Вводный раздел. 
Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых

Лекция 1. (2 часа). Введение

На фоне возрастающей роли угля в мировом энергетическом балансе, в нашей стране наблюдается противоположная тенденция — снижение добычи и потребления угля с замещением его в энергетике природным газом и нефтепродуктами, что связано с исчерпанием доступных для экономически рентабельной эксплуатации ресурсов углей в благоприятно расположенном Донецком бассейне, параллельно с негативными изменениями экономической конъюнктуры. В результате были закрыты многие угледобывающие предприятия, часть из которых могла бы работать еще достаточно долго. Определенную роль в этом процессе сыграла и необходимость соблюдения международных соглашений, касающихся экологических параметров используемых энергоносителей.

На территории Восточного Донбасса, имеются угольные ресурсы, а также ресурсы других полезных ископаемых, в том числе различные стройматериалы и сырье для их производства, флюсовые известняки, керамическое и опал-кристобалитовое сырье, минеральные воды, техногенные полезные ископаемые — отвалы шахт и обогатительных фабрик, причем последние приурочены к шахтерским территориям.

Экологическая обстановка на территории Восточного Донбасса находится в критическом, местами — катастрофическом состоянии.

Окружающая среда испытывает сильное воздействие разнообразных антропогенных факторов, включая освоение угольных месторождений, а на рубеже тысячелетий — ликвидацию угольных шахт.

Реструктуризация угольной промышленности Восточного Донбасса и связанное с этим закрытие шахт повлекли за собой ряд проблем экологического характера. В настоящее время в процессе ликвидации находятся 49 неперспективных шахт. Ликвидационные мероприятия вызывают активизацию негативных природно-техногенных процессов, которые охватывают значительные территории как в городах и шахтерских поселках, так и на прилегающих площадях Восточного Донбасса.

В связи с ликвидацией осуществляются меры по охране урбанизированных площадей и экологической реабилитации территории.

В пределах региона ведется мониторинг показателей экологического состояния среды, направленный в основном на изучение поверхностных, шахтных и подземных вод, водогазовыделений из закрытых шахт.

Основные термины и определения:

Акватория — в данном случае — участок водной поверхности моря в установленных для каждого государства границах.

Глобализация экономики — создание общего рынка сырья, в том числе топливно-энергетического и минерального, товаров и трудовых ресурсов для крупных групп стран, континентов и, в конечном итоге, мирового сообщества в целом.

Горное дело — раздел техники, охватывающий комплекс процессов, необходимых для извлечения из недр полезных ископаемых, их предварительной обработки с целью использования в промышленности (синоним: добыча полезных ископаемых).

Грязи природные - илы морские, озерные, лиманные, речные, ключевые. Применяются для лечебных целей. Синоним: грязи лечебные.

Дефицит платежей - ситуация, при которой в стране образуется недостаток валютных средств для оплаты поступающих по импорту товаров и сырья.

Добыча полезных ископаемых - извлечение полезных ископаемых из недр в результате их разработки различными методами.

Добыча - количество полезного ископаемого, извлеченного из недр за определенный промежуток времени (горно-экономический термин). Различаются: добыча общая, т. е. все количество полезного ископаемого, извлеченного из недр, и товарная добыча — количество полезного ископаемого, поступившего потребителям, т. е. за вычетом потерь его при добыче и транспортировке.

Запасы — достоверно подсчитанное по результатам геологоразведочных работ количество полезного ископаемого (минерального сырья), заключенного в земных недрах на определенной площади.

Концентрат - продукт, полученный в результате обогащения руд, с содержанием ценного компонента значительно выше, чем в исходном материале.

Минерально-сырьевая база (МСБ) - различают: МСБ какой-либо отрасли промышленности, т. е. обеспеченность ее необходимыми запасами минерального сырья (например, «минерально-сырьевая база черной металлургии») и МСБ территории — округа, страны, группы стран, континента и мира в целом — обеспеченность их различными видами полезных ископаемых (например, «минерально-сырьевая база России»).

