Залегания горных пород и полезных ископаемых

ЗАЛЕГА́НИЕ ГО́РНЫХ ПОРО́Д, по­ло­же­ние, фор­ма и взаи­мо­от­но­ше­ние гео­ло­гич. тел в зем­ной ко­ре. Оса­доч­ные по­ро­ды, как пра­ви­ло, за­ле­га­ют в ви­де сло­ёв (пла­стов), пер­во­на­чаль­но рас­по­ло­жен­ных го­ри­зон­таль­но или по­ло­го на­клон­но (пер­вич­ное, или не­на­ру­шен­ное, за­ле­га­ние). Под воз­дей­ст­ви­ем тек­то­нич. дви­же­ний и де­фор­ма­ций, маг­ма­тич. дея­тель­но­сти, ме­та­мор­физ­ма, эк­зо­ген­ных про­цес­сов (дви­же­ния лед­ни­ков, ополз­ней, кар­ста, реч­ной эро­зии и др.) про­ис­хо­дит на­ру­ше­ние пер­вич­но­го за­ле­га­ния сло­ёв – они при­об­ре­та­ют од­но­сто­рон­ний (мо­но­кли­наль­ный) на­клон, из­ги­ба­ют­ся, ис­пы­ты­ва­ют раз­рыв сплош­но­сти, вслед­ст­вие че­го воз­ни­ка­ют вто­рич­ные фор­мы З. г. п. – мо­но­кли­на­ли, флек­су­ры, раз­но­об­раз­ные по фор­ме и ве­ли­чи­не склад­ки, час­то ос­лож­нён­ные раз­рыв­ны­ми на­ру­ше­ния­ми. B слож­но дис­ло­ци­ро­ван­ных тол­щах на крыль­ях и в замка́х скла­док мо­жет на­блю­дать­ся опрокинутоe (пе­ре­вёр­ну­тое) З. г. п., при ко­то­ром на­ру­ше­на нор­маль­ная стра­ти­гра­фич. по­сле­до­ва­тель­ность сло­ёв и бо­лее древ­ние слои рас­по­ло­же­ны вы­ше мо­ло­дых. Эле­мен­ты З. г. п. – ази­му­ты ли­нии про­сти­ра­ния, ли­нии па­де­ния и угол па­де­ния, оп­ре­де­ляю­щие по­ло­же­ние пла­стов в про­стран­ст­ве, за­ме­ря­ют­ся гор­ным ком­па­сом.

В тол­щах слои­стых оса­доч­ных по­род раз­ли­ча­ют согласноe З. г. п., ха­рак­те­ри­зую­щее­ся пол­но­той и не­пре­рыв­но­стью стра­ти­гра­фич. по­сле­до­ва­тель­но­сти сло­ёв, и несогласноe З. г. п., при ко­то­ром в тол­ще осад­ков от­сут­ст­ву­ют слои к.-л. воз­рас­тно­го диа­па­зо­на, что об­у­слов­ле­но на­ли­чи­ем пе­ре­ры­ва в осад­ко­на­ко­п­ле­нии. Мор­ские и озёр­ные от­ло­же­ния, на­ко­пив­шие­ся в рас­ши­ряю­щих­ся и на­сту­паю­щих на су­шу вод­ных бас­сей­нах, при­об­ре­та­ют транс­грес­сив­ное залеганиe. Для не­го ха­рак­тер­ны по­сле­до­ва­тель­ное уве­ли­че­ние пло­ща­ди рас­про­стра­не­ния сло­ёв (от древ­них к мо­ло­дым) и сме­на в раз­ре­зе сни­зу вверх при­бреж­ных от­ло­же­ний (обыч­но сред­не- и круп­но­об­ло­моч­ных) бо­лее глу­бо­ко­вод­ны­ми (гли­ни­сты­ми, кар­бо­нат­ны­ми). Oбратная по­сле­до­ва­тель­ность свой­ст­вен­на рег­рес­сив­но­му З. г. п., воз­ни­каю­ще­му при по­сте­пен­ном со­кра­ще­нии пло­ща­ди мор­ских или озёр­ных бас­сей­нов. Вы­де­ля­ют так­же ингрессивноe З. г. п., ко­то­рое фор­ми­ру­ет­ся при за­пол­не­нии мор­ски­ми или озёр­ны­ми осад­ка­ми по­ни­же­ний древ­не­го рель­е­фа (реч­ных до­лин, кот­ло­вин). При этом про­ис­хо­дит при­леганиe (прислонениe) сло­ёв к бо­лее древ­ним по­ро­дам по по­верх­но­сти, со­от­вет­ст­вую­щей скло­ну древ­не­го рель­е­фа.

Ин­тру­зив­ные гор­ные по­ро­ды за­ле­га­ют в зем­ной ко­ре в ви­де со­глас­ных (сил­лы, лак­ко­ли­ты, ло­по­ли­ты, фа­ко­ли­ты и др.) и не­со­глас­ных (што­ки, дай­ки, ба­то­ли­ты и др.) с вме­щаю­щи­ми по­ро­да­ми ин­тру­зив­ных тел. Фор­мы за­ле­га­ния вул­ка­нич. гор­ных по­род: ла­во­вые по­то­ки, по­кро­вы, ку­по­ла; слои пи­рок­ла­стич. ма­те­риа­ла, а так­же жер­ло­ви­ны (нек­ки), труб­ки взры­ва и др.

Минерал — природное химическое соединение различных элементов, образовавшееся в результате естественных физико-химических процессов.

Минералы слагают горные породы, которые могут состоять из одного или нескольких минералов.

Горные породы делятся на полезные ископаемые и пустые породы.

Полезное ископаемое — природные минеральные вещества, которые при современном уровне техники, могут быть с достаточным экономическим эффектом использованы в народном хозяйстве в естественном виде или после переработки.

Пустые породы — либо окружают полезное ископаемое(боковые породы), либо содержатся внутри его.

Такое деление конечно условно.

Горные породы могут классифицироваться по:

а) агрегатному состоянию — твёрдые, жидкие, газообразные.

б) по виду использования — горючие, руды чёрных и цветных металлов, строительные материалы, химическое сырье и т.д.

в) по происхождению — коренные или изверженные (эффузивные — излившиеся на поверхность и интрузивные — застывшие внутри земной коры);

метаморфические — видоизмененные под воздействием температуры и давления;

осадочные — обломочные ( песчаники, сланцы, глины ), химические

( соли ) и органические (уголь, известняк, и т.д.)

Особенности происхождения определяют основные физико-химические свойства горных пород:

Твёрдость — способность горной породы сопротивляться внедрению инструмента;

Относительная твёрдость определяется по шкале Мооса, состоящей из 10 эталонных минералов, каждый из которых оставляет на предыдущем царапину:

Тальк -1; Гипс — 2; Кальцит — 3; Флюорит — 4; Апатит — 5; Полевой шпат — 6; Кварц — 7; Топаз — 8; Корунд — 9; Алмаз — 10.

Вязкость — способность горной породы сопротивляться отделению части от её массива;

Хрупкость — обратная вязкости;

Пластичность — способность горной породы изгибаться без разрыва сплошности;

Разрыхляемость — способность горной породы увеличиваться в объёме после разрушения

Для угля основные свойства объединяются единым критерием — сопротивляемость угля резанию — способность углей противостоять механическому воздействию — кг/см

Совместное влияние различных свойств горных пород на их добываемость характеризуется — коэффициентом крепости горных пород (коэф. М.М. Протодьяконова)

для угля = 1-2; аргиллита 3-4; песчаника 6-8

Скопление полезного ископаемого в земной коре называется месторождением.

Сосредоточение несколько аналогичных месторождений в одном географическом районе называется бассейном.

Полезные ископаемые могут залегать в виде:

Пласт — залегание осадочных горных пород в виде плиты, ограниченной более или менее параллельными плоскостями. Пласты связаны с окружающими породами стратиграфически, т.е. по возрасту ( чем выше залегает слой пород, тем он моложе ). В пластах залегают угли, сланцы, известняки, соли.

Залежь — скопление полезного ископаемого в земной коре, отчётливо отличающееся от окружающих пород, стратиграфически не связаное с ними. Обычно образуются при застывании магмы. В залежах залегают руды металлов.

Жила — трещина в земной коре, заполненная минеральным веществом.

Кроме того, могут встречаться лакколиты, батолиты, друзы, гнёзда, россыпи и т.д.

Неоднократные подъёмы и опускания земной коры (трансгрессии и регрессии) привели к образованию нескольких пластов — свит.

Пустые породы, окружающие полезное ископаемое, называется боковыми или вмещающими.

Сверху — кровля или висячий бок, снизу — почва или лежачий бок.

Пустые породы, находящиеся внутри полезного ископаемого называется прослойками.

Положение пласта в пространстве определяется элементами залегания.

а) линия простирания — линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью.

б) азимут простирания — угол между линией простирания и направлением нулевого меридиана.

в) линия падения — линия пересечения пласта с вертикальной плоскостью

г) угол падения — угол, образованный линией падения и горизонтальной плоскостью.

д) мощность — расстояние между кровлей и подошвой пласта по нормали.

Угольные пласты делятся:

а) по мощности:

весьма тонкие — 0,0-0,7м.

тонкие — 0,71-1,3м.

средней мощности -1,31-3,5м.

мощные — свыше 3,5м.

б) по углу падения:

пологие 0° -18°

наклонные 18 — 35

круто наклонные 35° — 55°

крутые свыше 55°

В период образования полезные ископаемые (особенно осадочные) залегали горизонтально.

К генетическим нарушениям можно отнести: вздутие или утонение пласта, вклинивание пласта, расщепление пласта и т.д.

Однако, под воздействием тектонических смещений земной коры пласты значительно меняют своё положение. Возникают тектонические нарушения:

Пликативные — (без разрыва сплошности):

Антиклиналь — складка «горбом вверх»

Синклиналь — складка «горбом вниз»

Моноклиналь — резкое изменение угла падения;

а так же дизъюнктивные (с разрывом сплошности)

Сброс

Взброс

Сдвиг

Надвиг

Горст

Грабен и другие

Эти нарушения в значительной мере мешают нормальной разработке, особенно если амплитуда их превышает мощность пласта.

Поскольку полезные ископаемые залегают на значительной глубине и покрыты наносами, для определения их местонахождения должны применяться разнообразные методы поисков и разведки.

Поиск — обнаружение месторождения по определенным внешним или специальным признакам и обоснование дальнейших геологоразведочных работ.

Специальные методы поиска:

Магнитометрический — для поиска ферромагнитных материалов (железа, марганца)

Радиометрический — для поиска радиоактивных руд (урана, радона, тория и т.д.)

Сейсмометрический — основан на различии скорости распространения звуковых волн, вызываемых взрывом заряда, в различных породах. Обычно для поиска жидких и газообразных тел.

Электрометрический — основан на разнице электрического сопротивления различных горных пород.

Гравиметрический — основан на различии плотностей различных пород.

После обнаружения месторождения птупают к геологоразведочным работам: предварительная, детальная и эксплутационная разведки при помощи разведочных шурфов, каналов, скважин, извлечения керна и т.д.

Целью разведки является установление размеров и границ месторождения и определение его запасов.

По степени разведанности и изученности качества полезного ископаемого запасы месторождения делятся на следующие категории:

Категория А — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей полное выявление условий залегания. Имеются все данные о качестве и технологичных свойствах полезного ископаемого.

Категория В — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выявление основных особенностей залегания и основных свойств полезного ископаемого.

Категория С1 — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей общие сведения о формах, условиях залегания и качестве полезного ископаемого.

Категория С2 — запасы, разведанные геофизическими способами или по единичным пробам. При проектировании в расчёт не принимаются.

Благонадежность месторождения — оценивается потребностью народного хозяйства в данном полезном ископаемом и именно из данного месторождения, запасами полезного ископаемого в месторождении, наличие в близи месторождения потребителей, дорог, рабочей силы, жилищно-коммунальных услуг, энергии и т.д., социальными условиями — занятость населения, развития отдельных районов или государственными интересами (оборона и прочее).

В зависимости от содержания углерода и других составных частей ископаемые угли делятся на:

Бурые — содержат 60-75% углерода, много влаги и золы. Малой прочности. Теплотворная способность 5000-7200ккал/кг. При хранении на воздухе быстро выветриваются. В основном используются как энергетическое топливо и в химической промышленности.

Каменные — содержат 75-87% углерода. Теплотворная способность 7500-9000ккал/кг. Крепкие, чёрного цвета. Наиболее ценными являются коксующие угли. При коксовании выделяется смолы и газы, из которых изготавливают более 300 различных веществ.

Антрациты — содержат 87-98 % углерода. Цвет — бархатисто-черный. Очень крепкие, горят почти без пламени и дыма, не спекаются.