Виды месторождений и залежей. Типы разрабатываемых месторождений и залежей. Сингенетические и эпигенетические месторождения

Месторождение (field) - это, определение

Месторождение - это сосредоточение различных полезных ископаемых на поверхности или в недрах Земли. Месторождения могут выходить на поверхность Земли (открытые месторождения) или быть погребёнными в недрах (закрытые, или «слепые», месторождения). По условиям образования месторождения подразделяются на серии (экзогенные, магматогенные и метаморфогенные месторождения), а серии, в свою очередь, — на группы, классы и подклассы. Бассейн полезного ископаемого — замкнутая область непрерывного или почти непрерывного распространения пластовых осадочных полезных ископаемых, связанных с определённой формацией горных пород. Месторождения разных полезных ископаемых ищут и находят различными способами, систематически и нередко бессистемно. В настоящее время любые рациональные поиски начинаются с подготовки топографической основы, используемой при составлении геологической карты, которая затем трансформируется в структурно-металлогеническую карту и карту полезных ископаемых района.

2. Минеральные полезные ископаемые (черные, цветные, благородные и редкие металлы и др.).

3. Неметаллические полезные ископаемые ( для химической промышленности , строительные материалы и др.).

С экономической точки зрения всякое месторождение ха­рактеризуется прежде всего качеством полезного ископаемого и его количественными запасами.

Виды месторождений полезных ископаемых

Выделяют следующие виды месторождений полезных ископаемых:

1. Месторождения горючих ископаемых .

1.1 Нефтяное месторождение — совокупность залежей черного золота на определённой территории. Обычно занимает несколько сотен километров, для добычи используются нефтедобывающие платформы, которые строятся в процессе бурения. Основные параметры, характеризующие нефтяные месторождения: геологическое строение площади месторождения, расположение локальной структуры относительно структур более высокого порядка, наличие различных структурных планов, характеристика продуктивных горизонтов и флюидоупоров, типы и количество ловушек и залежей , фазовое состояние углеводородов в залежах, запасы, их плотность по площади и др. Нефтяное месторождение может объединять несколько структурных этажей, что очень усложняет его разведку и разработку, и требует изучения соотношений в плане контуров залежей между собой и с контурами структур. По числу залежей нефтяные месторождения могут быть однозалежными или многозалежными, по фазовому содержанию углеводородов — нефтяные, газонефтяные, газоконденсатно-нефтяные.

Примером данного вида месторождений может служить супергигантское нефтегазовое месторождение в Мексике - Чиконтепек (22,1 млрд.тонн), находящихся на восточном побережье Мексики. Открыто в 1926 году. На новом крупнейшем месторождении черного золота планируется пробурить 17 тыс. скважин, что позволит значительно увеличить добычу нефти и ее за рубеж.

1.2 — совокупность газовых залежей, приуроченных к общему участку поверхности и контролируемых единым структурным элементом.

Газовые месторождения разделяются на многопластовые и однопластовые. В разрезе многопластового газового месторождения на одной площади имеется несколько газовых залежей, расположенных одна под другой на разной глубине. Некоторые газовые залежи имеют самостоятельный газоводяной контакт. В отдельных интервалах разреза одного и того же газового месторождения могут быть залежи различных типов, а газоносные пласты представлены коллекторами разнообразного генезиса — кавернозными, межгранулярными или трещинными. Подавляющая часть газового месторождения пространственно обобщена, группируется в зонах газонакопления и распространена в газоносных или газонефтеносных областях платформенного (сводовых поднятий, внутриплатформенных впадин и др.), геосинклинального (межгорных впадин, срединных массивов) и переходного (предгорных прогибов и впадин) типов. Природным газом называют газовую смесь, образующуюся при разложении органических веществ. Он залегает в земных недрах в газовом состоянии в виде отдельных скоплений, в виде нефтяной шапки нефтегазовых месторождений, а также в растворённом состоянии (в черного золота и в воде).

vipstd.ru - геологический портал

welding-l.ru - большая энциклопедия сварочных работ

bibliotekar.ru - электронная библиотека

odrag.ru - все о драгоценных металлах

Энциклопедия инвестора . 2013 .

Синонимы :

Типы месторождений полезных ископаемых

ТЗ№2

Таблица 1Объем воды, имеющейся на Земле

Единство природных вод Земли

Воды земного шара едины. Воды всœех геосфер имеют тесную взаимосвязь и их баланс находится в равновесии. Воды в любом виде тесно связаны будь то вода, заключенная в горных ледниках, ледовом покрове северных и южных морей, ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии, вода морей и океанов, речная вода, почвенный раствор, минœеральные источники, фумаролы и гейзеры представляют из себяединое природное явление, тесно связанное между собой.

Всего на Земле содержится около 1 400 млн. км 3 воды. Подавляющий объём воды гидросферы Земли относится к морям и океанам. Имеются разные оценки объёма воды, заключенной в ледниках, озерах реках и атмосфере. Οʜᴎ приведены в таблице 1.

*Без учета подземных вод Антарктиды, оцениваемых приблизительно в 2 000 тыс. км 3 .

Гидрогеологические работы на участках месторождений твердых полезных ископаемых всœегда направлены на решение целого круга задач:

Изучение гидрогеологических условий отработки месторождения, влияния подземных вод на устойчивость бортов горных выработок и качество руды;

Выполнение прогнозных расчетов величины водопритоков в горные выработки;

Получение исходных данных для проектирования систем водоотлива, осушения месторождения, проведения дренажных мероприятий и водопонижения;

Выполнение поисковых работ в целях хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения добывающего предприятия.

В качестве примера таких работ рассмотрим комплекс гидрогеологических исследований, выполненных специалистами Научно-производственной группы ʼʼТектоникаʼʼ на участке Амазарканского золоторудного месторождения (Могочинский район Читинской области) в 2011 ᴦ.

Амазарканское золоторудное месторождение локализовано в интенсивно измененных кристаллических породах докембрия, с включениями интрузий палеозойского и мезозойского возраста и приурочено к узлу сочленения разнонаправленных и разновозрастных тектонических структур.
Размещено на реф.рф
Сегодня месторождение разрабатывается открытым способом. Извлечение золота производится с применением технологии кучного выщелачивания.

