Классификация полезных ископаемых по технологическим особенностям
Полезные ископаемые и их классификации
Поле́зные ископа́емые – минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства (например, в качестве сырья или топлива).
Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, гнёзд, россыпей и пр.). Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения – районы, провинции и бассейны.
Область науки и технологии, посвящённая добыче полезных ископаемых, именуется горным делом.
Классификации полезных ископаемых
Классификации их могут быть различными. Часто используют по технологии использования. Применяется также генетическая классификация, в основу которой положены возраст и особенности происхождения; при этом обычно выделяют ресурсы докембрийской, нижнепалеозойской, верхнепалеозойской, мезозойской и кайнозойской геологических эпох.
По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на твёрдые (уголь, руды, нерудные п. и.), жидкие (вода, минеральные воды, нефть, рассолы) и газообразные (газ природный, горючие и инертные газы).
По технологии использования:
1. Топливно-энергетическое сырье – нефть, уголь, газ, уран, торф, горючие сланцы и т.д.
2. Черные лимитирующие и тугоплавкие металлы – железо, хром, марганец, кобальт, никель, вольфрам и т.д.
3. Цветные металлы – цинк, алюминий, медь, свинец и т.д.
4. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы и т.д.
5. Технические ресурсы и строительные материалы – песок, глина, щебень и т.д.
6. Химическое и агрономическое сырье – фосфориты, апатиты и т.д.
Выделяют три группы полезных ископаемых:
Металлические полезные ископаемые служат для извлечения из них металлов.
Неметаллические полезные ископаемые объединяют строительные материалы (естественные и искусственные), рудоминеральное неметаллическое сырье (слюды, графит, алмазы) и химическое минеральное сырье (калийные соли, фосфаты, сера).
Горючие ископаемые используются как энергетическое и металлургическое топливо; продукты их переработки служат сырьем для химической промышленности.
Генетическая классификация: эндогенного и экзогенного происхождения, в отдельную группу выделяют метаморфогенные месторождения полезных ископаемых, которые образуются в результате преобразования при определенных физико-химических условиях эндогенных и экзогенных месторождений.
Эндогенные месторождения разделяются, учитывая характер физико-химической системы, породившей руду, на три категории:
– магматические месторождения, к ним относятся месторождения, образовавшиеся при процессах дифференциации и кристаллизации магмы непосредственно во вмещающих изверженных породах.
– пегматитовые месторождения. Пегматиты и находящиеся в них полезные ископаемые принадлежат к самостоятельной группе позднемагматических образований, формирующихся в самых завершающих ступнях отвердевания интрузивных массивов и располагающихся близ их кровли. Пегматиты образуют дайкообразные, линзообразные залежи и жилы. Характерными особенностями их являются: крупные и гигантские разметы зерен минералов; особая структура и текстура; сложные минеральные ассоциации.
– постмагматические месторождения. Эти месторождения всегда возникают позже тех пород, которые их вмещают. Они образуются под воздействием остаточных магматических расплавов. Постмагматические месторождения делятся на контактово-метасоматические (скарновые) месторождения и гидротермальные. Скарновые месторождения образуются на контактах интрузивных и вмещающих (чаще всего карбонатных) пород в результате воздействия газовых и гидротермальных растворов. Среди скарнов из рудных месторождений наиболее крупные по запасам – магнетитовые месторождения железных руд. Однако в общем балансе железорудных месторождений скарновый тип имеет подчиненное значение. Гидротермальные месторождения развиты значительно шире других генетических типов эндогенных месторождений и являются очень важными в практическом отношении. Гидротермальные месторождения создаются циркулирующими под поверхностью земли горячими минерализованными газо-жидкими растворами. Скопления полезных ископаемых гидротермального генезиса возникают как вследствие отложения минеральных масс в пустотах пород, так и в связи с замещением последних.
Экзогенные месторождения полезных ископаемых возникают в результате геологических процессов, протекающих в поверхностной зоне земной коры. Среди них выделяют:
– месторождения выветривания. Верхняя часть земной коры, где происходят процессы выветривания, называются корой выветривания. Накопление вещества полезного ископаемого в коре выветривания происходит двумя путями. Во-первых, вследствие растворения и выноса приповерхностными водами пустых горных пород, вещество полезного ископаемого накапливается в остатке. Во-вторых, в связи с растворением этими водами ценных компонентов горных пород, их инфильтрацией и переотложением в нижней части коры выветривания.
