Lekciya_7_Ekzogennaya_seriya._Gruppa_vyvetrivaniya

1.

Лекция 7
Экзогенная (седиментогенная) серия МПИ.
Группа выветривания

2.

Геолого-генетическая классификация МПИ
Все МПИ разделяются на три серии:
1)
Эндогенная
серия
–
месторождения
магматические, карбонатитовые, пегматитовые,
скарновые,
альбититовые,
грейзеновые
и
гидротермальные.
2)
Экзогенная
серия
–
месторождения
выветривания,
осадочные,
экзогенные
эпигенетические.
3) Метаморфогенная серия – месторождения
метаморфизованные и метаморфические.
Каждая серия разделяется на группы, а последние на классы и подклассы.

3. Генетические типы МПИ

Эндогенные
Магматические
месторождения
Карбонатитовые
Скарновые
Гидротермальные
Экзогенные месторождения
Осадочные
Россыпные
Метаморфогенные
Коры выветривания
месторождения

4.

Экзогенная серия МПИ

5.

Генетическая классификация МПИ

6.

7.

Экзогенные (внешние) процессы происходят на земной
поверхности и в верхних частях литосферы (кора
выветривания) за счет энергии, получаемой от
Солнца, в меньшей степени за счет энергии,
выделяемой из внутренних зон Земли, и силы тяжести.
К экзогенным относятся процессы выветривания,
деятельность воды, ветра, льда, снега. Все эти
факторы воздействуют на поверхность Земли,
разрушают одни минералы и горные породы,
перемещают продукты разрушения и создают новые
минералы,
устойчивые
при
данных
физикохимических и природных условиях. Сила тяжести
является регулирующим и направляющим фактором
сноса, перемещения и отложения разрушенного
материала.

8.

9.

Общая тенденция сокращения в ходе
времени площади геосинклиналей и
роста площади платформ в пределах
современных материков
Схема изменения во времени пропорции
важнейших групп пород областей эрозии
материков

10.

11.

12.

13.

Генетическая классификация МПИ

14.

Кора выветривания
[weatherihg crust]
геологическое
тело,
сложенное
горными породами, образовавшимися
в поверхностной зоне литосферы при
выветривании
магматических,
метаморфических, осадочных пород и
осадков
Геологический словарь, 2011

15.

16.

Выветривание [weatherihg]
совокупность
процессов
разрушения,
изменения
и
новообразования минералов и
горных пород в условиях земной
поверхности (в основном до
глубины базиса эрозии)
Геологический словарь, 2010

17.

Различают
физическое,
химическое и биохимическое
выветривания
Чтобы не путать термин «выветривание»
с
деятельностью
ветра,
академик
А.Е.Ферсман (1922 г.) предложил процесс
преобразования горных пород и минералов
на или вблизи поверхности Земли
называть «гипергенезом» (от греч. hyper —
над, поверх и genesis — рождение,
образование).

18.

19.

20.

21.

Выветривание и трещиноватость
пород

22.

Трещиноватость (jointing, fracturing) – проявляющаяся
повсеместно рассеченность пород трещинами и
совокупность их в конкретном массиве пород.
Геологический словарь, 2012

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

Почва и её обитатели

35.

Химическое изменение и новообразование исходных минералов и
пород происходит в результате протекания реакций окисления,
гидратации, гидролиза.
Окисление
происходит
при
участии
кислорода,
воды,
углекислоты, минеральных кислот. В процессе окисления минералы
материнских
пород,
представленные
безкислородными
или
закисными соединениями, переходят в более устойчивые в
приповерхностных условиях окисные формы. Часть продуктов
окисления переходит в растворимое состояние, и выносятся, другая
часть, наоборот, становятся труднорастворимыми и накапливаются в
остатке. В коре выветривания концентрируются окислы и
гидроокислы ряда металлов (железо, марганец, алюминий и др.).
Гидратация – процесс, при котором вода входит в решетку
минерала, образует твердый раствор или проникает в каналы
решетки минерала. Гидратацией во многом обеспечивается поведение
в коре выветривания алюминия, железа и др.
Гидролиз связан с обменными реакциями между основаниями
минералов пород и водородными ионами электролитически
диссоциированной воды. При гидролизе разрушаются силикаты, на
их месте накапливаются глинистые минералы.

36.

Основными агентами преобразования горных пород в коре
выветривания
являются:
вода,
кислород,
различные
кислоты,
микроорганизмы и колебания температур.
Вода наиболее действенный агент выветривания. Она осуществляет:
1) растворение, перенос и отложение природных химических соединений;
2) растворение твердых, жидких и газовых агрессоров (кислород,
углекислота, кислоты и др.) и доставку их на участки преобразования
горных пород;
3) разложение породообразующих минералов материнских пород;
4)
регулирование
физико-химической
обстановки
процессов
преобразования горных пород, обусловленное вариациями ее кислотности –
щелочности (pH), окислительно-восстановительного потенциала (Еh) и
химического состава растворенных в ней веществ.
Главным источником воды в коре выветривания являются
атмосферные осадки. При подземной циркуляции вода проходит три зоны:
1) аэрации;
2) полного насыщения с активным водообменом;
3) полного насыщения с замедленным водобменом.
Наиболее активные реакции разложения горных пород с участием
подземных вод происходит в зоне аэрации. В этой зоне формируются
остаточные месторождения, а вблизи этого уровня и ниже его образуются
инфильтрационные залежи.