Бассейн р.
Размещено на реф.рф
Амазаркан характеризуется развитием толщ многолетнемерзлых пород сплошного распространения с прерывистыми сквозными и несквозными таликами. Мощность толщи многолетнемерзлых пород составляет от 100 до 200 м .

В районе месторождения встречаются экзогенные и экзогенно-эндогенные талики. Естественные экзогенные (надмерзлотные подрусловые) талики наблюдаются в долинœе р.
Размещено на реф.рф
Амазаркан с высотными отметками 780–790 м. Мощность их незначительна и не превышает 15 м. Ниже глубины 10–15 м в долинах рек и ручьев вскрыта толща многолетнемерзлых пород на всю глубину изучения.

Экзогенно–эндогенные талики распространены на склонах речных доли преимущественно южной экспозиции, а также на повышенных участках рельефа. Поверхностные границы таликов картируются на абсолютных отметках выше 915–920 м. Граница распространения зоны подмерзлотных и межмерзлотных вод, приуроченных к таликам экзогенно-эндогенного типа, проходит ниже по склону на абсолютных отметках 860–870 м. Поисковые скважины вскрывают здесь напорные воды, при этом дебиты самоизлива достигают 1,0–2,0 л/с (рисунок 1). На площадях развития таликов существует гидравлическая связь между надмерзлотными водами сезонно-талого слоя и подмерзлотными водами трещинного криогенно–таликового водоносного комплекса.

Рисунок 1. Скважина с самоизливом 1,2 л/с. Восточный фланг Широтной залежи Амазарканского золоторудного месторождения

Межмерзлотные и подмерзлотные воды, встреченные в пределах Амазарканского золоторудного месторождения, пресные с минœерализацией 0,4 г/л, по химическому составу сульфатно–гидрокарбонатные магниево–кальциевые.

При выполнении гидрогеологических исследований в Забайкалье специалисты НПГ ʼʼТектоникаʼʼ использовали накопленный опыт работ на участках распространения скальных пород в пределах Уральского региона. Опыт изучения фильтрационной структуры скальных массивов был ранее обобщен в рамках научного направления ʼʼгидрогеомеханика скальных массивовʼʼ .

Как показывает практика, наиболее эффективным методом решения гидрогеологических задач на площадях залегания скальных пород является целœенаправленный поиск, выделœение и изучение линœейных проницаемых зон тектонических нарушений . Зоны тектонических разломов нередко обладают фильтрационными свойствами, на порядок превосходящими среднюю проницаемость породного массива, формируют гидродинамическую структуру рудных полей и предопределяют гидрогеологические условия месторождений .

Гидрогеологические исследования в пределах площадей распространения скальных горных пород должны опираться на методы геомеханического анализа. Основная идея геомеханического анализа состоит по сути в том, что фильтрационная структура трещинных водоносных комплексов в пределах массивов прочных скальных пород формируется под воздействием современных тектонических сил. Силовое воздействие на массивы горных пород обусловлено естественным напряженно–деформированным состоянием земной коры. Породные массивы постоянно находятся в состоянии предельного равновесия, когда избыточные напряжения снимаются в результате деформаций. Результатом деформаций является формирование массовой трещиноватости и тектонических разломов .

Тектонические разломы и трещины являются подвижными структурами. Взаимное расположение систем трещин, простирание тектонических разломов и кинœематика смещения вдоль тектонических швов контролируются современным полем напряжений. Взаимное расположение тектонических структур зависит от ориентировки трех векторов главных нормальных напряжений .

Распределœение азимутов простирания тектонических разломов подчиняется определœенным закономерностям, что дает широкие возможности для их анализа. Изучение закономерностей ориентировки тектонических разломов позволяет прогнозировать расположение наиболее проницаемых водоносных зон и способствует выбору перспективных водоносных участков.

Одним из методов геомеханического анализа является построение роз–диаграмм ориентировки тектонических разломов и линœейных элементов рельефа. Суть метода состоит в измерении азимутов простирания и относительных длин тектонических разломов, обозначенных на геологических и гидрогеологических картах, и нанесении их на розу–диаграмму. На диаграмме откладываются отрезки с азимутами простирания, соответствующими простиранию разломов. В случае если в некоторый угловой диапазон (к примеру, от 265 до 270 0) попадает несколько отрезков, их длины складываются. В результате, на диаграмме образуются пики, которые показывают, разломы с какими азимутами простирания имеют наибольшую суммарную длину или, иными словами, разломы какой ориентировки имеют преимущественное развитие на данной территории.

Построение роз–диаграмм может выполняться не только на основании геологических данных, но и путем геоморфологического анализа участка местности с выделœением выраженных линœейных элементов рельефа: линœейных участков русел рек, ручьев, логов и понижений, цепочек озер и пр.

Как правило, построение роз-диаграмм позволяет выявить типовую картину распределœения тектонических нарушений в массиве. На рисунке 2 показана типовая структура пространственного расположения тектонических разломов в скальных массивах Уральского региона . На представленной розе-диаграмме показаны характерные пики, соответствующие группам разломов с определœенной кинœематикой смещения.

(1) Рудообразующие процессы тесно связаны с породообразующими процессами (Обручев, 1928), и рудные месторождения возникают благодаря дифференциации вещества как результат его постоянного кругооборота в осадочном, магматическом и метаморфическом циклах формирования пород и геологических структур (Смирнов, 1969).

(2) Классификация должна быть как можно более простой, удобной и понятной для потребителя.

(3) Классификация должна быть такой, чтобы в будущем в нее могли быть добавлены новые типы месторождений (Cox, Singer, 1986). Приводимая ниже типизация базируется на сводной генетической классификации рудных месторождений, разработанной В.И. Смирновым (1969), с учетом ряда положений и подходов, использованных в систематиках О.Р.Экстранда (Extrand, 1984), Д.П.Кокса и Д.А.Сингера (Cox, Singer, 1986). Используя кратко охарактеризованные выше основные принципы и подходы в приводимой ниже классификации месторождений Востока России, месторождения сгруппированы в пять иерархических уровней организации металлогенических таксонов, в соответствии со следующими главными особенностями классифицируемых объектов: (а) условия формирования вмещающих и генетически связанных с месторожде-ниями пород, (б) генетические особенности месторождений и (в) минœеральный или элементный состав руд:

Группа месторождений

Класс месторождений

Семейство месторождений

Вид месторождений

Модельный тип месторождений

В качестве основной классификационной единицы принят модельный тип (модель) месторождения, в определœенной мере отвечающий более общепринятому в отечественной геологической литературе понятию ʼʼрудная формацияʼʼ.

