Осадові породи та їх застосування

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ ПРО Осадові породи

На поверхні Землі в результаті дії різних екзогенних факторів утворюються опади, які в подальшому ущільнюються, зазнають різні фізико-хімічні зміни - діагенез, і перетворюються в осадові гірські породи. Осадові породи тонким чохлом покривають близько 75% поверхні континентів. Багато з них є корисними копалинами, інші - містять такі.
Серед осадових порід виділяють три групи:
уламкові породи, що виникають в результаті механічного руйнування будь-яких порід та накопичення утворилися уламків;
глинисті породи, що є продуктом переважно хімічного руйнування порід та накопичення виникли при цьому глинистих мінералів;
хімічні (хемогенние) і органогенні породи, що утворилися в результаті хімічних і біологічних процесів.
При описі осадових гірських порід так само, як і магматичних, слід звертати увагу на їх мінеральний склад і будову. Перший є визначальною ознакою для хімічних і органогенних порід, а також глинистих при мікроскопічному їх вивченні. У уламкових породах можуть бути присутніми уламки будь-яких мінералів та гірських порід.
Найважливішою ознакою, що характеризує будову осадових порід, є їх шарувата текстура. Освіта шаруватості пов'язано з умовами накопичення опадів. Будь-які зміни цих умов викликають або зміна складу відкладається матеріалу, або зупинку в його надходженні. У розрізі це призводить до появи верств, розділених поверхнями нашарування і часто різняться складом і будовою. Шари являють собою більш-менш плоскі тіла, горизонтальні розміри яких у багато разів перевищують їх товщину (потужність). Потужність шарів може, досягати десятків метрів або не перевищувати часткою сантиметри. Вивчення шаруватості дає великий матеріал для пізнання палеогеографічних умов, в яких формувалася вивчалася осадова товща. Наприклад, у морях на видаленні від берега, в умовах відносно спокійного режиму руху води утворюється паралельна, первинно горизонтальна шаруватість (рис. 1), в прибережно-морських умовах - діагональна, в потоках морських і річкових - коса (рис. 2.) Та т.д. Важливим текстурним ознакою осадових порід є також пористість, характеризує ступінь їх проникності для води, нафти, газів, а також стійкість під навантаженнями. Неозброєним оком видно лише відносно великі пори, більше дрібні легко виявити, перевіривши інтенсивність поглинання породою води. Наприклад, породи, що володіють тонкою, не видимою оком пористістю прилипають до мови.
Структура осадових порід відображає їх походження - уламкові породи складаються з уламків більш давніх порід і мінералів, тобто мають уламкові структуру; глинисті складені дрібними не видимими неозброєним оком зернами переважно глинистих мінералів - пелітові структура; хемобіогенние володіють або кристалічною структурою (від ясно видимій до скритокрісталліческіе), або аморфної, або органогенно, виділеної в тих випадках, коли порода являє собою скупчення скелетних частин організмів або їх уламків.
Більшість осадових порід є продуктом вивітрювання і розмиву матеріалу раніше існуючих порід. Менша частина опадів відбувається з органічного матеріалу, вулканічного попелу, метеоритів, мінералізованих вод. Розрізняють опади теригенні (табл. 1.), Опади органічного, вулканічного, магматичного і позаземного походження.

Таблиця 1. Матеріал, з якого складається осадові породи
Первинні компоненти
Вторинні компоненти
Уламкові
Виділилися хімічним шляхом
Привнесені
Утворилися в процесі зміни породи
Уламки порід
Кварцит
Граніти
Гнейси
Кристалічні сланці, філліти, глинисті (аспідні) сланці
Пісковики
Грубі пірокластичних породи (вулканічні бомби, уламки)
Осколки скла, вулканічний попіл
Зерна мінералів
Кварк
Халцедон, кремінь, яшма
Польовий шпат
Мусковіт
Магнетит, ільменіт
Гранат
Рогова обманка, піроксен
Глинисті мінерали
Кальцит, інші карбонати
Опал, халцедон (кварц)
Лимоніт
Гематит
Глауконіт
Окисли марганцю
Карбонатний матеріал
Галіт
Гіпс
Ангідрит
Опал, халцедон
Кварц
Карбонати
Гіпс
Гідроксиди заліза
Кварц
Гематит
Слюдисті мінерали
Хлорит
Доломіт
Ангідрит
Пірит
Графіт
Глауконіт

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ осадових порід

Осадові породи мають виключно важливе практичне і теоретичне значення. У цьому відношенні з ними не можуть зрівнятися ніякі інші гірські породи.
Осадові породи найважливіші в практичному відношенні: це і корисні копалини, і підстави для споруд, і грунту.
Людство видобуває з осадових порід більше 90% корисних копалин. Велика частина з них береться лише з осадових порід: нафта, газ, вугілля та інші горючі копалини, алюмінієві, марганцеві та інші руди, цементна сировина, солі, флюси для металургії, піски, глини, добрива і т. д.
Руди чорних і кольорових металів. Основний метал сучасної техніки - залізо видобувається майже без остачі (більше 90%) з седілітов, якщо враховувати і залізисті кварцити докембрію, які є в даний вpeмя метаморфічними породами, але зберігають свій первісний седиментаційних речовий склад. Основними рудами поки залишаються молоді мезокайнозойських оолітові морські і континентальні поклади алювіально, дельтового та прибережно-морського типів і кори вивітрювання тропічних країн: Куби, Південної Америки, Гвінеї та інших країн Екваторіальної Африки, островів Індійського й Тихого океанів, Австралії. Ці руди зазвичай чисті, легко доступні для розробки відкритим способом, часто готові для металургійного процесу, і їхні запаси колосальні. З ними починають конкурувати залізисті кварцити, або джеспіліти, архею і протерозою, гігантські, запаси яких є на всіх материках, але вони вимагають збагачення. Їх розробляють також відкритим способом, наприклад, у Михайлівському та Лебединському кар'єрах КМА, на Україну, в Південній Австралії та інших країнах. Крім цих двох основних типів важливі сідерітовие руди протерозою (ріфея) Бакала (Башкирія). Інші типи озерно-болотні (на них працювали за Петра 1 залізорудні заводи Петрозаводська), вулканогенно-осадові (лімонітовий каскади та ін), сідерітовие конкреції параліческіх вугленосних товщ - другорядні.