37.

38.

Кислород играет главную роль в реакциях
окисления в зоне аэрации при образовании коры
выветривания. Кислород трех видов участвует в
реакциях окисления:
1) кислород атмосферы;
2) кислород, растворенный в воде;
3)
кислород
минеральных
соединений
окислительно-восстановительных реакций.
Кислоты активно участвуют в процессах окисления
(углекислота) и разложения минералов горных пород в
коре
выветривания,
придавая
определенную
химическую
направленность
процессам.
Микроорганизмы,
в
основном
бактерии,
в
приповерхностной
части
земли
регенерируют
кислород и углекислоту и поставляют ее в кору
выветривания.

39.

Окисление происходит при участии кислорода, воды, углекислоты,
минеральных кислот. В процессе окисления минералы материнских пород,
представленные безкислородными или закисными соединениями,
переходят в более устойчивые в приповерхностных условиях окисные
формы. Часть продуктов окисления переходит в растворимое состояние, и
выносятся, другая часть, наоборот, становятся труднорастворимыми и
накапливаются в остатке. В коре выветривания концентрируются окислы
и гидроокислы ряда металлов (железо, марганец, алюминий и др.).

40.

41.

Зональность кор выветривания

42.

В результате разложения горных пород и избирательной
миграции
химических
элементов
формируются
коры
выветривания с характерными для них месторождениями
полезных ископаемых. Различают три основных профиля
выветривания: 1) гидрослюдистый; 2) глинистый; 3)
латеритный.
Гидрослюдистый
профиль
характеризуется
изменением
первичных силикатов без существенной миграции кремнезема
(типоморфные минералы – гидрослюды, гидрохлориты,
монтмориллонит).
Глинистый профиль характеризуется некоторым дефицитом
кремнезема, частично вынесенным из коры выветривания
(типоморфные минералы – каолин, галлуазит, нонтронит,
кварц).
Латеритный профиль формируется при полном нарушении
связей между глиноземом и кремнеземом и интенсивном выносе
последнего из коры выветривания (типоморфные минералы –
гиббсит, оксиды и гидрооксиды железа).

43.

44.

Температура в коре выветривания
Температура в коре выветривания колеблется в
небольших пределах (от -20 – до +20°С), однако имеет
большое значение при разложении пород. Наиболее
интенсивно разложение происходит при высокой
температуре и снижается по мере падения
температуры. Поэтому степень разложения горных
пород и зрелость кор выветривания возрастает от
полярных областей к экватору.
Даже при незначительном интервале ее колебаний,
увеличивается скорость разложения горных пород,
при возрастании температур, и снижает, при
понижении, до полного затухания (при отрицательных
температурах).

45.

Кора выветривания в разных географических поясах

46.

47.

Температура в коре выветривания. Даже при незначительном интервале ее
колебаний, увеличивается скорость разложения горных пород, при
возрастании температур, и снижает, при понижении, до полного затухания
(при отрицательных температурах).

48.

49.

50.

Кора выветривания – это комплекс горных
пород, которые возникают в континентальных
условиях
в
результате
разложения
и
выщелачивания исходных горных пород при
воздействии
на
них
климатических,
гидрохимических и геолого-тектонических
факторов. Кора выветривания является
мощным источником вещества, за счет
которого получаются россыпи и различные по
минералогическому составу рудные и нерудные
осадочные месторождения. В коре выветривания происходят сложнейшие преобразования
всех
залежей
полезных
ископаемых,
оказавшихся на земной поверхности.

51.

Геологические условия образования кор выветривания
Климат имеет существенное значение в формировании кор выветривания и,
в итоге, месторождений полезных ископаемых. Главные элементы
климатических условий – температура воздуха и количество осадков.
Низкая температура приполярных широт неблагоприятна для образования
кор выветривания. Климат средних широт способствует образованию хорошо
проработанных кор выветривания. Жаркий климат тропиков создает
оптимальные условия для формирования зрелых кор выветривания.
Малая влажность полярных широт исключает образование кор
выветривания, как и низких широт, свойственная пустынному климату.
Среднее и регулярное выпадение осадков создает стабильное увлажнение
верхней зоны земли и наиболее благоприятно для образования коры
выветривания. Обильные осадки в виде ливней быстро промывают
приповерхностную часть земли и не способствуют формированию кор
выветривания.
Наиболее совершенные климатические условия для формирования кор
выветривания складываются в тропиках с постоянно высокой температурой и
длительными влажными периодами. В геологической истории Земли климат
изменялся, и там где ранее были тропические условия, в настоящее время
климат средних и даже северных широт. Наличие законсервированных кор
выветривания с их полезными ископаемыми подтверждает это предположение.

