Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ 12 ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
История открытий и исследований месторождений 12 огнеупорных, тугоплавких глин и каолина
История открытий и исследований месторождений 15 легкоплавких глин
19 21 21 22 технологических 21
1.3. Основные цели и задачи исследований Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Объекты исследований
Методы исследования
Объемы полевых. лабораторных исследований и испытаний
ЛИИИСТОГО СЫРЬЯ
Глава 3. ХАРАКТЕРИСТІ 1КА МЕСІОРОЖДЕІ1И
3.1. Мипеаралої о-петрографпческая характеристика
месторождений: технологические свойства глинистого сырья
j.j..
Іромьшілепію-гепетичсская классификация месторождений
Глава 4.
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ
Возраст и временной интервал формирования месторождений глинистого сырья
Литолого-фациалышя и формационная принадлежность месторождений
Зависимость качества строительной керамики от литолого-фациальных условий образования глинистого сырья
Пространственно-временные закономерности размещения месторождений
Глава 5.
ПОИСКОВЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И КРИТЕРИИ ПРОГНОЗА
Геологические предпосылки глиноносности
Литолого-фациальные предпосылки
Минералого-петрографические критерии
Методические основы прогноза месторождений глинистого сырья для получения строительной керамики высоких марок
Глава 6.
ЗАБАЙКАЛЬЕ - НОВЫЙ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ РЕГИОН
РАЗВИТИЯ МЕСТОРЖДЕНИЙ ТУГОПЛАВКИХ,
ОГНЕУПОРНЫХ ГЛИН И КАОЛИНА
Общие замечания 111
Первичные формы залегания тугоплавких, огнеупорных глин 114 и каолина и некоторые особенности профиля коры выветривания
Геологическое строение месторождений тугоплавких, 116 огнеупорных глин и каолинов
Генезис тугоплавких, огнеупорных глин и каолинов 130 Восточного Забайкалья
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 138
Список иллюстраций
Номер
рисунка
Рис. 1. Схема размещения месторождений каолина, огнеупорных, 28 тугоплавких н легкоплавких глин для высокомарочной строительной керамики в основных геологических структурах Восточного Забайкалья
Рис. 2. Схематическая геологическая карта Оловекой депрессии 39
Рис.3. Графическая модель месторождения огнеупорных глин 40
Перчннско-Чернышевкой группы (месторождение Восточное) Рис. 4. Схема зонального размещения формаций и месторождений 74
каолина, огнеупорных, туїоплавкпх и легкоплавких глин для
высокомарочной строительной керамики
Схема распределения содержаний каолинита (%) в меловых 84
отложениях рифтогенных впадин
Схематическая геологическая карта Джипкошинского проявления 94
тугоплавких глин
Схема размещения каолиноносных провинций России (восточная 113
часіь)(по Б.Ф. Горбачеву)
Схема размещения провинций огнеупорных и тугоплавких глин 113
России (восточная часть) (по В.В. Шабалину)
Морфологические типы месторождений тугоплавких, огнеупорных 115
глин и каолина Восточного Забайкалья
Схема размещения морфологических типов месторождений 117
каолина, огнеупорных и тугоплавких глип в основных
геологических структурах Восточного Забайкалья
Геологический разрез. Месторождение огнеупорных и 118
тугоплавких глин Восточное
Динамика изменения запасов каолина, огнеупорных и тугоплавких 133
глин по России при условии доразведки запасов и локализации
прогнозных ресурсов
Введение к работе
В работе рассматриваются месторождения глинистого сырья (легкоплавких, тугоплавких и огнеупорных глин) для получения высокомарочной строительной керамики, а также находящиеся с ними в условиях Восточного Забайкалья в тесной пространственной, временной и генетической связи месторождения каолина, условия их образования, закономерности размещения на территории Читинской области. На основе этого предлагаются методы и способы прогноза и поисков.
Глинистое сырье и каолины являются одним из самых широко используемых строительной индустрией видов сырья, которые добываются уже тысячелетия, и в перспективе их потребление, особенно позволяющих получать продукцию высокого качества, отвечающую мировым стандартам, будет возрастать, что в частности определяет и геологические проблемы его прогнозирования.
На сегодня минерально-сырьевая база глинистого сырья для строительной керамики в Читинской области представлена 46 месторождениями легкоплавких глин, из них 3 крупных, 8 средних и 35 мелких. Месторождения каолина, тугоплавких и огнеупорных глин государственным балансом не учтены.
