Минеральный состав и типы железистых кварцитов Лебединского месторождения

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Характеристика лебединского месторождения

2. Минеральный состав и типы железистых кварцитов Лебединского месторождения

2.1 Малорудные

2.2 Силикатно-магниетитовые

2.3 Магниетитовые и гематитомагниетитовые

3. Характеристика минералов

3.1 Оксиды

3.1.1 Кварц

3.1.2 Магнетит

3.1.3 Гематит

3.2 Силикаты

3.2.1 Актинолимт

3.2.2 Биотит

3.2.3 Эгирин

3.2.4 Кумминготонит

Заключение

Список используемой литературы

Введение

На территории Курской области находится известная минералогическая провинция «Курская магнитная аномалия». Здесь вместилось такое минералогическое разнообразие, такие необычные месторождения и проявления минералов, которые повторились на Земле только дважды: в Южной Америке — в Бразилии — и у нас, в Курской областирале.

Минералы «КМА» отличаются особой оригинальностью и непредсказуемостью. Оригинальность объясняется своеобразным геологическим строением, порой очень сложным и спорным. Непредсказуемость заключается в недостаточной изученности недр.

На «пятачке» расположены более сотни проявлений и месторождений полезных ископаемых. Особое место здесь всегда занимали железные руды. Сейчас они почти отработаны.

Для Курской области район характеризуется высокой степенью геологической изученности, однако, техногенные образования данного района практически не изучены.

На балансе ОАО «Лебединский ГОК» находятся два месторождения железистых кварцитов: собственно Лебединское и Стойло-Лебединское.

Геологическое строение их идентичное. Рудовмещающим является сложноскладчатый метаморфический комплекс докембрия. Сверху этот комплекс перекрыт горизонтально залегающими осадочными породами мощностью от 52 до 170 метров.

Целью данной курсовой работы является характеристика минералогического объекта — минералогическое устройство железорудистых кварцитов, составленное по литературным источникам.

Основные задачи работы:

1) изучение литературных данных по объекту;

2) диагностика минералов;

3) минералогическая характеристика Лебединского месторождения;

Курсовая работа основана на материалах, полученных в ходе сбора материалов, по данным ООО «Кургрупсил» и Институтом геологии и геохимии Кур РАН. В 2010 году производились поисковые и разведочные работы в пределах Лебединского участка на железорудистый кварцит. Основным объектом исследований являлся кварцит — как основной товарный продукт техногенных образований.

1. Характеристика лебединского месторождения

На балансе ОАО «Лебединский ГОК» находятся два месторождения железистых кварцитов: собственно Лебединское и Стойло-Лебединское.

Геологическое строение их идентичное. Рудовмещающим является сложноскладчатый метаморфический комплекс докембрия. Сверху этот комплекс перекрыт горизонтально залегающими осадочными породами мощностью от 52 до 170 метров.

Продуктивной на железные руды является Коробковская свита Курской серии. В ее составе выделяются две железорудные подсвиты мощностью 80 — 130 метров и 165 — 255 м., сложенные железистыми кварцитами. Падение залежей и пластов железистых кварцитов крутое 60 — 80 о, иногда вертикальное. Границы рудных залежей с вмещающими породами проходят через зону слаборудных кварцитов. Бортовое содержание железа магнетита — 12%, четко ограничивает кондиционные кварциты.
На метаморфическом комплексе пород развита площадная кора выветривания. Мощность ее колеблется от 1- 2 м. до 60 — 70 м., средняя около 15 м.

Верхняя часть коры выветривания (около 15 м.) представлена сидерито-мартитовыми рудами (в настоящее время отработана), окисленными и полуокисленными кварцитами. Среднее содержание железа в богатых рудах — 56%, в окисленных кварцитах около 34%, в неокисленных — 34%.

Окисленные кварциты в настоящее время не используются из-за отсутствия экономичной технологии и частично складируются в спецотвал. Полезные и вредные примеси в железистых кварцитах отсутствуют. По технологическим свойствам железистые кварциты по данным 20 лет работы относятся преимущественно к легкообогатимым.

Основными минералами кварцитов являются:

магнетит, гематит, кварц, щелочные амфиболы, куммингтонит.

Попутными полезными ископаемыми являются вскрышные и вмещающие породы: глины, мел, песок, кристаллические сланцы, кварцитопесчаники, кварцевые порфиры и амфиболиты, запасы которых разведаны и утверждены одновременно с железными рудами.

Гидрогеологические условия месторождений сложные.

Водоносные горизонты приурочены к сеноман-альбским пескам и к верхней трещиноватой зоне кристаллических пород. Расчетный приток воды в карьер составляет до 170 т. м3/сутки.

2. Минеральный состав и типы железистых кварцитов Лебединского месторождения

2. 1 Малорудные

КВАРЦИТ -- горная порода, состоящая главным образом из кварца. Образование кварцита связано с уплотнением и цементацией первичных кварцевых песков, переформировавшихся в результате этих процессов в кварцевые песчаники, метаморфическое изменение которых приводит к образованию кварцита. Так называемые вторичные кварциты образуются в результате воздействия газовых или гидротермальных выделений магматических интрузий на магматогенные или осадочные породы.

Кварциты от песчаников отличаются отсутствием цемента и представляют собой плотную породу, характеризующуюся раковистым изломом. В зависимости от минералов-примесей различают кварциты слюдяные, хлоритовые, гранатовые, полевошпатовые и т. д. Количество примесей в кварците не более 20%. Окраска светлая, иногда белая. Примеси придают кварциту различные оттенки.