52.

53.

Кора выветривания в разных географических поясах

54.

Генетическая классификация МПИ

55.

Таким образом, рудообразование не
ограничивается
магматическими
процессами, где главными факторами
образования, переноса и отложения
рудного
вещества
являются
температура и давление. Выносимые
из
магматического
очага
на
поверхность
Земли
вещества
подвергаются
разрушению
с
образованием коры выветривания.

56.

Накопление
вещества
полезных
ископаемых
в
коре
выветривания
происходит двумя способами:
1) растворение и вынос поверхностными
водами минеральной массы, не имеющей
ценности, и концентрация в остатке
вещества
полезного
ископаемого
(остаточные месторождения);
2) растворение ценных составляющих
горных
пород,
инфильтрация
и
переотложение в нижней части коры
выветривания
(инфильтрационные
месторождения).

57.

Генетическая классификация МПИ

58.

59.

60.

61.

Остаточные месторождения
Накопление
вещества
полезных
ископаемых в коре выветривания при
растворении и выносе поверхностными
водами минеральной массы, не имеющей
ценности, и концентрация в остатке
вещества полезного ископаемого

62.

1. Остаточные месторождения
К остаточным месторождениям принадлежат месторождения силикатных никелевых руд, бурых
железняков, магнезита, марганца, бокситов, каолинов, апатитов, некоторых благородных и редких металлов.
Остаточные месторождения силикатных никелевых руд связаны с корами выветривания аподунитовых
и апоперидотитовых серпентинитов, сформированных в обстановке в обстановке тропического и
субтропического климата. Эти месторождения известны в России и за рубежом. Южноуральские
месторождения приурочены к коре выветривания серпентинитовых массивов, сформированных на месте
ультраосновных интрузивов нижнего и среднего палеозоя. Образование месторождений происходило в
течение длительного континентального периода. Апоперидотитовые и аподунитовые серпантиниты состоят
преимущественно из ферросерпентинита, представленного хризотилом, антигоритом и ревдинскитом, в
меньших количествах присутствуют бастит и серпофит.
На ранней стадии формирования коры выветривания высвобождается магний и выносится за пределы
зоны выветривания, Кремнезем мигрирует на всем интервале преобразования серпентина. В верхней части
коры концентрируются остаточные продукты выветривания серпентина. Никель, находящийся в первичных
породах, в оливине и отчасти в ромбическом пироксене переходит в серпентин (ревдинскит –
(Ni,Mg)6{Si4O10}{OH}8). Далее при выветривании серпентинита никель переходит в водный раствор и
отлагается в виде вторичных никелевых минералов в глубоких частях коры выветривания.
В результате дифференцированной миграции элементов в коре выветривания возникает зональность:
1) остаточных продуктов выветривания, сложенная в основном гидроокислами железа (зона охр.),
мощностью до 6 м;
2)
незавершенного
выветривания,
сложенная
нонтронитом,
феррибейделлитом
и
ферримонмориллонитом (нонтронитовая зона), содержит скопления гидроокислов марганца и кобальта,
мощностью от 4 до 12 м;
3) полуразложенного выщелоченного серпентинита, обогащенного выделениями вторичных никелевых
минералов. Минеральный состав: гарниерит Ni4[Si4O10]x(OH)4.4H2O; ревдинскит(Ni,Mg)6[Si4O10](OH)8,
айдыритNiAl4[SiO4](OH)4 5,5Y2O никельсодержащий феррибейделлит. В нижней части этой зоны
накапливаются переотложенные карбонаты магния, кальция и железа. Содержание никеля в силикатных
рудах коры выветривания составляет 0,5 – 5%, в среднем 1%, кобальта 0,03 – 0,07%.

63.

Латеритное выветривание является типичным
процессом образования остаточных месторождений.
Сущность латеритного выветривания заключается в
полном разложении алюмосиликатов путем выноса
натрия, калия, кальция, магния и кремнезема
нейтральными проточными или слабокислыми
водами и накопления в остатке минералов глинозема.
Оптимальный климат латеритообразования – жаркий
и влажный. Поэтому значительная часть мировых
запасов бокситов (~ 95%) находится в Западной
Африке, Индии, Австралии, Индоне-зии и Южной
Америке. В этих месторождениях руды располагаются
почти на земной поверхности, мощность их пластов от
2-х до 10-и метров. Минералогический состав –
гидраты соединений глинозема типа гиббситаAl[OH]3.
Часть примеси оксидов железа, титана и др.

64.

65.

Дифференциация руд алюминия, железа и
марганца в прибрежной части водоема

66.

67.

68.

Механизм образования осадочных месторождений бокситов
отличается от механизма формирования бокситов
остаточных месторождений коры выветривания. В
осадочных месторождениях бокситов главный источник
материала различен. Это и продукты коры выветривания,
и вулканический пепел, и глинозем, выщелоченный
горячими водами из вулканических пород в областях
активного вулканизма. Глинозем переносится в виде
коллоидных и истинных растворов. Транспортировка
осуществляется реками и водными потоками.
Месторождения осадочных бокситов имеют разный возраст
и распространены во многих странах. Нередко достигают
крупных размеров. Встречаются в Восточных Саянах,
Урале, Средней Азии, Средиземноморская провинция
включает месторождения Франции, Италии, Югославии,
Венгрии, Греции. Обнаружены рудные тела на Ямайке и
Гаити.

