карбонатных пород), где они сложены гематитом, реже сидеритом.

Многие осадочные железные руды содержат в виде полезной примеси попутный марганец, придающий рудам свойство природно легированных. Это объясняется близостью химических и миграционных свойств этих металлов. Реже наблюдается ситуация, когда марганец накапливается в большом количестве отдельно от железа. Таковы крупнейшие в мире месторождения Никопольское и Больше-Токмакское на Украине и Чиатурское в Грузии.

Рудные пласты Чиатуры подстилаются меловыми известняками и перекрываются миоценовыми ракушняками и песчаниками. Рудные пласты имеют мощность от долей метра до полуметра, суммарная мощность рудоносной пачки до 5 м. Содержание марганца в них 30-53 %. Руды малосернистые и малофосфорные. Запасы руды Чиатурского месторождения составляют сотни миллионов тонн.

Единый, непрерывный рудный пласт Никополя, подстилаемый яблочно-зелеными (закисно-железистыми) глинами олигоценового возраста и перекрытый песками сарматского возраста, имеет мощность 1,5-4 м, в раздувах до 5 м. Залегают руды во впадинах на эродированной поверхности докембрийских пород, перекрытой маломощным платформенным чехлом. Рудные агрегаты – плотные конкреции, бобовины, гнезда размером до 10 -15 см в песчано-глинистой массе. Рудные минералы представлены окислами марганца - псиломеланом, пиролюзитом, вадом, в направлении к морю (по падению пласта) увеличивается доля карбонатных (манганокальцит-родохрозитовых) руд. Содержание марганца 25-45 %. Запасы руды более 1 млрд. т (м-ие Никополь).

Происхождение месторождений Грузии и Украины является предметом давней дискуссии. Преобладает точка зрения, что садка марганца происходит в результате реакции речных и морских вод. Неясно, однако, почему такой повсеместный процесс лишь в олигоцене и лишь в двух местах на планете создал столь крупные скопления руды. Другая точка зрения об особой роли бактерий, специализированных на поглощение марганца и накапливающих его при отмирании (оруденелые бактерии, по Шнейдерхену) имеет фактическое основание – в рудах на Чиатуре обнаружены остатки таких бактерий. Но всё же и здесь неясно, почему они не получили распространения в других частях планеты.

Следует заметить, что стяжения, конкреции марганцевых минералов – обычный компонент аллювиальных, аллювиально-озерных и лагунных отложений олигоцена-неогена (так называемый «черный бобовник»). Ими может быть заражена значительная мощность таких отложений – до 30-40 м и более, по составу они сходны с минеральным составом вышеописанных месторождений, однако их общая концентрация в толщах мала. Можно предположить, что в олигоцене в дельтах рек и лиманах на краю Украинского щита и Дзирульского срединного массива в Грузии накопились мощные (до 30-40 м) толщи с бедной минерализацией марганца. Затем, в ходе миоценовой (сарматской) трансгрессии, динамичный поток прибывающей морской воды, превративший бывшие дельты в проливы, размыл эти толщи подобно гидромонитору, вынеся значительную часть легких частиц терригенных пород, переотложив и обогатив содержание тяжелых агрегатов марганцевых минералов в базальных пластах.

В последние десятилетия внимание геологов привлекают горизонты железо-марганцевых конкреций на дне Тихого и Индийского океанов. Они залегают почти непрерывными слоями на дне океанских равнин (глубина 3-6 км) на огромных пространствах между планетарными трансформными разломами. Средний состав конкреций в % – Mn 20-29; Fe 6-30; Ni 1,35; Cu 0,3-1,15; Zn 0,15; V 0,06; Co 0,06-0,2. В конкрециях установлено также присутствие платины и платиноидов. Размер шарообразных конкреций от нескольких мм до 10 см, реже до 1 м. Мощность слоя, обогащенного ими, 0,3- 0,5 м, местами до 1 м. Их образование связывается с выщелачиванием сидерофильных металлов – Fe, Mn, Ni, Co из богатых ими базальтов и ультрабазитов, слагающих ложе океанского дна и последующим выпадением из морской воды с накоплением на дне.

 

Материал для дополнительного чтения

Ташлинское месторождение кварцевых песков

Кварцевые пески месторождения светлые, среднезернистые, в стратиграфическом отношении относятся к сызранской свите палеоцена. На флангах залежь кварцевых песков, генетически относящихся к осадкам подводной дельты, сменяется морскими кремнистыми отложениями – опоками, диатомитами. Подстилающими породами являются мелкозернистые глауконит-кварцевые пески, сильно глинистые, с прослоями диатомитов. Вскрыша месторождения представлена почвенно-растительным слоем, суглинками, глинистыми, ожелезненными песками с щебнем песчаников, пластами опок. Протяженность полезных залежей составляет несколько километров по простиранию, ширина 850 м и более.

Кварцевые пески и вмещающие породы относятся к рыхлым, сыпучим, за исключением маломощных прослоев прочных сливных песчаников средней мощностью 0,5 м внутри толщи полезного ископаемого. Последние, наряду с некондиционными песками, слагают внутреннюю вскрышу полезной толщи. Образование некондиционных песков произошло в результате их частичного эпигенетического ожелезнения, усиливающегося на флангах полезной толщи. С эпигенетическими процессами связано также образование внутрипластовых прослоев литифицированных кварцевых песчаников с кремнистым цементом.

Месторождение имеет сверху вниз трехслойное строение:

1 слой. Крупнозернистые пески фракции 0,315 мм, слагающие два первых промышленных горизонта, до абсолютной отметки 270 м,

2 слой. Среднезернистые пески фракции 0,2 мм, слагают 3 промышленных пласта до абсолютной отметки 240 м (нижняя граница подсчета запасов).

3 слой. Подрудные мелкозернистые пески некондиционного качества фракции 0,16 мм.

Таким образом, мощность полезной толщи кварцевых песков достигает 30 м и более. Мощность надрудной вскрыши колеблется от 0,5 м до 5 м, в среднем составляя 2,42 м. Мощность внутренней вскрыши колеблется от 0 до 6,45 м, в среднем составляя 1,07 м.

Кварцевые пески практически мономинеральные. По зернистости пески в основном хорошо отсортированные. Вредные минеральные примеси – примазки окислов и гидроокислов железа, вростки черного рудного минерала, зерна полевого шпата, глауконита. В составе тяжелой фракции, по–видимому, содержится в виде редких знаков марказит, определяющий наличие массовой доли сульфидной серы 0,028 %. Содержание их в среднем составляет 1,31 %.

Содержание SiO2 97-99,9 %, Fe2O3 0,14-0,81 %, суммарное содержание оксидов натрия, калия, кальция, магния 0,067-1,87 %. Содержание глинистой составляющей нестабильное, от 0,18 % до 13 %, преобладающее 1-3 %.

Месторождение в целом характеризуется пластовой морфологией, субгоризонтальным залеганием, выдержанным характером распределения полезного ископаемого, высоким качеством сырья и относится ко второй группе по классификации ГКЗ. Пески не обводнены. Объемный вес кварцевых песков составляет 1,5 т/м3.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
При удалении коры головного мозга наблюдаются изменения дыхания | Понятие, сущность, задачи, роль и место рекламы в бизнесе
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 3065; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.032 сек.