В начале 90-х годов связи с переходом к новой системе недропользования, когда прерогативой государства остались только региональные работы, а стадия разведки стала составной частью добычи, в Читинской области не было разведано ни одного месторождения легкоплавких глин. По состоянию на 01.01.2004 г учтены балансом запасы легкоплавких глин для строительной керамики категории А+В+С] в количестве 83971 тыс. mj. При существующих среднегодовых объемах добычи (300 тыс. мЗ) казалось бы обеспеченность запасами высокая. Но с точки зрения качества готовой продукции, из числящихся на балансе 83971 тыс. mj только 7094,9 тыс. м^ (8,5 %) пригодны для получения кирпича марки 200 и выше. Сегодня годовой объем ввоза кирпича марки М 250 из соседних регионов в Читинскую область составляет 2,6 млн. усл. шт.
Не смотря на значительное количество месторождений глинистого сырья для строительной керамики, выявленных на территории Читинской области, их детальную геологическую изученность, обобщающие сводные работы по анализу генезиса месторождений для получения высокомарочной продукции стройиндустрии,
закономерностям их размещения и геологической приуроченности,
технологических свойств и зависимости этих свойств от гранулометрического и химического состава глинистых пород, отсутствуют.
Каолин - один из важнейших видов полезных ископаемых. Объемы его потребления в мире составляют 51 млн. т/год, в том числе огнеупорных каолиновых глин около 20 млн. т, а пластичных беложгущихся каолинов - около 6 млн. т [55].
Из-за ограниченности разведанных запасов в России имеет место большой дефицит каолинов. Потребность в каолинах оценивается разными специалистами от 1,0 до 1,5 млн. т в год [56]. Каолин импортируется сегодня из Украины и Казахстана в объеме до 200 тыс. т в год [59]. Кроме того, как свидетельствует мировой опыт, за рубежом при производстве высококачественных строительных материалов широко используются тугоплавкие и огнеупорные глины, в виде добавок - каолин [75]. Такие источники сырья при производстве строительных материалов ранее в РФ не рассматривались. На лицо значительный дефицит сырья для производства строительной керамики высоких марок.
Имеющийся в стране дефицит каолинов может быть ликвидирован за счет переоценки уже созданной сырьевой базы каолинов и каолинитсодержащих глин, а также за счет поисков и разведки новых месторождений на территориях, традиционно считавшихся неперспективными, к которым относится и Восточное Забайкалье.
Актуальность работы обусловлена необходимостью как можно полнее выявить закономерности размещения месторождений кирпичного глинистого сырья, установить поисковые предпосылки и признаки прогнозирования, выяснить условия их образования, определить зависимость технологических свойств сырья от химического, минералогического и гранулометрического состава, от геологических условий их размещения. Решение этих вопросов позволит выявить наиболее перспективные районы, благоприятные для обнаружения высококачественных кирпичных глин, дать должное обоснование направлению геологоразведочных работ.
Объект исследований - легкоплавкие, тугоплавкие и огнеупорные глины, пригодные для получения высокомарочной строительной керамики и каолины, встречающиеся в условиях Восточного Забайкалья в тесной ассоциации с последними.
6 Предмет исследований - геологические условия локализации легкоплавких,
тугоплавких, огнеупорных глин и каолина, пригодных для получения
высокомарочной строительной керамики, их генезис и закономерности размещения.
Идея работы в установлении основных закономерностей локализации легкоплавких, тугоплавких и огнеупорных глин, пригодных для получения высокомарочной строительной керамики и каолина, на основе комплексного анализа литологических, стратиграфических, палеогеографических, тектонических и других критериев и выделении на территории Восточного Забайкалья перспективных площадей.
Цель работы заключается в разработке научных основ прогнозирования месторождений глинистого сырья для производства высокомарочной строительной керамики.
Задачи исследования:
1) разработка геолого-промышленной классификации месторождений глинистого
сырья и каолина Восточного Забайкалья;
изучение условий образования и локализации, основных закономерностей размещения месторождений глинистого сырья и каолина для производства высокомарочной строительной керамики;
установление влияния условий образования месторождений на качественные показатели сырья и готовой продукции;
изучение качественных показателей глинистого сырья и каолина, определяющих их потребительские свойства;
разработка на основе обобщения этих данных поисковых предпосылок и признаков прогнозирования месторождений глинистого сырья и каолина, пригодных для получения высокомарочной продукции.