69.

Схема соотношения месторождений бокситов,
различных по условиям образования
(по В.И. Смирнову, 1989)
Бокситы:
1 – остаточные (латеритные); 2 – склоновые (делювиальнопролювиальные);
3 – долинные (аллювиальные);
4 – котловинные; 5 – карстовые; 6 – геосинклинальные

70.

Месторождение золота, олова, тантала, ниобия
и редких земель образуется в связи с
концентрацией их нерастворимых минералов в
остаточных глинах коры выветривания.
Концентрация рудных полезных ископаемых при выветривании

71.

72.

73. Россыпные месторождения

74.

Образование элювиальной россыпи

75.

76.

Золоторудное месторождение Ити (Кот-д'Ивуар, Западная Африка)

77.

78.

79. Кора выветривания трубки Нюрбинская

80.

81.

82. Свойства элювиальных россыпей

• Элювиальные россыпи залегают на выходе коренного
месторождения на поверхность, непосредственно на его
полуразрушенной части.
• По своим контурам элювиальные россыпи повторяют в
общих чертах контуры выхода коренного
месторождения на поверхность.
• Содержание и распределение полезной компоненты в
элювиальной россыпи соответствует содержанию и
распределению её в коренном месторождении.
• По своему характеру полезное сырье элювиальной
россыпи является совершенно неокатанным.
• По литологическому составу элювиальная россыпь
является сравнительно однородной, представляя
измельченный и несколько химически измененный
материал верхних горизонтов коренного месторождения.

83. Схема элювиального россыпного месторождения

84.

Схема строения древней коры выветривания на
гранитах Урала (по В.П. Петрову):
1- граниты, 2- жилы пегматита, 3- сланцы, 4- тектонические разрывы,
5- зона дресвы, 6- гидрослюдистая зона, 7- каолинитовая зона

85.

2. Инфильтрационные месторождения выветривания
Накопление вещества полезных ископаемых в коре
выветривания происходит при растворении ценных
составляющих горных пород, инфильтрации и
переотложении в нижней части коры выветривания.
Они образуются в результате выпадения рудного
вещества из водных растворов. Поверхностные воды,
просачиваясь по трещинам и пористым породам
верхних
частей
земной
коры,
растворяют
содержащиеся в них рудные минералы, переносят
растворенное вещество на некоторое расстояние и при
резком
изменении
физико-химических
условий
отлагают
его
в
других
породах,
формируя
инфильтрационные месторождения.

86.

К инфильтрационным принадлежат
месторождения урана, меди, железа и серы
Труднорастворимые четырехвалентные соединения урана, свойственные
глубинным слоям Земли, в коре выветривания окисляются и приходят в
легкорастворимые шестивалентные соединения. Большая часть урана при
этом выносится грунтовыми водами за пределы источника, а при изменении
щелочно-кислотных
и
окислительно-восстановительных
условиях
отлагается. Самая крупная формация инфильтрационных урановых руд с
ванадием и силеном существуют в США.
Месторождения железа в виде сидерита (FeCO3) представляют собой
продукты
инфильтрационного
взаимодействия
грунтовых
железосодержащих вод с карбонатными породами. Примером таких руд
являются сидериты Алапаевского месторождения на Урале.
Месторождения
меди
являются
продуктами
инфильтрационного
переотложения разрушившихся при выветривании коренных медных
месторождений. Они известны в Западном Приуралье, США, Боливии и ряде
стран Европы.
Интересны месторождения серы. Формирование залежей самородной серы
происходит под воздействием углеводородов, фильтрующихся сквозь
отложения гипса и ангидрита. При этом сульфаты восстанавливаются,
преобразуясь в карбонаты и самородную серу.

87.

88.

Граница зоны окисления и зоны вторичного обогащения примерно
совпадает с уровнем грунтовых вод

89.

90.

Горный массив, сложенный
сульфидизированными
песчаниками. Якутия

91.

92.

93.

94.

95.

96. Карьер трубки «Архангельская»

97.

Карьер трубки «Архангельская»

98.

Водоотлив из карьера

99.

100.

Месторождения, образованные в корах выветривания (Боке, Гвинея;
Гвианская береговая равнина).
Месторождения
бокситов остаточных
латеритных кор
выветривания
от лат. later – кирпич

101.

Laterite quarry.
Angadipuram, India

102.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Все бокситовые месторождения относятся
к экзогенным образованиям
Месторождения выветривания
(остаточные)
Осадочные морские месторождения
(континентальных шельфов)
Осадочные платформенные
месторождения

103.

104.

105.

106.

Самой ценной породой для
промышленности являются бокситы

107.

