Содержание курса | Литература

Полезные ископаемые.

Часть III. Неметаллические полезные ископаемые.

Геологический факультет МГУ, кафедра геологии и геохимии полезных ископаемых, тел. 939-51-25; кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, тел. 939-24-98.

Авторы - член-корр. РАН, проф. Еремин Николай Иосифович, проф. Баженова Ольга Константиновна.

Курс читается в 8 семестре для студентов специальностей 011100 √ геология и 011300 - геохимия.

Объем курса - 48 часов лекций.

Форма контроля. Контрольные работы по основным разделам курса; курс завершается экзаменом.

Аннотация. Курс ⌠Неметаллические полезные ископаемые■ является третьей, завершающей частью общего курса ⌠Полезные ископаемые■, которой предшествуют ⌠Генезис полезных ископаемых■ (I часть) и ⌠Металлические полезные ископаемые■ (II часть). Он состоит из пяти разделов, соответствующих группировке неметаллических и горючих полезных ископаемых по производственным признакам: топливно-энергетическое, химическое и агрономическое, индустриальное, индустриально-камнесамоцветное сырье, строительные материалы и сырье для их производства. Каждый раздел включает характеристику важнейших видов полезных ископаемых и их месторождений. В разделе ⌠Топливно-энергетическое сырье■, кроме того, кратко излагаются основные современные проблемы геологии горючих ископаемых, основы прогноза, поисков и разведки месторождений нефти, газа, угля.

Программа составлена с учетом опыта чтения лекций по разделам ⌠Неметаллические полезные ископаемые■ (проф. Н.И.Еремин) и ⌠Горючие полезные ископаемые■(проф. О.К.Баженова) для студентов геологического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова. В нее включены лабораторные занятия, которые проводятся для студентов кафедры полезных ископаемых (специальность 011100 - геология).

Вверх

Содержание курса.

Введение.

Области промышленности, использующие неметаллические полезные ископаемые. Требования к качеству неметаллического сырья и характеристика технологии его переработки; масштабы потребления в различных областях производства и предпринимательской деятельности. Перспективы и темпы роста добычи различных видов неметаллического сырья, их мировые минерально-сырьевые базы. Обеспеченность России соответствующим неметаллическим сырьем (запасы и ресурсы); задачи геологоразведочных работ.

Значение нефти, газа и угля в экономике, их место в топливно-энергетическом балансе. Распределение энергетического сырья по странам и континентам, Динамика добычи нефти, Запасы, ресурсы. Прогноз на ближайшее десятилетие.

Общая классификация месторождений. Характерные генетические особенности главнейших видов неметаллических и горючих полезных ископаемых, особенности их морфологии и условий залегания.

Группы полезных ископаемых по производственным признакам: горючие (топливно-энергетическое сырье), химическое и агрономическое, индустриальное, индустриально-камнесамоцветное сырье, строительно-конструкционные материалы и сырье для их производства.

1. Топливно-энергетическое сырье (горючие полезные ископаемые).

1.1. Состав и свойства нефти и газа. Состав нефти: элементный, компонентный, фракционный, изотопный. Углеводородный состав нефти: алканы, цикланы, арены. Неуглеводородные компоненты нефти; смолы, асфальтены. Хемофоссилии. Физические свойства нефти, их связь с химическим составом. Основные классификации нефтей. Состав и физические свойства природных газов. Классификация природных газов. Конденсаты, конденсатные системы. Газогидраты. Твердые нафтиды - продукты природного преобразования нефти, их классификация, состав, свойства.

1.2. Условия образования нефти и газа. Горючие полезные ископаемые - наследие биосфер прошлого. Состав современной биосферы. Биомасса и биопродукция. Круговорот углерода в природе. Состав вещества живых организмов; белки, углеводы, липиды, лигнин. Природные ассоциации и их отражение в составе биомассы в геологической истории. Формы нахождения органического вещества (ОВ) в природе. Состав ОВ; растворимые и нерастворимые компоненты: битумоиды, гуминовые кислоты, нерастворимое органическое вещество (НОВ), кероген. Генетические типы ОВ, типы керогена. Преобразование ОВ в седиментогенезе и диагенезе. Автохтонное и аллохтонное ОВ в бассейне седиментации. Факторы, определяющие скорость накопления ОВ. Геохимические фации и критерии их выделения. Биохимический этап преобразования ОВ. Бактериальные маты и их роль в накоплении ОВ. Формирование основных фракций ОВ. Эволюция органического вещества в катагенезе. Основные шкалы катагенеза. Факторы катагенеза. Понятие о главной зоне и главной фазе нефтеобразования и фазах газообразования. Нефтегазоматеринские и нефтепроизводящие толщи, принципы их диагностики. Понятие о нефтегазоматеринском потенциале ОВ; свиты, толщи, формации. Основные положения осадочно-миграционной теории нефтеобразования Н.Б.Вассоевича. Современные модели нефтеобразования. Неорганические гипотезы образования нефти и газа.

