Учебное пособие подготовлено на кафедре полезных ископаемых и недропользования геологического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 4-5 курсов геологического факультета дневного и заочного отделений.

Настоящее учебное пособие составлено для студентов геологов дневного и заочного отделений.

Курс «Промышленные типы металлических полезных ископаемых» является продолжением предшествующего курса геологии полезных ископаемых, который освещает условия образования месторождений и их генетическую классификацию.

Промышленным месторождением называется участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества по качеству, количеству, технологическим свойствам, горно-техническим условиям отвечающее требованиям промышленности и экономически выгодное для эксплуатации.

К месторождениям рудных или металлических полезных ископаемых относятся такие виды минерального сырья, которые перерабатываются плавкой с целью извлечения металлов, используемых в черной и цветной металлургии. Описание металлов производится по группам: черные, легирующие, цветные, малые и благородные. Оно приводится по следующему плану. Вначале сообщаются сведения об истории освоения и областях применения, запасах, добыче и кондициях. Далее освещается геохимия и минералогия данного металла, затем характеризуются промышленные типы месторождений. Описание конкретных месторождений приводятся в изданном ранее учебном пособии для лабораторных занятий по геологии полезных ископаемых.

Учебное пособие составлено на основе курса лекций, который читается автором в течение многих лет на геологическом факультете Воронежского университета, а также использования материалов учебника « Курс рудных месторождений», составленном коллективом авторов под руководством академика В.И.Смирнова, выдержавшим два издания (1981 и 1986) и курса « Месторождения металлических полезных ископаемых», изданного в 1999 году и составленного коллективом авторов под редакцией В.И.Старостина.

 

Учебник отражает современное состояние разведки и геолого-экономической оценки месторождений. В нем учтены достижения в области опробования, разведки, подсчета запасов и экономической оценки месторождений в условиях рыночной экономики. Впервые в подобной литературе рассмотрены вопросы недропользования, геолого-технологическое картирование месторождений, подсчет извлекаемых запасов компонентов, применение ЭВМ для подсчета запасов, использование бизнес-плана при экономической оценке месторождений.

Учебник рассчитан на студентов геологических и смежных специальностей и для работников геолого-разведочных и горно-добывающих предприятий.

 

Введение

 Минерально-сырьевая база является одной из основ функционирования народного хозяйства. Минеральное сырье служит главным источником производства энергии (нефть, газ, уголь, радиоактивное сырье), черных, цветных, редких и благородных металлов, стройматериалов, минеральных удобрений и многих других видов горно-рудной продукции.

Созданием и развитием минерально-сырьевой базы занимается геолого-разведочная отрасль, главная задача которой состоит в обнаружении и подготовке к эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а также в геологическом обслуживании эксплуатируемых месторождений.

Месторождение – природное и техногенное скопление минерального сырья, которое технически возможно и экономически выгодно разрабатывать.

Геолого-разведочные работы представляют собой длительный многоступенчатый процесс, который можно разделить на несколько крупных последовательных этапов:

– создание геологической основы для прогнозирования и поисков месторождений путем организации и проведения геолого-съемочных и геофизических работ;

– прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых с применением геологических, геофизических и геохимических методов;

– подготовка месторождений к промышленному освоению путем проведения разведочных работ с целью всестороннего изучения количества, качества и условий залегания минерального сырья;

– геологическое обслуживание эксплуатируемых месторождений путем организации рудничной или шахтной геологической службы для планирования и управления добычей минерального сырья.

На всех этапах геолого-разведочные работы сопровождаются выяснением закономерностей размещения, оценкой количества и качества минерального сырья, а также оценкой экономического значения предполагаемых или выявленных месторождений полезных ископаемых.

Следовательно, основным объектом исследования в геолого-разведочной отрасли являются промышленные месторождения полезных ископаемых, к которым относятся природные, а в последнее время и техногенные (созданные человеческой деятельностью) скопления минерального сырья, которые технически возможно и экономически целесообразно использовать в народном хозяйстве. <...>

 

Изложены понятия о полезных ископаемых и методах их изучения, структурах месторождений, геологических факторах их размещения и локализации, морфология и вещественном составе руд. Приведена генетическая группировка месторождений в связи с рудообразующими процессами, геологическими и рудными формациями и освещены условия образования месторождений. Рассмотрены принципы, стадии, методы и системы разведки, форма и оптимизация плотности разведочной сети, опробование, кондиции, подсчет запасов и геолого-промышленная оценка месторождений.