Кварциты характеризуется высокой плотностью; предел прочности при сжатии 1000-- 1400 кг/см2 и выше. Уд. вес 2,6 г/см3. Огнеупорность (°С) -- 1750--1760.

Наиболее крупным потребителем кварцита является огнеупорная промышленность и металлургия (динас, флюс). Кварциты используется в строительстве в виде щебня для бетона, реже применяется в качестве облицовочного материала и бута.

Встречается кварцит в разных странах и бывает различной цветовой гаммы от белого, розового, серого до темно-вишневого и черного цвета — в зависимости от концентрации в кварците тех или иных микроэлементов.

В зависимости от содержания других минералов выделяют разновидности кварцитов: слюдистые, гранатовые, яшмовидные кварциты, прожилково-пянистый амфиболовый кварцит. По трещинам в структуре кварцита проходят тонкие кварцевые жилы, которые насыщают кварцит, и он приобретает сетчатый облик. Образование кварцита связано с перекристаллизацией песчаников и других кремнистых осадочных пород.

Граница между богатыми рудами и кварцитами чаще всего четкая. По степени окисления и технологическим свойствам железистые кварциты разделяют на неокисленные Feраст/Feмаг > 0,6, полуокисленные Feраст/Feмаг =0,6−0,3, окисленные Feраст/Feмаг < 0,3. Неокиленные кварциты слагают 93,7% запасов месторождения.

Залежь неокисленных кварцитов имеет сложное строение, характеризуется частым переслаиванием различных минералогических разновидностей железистых кварцитов и наличием прослоев сланцев, на ряде участков она пересекается большим количеством даек диорит-порфиритов. Мощность пластов и пачек отдельных типов кварцитов от 1−2 до 10−20 м, изредка достигает 50 м; мощность даек изменяется от 10 до 20 м. Полуокисленные кварциты (0,7% запасов) образуют подзону неполного окисления железистых кварцитов. На месторождении выделяют восемь разобщенных линзообразных залежей полуокисленных кварцитов площадью от 16 до 550 тыс. м2 и общей площадью 1,5 км², мощность их достигает 27,2 м, в среднем составляет 4,5 м. Почва и кровля залежей неровные, с уступами и впадинами. Рудоносность полуокисленных кварцитов на всех участках почти одинакова.

Окисленные кварциты представляют собой подзону полного окисления железистых кварцитов, которая сплошной покровной залежью перекрывает окисленные и полуокисленные кварциты. Мощность их колеблется от 0,2 до 56 м. На долю окисленных кварцитов приходится 5,6% запасов. Основные породообразующие минералы железистых кварцитов — кварц, магнетит, рудная слюда; в разных залежах присутствуют магнезиально-железистые алюмосиликаты. В зависимости от минерального состава и количественного соотношения минералов, железистые кварциты подразделяются на 4 типа: магнетитовые (47,5% общих запасов), силикатно-магнетитовые (37,2%), железнослюдково-магнетитовые (14,6%), а также слаборудные кварциты (0,7%).

Кварциты месторождения тонкозернистые, размеры зерен в среднем равны 0,05−0,08 мм, размеры агрегатов магнетита 0,1−0,5 мм. В зависимости от минералогического состава материнских пород на месторождении выделяются следующие разновидности богатых руд: магнетито-мартитовые — 50%, лимонито-мартитовые и лимонитовые — 25% и железнослюдково-мартитовые — 10% общих запасов. Главные рудообразующие минералы — мартит, магнетит, лимонит, железная слюда и кварц; второстепенные — сидерит, кальцит, хлорит, пирит. Содержание железа в рудах колеблется от 25 до 68%. По морфологии и особенностям залежи железистых кварцитов в пределах месторождений выделяются западный, центральный, северо-восточный и юго-восточный участки.

Западная часть залежи характеризуется относительно простым строением и равномерной рудоносностью; содержание Feобщ колеблется в блоках от 32,25 до 36,92%; Fe связанного с магнетитом — от 28,54 до 29,77%.

Центральная часть залежи имеет сложное внутреннее строение по сравнению с другими частями и характеризуется наименьшей рудоносностью, что обусловлено большим количеством даек диорит-порфиритов, наличием зон дробления и повышенным количеством сланцев в рудной зоне. При среднем объемном количестве даек в контуре, равном 3,3%, в центральной части количество их составляет 6,3−12,7% общего объема. Содержание Feобщ в блоках колеблется от 32,7 до 34,06%, связанного с магнетитом от 26,36 до 28,3%. На участке замыкания центральной антиклинали, на границе со сланцами, наблюдается обеднение железистых кварцитов — содержание Feраст снижается до 22−25%, связанного с магнетитом до 16,2−18,2%.

Северо-восточная часть залежи характеризуется сложным строением и относительно высокой рудоносностью. Содержание Feобщ составляет 34,52−36,10%, связанного с магнетитом — 27,6−29,38%. Наиболее высокое содержание Feобщ (38,27−39,39%) и связанного с магнетитом (33,10−33,77%) наблюдается в северо-восточной части месторождения. Юго-восточная часть залежи характеризуется относительно простым строением. Но в пределах ее развито наибольшее количество даек диорит-порфиритов.

