Промышленные типы месторождений. Месторождения твердых солей являются осадочными, возникшими из истинных растворов в особых солеродных бассейнах с ограниченным доступом минерализованных вод в

Месторождения твердых солей являются осадочными, возникшими из истинных растворов в особых солеродных бассейнах с ограниченным доступом минерализованных вод в аридных климатических условиях.

По способу и времени отложения различают месторождения современные внутриконтинентальные озерные и прибрежно-морские, ископаемые (древние), рассолов и соляных источников.

Соляная масса современных месторождений состоит из соляного рассола (рапа) и твердых соляных отложений (самосад). По фазовому состоянию солей в бассейнах различают рапные, сухие и подпесочные озера. По объекту разработки – поверхностная и донная рапа, донные осадки: новосадка, старосадка, корневая соль. Поверхностная рапа перекрывает донные осадки, а донная – пропитывает их. Объем, концентрация и солевой состав поверхностной рапы подвержены значительным сезонным колебаниям. Донная рапа в большей степени насыщена солями, характеризуясь относительным постоянством концентрации и температуры, она заполняет поры и пустоты в пластах солей и пропитывает илы. В составе донных соляных отложений выделяют новосадку, старосадку и корневую соль. Новосадка осаждается из поверхностной рапы в течение года, она может перейти обратно в раствор. Часть новосадки, остающаяся нерастворенной в течение ряда лет, переходит в старосадку. Перекристаллизация старосадки или прямое образование из рапы кристаллического агрегата формируют корневую соль. В рапных озерах поверхностная рапа (рассол) сохраняется в течение всего года, а в сухих – лишь во влажный период; в подпесочных озерах поверхностная рапа отсутствует вообще; соляные отложения в них перекрыты песчаными наносами. По составу солей и рапы выделяются содовый (карбонатный), сульфатный и хлоридный типы бассейнов.

Обобщенная схема порядка солеосаждения следующая: карбонаты Ca и Mg, сульфаты Ca, галит, калиевые и магниевые соли. В природных условиях эта последовательность претерпевает значительные изменения, что обусловлено сложной динамикой физико-химических и гидродинамических условий солеобразования. Воды поверхностного стока, привнос большого количества терригенного песчано-глинистого материала, температурный режим, сезонные и вековые изменения климата влияют на очередность выпадения солей.

Галит является наиболее распространенным минералом всех галогенных формаций. Им сложены мощные залежи на месторождениях каменной соли и подстилающие на калийных месторождениях.

Осадочные (современные) месторождения солей связаны с внутриконтинентальными бессточными впадинами – соляными озерами и прибрежно-морскими бассейнами – лагунами и лиманами, выполненными рапой. По химическому составу рапы и минеральному составу осадков среди современных месторождений выделяют хлоридные (преобладает галит), сульфатные (мирабилит, тенардит, эпсомит) и карбонатные (натрон).

Месторождения соляных озер возникают при превышении испарения над атмосферными осадками и при привносе в озера солей поверхностными и подземными водами. Источником солей являются продукты выветривания щелочных пород, вулканические эксгаляции и соленосные породы галогенных формаций.

Соляные озера хлоридного типа распространены в южных районах европейской части России -Эльтон и Баскунчак, хлоридного и сульфатного типов – в Казахстане, в Кулундинской степи; карбонатного типа – оз. Серлз в США и др.

Осадочные (прибрежно-морские) месторождения представлены лиманами, лагунами и заливами. Они формируются в условиях затрудненного притока морских вод (узкие проливы, пересыпи и валы-бары, отделяющие их от моря) и испарения при устойчивом жарком и сухом климате.

Месторождения прибрежно-морского типа распространены вдоль побережья Черного, Каспийского и Аральского морей. Наиболее характерным примером является залив Кара-Богаз-Гол, а также оз. Сиваш на побережье Азовского моря.

Осадочные ископаемые (древние) месторождения солей. Древние солеродные бассейны были преимущественно мелководными. Время формирования соляной толщи измеряется тысячами и десятками тысяч лет. На начальных стадиях галогенеза образовывались доломит-гипс- ангидритовые породы, затем преимущественно каменная соль и завершается процесс формированием калийно-магнезиальных солей. Калийные соли имеют ограниченное распространение в галогенных формациях, так как выпадают при концентрации рапы от 32 до 40%. Такие концентрации возникают на заключительных стадиях выпаривания морских рассолов и поэтому калийные соли завершают разрез галогенной формации. После отложения в осадок соли претерпевали диагенетическую перекристаллизацию, в ходе которой могли происходить локальные новообразования.

Ископаемые соляные залежи сложены главным образом (в порядке убывания распространенности): ангидритом и гипсом, каменной солью, калийными и калийно-магниевыми солями (чаще сильвином и карналлитом), сульфатами натрия (обычно тенардитом и мирабилитом), боратами.