Обогащение полезных ископаемых (руд) — комплекс процессов первичной обработки минерального сырья для выделения из него всех видов полезных минералов и отделения пустой породы, не представляющей практической ценности в данном производстве. Синоним: кондиционирование руд.

Полезные ископаемые — это минеральные массы, извлекаемые из недр земли и используемые человеком. Они разделяются на металлические, неметаллические и горючие.

Металлические (рудные) — это полезные минеральные массы, из которых извлекаются металлы. Неметаллические (нерудные) — это минералы, горные породы, которые используются целиком. Горючие — используются для получения энергии, органических материалов и изделий.

Руда — это минеральный агрегат, в котором содержание ценных компонентов достаточно для промышленного извлечения.

Попутные полезные компоненты - полезные компоненты — металлы или минералы, находящиеся непосредственно в составе основного полезного ископаемого и извлекаемые из недр одновременно с ним.

Прогнозные ресурсы - количество полезных ископаемых в недрах Земли, установленное ориентировочно, на основе геологических прогнозов.

Сопутствующие полезные ископаемые — полезные ископаемые, содержащиеся в породах почвы или кровли залежей основного полезного ископаемого, которые можно добывать из недр параллельно с основным полезным ископаемым.

Техногенные месторождения — это техногенное геологическое тело или его часть, представляющие собой скопление минерального вещества на поверхности Земли, возникшее в результате связанной с природопользованием хозяйственной деятельности человека (техногенеза), и которое по качеству и количеству может быть предметом эффективного использования в сфере материального производства в данных экономических условиях при данном состоянии техники и технологии, либо в ближайшем будущем.

Эмбарго - в данном случае — запрещение государственной властью ввоза из какой-либо страны или вывоза в какую либо страну или группу стран золота, товаров, сырья, в том числе и минерального, ценных бумаг и пр. Применяется как метод репрессий.

Энергоемкость — количество энергии, затрачиваемой на производство единицы какой-либо продукции или товара. В данном случае — на добычу и обогащение 1 тонны полезных ископаемых (минерального сырья).

Месторождения полезных ископаемых — это отдельные участки земной коры, где в результате тех или иных геологических процессов накопилось минеральное вещество, которое по качеству, количеству, условиям залегания экономически выгодно добывать и использовать.

Рудное тело — это локальное природное скопление полезного ископаемого, имеющее геометрический контур.

Морфология тел полезных ископаемых. Главные формы рудных тел — пласты, линзы, жилы, трубы или столбы, штокверки, штоки, тела неправильной формы, гнезда (карманы), комбинированные залежи.

По генезису месторождения полезных ископаемых разделяются на магматические, карбонатитовые, пегматитовые, альбититовые и грейзеновые, скарновые, гидротермальные, колчеданные месторождения эндогенной серии; месторождения выветривания, россыпные, осадочные экзогенной серии; метаморфизованные и метаморфические месторождения метаморфогенной серии.

Магматические месторождения формируются в процессе дифференциации металлоносной магмы непосредственно из расплава ультраосновного кислого или щелочного состава. По способу образования они разделяются на ликвационные, раннемагматические и позднемагматические. Ликвационные месторождения образуются при разделении рудносиликатной магмы на две несмешивающиеся жидкости — силикатную и рудную, кристаллизация которых происходит раздельно. Примером являются медно-никелевые месторождения (Норильская группа, Садбери). Раннемагматические месторождения формируются в результате обособления ранних фракций минералов кристаллизационной дифференциации, их концентрации под воздействием силы тяжести и конвективных течений магмы. Примером являются месторождения алмазов кимберлитового и лампроитового типов (Якутия, ЮАР, Австралия); хромитов, платины в расслоенных массивах ультраосновного-основного состава (Бушвельдский массив). Позднемагматические месторождения образуются из остаточных расплавов после застывания главной массы породобразующих силикатов, для них характерны ксеноморфный облик рудных минералов и эпигенетический характер рудных тел. Примером являются месторождения хромитов (Кемпирсайское), титаномагнетитов (Качканар), апатитов (Хибинский массив).