Общая рудоносность по строению структуры юго-восточной части выдержана. Содержание Feобщ в блоках составляет от 33,4 до 34,84%, а связанного с магнетитом от 27,3 до 28,55%. Здесь так же, как и в центрально части залежи, наблюдается обеднение железистых кварцитов.

2.2 Силикатно-магнетитовые

Железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием Ж. руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Ж. руды встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу Ж. руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск (см.) и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк (см.), к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, шпатоватый железняк в его разновидность сферосидерит (см.). Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Кварциты шестого железистого горизонта прослеживаются по всему месторождению и образуют две залежи — восточную и западную. Залежи разделенные породами седьмого сланцевого горизонта. Протяженность восточной залежи -- 2400 м, западной -- 1400 м.

Мощность восточной толщи изменяется от 200 м в южной части месторождения до 600−800 м в центральной части и до 80−160 м в северной.

Мощность западного колеблется в пределах от 100−250 м до 400−450 м. Среднее содержание железа общего -- 34,91%, магнетитового -- 27,53%

Кварциты пятого железистого горизонта распространены только в восточной части месторождений.

Среднее содержание в них железа общего -- 35,6%, магнетитового -- 31,86%.

Внутреннее строение рудного тела пятого и шестого железистых горизонтов неоднородное.

Некондиционные прослои мощностью до 10 м составляют 2,8% объема рудного тела.

В верхней части кварциты окислены. Как полезное ископаемое они не оценены и отнесены к породам скальной вскрышки.

Железистые кварциты пятого и шестого железистых горизонтов являются технологическим типом, представленным силикатно-магнетитовой разновидностью.

Содержание железа общего с учетом засорения -- 35,6%, магнетитового -- 25,68%.

2. 3 Магнетитовые и гематитомагнетитовые

Магнетит Fe304 и гематит Fe203, содержащиеся в железистых кварцитах, относятся к потенциально реакционноспособным. Поэтому возможность применения в качестве заполнителей материалов, содержащих такие минералы, должна быть установлена специальными исследованиями. Опыты показали, что образующийся в процессе твердения бетона аморфный гидроксид железа экранирует расположенные на поверхности заполнителей железосодержащие минералы, практически исключая их участие в дальнейшем синтезе новообразований. Об этом свидетельствует и отсутствие коррозионных явлений в конструкциях из бетона на заполнителях из железной руды.

Основным критерием при оценке качества мелкого заполнителя является его влияние на водопотребность смеси и прочность бетона. При одинаковом гранулометрическом составе водопотребность песка из отходов обогащения железных руд несколько больше, чем природного, что объясняется повышенной шероховатостью поверхности его зерен. Чем крупнее породообразующие зерна, т. е. выше степень метаморфизма породы, тем больше шероховатость и водопотребность крупных зерен песка. Однако с уменьшением размеров зерен кварцево-железистых песков заполнители приобретают в основном мономинеральный состав, гладкую поверхность, и их водопотребность становится практически аналогичная зернам природного песка. С уменьшением модуля крупности природного песка и увеличением содержания в нем глинистых и илистых примесей возможна его замена на искусственный аналогичного гранулометрического состава.

Целесообразно применение мелкозернистых отходов в качестве заполнителей песчаного бетона, так как предел прочности при сжатии, модуль упругости, сцепление с арматурой, водонепроницаемость и морозостойкость такого бетона выше, чем бетона на природном песке. Использование кварцево-железистых песков в качестве мелкого заполнителя увеличивает среднюю плотность песчаного бетона на 100--250 кг/м3, а обычного -- на 50--100 кг/м3.

Железистые минералы улучшают при нормальном твердении адгезионные свойства поверхности заполнителей, поэтому кварцево-железистые пески эффективнее использовать в бетонах, твердеющих в естественных условиях. В бетонах с крупным заполнителем адгезионные свойства мелкого заполнителя мало влияют на прочность бетона. Однако с увеличением его удельной поверхности повышается водопотребность бетонной смеси и ухудшается сцепление раствора с крупным заполнителем. В связи с этим замена в крупнозернистых бетонах местного природного песка искусственным возможна только при меньшей водопотребности последнего или при соответствующем экономическом обосновании.

При одинаковых исходных условиях введение пластифицирующих добавок продуктивнее в мелкозернистую бетонную смесь на искусственном песке, чем на природном, так как при этом существенно улучшается ее удобоукладываемость. Однако при этом уменьшается прочность бетона, что объясняется ухудшением адгезионной способности железосодержащих минералов. Поэтому более эффективны добавки суперпластификаторов.

В качестве строительного песка применяют также отсевы, получаемые при дроблении на щебень кварцитовых пород.

Отходами горно-обогатительных комбинатов можно полностью заменить обычные кондиционные заполнители в тяжелом бетоне и обеспечить достижение его проектных свойств без перерасхода цемента. Негативные особенности бетонных смесей на мелком заполнителе из отходов обогащения руд, например пониженную пластичность и водоудерживающую способность, можно ликвидировать введением добавок ПАВ, регулирующих соответствующие свойства.

