Генетичні та геолого-промислові типи родовищ
Реферат
З навчальної дисципліни:
«Геологія корисних копалин»
На тему:
«Родовища гіпсу в Україні»
Виконав: студент 3 курсу
Групи гідрогеології
Чернов В.В.
Перевірив:
Загнітко В.М
Київ 2015
Загальні відомості
Гіпс CaSO4 · 2H2O – сульфатно-галогенні породи (евапорити), складені відповідними мінералами з домішками уламкових частинок, глинистої речовини, піриту, сірки, карбонатів, галіту, бітумів. Крім мономінеральних порід відомі також гіпсові утворення, що складаються з тонкої суміші дрібних кристалів гіпсу з піщано-глинистим або вапняно-глинистим матеріалом; вони мають місцеві назви – гажа, ганджа, ганч (Центральна Азія, Кавказ). Назва гіпс походить від гр. – крейда, вапно, що, у свою чергу, має семітське
походження, оскільки є відповідні терміни в арабській, давньоєврейській та акадській мовах; за іншою версією, у Стародавній Греції так називали сам мінерал та продукти його випалювання.
Розрізняються такі відміни гіпсу: крупнокристалічний листовий, тонковолокнистий з шовковистим полиском (селеніт), зернистий, землис-
тий, очковий порфірової будови. Колір гіпсових верств чисто білий, рожевий або жовтуватий. Гіпсові відклади можуть бути первинними або вторинними. Первинне утворення відбувається в лагунах і соляних озерах при випаровуванні води в умовах жаркого посушливого клімату. Вторинні нагромадження гіпсу виникають у процесі епігенетичного перетворення ангідриту; більшість великих родовищ гіпсу утворилася, мабуть, саме таким шляхом. Коли відбувається відновлення гіпсу бітумами, то утворюється вільна сірка, поклади якої асоціюють з гіпсоангідритовими товщами.
Галузі використання
Найголовнішими галузями застосування гіпсу й ангідриту є такі:
виробництво гіпсових в'яжучих речовин – будівельного гіпсу, високо-
міцного гіпсу, формувального гіпсу, естрихгіпсу, медичного гіпсу.
Переважна більшість гіпсової сировини використовується для ви-
готовлення в'яжучих матеріалів, які отримують шляхом термічної об-
робки природного гіпсу. Найширше застосування знаходить будіве-
льний або штукатурний гіпс (алебастр), котрий складається, в основ-
ному, з напівводяного гіпсу. Він виробляється шляхом випалювання
гіпсового каменю при температурі 107–120°С з наступним або попе-
реднім розмелюванням на тонкий порошок.
Економічні відомості
Значні поклади гіпсу й ангідриту відомі в багатьох країнах світу, серед відкладів практично всіх систем фанерозою, хоча найбільше промислове значення мають, напевно, пермські родовища. Світі запаси
гіпсу складають біля 7 млрд т, великі родовища відомі у США, Канаді,
Німеччині, Великій Британії, Греції, Мексиці, Індії, Колумбії, Франції,
Італії, Болгарії, Польщі. Провідні експортери гіпсу й ангідриту – Канада, Таїланд, Іспанія; імпортери – США, Японія. В країнах СНД основна кількість запасів гіпсу, ангідриту й гіпсоносних порід зосереджена
в Росії, Україні, Казахстані, Таджикистані.
Генетичні та геолого-промислові типи родовищ
Основні типи родовищ гіпсу: осадові (сингенетичні, епігенетичні),
вторинні (залишкові, метасоматичні, вивітрювання). За запасами сировини(млн. т.) родовища гіпсу і ангідриту поділяються на дуже великі
– 1000, великі – 100–1000, середні – 10–100, малі – 1–10.
Гіпси утворюються хімічним способом унаслідок випаровування справжніх розчинів за умов жаркого клімату. Найінтенсивніше утворення евапоритів характерне для морських басейнів з обмеженим водообміном і сприятливим тектонічним режимом (стійке занурення); континентальне соленагромадження завжди відігравало підпорядковану роль.
Основні генетичні типи родовищ гіпсу та ангідриту осадові та кір
вивітрювання.
Осадові родовища поділяються на сингенетичні та епігенетичні.
Типовими формами гіпсових покладів осадового походження є пласти, лінзи, гнізда, верствочки й прожилки у породах, що вміщують.
Потужність окремих пластів досягає 20 м; часто гіпсові верстви чергуються з іншими породами, утворюючи світи пластів.
Сингенетичні родовища сформувалися одночасно із вмісними породами в результаті випадіння гіпсу й ангідриту в осад з істинних розчинів; вони мають відносно незначне поширення.