Карбонатитовые месторождения — это рудоносные эндогенные скопления кальцита, доломита и других карбонатов, которые пространственно и генетически ассоциированы с интрузиями ультраосновного щелочного состава центрального типа, формирующихся в обстановках тектономагматической активизации древних континентов. Карбонатитовые массивы имеют кольцевое строение. В карбонатитах встречаются месторождения тантала, ниобия, редких земель, железных руд, апатита, флогопита, меди, флюорита, титана, карбонатного сырья. Примером являются месторождения железа Ковдор, меди — Палабора.

Пегматитовые месторождения связаны с формированием магматических или метаморфических пегматитов — крупнокристаллических агрегатов алюмосиликатных минералов, залегающих в материнских породах тождественного состава (либо вблизи их контактов). Магматические пегматиты формируются на завершающих ступенях отвердевания интрузивных массивов из остаточных расплавов, обогащенных летучими компонентами, а также за счет постмагматических пневматолитово-гидротермальных растворов, приводящих к трансформации ранних пегматитов с образованием полезных ископаемых. Наибольшим распространением пользуются гранитные пегматиты, реже встречаются щелочные пегматиты. Метаморфические пегматиты формируются как продукты метаморфизма на его регрессивном этапе. Они характерны для докембрийских гранитогнейсовых комплексов. К пегматитам приурочены месторождения металлургического кварцевого сырья, керамического (полевошпатового) сырья, мусковита и флогопита, горного хрусталя, оптического флюорита, драгоценных камней (топаза, аквамарина, турмалина, граната, аметиста), руд редких металлов (лития, бериллия и др.).

Альбититовые и грейзеновые месторождения связаны с апикальными выступами массивов кислых и щелочных гипабиссальных изверженных пород, подвергшихся постмагматическому щелочному метасоматозу. При этом вследствие натрового метасоматоза верхние части гранитных куполов и их апофиз альбитизируются, а избыток калия выносится и связывается в грейзенах, накапливающихся на границе альбитизированных гранитов и вмещающих их пород, а также среди последних, близ кровли интрузивов. С альбититами связаны месторождения ниобия, циркония, редких земель, урана. В грейзенах сосредоточены ресурсы олова, вольфрама, лития, бериллия, изумруда.

Скарновые месторождения образуются в приконтактовых областях кислых интрузий среди карбонатных пород за счет контактово-метасоматических (биметасоматических, диффузионных) и постмагматических гидротермально-инфильтрационных процессов. Наиболее значительны известково-скарновые месторождения железа (Соколовско-Сарбайское, г. Магнитка и др.), свинца и цинка (Верхнее), вольфрама и молибдена (Тырныауз).

Гидротермальные месторождения — создаются циркулирующими в земной коре горячими минерализованными растворами, из которых отлагаются полезные минералы в пустотах, трещинах горных пород, а также при замещении горных пород. Источником минерального вещества гидротермальных растворов может быть ювенильный магматический, ассимиляционный магматический, фильтрационный внемагматический. Среди источников воды в гидротермальных растворах выделяют: магматическую, метаморфическую воду, захороненную воду древних осадков, атмосферную, морскую воду. Гидротермальные месторождения разделяются на высокотемпературные (свыше 300? С), среднетемпературные (300 — 200? С), и низкотемпературные (менее 200? С). По глубине их образования выделяют гипотермальный (более 5 км), мезотермальный (2−5 км) и эпитермальный (менее 2 км) классы. По генезису гидротермальные месторождения делятся на плутоногенно-гидротермальные, вулканогенно-гидротермальные и амагматогенные. Плутоногенно-гидротермальные месторождения пространственно и генетически связаны с кислыми интрузиями. Примерами являются месторождения золота (Березовское), меди (Коунрадское). Вулканогенно-гидротермальные месторождения пространственно и генетически связаны с наземным, преимущественно андезит-дацитовым вулканизмом. К ним относятся золото-серебряные месторождения Камчатки, Балейское (Читинская обл.), Потоси (Боливия). Амагматогенные месторождения образуются из растворов немагматического происхождения или эпигенетических гидротермальных растворов, удалившихся от родоначальных магматических источников на значительные расстояния и потерявшие с ними связь. Эти месторождения приурочены к площадям развития осадочных пород, где отсутствуют магматические проявления. Рудные тела этих месторождений часто имеют форму стратифицированных залежей, а руды образуются за счет собственных ресурсов осадочно-породных бассейнов при участии низкотемпературных растворов. Примером являются месторождения медистых песчаников (Джесказган), стратиформные месторождения свинца и цинка (Миссисиппи-Миссури), ртути (Никитовское).