1.3. Природные резервуары. Условия залегания нефти и газа в недрах. Коллекторы и флюидоупоры. Емкостные свойства коллекторов. Пористость, ее виды. Факторы, определяющие емкостные свойства. Фильтрационные свойства пород; проницаемость фазовая, относительная. Закон Дарси. Виды и типы коллекторов; первичные, вторичные; поровые, трещинные, кавернозные, биопустотные; терригенные, карбонатные, вулканогенные. Связь емкостных и фильтрационных свойств; нетрадиционные коллекторы: глинистые, карбонатные, кремнистые. Флюидоупоры, их типы. Региональные, зональные, локальные флюидоупоры. Факторы, снижающие свойства флюидоупоров. Нефтегазоносные комплексы, их типы. Природные резервуары и их типы: пластовые, массивные, ограниченные со всех сторон.

1.4. Миграция нефти и газа. Виды и типы миграции. Силы, обуславливающие перемещение нефти и газа. Давление геостатическое, гидростатическое, динамическое; гравитационные силы, молекулярные и капиллярные. Первичная миграция - эмиграция. Формы первичной миграции. Роль воды и газа в первичой миграции. Вторичная миграция - перемещение флюида в коллекторе; факторы, формы, скорость, дальность. Роль геологических факторов во вторичной миграции.

1.5. Аккумуляция нефти и газа. Экраны, виды и типы природных экранов: литологические, тектонические, гидродинамические. Ловушки, основное условие их формирования. Генетическая и морфологическая классификация ловушек. Залежи нефти и газа. Классификация залежей по типу ловушки, по составу флюидов, по режиму.

1.6. Месторождения нефти и газа. Классификация месторождений нефти и газа. Месторождения платформенных и складчатых областей, особенности строения, гигантские месторождения России, мира. Зональность в распределении нефти и газа. Представление о возрасте и продолжительности формирования месторождений (залежей). Разрушение залежей нефти и газа.

1.7.Закономерности распространения нефти и газа в земной коре. Нефтегеологическое районирование, нефтегазоносные провинции, нефтегазоносные пояса. Нефтегазоносные бассейны (НГБ) - основной элемент нефтегеологического районирования. Районирование НГБ: нефтегазоносные области, ареалы зон нефтегазонакопления, зоны нефтегазонакопления, месторождения. Типы зон нефтегазонакопления. Классификация нефтегазоносных бассейнов. Основные нефтегазоносные бассейны России, СНГ, мира (Западно-Сибирский, Тимано-Печорский, Прикаспийский, Волго-Уральский, Персидского залива). Пространственное распределение скоплений нефти и газа по странам, континентам, стратиграфическому разрезу.

1.8. Твердые горючие ископаемые. Свойства и состав твердых горючих ископаемых (торф, уголь, горючий сланец). Марочный состав. Изменение химического состава и физических свойств углей в ряду метаморфизма. Петрология углей и горючих сланцев. Сапропелиты, их типы. Условия образования угленосной толщи, пластов углей (горючих сланцев). Понятие об угленосных формациях и фациях. Угленосные формации платформ, краевых прогибов, межгорных впадин. Закономерности распределения твердых горючих ископаемых в земной коре. Пояса углеобразования. Крупнейшие угольные бассейны России, СНГ, мира. Бассейны и месторождения горючих сланцев СНГ. Запасы углей, горючих сланцев в России, СНГ, мире. Направления использования. Твердые горючие ископаемые - сырье для получения жидких топлив, редких и рассеянных элементов.

2. Химическое и агрономическое ...

