Краткая история развития учения о месторождениях полезных ископаемых и горнорудного производства 4
жүктеу/скачать 0.86 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И ГОРНОРУДНОГО ПРОИЗВОДСТВА. История развития учения о полезных ископаемых
- История развития горнорудного производства
| ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 3 Глава 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И ГОРНОРУДНОГО ПРОИЗВОДСТВА 4 1.1. История развития учения о полезных ископаемых 4 1.2. История развития горнорудного производства 5
2.1. Основная терминология 9 2.2. Морфология тел полезных ископаемых 9 2.3. Площади распространения полезных ископаемых 10 Глава 3. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ РУД, ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИЕ АССОЦИАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ В МИНЕРАЛАХ И РУДАХ 12 3.1. Вещественный состав руд 12 3.2. Парагенетические ассоциации элементов и минералов в рудах 13
4.1. Основные понятия 17 4.2. Классификация текстур руд и краткая характеристика отдельных текстурных типов 17 4.3. Структуры руд 20 4.4. Генетическое значение текстур руд 21
5.1. Основные элементы характеристики месторождений 22 5.2. Методология изучения месторождений полезных ископаемых 22 5.3. Методы исследования полезных ископаемых 23 Глава 6. КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБРАЗОВАНИЯ РУД 25 6.1. Минералогические методы 25 6.2. Использование газово-жидких включений в минералах 26
7.1. Состав земной коры 28 7.2. Металлогенные и петрогенные элементы 28 7.3. Основные факторы миграции химических элементов 28 7.4. Миграция химических элементов в земной коре 30 7.5. Пути проникновения минеральных веществ 30 7.6. Способы образования минералов, слагающих месторождения полезных ископаемых 31 7.7. Стадии рудообразования 32 Глава 8. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 34 Глава 9. МАГМАТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 37 9.1. Общие сведения 37 9.2. Классификация магматических месторождений 37 9.3. Ликвационные месторождения 38 9.4. Раннемагматические месторождения 39 9.5. Позднемагматические месторождения 40
10.1. Типы пегматитов 42 10.2. Генезис пегматитов и гипотезы их образования 43 10.3. Основные типы пегматитовых месторождений 44 Глава 11. КАРБОНАТИТОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 46 11.1. Общие сведения 46 11.2. Структурная позиция карбонатитовых месторождений 46 11.3. Строение и пространственно-генетические ассоциации карбонатитов 46 11.4. Геологические условия образования карбонатитов 47 11.5. Рудные формации 48 Глава 12. СКАРНОВЫЕ (КОНТАКТОВО-МЕТАСОМАТИЧЕСКИЕ) МЕСТОРОЖДЕНИЯ 12.1. Общие сведения 50 12.2. Типы скарнов 50 12.3. Зональность скарнов 51 12.4. Геологические условия образования 51 12.5. Типы скарновых месторождений 53 Глава 13. АЛЬБИТИТ-ГРЕЙЗЕНОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 55 13.1. Общие сведения 55 13.2. Геологические и физико-химические условия образования 55 13.3. Альбититовые месторождения 56 13.4. Грейзеновые месторождения 56
14.1. Общие сведения 58 14.2 Физико-химические условия образования 59 14.3 Классификация гидротермальных месторождений 61 Глава 15. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВЫВЕТРИВАНИЯ 63 15.1. Общие сведения 63 15.2. Остаточные месторождения 64 15.3. Инфильтрационные месторождения 66 Глава 16. РОССЫПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 68 16.1. Общие сведения 68 16.2. Типы россыпей 68 16.3 Геологические условия образования россыпей 70 Глава 17. ХИМИЧЕСКИЕ ОСАДОЧНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ 72 17.1. Общие сведения 72 17.2. Условия образования солей 73 17.3. Схема и последовательность кристаллизации солей в процессе сгущения океанической воды 74 17.4. Формирование ветвей морского галогенеза 75 17.5. Гипотезы и модели образования солей 76 17.6. Мобилизм и геодинамические типы солеродных бассейнов 77
18.1. Общие сведения 79 18.2. Фосфориты 79 18.3. Сера 81 18.4. Карбонатные породы 81 18.5. Кремнистые породы 82 18.6. Уран и ванадий 82
19.1. Общие сведения 84 19.2 Условия образования руд алюминия, железа и марганца 84 19.3. Месторождения железа 86 19.4. Месторождения марганца 87 19.5 Месторождения марганца и железа на дне Мирового океана 87 19.6. Месторождения бокситов 87