Колчеданные месторождения пространственно и генетически связаны субмаринными базальт-риолитовыми вулканогенными формациями. Их руды сложены преимущественно сульфидами железа. Генезис месторождений комплексный и связан с вулканогенно-гидротермальными и вулканогенно-осадочными процессами. Примерами являются месторождения меди (Ю.Урал), свинца и цинка (Рудный Алтай).

«Черные и белые курильщики» — колчеданные и колчеданно-полиметаллические месторождения, формирующиеся на океаническом дне в результате проникновения гидротерм по зонам глубинного разлома (месторождение Кизил-Дере в Дагестане).

Месторождения выветривания образуются в результате накопления полезного ископаемого в коре выветривания. Остаточные месторождения выветривания образуются вследствие растворения и выноса приповерхностными водами не имеющей ценности минеральной массы горных пород и концентрации в остатке вещества полезного ископаемого. Инфильтрационные месторождения формируются в связи с растворением этими водами ценных составляющих горных пород, их инфильтрации и переотложением в нижние части коры выветривания. Примерами являются месторождения алюминия Боке (Гвинея), бурых железняков Бакал (Ю.Урал), никеля (Куба, Ю. Урал), каолина (Украина).

Россыпные месторождения формируются вследствие концентрации ценных тяжелых и устойчивых к разложению минералов среди обломочных отложений. Они возникают в процессе разрушения и переотложения вещества горных пород и коренных месторождений полезных ископаемых у поверхности Земли. Россыпи подразделяются на элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, литоральные, гляциальные, эоловые. Пример — россыпи алмазов (ЮАР, Якутия), драгоценных камней, редких металлов (Бразилия), золота (Приморье, Красноярский край, Магаданская область, Аляска), касситерита (Якутия).

Осадочные месторождения возникают в процессе осадконакопления на дне водоёмов. По месту образования они разделяются на речные, болотные, озерные и морские. По генезису выделяются механические, химические, биохимические осадочные месторождения. Примером являются месторождения песка (Люберецкое, Миллеровское), соли (Соликамское), бокситов (СУБР), железа (Керченское), марганца (Никопольское, Чиатурское), фосфора (Каратау, Фосфория), угля (Донбасс), нефти и газа (Уренгой).

Метаморфогенные месторождения образуются в связи с процессами метаморфизма горных пород и полезных ископаемых. Метаморфизованные месторождения подверглись изменению одновременно с окружающими породами в такой степени, что метаморфические признаки в форме, строении и составе тел полезных ископаемых оказываются резко доминирующими. Примером являются месторождения железистых кварцитов (КМА, Криворожское), золотоносных конгломератов (Витватерсранд). Метаморфические месторождения возникли вновь в процессе метаморфизма в связи с перегруппировкой минерального вещества метаморфизуемых пород. Например, месторождения кварцитов, мрамора, графита. Месторождения ударного метаморфизма — образуются в результате падения крупных колчеданных тел на поверхность Земли (астроблемы). Пример — Аризонский кратер, Попугайская астроблема (Таймыр) и др.