Модели месторождений сгруппированы в четыре больших группы в соответствии с главными геологическими процессами, с которыми связаны месторождения: (1) магматическими; (2) осадочными; (3) метаморфическими; и (4) поверхностными. Выделœена также группа экзотических рудоформирующих процессов

Месторождения, связанные с магматическими процессами

Месторождения, связанные с осадочными процессами

Метаморфогенные месторождения

Метаморфогенно-магматогенные месторождения

Месторождения неясного генезиса

Типы месторождений полезных ископаемых - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Типы месторождений полезных ископаемых" 2017, 2018.

В основе классификации месторождений подземных вод лежат те же принципы, что и для других месторождений полезных ископаемых: по целевому назначению воды, структурно-геологическим и гидрогеологическим условиям месторождений.
По целевому назначению можно выделить шесть типов месторождений подземных вод.
1. Месторождения подземных вод для питьевого и хозяйственного водоснабжения. С каждым годом растет потребность в использовании подземных вод для питьевого водоснабжения. Люди всегда стремились селиться по берегам рек или озер, которые и служили основным источником пресной питьевой воды. Ho постепенно все больше появлялась необходимость строить населенные пункты вдали от водотоков и водоемов, например вблизи месторождений полезных ископаемых, при лесоразработках, при большой перенаселенности местности. Кроме того, в результате интенсивного развития промышленности многие реки и озера оказались настолько загрязненными, что их вода либо требует дорогостоящей очистки, либо вообще не может быть использована для питья. Наконец, существует еще одна сторона этой проблемы: в случае радиоактивного или химического загрязнения поверхностных вод города и поселки должны быть готовы к переходу на снабжение, подземными водами. Из сказанного ясно, насколько актуальной является разведка и оценка эксплуатационных запасов месторождений пресных питьевых подземных вод даже для территорий, обеспеченных чистой поверхностной питьевой водой.
2. Месторождения подземных вод для технического водоснабжения. С развитием промышленности все более и более разнообразные и часто жесткие требования предъявляются для воды, используемой в промышленности. Так, для паровых котлов требуется мягкая вода, содержащая минимальные количества солей кальция и магния (иначе образуется накипь на стенках котлов), а также несодержащая излишнего количества соды (иначе происходит быстрое вспенивание воды); для охладительных установок требуется вода с постоянной температурой; в лесообрабатывающей промышленности могут использоваться подземные хлоридные натриевые рассолы и т. д. Задача поисков и разведки технических подземных вод с необходимыми физико-химическими параметрами все чаще ставится промышленностью перед гидрогеологами.
3. Месторождения подземных вод для сельскохозяйственного водоснабжения. Наиболее остро вопрос об организации водопоя скота и получении воды для полива земель стоит для засушливых районов. Требования к качеству этой воды значительно менее жесткие, чем для питьевой. Часто могут использоваться солоноватые воды с минерализацией до 2-3, а иногда и до 8-10 г/л. Эксплуатационные запасы таких вод во многих районах бывают большими, чем пресных вод, но и их поиски и разведка требуют постановки специальных поисково-разведочных гидрогеологических работ.
4. Месторождения подземных вод для лечебного водоснабжения. Использование минеральных вод для лечения людей известно с глубокой древности. Уже в VI в. до нашей эры в Греции существовал курорт Эпидавр на источнике с железистыми водами. Coвременная медицина насчитывает несколько десятков типов лечебных минеральных вод, каждый из которых может формироваться только в определенных гидрогеологических условиях и определенной физико-химической обстановке. Формирование месторождений лечебных минеральных вод является отдельным разделом современной гидрогеологии, а поиски и разведка каждого из таких типов минеральных вод имеет свою интересную гидрогеологическую специфику.
5. Месторождения промышленных подземных вод. Так называют воды из которых можно извлекать промышленно ценные компоненты; такие воды можно назвать жидкими рудами. В настоящее время из подземных вод извлекают большую часть мировых запасов брома и иода. Кроме того, из подземных вод можно извлекать каменную соль, мирабилит, соду, бор, литий, цезий, рубидий, стронций, радий и ряд других компонентов. Извлечение из подземных вод каменной соли известно с глубокой древности. В России соляные промыслы на подземных соленых водах и рассолах существовали уже в XII в. Теперь имеются более дешевые источники соли, но зато из подземных вод научились извлекать другие полезные ископаемые (прежде всего иод и бром) и поиски и разведка подземных вод, содержащих достаточные концентрации этих компонентов, стали важным видом гидрогеологических исследований. На оценке содержания в водах рудных и других компонентов основано проведение гидрогеохимических поисков месторождений полезных ископаемых.
6. Месторождения энергетических (термальных) подземных вод. В областях современного вулканизма издавна известны источники, температура воды которых достигает 80-100 °С. Первая электростанция на таких источниках была построена в Италии еще в 1914 г. В настоящее время такие электростанции существуют в Новой Зеландии, Японии, России (Паужетская на Камчатке). Широко используются термальные воды для обогрева небольших поселков, теплиц, в плавательных бассейнах. Совсем не обязательно, чтобы термальные воды выходили на поверхность. На территории многих артезианских бассейнов (Западно-Сибирский, Терско-Кумский и др.) такие воды могут быть подняты с глубин до 2-4 км буровыми скважинами. Пока еще подземные воды для получения тепловой энергии используются недостаточно. В ближайшие годы объем гидрогеологических работ по поискам и разведке месторождений таких вод будет возрастать.
Отметим еще несколько важных особенностей подземных вод как полезного ископаемого.
1. Одни и те же типы подземных вод могут одновременно эксплуатироваться в разных целях. Так, термальные воды в Италии используются как энергетические, лечебные и промышленные (для извлечения борной кислоты); соленые воды Старой Руссы сначала использовались как промышленные (для извлечения каменной соли), а с первой четверти XIX в. как лечебные; питьевые воды при их значительных эксплуатационных запасах могут одновременно использоваться для сельскохозяйственных целей.
2. Опасна иллюзия неограниченности запасов подземных вод. При интенсивной эксплуатации всегда может наступить момент, когда большего количества подземной воды извлечь из недр невозможно. Поэтому к запасам подземных вод, особенно питьевых, надо относиться рачительно, бережливо.
3. Качество подземных вод может изменяться в процессе их эксплуатации, причем причины изменения качества могут быть совершенно различными. В одних случаях это - подток подземных или поверхностных вод (из другого водоносного горизонта, из других частей эксплуатируемого водоносного горизонта, из реки, озера, моря); в некоторых случаях химический состав подземных вод регулируется скоростью протекающих в недрах химических реакций (например, на некоторых месторождениях сероводородных вод) и усиление эксплуатации будет отставать от продуцирования нужного нам компонента; в ряде случаев состав подземных вод регулируется поступлением с большой глубины газов (чаще всего CO2), усилить поток которых мы при всем желании не сможем.
4. Подземные воды могут быть одновременно и полезным, и вредным ископаемым (например, при обводнении горных выработок). Воды, извлекаемые при различных осушительных работах надо по возможности использовать для нужд человека. Очень часто воды, поднятые на поверхность при осушении шахт и карьеров, используются для орошения, технических нужд, а иногда (после необходимой очистки) и для хозяйственно-питьевого водоснабжения. К такому комплексному решению водной проблемы всегда должен стремиться инженер-гидрогеолог.
Месторождения подземных вод формируются в самых разнообразных структурно-геологических условиях, которые в значительной степени предопределяют и эксплуатационные запасы подземных вод, и их качество, и условия эксплуатации. Главными типами гидрогеологических структур являются артезианские бассейны, гидрогеологические массивы и вулканогенные бассейны.

