Каолины развиты в пределах Микашевичско-Житковичского выступа кристаллического фундамента. Они представляют собой продукт выветривания гранитогнейсов и гнейсов. Каолины, как правило, светло-серые и белые, слюдистые с примесью гидрослюд и монтмориллонита. Выявлены 4 месторождения: Ситница, Дедовка, Березина и Люденевичи – и несколько проявлений (Скрипицкое, Глушковичи, Селище). Залежи плащеобразные, мощность их 1,2–29,3 м (в среднем 10 м), глубина залегания – от 13 до 35 м. Прогнозные ресурсы оцениваются в 26,9 млн т. Предварительно разведаны 2 месторождения – Ситница (запасы по категории С1 – 6,5 млн т) и Дедовка (запасы по категории С1 – 6,3 млн т). Выход обогащенного каолина составляет 21,2–76,8 %. Они пригодны для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, не требующих высокой белизны, а также шамотных изделий.
Лекция 21. ПЕСОК, ГРАВИЙ, ПЕСЧАНИКИ
И КВАРЦИТЫ
Общие сведения. Песок – рыхлая осадочная порода, представленная мелкими обломками и зернами различных минералов и горных пород разной формы, размеров и степени окатанности. По гранулометрическому составу среди них различают мелкозернистые (величина зерен 0,25–0,1 мм), среднезернистые (0,5–0,25 мм), крупнозернистые (1–0,5 мм) и грубозернистые (2–1 мм) разности. Минеральный состав песков весьма разнообразный: кварцевые, кварц-полевошпатовые, кварц-глауконитовые, смешанные и др.
Гравий – рыхлая осадочная порода, состоящая из более или менее окатанных обломков различных горных пород (гранита, кремнистых пород, кварцита и др.) и минералов (большей частью кварца), причем размер зерен в основном варьирует от 1 до 10 мм (по данным некоторых авторов, – от 2 до 10 мм). Гравий в природе почти всегда встречается в смеси с песком, образуя песчано-гравийные и гравийно-песчаные породы, содержащие песок в количестве от 10 до 90 %.
Песчаники – осадочные сцементированные обломочные породы с зернами от 0,1 до 1 мм (по данным некоторых авторов, от 0,1 до 2 мм). По составу обломочных зерен выделяют песчаники трех основных типов: 1) мономинеральные (кварцевые), 2) олигомиктовые, 3) полимиктовые (граувакки, туффиты и др.). Цемент песчаников разнообразен (известковый, глинистый, кремнистый, железистый и др.).
Кварциты – это метаморфизованные и перекристаллизованные песчаники существенно кварцевого состава, в которых кварцевые зерна плотно прилегают друг к другу, образуя сплошную тонкозернистую массу, обладающую высокой механической прочностью.
Свойства. В основе применения в промышленности перечисленных выше горных пород лежат разнообразные физические и химические их свойства: рыхлость одних и механическая прочность других, абразивная способность зерен кварца, высокое содержание кремнезема и обусловленные этим огнеупорность и кислотоупорность. Залежи песка или гравия, разрабатываемые для заполнителей бетонов, должны быть чистыми, т. е. не содержать глинистого вещества, слюды и органических примесей. Для заполнителей бетонов очень важно такое свойство, как устойчивость к износу, особенно в тех случаях, когда бетон предназначен для дорожного строительства. Прочность заполнителя также имеет большое значение. Хороший заполнитель должен обладать большой устойчивостью к замораживанию и оттаиванию, увлажнению и усыханию. Трещиноватые и пористые обломки вредны, поскольку они могут расщепиться, расслоиться или растрескаться в бетоне. Имеет значение также форма частиц. Наиболее предпочтительны изометричные, округлые частицы, так как угловатые обломки делают бетон «шероховатым».
Свойства песка и гравия определяются тремя способами: визуальным осмотром, лабораторными испытаниями и петрографическим изучением.
Применение в промышленности. Песок и гравий применяются в качестве заполнителей, инертных и отощающих материалов в производстве строительного и силикатного кирпича, бетона, вяжущих растворов, стеновых блоков и т. п. Песок, гравий и щебень используются также для балластировки железнодорожных путей, устройства основания и подстилающего слоя автомобильных дорог. Фильтровальные пески применяются при создании мощных фильтровальных систем для очистки питьевой и технической воды, формовочные пески – для получения литейных форм и стержней, кварцевые пески – в стекольном производстве. Из кварцитов, обладающих большой механической прочностью, мелкозернистостью, малой пористостью и высокой кислотоупорностью получают материалы, используемые для сооружения кислотных башен, хранилищ для кислот и т. п.