Остроугольная форма и рельефная поверхность зерен обеспечивают более высокое сцепление искусственных песков, чем речных, что положительно сказывается на прочности бетона. Так, исследованиями установлено, что прочность бетонов при неизменных составах на мелких заполнителях из отходов обогащения Криворожских горнообогатительных комбинатов на 20% выше прочности бетона, приготовленного на днепровском песке. Увеличение прочности компенсирует возможное увеличение расхода цемента при замене кварцевого песка отходами обогащения вследствие роста водопотребности бетонных смесей. Стоимость заполнителей из отходов обогащения, как правило, существенно ниже, чем природных. В условиях Криворожского бассейна фракционированные отходы горно-обогатительных комбинатов в 6--10 раз дешевле привозного песка. При их применении себестоимость 1 м³ железобетонных изделий снижается на 10%.

Отходы, получаемые при обогащении руд, могут полностью заменять также кварцевый песок в строительных растворах. Они особенно эффективны в штукатурных растворах, где нежелательно присутствие частиц заполнителя крупнее 2,5 мм. Высокая средняя плотность некоторых составов таких растворов позволяет применять их в рент-генозащитных штукатурках. Средняя плотность растворов на заполнителях из шламов обогащения примерно на 22% больше средней плотности растворов на кварцевом песке.

3. Характеристика минералов

3.1 Оксиды

3.1.1 Кварц

Кварц минерал, один из самых распространенных в земной коре. Он всюду рассеян в виде примеси среди других минералов, входит в состав различных горных пород совместно с другими минералами; образует также и самостоятельные толщи. Очень часто встречается в прекрасно образованных кристаллах, которые имеют вид шестигранных призм с шестигранной пирамидой на конце. Обыкновенно развит один конец, другой же срастается с породой; изредка встречаются кристаллы, развитые с обоих концов. Кристаллическая система кварца гексагональная, именно ее трапецоэдрическая тетартоэдрия; однако в большинстве случаев кристаллы кажутся полногранными. Господствующими формами являются призма 1-го рода (а) = ? R = (1010) и два ромбоэдра (положительный и отрицательный), взаимно дополняющие друг друга (p) = R = (1011) и (Z) -- R = (0111); оба ромбоэдра обыкновенно развиты неодинаково; иногда отрицательный совершенно исчезает; но встречаются случаи равномерного их развития, тогда получается вид шестигранной пирамиды.

В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску. Среди цветовых разновидностей кварца -- почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т. д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу. Искусственным кристаллам придают также зелёную (очень редка в природе) и голубую (природных аналогов нет) окраску.

Часто образует двойники.

Растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щёлочей.

Температура плавления 1713--1728 °C (из-за высокой вязкости расплава определение температуры плавления затруднено, существуют различные данные).

Диэлектрик и пьезоэлектрик.

Относится к группе стеклообразующих оксидов, то есть склонен к образованию переохлаждённого расплава -- стекла. Обладает развитым полиморфизмом. Стабильная при нормальных условиях полиморфная модификация -- б-кварц (низкотемпературный). Соответственно в-кварцем называют высокотемпературную модификацию.

в-кварц (высокотемпературный) имеет несколько разновидностей:

§ кристобалит

§ тридимит

§ коэсит

§ стишовит (образуется при очень высоком давлении и умеренной температуре, впервые обнаружен на месте эпицентра ядерного взрыва)

§ аморфный кварц -- природное кварцевое стекло, больше известное как обсидиан

Непосредственно кристаллизуется из магмы кислого состава. Содержит как интрузивные (гранит, диорит), так и эффузивные (риолит, дацит) породы кислого и среднего состава, может встречаться в магматических породах основного состава (кварцевое габбро). По данным измерений методамигеобаротермометрии, в гранитах кварц выделяется при Т? 700 °C.

В вулканических породах кислого состава нередко образует порфировые вкрапленники. Температура его выделения может превышать 1000 °C.

Кварц кристаллизуется из обогащённых флюидом пегматитовых магм и является одним из главных минералов гранитных пегматитов. В пегматитах кварц образует срастания с калиевым полевым шпатом (собственно пегматит), внутренние части пегматитовых жил нередко сложены чистым кварцем (кварцевое ядро).

Кварц является главным минералов апогранитных метасоматитов -- грейзенов.

При гидротермальном процессе образуются кварцевые и хрусталеносные жилы. Нередки красивые жеоды из минералов кварца, часто с агатовойоболочкой.

Широко распространён в осадочных толщах (например, в Подмосковье), часто находится в известняках, доломитах и др. породах в формеконкреций, жеод, мелкокристаллических корок и прожилков в трещинах. При выветривании в поверхностных условиях кварц устойчив, накапливается в россыпях различного генезиса (прибрежно-морских, эоловых, аллювиальных и др.) в виде окатанной гальки. Основной минералпесков и песчаников, а месторождения мономинеральных кварцевых песков имеют большое промышленное значение.

В промышленности имеет место синтез кварца гидротермальным способом. Преимуществом синтетического кварца для промышленности является большая однородность по примесям, более высокая химическая чистота. Также преимуществом метода синтеза является то, что результатом выращивания являются монокристаллы, которые по своим свойствам более пригодны для использования в качестве пьезооптического кварца, чем широко распространённые в природе сдвойникованные кристаллы. Для ювелирной промышленности метод синтеза также является немаловажным, так как позволяет получать кварц практически любых цветов, самой разной насыщенности, при необходимости даже с переходами одной окраски в другую. Выращивают даже не существующий в природе синий кварц.