Для студентов негеологических специальностей вузов, изучающих дисциплину "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых", горняков и обогатителей

 

Геология и разведка месторождений полезных ископаемых представляют собой комплексную дисциплину, включающую теорию рудообра-зования, геологические закономерности размещения и условия локализации месторождений, методику их поисков, разведки и геолого-промышленной оценки. Все эти вопросы изучаются по материалам геологических исследований.

В данном учебном пособии геология полезных ископаемых рассмотрена на структурно-формационнои основе, при этом осуществлен принципиально новый подход к ее изложению. Генетические группировки месторождений полезных ископаемых построены на взаимосвязи с рудообразующими процессами. Внутри генетических групп выделены и охарактеризованы рудные формации, избирательно связанные с определенными геологическими формациями и типами структур.

При описании промышленных типов месторождений учтена классификация ГКЗ СССР с указанием применяемых разведочных систем, оптимальных размеров сети наблюдений, программы аналитических исследований и их контроля.

Курс "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых" базируется Hai основах геологии, включающих общую характеристику Земли как планеты, геологические процессы, строение, состав и закономерности развития земной коры с элементами минералогии, петрографии и структурной геологии. Эти вопросы тесно связаны с генетической (теоретической) частью дисциплины. Геологический цикл дисциплин начинается с "Основ геологии" и завершается "Основами горнопромышленной геологии". Такая трансформация происходит через дисциплины "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых", "Гидрогеология" и "Инженерная геология". Связь этого цикла с комплексом горно-технологических дисциплин осуществляется непосредственно через "Основы горнопромышленной геологии", "Инженерную геологию" и "Промышленные типы". Те и другие связаны с прикладными дисциплинами геодезического и маркшейдерского профиля.

На схеме связи дисциплин "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых" с другими науками  стрелками показано направление передачи знаний. Обратные связи влияют на развитие изучаемой дисциплины и определяют особенности методов ее изучения.

Предметом изучаемой дисциплины служат месторождения полезных ископаемых, процессы их образования, разведка и геолого-промышленная оценка.

 

Основной метод изучения месторождений полезных ископаемых -графическое моделирование геологоструктурных условий их локализации. Подобие объекта его модели является определяющим. Графическое моделирование сопровождается промышленной типизацией месторождений, качественными и количественными оценками запасов полезных ископаемых и прогнозных ресурсов. Необходимую для этого информацию получают в результате геологоразведочных работ. Они включают геологическое картирование разных масштабов (от 1:200 000 до 1:500), геофизические, геохимические и геолого-минералогические исследования, системы буровых и горных выработок. С каждым годом повышается объем геологосъемочных и поисковых исследований под водой (в зоне берегового шельфа, на дне морей и океанов), в околоземном космическом и воздушном пространстве (дистанционные методы).

 

 

Книга содержит данные о морфологических особенностях ма-монтят разного возраста, ископаемые останки которых найдены за последние годы на территории России, и представляет интерес для биологов широкого профиля, палеотфиологов, геологов-четвертичников и археологов.

На обложке - палеолитическое изображение семьи мамонтов, состоящей из взрослой самки и двух детенышей разного возраста, из Гённерсдорфа, Германия, по Г.Бозинскому.

Последние десятилетия XX в. принесли палеотериологам им России замечательные находки: в 1977 г. в верховьях р. Колымы, близ прииска Сусуман, была обнаружена мумия мамонтенка - самца (Магаданский мамонтенок, 1981); в 1988 г. - мумия мамонтенка - самочки на р. Юрибече-Яха, на полуострове Ямал; в 1990 г. фрагменты трупа мамонтенка, раскопанного на р. Индигирке, в урочище Мылахчын в 1991 г. Кроме того, в 1988-1991 гг. в г. Севске Брянской области во время раскопок собрано 3700 костей от 33 особей мамонтов, из которых остатки детенышей разного возраста (от 2-3 месяцев до 5-6 лет) составили 45% общего числа (Мащенко, 1992). Много ископаемых остатков мамонтят накопилось и из стоянок Костенки Воронежской области, которые раскапываются вот уже более 100 лет (Палеолит Костенковско-Борщевского района на Дону, 1982).