Алюминиевые руды
Традиционные
• Бокситы – важнейшая
алюминиевая руда (боксит -
по холму Бо (Beaux) на юге
Франции)
• Это горная порода, состоящая
из гидроксидов алюминия,
оксидов и гидроксидов железа,
глинистых минералов и
кварца
• В промышленных бокситах
содержание Al2O3 больше 28%,
соотношение Al2O3/SiO2 не
меньше 2,6, содержание железа
должно быть меньше 7,5%
Нетрадиционные
Небокситовое
алюминиевое сырье:
Нефелиновые
магматические породы
Каолиновые глины
Высокоглиноземистые
сланцы (кианитовые,
андалузитовые,
силлиманитовые)
Геотехногенные отходы
металлургических и горнодобывающих предприятий
(хвосты обогащения углей,
золы углей и др.)

108.

Алюминий содержится более чем в 250 минералах.
Промышленные минералы бокситов
Моно- и тригидраты алюминия
бемит и
диаспор
AlO(OH)
гиббсит
(гидраргиллит)
Al(OH)3

109.

110.

111.

112.

Ресурсы
• Более 90 % мировых общих запасов сосредоточено в 18 странах с
тропическим и субтропическим климатом (гиббсит-бемитовые
залежи)
• Наиболее крупными запасами обладают Гвинея (20,8 % мировых),
Бразилия (14,6 %), Австралия (11,3 %), Ямайка (7,4 %), Камерун (6,1
%), Мали (4,5 %).
• В России дефицит алюминиевого сырья. Добыча бокситов в России в
2007 г. составила 3,1 % мировой.
• Бокситы
российских
месторождений
по
качественным
характеристикам значительно уступают зарубежным (диаспоровые
залежи) и требуют значительных затрат энергии для переработки в
глинозём
• Россия является единственной страной в мире, где для производства
алюминия в качестве сырья используют не только бокситы, но и
нефелиновые руды, из которых производится примерно 40 %
российского металла. Балансовые запасы нефелиновых руд России
огромны – добыча Кольский полуостров, Кемеровская область

113.

114.

Латеритная кора. Добыча бокситов в
Nhulunbuy, Австралия.
Фото профессора Дженни Эдвардс, технический университет, Сидней.
http://www-staff.it.uts.edu.au/ (http://www.earlham.edu/~lambca/Geo/lamb.htm

115.

Латериты, Мадагаскар

116.

Разрез бокситовых залежей в глинистых латеритах базальтового
плато в Западной Индии (по Синякову, 1987)
1 – базальты; 2 – литомарж (кремнистая глиноподобная, обычно тонкослоистая или
листоватая порода, как правило залегающая под латеритами); 3 – боксит (алюминиевая
руда, состоящая в основном из гидооксидов Al, оксидов и гидрооксидов Fe и глинистых
минералов; главные минералы – гиббсит, бемит и диаспор) 4 – высокожелезистый латерит
(богатый Fe и Al продукт выветривания горных пород; состоит из каолинита, гетита,
гематита, гиббсита и кварца); 5 – красные глины с обломками латерита

117.

Не
путать
остаточные
(латеритные)
бокситы,
месторождения которых на Европейском континенте
неизвестны, с осадочными бокситами. Последние
образовались
в
результате
переноса
продуктов
выветривания
и
отложения
их
в
виде
коллоиднохимических
или
механических
осадков
вразличного рода водоемах.
Месторождения каолина имеют близкий с бокситами
механизм рудообразования. В процессе каолинизации
происходит полный вынос из зоны выветривания щелочей,
щелочноземельных металлов и железа, при сохранении в
нерастворенном состоянии глинозема и кремнезема.
Каолин в коре выветривания образуется за счет
разрушения полевошпатовых пород и слюд. Обязательным
условием осадконакопления является наличие кислых вод,
богатых органическими кислотами и содержащими
значительное количество растворенного кремнезема.

118.

119.

120.

121. Месторождение бокситов Боке в Гвинее

Бокситовые месторождения
располагаются на холмистых
возвышенностях (бовалях), окаймленных
долинами рек глубиной до 100 м. Залежи
бокситов приурочены к латеритной коре
выветривания мощностью 10—15 м, которая
сформировалась в палеогеновый и
неогеновый периоды при выветривании
субгоризонтально залегающих силурийских
граптолитовых сланцев в условиях
слаборасчлененной пенепленизированной
равнины.

122.

123.

124.

125.

126.

127.

128.

129.

130.

131.

132.

133.

134.

135.

136.

137.

138.

139.

140.

141.

142. Промышленные бокситовые объекты России

• Крупнейший производитель алюминиесодержащего
сырья в России — Северо-Уральские бокситовые рудники
(ОК «РУСАЛ»)
• Основные запасы рудников находятся в районе
Североуральска на глубине более полукилометра. В
настоящее время старые шахты практически
выработаны. Бокситы добываются с глубины 700—800 м
и имеют очень высокую себестоимость
• Наиболее перспективно на сегодняшний день СреднеТиманское месторождение низкокачественных бокситов в
Республике Коми
• Близки к исчерпанию месторождения Южно-Уральской и
Тихвинской групп

143.