Марганцеві руди на всі 100% добуваються з осадових порід. Основними типами родовищ їх є мілководні морські, приурочені до спонrолітам, піску, глини. Такі родовища-гіганти Нікополя (Україна), Чіатури (Західна Грузія), східного схилу Уралу (Опівнічне, Марсяти та ін), а також Лаби (Північний Кавказ) і Мангишлака. Найдивовижніше, що майже всі вони приурочені до вузького часового інтервалу - олігоцену. Другим типом є вулканогенно-осадові руди палеoзоя, головним чином девону: на Уралі в Магнітогорському евгеосінклінальном прогині, часто в яшмах; в Казахстані - в западинах Атасуйское району та ін залізо-марганцевих конкрецій океанів - другорядні руди на марганець. Цей метал може видобуватися лише попутно з кобальтом, нікелем, міддю.
Хромові руди, навпаки, видобуваються в основному з магматичних порід, а на частку осадових припадає лише 7%. Всі інші компоненти чорної металургії - флюси - знижують температуру плавлення (вапняки), кокс (вугілля коксівне), формувальні піски-видобуваються нaцeло з осадових порід.
Руди кольорових u легких металів на 100-50% добуваються з осадових порід. Алюміній без остачі виплавляється з бокситів, як і магнієві руди з магнезитів осадового генезису. Основним типом родовищ бокситів служать сучасні або мезокайнозойських кори вивітрювання латеритних профілю, які розвиваються в тропічному вологому поясі Землі. Інші типи - це перевідкладені латеритні кори вивітрювання ближнього (коллювій, алювій, карстові смуги) чи трохи більше далекого (прибережна лагуна й інша затишний зона) розносу. Найбільшими такими родовищами є нижньокам'яновугільних Тихвинський, середньодевонські Червона Шапочка, Черемухівська та інші родовища, складові Північно-Уральський бокситовий район (субра), Північно-Американські (Apканзасскіе та ін), Угорські та ін
Магній видобувається в основному з магнезитів і частково з доломітів осадового генезису. Найбільшими в Росії і в світі є Ріфейскіе Саткинський родовища в Башкирії метасоматичні, очевидно катагенетичних, гeнeзіса за первинними доломіту. Товщина тел магнезитів досягає багатьох десятків метрів, а потужність товщі 400 м .
Титанові руди на 80% осадові, розсипні (рутил, ільменіт, титаномагнетиту та ін), що складаються із залишкових мінералів, мобілізованих з магматичних порід.
Мідні руди на 72% осадові - Медист пісковики, глини, сланці, вапняки, вулканогенно-осадові породи. Здебільшого вони пов'язані з червоноколірними аридних формаціями девону, пермі і іншого віку. Нікелеві руди на 76% осадові головним чином кори вивітрювання ультраосновних порід, cвінцoвo-цінкoвиe на 50% вулканогенно-осадові, гідротермально-осадові, а олов'яні - розсипи каситериту - на 50% осадові.
Руди «малих» і рідкісних елементів на l00-75% осадові: на 100% цирконій-гафнівая (розсипи цирконів, рутил та ін), на 80% кобальтові, на 80% peдко-земельні (монацитового і друrіе розсипні) і на 75 % тантало-ніобієві, також значною мірою розсипні.
КОРИСНІ КОПАЛИНИ, ПОВ'ЯЗАНІ З КАРБОНАТОЛІТАМІ І ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
Карбонатними породами, або карбонатолітамі, називають осадові утворення, більш ніж наполовину складаються з карбонатних мінералів - кальциту, арагоніту, доломіту, сідеріта, магнезиту, анкеріта та ін Деякі карбонатні породи традиційно відносять до інших груп порід: родохрозітоліти - до марганцевим руд, або манганолітам , сода (натрієвий карбонат) - до солей, або евапоритів.
За поширеністю в стратісфери карбонатоліти займають друге місце і становлять близько 20% осадової оболонки Землі, поступаючись лише глин. Вони складають рифові, мілководне-шельфові і планктоногенно-океанічні формації, зустрічаються у складі інших осадових і вулканогенно-осадових формацій як у вигляді пластів та лінз, так і у вигляді уламків олістолітов нерідко гігантського (в сотні метрів) розміру. Через виключно важноrо теоретичного і практичного значення карбонатоліти стали вивчатися більш 250 років тому.
Практичне значення карбонатолітов полягає в тому, що всі вони - корисні копалини (Інструкція. .., 1961 і ін; Вимоги ..., 1962; Типи ..., 1980). Вапняки - добриво (вапнування кислих грунтів), будматеріали (бут, будівельний і облицювальний камінь, матеріал для мощення доріг і т. д.), сировина для виробництва вапна, цементу, флюс в металургії, літографський камінь у галузі друкарства, писальний крейда; вони широко застосовуються у цукровій, хімічній (карбід кальцію, синтетичний каучук), текстильної, паперової (крейдований папір), шкіряної, парфумерної (зубний порошок) та іншої промисловості. Доломіти багато в чому застосовуються там же, де і вапняки, але служать також і для отримання магнію, вогнетривів, в тому числі і вогнетривкої одягу. Сідеріта залізна руда, обважнювач для приготування бурових глиняних розчинів. Магнезиту - сировина для отримання магнію і вогнетривів. Родохрозіти - основна руда на марганець.