В настоящее время при подсчете запасов нефти и газа все более широт используются методы геофизических исследований скважин (ГИС). В случае чистых или слабоглинистых песчаников методы ГИС уверенно применяются для получения основных подсчетных параметров коллекторов - эффективной мощности Нэф, коэффициентов открытой пориотости Кп и нефтегазонасыщенности Кнг

Задача определения подсчетных параметров по данным ГИС усложняется при исследовании глинистых песчаников, в особенности полимиктовых. Полимиктовые песчаники широко представлены в меловых и юрских отложениях Западной Сибири. Для нижнемеловых отложений характерны следующие особенности:

I) полимиктовый состав песчано-алевритовых пород (кварц, полевые пшаты и обломки пород), изменение части зерен полевых шпатов процессами пелитизации, значительное содержание глинистого материала, низкая минерализация вод;

2) недонасыщенные зоны большой мощности в приконтактных частях нефтяных залежей;

3) газовые шапки в купольных частях нефтяных залежей;

4) трехкомпонентное (газ, нефть, вода) насыщение коллекторов в газовых шапках, требующее раздельного определения содержания каждого компонента 

Все эти факторы осложняют количественную интерпретации отдельных методов ГИС и комплексную интерпретацию для определения подочетных параметров. Проблеме изучения глинистых песчаников посвящено большое число работ. Предложены различные способы построения систем геологической интерпретаци. В одних системах используются модели песчано-глинистых пород с определенной геометрией компонент; другие системы основаны на связях керн-геофизика, для отдельных регионов и месторождений. Каждая методика определения подсчетных параметров имеет свои достоинства и ограничения, свои погрешности, сиосематические и случайные. Основным источником систематических погрешностей в определении подсчетных параметров является собственно методология комплексной интерпретации ГИС.

 

Излагаются перспективы разработки месторождений нефти и газа системами горизонтальных скважин, геофизических исследований наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин при их проводке, освоении и эксплуатации. Описаны применяющиеся в России и за рубежом телеизмерительные системы с различными каналами передачи данных измерений и автономные измерительные приборы. Приводятся результаты проводки и геофизических исследований горизонтальных нефтегазовых скважин в России и за рубежом.

Для специалистов геофизиков, геологов, буровиков, нефтяников., а также студентов геофизических специальностей ВУЗов.

Настоящее издание представляет собой конспект лекций по общему курсу "Геофизические исследования скважин", который читается автором на геофизическом факультете УГГГА, начиная с 1979 г.

Курс разбит на 25 лекций, имеющих примерно равный объем и занимающих примерно одинаковое время при изложении. В конце каждой лекции приведены контрольные вопросы для самопроверки. Рисунки в конспекте даются в таком виде, в каком они изображаются во время лекции на доске. Исключения составляют только рисунки к лекции 25., на которых приведены примеры комплексного применения методов ГИС на конкретных месторождениях различных рудных полезных ископаемых по материалам, опубликованным в специальной литературе или полученным автором.

В содержании курса подчеркивается вклад, внесенный в развитие методов ГИС уральскими геофизиками и, особенно, сотрудниками геофизического факультета УГГГА.

Приведены общие сведения о месторождениях полезных ископаемых и площадях их распространения, обобщены данные по вещественному составу, морфологии и условиям залегания тел полезных ископаемых. Дана современная генетическая классификация месторождений, описаны процессы и условия их образования, охарактеризованы различные месторождения эндогенной, эндогенно-экзогенной и экзогенной серии. Рассмотрены свойства, области применения, запасы и горно-геологические условия месторождений металлических, неметаллических и горючих ископаемых. Изложены методика и технология геологоразведочных работ, геолого-промышленная оценка месторождений на разных стадиях их промьшшенного освоения.

Для студентов вузов, обучающихся по горным специальностям.

В монографии описаны современные методы извлечения рения из рудного и вторичного сырья^получения металлического рения и изделий из него. Особое внимание уделено экстракционно-сорбционным процессам, занимающим доминирующее положение в металлургии рения. Приведены конкретные примеры действующих технологических схем извлечения рения из различных видов сырья и их аппаратурного оформления. Отдельные разделы монографии посвящены нетрадиционным источникам рения, аналитической химии рения и перспективным областям его применения.

Для широкого круга научных и инженерных работников, занимающихся вопросами химии и металлургии редких металлов, аспирантов, студентов.