– осадочные месторождения. Образование осадочных месторождений происходит по схеме: разрушение → перенос → отложение → диагенез. Осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях, в водной среде, при температуре до 500 С°, при низком и среднем давлении. Выделяют механические осадочные месторождения, химические осадочные месторождения и биохимические осадочные месторождения. Механические осадочные месторождения образуются за счет материала, возникшего при физическом выветривании. При переносе взвешенное вещество осаждается последовательно в зависимости от формы, размера частиц, их удельного веса, скорости и массы водного потока; этот процесс называется механической дифференциацией осадков. Среди механических осадков выделяют месторождения обломочных пород и россыпи. Химические осадочные месторождения образуются в поверхностных условиях на дне морских, озерных водоемов и болот за счет минеральных веществ, находившихся ранее в растворенном состоянии в воде. Источником для образования месторождений является морская вода, а также продукты химического выветривания горных пород и руд. Растворенные вещества отлагаются на дне водоемов в виде химических осадков путем кристаллизации из истинных растворов или коагуляции из коллоидных растворов. Биохимические осадочные месторождения возникают в результате жизнедеятельности организмов, которые концентрируют в себе большое количество тех или иных элементов. К этому генетическому типу относятся месторождения известняков, диатомитов, серы, фосфоритов и каустобиолиты.
Метаморфогенные месторождения. Они разделяются на:
– метаморфизованные месторождения образуются при процессах регионального и термального контактового метаморфизма за счет ранее существовавших месторождений полезных ископаемых. При этом форма, состав и строение тел полезных ископаемых приобретают метаморфические признаки, но не изменяется промышленное применение минерального сырья. К этому типу относятся месторождения металлических полезных ископаемых – железа, марганца, золота и урана, реже неметаллов – апатита, графита наждака и других.
– метаморфические месторождения возникают в процессе метаморфизма горных пород, не представляющих до этого промышленной ценности, за счет перегруппировки минерального вещества. Представлены преимущественно неметаллическими полезными ископаемыми. Известны метаморфические месторождения мраморов, кварцитов, яшм, андалузита, ставролита, графита и других.
Геологические условия образования и региональные закономерности размещения месторождений.
П. и. формировались в течение всей истории развития земной коры, вследствие эндогенных и экзогенных процессов. Вещества, необходимые для образования П. и., поступают в магматических расплавах, жидких и газообразных растворах из верхней мантии, земной коры и поверхности Земли.
Магматогенные (эндогенные) месторождения подразделяются на несколько групп. Так, при внедрении в земную кору и остывании магматических расплавов образуются Магматические месторождения. С интрузивами основного состава связаны руды Cr, Fe, Ti, Ni, Cu, Со, группы платиновых металлов и др.; к щелочным массивам магматических пород приурочены руды Р, Та, Nb, Zr и редких земель. С гранитными пегматитами генетически связаны месторождения слюды, полевых шпатов, драгоценных камней, руд Be, Li, Cs. Nb, Ta, частью Sn, U и редких земель. Карбонатиты, ассоциированные с ультраосновными – щелочными породами, представляют собой важный тип месторождений, в которых накапливаются руды Fe, Cu, Nb, Ta, редких земель, а также апатита и слюд. В контактово-метасоматических месторождениях, особенно в скарнах (См. Скарны), находятся руды Fe, Cu, Со, Pb, Zn, W, Mo, Sn, Be, U, Au, скопления горного хрусталя, графита, бора и др. П. и. Большое количество П. и. концентрируется в пневматолитовых месторождениях и гидротермальных месторождениях. Среди них главное значение имеют месторождения руд Cu, Ni, Со, Zn, Pb, Bi, Mo, W, Sn, Li, Be, Ta, Nb, As, Sb, Hg, Cd, In, S, Se, Au, Ag, U, Ra, а также кварца, барита, флюорита, асбеста и др.
Седиментогенные месторождения, возникающие при экзогенных процессах, подразделяются на осадочные, россыпные и выветривания. Осадочные месторождения формируются на дне морей, озёр, рек и болот, образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных горных породах. Россыпи, содержащие ценные минералы (золото, платину, алмазы и др.), накапливаются в прибрежных отложениях океанов и морей, а также в речных и озёрных отложениях, на склонах долин. Месторождения выветривания связаны с древней и современной корой выветривания, для которой характерны инфильтрационные месторождения руд урана, меди, самородной серы и остаточные месторождения никеля, железа, марганца, бокситов, магнезита, каолина.
В обстановке высоких давлений и температур, которые господствуют в глубоких недрах, преобразуются ранее существовавшие месторождения с возникновением метаморфогенных залежей (например, железной руды Криворожского бассейна и Курской магнитной аномалии, золотые и урановые руды Южной Африки) либо образуются вновь в процессе метаморфизма горных пород (месторождения мрамора, андалузита, кианита, графита и др.).
Крупные, географически и геологически обособленные территории, с приуроченными к ним определёнными группами месторождений, называют провинциями П. и. Закономерности размещения П. и. в пределах провинций зависят от принадлежности региона к геосинклиналям, платформам и зонам тектоно-магматической активизации, от их геологического возраста, эпохи формирования П. и., полноты проявления стадий геологического развития данного участка земной коры, характера распространённых в пределах провинции тех или иных формаций горных пород, глубины эрозионного среза и др.
Рудные провинции выделяются по принципу оконтуривания площадей развития месторождений определённой эпохи. Они подразделяются на рудные области, а последние – на рудные районы с развитыми в их границах месторождениями определённых рудных формаций. На территории рудных районов обособляются рудные поля с совокупностью месторождений, объединяемых общностью происхождения и геологической структуры. Рудные поля состоят из рудных месторождений, охватывающих одно или несколько сближенных рудных тел, пригодных для разработки одним рудником.
В соответствии с характером формаций горных пород и ассоциированных с ними руд различают типы провинций. Например, фемические, или уральского типа, с преобладающим развитием формаций базальтоидной магмы и свойственными им месторождениями руд Fe, Ti, V, Cr, платиноидов, Cu. Им противопоставляются сиалические, или верхоянского типа, провинции с преобладанием формаций гранитоидной магмы и связанными с ними месторождениями руд Sn, W, Be, Li.
Иногда провинции выделяют по сочетанию специфических для них месторождений П. и. и их географическому положению (например, оловянная провинция Дальнего Востока, Украинская графитоносная провинция, Тунгусская графитоносная провинция, золотоносная провинция Колымы, свинцово-цинковая провинция долины Миссисипи в США, Средиземноморская бокситовая провинция и др.).
Важнейшие рудные провинции отвечают основным этапам геологического развития Земли и металлогеническим эпохам: альпийской (внутренняя часть Тихоокеанского геосинклинального пояса, Средиземноморский геосинклинальный пояс), киммерийской (внешняя часть Тихоокеанского геосинклинального пояса), герцинской (Урало-Монгольский складчатый геосинклинальный пояс), каледонской (например, Норвегия, Западный Саян), рифейской (южная окраинная часть Сибирской платформы), протерозойской (Восточно-Европейская и Сибирская платформы).
В пределах угленосных провинций различают угольные бассейны, районы и месторождения. В нефтегазоносных провинциях (или бассейнах) выделяют области, районы, зоны нефтегазонакопления и нефтяные, газовые или нефтегазовые месторождения.
Учение о П. и. Первые представления об условиях образования П. и. появились ещё до н. э. Греческий философ Фалес (7 в. до н. э.) выдвинул гипотезу о том, что первоисточником всего живого и мёртвого является вода. Век спустя Гераклит и несколько позже Зенон утверждали, что П. и. образовались под воздействием огня. В средние века Г. Агрикола исследовал условия образования П. и. и впервые классифицировал месторождения по форме залегания. М. В. Ломоносов положил начало изучению генезиса П. и. в развитии. Этому были посвящены также работы плутониста Дж. Геттона и нептуниста А. Вернера. Из русских геологов значительный вклад в геологию П. и. внесли Д. И. Соколов, Г. Е. Шуровский, К. И. Богданович, В. А. Обручев и др.
Отдельными примерами поисковых признаков полезных ископаемых, без разделения на прямые и косвенные, являются:
Минералы – спутники рудных месторождений (для алмаза – пироп, для рудного золота — кварц и пирит, для платины нижнетагильского типа – хромистый железняк и пр.)
Их присутствие в перенесенных обломках, валунах и т. п., попадающихся на склонах, в ложбинах, руслах водотоков и пр.
Прямое наличие в горных обнажениях, выработках, керне
Повышенное содержание их элементов-индикаторов в минеральных источниках
Повышенное содержание их элементов-индикаторов в растительности
При разведке найденного месторождения, закладывают шурфы, проходят канавы, разрезы, бурят скважины и др.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 59 | Нарушение авторских прав
lektsii.net – Лекции.Нет – 2014-2020 год. (0.009 сек.)
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Месторождение — геологическое тело или совокупность геологических тел, разработка которых при данной экономической конъюнктуре целесообразна.
Геологическое тело — это различные по форме, размерам и условиям залегания образования земной коры (пласты, жилы, линзы, штоки и т. д.), сложенные полезным минеральным веществом или содержащие его в рассеянном виде. В ряде месторождений наблюдается несколько геологических тел.
Полезное ископаемое — природное минеральное вещество, которое в качественном и количественном отношениях пригодно для использования в народном хозяйстве.
Рудопроявление — природное скопление в горных породах полезных минералов небольших и невыясненных размеров. Иногда в результате разведки и изучения рудопроявление может быть переведено в месторождение.
Полезные ископаемые могут использоваться либо в естественном состоянии (высококачественный уголь, кварцевый песок), либо после предварительной обработки путем сортировки, дробления, обогащения (большинство руд).
Полезные ископаемые находят самое разнообразное применение в различных отраслях народного хозяйства. В настоящее время почти любая горная порода определенного качества и в определенных экономических условиях может быть использована для тех или иных целей, а поэтому «бесполезных ископаемых» почти не существует.
По характеру использования различают три рода полезных ископаемых: рудные, неметаллические и горючие.
Руда — это агрегат минералов, из которого валовым способом технологически возможно и экономически целесообразно извлекать металл или металлическое соединение. В настоящее время рудами называют и некоторые нерудные, неметаллические полезные ископаемые. Например, говорят: «асбестовая руда», «апатитовая руда», «графитовая руда» и др.
Неметаллическое полезное ископаемое — извлекаемое из недр Земли минеральное неметаллическое вещество, которое по качеству и количеству пригодно для использования в естественном или переработанном виде в различных отраслях народного хозяйства.
Горючее полезное ископаемое — это минеральное вещество, извлекаемое из недр Земли в массовом количестве и используемое в естественном или переработанном виде как энергетическое топливо или служащее сырьем для металлургической и химической промышленности.
Классификации полезных ископаемых.
Классификации их могут быть различными. Часто используют по технологии использования. Применяется также генетическая классификация, в основу которой положены возраст и особенности происхождения; при этом обычно выделяют ресурсы до-кембрийской, нижнепалеозойской, верхнепалеозойской, мезозойской и кайнозойской геологических эпох.
Классификация по технологии использования:
- 1. Топливно-энергетическое сырье – нефть, уголь, газ, уран, торф, горючие сланцы и т.д.
- 2. Черные лимитирующие и тугоплавкие металлы – железо, хром, марганец, кобальт, никель, вольфрам и т.д.
- 3. Цветные металлы – цинк, алюминий, медь, свинец и т.д.
- 4. Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы и т.д.
- 5. Химическое и агрономическое сырье – фосфориты, апатиты и т.д.
Классификация по технологии использования:
1) Топливные ресурсы. Их принято учитывать по двум главным категориям — общегеологических и разведанных ресурсов. В целом в мире на долю угля приходится 70–75% всех топливных ресурсов, а остальная часть примерно поровну распределяется между нефтью и природным газом.
Уголь широко распространен в земной коре: известно более 3,6 тыс. его бассейнов и месторождений, которые в совокупности занимают 15% земной суши. Как общие, так и разведанные запасы угля намного больше запасов нефти и природного газа. В 1984 г. на XXVII сессии Международного геологического конгресса общие мировые угольные ресурсы были оценены в 14,8 трлн т, а во второй половине 1990-х гг. в результате разного рода переоценок и перерасчетов — в 5,5 трлн т.
Первая десятка стран лидирующих по запасам угля: США, Китай, Россия, ЮАР, Австралия, ФРГ, Индия, Украина, Великобритания, Казахстан.
Нефть распространена в земной коре еще более чем уголь: геологи выявили примерно 600 нефтегазоносных бассейнов и обследовали около 400 из них. В результате реально перспективные на нефть (и природный газ) территории занимают, по разным оценкам, от 15 до 50 млн км2. Однако мировые ресурсы нефти значительно меньше угольных.
Это относится к общегеологическим ресурсам, оценки которых обычно колеблются в пределах от 250 до 500 млрд т. Иногда, правда, они поднимаются до 800 млрд т.
Первая десятка стран лидирующих по запасам нефти: Саудовская Аравия, Ирак, Кувейт, Иран, ОАЭ, Венесуэла, Россия, Мексика, Ливия, США.
Природный газ распространен в природе в свободном состоянии — в виде газовых залежей и месторождений, а также в виде «газовых шапок» над нефтяными месторождениями. Используются также газы нефтяных и угольных месторождений.
Общегеологические ресурсы природного газа в различных источниках оцениваются от 300 трлн м3 до 600 трлн и выше, но наиболее распространена оценка в 400 трлн м3.
Первая десятка стран лидирующих по запасам природного газа: Россия, Иран, Катар, ОАЭ, Саудовская Аравия, США, Венесуэла, Алжир, Нигерия, Ирак.
Уран очень широко распространен в земной коре. Однако экономически выгодно разрабатывать только те его месторождения, которые содержат не менее 0,1% полезного компонента: в таком случае получение 1 кг урановых концентратов обходится менее чем в 80 долл. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), в середине 1990-х гг. разведанные (подтвержденные) запасы урана, доступные для извлечения по такой цене, оценивались в 2,3 млн т. Они сосредоточены примерно в 600 месторождениях на территориях 44 стран мира.
Первое место в мире по разведанным запасам урана занимает Австралия. Далее с незначительным отрывом следует Казахстан. Третье место принадлежит Канаде. На долю этих трех государств приходится 45% мировых запасов урана. Кроме них, в первую десятку стран по разведанным запасам урана входят также (в порядке убывания) ЮАР, Бразилия, Намибия, США, Нигер, Россия и Узбекистан.
2) Металлические ресурсы (рудные) также широко распространены в земной коре. В отличие от топливных, генетически всегда связанных с осадочными отложениями, рудные залежи встречаются в отложениях как осадочного, так и в еще большей мере кристаллического происхождения. Территориально они также нередко образуют целые пояса рудонакопления, иногда такие гигантские, как Альпийско-Гималайский или Тихоокеанский.
Наиболее широко представлены в земной коре руды железа и алюминия.
Общегеологические запасы железных руд, по разным оценкам, варьируют от 400 млрд до 800 млрд т, а разведанные– от 150 млрд до 200 млрд т. Первая десятка стран лидирующих по запасам железных руд: Россия, Бразилия, Украина, Австралия, США, Канада, Индия, Китай, Казахстан, ЮАР.
Бокситы — главное алюминиевосодержащее сырье, состоящее в основном из гидроокислов алюминия. Месторождения их находятся в осадочных породах и большей частью связаны с участками коры выветривания, причем расположенными в пределах тропического и субтропического климатических поясов. В число главных бокситоносных провинций входят Средиземноморская в Европе, Гвинейская в Африке, Карибская в Латинской Америке и Северо-Австралийская. Общегеологические ресурсы бокситов обычно оценивают примерно в 250 млрд т, а разведанные их запасы — в 20– 30 млрд т. Наибольшими запасами бокситов обладают страны: Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Индия, Китай, Гайана, Суринам. Содержание глинозема в бокситах примерно такое же, как железа в железных рудах, поэтому запасы бокситов, как и запасы железных руд всегда оценивают по руде, а не по ее полезному компоненту.
3) Технические ресурсы и строительные материалы. Песок, глина, щебень и т.д.
Полезные ископаемые это богатство природы, которые человечество использует для удовлетворения своих потребностей. Ресурсы расположены неравномерно, и запасы их неодинаковы, поэтому отдельные страны имеют различную ресурсообеспеченность.
В мире существует различные классификации полезных ископаемых: по времени образования; по техническому использованию и т.д. один и тот же компонент может одновременно входить в разные классификации.
Классификация месторождений полезных ископаемых – разделение месторождений полезных ископаемых на группы (классы, серии, типы или более мелкие подразделения) на основе некоторых главных признаков, общих для месторождений, объединяемых гр. Признаки, используемые для классификации, выбираются в соответствии с ее целевым назначением.
Она может быть: 1) генетической (по генезису, т.е. по происхождению полезного ископаемого и по условиям образования его месторождений);
- 2) по вещественному составу полезных ископаемых (месторождения нефти, газов, углей, железорудные, медные, фосфоритов и т. п.);
- 3) минералогической (по минеральному составу полезных ископаемых);
- 4) морфологической (по форме, размерам и условиям залегания тел полезного ископаемого);
- 5) промышленной (горно-экономической), пользующейся признаками указанных др. классификаций в целях характеристики условий эксплуатации месторождений. Примером промышленной классификации рудных месторождений является промышленная классификация молибденовых месторождений Хрущева (1961), в которой по форме тел выделяются промышленные типы месторождений, а в пределах каждого типа промышленные группы по минеральному составу руд. Предлагаемые за последние годы многими геологами сложные классификаций месторождений (по существу генетические) представляют собой сочетание 2-3 из названных частных классификаций.