Для артезианских бассейнов (рис. 10.1) характерны пластовые воды, накопление, движение и разгрузка которых в значительной степени определяются переслаиванием водоносных и водоупорных пород. Водообильность горизонтов зависит здесь в первую очередь от фильтрационных свойств пластов осадочных пород. Наибольший интерес с точки зрения формирования месторождений подземных вод представляют горизонты крупнозернистых песков, трещиноватых песчаников, закарстованных известняков, глубина залегания которых может изменяться от десятков метров до нескольких километров. С глубиной, как правило, фильтрационная способность водовмещающих пород в артезианских бассейнах снижается.
Важной особенностью артезианских бассейнов является существование вертикальной гидрогеохимической зональности. В большинстве бассейнов с глубиной пресные воды сменяются солеными и рассолами. Поскольку мощность осадочных толщ для большинства артезианских бассейнов измеряется многими сотнями метров и километрами, здесь четко проявляется и вертикальная гидрогеотермическая зональность и на значительных глубинах появляются термальные воды, температура которых может достигать 100 и даже 200-350 °С. Кроме того, для артезианских бассейнов, расположенных в областях молодого и современного вулканизма, характерно появление в подземных водах вулканических газов или газов, поднимающихся из зон термального метаморфизма пород (прежде всего, СО2), существенно влияющих на химический состав подземных вод и предопределяющих возможность формирования ряда характерных их месторождений (рис. 10.2).

Из сказанного ясно, что в артезианских бассейнах могут формироваться самые различные месторождения подземных вод, практически все перечисленные выше типы месторождений. В гидрогеохимической зоне пресных вод (зоне А) образуются месторождения подземных вод для питьевого, хозяйственного, технического, сельскохозяйственного водоснабжения. Эти месторождения локализуются на участках, где водоносные горизонты обладают наиболее высокими фильтрационными показателями; глубины их обычно не превышают нескольких сотен метров и только в редких случаях (например, на юго-востоке Западно-Сибирского артезианского бассейна) достигают 1-2 км.
В отдельных случаях с зоной А могут быть связаны и месторождения лечебных минеральных вод. Так, на участках, где водовмещающие породы обогащены органическим веществом и органогенным углекислым газом, часто встречающиеся в породах железистые минералы образуют соли двухвалентного железа, повышенное содержание которых характерно для лечебных железистых минеральных вод. В районах молодого вулканизма могут встречаться пресные углекислые воды.
Для гидрогеохимической зоны соленых вод с минерализацией до 35 г/л (зона Б) наиболее характерны месторождения лечебных минеральных вод. Их отдельные типы могут быть очень многочисленны, Только по соотношению главных компонентов (хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, натрий, магний, кальций) насчитывается несколько десятков типов лечебных минеральных вод, широко используемых на курортах или же разливаемых в бутылки. Кроме того, в зоне Б часто формируются воды, содержащие представляющие бальнеологический интерес специфические компоненты. При восстановлении сульфатов образуются ценные сероводородные воды (рис. 10.3); разрушение радиоактивных минералов ведет к накоплению в подземных водах радона (рис. 10.4); поднимающийся с больших глубин метаморфогенный или вулканический углекислый газ может формировать месторождения углекислых минеральных вод. Поскольку для хозяйственных, технических, сельскохозяйственных целей часто используются не только пресные, но и солоноватые воды (с минерализацией до 10 г/л), с зоной Б могут быть связаны месторождения и этих типов подземных вод.

В гидрогеохимической зоне рассолов (зона В), минерализация которых может изменяться в широких пределах (от 35 до предельно возможной около 650 г/л), распространены главным образом месторождения промышленных подземных вод. Большая часть рассолов седиментационного происхождения с минерализацией выше 150-200 г/л содержит промышленные концентрации брома (более 250 мг/л). Рассолы меньшей минерализации во многих регионах (например, Западно-Сибирский, Приазовский артезианские бассейны) содержат промышленные (более 18 мг/л) концентрации иода. Набольший интерес представляют месторождения рассолов, содержащих промышленные концентрации одновременно обоих компонентов (иодо-бромные рассолы), встречающиеся, например, в Западно-Туркменском артезианском бассейне.

Гидрогеологические массивы (рис. 10.5) характеризуются достаточно сложными гидрогеологическими условиями. Здесь преобладают плотные метаморфические и изверженные породы и основными путями движения подземных вод являются трещины. В зоне выветривания коренных пород, мощность которой может достигать первых десятков метров, формируются месторождения пресных подземных вод, которыми можно обеспечить небольшие населенные пункты. Большой интерес в гидрогеологических массивах представляют зоны тектонических нарушений; в этих зонах могут формироваться месторождения трещинно-жильных пресных питьевых вод. В гидрогеологических массивах молодых складчатых областей тектонические нарушения играют важную роль в формировании различных типов лечебных минеральных вод. По разломам с больших глубин поднимается углекислый газ, формируя месторождения углекислых минеральных вод (рис. 10.6). С крупными тектоническими нарушениями обычно связаны месторождения термальных вод, газирующих азотом (азотные термы), формирующихся на больших глубинах и поднимающихся на поверхность по разломам. На больших глубинах при высоких температурах и давлениях эти воды обогащаются из вмещающих пород кремнеземом, фтором, радоном, сероводородом, в результате чего формируются разнообразные лечебные минеральные воды, например, на таких широко известных курортах, как Кульдур на Дальнем Востоке или Белокуриха на Алтае (рис. 10.7).

