Введение к работе
Актуальность темы. Среди актуальных проблем социально-экономического развития Юга России большое значение имеет проблема обеспечения народного хозяйства различными видами минерального сырья.
Реструктуризация предприятий горнопромышленного комплекса и резкое сокращение объемов капиталовложений и инвестиций в геологоразведочные и поисковые работы по наращиванию запасов твердых полезных ископаемых повлекли за собой значительное снижение добычи всех видов минерального сырья и сокращение количества рабочих мест.
Необходим поиск новых путей и технологических решений, существенно снижающих себестоимость минерального сырья. Кроме того, весьма остро стоят вопросы трудоустройства геологов, шахтеров, горняков, других специалистов и работников смежных профессий и производств, высвобождающихся в результате закрытия и диверсификации угольных шахт.
Достаточный интерес в этом отношении представляют собой комплексы пород, образованных или преобразованных под действием флюидов различного состава, которые объединяются нами под общим названием «флюидизиты». Такие породы весьма часто являются отходами при добыче традиционных видов полезных ископаемых. При отработке угольных месторождений подземным способом происходит их складирование в породные отвалы, являющиеся техногенными месторождениями.
Флюидно-преобразованные породы являются потенциальным источником многих видов промышленно важных веществ и компонентов. Наряду с традиционными сферами их применения (наполнители бетона, строительные и пильные блочные камни, дорожные покрытия и др.), вьшвлены новые направления применения таких образований (кислотоупорное сырье, высокодисперсные руды редких элементов, облицовочные, пробирные, поделочные и ювелирные камни).
Однако особенности формирования и перспективы практического использования таких нетрадиционных видов минерального сырья до сих пор остаются недостаточно изученными, что в значительной мере обуславливает необходимость разработки научной основы их прогнозирования и оценки перспектив практического использования.
Цель и основные задачи исследований. Цель работы - установление геолого-структурных, минералого-геохимических и термобарогеохимических условий формирования углеродсодержащих флюидизитов Восточного Донбасса как нового вида минерального сырья, разработка на этой основе их генетической классификации и оценка перспетив практического использования.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
генетическая типизация флюидизитов в зависимости от структурно-
тектонической обстановки и физико-химических условий их формирования;
определение термобарогеохимических параметров формирования флюидизитов и создание генетической модели эволюции минералообразующих флюидных систем;
проведение комплексных геолого-стр'ктурных, мииералаголеірографических и геохимических исследований флюидизировагпЩх'пброд иЗ'разіііі^'ігооявлений;
дологического каэтлр .ПетерОург гЛ^
разработка методики опробования Ц геот.ехнологйчесїкого варьирования
' С.І ОЭ
различных типов флюидно-преобразованных угленосных пород Восточного Донбасса;
прогнозирование возможных направлений использования флюидогенно-
измененных угленосных пород Восточного Донбасса.
Фактический материал и методика исследований. В основу диссертации положены материалы полевых работ, а также результаты лабораторных исследований проб пород, неизмененных и измененных под действием флюидов различного состава, отобранных в процессе полевых работ.
При написании работы были использованы и проанализированы фондовые материалы в виде геологических отчетов по разведке и доразведке карьеров нерудных полезных ископаемых и шахтных полей Белокалитвенского, Краснодонецкого и Тацинского углепромышленных районов, обобщены результаты технических анализов углей и углевмещающих пород, а также сведения по рентгеноструктурнои и вакуумнодекриптометрической диагностике минеральных компонентов этих пород, любезно предоставленные сотрудниками геолого-географического факультета РГУ (В. Г. Рылов, Н. И. Славгородский).
Автором осуществлено детальное опробование зон флюидизации 14 карьеров и естественных обнажений центральной части Восточного Донбасса (Белокалитвенс-кий, Краснодонецкий и Тацинский углепромышленные районы), 2 разведочных скважин колонкового бурения, пройденных в рамках проекта «Углеметан» НТП «Недра России». Также были использованы материалы маркшейдерской службы Краснодонецкого шахтоуправления и ЮГУГП «Южгеология». Места отбора проб сопровождались фотодокументацией. Из отобранных проб изготовлено и изучено 147 прозрачных шлифов, 73 аншлифа, выполнено более 900 элементо-определений методами спектрального анализа. В процессе термо-барогеохимического моделирования использовались результаты детальных вакуумнодекриптометрических и газово-хроматографических анализов (более 300 проб флюидизитов), выполнявшиеся в лаборатории "Геотехцентра - Юг" РГУ. Рентгенографическим способом изучено 20 проб, из них в общем режиме 9, в оптимальном 11. Исследованиям механических свойств по полному или сокращенному комплексу было подвергнуто порядка 60 образцов. Геммологическими методами было исследовано 28 образцов.