Общетехнические условия. Качество и пригодность песков, гравия и кварцитов для различных видов производства определяются соответствующими ГОСТами и техническими условиями, в которых предусматриваются необходимые требования к гранулометрическому и минеральному составу обломков, степени их выветрелости, механической прочности, содержанию вредных примесей и др. Так, применяемые при плавке медных и никелевых концентратов флюсы из песчаников и кварцитов должны содержать не менее 80 % SiO2 и минимальное количество вредных примесей – оксидов железа, алюминия, магния и кальция.
Требования, предъявляемые к кварцевым пескам для стекольного производства, следующие: 1) однородность гранулометрического состава – не менее 90 % зерен с размерами от 0,1 до 0,3–0,5 мм; 2) содержание кварца не менее 96 %, а для оптического, зеркального и других стекол высших сортов – 99,3–99,8 %; 3) минимальное содержание оксидов железа и хрома, окрашивающих стекло в желтый и зеленый цвет.
Песчаники и кварциты, применяемые для производства динаса (огнеупор, содержащий не менее 90–93 % кремнезема и изготовленный на известковой, известково-железистой или иной связке), должны содержать не менее 95–97 % SiO2. Вредные примеси, которые лимитируются, – Fe, Al и Ca.
Технология производства стекла. Современная технология получения стекла включает ряд последовательных операций: подготовку необходимых сырьевых компонентов, их смешивание в определенных соотношениях в однородную шихту, варку шихты в стекловаренных печах для получения однородной жидкой стекломассы, доведения этой стекломассы до оптимальной для формирования изделий температуры и вязкости, формирование изделий, постепенное охлаждение полученных изделий, обработку (термическую, химическую, механическую) отформованных изделий.
Сырьевые материалы, используемые в производстве стекла, подразделяют на главные и вспомогательные. Главные материалы – кремнезем (обычно кварцевый песок или молотый кварц), борный ангидрид (бура или борная кислота), фосфорный ангидрид, оксид алюминия (глина, каолин, полевой шпат, глинозем), оксиды щелочных металлов (сода или безводный сульфат натрия, поташ, литийсодержащие минералы) и др. К вспомогательным сырьевым материалам относят всевозможные осветлители (сульфаты натрия и алюминия, хлористый натрий и другие, способствующие удалению пузырей), обесцвечиватели (для окисления соединений железа), красители (оксиды различных металлов), глушители (различные фтористые соединения) и восстановители (углеродистые вещества).
Стекловарение ведется при температурах 1400–1600 оС. Выделяются три стадии: провар, или собственно варка, когда происходит химическое взаимодействие между компонентами шихты и образование вязкой массы; очистка, или осветление, – удаление пузырьков и растворение остаточных кварцевых зерен; студка – охлаждение стекломассы до отпимальной температуры для получения из нее изделий.
Генетические типы промышленных месторождений. Основное промышленное значение имеют экзогенные месторождения песка и гравия, представляющие собой либо обломочные продукты выветривания, либо механические осадки, возникшие в результате переноса водными потоками или ветром продуктов выветривания различных коренных пород. Среди них выделяют аллювиальные, моренные, флювиогляциальные, морские и озерные песчаные и гравийно-песчаные отложения.
Осадочные месторождения песчаников сформировались в результате уплотнения и цементации песков, накопившихся в озерных или морских бассейнах. Цемент может быть первичным или вторичным. Залежи имеют, как правило, пластообразную форму, значительное распространение по площади и относительно выдержанную мощность. В пределах Восточно-Европейской платформы известны многочисленные месторождения кремнистых песчаников. Наиболее крупные из них: Тарасовское и Долотинское в Ростовской области (Россия) и Баническое в Сумской области (Украина).
Метаморфогенные месторождения кварцитов сформировались на низших ступенях регионального метаморфизма докембрийских и палеозойских песчаников. Залежи кварцитов представлены пластообразными и линзообразными телами. Такие месторождения имеются в пределах Украинского (Овручское) и Балтийского (Шокшинское, Сегозерское и др.) кристаллических щитов, Уральской геосинклинали (Рудничное месторождение на Среднем Урале).