Фактический материал. В основу работы положены собственные материалы многолетних исследований автора за 15-летний период поисков и разведки месторождений глинистых пород и каолинов разных районах Читинской области. За период с 1997 по 2000 г автором проанализирован материал и по аналогичным месторождениям других регионов России. Фактические объемы геологоразведочных работ, положенные в основу диссертации, составляют: бурение 3, 6 тыс. п. м, шурфы - 2160 м3, керновое и бороздовое опробование - более 4 тыс. проб, 18 валовых проб, в аттестованных лабораториях г. Читы (Центральная лаборатории ПГО
«Читагеология», лаборатория ПО «Читастройматериалы») и г. Красково Московской области (Красковский опытный завод ВНПО стеновых и вяжущих материалов)
В основе работы лежат многолетние исследования (начиная с 1987 г). проведенные автором по изучению месторождений кирпичного глинистого сырья в разных районах Читинской области. За период с 1997 по 2000 г автором проанализирован материал и по аналогичным месторождениям других регионов России. На месторождениях Читинской области автором отобрано и изучено около 700 проб, использованы данные химического, минералогического и гранулометрического состава более 4000 керновых проб, двух десятков полузаводских проб, данные по качеству готовой продукции кирпичных заводов Читинской области.
Аналитические работы выполнены в Центральной лаборатории ПГО «Читагеология» (изготовление шлифов, полные силикатные анализы, полуколичественный спектральный анализ, определение минерального состава крупнозернистых включений, рентгено-структурпый анализ глинистых пород, определение их гранулометрического состава, лабораторпо-техпологпческие испытания), в лаборатории ПО «Читастройматериалы» (лабораторно-технологические испытания), на Красковском опытном заводе ВНПО стеновых и вяжущих материалов (полузаводские испытания).
Методологическая основа. Комплекс выполненных в диссертации исследований базируется на общих принципах системного подхода. Использовались также методы обобщения, аналогий, математического моделирования и статистического анализа.
Методы исследований: Решение поставленных задач проводилось с использованием научных разработок и результатов исследований ведущих отечественных ученых в области изучения глинистого сырья Б.Ф. Горбачева, В.В. Шабалина, В.П. Петрова и комплекса методов исследований пород: химического, спектрального, минералогического, петрографического и других. Для прогнозирования перспективных площадей использовался морфоструктурный анализ современного рельефа.
В ходе полевых работ все выработки, вскрывшие глинистые породы, были опробованы для определения химического, минералогического и
гранулометрического состава; Способ опробования, сечение борозды, длина опробуемых интервалов, начальная масса проб, расстояние между ними определялись с учетом литологических разновидностей, морфологии и внутреннего строения, степени изменчивости полезного ископаемого и распределения отдельных разновидностей и типов глинистых пород. При технологическом опробовании для выяснения технических свойств сырья, установления наиболее рациональных схем и режимов технологических процессов отбор проб осуществлялся послойно, по литологическим разностям. Лабораторные исследования проведены на единой методической основе, рекомендуемых при изучении сырья соответствующими ГОСТами.
Выполнено более 7 тыс. различных видов анализов и испытаний, в том числе изучение шлифов (3654шлифа), химический анализ на 8-13 компонентов (1243 пробы), рентгеноструктурный анализ (2118 проб), определение гранулометрического состава, пластичности, содержания крупнозернистых включений, дисперсности (4015 проб), лабораторно-технологические и полупромышленные испытания (326 и 18 проб соответственно).
Защищаемые научные положения. 1) Месторождения глинистого сырья для производства высокомарочной строительной керамики относятся преимущественно к элювиальному и элювиально-осадочному типам, генетически связаны с рапнемеловым этапом мезо-кайпозоского цикла корообразования, приурочены к реликтам пенепленов рифтогенной активизации Западно-Становой, Хилок-Удинской и Агинской зон, а также Аргунского срединного массива и сосредоточены в межгорных и рифтогенных впадинах Забайкальского типа. 2) Качество глинистого сырья и каолинов зависит от физико-химических и палеоклиматических условий и интенсивности выветривания, седиментационной дифференциации переотложенного материала раннемеловых кор выветривании. 3) Восточное Забайкалье - новый перспективный регион развития месторождений огнеупорных, тугоплавких глин и каолинов России.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов определяются представительным объемом фактического материала автора и привлеченного из различных источников по геологии, стратиграфии, тектонике, минералогии, геохимии и проч.; фактическими данными автора, полученными в
процессе многолетних исследований; большим объемом технологических испытаний качества сырья.