Научная новизна работы заключается в том, что автором впервые:
разработана методика комплексных исследований и усовершенствована
методика компьютерной визуализации микрообъектов при минералогических и
петрографических работах, направленных на геолого-технологическое изучение и
прогнозирование направлений практического использования флюидизитов;
установлены термобарогеохимические параметры генезиса углеродсодержащих флюидизитов и условия региональной и локальной флюидизации углевмещающих пород;
разработана вертикальная модель эволюции минералообразующих флюидных систем, формирующих различные типы флюидизитов;
установлена металлогеническая специализация флюидизитов, выявлены причины и условия концентрации цветных, редких и благородных металлов в угольных пластах и углевмещающих породах, подвергшихся процессам флюидизации;
создана генетическая классификация углеродсодержащих флюидизитов Восточного Донбасса и определены основные направления их практического использования.
Практическая ценность состоит в том, что на основе проведенных исследований и разработанной генетической классификации углеродсодержащих флюидизитов определены основные направления использования этого нетрадиционного вида минерального сырья в различных областях народного хозяйства.
Полученные результаты полностью отвечают поставленным Администрацией Ростовской области целям и задачам по использованию нетрадиционного минерального сырья для обеспечения занятости населения и оздоровления экологической обстановки в горнодобывающих районах Восточного Донбасса и «Программе антикризисных мер в угольной промышленности Ростовской области на основе использования угля и сопутствующих ему полезных ископаемых (Уголь Дона)».
Основные защищаемые положения.
1. Разработана и применена на практике методика исследований
углеродсодержащих флюидизитов Восточного Донбасса, основанная на детальном
геолого-структурном анализе условий их локализации, определении вещественного
состава и термобарогеохимических условий формирования с применением современных
методов компьютерной диагностики и визуализации геологических объектов на макро-
и микроуровне их организации.
2. Впервые разработана генетическая классификация флюидизитов Восточного
Донбасса, среди которых выделяются две основные группы: высокоуглеродистые
восстановленные и низкоуглеродистые окисленные разности. Как первая, так и вторая
группы подразделяются на локальные и региональные. К локальным восстановленным
флюидизитам относятся высокоуглеродисто-кремнистые образования, углеродисто-
кремнистые тектониты (флюидизит-брекчии), фтаниты, кварц-полисульфндные флю-
идизиты. Региональные восстановленные разности представлены прогрессивным и
регрессивными флюидизитами угольных пластов.
Группа локальных окисленных флюидизитов включает кварцевые, карбонатные и кварц-карбонатные жилы и связанные с ними метасоматиты. К региональным окисленным флюидизитам относятся окварцованные песчаники.
3. Определены пространственно-временные закономерности формирования
различных генетических типов флюидизитов. Образование высокоуглеродистых
восстановленных разностей происходило на ранних этапах становления Донецкой
геосинклинали, и было связано с глубинными долгоживущими разломами, по которым
осуществлялся транспорт мантийных и внутрикоровых флюидов, взаимодействующих
с угольными пластами, углистыми сланцами на глубинах, не превышающих 2 км, в
результате проникновения в слабоуглеродистые осадочные толщи гидротермальных и
гидрогенных минералообразующих флюидов. Низкоуглеродистые окисленные флюи-
дизиты образовывались на инверсионном этапе формирования Донбасса и в периоды
тектоно -магматической активизациирегиона.
4. В результате комплексных термобарогеохимических исследований
установлено, что образование высокоуглеродистых восстановленных «флюидизитов
происходило при температуре 300 - 500С и давлений до 3000 бар, низкозтлеродистых
окисленных - в интервале температур 30 - 250С и давлений 50 - 350 бар. Восстановленные разности образовались под действием преимущественно метановых и водно-метановых флюидов, тогда как в образовании окисленных флюидизитов принимали участие углекислотно-водные и паро-водные флюиды.
5. Определены металлогенические особенности каждого генетического типа
флюидизитов. Для окисленных характерно повышенное содержание Аи, Ag, Ті, Zn, Ва,
Cr, As, Sr, для восстановленных -Ag, Ті, Mg, Ni, Fe, Mo, Pb, Mn, Zn.
6. Определены направления дальнейшего изучения и комплексного
использования углеродсодержащих флюидизитов Восточного Донбасса с учетом всех
проведенных исследований.
Мраморные ониксы, прозрачный кварц, флюорит, кварц-полисульфидные флю-идизиты можно использовать как камнесамоцветное сырье. Высокоуглеродистые флю-идизиты пригодны для изготовления различных кислотоупорных конструкций, а некоторые разности - для изготовления высококачественных пробирных камней.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из 7 глав, введения и заключения, содержит 161 страницу текста, 51 рисунок, 14 таблиц. Список литературы включает 85 наименований. Демонстрационная графика выполнена на 10 листах. Результаты визуализации исследования флюидизитов получены с применением современных компьютерных технологий.