месторождение кварцит силикат руда

3.1.2 Магнетит

Магнитный железняк -- соединение окиси и закиси железа по формуле Fe 2O4, в чистом виде содержит 72,4% металлического железа, хотя чистая, сплошная руда встречается крайне редко, почти всюду к ней примешиваются серный колчедан или руды других металлов: медный колчедан, свинцовый блеск, цинковая обманка, а также составные части пород, сопровождающих магнитный железняк в его месторождениях: полевой шпат, роговая обманка, хлорит и др. Магнитный железняк представляет одну из лучших и наиболее разрабатываемых железных руд; встречается пластами, жилами и гнездами в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, а также образует иногда целые горы в области развития массивных изверженных горных пород. Железный блеск -- безводная окись железа Fe 2O3, является в виде руды как агрегат кристаллических зерен минерала того же имени; содержит до 70% металла и образует сплошные пласты и залежи в кристаллических сланцах и гнейсах; одна из лучших руд по чистоте. Окись железа плотного, шестоватого, чешуйчатого или землистого строения носит название красного железняка и также во многих местностях служит источником добычи железа. Под именем бурых железняков соединяют чрезвычайно различные по строению руды, в составе которых преобладает водная окись железа

2Fe 2 О 3 +3Н 2 О,

что соответствует 59,89% металлического железа. Чистые бурые железняки всюду в значительном количестве содержат разнообразные примеси, часто вредные, как, например, фосфор, марганец, серу. Месторождения бурого железняка весьма многочисленны, но редко достигают значительных размеров. Как продукты выветривания других железных руд, бурые железняки встречаются в большинстве известных месторождений руд. К бурым железнякам по химическому составу приближаются болотные и озерные руды, представляющие отчасти химический, отчасти механический осадок водной окиси и кремнекислой закиси железа, песка и глины в виде горошин, лепешек или ноздреватых пористых масс в болотах, озерах и других стоячих водах. Обыкновенно содержат 35−45% железа. Бурые железняки, по удобству добывания и своей легкоплавкости, с самых давних времен служили предметом разработки, но получаемое из них железо обыкновенно невысокого качества. Шпатоватый железняк и его разновидность сферосидерит -- по составу углекислая закись железа (49% металлического железа), встречается в виде пластов и залежей в гнейсах, кристаллических сланцах, реже в более новых осадочных образованиях, где весьма часто сопровождается медным колчеданом и свинцовым блеском. Обыкновенно встречается в природе в тесной смеси с глиной, мергелем, углистым веществом, в каком виде они известны под именем глинистых, мергелистых и углистых сферосидеритов. Такие руды встречаются в виде пластов, гнезд или залежей в осадочных породах различного возраста и если не содержат вредных примесей (фосфорнокислая известь, серный колчедан), то представляют ценную руду. Наконец, всюду распространенные бурые охристые глины местами так богаты железом, что могут тоже считаться рудами и носят в этом случае название глинистых железняков -- красных, если железо содержится в них в виде безводной окиси, и бурых, когда рудный минерал имеет состав бурого железняка. Остальные рудные минералы, иногда образующие значительные скопления, как, например, самородное железо и серный колчедан (FeS2), не могут быть названы рудами, первое -- по своему малому распространению, а второй -- по затруднительности отделить заключенное в нем железо от серы.

Способ и время происхождения руд чрезвычайно разнообразны. Одни из рудных минералов, как, например, магнитный железняк и, может быть, отчасти железный блеск, в особенном изобилии залегающие в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, представляют, по всей вероятности, первичные продукты -- результат первоначального отвердевания земной коры. К первичным же минералам, непосредственно выкристаллизовавшимся из расплавленной массы, относится магнитный железняк, зерна и кристаллы которого встречаются во всех без исключения изверженных горных породах от самых древних гранитов до современных базальтовых лав. Как непосредственные продукты первоначальных слоев земной коры -- гнейсы и кристаллические сланцы, так и изверженные горные породы, заключающие, помимо рудных, много других минералов, в более или менее значительном количестве содержащих железо, послужили материалом, из которого при дальнейшей химической и механической переработке в природе произошли вторичные скопления руд, то выполняющих трещины и пустоты в горных породах, то образующих обширные и мощные пласты среди осадочных образований, то неправильные гнезда и залежи метаморфического происхождения, каковы в особенности месторождения бурых железняков и сферосидеритов. Образование таких вторичных месторождений -- результат изменения и разрушения более древних пород деятельностью атмосферных агентов, а главным образом деятельностью наземных и подземных вод и водных растворов, -- совершалось во все периоды жизни Земли, происходит весьма энергично и в настоящее время, о чем свидетельствуют, например, образующиеся на наших глазах во многих местностях северной и средней России болотные и озерные руды. Тем не менее большинство руд залегает среди наиболее древних геологических образований палеозойской и особенно архейской группы, в которых метаморфическая деятельность проявлялась особенно энергично, вследствие особых условий их образования. Многоразличны и формы залегания руд. Они являются как в осадочных, так и в изверженных породах то в виде жил, вкрапленников, гнезд или штоков, пластов, залежей, поверхностных масс, то даже в виде россыпей и рыхлых механических осадков. По условиям залегания, минеральному составу, а отчасти и происхождению один из наилучших знатоков рудных месторождений (Гроддек) различает следующие главные типы месторождений Ж. руд, повторяющиеся с незначительными различиями на всем земном шаре:

Слоистые месторождения

1) Пласты шпатоватых и глинистых железняков, образующие залежи во всех геологических отложениях, содержащих окаменелости. По минералогическому составу руды этого типа представляют плотный сферосидерит, реже тонкокристаллический шпатоватый железняк, с глиной и углистым веществом. Месторождения этого типа по преимуществу в Богемии, Вестфалии, Саксонии, Силезии, но встречаются также в Англии, Франции и Богемии.