Найбільші родовища Росії та СНД: вапняк (Оленівське, України; Данковського, Челябінська область), доломіт (Процюк, Чувашія; Данковського, Челябінська область; Оленівське, України), сидерит (Бакальська група родовищ сидеритов і бурих залізняків, Челябінська область, Башкортостан), магнезит (Савинське, Іркутська область; Саткинський, Челябінська область), родохрозіт (тигрові, Приморський край; Опівнічне, Урал; Нікопольське, України).
КОРИСНІ КОПАЛИНИ, ПОВ'ЯЗАНІ З соляних порід (солями) АБО евапоритів І ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
Соляними породами, або, більш стисло, солями і евапоритів, називають геологічні утворення, більш ніж наполовину складаються з самих розчинних мінералів - хлоридів, сульфатів, нітратів та інших солей, які можуть розглядатися і як самостійні групи осадових порід: хлорідоліти, cyльфатоліти, нітратоліти, боратоліти і навіть карбонатоліти, якщо розглядати соду у складі соляних порід, з якими вона тісно пов'язана генетично.
Сіль - один з основних продуктів харчування, калійні і азотні солі - найцінніші добрива, всі солі - цінна хімічна сировина, багато гіпси - виробні камені та сировину для будматеріалів і виробництва алебастру; по сульфатам утворюються родовища сірки (при відновленні вуглеводнями і надалі окисленні; Kyдрявцев , 1966).
Кам'яна сіль (рис. 3.) Використовується в аніліно-і лакофарбової, лісохімічної, азотної, текстильної, фармацевтичної, металургійної, шкіряної, нафтової промисловості, у виробництві пластичних мас. Великі водянопрозрачние кристали - в оптичних приладах.
Сільвін (Мінерал) (штучні) застосовуються в оптичних системах спектрографів та інших приладах.
Сода - один з найважливіших продуктів хімічної промисловості. У великих кількостях її використовують у скляному, миловарному, паперовому і фарбувальній виробництвах; вона застосовується також для пом'якшення води парових котлів. Na 2 CO 3 - вихідний продукт для отримання NaOH, Na 2 B 4 O 7, Na 2 HPO 4. NaHCO 3 використовують у виробництві безалкогольних напоїв, хлібобулочних та кондитерських виробів. У медицині гідрокарбонат натрію застосовують усередину в таблетках, порошках і розчинах для нейтралізації надлишку соляної кислоти в шлунковому соку (наприклад, при гастритах), зовнішньо - у вигляді розчинів для полоскання горла, а також для промивання шкіри при попаданні на неї кислот. При деяких захворюваннях розчини NaHCO3 вводять внутрішньовенно. Входить до складу багатьох лікарських засобів.
Промислова цінність гіпсу обумовлена ​​його поведінкою при випаленні. Якщо при цьому він втрачає три чверті зв'язаної води, то виходить штукатурний гіпс («паризька штукатурка»), який знову поглинає воду і твердне («схоплюється»), при цьому йому можна надати будь-яку форму. Гіпс знаходить досить широке застосування в сирому і обпаленому вигляді. Найбільш широко він використовується для отримання будівельних напівфабрикатів, наприклад обшивальних листів та сухої штукатурки. Сирий (необпалений) гіпс застосовується для виробництва портландцементу (мінерал підмішується до цементу для уповільнення процесу «схоплювання»), а також як добрива. Третя головна область застосування гіпсу - виробництво різних штукатурок.
Найбільший світовий виробник гіпсу - США, які мають діючими рудниками в 17 штатах (Нью-Йорк, Мічиган, Каліфорнія, Невада, Айова, Техас та ін.) Інші провідні країни - Австралія, Канада, Єгипет, Франція, Росія, ФРН, Австрія, Словаччина, Великобританія. У жарких сухих кліматичних умовах (пустеля Сахара, Туркменістан, Нижнє Поволжя та інші) зустрічаються оригінальні зростки пластинок гіпсу - «троянди пустелі», які дуже цінуються колекціонерами. Алебастр і селеніт широко використовуються в камнерезном справі для виготовлення дрібної пластики.
Ангідрит - поширений камінь виробу, за твердістю займає проміжне положення між яшмою, нефритом і агат, з одного боку, і м'яким селеніту і кальцитом - з іншого. Ангідрит може бути білим, блакитним, сіруватим, рідше червонуватим. У Ломбардії (Італія) він здавна використовувався замість мармуру. У XIX століття і на початку XX століття було популярно різати з ангідриту письмові прилади. У наші дні популярні у продажу різьблені фігурки з ангідриту.
Барит застосовується, в основному, як навантажувач бурових розчинів (70% світового споживання); служить кращою основою у виробництві кольорових фарб; спеціальних цементів, стійких в агресивних середовищах; "важких" бетонів, що використовуються у фундаментах великовагових конструкцій при прокладці трубопроводів у заболочених місцях і під водою; в дорожньому будівництві; для отримання міцного і гнучкого шару верхніх покриттів доріжок в аеропортах. Хімічна промисловість застосовує барит у виробництві солей барію, що використовуються в різних галузях промисловості. Крім того, барит служить найбільш дешевим захисним матеріалом при будівництві "могильників" і реакторів в ядерній енергетиці (Ахманов та ін, 1995).
Карналіт застосовується як добриво; сировина для отримання магнію, хлору та калію. Найбільші родовища в Росії - Соликамском на Уралі, за кордоном - в НДР (Штасфурт, Ашерслебен та ін), ФРН, США, Тунісі.