Епігенетичні родовища утворювались як наслідок гідратації сингенетичних ангідритів, що відбувалася під впливом низхідних вод на глибинах 100–150 м і супроводжувалася зростанням об'єму породи до 30 % і більше. На більших глибинах, навпаки, нестійким є гіпс, котрий дегідратується й переходить в ангідрит.
Родовища кір вивітрювання поділяються на залишкові, інфільтраційні, інфільтраційно-метасоматичні.
Залишкові родовища приурочені до "гіпсових шляп" у кепроках соляних куполів, де вони у вигляді гіпсоангідритового горизонту розташовуються в нижній частині, вище знаходиться пористий вапняк із сіркою, часом з асфальтом чи нафтою, котрий замінюється щільним вапняком. Сульфати кальцію є нерозчинним залишком солі (від 5 до 10 % первинної маси кам'яної чи калійної солі). Інфільтраційні родовища виникають внаслідок розчинення розсіяного в осадових породах гіпсу, перенесення його поверхневими вода-
ми та перевідкладання в суміші з піщаними, глинистими та вапнистими компонентами у вигляді гіпсової гажі, глиногіпсу тощо.
Інфільтраційно-метасоматичні родовища формуються при дії на
вапняки сірчанокислих вод; найкраще піддаються заміщенню пористі вапняки без істотних домішок глинистого матеріалу.
Родовища України
Родовища гіпсу в Україні відомі в Донбасі (Попаснянське, Артемівське, Нирківське), Придністров’ї (Вовчинецьке), Криму (Елькеджі-Елінське), ДДЗ (Ровенське), Закарпатті. В Донбасі вони
представлені пластоподібними покладами (від 0,5 до 36 м) гіпсів у
відкладах гіпсо-доломітової і соленосної товщ слов’янської та микитівської світ нижньої пермі; в Придністров’ї пов’язані з гіпсово-ангідритовим горизонтом міоцену; в Криму – з караганським і конкським горизонтами тортону; в ДДЗ – з кепроками соляних куполів девону (Ісаківський, Ровенський); в Закарпатті – з кепроками соляних куполів (Данилівська, Олександрівська соляні структури).
Державним балансом враховано 36 родовищ з балансовими запасами гіпсу та ангідриту (млн т) за категоріями А+В+С1 – 488, С2 –
168,7, позабалансовими – 23,6. Крім того, в охоронних зонах за категоріями А+В+С1 рахується 33 млн т гіпсу. Серед загальних запасів запаси ангідриту становлять 17,6 млн т (А+В+С1) по 3 родовищах. В останні роки розроблялось 14 родовищ гіпсу із щорічним видобутком 450–600 тис. т.
Найпоширенішими є пермські та неогенові родовища гіпсу.
Пермські родовищазнаходяться в західній частині Донбасу, в межах Кальміус-Торецької та Бахмутської улоговин. Породи нижньої пермі
є слабо дислокованими, мають загальну потужність до 3000 м, поділяються на чотири світи: картамиську (мідистих пісковиків), микитівську (вапняково-доломітову), слов'янську (соленосну) та краматорську. Горизонти гіпсів та ангідритів поширені серед осадових утворень микитівської та слов'янської світ. Микитівська світа представлена аргілітами й алевролітами, карбонатними породами, ангідритом, гіпсом і кам'яною сіллю. Слов'янська світа складається з пластів ангідриту, гіпсу, кам'яної солі та, меншою мірою, карбонатних і глинистих порід; потужність деяких пластів кам'яної солі досягає 40–45 м.
Донбас за кількістю запасів і видобутку гіпсу посідає перше місце в Україні; усі розвідані родовища сировини для виробництва в'яжучих матеріалів знаходяться в районі Артемівська: Артемівське, Михайлівське (Деконське), Пшеничанське, Попасні Ліски, Нирківське, Покровське, Іванградське, Преображенсько-Соколовське, Майорське (Зайцівське). Перші чотири з них є найбільшими й нині розробляються; вони зосереджені в Бахмутській улоговині серед відкладів слов'янської світи, де утворюють майже горизонтальні пласти потужністю від 1 до 34 м.
