Введение к работе
Актуальность работы. Природные цеолиты (клиноптилолит. морде-
нит, шабазит, филлипсит и др.) образуются за счет различных геологических
процессов (магматических, метаморфических, гидротермально-
метасоматических, диагенетических). Поэтому они входят состав различных пород и формаций, широко распространены и вместе с минералами группы кремнезема, полевыми шпатами и глинистыми минералами имеют наибольшее породообразующее значение.
Начиная с середины 50-х годов XX века, цеолиты приобретают значение в хозяйственной деятельности человека, благодаря выявлению их уникальных адсорбционных и минерально-ситовых свойств. Потребность в цеолигах постоянно возрастает. И хотя природные цеолиты полностью заменить искусственные не смогут, но их использование является целесообразным благодаря относительной дешевизне и широкому распространению.
В настоящее время в пределах Российской Федерации промышленные месторождения цеолитовых руд выявлены и разведаны лишь в Сибири и на Дальнем Востоке. В Европейской части страны сырьевая база цеолитов отсутствует. При этом спрос на них здесь резко возрастает с каждым годом, а доставка из восточных регионов является нерентабельной. Сложившаяся ситуация обусловила необходимость постановки широкомасштабных исследований, направленных на создание сырьевой базы природных цеолитов в Европейскоґ. России.
Определение первоочередных объектов исследований основано на том, что все известные промышленные месторождения цеолитов пространственно и генетически сопряжены с вулканогенными, вулканогенно-осадочными и тер-ригенно-кремнистыми отложениями. Такие отложения, как известно, в Европейской части России наиболее широко распространены в зоне сочленения складчатой области Большого Кавказа и Русской платформы, что делает этот
регион первоочередным объектом для поисков и разведки HRWiMWj^iHtJXTVs-
і БИБЛИОТЕКА 1
сторождений цеолитового сырья. В результате проведенных в период с 1989 по 2004 годы на кафедре минералогии и петрографии Ростовского госуниверситета исследований, нами впервые на юге России выявлено и исследовано тринадцать перспективных участков на цеолитовое сырье. Цеолиты здесь установлены в среднеюрско-плиоценовых вулканогенных, вулканогенно-осадочных и карбонатно-терригенно-кремнистых породах (Хардиков и др., 1997; 1999; 2000). Выделенные цеолитсодержащие отложения являются стратифицированными телами, сформировавшимися в бассейнах седиментации в результате взаимодействия застойных поровых вод с вулканогенным, вулкано-генно-осадочным и осадочным материалом.
Для продолжения работ по созданию сырьевой базы цеолитов в Европейской части России и на Северном Кавказе в частности, необходимо детально изучить вещественный состав выявленных цеолитсодержащих пород и провести литолого-фациальный анализ вмещающих отложений. Это необходимо для типизации обстановок, в которых происходило образование цеолитов и определения их генезиса.
Основная цель работы состоит в том, чтобы на основании изучения структурно-тектонических, магматических, физико-химических и фациальных предпосылок формирования цеолитов, всестороннего исследования их мине-ралого-петрографических и геохимических особенностей, а также характера эпигенетических изменений, установить условия образования и закономерности размещения цеолитсодержащих отложений Северного Кавказа и определить направления использования выявленных цеолитовых руд.
Для достижения этой цели автором решались следующие шдачи.
-
Определить тектоно-магматические предпосылки формирования ме-зозойско-кайнозойских цеолитсодержащих отложений.
-
Изучить минералого-петрографические и геохимические особенности цеолитсодержащих пород.
3. Провести литолого-фациальный анализ и реконструировать путем
построения литолого-палеогеографических карт условия образования цеолит-
содержащих отложений.
4. Определить закономерности размещения цеолитсодержащих пород
5 Дать прогнозную оценку цеолитоносности Северного Кавказа
6. Обосновать новые области применения природных цеолитов.
Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем.
-
Впервые на Северном Кавказе выделено четыре эпохи цеолитообразо-вания: среднеюрская, раннепалеоценовая, позднепалеоценовая и ранне-среднеэоценовая. Кроме того, установлено, что на локальных участках цеоли тообразование происходило в средне-позднеаптское, сеноманско раннетуронское и позднеплиоценовое время.