Ископаемые месторождения каменной соли. По условиям залегания соляных пород выделяют три основных типа месторождений: 1) пластовые со спокойным залеганием пластов; 2) пластовые дислоцированные складчатые; 3) солянокупольные. Для месторождений первых двух типов характерно слоистое внутреннее строение, пластовая и линзовидная форма залежей. В связи с высокой пластичностью солей часто возникают складки течения, иногда наблюдаются раздувы. Примером является Славяно-Артемовское месторождение на Украине.

В солянокупольных месторождениях соляные купола слагают ядра округлых или вытянутых брахиантиклиналей. Мощность соли в ядре купола достигает нескольких километров. Соляные массивы (купола или штоки) имеют форму цилиндрических или округлых грибообразных тел (месторождение Илецкое в Оренбурской области). Площадь соляных куполов составляет десятки квадратных километров. Вокруг соляных куполов распространены кольцеобразные компенсационные впадины. Перекрывающие гипс-ангидритовые и карбонатные породы при выщелачивании верхних слоев соляного ядра обрушаются, образуя шляпу соляного купола – кепрок (рис. 20).

Рис. 20.Разрез типичного соляного купола с хорошо развитым кепроком (по Г. Тоду и др.):

1 — соляной шток; 2—5 — зоны кепрока (2 — ангидритовая, 3 — гипсовая, 4 — кальцитовая сероносная, 5 — кальцитовая); 6 — нефть; 7 — осадочные породы, дислоцированные при образовании соляного купола.

 

В месторождениях твердых солей широко распространены карстовые явления, усложняющие разработку месторождений.

Ископаемые месторождения калийно-магниевых хлоридных солей, представленные субгоризонтальными пластовыми залежами и линзами мощностью в несколько метров, иногда с участками, осложненными соляной тектоникой, складчатостью, выполненными сильвином, карналлитом и галитом, переслаивающимися с каменной солью (месторождения Верхнекамского бассейна в России –рис. 21), Припятского в Белоруссии, Саскачеванского в Канаде).

 

Рис. 21.Схематический геологический разрез пермских отложений южной части Соликамской впадины. По П. П Матвееву (с упрощением):

1 — 2 — верхняя пермь, уфимский ярус: 1 — шешминский горизонт (песчаники, алевролиты, аргиллиты); 2 — соликамский горизонт (известняково-песчаные, мергелистые, глинистые породы); 3—7 — нижняя пермь, кунгурский ярус, иреньский горизонт: 3 — переходная толща, покровная и подстилающая каменная соль, 4 — калийная соль, 5 — маркирующая нижняя ангидрит-соляно-мергельная пачка, 6 — гипсовая шляпа, 7 — глинисто-доломит-ангидритовая соленосная толща, переходящая внизу в доломит-ангидритовую толщу филипповского горизонта; 8 — кошелевская и лекская свиты кунгурского яруса (конгломераты, песчаники); 9 — артинский ярус (карбонатные, ангидритовые и песчано-конгломератовые породы).

 

Ископаемые месторождения сульфатных и сульфатно-хлоридных калийных солей, представленные линзообразными, пластово-линзообразными и купольными залежами изменчивой морфологии и мощности (до нескольких метров), нередко смятыми в складки и осложненные разломами. В их составе главными являются каинит (KCL MgSO₄ 3H₂O), лангбейнит (2MgSO₄ K₂SO₄), подчиненными – сильвин, полигалит, галит, гипс и ангидрит (месторождения Прикарпатского бассейна на Украине, Прикаспийского – в России и Казахстане, Северо-Германского в Германии и Польше).

Наиболее значительные скопления каменной, калийной, калийно-магниевых солей, гипса и ангидрита связаны с краевыми (Предуральский, Предкарпатский и др.) или синклинальными (Московский, Вилюйский, Северо-Германский и др.) прогибами платформ. В истории Земли основными периодами образования галогенных формаций являются: ранний палеозой (галогенные формации Сибирской и Северо-Американской платформы), средний и поздний девон (соленакопление Восточно-Европейской платформы), в карбоне мощное соленакопление наблюдается на Северо-Американской платформе. В пермский период галогенное осадконакопление достигло максимального развития: на всем протяжении Предуральского прогиба, в краевых прогибах Восточно-Европейской платформы, в Прикаспии, Днепрово-Донецкой впадине образовались мощные соленосные формации.

Месторождения рассолов и соляных источников представлены концентрированными рассолами, циркулирующими в породах и трещинных зонах. При выходе таких рассолов на поверхность возникают соляные источники.

Подземные воды хлоридно-сульфатно-содового состава известны на большинстве нефтяных и газовых месторождений Северного Кавказа, Азербайджана, Западной Сибири. Из этих вод можно извлекать соду, буру, йод, бром, поваренную соль.

 

ФОСФАТНОЕ СЫРЬЕ (АПАТИТЫ И ФОСФОРИТЫ)