2) Пласты или залежи бурых и красных железняков, часто богатые окаменелостями руды, состоят из плотного или землистого, чистого или глинистого, известковатого или кремнистого, бурого или красного железняка, очень часто оолитового строения. Месторождения этого типа частью относятся к разряду метаморфических, частью же по слоистому характеру и присутствию окаменелостей причисляются к настоящим осадочным образованьям. Железистые руды этого типа особенно распространены в Северной Америке, Богемии и на Гарце.

3) Залежи шпатоватого железняка в связи с известняками. Шпатоватый железняк кристалличен и содержит иногда в виде примеси сернистые руды: серный и медный колчедан, свинцовый, блеск, кобальтовые и никелевые руды. В наибольшем числе месторождения этого типа встречаются в кристаллических сланцах и пластах силурийской системы Каринтии, Штирии и Восточных Альп.

4) Железно-слюдковые сланцы -- кристаллические сланцы, содержащие железную слюдку (разновидность железного блеска) и другие железные руды, встречаются среди кристаллических сланцев архейской группы Южной Каролины и Бразилии, под именем итабирита -- зернистая плотная порода, состоящая из железного блеска, магнитного железняка, железной слюдки и зерен кварца. Пласты итабирита, вместе с катавбиритом, представляющим смесь талька с магнитным железняком, образуют часто сплошные рудные массы и содержат в виде примеси золото и алмазы.

5) Залежи сплошного магнитного железняка (франклинита), железного блеска и плотного красного железняка в кристаллических сланцах. Ж. руды находятся в смеси с полевым шпатом, гранатом, роговой обманкой, авгитом и другими минералами; весьма часто содержат значительную примесь медного колчедана. Сюда относится громадная залежь железного блеска на острове Эльба, между тальковыми сланцами и известняками архейской группы, разрабатываемая уже в течение нескольких столетий; залежи железного блеска, переходящего в плотный красный железняк, в слюдяных сланцах Сьерры-Морены в Испании, также некоторые месторождения Буковины, Силезии и Саксонии. В Швеции, Норвегии и Финляндии громадные штокообразные залежи магнитного железняка среди гнейсов пользуются особым распространением, таковы, например, знаменитые месторождения Даннеморы и Гелливары в Швеции и Арендальские залежи Норвегии. В гнейсах и кристаллических сланцах Северной Америки месторождения этого типа достигают исполинских размеров в окрестностях Верхнего озера, где красные железняки образуют целые горы, как, например, железная гора Смита, Мичигамми и др. массивные месторождения.

6) Включения магнитного железняка, часто титанистого, очень нередко встречаются в массивных горных породах, а местами образуют настолько значительные скопления, что приобретают техническое значение, например в Таберге в Швеции и особенно у нас на Урале -- знаменитые месторождения гор Высокой, Магнитной и Благодати.

7) Включения железного блеска в массивных породах -- единственным примером служит Айрон Монтен в Северной Америке, где коренная порода, порфировидный мелафир, пересечена мощными прожилками железного блеска.

Выполнения пустот.

8) Красный железняк в виде красной стеклянной головы, плотного красного железняка и железной сметаны, в смеси с кварцем, углекислыми и другими соединениями, в жилах, пересекающих массивные горные породы или залегающих на границе последних с осадочными образованиями, встречается очень часто в диабазах Гарца, на границе гранитов и порфиров с кристаллическими сланцами в Саксонии и в др. местностях.

9) Бурый и красный железняки, большей частью смешанные с кварцем и известковым или тяжелым шпатом, проходящие жилами в осадочных породах различных геологических систем, часто встречаются в силурийских, девонских, триасовых и юрских отложениях Германии.

10) Шпатоватый железняк в сплошном виде или в смеси с кварцем и известковым шпатом встречается довольно редко, и классическим примером месторождений этого типа может служить месторождение Штальберг, среди девонских образований Рейнского кряжа, где в глинистых сланцах разрабатывается жильный штоп шпатоватого железняка от 16 до 3 0 м толщиной.

11) Жилы магнитного железняка и железного блеска в кристаллических сланцах Рио-Альбано и Терра-Нера.

12) Бурые железняки, содержащие часто марганец, встречаются часто как выполнения пустот или псевдоморфные образования по известняку; кроме Германии, чрезвычайно распространены и у нас в средней России.

13) Бобовые руды -- скопления шаровидного глинистого железняка, как предполагают, осадки минеральных источников, попадаются кое-где в юрских отложениях Западной Европы. У нас им отчасти соответствуют весьма распространенные современные образования на дне болот и озер, известные под именем болотных и озерных Ж. руд.

Обломочные месторождения.

14) Бурые железняки в виде сплошных или внутри полых обломков и конкреций в глинах и рухляках встречаются часто в пластах новейших геологических систем, но по своим размерам редко имеют техническое значение.

15) Брекчии или конгломераты магнитного или красного железняка с сыпучим глинистым или плотным железистым цементом встречаются иногда в ближайшем соседстве с месторождениями других типов, как продукт механического их разрушения. В Бразилии, в провинции Минас Гераес, над итабиритом и кристаллическими сланцами часто находят особое поверхностное образование, толщиной от 1 до 4 м, называемое тапанхоаканга и состоящее из крупных угловатых обломков магнитного железняка, итабирита, железного блеска и бурого железняка, вместе с обломками кварцита, итаколумита и других пород, связанных цементом, в состав которого входят красный и бурый железняк, красная и бурая железная охра.