2.1. Апатит-нефелиновые магматические (Хибинский щелочной массив), апатит-редкометалльные и апатит-редкометалльно-магнетитовые карбонатитовые (Сокли, Сиилинярви в Финляндии), апатит-франколит-редкометалльные кор выветривания (Белая Зима, Ковдор) месторождения. Диагенетически-осадочные месторождения микрозернистых (бассейн Каратау, Казахстан), зернистых (Северная Африка и Малая Азия), желваковых (Егорьевское, Вятско-Камские), галечниковых (Флорида, США) и ракушечно-детритовых (Раквере, Эстония) фосфоритов. Попутное извлечение фтора при переработке апатитовых руд и фосфоритов.

2.2. Сера. Ее свойства и применение, геохимический цикл. Промышленные источники получения серы и серных соединений. Главнейшие типы месторождений самородной серы, условия их образования и закономерности размещения: вулканогенный импрегнационно-метасоматический гидротермальный (Тихоокеанский вулканический пояс), стратиформный биохимически-осадочный (Среднее Поволжье, Западный Техас в США, Гаурдак в Туркмении, Предкарпатский бассейн в Польше и на Украине, остров Сицилия, Мишрак в Ираке) и связанный с ним солянокупольный (Мексиканский залив).

2.3. Бор. Его природные соединения и геохимический цикл, применение в промышленности. Главнейшие генетические и геолого-промышленные типы месторождений: известково- и магнезиально скарновый (Дальнегорское, Таежное), вулканогенно-осадочный (США, Турция, Аргентина), галогенно-осадочный и галогенно-остаточный (Прикаспийская впадина).

2.4. Натриевые, калийные и калийно-магниевые соли. Химический и минеральный состав, области применения и требования промышленности (ГОСТ). Геохимические циклы натрия, калия, магния и хлора; галогенез. Ископаемые и современные (осадочная соль и рапа) месторождения. Пластовые и солянокупольные осадочные месторождения каменной (Бахмутское, Илецкое), калийно-магниевых хлоридных (Верхнекамский, Припятский и Саскачеванский бассейны) и сульфатных (Предкарпатский и Северо-Германский бассейны) солей. Современные сульфатные (Кара-Богаз-Гол, Кучук, Джаксы-Клыч) и карбонатные (оз. Серлз) бассейны как основной источник добычи мирабилита, тенардита, астраханита, соды и др. солей.

3. Индустриальное сырье (месторождения минералов).

3.1. Асбест. Его разновидности, состав, строение, физические и технологические свойства, использование в промышленности. ГОСТ, промышленные сорта и марки асбестов. Геологические условия образования и нахождения; представления о генезисе. Группировка месторождений хризотил-асбеста (Баженовское, Молодежное, Аспогашское, месторождения Канады, штата Аризона в США), антофиллит-асбеста (Сысертское, Бугетысайское), амозит- и крокидолит-асбестов (ЮАР) по формационным признакам.

3.2. Слюда. Ее промышленные разновидности, состав, физические и технологические свойства, использование в промышленности. Добыча и обработка, ГОСТ и сортность слюдяного сырья. Пегматитовые и метаморфогенные месторождения мусковита (Мамско-Чуйские, Карело-Кольские, месторождения Индии, Бразилии, Зимбабве), карбонатитовые (Ковдор, Гулинское, Маган, месторождения ЮАР, Бразилии, Канады) и скарновые (Алданские, Слюдянка, месторождения на Памире, в Канаде) - флогопита, коры выветривания (Ковдор, месторождения США и ЮАР) - вермикулита. Аляскитовые граниты (Спрус-Пайн в США) и грейзеновые редкометалльные месторождения как промышленный источник мелкочешуйчатого мусковита. Искусственное получение флогопита.

3.3. Графит. Состав, природные разновидности, физические и технологические свойства, применение в промышленности. Получение искусственного графита. Магматические (Ботогольское), пегматитовые (Шри-Ланка) и скарновые (Блэк-Дональд в Канаде) месторождения плотнокристаллического графита, метаморфогенные (Завальевское и др. на Украине, Тайгинское) - чешуйчатого графита, контактово-метаморфические (Ногинское, Курейское) -скрытокристаллического графита.