-
На основании минералого-петрографического и геохимического изучения цеолитсодержащих пород и определения фациальных условий их образования установлено два генетических типа цеолитов: вулканогенно-осадочный и осадочный.
-
Впервые на исследованной территории выделено две цеолитоностные формации: ааленско-байосская геосинклинальная вулканогенно-терригенно-глинистая и палеоценово нижне-среднеэоценовая субплатформенная карбо-натно-терригенно-кремнистая.
4. Оконтурена Северо-Кавказская цеолитоносная провинция, охваты
вающая южную часть Скифской плиты, Западный Кавказ, а также северные
склоны мегантиклинориев Центрального и Восточного Кавказа. Провиниил
включает Западно-Кавказский и Восточно-Кавказский цеолитоносные районы,
в составе которых установлены перспективные площади.
5. Обоснованы основные направления использования природных цеоли
тов Северного Кавказа, и разработаны новые нетрадиционные области приме
нения этого вида сырья.
Практическое значение определяется: реализацией выводов в опубликованных по теме диссертации работах; рекомендациями, принятыми к использованию геологическими предприятиями Юга России; проведением районирования Северного Кавказа по перспективам цеолитоносности, в результате которого выделена Северо-Кавказская цеолитоносная провинция, а в ее составе - Западно-Кавказский и Восточно-Кавказский цеолитоносные районы. На территории цеолитоносных районов оконтурены перспективные площади и участки, в пределах которых целесообразно и рентабельно проводить разработку цеолитового сырья; оценены прогнозные ресурсы природных цеолитов Северного Кавказа и намечены новые области применения цеолитсодержащих пород.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано более 30 работ, в том числе одна монография. Результаты исследований докладывались на заседаниях Научно-технического совета РГЦ «Севкавгеология». Основные положения диссертации обсуждались на международных, Всесоюзных, Всероссийских, территориальных и отраслевых совещаниях, конференциях, семинарах: VI и VII конференциях по геологии и полезным ископаемым Северного Кавказа (Ессентуки, 1989, 1991); V Всесоюзной конференции «Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления» (Тюмень, 1989); V сессии Северо-Кавказского отделения Всесоюзного минералогического общества АН СССР (Теберда, 1990); Всесоюзном Цитологическом совещании (Ростов-на-Дону, 1990); Всесоюзной научно-практической конференции «Комплексное освоение техногенных месторождений» (Челябинск, 1990); VII, VIII и IX Съездах Всероссийского минералогического общества при РАН (Санкт-Петербург, 1992, 1997, 1999); Международных научных конференциях «Проблемы геологии и геоэкологии юга России и Кавказа» (Новочеркасск, 1997, 2001); Всероссийских литологических школах молодых ученых (Ростов-на-Дону, 1998, 1999, 2000; Новочеркасск, 2001); Всероссийских Литологических совещаниях (Москва, 2000, 2003).
Фактический материал диссертационной работы составили результаты личных исследований автора на территории Северного Кавказа в период с 1985 по 2004 годы. За эго время изучено 280 опорных разрезов, в ходе детального описания которых отбирались пробы на петрографические, химические, спектральные и физические анализы, а также лабораторно-технологические испытания.
За время исследования просмотрено более 1000 прозрачных шлифов, выполнено 860 полных силикатных, 280 сокращенных силикатных, 860 полуколичественных и 340 количественных спектральных, 250 электронно-микроскопических, 90 термических, 120 инфракрасно-спектроскопических, 250 рентгеновских количественных и качественных фазовых анализов; проведено около 1000 определений содержания цеолитов методом портативной цео-литной лаборатории (ПЦЛ). Кроме того, были проведены испытания 35 лабо-раторно-технологических проб цеолитсодержащих пород для установления возможности получения на их основе искусственных легких наполнителей и облицовочной керамики.