20.1. Общие сведения 89 20.2. Метаморфизованные месторождения 91 20.3 Метаморфические месторождения 93 Глава 21. ГЛОБАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ГЕОСИНКЛИНАЛЬНОЙ И МОБИЛИСТСКОЙ КОНЦЕПЦИЯМИ РУДОГЕНЕЗА 95 21.1. Общие сведения 95 21.2. Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых с позиции геосинклинальной концепции 95 21.3. Геологические условия образования месторождения полезных ископаемых с позиций мобилистской концепции 96 21.4. Соотношение между геосинклинальной и мобилистской концепциями рудогенеза 98
ГЕНЕЗИС МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Учебное пособие для студентов специальности I 51 01 01 «Геология и разведка месторождение полезных ископаемых»
Минск
БГУ 2009
Рецензенты: академик НАН Беларуси, доктор геолого-минералогических наук, профессор А. А. Махнач доктор геолого-минералогических наук, профессор БНТУ Г. А. Колпашников Рекомендовано Ученым советом географического факультета Белорусского государственного университета _____________________ 2009 г., протокол №____ Высоцкий Э. А. Генезис месторождений полезных ископаемых: Учеб. пособие для студентов спец. I 51 01 01 «Геология и разведка месторождение полезных ископаемых» - Мн.: БГУ, 2009. - …с. ил. В учебном пособии освещены вопросы происхождения разнообразных полезных ископаемых. Приведена генетическая классификация полезных ископаемых и дано описание основных групп месторождений эндогенной, экзогенной и метаморфогенной серий. Рассмотрены геотектонические условия образования полезных ископаемых с позиций фиксизма и мобилизма. Изложенный материал является необходимой основой для подготовки студентов в области геологии, гидрогеологии и геофизики и может быть использован специалистами, занимающимися поисками и разведкой месторождений минерального сырья. УДК 553.2 ББК _____
БГУ, 2009 ПРЕДИСЛОВИЕ Последние десятилетия характеризуются значительным ростом потребления минерального сырья во всех индустриальных странах. В сферу промышленного использования непрерывно вовлекаются новые месторождения, большинство которых находится на континентах в регионах с неблагоприятными климатическими условиями или залегающие на больших глубинах, а также на шельфах морей. Поиск новых месторождений в таких условиях требует применения современных методов и технологий (космогеологические методы, геоинформационные технологии и др.) и знание глобальных и региональных закономерностей размещения и условий образования месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых. Изучением условий образования минеральных ископаемых и выяснением закономерностей их пространственного размещения занимается специальная дисциплина геологической науки – учение о месторождениях полезных ископаемых. Генезис месторождений полезных ископаемых является одним из составных разделов этого учения. Основная цель данной дисциплины – ознакомление студентов с геологическими и физико-химическими условиями образования месторождений различных видов минерального сырья. При подготовке учебного пособия принималось во внимание, что будущие читатели знакомы с основными разделами геологии, геотектоники, геохимии и основами физической химии. В учебном пособии изложены основные понятия о месторождениях полезных ископаемых и условиях образования различных их типов в земной коре. Дана характеристика важнейших генетических подразделений полезных ископаемых – серий, групп, классов. Рассмотрены магматические, карбонатитовые, пегматитовые, скарновые, гидротермальные, выветривания, осадочные и метаморфогенные месторождения. Определенное внимание уделено глобальным геологическим условиям образования полезных ископаемых и соотношению геосинклинальной и мобилистской концепций рудообразования. В основу книги положены материалы, используемые автором при чтении курса лекций «Генезис месторождений полезных ископаемых» для студентов-геологов географического факультета Белорусского государственного университета, а также классические учебники по данной дисциплине (П. М. Татаринов, В. И. Смирнов, С. С. Смирнов, С. А. Вахромеев, В. И. Старостин, П. А. Игнатов и др.). Информация, приведенная в данном учебном пособии, может также представлять интерес для геологов, занимающихся изучением полезных ископаемых как в платформенных, так и складчатых областях.