3.4. Флюорит (плавиковый шпат). Состав, физические и технологические свойства, области применения и промышленные сорта. Минеральные типы руд. Пегматитовые месторождения с оптическим флюоритом (Центральный Казахстан); флюоритсодержащие редкометалльные грейзеновые, флюоритовые и барит-флюоритовые гидротермальные (Вознесенское, Калангуйское, месторождения Мексики и Монголии) и стратиформные ((Таскайнар, Аурахматские, Морван во Франции) месторождения.

3.5. Барит (тяжелый шпат) и витерит. Их состав, физические и технологические свойства, применение в промышленности. Гидротермальные жильные (Туркмения, Грузия), стратиформные, в том числе хемогенно- и вулканогенно-осадочные (Апшринское в Грузии, Чиганак в Казахстане, Магнет-Ков в США, Сильвермайнс в Ирландии) и песчано-валунчатые остаточные кор выветривания (штаты Миссури и Джорджия в США, Джалаирское в Казахстане, Медведевское) месторождения барита; комплексные барит-полиметаллические, б?????e5ские и технологические свойства, важнейшие области применения в промышленности. Изменение свойств природных и получение синтетических цеолитов. Диагенетически-осадочные морские месторождения клиноптилолита и морденита (Итая в Японии, Айдагское в Азербайджане), озерные - филлипсита, клиноптилолита и эрионита (Калифорния, Восточная Африка).

3.7. Магнезит и брусит. Их состав, физические и технологические свойства, применение в промышленности. Стратиформные месторождения кристаллического магнезита в карбонатных толщах (Саткинские, Савинское, Удерейское, Северо-Восточный Китай), штокверково-жильные инфильтрационные и гидротермальные - криптокристаллического магнезита в ультрабазитах (Халиловское, Греция, Турция, Индия), контактово-метаморфические месторождения брусита и бруситовых мраморов (Кульдурское, Китай, Канада).

3.8. Тальк и тальковый камень, пирофиллит. Их состав, физические и технологические свойства, области применения, требования промышленности к качеству сырья. Гидротермально-метасоматические (Онотское, Светлоключевское, Киргитейское, Кудауа в Австралии, США, Китай) и метаморфогенные (Шабровское, Миасская провинция, Карелия, Финляндия, США) месторождения талька и талькового камня. Остаточные (элювиальные) месторождения порошковатых талькитов (Алгуйское, Киргитейское, Запиваловское); гидротермальные и метаморфогенные месторождения пирофиллита (Куль-Юрт-Тау).

4. Индустриально-камнесамоцветное сырье (месторождения кристаллов, их агрегатов, скрытокристаллических веществ).

4.1 Пьезооптическое сырье. Пьезотехнические, оптические и ювелирные свойства кристаллов; требования промышленности к их качеству. Пегматитовые, гидротермальные, элювиально-делювиальные и аллювиальные месторождения горного хрусталя и другого кристаллокварцевого сырья (Урал, Алдан, Украина, Казахстан, Бразилия, Монголия, Китай); гидротермально-метаморфические месторождения гранулированного кварца (Кыштымские, Маукское, Кузнечихинское); пегматитовые и гидротермальные месторождения оптического флюорита (Центральный Казахстан); гидротермальные (Нижнетунгусская и Тиманская провинции, Южная Африка, Индия) и телетермальные (Южный Тянь-Шань и Северный Кавказ) месторождения исландского шпата.

4.2. Алмазы. Их состав, физические, технологические и ювелирные свойства, сортность, применение. Магматические (кимберлитовые и лампроитовые) и россыпные (элювиальные, элювиально-делювиальные, аллювиальные и морские) месторождения. Главнейшие алмазоносные провинции мира (Якутская, Беломорская, Южноафриканская, Австралийская и др.). Синтетические алмазы.

4.3. Цветные камни. Их минералогические и и геммологические классификации. Россыпные, скарновые, пегматитовые и метаморфогенные месторождения рубина и сапфира (Бирма, Шри-Ланка, Австралия, Индия, Таиланд, США, Пакистан, Афганистан), пегматитовые и аллювиальные - аквамарина (США, Бразилия, Колумбия), грейзеновые и гидротермальные - изумруда (Урал, Колумбия, Зимбабве, ЮАР, Индия, Бразилия, Афганистан), аллювиальные, пегматитовые и грейзеновые месторождения с александритом (Бразилия, Шри-Ланка, Мадагаскар, США, Зимбабве, ЮАР, Индия, Пакистан, Урал) и ювелирным топазом (Украина, США, Бразилия, Мадагаскар). Месторождения благородных опалов в корах выветривания (Австралия). Промышленный синтез камнесамоцветного сырья. Техническое использовавание цветных камней.

