Площади распространения

Площади распространения полезных ископаемых подразделяются на провинции, области (бассейны и пояса), районы (узлы), поля, месторождения, рудопроявления и тела.

Провинция полезных ископаемых охватывает крупный участок земной коры - гескинклиналь, платформу, дно океана (Карпатская провинция, провинция Русской платформы, провинция дна Тихого океана и др.). С целью конкретизировать вид полезного ископаемого указывают: металлогеническая (рудные полезные ископаемые), минералогеническая (нерудные полезные ископаемые), угленосная, нефтегазоносная и гидрогеологическая провинции.

Область полезных ископаемых - часть провинции, характеризующаяся присутствием минерального сырья определенного состава и близкого происхождения, размещение которого подчинено крупному тектоническому элементу (антиклинорий и синклинорий, внутренние и периферические зоны геосинклиналей, зоны активизации платформ и др. Как правило, в складчатых областях такие тектонические элементы обычно вытянуты в одном направлении и скопления полезных ископаемых образуют протяженные пояса, расположенные вдоль разломов в земной коре. Например, южный ртутный пояс Большого Кавказа прослеживается на 500км. Полезные ископаемые осадочного происхождения слагают бассейны, площадь которых может достигать нескольких тысяч квадратных километров (Днепрово-Донецкий нефтегазоносный бассейн, Донецкий угольный бассейн, Никопольский марганцеворудный бассейн и др.).

Район полезных ископаемых занимает часть области с высокой концентрацией (узлом) полезных ископаемых в земной коре. На территории Донбасса выделено 30 угленосных районов, Северного Кавказа - 8 ртутных районов.

Поле полезного ископаемого входит в состав района и включает несколько месторождений (рудопроявлений) аналогичного состава и происхождения, приуроченных к единой геологической структуре. Никитовское ртутное рудное поле включает ртутные месторождения Железнянское, Чегарникское, Софиевское, Полукупол Новый, Новозаводское и Чернокурганское, рудопроявление Чернобугорское с единственным промышленным минералом - киноварью и размещено в пределах Горловской антиклинали II порядка по отношению к Главному антиклиналу Донбасса вдоль крутопадающих разрывов, характеризующихся общностью происхождения.

Месторождение полезного ископаемого - скопление минерального сырья в земной коре в таком количестве, при таком качестве и при таких горногеологичеcких условиях, когда экономически целесообразно его извлечение подземным или открытым способом.

Рудопроявление - небольшие или слабо изученные скопления полезного ископаемого в земной коре, эксплуатация которого в настоящее время экономически нецелесообразна. Перевод месторождения в рудопроявление и наоборот часто зависит от спроса на минеральное сырье.

Тело полезного ископаемого - локальное скопление минерального вещества различной формы и размеров, приуроченное к благоприятному стратиграфическому, литологическому и структурному элементу или ких комбинации. Граница между телом и вмещающей породой может отчетливо наблюдаться и устанавливаться визуально (каменный уголь, богатые железные руды, глина и др.), может визуально не наблюдаться и устанавливаться по результатам опробования. Тела полезного ископаемого бывают сложными и содержащими безрудные участки.

Форма тел

По соотношению размеров в трех взаимноперпендикулярных направлениях тела твердых полезных ископаемых подразделяются на изометричные, плоские и столбообразные.

Изометричные тела характеризуются примерно одинаковыми размерами в трех направлениях. К ним относятся штоки, гнезда и штокверки (рис.1). Шток - крупное (размером более 10 м) тело, практически полностью сложенное полезным ископаемым (штоки хромита, медных руд, каменной соли). В отличие от штоков размеры гнезд не превышают 10 м (гнезда ртутных и сурьмяных руд и др.). Штокверк - блок горной породы разных размеров, пронизанный секущими маломощными жилками и насыщенный вкраплениями минерального вещества (оловянные, молибденовые, ртутные и другие руды).

В плоских телах два размера (простирание и падение) значительно преобладают над третьим (мощность). Наиболее характерными представителями таких тел являются пласты и жилы. Пласт - тело, вытянутое по простиранию и падению на сотни и более метров, ограниченное верхней (кровля) и нижней (почва) поверхностями напластования. Пласт является характерной формой тел осадочных месторождений (уголь, фосфориты, марганцевые и железные руды).

Рис.1. Штокверк

По строению пласты бывают простыми (не содержит породных прослоев), умеренно сложными (содержит 1-2 породных прослоя) и очень сложными (переслаивание многочисленных прослоев минерального вещества и породных прослоев - рис.2).

Кратчайшее расстояние от кровли до почвы называется истинной мощностью пласта. В угольных пластах различают несколько видов замеряемой мощности: I) общая геологическая мощность всех угольных и породных прослоев от кровли до почвы; 2) общая полезная - суммарная мощность прослоев (пачек) в пласте; 3) кондиционная рабочая - суммарная мощность угольных и породных прослоев той части угольного пласта, которая удовлетворяет требованиям кондиций; 4) вынимаемая общая - суммарная мощность разрабатываемых угольных пластов.

В зависимости от мощности угольные пласты подразделяются на весьма тонкие (до 0,5 м), тонкие (0,5-1,3 м), средние (1,3-3,5 м), мощные (3,5-15 м) и весьма мощные (более 15 м). Мощность пласта по простиранию и по падению, как правило, изменяется. У выдержанных по мощности плас­тов отклонение от средней величины составляет до 25 %, у относительно выдержанных - 25-50 %, у невыдержанных - более 505 %.

Разновидность пласта - пластообразная залежь и линза.

Пластообразная залежь отличается от пласта меньшей длиной и шириной, но большей невыдержанной мощностью. Она характерна для месторождений выветривания (бокситы, каолины, железные руды), а также скарновых и гидротермальных месторождений, приуроченных к благоприятным литологическим толщам (платовые залежи киновари в песчаных толщах Никитовского поля).