Обобщенная геологическая
колонка девонских бокситовых
залежей Северного Урала
(по Г. Бушинскому)
1 – известняки светло-серые,
массивные;
2 – известняки темно-серые;
3 – мергели темно-серые и черные, с
прослоями известняков;
4 – бокситы с морской фауной;
5 – бокситы красные;
6 – гальки известняка;
7 – угловатые куски известняка

144.

145. Морские осадочные месторождения бокситов

Северо-Уральский бокситоносный район (СУБР)

146.

147.

148.

149.

150.

Панорама СУБРа и
копер шахты
Новокальинского
месторождения

151.

известняки
битуминозные
туфобрекчия
бокситовый
горизонт
скважины
Геологический разрез Kальинского месторождения

152.

153.

Шахта «Кальинская». Спуск шахтеров в клети
со скоростью 4 метра в секунду.

154.

Почти как высота самого высокого здания в
мире, дубайского Бурдж-Халифа, только вниз

155.

Поскольку выработки под землей
расположены под углом, добираться
до нужного горизонта приходится
довольно долго — не менее 40 минут.
Причем, различными видами
транспорта. Общая протяженность
железнодорожных путей на
подземных горизонтах СУБРа –
более 40 километров.

156.

СКСУ – скипо-клетевой строительный уклон, для людей и грузов.

157.

158.

Горизонт минус 950 метров.

159.

МДК – моноканатная кресельная дорога,
напоминающая бугель на горнолыжной трассе.

160.

Под углом около 29 градусов нужно проехать около 200 метров

161.

Все как на горнолыжном курорте, только под землёй

162.

Чтобы добраться до забоев и обратно, порой за смену шахтеры проходят
пешком по горным выработкам 5-10 км

163.

Анкероустановочная машина Sandvik

164.

Анкерно-полимерная крепь: металлические стержни (анкеры) с помощью
специального полимерного состава закрепляют в заранее пробуренных скважинах
(шпурах). Для дополнительного усиления применяют обапол — деревянный брусок.
Такая конструкция предохраняет своды выработки от разрушения.

165.

Погрузчик (ПДМ) производит уборку горной массы.
Боксит имеет характерный красный оттенок

166.

Сброс руды в рудоспуск

167.

Перегруз руды в самосвал

168.

Проходчик готовит забой к взрывным работам –
производит бурение врубовых шпуров

169.

Для проходки подготовительных горных выработок используется ручной
инструмент – перфоратор. Для работы с ним необходимы сила и беруши.
Вес перфоратора не менее 50 килограммов

170.

Бокситы североуральских шахт – самые древние на
Земле: им свыше 350 млн лет.

171.

В 2014 г. СУБР отметил 80-летний юбилей.
За годы работы предприятие добыло 220 млн.
тонн боксита, а под землей его шахтерами было
пройдено 2,4 тыс. км горных выработок

172.

Электровоз

173.

Разворот к вертикальному стволу и на-гора

174.

Высота копра «Черемуховской-Глубокой» превышает 90
метров, это самый высокий на сегодня копер на СУБРе

175.

Подъемная машина, весом 120 тонн,
мощностью 5 мегаватт и диаметром 5 метров

176.

Североуральские месторождения чрезвычайно обводнены. Из-за этого все реки и ручьи в
окрестности забраны в бетонные берега — общей протяженностью 73 км. Тем не менее, в шахты
все равно проникает много влаги — насосные станции СУБРа ежесуточно перекачивают из-под
земли 380 тыс. кубометров воды. Это сравнимо с потреблением миллионного города.

177.

Горизонт «-1040м.» — это глубина относительно уровня моря, а фактически
это на 200 метров ниже под землей — на глубине более 1200 метров.

178.

Важным
фактором
формирования
коры
выветривания и связанных с ней МПИ является
рельеф (ландшафт) местности*. Совместно с
климатическими
условиями
местности
рельеф
определяет особенности химического выветривания.
Расчлененный высокогорный рельеф, при котором
скорость разрушения выше скорости накопления
неблагоприятен для образования МПИ. Интенсивное
химическое выветривание происходит в областях с
ровным рельефом и низким уровнем грунтовых вод.
Важное свойство коры выветривания – длительность
формирования.
__________________________________________________
* - в определении выветривания «в условиях земной
поверхности (в основном до глубины базиса эрозии)»

179.

180.

181.

182.

183. Линейно-площадная кора выветривания с богатыми железными (мартитовыми) рудами Михайловского месторождения

184.