5. Строительно-конструкционные материалы и сырье для их производства (месторождения магматических, осадочных и метаморфических горных пород).

5.1. Цементное сырье (карбонатные и глинистые породы). Состав и химико-техническая характеристика цементной шихты. Модули. Породы карбонатной составляющей цементной шихты: известняки, мел, мергели. Силикатные породы как часть шихты: глины, глинистые сланцы, активные минеральные добавки. Мергели-натуралы. Сравнительная характеристика Новороссийских и Вольских месторождений цементного сырья. Определяющие факторы промышленной оценки месторождений цементного сырья. Добавки в цемент для улучшения его свойств: пуццоланы, опоки, трепелы, сульфатные породы и их главнейшие месторождения. Масштабы производства цемента в России и в мире.

5.2. Керамическое сырье (каолины, глины, керамические пегматиты, граниты, фарфоровые камни и др. породы). Главнейшие геолого-промышленные типы месторождений керамического сырья. Состав шихты для различных видов керамических изделий. Месторождения каолинов Великобритании, керамических пегматитов Финляндии, Сыннырское и Сакунское месторождения сынныритов. Гусерское месторождение фарфорового камня и др.

5.3. Стекольное сырье (кварцевые пески, песчаники и кварциты). Состав и химико-технологическая характеристика стекольной шихты. Силикатное стекло, растворимое стекло, ситаллы. Главнейшие геолого-промышленные типы стекольного кварцевого сырья. Месторождения кварцевых песков - Егановское, кварцевых и кварцитовидных песчаников - Черемшанское и др. Классификация по гранулометрическому и минеральному составу. Масштабы их добычи и области использования. Главнейшие генетические типы песчано-гравийных месторождений. Сычевское месторождение валунно-песчано-гравийных отложений. Строительные и облицовочные камни. Мраморы, граниты, лабрадориты, кварциты, известняки, туфы и др. породы. Получение глыб, блоков, пильной продукции с шлифовкой и полировкой - главнейшие стадии в обработке облицовочных материалов. Особенности оценки месторождений и их разработки. Шокшинское месторождение кварцитов, Коелгинское месторождение мраморов, Артикское месторождение туфов (Армения), Бодракское месторождение известняков (Крым, Украина) и др.

5.5. Легкие заполнители бетонов. Месторождения пород, используемых для получения легких строительных материалов (глины, шунгитовые сланцы, перлиты, кремнистые породы, гидрослюды и др.). Ельдигинское месторождение керамзитовых глин, шунгитовые месторождения Карелии, месторождения перлита в Нью-Мехико (США) и др.

5.6. Сырье для каменного литья (диабазы, габбро-диабазы, базальты, амфиболиты). Особенности исследования и оценки месторождений. Месторождения габбро-диабазов Прионежья.

Вверх

Литература.

Основная:

1. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. М., МГУ, 1991.
2. Основы геологии горючих ископаемых. / Ред. И.В. Высоцкий. М., Недра, 1987.

Дополнительная:

1. Бейтс Р. Геология неметаллических полезных ископаемых. М., Мир, 1965.
2. Вассоевич Н.Б. Избранные труды. Геохимия органического вещества и происхождение нефти. М., Наука, 1986.
3. Волков В.Н. Основы геологии горючих ископаемых. С-Пб., Изд-во С-Пб. ГУ, 1993.
4. Карякин А.Е., Строна П.А., Шаронов В.Н. и др. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. М., Недра, 1985.
5. Кужварт М. Неметаллические полезные ископаемые. М., Мир, 1986.
6. Курс месторождений неметаллических полезных ископаемых. /Ред. П.М.Татаринов. М., Недра, 1969.
7. Неметаллические полезные ископаемые. / Ред. В.П.Петров. М., Недра, 1984.
8. Романович И.Ф. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. М., Недра, 1982.
9. Романович И.Ф. Месторождения неметаллических полезных ископаемых. М., Недра, 1986.
10. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. М., Мир, 1982.
11. Успенский В.А. Введение в геохимию нефти. Л., Недра, 1970.
12. Хант Д. Геохимия и геология.

Вверх | Содержание курса | Литература