С третьим типом гидрогеологических структур - вулканогенными бассейнами - также связаны различные типы месторождений подземных вод (рис. 10.8). Наибольшей водообильностью характеризуются эффузивы неогенового и четвертичного возраста, сохраняющие зоны интенсивной трещиноватости и пористости, связанные с неравномерным застыванием лавы; с этими зонами могут быть связаны месторождения пресных питьевых подземных вод.
В районах современной вулканической деятельности в вулканогенных бассейнах вблизи вулканических очагов образуются месторождения залегающих близко к поверхности или выходящих на поверхность термальных энергетических вод [например, Паужетское и Мутновское (рис. 10.9) месторождения на Камчатке], интенсивная эксплуатация которых только начинается.

Рассматривая основные разновидности гидрогеологических структур и связанные с ними типы месторождений подземных вод, видимо, отдельно можно выделить месторождения подземных вод, связанные с некоторыми разновидностями четвертичных отложений, перекрывающих коренные породы в разных типах гидрогеологических структур. Наибольший интерес среди таких месторождений представляют аллювиальные отложения речных долин (рис. 10.10) и отложения предгорных конусов выноса (рис. 10.11).

Огромные объемы аллювиальных галечников, крупных песков, накапливающиеся в речных долинах, аккумулируют значительное количество воды. Мощность формирующихся в речных долинах водоносных горизонтов может достигать десятков, а иногда и нескольких сотен метров; в большинстве случаев эти горизонты содержат пресную воду хорошего качества, а значительные отрезки речных долин являются месторождениями питьевых, хозяйственных, технических, сельскохозяйственных вод. Эксплуатационные запасы подземных вод таких месторождений велики, и этот тип месторождений является наиболее перспективным. Одной из главных особенностей таких месторождений является то, что по мере сработки статического уровня при эксплуатации месторождений усиливается пополнение эксплуатационных запасов водоносных горизонтов за счет инфильтрации воды из реки. При этом часто одновременно эксплуатируются и водоносные горизонты коренных пород (рис. 10.12, 10.13). Поскольку речные долины являются главным базисом разгрузки подземных вод крупных регионов, по бортам долин могут появляться источники, дренирующие глубокие водоносные горизонты, вода которых может представлять бальнеологический интерес, т. е. в речных долинах могут располагаться и месторождения лечебных минеральных вод; эксплуатационные запасы таких месторождений обычно значительно ниже, чем пресных питьевых вод.

Другой разновидностью четвертичных отложений, в которых формируются крупные запасы пресных подземных вод, являются предгорные конуса выноса, которые образуются при выходе горных рек на предгорные равнины. Накапливающиеся в предгорьях огромные пролювиальные шлейфы, сложенные галькой, гравием, валунами, обломочным материалом, глинами, соединяясь между собой, образуют значительные по площади скопления рыхлых пород, мощность которых может изменяться сотнями метров. Такие шлейфы хорошо известны в предгорьях Памира, Тянь-Шаня, Koпетдага, Кавказа. Для пролювиальных отложений характерно по-степенное уменьшение размеров обломков по мере удаления от гор, переслаивание материала разного гранулометрического состава, преобладание глинистого материала на участках соединения отдельных конусов. Поскольку главная область питания водоносных горизонтов располагается на высоких отметках, отдельные горизонты обладают напором, причем для глубоких водоносных горизонтов положение пьезометрической поверхности обычно более высокое. Производительность водозаборов, эксплуатирующих водоносные горизонты конусов выноса, может достигать очень высоких значений (нескольких сотен тысяч кубических метров в сутки), и для предгорных равнин эта вода является важнейшим источником питьевого и сельскохозяйственного водоснабжения.

Промышленный тип месторождений /генетический тип	Структурно-морфологический тип рудных тел	Ведущие текстуры руд	Главные рудные минералы	Наиболее характерные попутные компоненты	Качество руд	Примеры месторождений
1. Меднопорфировый /гидротемальный	Штокверки		Халькопирит, халькозин, молибденит, пирит	Аu, Ag, Mo, Re, Se, Те	Бедные, средние	Чукикамата Чили, Поргера (Папуа), Грасберг (Индонезия), Брисби США, Алмалык (Узбекистан), Коунрадское, (Казахстан), Эрдентуин-Обо (Монголия), Михеевское (Россия),
2. Медистых песчаников и сланцев /гидрогенный (инфильтрационный)	Пластовые и лентовидные залежи	Прожилково-вкрапленные, вкрапленные	Халькопирит, борнит, халькозин	Ag, Со, Re, Se, Те, Pb, Zn, S, Pt и МПГ, иногда уран, ванадий	Средние, богатые	Удоканское (Россия), Джезказганское (Казахстан), Мансфельд (Германия), Люблин-Серошовицы (Польша), Айнакское (Афганистан), медный пояс Замбии и Заира
3. Медноколчеданный /гидротермально-осадочный	Пласто- и линзообразные залежи	Массивные, полосчатые, вкрапленные	Пирит, халькопирит, сфалерит, иногда пирротин	Аu, Ag, Zn, S, Pb, Se, Cd, Co, In, Те, Ge	Средние, реже богатые	Гайское, Учалинское, Подольское, (Россия), Оутокумпу (Финляндия), Маунт-Айза (Австралия), Риотинто (Испания)
4. Медно-никелевый /ликвационный	Согласные пластообразные залежи, линзо- и жилообразные тела	Гнездово-вкрапленные, массивные, брекчиевые	Пирротин, пентландит, халькопирит, кубанит	Со, платиноиды, S, Аu	Богатые, средние, бедные	Норильская и Печенгская группы (Россия), районы Седбери, Томсон (Канада), Бушвельда, Карру (ЮАР), Камбалда (Австралия)
5. Медно-железо- скарновый /контактово-метасоматический	Пласто- и столбообразные, сложной формы залежи	Массивные, гнездовые, вкрапленные, прожилковые	Халькопирит, магнетит, борнит, пирротин, пирит	Аu, Ag, Fe, Co, Mo, Se, Те, S	Средние	Турьинская группа (Россия), Саякская группа (Казахстан), Малко-Тырново (Болгария), Речк (Венгрия), Эрмсбре (Индонезия)
6. Кварцево-сульфидный жильный /гидротермальный	Жилы, жильные зоны, иногда сочетающиеся с метасоматическими залежами	Массивные, гнездовые, брекчиевидные, вкрапленные и прожилково-вкрапленные	Халькопирит, сфалерит, пирит	Ag, Аu, Pb, Zn, Cd, Те, Se, Bi, Sb, Mo	Богатые, средние	Кафанское (Армения), Чатыркульское (Казахстан), Россен (Болгария), Бьют (США)