Развитие теоретических построений в геологии является одной из центральных проблем всего комплекса наук о Земле. Историографические исследования необходимы как исходный фактический материал. На современном этапе на первый план выдвигаются задачи раскрытия логики развития науки, условий и факторов ее движения. Значение работ по истории геологических знаний весьма актуально потому, что только таким путем можно выявить специфику некоторых теоретических построений в геологии по сравнению с другими естественными науками. Не случайно классики российской геологии А. П. Карпинский, В. И. Вернадский, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, А. Е. Ферсман, В. Е. Хаин и другие в своих трудах постоянно обращались к вопросам истории геологических знаний. Первые сведения о месторождениях полезных ископаемых появились вначале XVI века. Георг Бауэр (Агрикола), живший в Рудных горах в Чехии впервые в 1546 г. попытался дать морфологическую классификацию месторождений полезных ископаемых. Он выделил жилы, прожилки, штоки, слои и высказал свои предположения о происхождении месторождений полезных ископаемых, которое объяснял действием поверхностных вод. Противоположная точка зрения была высказана Рене Декартом спустя 100 лет, в 1644 г. Эти два крайних взгляда о генезисе месторождений полезных ископаемых сталкивались в умозрительных спорах нептунистов и плутонистов, происходивших в конце XVIII – начале XIX столетий. В середине XVIII века М. В. Ломоносов впервые высказал правильную, близкую к современной точку зрения о происхождении минеральных месторождений. Он считал, что месторождения полезных ископаемых образуются главным образом вследствие землетрясений и расплавления (благодаря трению) внутренних частей земной коры, но частично и под влиянием магматических и поверхностных вод. Он выделял месторождения, которые возникают за счет внутренней энергии Земли, и путем нептунистическим из поверхностных вод. Таким образом, М. В.Ломоносов впервые указал на многообразие условий образования. К сожалению, в связи с пренебрежением к русской науке, эта точка зрения не нашла признания в России и за границей. Полемика плутонистов и нептунистов сыграла большую роль в развитии учения о месторождениях полезных ископаемых, так как она привела к расширению наблюдений, касающихся происхождения минералов и горных пород. Были проведены многочисленные экспедиции в различные регионы мира и собраны обширные фактические данные по месторождениям полезных ископаемых. Исследователи XIX века вернулись к ломоносовским идеям о многообразии процессов минералообразования. Был так же доказан приоритет М. В. Ломоносова и В. М. Севергина в разработке понятия о парагенезисе минералов (приписывавшегося И. А. Брейпгаупту). Все это дало возможность правильно понять современное состояние науки и наметить возможные пути ее развития. Именно такое понимание роли истории науки дается в трудах многих выдающихся мыслителей. Так, А. И. Герцен писал: «Чтобы понять современное состояние мысли, вернейший путь – вспомнить, как человечество дошло до него». На многообразие взаимосвязи минералообразующих растворов с магмами указывали в середине XIX столетия А. Добре и Эли де Бомон. А. Добре применял экспериментальные методы при изучении минеральных месторождений и в 1841 г. получил искусственный касситерит из хлорида олова. В 1847 г. в одной из своих работ Эли де Бомон указывает на магматическое происхождение многих типов минеральных месторождений, и в которой спустя 100 лет получили развитие идеи М. В. Ломоносова о многообразии процессов минералообразования. Фон Котта в своей работе «Учение о рудных месторождениях», вышедшей в 1859 г., сделал правильный вывод о многообразии происхождения месторождений полезных ископаемых. Он указал, что невозможно (подобно нептунистам и плутонистам) дать общее объяснение генезиса всех минеральных месторождений, установив вместе с тем ведущую роль магматических растворов в процессах рудообразования и наличие зонального распределения минералов в месторождениях в зависимости от температурных условий и давления во время их отложения. Вторая половина XIX века характеризовалась развитием новых дискуссий по вопросу образования рудных месторождений. Эти дискуссии имели три основных направления:
Большие достижения в изучении полезных ископаемых и разработке гипотез образования рудных (металлических) и неметаллических полезных ископаемых были достигнуты в России в связи с организацией Геологического комитета (1882 г.), который руководил геологическими исследованиями обширных территорий Российской империи. Геологические работы проводились в нефтеносных районах Апшерона, Северного Кавказа, Средней Азии, Казахстана и др. Исключительно крупную роль в развитии российской геологии и учения о полезных ископаемых сыграл выдающийся ученый А.П.Карпинский (1847 1936 гг.), которого называют «отцом русской геологии». Он впервые предложил схему геологического строения территории Европейской России и выявил складчатые структуры, названные Зюссом «линиями Карпинского». Ему принадлежат крупные труды в области изучения месторождений полезных ископаемых. В 1902 г. К.И. Богдановичем (уроженец Витебской губернии) впервые в России была основана кафедра рудных месторождений в Петербургском горном институте. В 1912 г. им был написан первый учебник на русском языке, посвященный рудным месторождениям, в котором дана классификация месторождений, выполненная главным образом по морфологическим признакам и высказаны оригинальные взгляды на происхождение многих типов руд. В советский период геологические исследования получили небывалый размах на обширных пространствах СССР. На огромном фактическом материале, полученном в результате этих работ, основывались блестящие обобщения многочисленных коллективов советских ученых геологов: А. Н. Заварицкого, С. С. Смирнова, В. И. Смирнова, В. А. Обручева, А. Г. Бетехтина, М. А. Усова, А. Д. Архангельского, А. Е. Ферсмана, Д. В. Наливкина, Ф. И. Вольфсона, И. М. Губкина, Ю. А. Билибина и др. Ценные работы, способствовавшие развитию учения о полезных ископаемых, проведены советской геохимической школой – В. И. Вернадский, А. П. Виноградов, А. Е. Ферсман, А. А. Садков, Д. И. Щербаков, В. В. Щербина, Н. С.Курнаков, А. В. Николаев, М. Г. Валяшко и др. Эти ученые являлись основоположниками геохимии как учения о миграции и концентрации химических элементов не только в СССР, но и во всем мире.
В истории развития горнорудного производства, также как и в истории цивилизации выделяются четыре основных периода: 1) древнейший (до X в. до н. э.); древний (до I в. н. э.); средневековый (до XVIII в.); новый (или современный) [В. И. Старостин, П. А. Игнатьев, 2004]. Древнейший период – исключительно длительный отрезок истории человечества (несколько сотен лет), включающий два этапа развития – каменный и бронзовый века. В каменном веке человек применял твердые породы – кремень, кварцит, обсидиан для изготовления ножей, скребков. В качестве жилищ использовались природные пещеры, в мезолите человек начинает строить жилища из камня, а в неолите (6–4 тысячелетие до н. э.) получило развитие производство керамических изделий и начато изготовление простых украшений из золота, драгоценных камней и керамики. Бронзовый век (4–1 тысячелетие до н. э.) характеризовался использованием человеком меди. Из меди изготавливались различные предметы быта – чаши, украшения, ритуальные изделия. Человек освоил технологию получения бронзы из сплавов меди с оловом, свинцом, сурьмой и медью. Это был новый и весьма важный этап в эволюции человеческого общества. Бронза являлась дорогим материалом. Она использовалась для изготовления оружия, украшений, орудий труда. Возникли первые центры меднорудной деятельности (бассейн Эгейского моря, Малая Азия и др.). Особенно бурное развитие цивилизации в бронзовом веке началось в странах Средиземноморья – Греции, Риме и Египте. Наиболее дефицитным сырьем являлось олово. Его добывали в основном в Греции, часть олова завозилась из Аппенинского полуострова т других регионов Средиземноморья. Из египетских папирусов известно, что золото в Египте добывалось в значительных объемах. его получали при промывке золотоносных песков в долине Нила. Фараоном XIX династии Сёти I (1313–1292 г. до н. э.) была составлена первая «топографо-геологическая карта» золоторудного месторождения Дэрехиб. Древний период (X в. до н. э. – I в. н. э.) ознаменовался возникновением рабовладельческого общества и первых республик – в Греции и Риме. Произошла замена дорогой бронзы более дешевым железом. Интенсивно развивалось сельское хозяйство, что обусловило резкий рост населения. Началась эпоха, когда важнейшим металлом стало железо. Из него изготовлялись не только сельскохозяйственные изделия, но главным образом оружие. Многие племена и народы специализировались в горнорудном и металлургическом ремесле. В Европе освоение железорудных месторождений связывают с племенами кельтов. Введение в хозяйственный оборот железа и изделий из этого металла ускорило развитие человеческого общества. Первые сведения о минеральных богатствах приводятся в поэмах Гомера, Лукреция и в трудах Аристотеля, Плиния Старшего и др. Широкое использование человеком железа для изготовления орудий труда, оружия и других предметов определило смену бронзового века железным (примерно IX – VIII вв. до н. э.). Средневековый период ознаменовался заложением основ рудной геологии