Артемівське родовище розташоване на північно-східній околиці м. Артемівськ, представлене пермськими гіпсами та ангідритами, які перешаровуються з аргілітами, алевролітами, вапняками й доломітами слов’янської і краматорської світ, перекритих теригенними відкладами тріасу, палеогену, неогену і четвертинної системи. Загальна потужність продуктивної товщі у середньому складає 53,5 м. Вміст CaSO4 × 2H2O у товарному гіпсовому камені складає 94–94,8 %. Залягання верств на площі родовища не є витриманим – загальне пологе падіння на захід-північний захід подекуди порушується перегинами. Породи представлені гіпсом, ангідритом, доломітизованими вапняками та мергелем, а також галітом, глинами, пісками й пісковиками. Гіпси родовища неоднорідні: первинні, утворені безпосередньо
з ангідриту, – масивні переважно сірі з різними відтінками залежно
від величини зерен, і вторинні, що виникли в результаті перекристалізації первинних, – пухкі білі або безбарвні. Ангідрит міститься в щільній блакитно-сірій чи світло-сірій дрібнозернистій породі, в якій де-не-де фіксуються карбонатні й глинясті включення та верстви, а також окремі зерна та прожилки гіпсу.
Михайлівське родовище розташоване за 3 км на схід від станції Деконська на правому березі р. Мокра Плотва в межах північного крила Слов'яно-Бахмутської антикліналі, складається з двох ділянок – Західної та Східної. На родовищі у відкладах слов'янської світи виокремлюються п'ять пластів гіпсу, найпотужнішим з яких є перший: 22–32,5 м на Західній і 8–30,2 м на Східній ділянках. Він складається з чотирьох пачок, розділених верствами (0,5–1,2 м) мергелю, аргіліту й доломіту. Перша пачка (10–12 м) розкрита кар'єрами та штольнями, складена дрібнозернистим смугастим гіпсом. Друга пачка потужністю 5–8 м від нижньої відділена горизонтом білого пухкого загіпсованого мергелю, вона складена щільним білим, часом світло-сірим дрібнозернистим гіпсом. Третя пачка збереглася тільки на підвищених ділянках, де вона представлена в нижній частині (1 м) білим і сірим дрібнозернистим щільним гіпсом, а в верхній (1,5 м) – білим дрібнозернистим гіпсом з верствами крупнозернистого. Четверта пачка спостерігається тільки у вигляді фрагментів пласта білого пухкого ніздрюватого гіпсу потужністю до 2 м з вмістом CaSO4 · 2H2O 97,03 %.
Пшеничанське родовище знаходиться на схилах долини р. Мокра
Плотва за 1–2 км на північ від станції Пшенична; до його складу входять три ділянки: Правобережна, Лівобережна та Стряпівська. Продуктивна товща представлена породами нижньопермської слов'янської світи – гіпсами та аргілітами. До промислових пластів відносяться: на Лівобережній ділянці – IV потужністю 6–9 м, на Правобережній – І (22,5 м) і III (5,1–7,1 м), на Стряпівській – два пласти потужністю по 7,4– 10 м. Хімічний склад гіпсу в межах родовища майже однаковий, вміст CaSO4 · 2H2O змінюється від 72,89 до 95,67 %. Технологічні властивості гіпсу: залишок на ситі 918 отв./см2 – 12–15,8 %, межа міцності при стисканні (МПа): через 1,5 год. – 5,76–7,22; висушеного до постійної ваги – 11,72–13,97; межа міцності на розтягнення (МПа): через 1,5 год. – 1,105–1,355; висушеного до постійної ваги – 1,835–2,29; терміни схоплювання: початок – 3–9 хв., закінчення – 7–11 хв. За якістю сировина придатна для виробництва будівельного гіпсу першого й другого ґатунку, як додаток до клінкеру в цементному виробництві.
Родовище Попасні Ліски за 9 км на північ від залізничної станції Микитівка, приурочене до відкладів слов'янської світи. Гіпс представлений двома пластами, розділеними прошарком (5,2–8,9 м) аргіліту.
Нижній пласт складається з двох пачок потужністю 2,0–6,7 та 1,2–4,1
м, верхній має потужність 2,4–8,7 м. За вмістом CaSO4 · 2Н2О (93,95–
96,57 %) – гіпсовий камінь відноситься до першого ґатунку. Середня
об'ємна маса гіпсу 2,23 г/см3, він придатний для отримання гіпсу будівельного І сорту. Балансові запаси родовища (А+В+С1) складають 15,4 млн т; позабалансові – 0,6. Родовище не розробляється.
Нирківське родовище представлене 12 пластами (8 промислових) гіпсів в слов’янській світі, які складають монокліналь, ускладнену в південній частині флексурним перегином. Балансові запаси гіпсу категорій А+В+С1 складають 19,9 млн т, позабалансові – 1,6; балансові запаси ангідриту (А+В+С1) – 725 тис. т; позабалансові – 122 тис. т.