В общемировой добыче приоритет названных типов определяется их порядковым номером в таблице. Таким образом, значение убывает от порфирового типа к остальным. В Российской медной добыче общемировые приоритеты нарушены наличием супергиганта – Норильского рудного района с медно-никелевыми рудами, занимающего о первое место, в то время как промышленные объекты порфирового типа пока не выявлены. За рубежом медно-никелевые месторождения имеют резко подчиненное значение.

На втором месте по добыче в РФ стоят медноколчеданные месторождения Уральского региона, хотя все их суммарные запасы уступают запасам медистых песчаников Удоканского месторождения, которое ныне только начинает осваиваться. Ниже приведем краткую характеристику пром. типов медных месторождений в том порядке, который присущ минерально-сырьевой базе РФ.

Сульфидные медно-никелевые месторождения генетически связаны с дифференцированными массивами ультраосновных и основных магматических пород (перидотитов, габбро-норитов, габбро и габбро-диабазов). Медно-никелевые рудные тела располагаются преимущественно в придонной части интрузивов, а иногда во вмещающих интрузивы породах. Руды представлены сплошными, брекчиевыми, прожилковыми и вкрапленными разностями. Рудные тела имеют, как правило, крупные размеры: протяженность по простиранию и падению от сотен метров до нескольких километров, мощность до 100 м; плитообразные, пластообразные, линзообразные, жилообразные и более сложные формы; залегают субгоризонтально, реже полого- или крутонаклонно. Господствующее развитие имеют согласные пластообразные залежи вкрапленных руд. К лежачему боку этих залежей приурочены сплошные руды, образующие отдельные пласты, линзы и жилы, сложенные массивными, брекчиевидными и густовкрапленными разновидностями. Характерной особенностью сульфидных медно-никелевых месторождений является сравнительно выдержанный минеральный состав руд. Руды содержат никель, медь, кобальт, платиноиды, а также золото, серебро, селен, теллур и серу. Содержание меди в руде 1-5 %.

Месторождения медистых песчаников и сланцев приурочены к красноцветным формациям и располагаются в краевых прогибах, наложенных мульдах, рифтовых зонах и дру­гих подобных структурах складчатых областей и древних щитов.

Мощности продуктивных толщ меняются в широких пределах. Рудные тела располагаются обычно в нескольких горизонтах (до 10, иногда более) серых лагунно-дельтовых терригенных, реже карбонатных отложений, залегающих среди красноцветных терригенных толщ. Общее количество рудных залежей в крупных месторождениях весьма велико – до нескольких сотен; размеры их разнообразны; границы с вмещающими породами нечеткие и определяются опробованием.

Характерной является пластовая, а также линзо- и лентообразная форма рудных залежей. Для внутреннего строения характерно относительно равномерное распределение полезных компонентов; среди преобладающего количества вкрапленных руд среднего качества наблюдаются прослои, линзы и гнезда более богатых руд.

Отличительной особенностью этих руд является разнообразие ценных компонентов (медь и попутные: серебро, кобальт, цинк, свинец, теллур, рений, иногда уран и ванадий), их минеральных форм (халькопирит, халькозин, борнит, сфалерит, галенит и др.), степени окисленности при значительных колебаниях содержаний (1-10 %) .

Meдноколчеданные (медные и медно-цинковые) месторождения связаны в основном с формациями базальтоидного магматизма натровой серии: базальт-риолитовой и базальт-андезит-дацит-липаритовой. В комплексе вулканитов колчеданные руды локализованы преимущественно среди пород кислого состава, нередко образующих несколько горизонтов.

Все разнообразие форм рудных тел медноколчеданных месторождений определяется наличием пяти главных структурно-морфологических типов, отдельные из которых обычно являются ведущими для конкретных рудных полей:

Пластообразные тела, залегающие согласно с напластованием рудовмещающих пород;

Тела комбинированной формы, верхние части которых согласны с напластованием, а сопоставимые с ними по размерам апофизы лежачего бока секут напластование под большими углами;

Крутопадающие линзообразные, реже жилообразные тела, занимающие отчетливо секущее положение относительно напластования;

Залежи, которые характеризуются взаимными переходами между крутопадающими линзообразными телами и залежами комбинированной формы;

Залежи сундучной формы, обладающие в поперечном сечении угловатыми очертаниями и характеризующиеся изменчивыми сочетаниями крутых и пологих составляющих.

Наиболее крупные по запасам месторождения характеризуются преобладанием тел сложной сундучной и комбинированной формы.

Внутреннее строение медноколчеданных рудных тел характеризуется сочетанием руд массивной (часто полосчатой) и вкрапленной текстур. Тела массивных руд обычно имеют четкие геологические границы; вкрапленные руды, как правило, связаны постепенными переходами со слабо минерализованными вмещающими породами. Существенная особенность массивных руд – тонкозернистость, переходящая нередко в эмульсионную вкрапленность.

Руды преимущественно пирит-халькопирит-сфалеритового состава с халькозином, борнитом, арсенопиритом, галенитом, баритом и др. Главными полезными компонентами в них кроме меди и цинка являются железо и сера, из попутных – золото, серебро, кадмий, селен, теллур. Руды медноколчеданных месторождений являются комплексными; в зависимости от содержания меди и цинка они разделяются следующим образом:

По количеству слагающих их сульфидов (содержанию серы) в медном и медно-цинковом типах руд выделяются: сплошные (более 35 % серы) и вкрапленные (до 35 % серы).