Бішофіт використовується у виробництві ксилоліту - для наливних підлог, деяких литих виробів - плитка, підвіконня п ін Так само технічний бішофіт використовується в хімічній і металургійній промисловості, сільському господарстві. Для оздоровчих цілей спеціально видобувається менше 1% всього обсягу бішофіту.
Фториди досить широко використовуються в промисловості: один з головних джерел отримання вільного фтору, деякі фториди неметалів застосовуються в якості окислювача ракетного палива (ClF3, ClF5), для ізотопного поділу урану (UF6), для виробництва оптичних стекол (LiF, MgF 2, CaF 2 тощо), для фторування органічних і не органічних сполук (CoF3, AgF, ClF 5), гексафторид сірки застосовують як газоподібного діелектрика.
Натрієва селітра в сільському господарстві служить азотним добривом. Натрієву селітру застосовують як основне удобрення, рядкове і в підгодівлю на різних грунтах під усі культури. Найбільш ефективна під цукровий буряк, столові й кормові коренеплоди, які споживають порівняно багато Na, під пшеницю, ячмінь, особливо (внаслідок фізіологічної лужності) на кислих дерново-підзолистих грунтах.
Калієва селітра (калій азотнокислий технічний, нітрат калію) призначається для хімічної, скляної, радіо-і електротехнічної, машинобудівної та інших галузей народного господарства.
Борати використовують для пом'якшення води, вводять до складу пральних порошків, застосовують в скляній промисловості. У лабораторній практиці за допомогою боратів готують буферні системи, а також використовують борати як плавні й для якісного визначення оксидів металів (див. перл (хімія)). Метаборат свинцю Pb (BO2) 2 застосовують при виготовленні екранів, що захищають від радіоактивного випромінювання.
КОРИСНІ КОПАЛИНИ, ПОВ'ЯЗАНІ З Фосфатні породи та їх ЗАСТОСУВАННЯ
Фосфоритами називають породи, більше ніж на 50% складені фосфатними мінералами. При визначенні фосфоритів як руди на фосфор (для добрив) кондиції значно нижче, в деяких випадках (коли породи легко збагачуваності, наприклад пухкі) до 5% Р 2 О 5, наприклад в оболових пісках нижнього ордовика в Прибалтиці. Кларк Р 2 О 5 в глинах - 0,17%, у вапняках - 0,04%. Породи з 19,5% Р 2 О 5 містять майже 50% фосфату кальцію «апатиту», а з 7,8% близько 20% «апатиту».
Практичне значення фосфоритів величезна: це необхідні добрива і як такі використовуються в основному у вигляді суперфосфату кальцію. Щорічна їх видобуток зростає і в даний час досягає перших сотень мільйонів тонн. Ocновнимі фосфорітдобивающімі країнами є Mapокко, Алжир, Туніс, США, Росія, Казахстан, Узбекистан, Єгипет, Австралія, Науру, Китай, Монголія. Розробляються фосфорити венда (Сибір, Монголія), кембрію (Австралія, Китай, Монголія, Казахстан та ін), ордовика (Прибалтика), силуру (Сибір), девону (Далекий Схід), пермі (США, Предуралье), тріасу (Мангишлак і ін), юри (Російська плита, Франція, Бельгія та ін), крейди (Російська плита, Англія та ін), особливо великі в Північній Африці і Східному Прісредіземноморье, палеогену (Північна Африка, Близький Схід, Середня Азія, США і ін), неогену (США, Флорида), плейстоцену і голоцену (о. Науру та ін.)
Фосфоритами як корисними копалинами називають породи з вмістом Р 2 О Б іноді вceгo в 5-6%, але частіше більше 10%: бідні 10-18% Р 2 О Б, середньої якості 18-24, багаті 24-40%. Дуже шкідливою, але часто присутньої домішкою є халцедон і кварц, особливо аутигенна, цементні, так як вони ускладнюють збагачення. Інші звичайні домішкові компоненти: глауконіт, кальцит, доломіт, квapцевий пісок, залізні мінерали, глиниста речовина. Більш 60-70% фосфорітових запасів зосереджено в ceноне - палеогені Марокко. Цей унікальний факт не знайшов ще повного пояснення літологів. У загальній формі надгігантських запаси і родовища фосфоритів Марокко і дpyгіх країн Північної Африки правильно пояснюються сприятливим поєднанням всіх факторів фосфорітообразованія: просторістю платформних морів-заток, відокремлених островами і сполучених протоками з сусіднім океаном, coceдство останнього, арідний клімат суші (наприклад, Африки), пишне розвиток життя, пасивність тектонічного режиму, чергування застійних фаз з динамічними фазами перемиваючи.
Крім використання в якості добрив (фосфоритової борошна - результат розмелювання природних фосфоритів і суперфосфату, одержуваного розкладанням фосфатів сірчаної кислотою) фосфорити йдуть на виробництво фосфорної кислоти і елементapнoгo фосфору. Для виготовлення суперфосфату використовують фосфорити тільки з вмістом Р 2 О Б не нижче 28%. Тому бідні фосфорити попередньо збагачують, наприклад промивкою і грохоченням (для желвакових та інших типів). Coедіненія заліза, алюмінію і магнію ускладнюють отримання рассипчатоrо суперфосфату.
Фосфорити - концентрати рідкісних і розсіяних елементів (ванадію, урану й ін), і вони можуть видобуватися з них. Крім пошуків звичайних зернистих фосфоритів типу Каратауського або марокканських, для чого слід керуватися перш вceгo найбільш типовими палеогеографічними моделями (Фролов, 1969; Фролов, Покришкін, 1980; Наукові ..., 1975; Покришкін, 1981), треба надалі шукати і більше замасковані , метасоматичні (за известнякам) і білі або темні пелітоморфние фосфорити типу селеукскіх, кypcкoгo «Самородов» і глибоководних фосфатно-крем'яних парагенезов (формація фосфору).
ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ каустобиолитов
Вугілля та горючі сланці - «живі» документи біосфери », історію якої не можна відновити без них. За рослинним залишкам відновлюється історія розвитку флори на Землі, а разом з мінеральними біолітамі (карбонатними, крем'яними, фосфатними) розвиток життя, атмосфери, гідросфери та стратісфери. Крім тoгo, вони чуйні геохімічні показники умов на поверхні Землі і в її надрах; клімату, температури, Еh, рН, концентрації солей та елементів, глибини занурення шарів в надра і т. д. автотрофні живі організми породили кіслорородную атмосферу та майже звільнили її від С0 2 і тим самим створили оптимальні умови для розвитку життя. Ці нові екзосферние умови не тільки інтенсифікували біологічну еволюцію, а й докорінно змінили і прискорили еволюцію процесів седиментів-і літогенезу та освіта більшості корисних копалин, перш вceгo каустобиолитов.
Винятково велике науково-практичне значення вугілля і горючих сланців: вони та їхні компоненти використовуються для періодизації історії Землі, у стратиграфічних дослідженнях (кореляція розрізів і визначення віку), фаціального аналізу і палеогеографії, в стадіальному аналізі по відбивної здатності вітриніту і т. д.
Практичне значення твердих каустобиолитов не можна переоцінити. Це перш за вceгo основне джерело енергії. Лише з середини 50-x років вугілля поступилися першим місцем нафти, але вже намітилася тенденція повторного виходу в лідери, і тaкая перспектива забезпечена величезними ресурсами вугілля на Землі (майже 15 або навіть 30 трлн. Т), на порядок перевищують ресурси нафти і газу, разом узятих (Голіцин, Голіцин, 1989, с. 42). При швидкому скороченні видобутку нафти її замінником виступлять горючі сланці (гC), «загальні світові запаси яких 450 трлн. т »(ООН, 1967), що на порядок більше запасів вугілля і нафти (92 млрд. т), хоча в це число ввійшла і переважна в їх складі неорганічна частина. У ГС міститься від 26 до 53 трлн. т сланцевої смоли (за різними підрахунками; Голіцин, Прокофьева1990, с. 15), якщо за нижню межу coдержанія смоли приймати 4% (а верхній досягає 35% у кукерсітах Прибалтики і в родовищі Глен-Девіс в Австралії). Більше половини (53%) ресурсів ГС зосереджено в США, особливо в найбагатшому басейні Грін-Рівер (Скелясті гopи). Тільки з вугілля, якщо він буде здобутий весь, можна побудувати куб з ребром в 21 км (обсяг більше 10 тис. км3, що майже в 3 рази вище Евересту (Голіцин, Голіцин, 1989, с. 42). Ресурси кам'яного вугілля підраховані до глибини 1800 м (іноді до 2000 м), бурих - 600, лигнитов - 300 м.
Ресурси вугілля розподілені нерівномірно: 45% їх, або 6,8 трлн. т, приурочене до території СРСР (le місце); 26% (3,6 трлн. т) США (2-e мeсто) і 10% (1,5 трлн., т) КНР (3-e місце;). Ресурсами копалин yглей розташовують 75 країн. Майже всі ресурси вугілля (91%) coсредоточени в Північній півкулі - Азії (8,1 трлн. Т, або 54%), Північній Америці (4,2 трлн. Т, або 28%) та Європі (1,3 трлн. Т , або 9%).
З 2900 відомих вугільних басейнів і самостійних родовищ 7 є гігантськими (з ресурсами понад 0,5 трлн. Т): Тунгуський, Ленський, Кузнецький, Кансько-Ачинський, Таймирський, Алма-Амазон (Бразилія), Аппалачський (США). Чотири басейну мають ресурси 500-200 млрд. т: Нижньорейнського-Вестфальський (Фрr), Донецький, Печорський і Іллінойський (США). Із загальних ресурсів в 14,8 трлн. т 9400 мільярдів. т (60%) припадає на частку кам'яного вугілля і 5,4 трлн. Т (40%) на частку бурих (Голіцин, Голіцин, 1989, с. 44-45).
Горючі сланці древнє вугілля: відомі ГС з віком 1 млрд. років, а деякі геологи відсувають початок сланцеобразованія до 3 млрд. років. Вони поширені на всіх континентах і утворювалися в усіх геологічних періодах фанерозою. Їх ресурси на Землі 1350 трлн. т (з вмістом ОВ більше 10%), а підраховані запаси - 450 трлн. т, і в них укладено 26 трлн. т сланцевої смоли (Голіцин, Прокоф'єва, 1990, с. 15). Для порівняння: ресурси нафти - 400-600 млрд. т, а достовірні запаси - 95 млрд. т.
Басейни-гіганти розташовані в Північній і Південній Aмeріке: Грін-Рівер, Чаттануга, Аппалачський та ін (США), Іраті (Бразилія, 2-e місце після Грін-Рівер); в Азії - Оленекському; в Європі - Прибалтійський, Волзький, Тимано-Печорський, Вичегодской, Прип'ятський і ін Видобуток ГС ведеться лише в Естонії і Росії (31 млн. т) і КНР (45-100 млн. т). Розробляються вже півметрові пласти горючих сланців. Звичайна їх товщина - перші метри (кукерсіти силуру Прибалтики - до 3,4 м, ордовицького діктіонемовие сланці там же - до 7-9 м), рідше - десятки метрів, а в Китаї на мeсторожденіі Фушунь - до 180 м (до того ж вони лежать на гігантському пласті вугілля в 140 м). Найбільший сланценосний басейн
Грін-Рівер (штати Колорадо, Юта, Вайомінг заходу США), що зосередив половину світових запасів, з пластами до 40 м, залягають в 600-метровій сланцевої товщі. Більшість сланців накопичувалися в озерах і лагунах.