Неогенові родовищагіпсу Придністров'я знаходяться на півдні Львівської (Піськівське), Тернопільської, Хмельницької (Завалівське, Кудринецьке), на півночі Івано-Франківської (Вовчинецьке) і Чернівецької (Мамализьке, Скитське) областей. Вони відносяться до відкладів тортонського ярусу, розташовані в межах смуги, паралельної Дністру, довжиною 320, шириною 10–50 км. Гіпси становлять собою лагунну фацію, на північний схід заміщуються піщано-карбонатними осадками; потужність їх змінюється від 10 до 40 м. У покрівлі залягають карбонатно-глинисті породи косівської світи верхнього тортону, а в підошві – глауконіто-кварцові пісковики або літотамнієві вапняки нижнього тортону, інколи карбонатні горизонти верхньої крейди. На
значній площі гіпси відслонюються на поверхні або перекриваються
малопотужними четвертинними відкладами – в таких випадках їх закарстованість сягає 30–40 %. У зовнішній зоні Передкарпатського
прогину, де глибина залягання збільшується, гіпси замінюються ангідритами. У районі м. Косова в гіпсах фіксуються потужні шари кам'яної солі, а далі на південний схід (на території Румунії), цьому горизонту відповідають соленосні породи.
Гіпсовій товщі притаманна неоднорідна будова. У її верхній частині
(2–12 м) залягає жовтувато-сірий крупнокристалічний гіпс з кристала-
ми довжиною 20–30 см, часто трапляються двійники "ластівчин хвіст".
Середня частина потужністю 2–5 м складена сірими верствуватими
дрібнокристалічними відмінами, а нижня представлена світло-сірими
товсто-шаруватими гіпсами, котрі інколи замінюються блакитно-
сірими ангідритами, однак, така послідовність зміни різновидів гіпсу
по вертикалі не завжди зберігається.
На границі з Передкарпатським прогином взаємодія з вуглеводнями нафтових і газових покладів призводить до метасоматичної заміни гіпсів сірчано-карбонатними утвореннями. Поклади таких метасоматичних сірконосних вапняків часом формують дуже значні родовища самородної сірки (Немирів, Язів, Розділ), оскільки перетворення гіпсів відбувалося нерівномірно – від утворення невеликих лінз сірчано-карбонатних порід до повного заміщення всієї гіпсової товщі.
Гіпсові поклади Придністров'я відзначаються хорошою якістю, що
обумовлюється незначним вмістом сторонніх домішок, котрі можуть
бути представленими кальцитом, доломітом, целестином, сіркою, баритом, гідроксидами заліза, органічною речовиною, малопотужними верствами глин, вапняків і пісків. Серед аутигенних мінералів виділяються седиментогенні (гіпс, ангідрит, кальцит, галіт), діагенетичні(кальцит, пірит, гідрослюда, глауконіт) і катагенетичні (гіпс, гідроксиди заліза). Серед алотигенних зустрічаються глинисті мінерали, кварц, польові шпати, гранат, циркон, турмалін, рутил, ставроліт, біотит, мусковіт, гіперстен, хлорит. Вміст гіпсу в покладах 93–98 %.
Гіпси придатні для виробництва гіпсу штукатурного, формувального, медичного та естрихгіпсу. Щільні відміни прихованокристалічного гіпсу добре поліруються й застосовуються як чудовий оздоблювальний матеріал інтер'єрів та для виготовлення художніх виробів. Усі розвідані родовища Придністров'я можуть розроблятися відкритим способом, причому потужність розкривних порід, як правило, менша за потужність корисної копалини.
Гідрогеологічні умови сприятливі для експлуатації, оскільки водоносний горизонт знаходиться на межі верхньокрейдових і нижньотортонських відкладів, тобто нижче підошви гіпсової товщі, хоча зрідка її нижня частина буває обводненою.
Усього в Придністровському регіоні відкрито понад 20 родовищ гіпсу, з яких на 1999 р. розроблялося 5. Запаси на 01.01.98 становили 137 млн т, а видобуто було в 1997 р. 64 тис. т.
Пісківське родовище розташовано на окраїні с. Піски Миколаївського району. Корисна товща потужністю 5,6–21,3 м перекрита глинами, суглинками та грунтово-рослинним шаром середньою потужністю 2 м. Родовище розробляється Миколаївським цементно-гірничим комбінатом за допомогою кар'єру. Сировина використовується у вигляді додатків до цементу на Миколаївському та Здолбунівському заводах, а також для виробництва будівельного, формувального, медичного та скульптурного гіпсів на Щирецькому гіпсовому заводі.