Главные минералы КМА: магнетит, гематит и кварц. Среднее
содержание Fе в железистых кварцитах 32-37%, в мартитовых и
железнослюдково-мартитовых рудах коры выветривания 52-66 %. Кора
выветривания представлена богатыми рудами, на 70 % состоящими из
мартитовых разностей со средним содержанием железа 58,5 %. Остальная
часть запасов представлена плотными карбонатно-мартитовыми рудами с
содержанием железа 50 %. В верхней части толщи железистых кварцитов
развита зона окисления площадно-линейного типа. Разделение железистых
кварцитов месторождения на окисленные и неокисленные производится по
содержанию магнетитового железа, равному 16 %. Неокисленные
железистые
кварциты
представлены
магнетитовыми,
гематитмагнетитовыми, магнетит-гематитовыми, гематитовыми разновидностями,
из которых две первые являются актуальным сырьём для производства
магнетитового
концентрата.
Окисленные
железистые
кварциты
представлены мартитовыми и гематит-мартитовыми разновидностями.
Богатые руды представлены двумя генетическими типами: коренными,
образовавшимися
в
результате
выщелачивания
кварца,
и
переотложенными, образовавшимися в результате перемыва железистых
кварцитов и коренных богатых руд.
В плотных богатых рудах содержится (в вес. %): Fе 45-46,4; S 0,7-0,9; Р
0,06-0,08; в рыхлых богатых рудах Fе 52-58,5; S 0,240,32 и Р 0,03-0,05. В
кварцитах содержится (%): Fе 37,5-39; Si02 40-42; S 0,01-0,07 и Р 0,01-0,06.

185.

186.

187.

188.

189.

190.

191.

Состав коры выветривания зависит от состава первичных пород.
Ультраосновные и основные породы разрушаются быстрее. На этих породах
формируются коры с мощной верхней зоной остаточных продуктов выветривания,
состав которых определяется развитием оксидов и гидроксидов железа, марганца.
В нижней зоне полуразрушенных пород происходит накопление продуктов
инфильтрации, представленных карбонатами кальция, магния, железа и силикатами
никеля. На кислых породах формирование кор выветривания происходит медленнее.
В верхней зоне остаточных продуктов выветривания накапливаются глины или
бокситы, с примесями окислов и гидроокислов железа и марганца. Инфильтрация
продуктов разложения в зону полуразрушенных пород осуществляется в
незначительных размерах и без участия в них никеля и кобальта. В коре
выветривания кислых пород возникают месторождения глин и бокситов.
Сохранность кор выветривания и связанных с ними месторождений полезных
ископаемых зависит от подвижности тектонических блоков, где они сформировались.
При этом возникают три основные ситуации:
1) месторождения находятся на приподнятых блоках – они разрушаются эрозией
и не сохраняются;
2) кора выветривания погружается вместе с опускающимся блоком,
перекрывается мощными толщами молодых осадков и оказывается глубоко
захороненной;
3) месторождения коры выветривания сохраняются под тонким покровом
молодых отложений на стабильных тектонических блоках.
Возрастной интервал формирования кор выветривания: от древнейших до
современных.

192.

193.

194.

195.

Образование
латеритных
кобальт-железо-никелевых
руд
обусловлено
процессами
длительного
и
интенсивного
континентального
выветривания
ультраосновных
пород,
содержащих повышенное количество никеля (в среднем 0,23%
NiO). Процесс формирования месторождений происходит под
воздействием
поверхностных
вод
богатых
кислородом,
углекислотой и органическими кислотами. Процесс образования
оксидных руд сводится к разрушению, гидратации и гидролизу
минералов горных пород и окислению металлов. Продукты
выветривания частично мигрируют в нижние горизонты (Ca, Mg,
Ni), а остальные (Fe, Cr, Mn, Co) накапливаются на месте. Руды
имеют очень сложный состав и по характеру рудообразования
делятся
на
типы.
Южноуральский
тип
представлен
месторождениями Кемпирсайской группы на Южном Урале. Руды
Индонезийского типа находятся в Индонезии и Филиппинах.
Кубинский
и
Новокаледонский
типы
руды
занимают
промежуточное положение между Уральскими и Индонезийскими
рудами.

196.

197.

Схема зоны окисления рудных месторождений
В зоне окисления сульфидных тел выделяют несколько подзон:
1) поверхностный слой; 2) зона окисления, подзоны: а) окисленных руд;
б) окисленных выщелоченных руд; в) богатых окисленных руд; 3) зона
вторичного обогащения 4) зона неизмененных руд.

198.

199.

Схема зонального
строения
остаточного
месторождения
силикатных
никелевых руд в
коре выветривания
серпентинитов
площадного типа
(по В. И. Смирнову,
1989)
1 – гидроксиды марганца с
сорбированным кобальтом;
2 – гидросиликаты никеля;
3 – карбонаты магния и
кальция

200.

201.

202.

Схематические разрезы никелевых латеритных отложений на вершине
перидотитов Новой Каледонии. Обогащенный гарнеритом Ni латерит с
гетитом из Поро, Новая Каледония.

203.

Nickel laterite deposit (outcrop profile) at Vota (Boeotia, Central Greece) (source:
N. Skarpelis).

204.

Геологический
разрез
Рогожинского
месторождения
никеля
в Уфалейском
рудном районе

205.

Генетическая классификация МПИ

206.