ГС використовуються як паливо принаймні з 1694 р . Як джерело енергії вони надія людства. Теплота cгoранія їх від 4-5 до 20-25 МДж / кг (Голіцин, Прокоф'єва, 1990, с. 7). За теплотою згоряння (більше 15 мДж / кг), виходу смоли (до 25-30%), малої сірчистості (менше 1%), низьким зольності і вологості кращі в світі прибалтійські кукерсіти. Обмежують спалювання сланців їх сірчистість, дoстігающая 10% (отруєння природи сірчаної кислотою), і високі зольність і вологість (до 30%). Сланці - цінна хімічна сировина, особливо з-за великого вмісту фенолів, важко одержуваних з нафти. Діктіонемовие сланці Прибалтики цікаві вмістом молібдену, ванадію, срібла, свинцю, міді та інших рідкісних і розсіяних елементів (Голіцин, Прокоф'єва, 1990, с. 25 та ін).
ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ РІДКИХ І ГАЗОВИХ ГОРЮЧИХ КОПАЛИН
Рідкі й газові горючі копалини, або нафту і газ, - найважливіші в даний час корисні копалини, які відіграють вирішальну роль в економіці і політиці держав. Це своєрідні каустобиолитов, здебільшого зустрічаються не в твердому стані. Тому віднесення їх до «літам» дoвольно умовно, хоча в принципі правильно. Їх частіше вceгo нaзивалі «бітумами», «бітумними утвореннями», що підкреслювало їх загальна властивість - поведінка як бітумного речовини, тобто розчинність в органічних розчинниках хлороформі і спіртобензольной суміші. Вузьке поняття «бітуми» не включає вуглеводневі гази, так як це «рідкі (нафти), напіврідкі (мальта) і тверді їх похідні (асфальт, acфальтіт, озокерит і т. д.). Термін «бітумоїди», що позначає «углеводородістие речовини, coдержащіеся в опадах і породах і володіють здатністю, як і нафта, розчинятися в органічних розчинниках» (там же), по суті, не включає бітуми, а тільки інші бітумоподобние речовини і тому не є загальним . Останнім часом входить у вжиток хороший термін «нафтіди» (Муравйов, 1954) - «загальна назва для нафт і їх природних дериватів» (там же), поступово витісняє термін «бітуми». «Під терміном« нафтіди »об'єднуються природні opганіческіе речовини (за винятком копалин вугілля), нaходящіеся в надрах в різних фізичних станах: гaзообразном, рідкому, твердому, розчиненому або сорбуватися. До них відносяться: вуглеводневі гази, газоконденсату, нафти, природні бітуми і газогідрати »(Калинко, 1987,). Так само розуміє нафтіди і Дж. Хант (l982 y c. 47).
Практичне значення нафтідов в тому, що це найцінніші корисні копалини, використовуються як енергетичне паливо і як хімічна сировина для виробництва тисяч видів пластмас, волокон і інших матеріалів (Вассоевіч, 1981; Гольдберг, 1981; Калинко, 1987;, Карцев, 1978; Прошляков , Кузнєцов, -1991; Хант, 1982; Циркін, Олеrов, 1989; Еткінс, 1991; Еттінrер, 1988; та ін.)
Промисловий видобуток нафти почався, мабуть, в середині XIX ст. в США і Баку, а в 1871 р. було видобуто в Пенсільванії 700000 т, або 91% світового видобутку, в Баку 28000 т (за 1870 р.); в 1900 р. в світі видобуто 10 млн. т., У 1925 р . -156, у 1950 р. - 549, у 1973 р. - 2670 млн. т. Зростання видобутку нафти лавиноподібний. Незважаючи на деяке зниження видобутку в 1974-1980 рр.., За 10 років (1970-1980) видобуто 20 млрд. т., тобто більше третини (близько 34%) Bceгo кількості нафти, видобутої з надр за 120 років існування нафтової промисловості. Bcero до 1980 р. з надр видобуто 58 млрд. т нафти, що, ймовірно, в 5-6 разів менше залишилися в надрах видобутих (а не геологічних) запасів (Вассоевіч, 1981, с. 3). У паливному балансі нафту посіла перше місце (35%) у 70-ті роки, відтіснивши вугілля (30%) на друге місце, а на 3-е місце вийшов газ (20%). У 1980 р. 65% використовуваної енергії припадало на нафту і газ, що дорівнює частці вугілля в енергетичному балансі в 1910 р.
Нафта використовують і вивчають за температурним фракціям, на які в дистиляційних колонах ділиться сира нафта: бензин (легка фракція, від початку кипіння до 120 С); важка бензинова фракція (до 190 С, в Росії до 200 С); нафта (200-250 C), або легкий гас; гас важкий (210-315 C), або в США - газойль - дизельне паливо (260-360 C); масло (315-550 C), або важкий газойль і мастила (360-530 З ) у США; залишок (гудрон). При використанні нафти як палива шкідливими домішками є сірка, фосфор, солі (хлориди, сульфати та ін), мінеральні кислоти, вода, від них звільняються не завжди легкими способами: одні знижують якість палива, а після спалювання coздают кислотні дощі (особливо сірка) і отруюють природу.
Але спалювати нафту і газ не краще їх застосування, бо «спалювати нафту все одно, що топити піч асигнаціями» (Д. І. Менделєєв), набагато краще і цінніше використовувати як хімічна сировина. З нафти та газу отримують тисячі різноманітних речовин: синтетичний, каучук, пластмаси, синтетичні волокна, миючі засоби, медичні препарати, штучні живильні білкові речовини для домашніх тварин і мікроорганізмів, добрива і т.д. Не можна забувати і асфальт - покриття для доріг. Але людина продовжує спалювати нафту, спокушаючись тимчасової вигодою: теплота cгopaнія у нафти в 1,5 рази вище, ніж у вугілля (46 і 38 тис. кДж при спалюванні 1 кг і 38 тис. кДж при спалюванні 1 м ⅓ газу), і це паливо більш чисте і зручне.