Основная часть анализов выполнена в межкафедральной аналитической лаборатории и лаборатории технологической минералогии и новых видов минерального сырья геолого-географического факультета, а также в аналитической лаборатории химического факультета Ростовского госуниверситета. Кроме того, анализы проводились в лабораториях ГГП «Севкавгеология», «Южгеология», ГИН РАН (Москва). ИГи Г СО РАН (Новосибирск), ИГФМ АН Украины (Киев).
При написании диссертации использованы материалы геологической съемки, поисково-разведочных и тематических работ на различные полезные ископаемые, а также результаты структурного, параметрического и поисково-разведочного бурения (Г.Д. Ажгирей, Ю.П. Аземко, И И Аммосов. В М. Андреев, С.А. Афанасьев, В.Н. Бабенко, Ф.К. Байдов, Г.И. Баранов, М.И. Баринов, А.Ф. Бахтин, Н.И. Бойко, Е.М. Борисенко, П.В. Ботвинник, И.Н. Букановский, О.П. Булгаков, Ю.К. Бурлин, С.Л. Вызова, Г.Н. Варламов, В.В. Васильев, Д.Ф.
6 Власов, B.C. Волохов, СИ. Воронина, И.А. Воскресенский, Д.И. Выдрин, Г.Г. Гасангусейнов, Е.А. Гофман, СА. Григоров, М.А. Грищенко, А.Н. Губкина. А.И. Дьяконов, Г.Л. Донченко. В В. Друшищ, Л.М. Дунаев, В.Л. Егоян, И.Н. Еремин, В.А. Ермаков, П.П. Епифанов, А.В. Жакович, А М Загоскин, Е.Д.. Знаменский, А.С. Кандауров, А.Ф. Картавых, А.Ф. Ковалевский, Е И. Коваленко, И.А. Конюхов, Н.Т. Копылов, М.В Корж, В.И. Корнеев, В С. Косарев, B.C. Котов, А И Кочетков, И.М. Крисюк, О.С Круглое, Ю.Д. Кузьменко, А.В. Куликов, Л.П. Куриленко, Г.А. Логинова, М.Г. Ломизе, Б.К. Лотиев, Н.Л. Лунев, Н.П. Лупарев, Н.П. Луппов, Б.П. Лучников, А.Н, Макарьева, А.И. Ма-карьин, Г.И. Малбиев, А.Н. Марков, Мартюхин, A.M. Махнев, В.А. Мельников, Е.П. Мельников, ЕВ. Мерончук, В.Г. Микиртумов, Е.Е Милановский, Д.А. Мирзоев, С.Н. Митин, М.В. Михайлова, Е.С. Мищенко, Т.А Мордвилко, B.C. Нагалев, Б.П. Назаревич, И.А. Назаревич, Л.А. Найденова, И.К. Наугольный, Ф.С. Неговелов, Нетреба, Е.А. Овчинников, Б.А. Онищенко, В.Г Пасько, В.П. Пекло, М.М. Петросянц, Е.И. Попова, Ю.Я. Потапенко, В.И. Резников, В.И. Ржевский, В.Г. Рихтер, К.О. Ростовцев, Л.А. Рудзянский, СВ. Савин, С.Н. Савинский, А.Е. Саламатин, А.С.Сахаров, СМ. Седенко, В.И. Седлецкий, A.M. Седых, В.А Сереженко, В.Ф. Сидоренко, Ю.П. Смирнов, Е.А. Снежко, Л.С Станулис, Ю.А. Стерленко, Л.С Тер-Григорьянц, Л.С. Темин, А.Е. Ткачук, Г.Я. Туртуков, В.И. Усик, Л.А. Фугарова, В.Е. Хаин, Л.П. Харчук, Н.М. Чередеев, И.В Череповский, О.Б. Цогоев, В.М. Шапошников, Ф.Г. Шарафут-динов, Т.В. Шевченко, П.А. Шелкопляс, В.В. Шелховский, Н.П. Шпорт, Л.П. Шувалов, Д.М. Щерба и другие).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка использованной литературы. Объем работы -321 машинописная страница. Текст дополняют 42 рисунка и таблицы. Список использованной литературы насчитывает 342 наименования.