Масштаб месторождений весьма различен, но преобладают средние по запасам месторождения. Содержание меди в руде 1-2 %.

Вблизи поверхности для медноколчеданных месторождений характерно наличие зоны окисления, которая в классическом виде (сверху–вниз) имеет три этажа:

- «железная шляпа», представляющая собой скопления бурого железняка, где главными минералами являются гидроксиды и оксиды железа с незначительными количествами малахита; как правило, обогащены золотом и серебром;

Окисленные руды, где более 50 % минералов представлены оксидными соединениями – малахитом, азуритом, хризоколлой и др; эти руды плохо поддаются обогащению флотацией, но легко выщелачиваются сернокислыми растворами;

Зона вторичного сульфидного обогащения, представленная халькозином, купритом и др; это, как правило, богатые, легко обогатимые флотацией руды.

К медноколчеданному типу относится также немногочисленная группа колчеданных медных, медно-цинковых месторождений в терригенных комплексах. Рудные тела залегают в целом согласно с вмещающими породами, которые смяты в крупные складки и нарушены зонами дробления и рассланцевания.

Околорудно-измененные породы в колчеданных месторождениях представлены серицит-хлорит-кварцевыми, хлорит-гематит-карбонатными метасоматитами, на участках наложенного метаморфизма - кордиерит-антофиллитовыми породами. Нередко околорудно измененные породы содержат те же рудные минералы, что и промышленные руды и являются таким образом бедными рудами меди, цинка, золота.

Меднопорфировые месторождения пространственно и генетически связаны с малыми интрузиями порфировых пород умеренно кислого состава (диориты, гранодиориты и их субвулканические аналоги) и локализуются в их эндоконтактах и апикальных выступах, трубообразных телах объемных брекчий.

Месторождения этого типа представляют собой крупные, измеряемые сотнями метров и первыми километрами, штокверки с весьма значительными запасами металла; обычно они не имеют резких геологических границ, постепенно переходя в слабо минерализованные породы. Форма их зависит в основном от конфигурации рудоносного интрузива, свойств вмещающих пород, характера дорудной и послерудной трещиноватости. По характеру очертаний рудных тел в плане выделяются месторождения сложной овальной или кольцевой формы и месторождения удлиненной формы.

В вертикальном разрезе промышленные меднопорфировые руды образуют горизонтальные или слабо наклонные линзообразные, плащеобразные тела большой мощности или штокверки; для многих месторождений типична форма чаши или опрокинутого конуса.

Весьма характерной общей чертой меднопорфировых месторождений является вторичная вертикальная зональность; обычно выделяется до пяти зон (сверху – вниз): выщелачивания, окисленных руд, смешанных руд, вторичного сульфидного обогащения и первичных руд; мощность зон колеблется в широких пределах – от первых метров до первых сотен метров.

Руды прожилково-вкрапленные, преимущественно халькопиритового или молибденит-халькопиритового состава с развитием вторичных сульфидов меди и минералов зоны окисления. Характерна неравномерная вкрапленность и тонкое прорастание сульфидов, и прежде всего молибденита. В молибдените в виде изоморфной примеси проявляется рений, существенно влияющий на ценность руд. Среднее содержание меди в рудах 0,4-1,0 %

Все месторождения этого типа сопровождаются хорошо выраженными зонами гидротермально-измененных пород преимущественно биотит-серицит-хлорит-кварцевого состава.

Скарновые медные месторождения генетически связаны с дифференциатами габбро-диорит-гранодиоритовой и гранодиорит-сиенитовой формаций. Месторождения располагаются в зонах скарнирования и ороговикования.

По условиям залегания и морфологическим особенностям среди контактово-метасоматических месторождений выделяются пластообразные и неправильные залежи в слоистых осадочно-вулканогенных толщах, рудные тела в непосредственных контактах интрузивов с известняками, залежи в ксенолитах пород кровли интрузивных массивов, а также рудные тела в тектонических зонах. Размеры рудных тел невелики, их форма разнообразна. Преобладают пластообразные тела с различными осложнениями в виде апофиз, раздувов, жильные зоны, столбообразные залежи.

Главные рудные минералы –халькопирит, пирит, пирротин, магнетит, борнит, халькозин, второстепенные –сфалерит, галенит, минералы кобальта, серебра, самородное золото, реже платина. В зоне окисления образуются малахит и азурит, до образования сплошных мономинеральных глыб ювелирного качества.

Характерные околорудные изменения, наложенные на скарнированные породы, представлены актинолитизацией, хлоритизацией, окварцеванием, сидеритизацией, баритизацией и доломитизацией.

1.5.6. Кварцево-сульфидные (жильные) месторождения , образовавшиеся в результате выполнения трещинных структур или метасоматического замещения вмещающих пород (преимущественно гранитоидных и вулканогенных), обычно отличаются небольшими размерами (первые сотни метров по простиранию и падению при мощности 0,5–2 м, иногда более), сложной морфологией рудных тел, наличием раздувов и пережимов, разветвлений и апофиз. Рудные жилы часто сопровождаются ореолами прожилково-вкрапленной минерализации. Внутреннее строение их характеризуется развитием вкрапленно-полосчатых, гнездовых и массивных текстур.

Месторождения данного типа обычно заключают в себе небольшие запасы меди, и в настоящее время их практическое значение невелико.

Кроме описанных типов известны промышленные месторождения самородной меди в районе оз. Верхнего в измененных базальтах (США), карбонатитовое месторождение Палабора (ЮАР), уран-золото-медное месторождение Олипик-Дэм типа структурного несогласия в Австралии и Волковскоеместорождение ванадиево-железо-медное в расслоенных габброидах на Урале.

Самостоятельный интерес для освоения представляют техногенные месторождения , образовавшиеся в результате складирования забалансовых медных руд, медьсодержащих отходов обогатительного (пиритный концентрат, хвосты) и металлургического (шлаки, кеки) процессов. Состав и строение техногенных месторождений определяются геолого-промышленным типом исходного природного месторождения, способом добычи и технологической схемой переработки минерального сырья, а также условиями складирования и сроками хранения отходов.

Группировка месторождений меди по запасам: мелкие – менее 100 тыс. т меди, средние 100 тыс. т – 1 млн. т меди, крупные – более 1 млн. т. меди.