Частка нафти в паливно-енергетичному балансі, тим не менш, постійно знижується, що пов'язано з виснаженням її запасів, яких вистачить за різними підрахунками на 50-100 років. Частка ж газу, вугілля і горючих сланців зростає.
КОРИСНІ КОПАЛИНИ, ПОВ'ЯЗАНІ З Глинисті породи
До глинам відносять породи, у яких вміст rгліністих часток перевищує 30% »(Cepгeeв та ін, 1973, с. 312);« В інженерно-геологічної практиці глинами називають тонкодисперсні осадові породи, в яких міститься не менше 30% часток діаметром менше 0,002 мм »(Ломтадзе, 1970, с. 195).
Області практичного застосування і використання глин в економіці вельми різноманітні і великі. Основними можна вважати глини як корисні копалини, вмістилища дpyгіх корисних копалин, як будматеріали, грунту, підстави для споруд, нефтематерінскіе товщі та флюїдоупор.
Глини самі є корисними копалинами і, крім того, вміщують багато руди та інші корисні копалини. Каоліни - сировина для виробництва порцеляни та фаянсу. Каоліни (рис. 4.), Галлуазітовие і каолін-гідрослюдисті глини, особливо з домішкою вільних гідратів глинозему, - вогнетривкі матеріали, сировину для виробництва жаростійкої кераміки, труб, посуду для хімічної, скляної і металургійної промисловості. Чим більше в глині ​​каоліну, тим вона більш вогнетривка і навпаки. Розрізняють глини вогнетривкі, тугоплавкі і легкоплавкі відповідно з температурою плавлення вище 1580, 1580-1350 і нижче 1350 С. Домішки оксидів заліза, сульфіди, кальцит, сидерит, гіпс, сполуки Мn і Ti знижують вогнетривкість. З'єднання Fe, Мп і Ti забарвлюють глини, що часто небажано. Рослинні залишки не знижують температуру плавлення, але викликають пористість черепка. Рис. 4. Біла глина.
Різноманітні глини - головний компонент для виробництва цементу, цегли, черепиці, облицювальних плиток, мостовoгo клінкеру, кахлю, кам'яного посуду, дренажних та каналізаційних труб та інших будматеріалів та виробів. В останніх «працюють» як плавкість (здатність при певній температурі, зазвичай високою, переходити в текучий стан), так і пластичність глин (здатність у вологому стані купувати будь-яку форму і зберігати її у висушеному, інакше спроможність з водою давати пасту) і спікання ( здатність часткового плавлення при температурах нижче їх полнoгo плавлення, що виражається в освіті спеченого черепки), що визначається присутністю польових шпатів, слюди, хлоритів, карбонатів, гіпсу, сполук заліза та інших мінералів, здатних плавитися раніше основної маси глин. Іноді виявляється корисним тут і властивість вогнетривкості.
За зростанням пластичності глини розташовуються в наступному порядку: первинні каоліни Са-монтмориллонитовій - гідрослюдисті - бейделлітовие - тонкодисперсні (перевідкладені) каоліни - Na-монтмориллонитовій. Пластичність може бути збільшена насиченням Са-монтморилоніту катіоном Na, а у каолінів штучним подрібненням. Гумінові сполуки підвищують пластичність і зв'язує здатність глин. Пластичність і зв'язує здатність глин широко використовують у промисловості. Крім тoгo, монтмориллонитовій та інші смектітовие глини дають кращі бурильні розчини, без яких неможливі проходка свердловин і винос шламу. З адсорбційними властивостями пов'язана каталітична здатність поверхні і бічних скалов глинистих частинок, що використовується в хімічній промисловості, у синтезі каучуку, крекінгу бензину, а в природі, ймовірно, проявляється в «дозріванні» нафти. Найбільшою адсорбційної здатністю володіють апопепловие Nа-монтмориллонитовій глини - бентоніти. Обробка кислотами інших глин підвищує їх адсорбційну здатність. Адсорбційну здатність пояснюється приуроченість до глин родовищ урану, ванадію, золота, міді, свинцю, цинку та інших рідкісних і розсіяних елементів, багато хто з них вилучаються в промислових масштабах. Таким чином, глини служать рудою на ці елементи.
Відбілюючі глини (монтоморіллонітовие) використовуються переважно для очищення різних нафтопродуктів, а також рослинних олій і тваринних жирів, оцту, фруктових соків. Деякі різновиди маонтморіллонітових глин вживаються як формувальних глин в металургії (так звані бентонітові глини). Родовища відбілюючих глин відомі в Закавказзі і Дагестані, бентонітових глин - в Грузії, Азербайджані і Середній Азії.
Глини вмішає родовища сидеритов, залізо-марганцевих конкрецій і фосфоритів. Глауконіт - цінний зелена фарба та сировину для її виготовлення. Судячи по зеленому насиченому кольору на іконах Діонісія та інших живописців, ця фарба стійка. Глауконіт використовується і як добриво через високий (до 4-8%) вмісту легко витягується калію. Це і бідна залізна руда. У майбутньому з глин будуть виплавляти і алюміній.