Геология месторождений. Овручское месторождение кварцитов находится в Житомирской области Украины в 1,5 км к северу от ст. Толкачевская. Оно многие годы разрабатывалось строительными организациями Беларуси. Месторождение приурочено к северной части Украинского кристаллического щита и связано с овручской свитой, относимой к протерозою. Породы этой свиты прослежены на площади длиной 65 км и шириной 5–20 км. Кроме кварцитов и кварцитовидных песчаников в составе овручской свиты распространены пирофиллитовые профиллит-хлоритовые сланцы, конгломераты, кварцевые порфиры, порфириты и диабазы. Мощность свиты до 150 м. Породы вскрыши представлены четвертичными песками, глинистыми со щебенкой и валунами кварцитов. На Толкачевском участке Овручского месторождения мощность вскрыши составляет 0,6–5,0 м. Кварциты и кварцитовидные песчаники слагают на этом участке северное крыло крупной брахиантиклинали, углы падения которого составляют 10–15 о.
Полезное ископаемое имеет розовую, буровато-розовую, серую и розово-бурую окраску. Структура пород мелкозернистая. Сложены кварциты и кварцитовидные песчаники главным образом кварцем, в незначительном количестве присутствуют мусковит и пирофиллит, а в качестве акцессорных минералов – циркон, гематит, ильменит, апатит, рутил, лейкоксен и гидрогетит. Диаметр зерен кварца в кварцитах и песчаниках в основном 0,05–0,30 мм. Мощность продуктивного горизонта колеблется от 20–25 до 75 м. Химический состав кварцитов (%): SiO2 95–99; Al2O3 0,46–5,50; Fe2O3 0,09–3,68; CaO 0,19–1,44. Огнеупорность их 1750–1780 оС. Породы пригодны для получения динаса, а также для изготовления бутового камня, щебня и др.
Месторождения песков и песчано-гравийного сырья Беларуси. Месторождения песков стратиграфически связаны с четвертичной толщей, реже – с отложениями палеоген-неогена. Они, как правило, водно-ледникового и озерно-аллювиального происхождения, на юге Беларуси имеются также пески эолового генезиса. Песчано-гравийные и песчано-галечниковые образования обычно связаны с моренными и конечно-моренными, реже с аллювиальными и древнеаллювиальными аккумуляциями.
Сырьевая база строительных и силикатных песков включает около 80 месторождений с общими запасами 348,0 млн м3. Пески залегают на поверхности или близко от последней в виде линзовидных или пластообразных залежей различных размеров. Мощность отдельных залежей достигает 15 м. Разрабатывается более 35 месторождений. Среди них – Кульбаки, Оршанское, Песчаная Гора, Ольшанка и др. Ежегодная добыча составляет 7–8 млн м3.
Залежи формовочных песков выявлены в Жлобинском (месторождение Четверня) и Добрушском (Ленино) районах Гомельской области. Месторождение Четверня эксплуатируется Жлобинским карьероуправлением, а Ленино – Гомельским горно-обогатительным комбинатом. Ежегодно добывается 0,55–0,60 млн м3 формовочных песков.
Залежи песчано-гравийного материала широко распространены на севере и в центре Беларуси. По размерам они обычно небольшие (до 50 га), иногда более. Мощность продуктивной толщи – от 1–3 до 10–20 м. Гранулометрический состав непостоянный, содержание основных компонентов варьирует (%): гравия – от 5–10 до 75, гальки – от 0 до 55, песка – от 5–10 до 75, глинистых частиц – до 5–7. Разведано более 130 месторождений с общими запасами 704,4 млн м3, из них эксплуатируется около 80 месторождений. Ежегодно добывается 2,5–2,9 млн м3 песчано-гравийного материала.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Еремин Н. И. Неметаллические полезные ископаемые: Учеб. для вузов. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. – 284 с.
2. Кравцов А. И. Основы геологии горючих ископаемых: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 1982. – 424 с.
3. Кужварт М. Неметаллические полезные ископаемые / Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 472 с.
4. Курс месторождений неметаллических полезных ископаемых: Учеб. пособие для вузов / Под ред. П. М. Татаринова. – М.: Недра, 1969. – 472 с.
5. Курс месторождений твердых полезных ископаемых: Учеб. пособие для вузов / П. М. Татаринов, А. Е. Корякин, А. С. Голиков и др. – Л.: Недра, 1975. – 631 с.
6. Матвеев А. К. Угольные бассейны и месторождения зарубежных стран: Учеб. пособие для вузов. – М.: МГУ, 1979. – 311 с.
7. Месторождения твердых горючих ископаемых. 27-й МГК. Т. 14. – С. 14 / Под ред. В. С. Борисова, М. В. Великанова, М. В. Голицына, В. Р. Клер. – М.: Наука, 1984. – 110 с.
8. Минеральные ресурсы мира / Под ред. Л. В. Оганесяна. – М.: ГНПП «Аэрогеология», 1998. – 738 с.
9. Основы геологии горючих ископаемых / И. В. Высоцкий, Ю. И. Корчагина, В. В. Семенович и др.: Учеб. для вузов. – М.: Недра, 1986. – 366 с.
10. Основы геологии горючих ископаемых / В. В. Семенович, И. В. Высоцкий, Ю. И. Корчагина и др.: Учеб. для вузов. – М.: Недра, 1987. – 397 с.
11. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых (пособие для лабораторных занятий): Учеб. пособие для вузов / И. Ф. Романович, А. В. Коплус, И. Н. Тимофеев и др. – М.: Недра, 1982. – 207 с.
12. Романович И. Ф. Месторождения неметаллических полезных ископаемых: Учеб. пособие для вузов. – М.: Недра, 1986. – 366 с.
13. Смирнов В. И. Геология полезных ископаемых. – М.: Недра, 1982. – 688 с.
Дополнительная
14. Ажгиревич Л. Ф. Буроугольная формация кайнозоя Белоруссии. – Мн.: Наука и техника, 1981. – 205 с.
15. Бейтс Р. Л. Геология неметаллических полезных ископаемых / Пер. с англ. – М.: Мир, 1965. – 546 с.
16. Высоцкі Э. А., Пятрова Н. С. Асаблівасці мінералагічнага складу эвапарытавых каліяносных фармацый // Літасфера. 1996. – № 4. – С. 95–101.
17. Высоцкий Э. А. Тектонические типы бассейнов калиенакопления // Условия образования месторождений калийных солей. – Новосибирск: Наука, 1990. – С. 23–29.
18. Высоцкий Э. А. Калийные соли и угли как показатели климатических изменений в геологической истории Земли // Литосфера. 1995. – № 3. – С. 53–59.
19. Высоцкий Э. А. Твердые полезные ископаемые Беларуси: современное состояние, проблемы и перспективы освоения // Выбр. навук. працы Беларус. дзярж. ун-та. Т. 7. Біялогія. Геаграфія. – Мн.: БДУ, 2001. – С. 241–264.
20. Высоцкий Э. А., Демидович Л. А., Деревянкин Ю. А. Геология и полезные ископаемые Республики Беларусь: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Універсітэцкае, 1996. – 184 с.
21. Гапеев А. А. Твердые горючие ископаемые (каустобиолиты): Учеб. для вузов. – М.: Гос. изд-во геол. лит., 1949. – 335 с.
22. Генетические типы, закономерности размещения и прогноз месторождений брусита и магнезита / П. П. Смолин, А. И. Шевелев, Л. П. Урасина и др. – М.: Недра, 1984. – 318 с.
23. Геологическое строение и условия формирования Бриневского местрождения гипса / Э. А. Высоцкий, А. А. Махнач, Н. С. Петрова и др. // Природные ресурсы. 2001. – № 4. – С. 22–34.
24. Геология месторождений фосфоритов. Сб. статей / Пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – 312 с.
25. Голицын М. В., Голицын А. М. Все об угле. – М.: Наука, 1989. – 192 с.
26. Джейкс А., Луис Дж., Смит К. Кимберлиты и лампроиты Западной Австралии. – М.: Недра, 1989. – 430 с.
27. Каминский Ф. В. Новый генетический тип промышленно-алмазоносных пород – лампроиты Западной Австралии // Экономика минерального сырья и геологоразведочных работ. – М.: ВИЭМС, 1987. – 47 с.
28. Киевленко Е. Я., Сенкевич Н. Н., Гаврилов А. П. / Геология месторождений драгоценных камней. – М.: Недра, 1974. – 328 с.
29. Колтун В. И., Роскош Я. Т., Сеньковский Ю. М. Литогенез серных месторождений Предкарпатья. – Киев: Наукова думка, 1972. – 156 с.