Месторождения редких земель, как правило, комплексные, вместе с ними залегают и добываются циркон, ильменит, рутил, торит, керамическое сырье, магнетит, барит, флюорит; иногда редкие земли сами являются попутными компонентами и извлекаются уже при технологической переработке руд.

Эндогенные месторождения редких земель представлены магматическими, пегматитовыми, карбонатитовыми и гидротермальными типами, экзогенные - остаточными месторождениями кор выветривания, россыпями и осадочными морскими.

Магматические месторождения. К магматическим отнесены месторождения нефелиновых сиенитов с лопаритом, а также апатитовые и апатит-нефелиновые. Все эти месторождения комплексные: редкие земли, преимущественно цериевой группы, входят в состав минералов, содержащих титан, тантал, ниобий или фосфор, добываются вместе с ними и извлекаются попутно, при химическом или химикометаллургическом переделе лопаритовых и апатитовых концентратов. Характеристика основных месторождений приведена при описании месторождений апатита, тантала и ниобия.

Гранитные пегматиты. Пегматиты с редкими землями, выделенные А. Е. Ферсманом в самостоятельный тип, довольно широко развиты среди пород древнего кристаллического фундамента, преимущественно гнейсов. Они обычно характеризуются неправильной, в первом приближении линзо- или жилообразной формой и зональным строением, часто очень четко выраженным благодаря последовательной смене зон, различающихся минеральным составом и структурой.

Пегматиты этого типа сложены в основном олигоклазом, микроклином, кварцем, в подчиненном количестве входят альбит, мусковит, биотит. Редкометальная минерализация чрезвычайно разнообразна; в них находятся собственные минералы редких земель (монацит, ортит, чевкинит, ксенотим, иттриалит, гадолинит и др.), тантало-ниобаты простые (колумбит) и сложные, содержащие редкие земли (самарскит, фегусонит, обручевит, эвксенит и др.), а также уранинит, торит, циртолит, иногда берилл, сподумен, лепидолит. Содержание и запасы редких земель в пегматитах невелики и не имеют самостоятельного промышленного значения, но редкоземельные минералы в небольшом количестве извлекаются попутно при добыче керамического сырья.

Карбонатиты. В поздних карбонатитах, формирование которых связывают с гидротермальными стадиями минералообразования, редкие земли преимущественно цериевой группы накапливаются до промышленных концентраций. Поздние карбонатитыобычно приурочены к системам трещин (радиальным вокруг крупных карбонатитовых массивов и линейным), штокверковым зонам и зонам брекчий. Форма рудных тел линзо- или жилообразная, нередко они секут ранние карбонатиты, в том числе и карбонатиты с танталом, ниобием и цирконием, и могут выходить за пределы карбонатитового массива во вмещающие породы.

Наиболее широко распространены и представляют наибольший промышленный интерес анкеритовые и анкерит-доломитовые карбонатиты, главные минералы которых: анкерит, доломит, рибекит, крокидолит, хлорит, кальцит. Редкоземельные минералы разнообразны: это фторкарбонаты (паризит, бастнезит, реже синхизит, карбо-цернаит, бербанкит), меньшее значение имеют фосфаты (монацит, флоренсит), кроме того редкие земли входят в состав апатита и пирохлора. Кроме редких земель практическую ценность могут представлять ниобий, медь, цинк, свинец, молибден, стронций, торий, апатит, барит, флюорит.

Россыпные месторождения развиты широко, имеют важное промышленное значение, характеризуются большими запасами редкоземельных минералов. Месторождения обычно комплексные - минералы редких земель (главным образом монацит, реже ксенотим и эвксенит) находятся в них совместно с цирконом, минералами титана (ильменитом, лейкоксеном, рутилом), тантало-ниобатами (колумбитом, танталитом, эвксенитом), касситеритом и др.

Россыпи ближнего сноса (делювиальные и пролювиальные) довольно широко распространены вблизи массивов монацитоносных пород различного возраста: гранитов, гнейсов, мигматитов, граносиенитов и др., но они обычно невелики и промышленное значение их ограниченно.

Более крупными запасами Tr 2 O 3 (в отдельных случаях 500- 600 тыс. т) отличаются аллювиальные россыпи (Бразилия, США).

Наибольшее промышленное значение среди россыпных месторождений имеют прибрежно-морские, протягивающиеся на большие расстояния вдоль побережий Индии, Бразилии, Австралии, США (Флорида). В разрабатываемых россыпях монацита содержится 0,3-12 кг/м 3 , иногда 20 кг/м 3 (Шри-Ланка, Мозамбик), а запасы оцениваются в сотни тысяч и миллионы тонн (Индия, Австралия). Монацит добывается вместе с цирконом и минералами титана (ильменитом, рутилом) и отделяется от них при обогащении.

Метаморфизованные россыпи известны в Канаде (Блайнд-Ривер) и США (Палмер и др.). Рудные минералы в них представлены монацитом, браннеритом, которые ассоциируют с уранинитом, ураноторитом, ильменитом, рутилом. Запасы Tr 2 O 3 в рудах этих месторождений оцениваются в сотни тысяч тонн, а на месторождении Блайнд- Ривер 1,2 млн. т.

Кроме собственных месторождений дополнительным источником редких земель являются апатиты, из которых они могут извлекаться попутно при получении минеральных удобрений .

Заключение

Редкоземельные элементы с каждым годом все в больших количествах применяются в различных о6ластях науки и техники. Столь быстрый рост потребления о6условлен многими уникальными физическимии химическими свойствами этих металлов и их соединений – оптическими,магнитными электрическими и др. Поток научно-технических исследований по изучению физических и химических свойств РЗЭ и материаловна их основе, а также по применению этих материалов все возрастает, чтостимулирует дальнейшее 6ыстрое развитие производства РЗЭ и новых материалов на их основе.

Список литературы

1. Андреева О.С., Киселев В.И., Малинина В.И. Редкоземельные элементы. Радиационно-гигиенические аспекты. М.: Атомиздат. 1975. 152 с.

2. Балашов Ю.Л. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука.1976. 258 с.

3. Белов К. П. Редкоземельные магнетики и их применение. М.: Наука. 1980. 240 с.

4. Кудреватых Н.В., Волегов А.С. Магнетизм редкоземельных металлов и их интерметаллических соединений. Учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2015.198 с.

Интернет-ресурсы:

5. Ископаемые минералы: http://geomineral.ru