Научная новизна заключается в выявлении геологических закономерностей локализации месторождений глин и каолина для получения высокомарочной строительной керамики в Восточном Забайкалье, которые сводятся к следующему:
разработана геолого-промышленная классификация месторождений глинистого сырья и каолина Восточного Забайкалья;
глинистые породы для производства высокомарочной строительной керамики относятся к элювиальному и элювиально-осадочному типу, пространственно и генетически связанны с меловыми отложениями и имеют наибольшую промышленную ценность;
- формирование месторождений глинистого сырья для производства высокомарочной
строительной керамики и каолина связано, главным образом, с раннемеловым этапом
мезозойско-кайнозойского цикла корообразования;
формирование единичных мелких месторождении глинистого сырья для производства высокомарочнои строительной керамики связано с миоценовым и плиоцен-раннечетвертичным этапом мезозойско-кайнозойского цикла корообразования, проявленного па территории Восточного Забайкалья очень локально;
элювиальный тип месторождений глинистого сырья для производства высокомарочной строительной керамики пространственно связан с реликтами пенепленов квазиплатформенной активизации Западно-Становой, Хилок-Удинской, Агинской зон и Аргунского срединного массива, сосредоточен в межгорных и рифтогенных впадинах забайкальского типа, развитых в зонах сопряжения орогенных районов, где рельеф имеет холмисто-увалистый характер, обычно с отметками 600-650 м;
- установлена зависимость качества глинистого сырья и каолинов от интенсивности и
характера выветривания и переотложения пород;
- на основе выявленных литологических, стратиграфических, структурно-
тектонических и других закономерностей размещения месторождений и по их
совокупности Восточное Забайкалье выделено в качестве новой провинции каолинов,
огнеупорных и тугоплавких глин России, а на его территории выделены
перспективные площади на глинистое сырье, пригодное для производства высокомарочной строительной керамики.
Решаемая научно-техническая проблема сводится в конечном итоге к разработке научных основ прогноза и поисков месторождений глинистого сырья и каолина, в установлении влияния условий образования месторождения на характеристики сырья и качество готовой продукции для обеспечения высокомарочной строительной керамикой стройиндустрии г. Читы, а также для снижения дефицита каолина в России.
Практическая значимость работы заключается в разработке геолого-промышленной классификации месторождений глинистого сырья, установлении региональных и локальных закономерностей образования и размещения месторождений глинистого сырья для производства высокомарочной строительной керамики и каолина, в разработке комплекса поисковых предпосылок и критериев прогнозирования месторождений этого сырья, позволяющих на ранних стадиях геологоразведочных работ прогнозировать качество готовой продукции, что значительно повышает экономическую эффективность проводимых ГРР, и обоснованном выделении перспективных площадей для поисков глинистого сырья и каолина. Использование рекомендаций автора позволит существенно увеличить запасы рассматриваемого сырья, снизить дефицит каолина в РФ.
Личный вклад автора заключается в разработке геолого-промышленной классификации месторождений глинистого сырья и каолина, в установлении критериев и признаков локализации месторождений каолина, легкоплавких, тугоплавких и огнеупорных глин для производства высокомарочной строительной керамики; в установлении зависимости качества глинистого сырья и каолинов от интенсивности и характера условий их образования; доказательстве перспективности Восточного Забайкалья для поисков и оценки месторождений тугоплавких, огнеупорных глин и каолинов.
Апробация. Основные результаты и выводы изложены в отчетах по поискам, оценке Нерчинско-Чернышевской группы месторождений светложгущихся глин и разведке Карымского, Михайловского, Заречного, Хилинского и др. месторождений, использованы при оценке прогнозных ресурсов Читинской области, при составлении Программы развития и использования минерально-сырьевой базы Читинской области до 2005 г и на перспективу, обобщающие данные по условиям образования и
11 закономерностям размещения месторождений доложены на III научно-технической
конференции Читинского государственного технического университета (Чита, 2000),
региональной научной конференции Читинского института природных ресурсов СО
РАН «Природные ресурсы Забайкалья и проблемы недропользования» (Чита, 2001),
на VI международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2003).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 статьях и 3 тезисах. Ряд положений изложен в 12 производственных отчетах, 3 проектах, в сводке прогнозных ресурсов рассматриваемого вида сырья по Читинской области, в Программе развития и использования минерально-сырьевых ресурсов горнометаллургического комплекса Читинской области до 2005 г и на перспективу.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 140 стр. текста. Состоит из введения, 6 глав с краткими выводами и заключения. Содержит 12 рисунков, 27 таблиц. В списке использованной литературы 80 наименований.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность за всестороннюю помощь д.г.-м.н., профессору Г.А. Юргснсону.
Автор благодарен за помощь и творческое сотрудничество при выполнении работы начальнику партии, д.г.-м.н, профессору Павленко Ю.В., главному геологу ГТУП «Читагеолсъемка» В.М. Асоскову, генеральному директору ФГУП «Всероссийский институт экономики минерального сырья и недропользования», д.э.н.. профессору М.А. Комарову, а также принимавшим участие в полевых работах начальнику участка Западной гидрогеологической экспедиции Р.Я. Ермаковой, технику-геологу Н.В. Домашонкиной, буровому мастеру В.Ю. Гураку.