Линза напоминает сжатое изометрическое тело с максимальной мощностью в центре (линзообразные тела углей Подмосковного бассейна).

Жила образуется в результате заполнения трещины или метасоматического замещения горных пород вдоль трещины минеральным веществом. Жильные тела характерны для большинства гидротермальных месторождений (руды меди, свинца, цинка, золота, ртути и др.). Они могут прослеживаться по простиранию и падению на десятки и сотни метров. Мощность их изменяется от сантиметров до нескольких метров. Жилы мощностью менее сантиметра называются прожилками. При горизонтальном и наклонном залегании жилы породы над ней образуют висячий бок, под ней - лежачий (рис.3). Контакт минерального вещества жилы с вмещающей породой - зальбанд. За ним расположена зона околожильного изменения под влиянием нагретых минеральным раствором вмещающих пород, в которой нередко присутствуют вкрапления полезных минералов. По отношении к вмещающим породам жилы бывают согласными (расположены вдоль слоистости или сланцеватости) и секущими (заполняют трещины, ориентированные под углом к слоистости или сланцеватости), по форме - простыми и сложными. Последние образуются при заполнении минеральным веществом системы субпараллельных, взаимнопересекающихся трещин и слагают минерализованные зоны. Иногда они появляются в результате преимущественного отложения минерального вещества в благоприятной толще (рис.5).

У столбообразных тел длина по падению значительно превышает остальные размеры. Такие тела называются трубками или столбами. Форма поперечного сечения - изометрическая, эллиптическая и неправильная. Угол падения (ныряния) тела может изменяться в широких пределах (от 0 до 90°).

Размеры тел могут достигать значительных размеров. Мощность угольного пласта на Коркинском месторождении (Челябинский бассейн) достигает 250 м. Золоторудная жила («Материнская жила») в Калифорнии (США) прослежена по простиранию на 200 км. На буроугольном месторождении Латроб Велли (Австралия) мощность пласта составляет 330 м, а на месторождении Хат-Крик (Канада) – 450 м (нижняя часть пласта сложена каменным углем, верхняя – торфом). Золотосодержащие пласты на рудном поле Витватерсранд (ЮАР) разрабатываются на руднике Вестерн Дип Левелз (Западный Глубокий) на 3900 м. Пласты некоторых осадочных (уголь, железные, марганцевые и алюминиевые руды) и метаморфических месторождений занимают десятки и сотни квадратных километров.

Минеральный состав

Твердые полезные ископаемые, кроме угля, состоят из минералов.

Полезными могут быть рудные (слагают металлические полезные ископаемые) и нерудные (слагают неметаллические полезные ископаемые) минералы. Из рудных минералов наиболее важными для получения железа являются магнетит, гематит, сидерит, гетит и гидрогетит, марганца - пиролюзит, манганит и псиломелан, хрома - хромит, титана - рутил, ильменит и перовскит, ванадия - роскоэлит, карнотит и ванадинит, никеля - пентландит, никелистый пирротин, нонтронит и гарниерит, алюминия - бемит, гидраргилит и диаспор, магния - доломит и карналлит, меди - халькопирит, борнит и халькозин и т.д. Металлы могут извлекаться как попутные компоненты при переработке медноколчеданных, колчеданно-полиметаллических и полиметаллических руд (кадмий, галлий, индий, таллий, германий, селен и теллур), цирконовых руд (гафний и скандий), углей (галлий и германий), медно-никелевых руд (селен и таллий) и т.д. Присутствующие вместе с рудными минералами кварц, карбонаты (кальцит, доломит, анкерит и др.), барит, хлорит, слюды и другие называются жильными.

Основные минералы нерудных полезных ископаемых: корунд, берилл, гранат, топаз, турмалин, шпинель, оливин, циркон, бирюза, кварц, халцедон, алмаз, графит, слюды (мусковит и флогопит), асбесты, тальк, магнезит, брукит. кварц, флюорит, барит, витерит, исландский шпаг, цеолиты - индустриальное сырье; галит, сильвин, бишофит. карналлит, апатит, сера, датолит, данбурит, бура, колеманит - химическое и агрономическое сырье; плагиоклазы, ортоклаз, микроклин, кианит, силлиманит, волластонит, каолинит, монтмориллонит, гидрослюда, кальцит, доломит, гипс, ангидрит - сырье для строительных материалов.

Полезное ископаемое может быть представлено одним минералом (мономинеральное: самородное золото, алмаз, графит и т.д.) или несколькими (полиминеральное: марганцевые руды - пиролюзит, псиломелан, манганит, родохрозит и манганокальцит, медные руды - халькозин, борнит, халькопирит, калийное сырье - сильвин, карналлит, каинит и лангбейнит). Из простого по составу полезного ископаемого извлекается один компонент (ртуть - из киновари, свинец - из галенита и т.д.), а из комплексного - несколько (ванадиеносные титано-магнетитовые и платиносодержащие с осмием, иридием и рутением хромитовые руды Бушвельдского рудного района в ЮАР, минеральные соли - галит, эпсомит, астраханит и мирабилит - залива-лагуны Кара-Богаз-Гол в Каспийском море). Часто в минералах, слагающих полезное ископаемое, присутствуют в небольших количествах (как правило, до 1%) различные элементы - примеси. Они могут рассматриваться как дополнительный источник минерального сырья. Например, в никитовских ртутных рудах установлено повышенное содержание в киновари сурьмы, мышьяка, висмута и селена, в антимоните - мышьяка, свинца и таллия, в пирите - мышьяка, сурьмы, германия и скандия, в кварце - висмута, в анкерите - иттербия, в дикките - висмута, германия и иттербия.