Введение к работе
Актуальность работы. В разрезах верхнего мела Воронежской антеклизы часто встречаются силициты, генезис которых трактуется неоднозначно. Одни авторы считают их осадочными, другие своеобразными корами выветривания, образовавшимися в результате растворения карбонатной части мелов и мергелей. Типы кор выветривания на них рассмотрены многими авторами, которые описывают их охристо-карбонатно- глинисто- кремнистый состав. Вместе с тем при изучении силицитов не использовались прецизионные методы исследований, поэтому имеющиеся данные по минеральному составу требуют значительной корректировки. Для Старооскольского железорудного района отсутствует карта распространения коры выветривания на карбонатных породах верхнего мела, что затрудняет выделение перспективных площадей для поисков кремнистого сырья, используемого в различных отраслях народного хозяйства. Существует неопределенность в определении возраста кремнистых пород, перекрытых отложениями от нижнего палеогена до современных. Нет комплексной оценки потребительских свойств кремнистых пород, являющихся ценным сырьем. Всё это определяет актуальность постановки настоящей работы.
Основной целью диссертационной работы является установление распространения, вещественного состава и особенностей формирования кор выветривания по мергелям сантонского яруса на территории Старооскольского железорудного района для прогноза различных видов минерального сырья, связанного с кремнистыми породами.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-обобщить фондовые и литературные источники по изучению кремнисто-мергельной толщи пород сантонского яруса;
- провести полевые работы с описанием разрезов и отбором образцов из сан-
тонских отложений на различные виды анализов для их диагностики,
составить разрезы и карты коры выветривания по карбонатным образованиям сантонского времени, выявить особенности её распространения и формирования по площади;
изучить комплексом методов вещественный состав и технологические свойства карбонатно-кремнистых пород сантонского яруса;
проанализировать возможности использования кремнистых пород в различных отраслях народного хозяйства.
Методика работ. Для решения поставленных задач использовался комплексный метод изучения карбонатно-кремнистых пород, который включает:
Изучение геологического строения мергельной толщи путем проведения детальных полевых наблюдений с отбором проб в обнажениях карьерных уступов и промоин, из керна пробуренных скважин;
Построение разрезов и картирование кор выветривания на сантонских образованиях верхнего мела;
Детальное изучение структурно-текстурных особенностей и химического состава силицитов и вмещающих пород;
Изучение минерального состава пород коры выветривания с применением микроскопических, рентгеновских, электронномикроскопических, спектральных и других методов;
Аналитический обзор видов минерального сырья, являющегося по своим свойствам потенциально возможным аналогам используемых в хозяйственной деятельности, как в России, так и за рубежом. На основе этого анализа предложены технологические решения по созданию новых композиционных продуктов, являющихся по потребительским свойствам более ценными, чем известные аналоги.
Для подтверждения установленных потребительских свойств выявленных нами полезных ископаемых, на основе договоров о творческом сотрудничестве со специалистами Белгородской государственной сельскохозяйственной академии, Белгородским сельскохозяйственным НИИ, фирмой «Геос», Старооскольским цементным заводом и Воронежским комбикормовым институтом проводились различные виды экспериментальных работ и опытных испытаний.
Основными направлениями технологических исследований были: 1 - создание агрохимического мелиоранта для повышения плодородия почв; 2 -разработка активных минеральных карбонатно-силикатных добавок для производства цемента и силикатного кирпича; 3 - создание комплексной сорбционной минеральной добавки для кормления животных и сельскохозяйственной птицы; 4 - разработка профилактического сорбционного наполнителя для улучшения санитарно-экологических условий содержания сельскохозяйственных и домашних животных и птицы.
Фактический материал. Работа базируется на значительном фактическом материале с использованием фондовых источников. Изучены керны 69 скважин, образцы из 38 точек наблюдения и расчисток и 3 карьеров, составлены колонки и профили сантонских отложений, геологическая карта распространения сантонских пород масштаба 1:200 000. Исследовано 150 шлифов, 110 электронномикроскопических снимков, использованы данные 284 химических, 64 рентгеновских и некоторых других видов анализов.
Научная новизна. В результате выполненных исследований в пределах рассматриваемого района доказан позднекайнозойский неоген-четвертичный возраст коры выветривания, который коррелируется с возрастом становления современного рельефа. Впервые приводится карта коры выветривания для пород сантонского яруса Старооскольского железорудного района. Использование прецизионных методов позволило уточнить минеральный состав кор выветривания, в частности, выявить в них цеолиты, кристаллические фазы силицитов. Доказана возможность использования карбонатно-кремнистых пород как агрохимического мелиоранта, для получения керамики, активной карбонатно-кремнистой добавки при производстве силикатного кирпича, сорбционной минеральной добавки для кормления сельскохозяйственных животных и птицы.
Практическая реализация работы. Выявленные автором особенности пространственного распространения, условия залегания и особенности формирования сорбционного минерального сырья с карбонатно-кремнистой основой позволяют определить дальнейшие перспективы использования данного типа полезного ископаемого. Результаты исследований, проводившихся при непосредственном участии автора, неоднократно передавались в виде производственных, научно-тематических отчетов, в геологические организации ОАО «Белгородгеология» и НПФ «Геос». На рекомендуемых площадях проведены поисково-оценочные работы на сорбционное сырье и выявлена перспективная площадь. В настоящее время идет разработка месторождения и производство сорбционных продуктов различного назначения.
Апробация работы. Основные положения диссертации и многие частные вопросы докладывались на ежегодных научных сессиях Воронежского университета (2007-2010 г.г.), на 5-м Всероссийском литологическом совещании «Типы седименто-генеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли» в Екатеринбурге (2008 г.), на международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология», посвященной юбилею ВГУ в г. Воронеж (2008 г.). Материалы исследований изложены в 6 опубликованных статьях, тезисах двух научных конференций и одной коллективной монографии.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения, содержит 121 страницу текста, 16 таблиц, 44 рисунка и 118 библиографических ссылок, включает три защищаемых положения. Первое изложено в 3 и 4, второе - в 5, третье - в 6 главах.