Эпигенетическая группа месторождений
Месторождения эпигенетической группы образуются в результате
эпигенетических процессов в уже сформированных комплексах
осадочных и, иногда, других типов пород. Их минеральный и
химических состав резко отличается от состава вмещающих пород.
Главным фактором рудообразования являются подземные воды
различного происхождения. По этой причине эти месторождения
иногда называют гидрогенными.
По генезису они занимают промежуточное положение между типичными
гидротермальными и экзогенными образованиями. К эпигенетическим
экзогенным относятся месторождения полиметаллов, целестина, меди,
урана, ванадия, стронция, рения, селена, скандия, редких земель,
серы, а также углеводородов (нефти, газа) и подземных вод.
Эпигенетическая группа включает в себя 3 класса:
1) Грунтовых вод;
2) Инфильтрационный;
3) Эксфильтрационный.

207.

Месторождения, образованные в результате
деятельности грунтовых вод
Образование месторождений происходит в приповерхностной зоне под
влиянием грунтовых вод. Грунтовые воды играют большую роль в
преобразовании ранее возникших месторождений (в зоне окисления).
Грунтовые воды являются безнапорными и развиты преимущественно
в приповерхностных условиях (на первом от поверхности водоупоре).
Для данного типа месторождений характерно:
1) субсогласное с напластованием залегание рудоносных зон;
2) локализация оруденения в стратиграфических уровнях крупных
перерывов в осадконакоплении (несогласий);
3) позиция оруденелых горизонтов в основании регрессивно
построенных толщ;
4) контрастная фациально-литологическая обстановка оруденения;
5) приуроченность руд к палеопроницаемым породам.
Основные типы месторождений, образованные грунтовыми водами:
- медистые песчаники палеорусел;
- урановые и уран-ванадиевые в палеорусловых песчаниках;
- металлоносных углей и торфяников.

208.

Инфильтрационные месторождения
Инфильтрационные месторождения образуются в областях аридного
климата в результате инфильтрации вод по проницаемым водоносным
горизонтам песков и песчаников, реже пористых карбонатных пород,
расположенных между водоупорными пластами. Инфильтрационные
месторождения возникают в результате выпадения рудных веществ из
водных растворов, которые, перемещаясь в породах в верхних частях
земной коры, растворяют металлы и их соединения, переносят их и при
определённых физико-химических условиях отлагают.
Типичными инфильтрационными месторождениям являются некоторые
месторождения железа, марганца, меди (медистые песчаники), урановых и
ванадиевых руд.
Инфильтрационные месторождения урана имеют зональное строение рудных
тел. Зональность обусловлена изменением условий рудоотложения на пути
миграции подземных вод. Различаются следующие разновидности
эпигенетических редкометально-урановых руд:
1) урановая и уран-редкометальная (Se-V-Re-TR-U) в песчаниках чехла
активизированных молодых платформ;
2) уран-угольные в лимнических (озерных) бассейнах межгорных впадин.

209.

210.

211.

212.

213.

214.

215.

Боксит
Гарниеритовая руда Ni
Манганитовая руда Mn
Агрегаты нитевидных
кристаллов самородного Ag
Каолинит
Aзурит-малахитовая
конкреция

216.

охра (bIIImkk)
известковый туф (bIIImk-k)
охра (bIIImkk)
Проявления охры
охра (bIIImkk)
торф (bIIImk-k)
глина (lIIImk-k)

217.

218.

Эксфильтрационные месторождения
Эксфильтрационные месторождения объединяют рудные объекты, с различной
природой (стратиформные, элизионные, гидрогенно-эксфильтрационные и экзогенногидротермальные). К этому классу отнесены месторождения стратиформных руд
меди, свинца, цинка, урана, ванадия, железа, стронция, бария, серы, нефти, газа,
минеральных вод, рассолов (иодо-бромных и редкометальных).
Образование месторождений эксфильтрационного класса связано с восходящими
потоками артезианских вод. При подъеме таких вод к поверхности может происходить
их смешение с метеорными (приповерхностными) водами, либо с углеводородами
(нефтью и/или газом) и сопутствующими им сероводородными водами. Движение вод
обусловлено либо тектоническими движениями, либо отжимом поровых вод при
уплотнении рыхлых отложений. Температуры рудообразования низкие.
Типичные примеры: месторождения свинцово-цинковых руд в карбонатных породах шт.
Миссури (США), месторождения медных и медно-серебряных руд в медистых
песчаниках (м-ние Джезказган в Центральном Казахстане), стратиформное урановое
оруденение в Северном Казахстане (месторождение Абай), месторождения
Мансфельда (Германия).
В промышленном отношении очень важны месторождения медистых песчаников и
сланцев. Их отличительные черты: 1) крупные размеры, ставящие некоторые из них в
разряд уникальных; 2) простая пластовая форма рудных тел, их значительная
протяженность и обычно пологое залегание; 3) сравнительно высокие содержания и
равномерное распределение полезных компонентов; 4) часто неглубокое залегание,

219.

1
Палеогеографические
условия
осадконакопления в
позднепермское время
2
3
(по Сементовскому Ю.В., 1973)
4
5
6
7
8

220.

Оруденелая древесина

221.

Медистый песчаник