Судьба рения - одного из наименее распространенных металлов земной коры - странным, порой мистическим, образом связана с Россией. Долгое время не обнаруживаемый в земных природных объектах (главным образом по причине малой распространенности) рений был предсказан великим русским ученым Д.И. Менделеевым. В 1872 г. неоткрытому элементу был присвоен «псевдоним» тримарганец, затем в 1905 г. его изменили на двимарганец. Двимарганец не был описан столь же подробно, как еще не открытые экабор (скандий), экаалюминий (галлий) и эка-силиций (германий), однако было точно обозначено его место. В своей таблице Дмитрий Иванович отвел ему клетку № 75. Точное указание предмета и направления поиска вдохновило многих ученых на упорный труд.Появилась череда претендентов на свободное место в таблице. Это были ильмений, дэвий, люций, ниппоний. Все открытия оказались ложными, сомнение осталось только в отношении дэвия. В 1877 г. русский ученый С. Керн обнаружил в платиновых остатках новый элемент. В исследуемом растворе после удаления платины, иридия и родия и существенного концентрирования упариванием Керн обнаружил признаки присутствия неизвестного элемента. В частности, происходила реакция с роданид-ионом, которую до настоящего времени используют для качественного определения ионов рения. Керн после некоторых колебаний поместил открытый им элемент в пустующую клетку № 75 и назвал его дэвием в честь великого английского химика, основоположника электрохимии Гемфри Дэви. Как бы то ни было, повторно подтвердить факт присутствия ионов нового элемента ни самому Керну, ни его последователям не удалось. В клетке № 75 оставался вопросительный знак. Открытие зафиксировано не было.Определенная связь рения с Россией проявилась еще до работ Керна. В 1846 г. другой русский химик Герман сообщил*1 об открытии нового элемента ильмения, обнаруженного в минерале ильменит. Однако это открытие было подвергнуто сомнению и довольно суровой критике, которую Герман пытался опровергнуть в статье 1877 г.*2, в которой доказывал элементарную природу ильмения и его тождественность неизвестному элементу № 75. К сожалению, эта публикация не вызвала большого интереса и была предана забвению.Только существенно позже, в 1925 г., немецкие химики Вальтер Ноддак и Ида Такке-Ноддак, проанализировав рентгеноспек-тральным методом более 1600 минералов земной коры и свыше 60 метеоритов, открыли элемент № 75, который в честь родной для И. Ноддак Рейнской области и реки Рейн был назван рением [1].В начале 1930-х годов в Германии началось промышленное производство этого металла.Через некоторое время круг научных учреждений, занимающихся исследованием рения, существенно расширился. Так, в 1961 г. русский инженер Александр Сутулов-Попов, неизвестно какими ветрами занесенный в далекое южно-американское государство Чили, основал в университете города Консепсьон кафедру инженерной металлургии, одна из лабораторий которой (носящая до сих пор имя основателя) занималась вопросами химии и технологии рения. С тех пор Чили - один из признанных мировых центров производства рения.Бурная история нашего государства последних лет в значительной мере повлияла на судьбу отечественного (да и мирового) рения. С распадом Советского Союза Россия лишилась многих богатых минеральных источников рения, сосредоточенных в основном на территории Казахстана. Между тем для развития аэрокосмической техники рений необходим все в больших количествах. Из материалов XVII Менделеевского съезда следует, что отечественные турбостроители получили новый сплав для лопаток газовых турбин, содержание рения в котором ~ 12%*3. Это сразу выводит наше турбостроение на передовые позиции в мире. Однако рений для лопаток турбин надо произвести, а для этого необходимы его природные источники.

Приведены теоретические основы способов выщелачивания меди и ее выделения из медьсодержащих растворов.

Большое внимание уделено извлечению меди из забалансового сырья, богатых окисленных н смешанных руд, разнообразных концентратов вторичного сырья, а также из типичных полупродуктов от переработки других концентратов. Обобщены и проанализированы литературные данные за 1950— 1ЭТ2 гг. Приведены схемы и описана практика работы ведущих гидрометаллургических предприятий мира. Описаны" новые приемы в гидрометаллургии меди и перспективы ее развития.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников, специализирующихся в области гидрометаллургии. Отдельные ее главы будут полезны студентам металлургических вузов и техникумов.