16) Наконец, известны и рыхлые россыпи Ж. руды, наичаще титанистого магнитного железняка, на побережьях многих рек, озер и морей, но они редко достигают значительных размеров и не представляют особого значения для промышленности.

3.1.3 Гематит

Месторождения гор Благодати, Высокой и Магнитной (Ула-Утасе-Тау), по громадному запасу руд занимающие выдающееся место на всем земном шаре. Гора Благодать, наиболее северное из названных месторождений, находится в среднем Урале, около Кушвинского завода. К югу от предыдущей, около Нижне-Тагильского завода, находится другая Ж. гора Урала -- Высокая. Главная залежь магнитного железняка, в виде гигантского штока, находится на западном склоне горы среди разрушенных в буроватые глины ортоклазовых пород. Месторождение работается около 150 лет открытым разносом. Руда, вообще весьма высокого качества, состоит из магнитного железняка, часто переходящего в скрытно-кристаллический железный блеск (мартит), дает 63−69% металлического железа, но местами содержит вредную примесь медных руд. Не менее значительные запасы руд заключает наиболее южная Магнитная гора на Урале (в Верхнеуральском уезде), имеющая тот же характер, как вышеописанные; до сих пор это месторождение, находящееся в безлесной местности, мало разрабатывается. Красный железняк встречается на Урале только небольшими массами, подчиненными залежам бурого железняка. В последнее время открыто, по-видимому, значительное месторождение этой руды на западном склоне Северного Урала, недалеко от Кутимского завода, около которого находится также недавно открытое наилучшее на Урале месторождение железного блеска в кристаллических сланцах. Напротив, месторождений бурых железняков, иногда крайне значительных, насчитывается на Урале до 3000, принадлежащих к самым разнообразным типам и залегающих пластами, гнездами, залежами как в массивных, так и в слоистых породах, от самых древних до самых новых. Первичной рудой должны считаться сферосидериты, из которых путем выветривания произошли бурые железняки. На севере России и в Финляндии известны многочисленные жилы и залежи магнитного железняка и железного блеска среди массивных пород и кристаллических сланцев архейской группы, в Финляндии служащие предметом эксплуатации. Что касается Олонецкой и Новгородской губерний, то здесь предметом разработки служат исключительно болотные и озерные руды, хотя и содержащие много вредных примесей, но по удобству добычи и обработки представляющие немалое экономическое значение. Запасы озерных руд настолько значительны, что на заводах Олонецкого округа в 1891 г. добыча этих руд достигла 535 000 пудов, из которых выплавлено 189 500 пудов чугуна. Наконец, в Привислянском крае, в южных его частях, имеются многочисленные месторождения бурых железняков и сферосидеритов

3.2 Силикаты

Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются Si, O, Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Mn, Ca, Na, K, а также Li, B, Be, Zr, Ti, F, H, в виде (OH)1? или H2O и др.

Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространённости на их долю приходится более 90% минералов литосферы. Силикаты и алюмосиликаты являются породообразующими минералами. из них сложена основная масса горных пород: полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки, пироксены, оливин и др. Самыми распространёнными являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц, на долю которого приходится около 12% от всех минералов.

3.2.1 Актинолимт

Породообразующий минерал группы амфиболов класса силикатов. Название связано с тем, что в минерале заметно множество игольчатых кристаллов и их лучистых агрегатов.

Типичный метасоматический минерал метаморфических сланцев и контактовых скарнов. Образует шестоватые или спутанно-волокнистые агрегаты. Часто встречается вместе с гранатом, кварцем, тальком, эпидотом. Тонковолокнистый актинолит эластичен и применяется как наполнитель резины для автопокрышек. Иногда используется как поделочный камень.

Разновидности: нефрит, амиант (греч. БмЯбнфпт -- «незапятнанный, чистый») -- амфиболовый асбест. Смарагдит -- просвечивающая изумрудно-зелёная разновидность, внешне похожая на изумруд

3.2.2 Биотит

Биотимт -- минерал, представляет собой калий-алюминий-магний-железосодержащую слюду. Широко распространен и составляет 2,5 -- 3% земной коры.

Весьма изменчив; окись калия (К2О) 4,5 -- 8,5%, окись магния (MgO) 0,3 -- 28%, закись железа (FeO) 2,8 -- 27,5%, окись железа (Fe2О3) 0,3-- 20,5%, окись алюминия (Al2О3) 9,5 -- 31,5%, окись кремния (SiO2) 33 -- 45%, вода (H2O) 6 -- 11,5%. Многочисленны примеси. Биотит является важным породообразующимминералом гранитов, гранодиоритов, трахитов, минетт. Реже встречается в более основных и очень редко -- в основных породах (базальты). Широко распространён в пегматитах. Во многих метаморфическихпородах (контактовые роговики, слюдяные сланцы, парагнейсы, ортогнейсы) встречается в виде мелкочешуйчатых, иногда плотных шлировых выделений.

Распространён повсеместно. Практически во всех кислых магматических (граниты, гранодиориты) и метаморфических (гнейсы, сланцы) по данным измерений методами геобаротермометрии температура кристаллизации минерала колеблется в пределах 600--700 °C.

