Утворення родовищ корисних копалин

Родовищемкорисних копалин називається накопичення мінеральної речовини на певній площі в земній корі, що утворилось під впливом геологічних процесів, яке в якісному та кількісному відношенні задовольняє вимогам промисловості при даному стані техніки і в даних економіко-географічних умовах.

Родовище може бути промисловим, якщо згідно затвердженим кондиціям воно має балансові запаси, і непромисловим, якщо використання його запасів в теперішній час економічно недоцільно або технічно і технологічно неможливо.

В залежності від геологічних процесів, що обумовлюють накопичення мінеральної речовини в надрах, всі родовища корисних копалин розподіляють на ендогенні, екзогенні та метаморфогенні.

Ендогенніродовища корисних копалин формуються в результаті дії внутрішньої енергії Землі і пов’язані з магматичними процесами.

В процесі диференціації і кристалізації магми і утворення вивержених порід, відбувається формування різних типів магматичних родовищ корисних копалин (лікваційний, магматичний, пегматитовий, карбонатовий, скарновий, гідротермальний). При цьому формуються родовища і рудних і нерудних корисних копалин.

Екзогенніродовища корисних копалин утворюються в результаті хімічної, біохімічної і механічної диференціації речовини під дією зовнішньої сонячної енергії. серед екзогенних родовищ розрізняють: родовища вивітрювання, розсипні і осадові.

Родовища вивітрювання генетично пов’язані з формуванням кори вивітрювання. При цьому відбувається накопичення таких корисних копалин як боксити, каолініти, бурі залізняки, марганець та інші.

Розсипи утворюються при фізичному вивітрюванні і пов’язаному з ним механічному руйнуванні гірських порід, а також деяких рудних покладів. Розсипні родовища алмаза, титана, вольфраму, олова, золота, платини, танталу, ртуті та інших металів мають важливе промислове значення.

Осадовіродовища формуються в результаті механічного (гравій, пісок, глина), хімічного (солі, гіпс, ангідрит, борати, лімоніт та ін.) і біохімічного (фосфорити, карбонати, кременисті породи, вугілля, горючі сланці) осадження мінералів або руд в водних басейнах. Серед них розрізняють озерні, болотні, річні, морські родовища.

Метаморфогенні родовища корисних копалин утворюються під впливом процесів метаморфізму, обумовлених дією високої температури, великого тиску і хімічно активних речовин. Серед метаморфогенних родовищ виділяють: метаморфізовані, які утворилися в процесі метаморфізму за рахунок раніш існуючих родовищ корисних копалин, при цьому змінюється форма, склад, будова тіл корисних копалин, але промислове застосування мінеральної сировини не змінюється (із бокситів утворюються наждаки, із бурого залізняка – магнетит та інше) і метаморфічні, які можуть заново утворюватися із гірських порід, що раніше не мали промислової цінності (пісковики перетворюються в кварцити, вапняки – в мармур, вугілля – в графіт та інше).

Утворення вугілля.

Викопне вугілля – це тверда горюча осадова порода, що утворилась від відмерлих рослин та мікроорганізмів в результаті їх біохімічних, фізико-хімічних і фізичних змін.

Для утворення вугілля необхідно сприятливе сполучення палеогеографічних та геотектонічних факторів – наявність рослинного матеріалу, певних кліматичних та геотектонічних умов, рівнинного заболоченого рельєфу.

В загальному процесі вуглеутворення виділять дві фази:

торфоутворення – перетворення вихідного матеріалу в торф (або сапропель);

вуглефікація – послідовне перетворення торфу (сапропелю) в буре вугілля, а при подальшому розвитку цього процесу: бурого вугілля в кам’яне, а кам’яного в антрацит.

На початковому етапі вуглеутворення в біосфері відбувалась седиментація органічних і мінеральних речовин.

Накопичення залишків вищих рослин, вихідного матеріалу для утворення гумулітів, відбувалось в торф’яних болотах, що займали низинні узбережжя морів і прісноводних водоймищ, поверхневих водотоків. В умовах великого обводнення, обмеженого притоку кисню в осадок, під впливом мікроорганізмів відбувалось торфоутворення. Цей біохімічний процес називається гуміфікацією, тому що протікає в напрямку розкладу рослинної речовини на воду, вуглекислий газ, метан і гумусову кислоту. Із залишків нижчих рослин і найпростіших тваринних організмів утворюється сапропель (гнилісний мул). Сапропелі багатіші воднем, ніж торф і бідніші вуглецем.

Проведені аналізи свідчать про те, що більшість речовин, які можуть бути екстраговані із вугілля виникли не безпосередньо із залишків деревинних та інших залишків рослин, а є продуктами переробки цих залишків бактеріями, що живуть на дні боліт. Це змушує припустити, що мікроорганізми в походженні паливних корисних копалин займають дуже велику роль. Отже торф і сапропель є початковою стадією процесу вуглеутворення.

Перетворення торфу в вугілля і подальші зміни цього вугілля називають вуглефікацією. Вона виникає після покриття торф’яників осадками покрівлі. Цей процес можна представити як процес збагачення маси вуглецем за рахунок зменшення інших компонентів (кисень, водень, вода).

Вуглефікація розподіляється на дві фази: діагенез і метаморфізм. Діагенез – це перетворення торфу (сапропелю) під дією фізико-хімічних і геохімічних факторів в буре вугілля різного петрографічного складу.

В результаті біохімічних процесів (геліфікації, фюзенізації, елювіації, бітумінізації) завершились процеси гуміфікації, відбувалось старіння, затвердіння колоїдів, ущільнення матеріалу, його дегідратація.

Метаморфізм вугілля – процес глибокого структурно-молекулярного перетворення органічної речовини вугілля зі зміною його хімічного складу, фізичних і технологічних властивостей, а також літифікації мінеральних включень. Метаморфізм вугілля є наслідком дії на вугілля: внутрішнього тепла Землі при занурюванні вугленосних товщ на глибину (регіональний метаморфізм), тепла, що виділяється магматичними тілами (термальний метаморфізм), тепла, прониклих в вугільні пласти вивержених порід в зонах безпосереднього контакту їх з вугіллям (контактовий метаморфізм).

Процес переходу торфу у вугілля супроводжується полімеризацією і конденсацією його речовин.

Метаморфізоване вугілля утворює безперервний генетичний ряд:

Таблиця 1‑2 – Класифікація вугілля

Стадії метаморфізму і промислові марки вугілля – поняття різні. Стадійність підкреслює стан процесу вуглеутворення, а значення промислових марок відбивають хіміко-технологічні властивості.

Марочний склад вугілля залежить не від загального його віку, а від умов вуглеутворення.

Вугільні пласти формуються на певних етапах тектонічного розвитку континентів – при переважаючому значенні загального занурювання, на фоні яких проявляються коливальні рухи підлеглих амплітуд. Характер коливальних рухів в геосинклінальних, платформенних областях і областях з перехідним режимом розвитку різний, тому і формуються різні вугільні басейни. Так, для Донбасу, який формувався в умовах геосинклінального режиму розвитку, характерна велика кількість вугільних пластів і прошарків (330), висока ступінь метаморфізму (від бурих до антрацитів) та інше. Для Підмосковного басейну, який відноситься до родовищ платформного типу, характерна невелика кількість вугільних пластів і прошарків (від одиниці до 25), вугілля буре, максимальна глибина залягання продуктивної товщі – 200 м.