и созданием горнорудной промышленности. Крупным шагом в развитии материального производства явилось получение литейного чугуна, а из него стали. Эти новшества способствовали изготовлению пушек и другого вооружения. Мощное развитие получает «кузница» Европы – горные промыслы в Рудных горах. Появляются труды, посвященные минералогии металлургии месторождений серебра, свинца, олова и других металлов (Георг Бауэр). Наиболее знаменательной явилась работа Г. Баурэра «О горном деле и металлургии», которая на протяжении нескольких столетий являлась энциклопедическим справочником для многих поколений рудокопов, геологов и металлургов. В России эпоха европейского Возрождения выразилась в общем подъеме материальной культуры и накоплении сведений о минеральных полезных ископаемых. Исключительно большое значение имел соляной промысел. Сохранились документальные данные о добыче соли из подземных рассолов в Старой Руссе от 1363 г. Для разведки и добычи рассолов применялись буровые скважины, которые крепились деревянными трубами диаметром до 20 см. Старинная скважина в Тотьме достигала глубины 250 м. В 1584 г. в Москве был образован государев Приказ каменных дел, в составе которого в качестве специалистов по поискам и разведке месторождений полезных ископаемых действовали «мерщики», «дозорщики» и «рудознатцы». В 1700 г. был учрежден Приказ рудокопных дел, который в 1718 г. заменен новой высшей государственной организацией – Берг-коллегией. Для использования зарубежного опыта приглашались специалисты из Центральной Европы. Наиболее значительные события происходили во время царствования Петра I (1672–1765 гг.). На Восточно-Европейской равнине разрабатывались болотные и озерные осадочные железные руды, на Кавказе, Алтае и Забайкалье добывали золото, серебро, медь, олово и другие цветные металлы. Особенно активно разрабатывались полезные ископаемые Урала. Подробные сведения о 25 уральских и сибирских горных заводах имеются в трудах В.И. Генина (1676 – 1750 гг.), более 20 лет руководившего горными заводами Олонецкого края, а затем Урала. Огромный вклад в развитие геологии и горного дела внес гениальный русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов.
В течение нового периода была создана горнорудная промышленность в Республике Беларусь. До Великой Отечественной войны в республике добывалось в основном минеральное строительное сырье (мел, Глина, песок, песчано-гравийные смеси), а также торф. Крупнейшим являлось горнорудное предприятие по разработке доломита в Рубе вблизи г. Витебска. В послевоенное время в Беларуси создана разветвленная горнодобывающая промышленность. Производится добыча каменной и калийных солей, нефти, строительного камня, мела, мергеля, доломита, глины, песка, песчаногравийных смесей, подземных пресных и минеральных вод. Крупнейшими горнорудными предприятиями являются: РУП ПО «Беларуськалий», ОАО «Доломит», РУПП «Гранит», а также РУП ПО «Белоруснефть». Основные тенденции в развитии горнорудного производства. Первая тенденция – это рост объемов потребления минерального сырья и расширение качества используемых в промышленности элементов. Так, в средневековый период использовалось примерно 20 химических элементов и совершенно не применялись минеральные удобрения. Объем потребления минерального сырья в мире в последние два столетия увеличивается в среднем на 5-6 % в год. Вторая тенденция – исчерпание фонда месторождений минерального сырья, характеризующихся благоприятными горно-геологическими условиями и находящимися в экономически освоенных районах. Новые месторождение выявляются, как правило, на больших глубинах или в труднодоступных для освоения регионах мира, а также на шельфе морей. Это обусловило увеличение стоимости геологоразведочных и эксплуатационных работ. Третья тенденция – снижение требований промышленности к качеству минерального сырья. Подобная тенденция является следствием непрерывного совершенствования техники и технологии добычи и переработки полезных ископаемых наличием достаточно крупных по запасам, но бедных по содержанию полезного компонента руд (например, медно-порфировые месторождения Чили). Четвертая тенденция – комплексное использование минерального сырья. Создание замкнутых циклов производства, с одной стороны, повышает эффективность работы горнорудных предприятий, а с другой – снижает вредное влияние их на окружающую среду. Таким образом, пройдя длительный эволюционный путь учение о полезных ископаемых окончательно стало на рельсы фундаментальной науки: широко используются достижения космической геологии, механики, математической геологии, химии, физики и компьютерных технологий. жүктеу/скачать 0.86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|