3.2.3 Эгирин

Обычен изоморфизм Na+Fe3+ (Mg, Fe2+) с переходом при сод. NaFe [Si2O6] < 70 мол. % в эгирин-авгит; отмечаются примеси Al2O3 (до 6%), TiO2 (до 0,25%), Nb2O5, MnO, BeO, ZrO2, иногда V2O3, SrO, Ta2O5. Встречается в виде отдельных длиннопризматических до тонкоигольчатых кристаллов, вытянутых вдоль [100], обычны иглы, длиннопризматические кристаллы в виде вкрапленников в породах, радиально-лучистые агрегаты, спутанноволокнистые образования, сферолиты. Цвет от чёрного, зеленовато-чёрного в крупнокристаллических выделениях до зелёного и светло-зелёного в тонковолокнистых массах; иногда бурый, красновато-бурый (акмит); известен и почти бесцветный эгирин. Блеск стеклянный. В краях полупрозрачен или прозрачен. Хрупкий. Спайность ясная по {110}. Излом ступенчато-раковистый до занозистого у тонкоигольчатых агрегатов и сферолитов. Твёрдость 6,0 -- 6,5. Черта светло-зелёная. Удельный вес 3,4 -- 3,6. Типичен для щелочных интрузивов и связанных с ними пегматитоввассоциациис нефелином, ортоклазом, эвдиалитом, титанитом, астрофиллитом, лампрофиллитом, арфведсонитом и др. (Хибинский и Ловозерский массивы). Известен в некоторых щелочных гранитах (Буджи, Нигерия). Встречается в фенитах (Ловозерские тундры, Мурманская область; Вишневые горы, Челябинская область). Установлен эгирин метаморфического происхождения в глаукофан-рибекитовых сланцах (Беси-Сиратаки, Япония). В ассоциации с натриевыми амфиболами известен в некоторых железистых кварцитах Украины. Описан эгирин-авгит из полосчатых Be-содержащих парагнейсов (район озера Сил, п-ов Лабрадор, Канада).

3.2.4 Кумминготонит

Минерал, водный алюмосиликат железа, кремнезема и oксидa калия непостоянного состава. Химическая формула (K, H2O) (Fe3+, Al, Fe2+, Mg) 2 [Si3AlO10](OH)2ЧnH2O

Химический состав очень изменчивый: окись калия (К2О) 4,4--9,4%, окись натрия (Na2O) 0--3,5%, окись алюминия (Al2O3) 5,5--22,6%, окись железа (Fe2O3) 6,1--27,9%, закись железа (FeO) 0,8--8,6%, окись магния (MgO) 2,4--4,5%, двуокись кремния (SiO2) 47,6--52,9%, вода (H2O) 4,9--13,5%.

Существует в виде маленьких, округленных зеленоватых зерен. Распространен во всех геологических системах, -- в песках, песчаниках, глинах, мергелях и известняках, окрашивая их в зеленоватые цвета. Образование главконита происходит и в настоящее время на дне морей при участии мелких организмов. Твердость по минералогической шкале 2--3; плотность 2,2--2,8 гр/см3. Значительное содержание окиси калия и способность легко поддаваться выветриванию делает его хорошим средством для удобрения полей. Употребляется как сырье для изготовления и местами как готовая зеленая краска.

На территории России добывается из глауконитсодержащих песков, где содержание может достигать 60%.

Заключение

Полученные в результате анализа имеющихся данных гидрогеологической разведки и расчетов показатели позволяют оценить характер и режимы горизонтов и принять действенные меры по улучшению горных выработок. В ходе выполнения курсовой я научился строить, читать и анализировать гидрогеологические планы, разрезы и другую документацию.

Список используемой литературы

1. Геологический словарь. — М.: Недра, 1978, Т. 1; Т.2.

2. Месторождении полезных ископаемых. // Под ред. Ермолова В. А. — М.: МГГУ, 2001, 570с.

3. Гальперин А. М., Зайцев В. С., Норватов Ю. А. Инженерная геология и гидрогеология. — М. :1989, 383с.

4. Горное дело. Терминологический словарь. // Л. И. Барон, Г. П. Деминюк, Г. Д. Лидин и др. — М.: Недра, 1981Ю 479с.

5. Бетехтин А. Г. Курс минералогии. Учебное пособие. //. -М.: Недра, 1996 С. 736

6. Справочник по инженерной геологии. // Под ред. М. В. Чурининокова. — М.: Недра, 1981,325с.

7. Горная энциклопедия в 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия, 1986.

8. Условные обозначения для горной графической документации. — М.: Недра, 1981, 304с.

9. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Энциклопедия. — М.: Недра, 1973.

10. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. В трех томах. — М.: Недра, 1969

11. Краткий курс месторождений полезных ископаемых. /Под ред. Вахромеева С. А. — М.: Высшая школа, 1967

12. Гальперин А. М., Зайцев В. С., Кириченко Ю. В. Практикум по инженерной геологии. — М.: МГГУ, 2001, 101с

13. Курс рудных месторождений // Под ред. В. И. Смирнова. — М.: Недра, 1986

14. Леоненко И. Н., Русинович И. А., Чайкин С. И. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. Т. З. Железные руды. — М.: «Недра», 1969, 319с.

Приложение 1

Классификация глинистых пород по грансоставу

/

/

Приложение 2

Содержание частиц

/

/

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой