1. ПРИНЦИПЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.. 4

1.1 Типы разрабатываемых месторождений и залежей. 4

1.2. Виды открытых горных разработок. 7

1.3 Виды и размеры карьерных полей. 9

1.4 Периоды открытых горных работ. 12

1.5 Понятие о режиме и этапах горных работ. 14

2. ТЕОРИЯ ВСКРЫТИЯ РАБОЧИХ ГОРИЗОНТОВ.. 18

2.1. Порядок формирования грузопотоков. 18

2.2. Предпосылки формирования грузопотоков. 20

2.3. Начальные этапы развития горных работ. 22

2.4. Вскрывающие горные выработки. 23

2.5. Способы вскрытия рабочих горизонтов карьера. 25

2.6. Трассы вскрывающих выработок. 27

2.7. Формы трасс капитальных выработок. 29

2.8. Схемы и системы вскрывающих трасс. 31

2.9. Схемы развития железнодорожных путей карьера. 33

2.10. Схемы автомобильных дорог карьера и их основные параметры 35

2.11. Скользящие и полустационарные съезды.. 37

2.12. Проведение траншей при автомобильном и конвейерном транспорте 40

2.13. Проведение траншей. 41

2.14. Объемы капитальных траншей и полутраншей (по проф. Е.Ф. Шешко) 46

2.15. Разрезные траншеи и котлованы.. 51

3. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 54

3.1. Классификация систем открытых горных работ. 54

3.2. Классификации систем разработки по направлению перемещения и способу производства вскрышных работ. 59

3.3. Разделение карьерного поля на выемочные слои. 60

3.4. Высота и устойчивость уступов. 62

3.5. Конструкции и устойчивость бортов карьеров. 66

3.6. Выбор системы разработки. 68

3.7. Основные принципы и закономерности формирования рабочей зоны карьера. 68

3.6. Продольные и поперечные системы разработки. 75

3.7. Веерные и кольцевые системы разработки. 76

4. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ПОЛОГИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ. 79

4.1 Вскрытие рабочих горизонтов при сплошных системах разработки 79

4.2. Способы вскрытия. 84

4.3. Условия применения углубочных систем разработки. 86

4.4. Варианты развития горных работ. 89

4.5. Конструкции и параметры берм. 92

5. ВСКРЫТИЕ РАБОЧИХ ГОРИЗОНТОВ ПРИ УГЛУБОЧНЫХ СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ.. 93

5.1. Вскрытие внешними капитальными траншеями. 93

5.2. Простые, тупиковые и петлевые трассы.. 96

5.3. Спиральные трассы.. 102

5.4. Характеристика схем и систем вскрывающих трасс. 106

6. ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ.. 110

6.1. Горно-геометрический анализ карьерных полей при горизонтальных и пологих залежах. 112

6.2 Горно-геометрический анализ карьерных полей для крутопадающих и наклонных месторождений со сложными условиями залегания по методу А.И. Арсентьева * 114

6.3 Преобразование графиков горно-геометрического анализа в календарный график. 117

6.4. Построение рационального календарного графика горных работ 122

6.5. Определение области возможного регулирования графика режима горных 125

6.5. Технологические способы регулирования режима горных работ 129

6.6. Определение рационального направления развития горных работ карьера при разработке однородных месторождений по методу А.И. Арсентьева 138

7. ТЕОРИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ 142

7.1. Общие сведения. 142

7.2. Принципы комплексной механизации. 143

7.3. Технологическая классификация комплексов оборудования. 145

7.4. Структурная классификация звеньев механизации. 151

7.5. Основы комплектации выемочного и транспортного оборудования 154

8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ДОБЫЧИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.. 156

8.1. Технологические комплексы добычи и переработки песчано-гравийных пород. 156

8.2. Технологические комплексы производства щебня. 160

8.3. Технологические комплексы добычи природного камня. 165

ЛИТЕРАТУРА.. 167

1. ПРИНЦИПЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Типы разрабатываемых месторождений и залежей

Объектами открытой горной разработки являются месторождения полезных ископаемых. По отраслевому признаку различают открытую разработку угольных и рудных месторождений, месторождений строительных горных пород, цементного сырья, горно-химического сырья и др.

Разрабатываемые месторождения полезных ископаемых залегают в весьма разнообразных природных условиях.

Типы месторождений различаются прежде всего по характерным геометрическим признакам.

1. Залежи полезных ископаемых по форме могут быть: изометрическими - развитыми более или менее одинаково во всех направлениях (массивные залежи, штоки, гнезда и т. п., рис. 1.1, в, а);

плитообразными - вытянутыми преимущественно в двух направлениях при относительно небольшой мощности (пласты и пластообразные залежи, рис. 1.1, а, б, г, ж);

трубообразными и столбообразными - вытянутыми преимущественно в одном направлении;

промежуточными и переходными между указанными формами (линзы, жилы, седловидные залежи, складки, перегибы, тектонически нарушенные свиты пластов) (рис. 1.1, а, е).

Форма залежей предопределяет форму карьерных полей.

2. Рельеф поверхности месторождения может быть равнинным (рис. 1.1, а), в виде склона возвышенности (рис. 1.1, б), в виде возвышенности (см. рис. 1.1, в), холмистым (рис. 1.1, г) и, наконец, залежь может находиться под водой. От рельефа поверхности зависит порядок разработки и возможные средства механизации.

3. В зависимости от положения относительно господствующего уровня поверхности и глубины залегания различают месторождения:

поверхностного типа - непосредственно выходящие на поверхность или расположенные под наносами небольшой мощности (до 20-30 м, рис. 1.1, а)

глубинного типа - расположенные значительно ниже господствующего уровня поверхности, мощность толщи пустых пород может составлять от 40 до 250 м (рис. 1.1, д, е) такие месторождения могут разрабатываться открытым или подземным способом, что экономически обосновывается;

высотного типа - расположенные выше господствующего уровня поверхности (рис. 1.1, б, в) месторождения могут быть объектами открытых или подземных разработок; высотно-глубинного типа - частично расположенные выше и ниже господствующей поверхности (рис. 1.1, ж).

Залегание может быть согласным или несогласным с рельефом поверхности; залежь может занимать всю или часть возвышенности (склона горы). От положения залежи относительно земной поверхности зависят размеры карьера по глубине и в плане, а также применяемые технические средства, особенно транспортные.

4. По углу падения различают залежи:

пологие, характеризующиеся слабонаклонным (до 8-10°) и волнистым залеганием основной части залежи (см. рис. 1.1, а, г); их частным случаем являются горизонтальные залежи;

наклонные - с углами падения от 8-10 до 25-30° (см. рис. 1.1,6);

крутонаклонные - с углами падения более 25-30°(см. рис. 1.1, ж)

крутые - с углами падения 56-90° (см. рис. 1.1,5);

сложного залегания, характерного при антиклинальных и синклинальных складках (см. рис. 1.1, е) и резких геологических нарушениях; оно отличается переменным направлением падения залежи.

Такое разделение залежей принято на основе технологии ведения открытых горных работ. Так, размещение отвалов в выработанном пространстве карьера возможно при разработке горизонтальных и пологих залежей (рис. 1.2, а) ив особых случаях - при разработке вытянутых наклонных и круто наклонных залежей. При разработке наклонных залежей по условиям устойчивости конечных бортов карьера и размещения вскрывающих выработок обычно не требуется выемка вскрышных пород лежачего бока залежи (рис. 1.2, б). При крутом падении необходимо производить разработку вмещающих пород как висячего, так и лежачего боков залежи (рис. 1.2, в).

По мощности залежи разделяются на:

весьма маломощные, малой мощности, средней мощности; мощные; весьма мощные.

Такое разделение связано с зависимостью числа одновременно отрабатываемых добычных уступов от мощности залежи. Условия и порядок разработки горизонтальных и наклонных (крутонаклонных) залежей неодинаковы, поэтому численно различны для этих залежей и показатели одних и тех же классов мощности, и показатели одних и тех же классов мощности.

простые залежи (см. рис. 1.1, б, ж) с однородным строением, без существенных прослойков и включений; в этом случае все полезные ископаемые залежи вынимают совместно (валовый способ выемки);

сложные залежи (см. рис. 1.1, а, г), содержащие наряду с кондиционным полезным ископаемым некондицион­ные его сорта, а также прослойки или включения пустых пород с четко выраженными контактами; в этом случае необходима раздельная (селективная) разработка кондиционного и некондиционного полезного ископаемого и пустых пород;

Рассредоточенные залежи (рис. 1.1, з), имеющие сложное строение, при котором кондиционное и некондиционное полезное ископаемое и пустые породы распределяются в толще земной коры без четкой закономерности и выраженных контактов; выбор раздельного или валового способа выемки полезного ископаемого производится после детальной эксплуатационной разведки.

5.Качество полезного ископаемого в залежи может быть распределено:

Равномерно, когда качество полезного ископаемого, соответствующее требованиям потребителя, примерно одинаково в пределах залежи; в этом случае выемка (валовая или раздельная) на разных участках залежи может производиться независимо, без усреднения;

неравномерно, когда распределение качества неодинаково по глубине или в плане залежи; в этом случае необходимо планировать одновременную выемку в разных частях залежи, иметь несколько рабочих выемочных участков и усреднять качество.

6. По преобладающим типам пород месторождения могут быть представлены:

Скальными вскрышными породами и полезным ископаемым;

Разнородными покрывающими породами и скальными (полускальными) полезным ископаемым и вмещающими породами; в этом случае покрывающая залежи мощная толща представлена чередующимися мягкими, плотными, полускальными и и скальными породами;

Мягкими и плотными покрывающими породами и скальными или полускальными полезным ископаемым и вмещающими породами;

Полускальными вскрышными породами и полускальным или весьма плотным полезным ископаемым;

Мягкими вскрышными породами и разнородным полезным ископаемым;

Мягкими вскрышными породами и мягким или плотным полезным ископаемым.

Перечисленные факторы оказывают решающее влияние на выбор технических средств, порядок ведения и возможность производства открытых горных работ.

Под месторождениями подразумевают скопления полезных веществ в различных слоях земной коры, пригодные для разработки и дальнейшего использования в промышленности. К основным критериям определения экономической значимости месторождения являются количество, качество и условия залегания его основного компонента. сайт

Существует множество система классификации месторождений по различным признакам в зависимости от цели разделения. Рассмотрим основные из них с точки зрения промышленно-экономической целесообразности разработки и ценности для народного хозяйства. оффбанк.ру

По использованию

По виду основных элементов месторождения принято делить на:

• Рудные (металлические). Это залежи минералов, из которых технологически возможно и экономически выгодно извлекать ценные металлы или их соединения (чёрные, цветные, благородные и радиоактивные металлы). Наиболее широко распространены в земной коре железные руды и бокситы (главное сырьё для выработки алюминия).
• Нерудные (неметаллические). Запасы веществ, которые можно использовать в чистом или переработанном виде для различных отраслей экономики (глина, гравий, песок, минеральные удобрения, соли).
• Горючие. Вещества, используемые для производства топлива и в качестве сырья для химической и металлургической промышленности (нефть, уголь, газ, горючие сланцы). Наиболее распространенный вид топливного ресурса – уголь. Его доля среди всех запасов горючих полезных ископаемых составляет около 75%. Остальные 25% примерно поровну приходятся на нефть и горючий газ.
• Камнесамоцветные. Включают запасы драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней (алмазы, изумруды, сапфиры, опал, яшма и многие другие).
• Гидроминеральные. Поверхностные и подземные воды для бытового и технического использования. Этот вид месторождений отличается от всех предыдущих возобновляемостью. https://www.сайт/

Хотя регулярно сообщается о конце нефтяной эры и ограниченности запасов, этот вид горючего ископаемого остаётся самым востребованным. Практически каждая нефтяная залежь содержит и сопутствующее вещество – горючий газ, поэтому по сути они являются нефте-газовыми. Встречаются месторождения чистого газа. Наиболее значительные запасы нефти расположены на территориях стран Персидского Залива, России и США. www.сайт

Для атомной энергетики главным сырьём является уран. 45% всех разведанных и экономически выгодных месторождений расположены в Австралии, Казахстане и Канаде.

Очень значимы для человечества месторождения металлических руд, в том числе и благородных металлов. Территориально они не связаны с осадочными отложениями, в отличие от нефтяных залежей. Большинство таких месторождений образовалось в результате подвижек тектонических плит, сформировав значительные по протяжённости бассейны, а их предположительное расположение вполне прогнозируемо. https://www.сайт/

Золото встречается в природе в небольших количествах в виде россыпей или самородков, разведка и разработка его запасов связана с большими затратами, а потребность в этом металле достаточно велика.

Бесполезных видов полезных ископаемых не существует. Все они в большей или меньшей степени находят применение и облегчают жизнь человека. оффбанк.ру

По расположению

Глубина залегания полезных ископаемых – основной фактор, определяющий способ разработки месторождения. По этому признаку запасы делят на:

• Открытые – выходят на поверхность Земли или находятся в самых верхних слоях. Их добывают карьерным способом – такие месторождения самые простые и экономически выгодные для разработки, но наиболее разрушительны для ландшафтов. Карьеры, в отличие от шахт, характеризуются более низкими энергозатратами, высокой производительностью и степенью механизации. Как следствие – себестоимость конечной продукции, добытой из открытых месторождений, значительно ниже. Карьерным способ добывают уголь, руду, нерудные ископаемые.
• Закрытые – находятся в глубоких недрах. Для их добычи используются более технологичные методы – шахтные для твёрдых ископаемых, насосный или фонтанный метод для выкачивания нефти. Эти способы более дорогостоящие, а также наиболее опасные для здоровья и жизни работников. сайт

По степени достоверности

Это один из важнейших критериев экономического обоснования разработки. В странах СНГ придерживаются системы, включающей 4 группы:

1. Категория А. Точно и подробно разведанные запасы, о которых известны все основные характеристики: форма и размер залежей, сорт и тип сырья, условия добычи.
2. Категория В. Условно разведанные месторождения без точных данных о размерах и пространственном расположении.
3. Категория С1. Слабо разведанные участки или запасы сложного геологического строения.
4. Категория С2. Перспективные месторождения, выявленные по геологическому строению участка. оффбанк.ру

Сопоставляя эти и многие другие факторы, месторождения относят к:

• балансовым, которые имеет смысл разрабатывать при современном уровне развития техники и технологий;
• или забалансовым – они могут быть использованы в будущем, но пока не представляют ценности из-за малых объёмов, низкого качества сырья или геологических особенностей, затрудняющих добычу.

Разнообразие условий, при которых образовывались разные виды природных ископаемых, объясняют неравномерность их распределения, хотя определённая закономерность есть. Так, на равнинных участках тектонических плит скапливались осадочные породы, а теперь там с большей вероятностью можно найти залежи горючих веществ. В складчатых образованиях земной коры чаще всего формируются полезные ископаемые магматического происхождения. Однако такое распределение имеет много исключений – часто на равнинах расположены месторождения руд, а в горах находят нефть. https://www.сайт/

Экспорт природных ресурсов – основа российской многострадальной экономики. На экспорт отправляется большая их часть. Наибольшая концентрация и разнообразие видов сосредоточена в Западной Сибири – самой суровой по природным условиям и удалённой от основных транспортных магистралей зоне.

Месторождения полезных ископаемых формируются в процессе дифференциации при круговороте минеральных масс в эволюционном развитии Земли. В соответствии с этим все месторождения полезных ископаемых разделяются на три серии: магматогенную, экзогенную и метаморфогенную. Каждая серия в свою очередь подразделяется на группы, а последние на классы.

Магматогенные

(глубинные, гипогенные, эндогенные) месторождения полезных ископаемых связаны с внутренней энергией земли. Местом их локализации служат глубинные геологические структуры, определяющие условия накопления минеральных веществ, морфологию, состав и строение тел полезных ископаемых.

Магматическая группа объединяет месторождения, образовавшиеся при застывании фракций магматических расплавов, в которых сконцентрировались ценные минеральные соединения.

Карбонатитовая группа формировалась из расплавов, связанных с ультраосновными щелочными интрузиями центрального типа.

Пегматитовая группа включает месторождения, представляющие собой порции застывших расплавов кислой и щелочной магм, подвергшиеся метасоматическому воздействию горячих минерализованных газововодных растворов.

Альбитит-грейзеновая группа создана постмагматическими щелочными растворами в апикальных частях массивов кислых и щелочных пород.

Скарновая или контактово-метасоматическая группа охватывает месторождения, возникшие в результате метасоматоза в области разогретых контактов остывающих массивов магматических пород и примыкающих к ним карбонатсодержащих осадочных и эффузивно-осадочных толщ.

Гидротермальная группа образуется в глубинах земной коры вследствие отложения минеральных веществ из горячих минерализованных газововодных растворов.

Колчеданная группа заключает месторождения, возникшие в связи с поствулканической газогидротермальной деятельностью базальтовой магмы.

Экзогенные

(поверхностные, гипергенные, седиментогенные) месторождения связаны с геохимическими процессами, протекавшими в прошлом и развивающимися в настоящее время на поверхности и в приповерхностном слое Земли. Местом накопления минеральных веществ служат:

1) поверхность планеты;

2) приповерхностная зона до уровня грунтовых вод;

3) дно болот, рек, озер, морей и океанов.

Формирование экзогенных месторождений связано с механической, химической и биохимической дифференциацией вещества земной коры под влиянием солнечной энергии. В этой серии выделяются три группы месторождений: группа выветривания, россыпные и осадочные.

Месторождения выветривания связаны с корой выветривания, в которой полезные ископаемые накапливаются ввиду выноса поверхностными водами бесполезных соединений и в результате переотложения части ценных веществ в нижней зоне коры выветривания и ниже ее.

Россыпная группа формируется при физическом выветривании и связанным с ним механическим разрушением тел полезных ископаемых, в состав которых входят механически прочные и химически устойчивые минералы, создающие россыпи.

Осадочная группа объединяет месторождения, возникающие при механической, химической, биохимической и вулканической дифференциации минеральных веществ в процессе накопления толщ осадочных пород.

Метаморфогенные

месторождения формировались при интенсивном преобразовании горных пород на значительной глубине от поверхности земли в обстановке высоких температур и давлений. Эта серия объединяет две группы месторождений. Метаморфизованные месторождения включают преобразованные в новой термодинамической обстановке ранее возникшие месторождения любого генезиса. Метаморфические образовались впервые в результате метаморфического преобразования минерального вещества.

Группы, классы и подклассы генетической группировки по мере необходимости подразделяются на формации полезных ископаемых. Рудной формацией называют месторождения одинакового минерального состава, сформированные в сходных физико-химических и геологических условиях.Металлогенической формацией называют комплекс парагенетически связанных горных пород магматического, осадочного или метаморфического происхождения и ассоциированных с ним месторождений полезных ископаемых, обусловленный единством происхождения в определенных структурно-формационных условиях.

Геологические условия образования месторождений с позиции геосинклинальной концепции

Металлогения геосинклиналей с наибольшей полнотой исследована Ю. Билибиным, она получила яркое воплощение в трудах В.Смирнова. Главнейшими факторами развития земной коры являются геосинклинальные системы – генераторы подавляющей массы эндогенных месторождений. Согласно этим исследованиям в истории развития геосинклиналей выделяется три главных стадии: ранняя, средняя и поздняя.

I. Ранняя стадия
(доорогенная, рифтогенная)

охватывает интервал времени от заложения геосинклинали до главных фаз складчатости. В это время возникают глубинные расколы, по которым поступает базальтовая магма. Вдоль расколов в прогибающемся дне геосинклиналей накапливаются мощные толщи вулканогенно-осадочных пород, пронизанные интрузиями ультраосновного и основного составов.

В раннюю стадию формируются четыре магматические формации:

1) базальт-липаритовая субмаринная , с ней ассоциируют колчеданные медно-цинково-свинцовые и оксидные железомарганцевые месторождения;

2) перидотитовая с магматическими месторождениями хромитов и платиноидов;

3) габбровая с магматическими месторождениями титаномагнетитов и платиноидов (платина и палладий);

4) плагиогранит-сиенитовая со скарновыми месторождениями железа и меди.

Помимо магматических выделяются пять осадочных формаций:

1) обломочная (конгломераты, алевролиты, глины) – используются в качестве строительных материалов;

2) карбонатная , с которой ассоциируют месторождения лимонитов, карбонатно-оксидных руд марганца, залежи бокситов и фосфоритов;

3) шамозитовая с силикатными рудами железа и марганца;

4) кремнистая или яшмовая с убогой железомарганцевой минерализацией;

5) битуминозная или аспидная, сложенная сланцами с повышенным количеством органического вещества и рассеянной рудной минерализацией (U, V, Fe, Cu, Zn, Mo, Au и др.).

II. Средняя стадия
(соскладчатая, предорогенная)

приходится на период главных фаз складчатости. Происходит смена режимов прогибания воздыманием в форме центрального поднятия.

Формируются крупные батолиты гранитоидов двух формаций

1) умеренно-кислых гранитоидов , для них типичны скарновые месторождения шеелита и гидротермальные месторождения золота, меди, молибдена;

2) нормальных и крайне кислых гранитов , с ними ассоциируют пегматитовые и альбитит-грейзеновые месторождения олова, вольфрама, тантала, ниобия, лития, бериллия

Образуются две осадочные формации

1) флишевая , используемая в качестве строительных материалов;

2) каустобиолитовая , содержащая горючие сланцы, угли, битуминозные и нефтеносные фации пород.

III. Поздняя стадия
(постскладчатая)

фиксирует переход мобильного комплекса в молодую платформу, рассеченную разломами.

Формируются две магматические формации

1) гипабиссальных интрузий по составу от диорит-порфиров до гранит-порфиров , с которыми связаны плутоногенные гидротермальные месторождения руд цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов, а также скарновые месторождения свинцово-цинковые, вольфрам-молибденовые, олово-вольфрамовые;

2) наземных вулканогенных пород андезит-дацитового состава , с которыми ассоциируют вулканогенные месторождения сложного состава.

С поздней стадией связаны четыре формации осадочных пород

1) молассовая формация , с которой ассоциируют месторождения строительных материалов;

2) пестроцветная формация со свойственными ей осадочно-инфильтрационными месторождениями железа, меди, ванадия, урана;

3) эвапоритовая формация с месторождениями солей, иногда сопровождающимися газонефтяными образованиями;

4) углеводородсодержащая песчано-глинистая формация (угленосная и нефтегазоносная субформации).

Тектоно-металлогенические зоны геосинклиналей

Срединные массивы представляют собой блоки древних пород. В их пределах локализуются интрузии лейкократовых гранитов с пегматитовыми, альбитит-грейзеновыми и гидротермальными месторождениями.

Внутренние зоны фиксируют наиболее прогнутые участки, где накапливаются мощные толщи терригенно-вулканогенных пород. В среднюю стадию здесь возникает осевое поднятие и внедряются гранитоидные комплексы с характерными для них пегматитовыми, альбитит-грейзеновыми и гидротермальными месторождениями редких металлов.

Геосинклинальные рвы представляют собой узкие продольные рифтогенные структуры, в пределах которых развиваются вулканогенные базальт-липаритовые формации (офиолитовые пояса) с колчеданными месторождениями меди, цинка и свинца. Кроме того, здесь образуются плагиогранит-сиенитовые формации со скарновыми железорудными, медными и кобальтовыми рудами.

Периферические зоны охватывают краевые части геосинклиналей. В эти зоны внедряются батолитические массы гранитоидов с плутоногенными гидротермальными месторождениями золота, меди, молибдена, свинца и цинка, а также гипабиссальные интрузии умеренно-кислого состава со скарновыми шеелитовыми месторождениями.

Передовые прогибы возникают на заключительной поздней стадии, они выполнены терригенными, пестроцветными и эвапоритовыми толщами, с ними ассоциируют месторождения каменных и калийных солей, осадочно-инфильтрационные руды урана, ванадия и меди, а также крупные месторождения нефти и газа. Иногда на месте таких прогибов возникают наземные краевые вулканические пояса андезит-дацитового состава с гидротермальными месторождениями цветных, редких и благородных металлов.

Платформенная рама определяет ширину геосинклинали и колеблется в пределах 35 – 65 км.

Пограничные глубинные разломы разграничивают тектоно-металлогенические зоны геосинклинали и контролируют пояса магматических пород и эндогенных месторождений. На ранней стадии здесь локализуются породы перидотитовой и габбровой формаций с месторождениями хромитов, титаномагнетитов и платиноидов. На поздней стадии с ними ассоциируют малые интрузии и вулканические андезит-дацитовые породы с широким спектром гидротермальных месторождений.

Месторождения платформ

В строении древних платформ различают три комплекса пород с соответствующими им группами месторождений:

1- основание или нижний ярус, допалеозойский фундамент;

2 – чехол или верхний ярус платформенных осадочных пород;

3 – области тектоно-магматической активизации.

Нижний метаморфический ярус
сложен метаморфическими породами архея, протерозоя и рифея.

Для него характерны:

1) базальтоидные формации с магматическими месторождениями хромитов, титаномагнетитов, сульфидных медно-никелевых руд, гидротермальными рудами золота и колчеданными залежами;

2) гранитные формации с месторождениями слюдяных и редкометальных пегматитов;

3) метаморфизованные месторождения осадочной серии – железистые кварциты, рудоносные конгломераты и черные сланцы, древние стратиформные образования меди, свинца и цинка.

Верхний ярус платформенных чехлов характеризуется серией континентальных формаций

Для него характерны:

1) песчано-глинистая формация с месторождениями углей, бокситов, железных и марганцевых руд, огнеупорных глин;

2) битуминозная формация черных сланцев, переходящих в горючие сланцы и нефтематеринские породы;

3) кварц-песчаная формация кварцевых и кварц-глауконитовых песков, содержащая месторождения фосфоритов и песков;

4) карбонатные формации с месторождениями известняков, доломитов, мергелей и гипсов.

В процессе формирования платформенного чехла образовались помимо осадочных три магматические формации:

1) трапповая с месторождениями медно-никелевых руд, самородной меди, исландского шпата, графита и хризотил-асбеста;

2) щелочная ультраосновная и трахибазальтовая , с которыми ассоциируют месторождения карбонатитовые редких земель, фосфора, урана, флюорита;

3) нефелиновые сиениты с месторождениями апатита и редких земель; алмазоносные кимберлиты и лампроиты.

Области тектоно-магматической активизации

Эти области связаны с проявлениями наложенных тектонических движений, которые сопровождались вулканизмом, внедрением интрузий ультраосновного, щелочного и кислого состава. С этими процессами связано образование магматических залежей медно-никелевых, хромитовых, платиноидных и титановых руд в ассоциации с базит-гипербазитами, метаморфогенных редкометальных и слюдяных пегматитов, широкий набор гидротермальных месторождений Sn, W, Mo, Au, U, флюорита, стратиформные свинцово-цинковые месторождения, алмазоносные кимберлиты.

Месторождения океанов

Прибрежно-морские россыпи . В настоящее время промышленный интерес представляют ильменит-рутил-циркон-монацитовые россыпи Индийского и Атлантического океанов, золотосодержащие и платиноносные россыпи Аляски и Филиппин, алмазы Южной Африки. Важное значение имеют затопленные пляжи морских побережий (кварцевые стекольные пески, цементные пески, черные пески с железными и титановыми рудами).

Месторождения, образованные на дне морей и океанов . К ним относятся залежи фосфоритов, железо-марганцевые конкреции и сульфидные руды.

Геологические условия образования месторождений с позиции мобилистской концепции

Основу мобилистской концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который обычно охватывает промежуток времени 200-250 млн. лет. Цикл разделяется на пять стадий:

1. внутриконтинентального рифтообразования;

2. расширения океанического дна;

3. поглощения океанической коры, столкновения литосферных плит;

4. заключительная (стабилизационная).

I. Стадия внутриконтинентального рифтообразования

С возникшими в эту стадию геологическими структурами ассоциируют следующие типы месторождений.

1. В межматериковых рифтах рассолы и металлоносные осадки с медью, цинком, серебром и др. (впадины Красного моря).

2. В рифтовых зонах континентов формируются базит-ультрабазитовые расслоенные интрузии с медно-никелевыми, платиноидными, хромитовыми и титаномагнетитовыми месторождениями (Бушвельд, ЮАР; Великая Дайка, Зимбабве).

3. В зонах тектономагматической активизации предрифтовой стадии образуются алмазоносные кимберлиты и лампроитовые трубки (Южная Африка, Якутия, Австралия); ультрабазито-щелочные интрузии с карбонатитами (Ковдорское в России, месторождения Южной Африки); интрузии нефелиновых сиенитов с апатит-нефелиновой и редкоземельной минерализацией (Хибинское, Россия); интрузии щелочных гранитов с олово-вольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными месторождениями (Джос, Нигерия).

4. Во внутриконтинентальных рифтах формируются в терригенных толщах стратиформные полиметаллические руды (Салливан, Канада; Маунт-Айза, Австралия); урановые месторождения роллового типа; в эвапоритовых комплексах залежи солей, магнезита, фосфорита.

II. Расширение (спрединг) океанического дна

В эту стадию возникают срединно-океанические хребты, представляющие собой глубинные расколы литосферы, месторождения полезных ископаемых формируются в следующих геологических ситуациях.

1. В области срединно-океанических хребтов на их склонах и в осевых рифтах образуются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические месторождения.

2. В глубинных зонах океанических хребтов формируются в дунитовых комплексах хромиты, в массивах перидотитов никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные и платиноидные руды.

3. В зонах трансформных разломов образуются стратиформные баритовые и вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические залежи.

4. На пассивных окраинах континентов, рассеченных рифтами, накапливается осадочная серия, включающая стратиформные медные руды, фосфоритовые пачки; в карбонатных отложениях шельфа пластовые свинцово-цинковые и барит-флюоритовые месторождения.

III. Поглощение (субдукция) океанической плиты

1. Во внешней дуге и глубоководных желобах выводятся на поверхность возникшие ранее месторождения офиолитовой ассоциации - колчеданные месторождения, хромитовые, тальковые, асбестовые и магнезитовые в ультрабазитах, формируются низкотемпературные золото-кварцевые жилы.

2. В вулканоплутонической дуге располагаются гранодиоритовые и гранитные плутоны, с ними ассоциируют медно-молибденпорфировые и олово-вольфрамовые месторождения, стратифицированные проявления сурьмы и ртути.

3. В геодинамической обстановке тыловодужного магматического поля формируются интрузии анатектических гранитов с оловорудными месторождениями.

4. Краевой бассейн сжатия завершает систему меридиональных геологических структур. Он выполнен терригенными осадками и содержит инфильтрационное урановое оруденение в песчаниках, залежи солей в эвапоритовых толщах и угольные пласты.

IV. Столкновение в системе «континент - континент» и «континент - дуга»

Сближение континентов приводит к закрытию океана, возникновению надвигового пояса форланда, в нем формируются граниты с олово-вольфрамовыми месторождениями, лейкократовые граниты,содержащие урановое оруденение. В бассейнах форландов образуются медные и урановые инфильтрационные месторождения в терригенных толщах.

Столкновение континент – вулканическая дуга сопровождается надвиганием офиолитов на континентальный форланд, при этом оказываются поднятыми на поверхность колчеданно-полиметаллические месторождения. В бассейнах хинтерланда и форланда накапливаются осадки со стратиформными месторождениями медных, ванадий-урановых руд, толщи эвапоритов и угольные формации. В надвиговом поясе форланда возникают анатектические граниты с месторождениями олова, вольфрама, урана, иногда серебра, никеля и кобальта.

V. Заключительная стадия.

Эта стадия завершает цикл. Для нее характерно возвращение единого континента в его первоначальное состояние, затухание тектонических и магматических процессов, формирование систем амагматических рифтов, выполненных терригенно-карбонатными осадками с седиментогенными месторождениями и эпитермальными полиметаллическими месторождениями, а также инфильтрационными урановыми рудами. В эту стадию появляются вулканические пояса с золото-серебряными и полиметаллическими месторождениями.

Стадии цикла Уилсона и стадии геосинклинального цикла В.И.Смирнова тесно взаимосвязаны. Ранняя геосинклинальная стадия соответствует трем стадиям Уилсона – внутриконтинентального рифтообразования, расширения океанического дна, поглощения океанической коры. Средняя стадия идентична стадии столкновения литосферных плит, и поздняя аналогична заключительной стадии мобилистского цикла.

Геосинклинальная концепция представляет фундаментальное эмпирическое обобщение. Она дает реальную картину земной коры, упрощая некоторые геологические явления. Главный ее недостаток заключается в отсутствии удовлетворительного объяснения металлогении двух типов резко контрастных структур земной коры – океанических и континентальных плит. В ней нет удовлетворительного объяснения магматизма и металлогении таких структур, как срединно-океанические хребты, активные и пассивные окраины континентов, причин горизонтальных тектонических движений.

Мобилистская концепция более объективно и полно описывает происхождение и металлогению основных структур земной коры. Однако и эта концепция еще далека от совершенства. Более основательно положительные моменты этих концепций и их недостатки рассматриваются в курсе «Геотектоника».

Длительность формирования месторождений

Время формирования месторождений вполне соизмеримо с продолжительностью геологических процессов и, прежде всего, временем образования горных пород. Непосредственные определения абсолютного возраста указывают на то, что рудообразование может протекать в зависимости от генетической природы и стабильности рудно-металлогенических процессов от тысяч до десятков миллионов лет. В короткие отрезки времени до десятков тысяч лет возникают жильные и штокверковые месторождения, ассоциирующие с гранитоидным магматизмом. Более длительные эпохи (5 – 10 млн. лет) необходимы для формирования осадочных железорудных пластов или рудных комплексов расслоенных ультраосновных массивов.

Уровни глубины образования месторождений

Приповерхностные месторождения представлены всеми типами экзогенных накоплений, вулканогенными и эксгаляционно-осадочными рудами. Их формирование протекало в обстановке обилия кислорода, низких давлений и температур. Для руд характерны колломорфные и мелкозернистые агрегаты.

Гипабиссальный уровень наиболее богат разнообразием рудных образований. Здесь локализуются практически все промышленно-генетические типы эндогенных месторождений. Эта область преимущественного развития гидротермальных, скарновых и магматических в расслоенных интрузиях скоплений полезных ископаемых.

Абиссальная зона бедна рудными образованиями. Здесь формируются главным образом альбитит-грейзеновые, карбонатитовые, пегматитовые и часть магматических месторождений, ассоциирующих с крупными гранитоидными, основными и ультраосновными плутонами.

В ультраабиссальной зоне образуется небольшая группа метаморфических месторождений (дистеновые, силлиманитовые и андалузитовые сланцы, рутил, корунд и др.). Кроме того, здесь испытывают значительные преобразования руды, сформировавшиеся на выше расположенных уровнях, прежде всего метаморфизованные месторождения железа и марганца.

Таким образом, в верхней оболочке земной коры мощностью около 15км (рудосфере) концентрация полезных ископаемых наиболее значительна на приповерхностном и гипабиссальном уровнях. Ниже интенсивность рудообразования уменьшается и в ультраабиссальной зоне практически прекращается.

Издание: Недра, Москва, 1986 г., 358 стр., УДК: 553.3

Язык(и) Русский

Рассмотрены промышленные типы месторождений черных, цветных, благородных, радиоактивных и редких металлов различных районов мира. В основу положена промышленная систематика месторождений, базирующаяся на морфологии рудных тел, геологических условиях их залегания, минеральном и вещественном составе руд, особенностях их технологической переработки. Охарактеризованы наиболее интересные месторождения Советского Союза и зарубежных стран. По каждому металлу приведены свойства и применение, геохимические особенности, промышленные минералы и типы руд. Для студентов горно-геологических вузов, изучающих курс «Промышленные типы рудных месторождений».

Постановлениями ЦК КПСС и Совета Министров СССР обращено внимание на необходимость усиления работы по экономии и рациональному использованию минерального сырья, топливно-энергетических и других материальных ресурсов. В свете этих решений важное значение приобретает изучение вопросов экономики. Министерству высшего и среднего специального образования СССР предложено усилить работу по воспитанию студентов, улучшению преподавания экономических дисциплин, повысить роль учебного процесса в экономическом образовании студентов.

Экономическая подготовка студентов по специальности 0101 (геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых) в значительной мере определяется содержанием и методикой преподавания курса промышленных типов рудных месторождений. По существу он является курсом экономической геологии. Преподавание его может осуществляться различными путями.

Первый заключается в том, что изучение промышленных месторождений каждого металла осуществляется по генетическому принципу. Рассматриваются месторождения магматические, пегматитовые, карбонатитовые, постмагматические, экзогенные, метаморфогенные. Промышленные типы месторождений рассматриваются как рудные формации внутри генетических типов . Такой подход к изучению предмета обеспечивает более высокую подготовку специалистов по поискам рудных месторождений.

Второй путь состоит в том, что студенты изучают главнейшие промышленные типы месторождений в порядке их промышленной значимости независимо от генезиса. В этом случае развивается интерес студента к экономике минерального сырья, так как она становится в курсе определяющей, студент овладевает основами экономической оценки месторождений. В этом случае обеспечивается тесная связь курсов рудных месторождений и разведки, а следовательно, и более высокая подготовка инженеров-геологов, специализирующихся по разведке месторождений.

В настоящей книге изложение материалов осуществлено по второму пути на основе многолетнего опыта преподавания курса рудных месторождений проф. Е. Е. Захаровым и доц. П. Д. Яковлевым на кафедре полезных ископаемых МГРИ им. С. Орджоникидзе. В ней описаны главные промышленные типы месторождений 43 металлов или групп металлов: черных, легирующих, цветных, благородных, радиоактивных и редких. Названия многих промышленных типов сохранены традиционными, давно сложившимися (медно-порфировые, колчеданные, стратиформные свинцово-цинковые в карбонатных породах и т. д.). Уточнено название ряда промышленных типов месторождений олова, золота, урана, бериллия и других металлов. В этом случае в название типа входят металл, главные промышленные минералы (или ассоциация минералов), морфология рудных тел. Для комплексных месторождений сначала перечисляются второстепенные металлы, а последним называется металл, имеющий основное значение. В процессе обучения внимание студентов концентрируется на главнейших промышленных типах, на крупных и уникальных месторождениях, являющихся основными источниками металлов. Месторождения второстепенного промышленного значения и потенциальные источники металлов изучаются менее основательно.

На протяжении всей истории человечества люди осваивали различные полезные ископаемые, особенно металлы. Семь из них, известных с древнейших времен - золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и ртуть,- принято называть доисторическими .Первым ставшим известным человеку металлом было золото. Оно использовалось для изготовления украшений и монет. Затем люди стали использовать медь, роль которой в становлении человеческой культуры особенная. Из самородной меди были изготовлены первые металлические орудия труда, в результате век каменный сменился веком медным. Использование олова и получение бронзы привело к веку бронзовому. Затем наступил век железа, который длится и поныне.По мере развития науки и техники, открытия новых элементов, создания сталей и сплавов используется все большее число металлов. В настоящее время в огромных масштабах осуществляется добыча руд железа, марганца, алюминия, меди, свинца, цинка, никеля и др. В современную эпоху научно-технической революции, в эпоху электроники, атомной энергетики, ядерной и космической техники также широко применяются радиоактивные и редкие металлы. Но перспективы потребления их в будущем еще более грандиозны .В условиях развитого социализма и построения материально-технической базы коммунизма в нашей стране неизмеримо возросла роль металлических полезных ископаемых. Осуществление главной стратегической линии в политике КПСС - максимальное повышение уровня жизни советских людей - возможно лишь при наличии надежной минерально-сырьевой базы металлов, увеличении их добычи и производства.Огромная работа проделана советскими геологами. Большой вклад в развитие науки о рудных месторождениях и создание надежной сырьевой базы металлов в нашей стране внесли академики В. А. Обручев, А. Е. Ферсман, С. С. Смирнов, А. Н. За-варицкий, А. Г. Бетехтин, Д. С. Коржинский, В. И.Смирнов.В. М. Крейтер (1960 г.), а вслед за ним и В. И. Красников (1965 г.) под промышленными типами месторождений понимали такие естественные геолого-минералогические типы месторождений, при эксплуатации которых в сумме во всем мире извлекается несколько процентов данного вида полезного ископаемого.За последние 10 лет промышленная систематика месторождений рассматривалась многими исследователями . Но наиболее удачно промышленные типы рудных месторождений определены и систематизированы сотрудниками ВИЭМСа по железу, хромитам, никелю и кобальту, вольфраму, молибдену, меди, свинцу и цинку, олову, сурьме и ртути, бериллию и другим металлам .Систематика промышленных типов для многих металлов разработана недостаточно, и в дальнейшем ее следует усовершенствовать. При разработке систематики необходимо исходить из того, что промышленными являются такие месторождения с балансовыми запасами, которые экономически целесообразно разрабатывать при современном состоянии техники. Промышленный тип месторождений определяется прежде всего геологическими условиями залегания и морфологией рудных тел, минеральным и вещественным составом руд, от которых зависят методы отработки месторождений и технология получения металлов.В зависимости от величины запасов металла месторождения делятся на крупные и уникальные, средние и мелкие. Мировая практика показывает, что крупные месторождения играют главную роль в разведанных запасах и добыче металлов. Так, например, только 6 % общего числа разведанных месторождений меди заключают 70 % запасов этого металла, 8,3 % месторождений олова - 69% запасов, 6% месторождений свинца и цинка - соответственно 51 и 42 % запасов и т. д. . При проектируемых на ближайшее время масштабах добычи минерального сырья небольшие и средние по размерам запасов месторождения не могут существенно влиять на состояние обеспеченности растущих потребностей народного хозяйства. От масштабов месторождений зависит эффективность их разведки и разработки. Поэтому желательно, чтобы месторождения, открываемые и разведуемые в новых рудных районах, были крупными.Качество руд должно соответствовать установленным требованиям по содержанию главного металла (кондиции) и допустимым содержаниям вредных элементов. Необходимо учитывать также наличие в руде ценных элементов-примесей. Руды могут быть монометальными и комплексными (двух-, трехметальными и более). По содержанию основных компонентов среди них выделяются богатые, средние и бедные. Наиболее ценными являются руды богатые, из которых можно получать металл без предварительного обогащения. Однако в связи с ростом добычи металлов и совершенствованием методов технологической переработки все в больших масштабах добываются руды бедные.Технология переработки руд определяется их минеральным и вещественным составом. Необходимо установить количественный минеральный состав руд и выявить основные и попутные компоненты, определить основные рудные минералы, изучить разновидности и генерации рудных минералов, отличающихся по составу и обогатимости. Необходимо также изучить пространственное распределение рудных минералов и составить мйнералого-технологйческие карты, сопоставить баланс распределения рудных элементов по минералам и выяснить формы вхождения их в состав руд, изучить гипергенные изменения руд и решить ряд других вопросов . Лишь после этого следует разрабатывать схему технологической переработки руд, которая должна предусматривать извлечение не только главных, но и попутных компонентов. В настоящее время из сульфидных медноникелевых и колчеданно-полиметаллических руд извлекается по 10-15 элементов. Наиболее сложными для переработки являются руды редких металлов. Важно не только извлечь из руды все элементы, но извлечь их экономически выгодно.Горно-геологические условия эксплуатации также должны обеспечивать рентабельную и высокоэффективную отработку месторождений. Наиболее эффективна отработка месторождений открытым способом, удельный вес которой все более возрастает, особенно при добыче руд железа, никеля, молибдена, вольфрама, олова, урана, некоторых редких металлов. В ряде случаев при добыче урана, меди эффективными оказываются методы подземного выщелачивания. В сложной геологической или гидрогеологической обстановке даже крупные месторождения с высоким содержанием металлов оказываются недоступными для отработки. Однако при совершенствовании техники эти вопросы успешно решаются.Географо-экономическое положение месторождений также в ряде случаев оказывает существенное влияние на их экономическую оценку. Промышленное месторождение должно отвечать следующим требованиям: обладать крупными запасами, иметь руды высокого качества, хорошо поддающиеся переработке, характеризоваться горно-геологическими условиями, доступными для эффективной отработки, и, наконец, находиться в благоприятном географо-экономическом районе. Однако с развитием науки и техники, особенно в век научно-технической революции, все эти требования не остаются постоянными, меняется и понятие о промышленных месторождениях. В отработку вовлекаются все новые месторождения, которые до недавнего времени считались непромышленными."

В этой главе разбираются морфологические особенности месторождений, т. е. их формы и размеры, пространственная ориентировка тел среди вмещающих пород и послерудные нарушения.

Правильное представление о морфологии месторождений полезных ископаемых и условиях залегания рудных тел имеет значение прежде всего при составлении проектов рациональной эксплуатации месторождений. Поэтому изучение формы и условий залегания рудных тел является одной из важных задач при проведении детальной и эксплуатационной разведки месторождений. Правильное решение этого вопроса имеет значение также и при определении генезиса разведываемого месторождения, что, в свою очередь, предопределяет план разведочных работ.

1. Сингенетические и эпигенетические месторождения

По относительному возрасту месторождений полезных ископаемых и вмещающих их горных пород различают две группы месторождений: сингенетические и эпигенетические. Первые образуются одновременно с вмещающими породами в результате одного и того же геологического процесса. Типичными представителями таких месторождений являются пластовые залежи каменного угля, ископаемых солей, бокситов, залегающие среди пластов осадочных пород и образовавшиеся одновременно с ними в одном процессе седиментации или осадконакопления (осадочные месторождения). Месторождения эпигенетические возникают позднее тех пород, среди которых они залегают; образование месторождений и вмещающих пород происходит в этом случае в результате различных геологических процессов. Характерными примерами эпигенетических месторождений могут служить жильные рудные тела постмагматического генезиса, залегающие в трещинах, развившихся в различных горных породах.

2. Формы тел полезных ископаемых

Каждое геологическое тело имеет три измерения в пространстве (в длину, в ширину, в глубину); в зависимости от соотношения величин этих трех измерений различают трн вида форм полезных ископаемых:

1) тела изометричные, имеющие примерно равные три измерения;

2) тела столбообразные, у которых один размер велик по сравнению с двумя другими - вытянутость в глубину большая, а длина и ширина значительно меньше;

3) тела штокобразные, у которых два измерения велики (протяженность в глубину и длину), а третье (мощность) мало.

Между этими тремя видами существуют переходные формы. Кроме того, в природе встречаются такие формы месторождений, которые нельзя уложить ни в одни из указанных видов, например совокупность мелких по размерам скоплений минерального вещества. Эти неправильные формы месторождений выделяются в особый четвертый вид - сложные тела.

Классификация форм тел месторождений полезных ископаемых представлена в табл. 1.

Изометричные формы тел месторождений полезных ископаемых не имеют большого распространения. Шток и гнездо отличаются друг от друга размерами. Размер штока в поперечнике определяется минимум десятками метров. Поперечник гнезда измеряется несколькими метрами. Примерами сингенетичных месторождений изометричной формы могут служить гнезда хромитов и платиноносных хромитов в ультраосновных породах (Нижне-Тагильское месторождение на Урале). Для эпигенетических месторождений характерны как штокообразные, так и гнездообразные формы рудных тел, но все же преобладают гнезда. Например, часто встречаются гнездообразные тела свинцово-цинковых руд в известняках, возникшие метасоматическим путем (Нерчинские месторождения в Забайкалье). Штоком называется крупная более или менее изометричная залежь сплошного или почти сплошного минерального сырья (рис.1).

Рис. 1. Шток медной руды месторождения Цителсонели. 1 - четвертичные рыхлые отложения; 2- четвертичная лава; 3 - верхнемеловые туфы; 4 - огипсованные туфы; 5 - вторичные кварциты; 6- дайки кварцевых альбитофиров; 7 - рудное тело;8 - буровые скважины.

Примером могут служить штоки каменной соли, гидротермальные метасоматические рудные залежи и др.

Когда шток или гнездо сплющены в одном направлении и наблюдается переход от этих тел к плитообразным, возникают линзы и чечевицы. В отличие от изометричных тел линза имеет неодинаковую мощность: в центре мощность ее максимальная, а к краям она сходит на нет. Чечевица отличается от линзы относительно большей мощностью, но меньшими общими размерами.

Гнездом называется относительно некрупное локальное скопление полезного ископаемого. К ним принадлежат тела некоторых месторождений золотых, свинцово-цинковых, хромитовых, ртутных и других руд.

Столбообразные тела всегда эпигенетические. Встречаются они сравнительно редко. Характерными представителями их являются трубы и столбообразные жилы. Трубы имеют эллиптическое или округлое сечение, измеряемое в поперечнике сотнями метров, а на глубину они протягиваются иногда на несколько километров. Классическими примерами трубообразных тел, залегающих почти вертикально, являются магматические месторождения алмазов в Якутии и Южной Африке, приуроченные к соответствующим по форме интрузивам ультраосновных пород - кимберлитов. Столбообразные тела встречаются и среди рудных постмагматических месторождений: Клаймекс (Мо) в штате Колорадо и Месторождения в России - Ангаро-Илимское и Микояновское. Столбчатые жилы имеют в горизонтальном сечении небольшую длину и не значительную мощность, но по вертикали они прослеживаются на сотни метров, а иногда и более километра.

Основным элементом, определяющим размеры и форму изометричных тел, является их поперечное сечение.

Плоские тела полезных ископаемых характеризуются двумя протяженными и одним коротким размером. Наиболее характерными представителями их будут: для эпигенетических месторождений - жила, для месторождений сингенетических - пласт.

Пласт представляет собой плитообразное тело осадочного происхождения, имеющее однородный состав и ограниченное двумя более или менее параллельными (за исключением пережимов) поверхностями напластования. Пласты обычно занимают большую площадь: вытянуты по простиранию и падению на сотни и тысячи метров, имея сравнительно небольшую мощность, измеряющуюся метрами, реже десятками метров. В ненарушенных геологических разрезах подстилающие пласт полезного ископаемого породы являются более древними, а покрывающие - более молодыми, чем располагающийся между ними пласт. Пласты, как и жилы, имеют пережимы и раздувы, могут утоняться и выклиниваться.

Известны пластовые месторождения многих полезных ископаемых: марганцевых руд (Никопольское), фосфоритов (Каратаусское), солей (Соликамское), углей (Донбасс, Иркутский бассейн) и др.

Пласты наиболее типичны для осадочных месторождений руды, угля и нерудных полезных ископаемых. Метасоматические тела, развивающиеся по отдельным пластам осадочных толщ пород, приобретают характер пластообразных залежей. Пласт полезного ископаемого иногда разделяется на пачки, разобщенные прослоями породы; пачки в свою очередь могут распадаться на слои. В соответствии с этим различаются пласты простые (без прослоев породы) и сложные (с прослоями породы).

Рис. 3. Строение пласта полезного ископаемого (в разрезе). 1 - пачки и слои полезного ископаемого; 2 - прослои породы

Основными элементами, определяющими геологическую позицию и размеры пластов, являются направление простирания и длина по простиранию, направление падения, угол падения и длина по падению и, наконец, мощность пласта. Обычно пластовые залежи имеют большую длину, достигающую, например, в Донецком бассейне, нескольких десятков километров. По падению некоторые пласты, например золотоносных конглометров Витватерсранда в Южной Африке, разрабатываются до глубины более 3 км. Пласты разделяются на крутопадающие, с углами падения более 45°, и пологопадающие, с углами падения менее 45°. Мощность пластов полезных ископаемых изменяется от едва заметных пропластков до нескольких сот метров. Так, например, мощность рабочих пластов угля в Донбассе обычно 0,45-2,5 м (средняя 0,7 м), мощность пластов бурых углей третичных бассейнов Южного Урала достигает 150 м, а мощность залежи соли в Соликамске на Урале 500 м.

Тонкие пласты полезных ископаемых не разрабатываются. Поэтому, помимо геологического определения мощности, существуют промышленные понятия мощности пластов полезных ископаемых. Рабочей считается минимальная мощность, при которой пласт целесообразно эксплуатировать. Для углей она колеблется от 0,1 до 1 м. Эксплуатационной называется суммарная мощность полезного ископаемого и прослоев породы для рабочей части пласта. Полезная мощность определяется как сумма мощностей пачек полезного ископаемого, извлекаемых при добыче из пласта.

Месторождения пластовой формы бывают однопластовыми и многопластовыми. В последнем случае выделяется продуктивная толща пород, заключающая серию пластов полезных ископаемых. Число таких пластов в продуктивной толще может быть различно. Так, в Подмосковном бассейне только два рабочих пласта, в Донбассе - около 100, в Верхне-Силезском бассейне - 140. Богатство продуктивной толщи определяется коэффициентом продуктивности - отношением суммарной мощности пластов полезного ископаемого к общей мощности толщи.

Жилой принято называть тело, сформировавшееся в результате заполнения минеральным веществом трещины в каких-либо горных породах.

¤

Рис. 4. Оперенная жила и схема тектонического перемещения по стволу жилы

В том случае, если жила имеет не вертикальное, а наклонное падение, породы, которые залегают над жилой, называются висячим боком, а породы, залегающие под жилой, - лежачим боком жилы. Поверхность, по которой жильное минеральное вещество соприкасается с боковой породой, носит название зальбанда. Размеры жил самые разнообразные. Длина их измеряется десятками метров, первыми сотнями метров, реже километрами, а иногда и десятками километров. Наиболее протяженная золотосодержащая Материнская жила в Калифорнии прослежена с перерывами на 112 км.

Рис. 5. Жилы.

а - простая; 6- сложная. Точками покрыта площадь неизмененных околожильных вмещающих пород

Мощность жил изменяется от десятых долей метра до десятков метров. По падению жилы иногда выклиниваются довольно быстро, но могут протягиваться на значительную глубину, превышающую километр. Так, например, золото-кварцевые жилы месторождения Колар в Индии вскрыты на глубину около 3 км.

Мощность жил редко остается постоянной; обычно же она меняется как по простиранию, так и по падению жилы, то увеличивается в местах раздувов, то уменьшается в местах пережимов. Жила; характеризующаяся раздувами, следующими одни за другим, называется рубцово й или камерной. Если эти раздувы находятся близко друг от друга, жила считается четковидной .

Рис. 6. Четковидная жила х Рис. 7. Камерная жила

Выклинивание жил может быть простым, тупым и сложным. При простом выклинивании мощность жилы постепенно уменьшается вплоть до нуля. При тупом выклинивании мощность жилы резко обрывается. При сложном выклинивании жилы разбиваются на ряд отдельных выступов, или так называемых пальцев. Такое сложное выклинивание очень характерно, например, для пегматитовых жил Мамского слюдоносного района.

Жилы мотут различным образом располагаться среди вмещающих пород, В соответствии с этим выделяются пластовые жилы, залегающие согласно с напластованием горных пород, и жилы секущие, располагающиеся несогласно с напластованием или сланцеватостью вмещающих пород. Как уже отмечалось ранее, жилы, залегающие в полостях отслоения антиклинальных складок, носят название седловидных. Классическим представителем их является система седловидных жил золоторудного месторождения Бендиго в Австралии (см. рис. 8).

Рис. 8. Седловидная жила

Сложные формы рудных тел широко распространены. Встречаются они преимущественно среди эпигенетических месторождений. Иногда наблюдаются сложно построенные пластовые тела и в сингенетических месторождениях.

В этом случае в них наблюдается чередование прослоев полезного ископаемого с прослоями пустой породы. Например, пласт Чиатурского марганцевого месторождения разделяется на 10-15 рудных и нерудных прослоев. Среди сложных по форме эпигенетических месторождений, возникших в большинстве случаев в комбинированных структурах, наиболее распространены штокверки и сложные жилы.

Штокверк состоит из сети пересекающихся между собой мелких рудных жил и прожилков, сопровождаемых вкрапленностью рудных минералов; общая форма распространения такого прожилково-вкрапленного оруденения неправильная, иногда изометричная либо вытянутая и напоминает раздробленную минерализованную зону (см. рис. 9). Штокверки характерны для многих гидротермальных месторождений олова, золота, меди, молибдена, вольфрама, бериллия и др.

Рис. 9 Схематический разрез штокверкового месторождения Альтенберг;

1 - гранит-порфир: 2 - штокверк в грейзенизированном граните; 3 - вмещающие породы по трещинам отрыва (и скола) в дайках гранит-порфиров

Сложные жилы по своему строению довольно разнообразны. Среди них преобладают сближенные параллельные жилы и, кроме того, выделяются ветвящиеся жилы, жилы разлистования и сетчатые жилы.

Ветвящаяся жила характеризуется наличием многочисленных ответвлений, так называемых апофиз, отходящих от основной рудной жилы в сторону лежачего и висячего боков, Подобные формы тел свойственны многим месторождениям слюдоносных и редкометалльных пегматитов.

Жила разлистования представляет собой систему жил, прожилков, линз и чечевиц, образованных вследствие выполнения минерализованными растворами сложной сети тонких более или менее параллельных трещин, приуроченных к зоне рассланцевания (рис.10). Примером месторождения с такими сложными телами является гидротермальное Ключевское медно-кобальтовое месторождение на Урале. В том случае, если мелкие жилки в вытянутой зоне рассланцевания ориентированы в разных направлениях, сложная жила называется сетчатой. Все упомянутые рудные тела могут выходить на дневную поверхность либо располагаться на глубине, не достигая поверхности. В последнем случае они называются «слепыми», или «скрытыми» телами.

Поверхность контакта жилы с вмещающими породами называется зальбандом. Прилегающие к жиле породы нередко бывают изменены и минерализованы; такие зоны метаморфизованных боковых пород создают ореол околожильного изменения, иногда содержащий промышленные концентрации ценных компонентов. Отходящие от жил в боковые породы прожилки, называются апофизами. Основными геологическими элементами, определяющими размеры и условия залегания жил, являются направление простирания и длина по простиранию, направление, угол падения и длина по падению, склонение, а также мощность. Длина жил полезных ископаемых колеблется в очень широких пределах, от коротких прожилков размером 1 м и менее до колоссальной протяженности в 200 км (например, Материнская жила золотых руд в Калифорнии).

Жилы, так же как и пласты, разделяются на крутопадающие (более 45°), и пологопадающие (менее 45°). По падению некоторые жилы выклиниваются неглубоко от земной поверхности, а другие, как, например, Садонская жила свинцово-цинковых руд на Кавказе, прослеживаются на расстоянии более 1,5 км; золотоносные кварцевые жилы Колар в Индии разрабатываются на глубине свыше 3,2 км. Склонением называется погружение линий; выклинивания жилы по ее простиранию; углами склонения - углы, образованные линиями склонения с линией простирания. У жил, так же как и у пластов, различают геологическую и рабочую мощность, т. е. такую наименьшую величину ее, при которой становится возможной эксплуатация жильного месторождения.

Жильные месторождения иногда состоят из одной жилы, а чаще из групп - пучков или семейств жил. Рудные поля, образованные жильными месторождениями, называются жильными полями .

Линзы и линзообразные залежи по морфологии принадлежат к образованиям, переходным между изометричными и плоскими телами.

Вытянутые по одной оси тела полезных ископаемых называются трубами, трубками, или трубообразными залежами. Морфология и условия их залегания определяются углом погружения, или ныряния, длиной по направлению погружения и поперечным сечением. Угол ныряния трубки полезного ископаемого измеряется между ее осью и горизонтальной плоскостью. Он может изменяться в широких пределах: от 90° у вертикальных труб до 0° у горизонтальных трубообразных залежей. Поперечное сечение и длина по оси труб также довольно изменчивы. Так, например, поперечное сечение алмазоносных трубок кимберлитов в Сибири колеблется от 100 до 1000 м.

Среди месторождений жидких и газообразных полезных ископаемых (нефть, вода, горючий газ), в соответствии с классификацией И. Брода и Н. Еременко, по морфологическим признакам могут быть выделены пластовые, массивные и линзовидные залежи.

Пластовые залежи жидких и газообразных полезных ископаемых приурочены к пласту-коллектору проницаемых пород, заключенному среди непроницаемых или слабопроницаемых пластов, в той или иной степени тектонически-дислоцированных. Такие залежи обычно являются наиболее крупными, достигая в длину по простиранию более 80 км при ширине до 70 км.

Массивные залежи представляют собой скопления жидкости или газа в выступах проницаемых пород (структурных, эрозионных, рифовых), перекрытых плохо проницаемыми осадками. Они могут быть, как мелкими, так и значительными по размерам, достигая 50 км 3 (Ачалуки-Карабулак) и даже нескольких сот ку6ических километров (Меджид Сулейман в Иране, Киркук з Ираке, Абкаик в Саудовской Аравии и др.).

Линзовидные залежи связаны с локальными зонами пористых и трещиноватых пород, ограниченных со всех сторон непроницаемыми породами.