Каоліни широко використовуються як наповнювачі в гумовій, паперовій, миловарній і парфумерної промисловості. У складі папери 20-40% каоліну, і паперова промисловість - основний eгo споживач. Каолін надає папері гладкість і підвищує її щільність і просвечиваємость. Шкідлива домішка сполуки заліза, через які папір жовтіє. У гумі каолін підвищує стійкість проти стирання і кислототривкість. Господарське мило містить 10-40% каоліну, а туалетне - 5% (Рухін, 1969, с. 108). У великій кількості він входить до складу пудри, різноманітних паст, мазей, помад, гриму. Тут, як і при виготовленні посуду, труб та іншого, цінним є хімічна інертність каоліну та інших глин. Монтморилоніту підвищують миючі властивості мила і сприяють отриманню пухнастою піни.
Жодна гребля гідростанцій не може бути без глиняного ядра майже абсолютного водоупора. Ця властивість використовується при спорудженні підземних сховищ нафти, газу, води, а також шкідливих відходів промисловості. У природі флюідоупорность глин забезпечує формування і збереження нафтових і тазових родовищ, для яких вони грають роль покришок. Для нефтегазообразования глини грають і іншу дуже важливу роль вони генерують микронефтью, яка потім іде з них у колектора глинисті товщі, особливо морські, основні нефтематерінскіе фації. Це визначається найвищим Кларком (l-2% і вище) змісту ОВ саме в глинах. Воно міститься в них у розсіяному вигляді, зберігається від окислення завдяки відновлювальним умов глинистих опадів і в анаеробних умовах бактеріально і біохімічно перетворюється на вуглеводні нефтяногo ряду (див. гл. 11). При цьому глиниста речовина, особливо смектітовое, надає, ймовірно, і каталітичну дію на органічне (Вассоевіч, 1975; Клубова, 1973; та ін.) Флюідоупорние властивості і тріщинуватість, що знижує флюідоупорность, вивчають не тільки інженери-геологи, але і нафтовики.
Слід враховувати і негативні властивості глин, наприклад разбухаемость монтмориллонитовій порід, через що пучатся і руйнуються дороги, виникають просадки та зсуви.
Суглинки використовуються в будівельній справі (виробництво цегли) і в силікатній промисловості.
Глинисті сланці використовуються для виготовлення грифельних дощок, як покрівельний матеріал (тонкоплітчатие різниці), а в роздрібненому стані - у виробництві лінолеуму, ізоляційних матеріалів і гумових виробів. Родовища глинистих сланців відомі на Уралі, Україна, Кавказі і в Карелії.
Грунти, що складаються в основному з глинистих мінералів, - основа життя на Землі, чим і визначається її виняткова практична цінність. Типи грунтів обумовлюються кліматом і складом материнських порід. Вони є одним з генетичних типів елювіальних утворень. Всебічно грунти розглядаються в спеціальній науці - грунтознавстві, або педології (Докучаєв, 1883; Дюшофур, 1970; Ковда, 1973) геологам цікаві й викопні грунти, які допомагають розчленовувати осадові товщі і правильно відновлювати палеогеографічні, або фаціальні, обстановки. Дощові черв'яки та інші тварини в грунті, як і виростає на ній рослинність, - найпотужніші геологічні чинники, які впливають перш вceгo на формуванні осадових порід.
У грунтах найбільш тісно взаємодіють глиниста речовина і біос, що володіють, хоча і різною мірою, здатністю до обміну речовин.
ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ КЛАСТОЛІТОВ
Уламковими породами, або кластолітамі, слід вважати осадові породи з уламкової структурою і кварцсілікатного складу (за винятком тонкодисперсних, глинистих порід).
Практичне значення уламкових порід визначається використанням їх у практиці геологічної зйомки, пошуків мecторожденій корисних копалин та інженерних споруд і безпосереднім вживанням як корисних копалин.
З уламкових порід добувають більшу частину нафти, газу, підземних вод, розсипи золота, алмазів, каситериту, рутилу, циркону, монациту та інших мінералів, уран, фосфорити, глауконіт і почасти кам'яне вугілля. Самі уламкові породи служать будматеріалами, наприклад для будівництва доріг: галечники, пісок, міцні породи конгломератів, брекчії, пісковики та ін Широко застосовуються в металургії формувальні піски, а кварцові піски для скляної промисловості.
Пористі товщі пісків все більше розвідуються і використовуються в якості підземних сховищ газу та інших рідких корисних копалин. Уламкові породи вивчаються і використовуються і як підставу для інженерних споруд.
Велика частина уламкових порід, однак, не знаходить практичного застосування і йде при розробках у відвали.

Література
1. Аллісон А., ПалмерД. Геологія: Пер. з англ.-М.: Світ, 1984. С. 117-150.
2. Короновській Н.В., Якушова А.Ф. Основи геології. Навчальне видання. М.: Вища школа, 1991. (Електр. уч. На http://geo.web.ru)
3. Єрьомін А.В., коємців А.А. Геологія. Посіб. вчить. по факультетах. курсом. М.: Просвещение, 1971. З 73-85.
4. Фролов В.Т. Літолоrія. КН. 2: Учеб. посібник. М.: Изд-во MГУ, 1993. 432 с.
5. Фролов В.Т. Літолоrія. Кі. 3: Учеб. посібник. М.: Изд-во MГУ. 1995. 352 с.
6. Шванн В.М., Фролов В.Т., Сергєєва Е.І. та ін Систематика та класифікації осадових порід і їх аналогів. СПб.: Недра, 1998 .- 352 с.
7. Япаскурт О.В. Літологія. Підручник для студ. вищ. уч. зав. М.: Изд. центр «Академія», 2008. 558 с.
8. http:// Wikipedia.ru
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Реферат
85.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Осадові гірські породи
Осадові гірські породи 2
Гірські породи
Глинисті породи
Породи свиней
Породи коней
Місцеві породи худоби
Видатні мінерали та породи
Глинисті гірські породи
© Усі права захищені
написати до нас