30. Кореневский С. М. Комплекс полезных ископаемых галогенных формаций. – М.: Недра, 1973. – 300 с.
31. Кропачева С. К. Сравнительный анализ строения сероносных галогенных формаций. – М.: Недра, 1981. – 120 с.
32. Кудряшов А. И. Верхнекамское месторождение солей. – Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. – 429 с.
33. Международный толковый словарь по петрологии углей. Пер. с англ. / Под ред. П. П. Тимофеева и Л. И. Боголюбова. – М.: Наука, 1965. – 266 с.
34. Мінеральна-сыравінная база Беларусі: стан, праблемы і перспектывы развіцця / В. Бескапыльны, Э. Высоцкі, Р. Гарэцкі і інш. // Сучасныя праблемы геалогіі Беларусі, Літвы і Польшчы: Матэрыялы Міжнар. навук. канф., прысвечанай 200-годдзю з дня нараджэння Ігната Дамейкі (Мінск, 13 верасня 2002 г.). Мн.: Інстытут геалагічных навук НАН Беларусі, 2002. – С. 78–101.
35. Озол А. А. Бороносность галогенных и вулканогенно-осадочных формаций мира // Геологические методы поисков и разведки полезных ископаемых. – М.: ВИЭМС, 1979. – 66 с.
36. Отрешко А. И. Сероносные провинции и районы азиатской части СССР. – М.: Недра, 1977. – 142 с.
37. Поиски и разведка месторождений минерального строительного сырья: На примере четвертичных отложений: Учеб. пособие для вузов / В. И. Ярцев, Э. А. Высоцкий, В. Н. Губин и др. – Мн.: БГУ, 2002. – 175 с.
38. Поиски, разведка и промышленная оценка месторождений хризотил-асбеста / К. К. Золоев, М. Я. Шмаина, В. И. Чемякин, К. Г. Башта. – М.: Недра, 1979. – 94 с.
39. Полезные ископаемые Беларуси: К 75-летию БелНИГРИ / Редкол.: П. З. Хомич и др. – Мн.: Адукацыя і выхаванне, 2002. – 528 с.
40. Полкунов В. Ф. Глобальная позиция месторождений самородной серы и тектоника плит. – Львов, 1986. – 41 с. Деп. ВИНИТИ. № 8613 – В 86.
41. Савельев А. К. Геология баритовых месторождений. – М.: Недра, 1978. – 190 с.
42. Савко А. Д., Шевырев Л. Т., Зинчук Н. Н. Эпохи мощного корообразования и алмазоносного магматизма в истории Земли. – Воронеж: ВГУ, 1999. – 102 с.
43. Соколов А. С. Генетическая классификация месторождений самородной серы // Геохимия и минералогия самородной серы. – М., 1972. – С. 40–55.
44. Соколов А. С. Основные закономерности строения и размещения месторождений серы // Закономерности образования и размещения месторождений серы как теоретическая основа их прогноза и поисков. – Киев: Наукова думка, 1980. – С. 10–23.
45. Строение и закономерности размещения серных месторждений СССР / В. И. Китык, В. Ф. Полкунов, О. Т. Степаненко и др. – Киев: Наукова думка, 1979. – 320 с.
46. Торфяные ресурсы мира / Под ред. А. С. Оленина. – М.: Недра, 1988. – 384 с.
47. Ферсман А. Е. Драгоценные и цветные камни СССР: Избр. тр. Т. 7. – М.: АН СССР, 1962. – 592 с.
48. Фосфаты на рубеже XXI века / Под ред. Ю. А. Кипермана. – Москва – Алматы – Жанатас: АОЗТ «Геоинформмарк», 1996. – 108 с.
49. Чебаненко В. В. Геологическое строение Мишракского месторождения самородной серы (Ирак) // Геология месторождений самородной серы. – М.: Недра, 1969. – С. 374–379.
50. Юсипов А. А., Чупров В. И., Юсипов Р. А. Мировой рынок цветных камней и минералов // Минеральные ресурсы России, 1999. – № 4. – С. 52–60.
51. Яншин А. Л., Жарков М. А. Фосфор и калий в природе. – Новосибирск: Наука, 1986. – 190 с.
52. Ярцев В. И., Аношко Я. И. Минералогия. Изучение и определение обломочных минералов антропогеновых пород Беларуси: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Дизайн ПРО, 1998. – 368 с.
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................ 3