Вовчинецьке родовище розташоване на 1 км північніше с. Вовчинець за 4,5 км на північний схід від залізничної станції Івано-Франківськ, представлене гіпсоангідритовою товщею, яка складається із двох шарів гіпсу та одного ангідриту загальною потужністю 26,8–38,0 м (в середньому 30 м). Корисною копалиною є сірий або рожевий чи жовтуватий дрібнокристалічний гіпс потужністю до 38 м. Потужність розкривних порід (суглинок, глина, вапняк) близько 6 м. Хімічний склад гіпсу, %: CaO – 32,85–40,2; SO3 – 29,69–45,58; H2O – 12,24–19,92; частка гіпсу в породі від 63,8 до 98,0. Гіпс є високоякісною сировиною для отримання гіпсових в'яжучих матеріалів. Щільна дрібнокристалічна будова та різноманітне забарвлення гіпсу дозволяють також розглядати його як матеріал для декоративних та опоряджувальних виробів. Із ангідриту можна виготовляти безвипальний ангідритовий цемент марки 500. Запаси гіпсу категорій А+В+С1 складають 4,6 млн т; ангідриту – 5,1. Родовище не розробляється.
Завалівське родовище знаходиться на північній окраїні с. Завалля за 20 км на південний захід від залізничної станції Кам'янець-Подільський. До корисної копалини відноситься темно-сірий і бурувато-жовтий прихованокристалічний гіпс з гніздами та прожилками бурих кристалів; загальна будова монолітна великоблокова; потужність 8–23 м. Розкривні породи – суглинки щільні бурувато-жовті потужністю 1,5–6,0 м. Хімічний склад гіпсу, %: CaO – 28,26–-31,86; SO3– 40,51–45,90; H2O – 18,8–20,9; нерозчинний залишок – 0,1–2,5. Гіпс
може використовуватися у фарфоро-фаянсовому виробництві, на алебастрових заводах і для виготовлення штукатурного гіпсу.
Кудринецьке родовище складається з двох ділянок поблизу с. Кудринці на лівому березі р. Збруч. Потужність покладу гіпсу сірого кольору до 22 м; розкривні породи (глина, вапняки, суглинки) мають потужність від 0,8 до 28,9 м. Хімічний склад корисної копалини, %: CaO – 31,5–32,7; SO3 – 42,5–46,7; Al2O3 – 0,2–0,6; H2O – 18,5–20,2. Сировина придатна для виробництва будівельного гіпсу II сорту.
Мамализьке родовище знаходиться за 4 км на північний схід від залізничної станції Мамалига. Корисна копалина – щільний мономінеральний гіпс потужністю 27,0–37,0 м, котрий залягає під товщею (14–32 м) піщано-глинистих порід. Хімічний склад гіпсу, %: гіпс – 93,17–94,45; SO3 – 42,78–46,47; H2O – 30,2; SiO2 + Al2O3 – 0,25–2,20. Порода придатна для виробництва будівельного та формувального гіпсу.
Скитське родовище розташоване на правому березі Дністра за 0,5 км на південний захід від залізничної станції Скит. Корисна копалина – гіпс сірий з жовтуватим відтінком, часом тріщинуватий потужністю 22 м; розкривними є піщано-глинисті породи (від 4,7 до 28,7 м). Хімічний склад, %: гіпс – 96,0–97,95; СаО – 31,8–32,95; SO3 – 32,37–45,83; H2O – 20,0–21,4. Сировина може застосовуватися у виробництві високосортних штукатурного та формувального гіпсів.
Крім Донбасу та Придністров'я, на півдні України виявлені числен-
ні інфільтраційні поклади конкреційного гіпсу та глиногіпсу (Ельке-
джі-Елінське на Керченському півострові, Одеська область, Присивашшя). Невеликі залишкові родовища типу гіпсових шляп, утворені в результаті вилуговування девонської кам'яної солі, поширені в межах деяких соляних діапірових структур, наприклад, Роменської, у ДДЗ.
Елькеджі-Елінське родовище представлене пластом гіпсу потужністю 0,2–5,3 м (середня 2,6–4 м), який розділений на два шари: верхній крупнозернистий (2,3–4,6 м) і нижній дрібнокристалічний (0,2–1,0 м). Балансові запаси гіпсу категорій А+В+С1 складають 3 млн т, позабалансові – 6 млн т. Родовище розроблялось кар’єром Кіровського гіпсового заводу, в останні роки не розробляється.