цели и задачи курса, его место в учебном процессе

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образовании
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Геолого-географический факультет
Рассмотрено и
рекомендовано
на заседании кафедры
месторождений полезных ископаемых
Протокол № ________
2009 г.
«
»_____________
Зав. кафедрой
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
(зам. декана по учебной работе)
«
» .______________2009 г
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)»
учебной дисциплины «
цикла СД по специальности 130301 ПОИСКИ И РАЗВЕДКА
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Составитель
Профессор МАЙСКИЙ Ю.Г.
Ростов-на-Дону
2009
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Пояснительная записка………………………………………………….3
2. Календарно-тематический план дисциплины…………………………6
3. Учебные модули…………………………………………………………8
4. Перечень рекомендуемой литературы……………………………….38
5. Лабораторные работы………………………………………………….. 41
6. Методические рекомендации по выполнению лабораторных
работ………………………………………………………………………. 42
7.Методические рекомендации по самостоятельной работе студентов.. 43
8.Вопросы к экзамену………………………………………………………45
9.Глоссарий………………………………………………………………….47.
10.Перечень методических и материально-технических средств
обучения и контроля……………………………………………………..48
3
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
«Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллических)» является базовой частью дисциплины «Геология твёрдых полезных
ископаемых» при подготовке горных инженеров по направлению «Прикладная
геология» и изучается на 4 курсе в 7 семестре. Её значение в образовательном
процессе определяется необходимостью подготовки высококвалифицированных кадров для геологической отрасли, способных использовать полученные
знания при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.
Цель преподавания дисциплины – получение студентами сведений о значимости и различных типах промышленных месторождений неметаллических
полезных ископаемых.
Задачи изучения дисциплины:
- приобретение знаний о применении различных видов неметаллического
сырья в промышленном производстве;
- изучение генетических особенностей различных типов месторождений и
примеры наиболее промышленно значимых месторождений неметаллических
полезных ископаемых;
- получение сведений о ресурсах различных видов полезных ископаемых.
Перечень дисциплин, необходимых для усвоения данного курса: «Химия», «Общая геология», «Минералогия», «Петрография магматических и метаморфических пород», «Литология», «Геология твёрдых полезных ископаемых».
Основные компетенции студента при освоении
данной дисциплины
разработаны с учётом его будущей практической работы в геологических организациях и научных учреждениях. Студент, изучивший данную дисциплину,
должен знать:
- физико-химические и технологические свойства различных видов неметаллических полезных ископаемых;
- области их применения в промышленности;
- промышленно-генетические типы месторождений;
4
- размещение на территории России и примеры наиболее промышленно
значимых месторождений;
уметь:
- на основе имеющихся геологических материалов определять принадлежность месторождения к тому или иному типу;
- выбирать наиболее приемлемые способы разведки и оценки месторождений;
- определять возможность комплексной отработки месторождения;
- оценивать возможность использования сырья данного месторождения в
различных производствах;.
иметь представление:
- о важнейших экономических показателях определяющих промышленную
ценность месторождений;
- о современных потребностях в конкретных видах сырья;
-о степени обеспеченности России различными видами неметаллических
полезных ископаемых.
Объём дисциплины и виды учебной работы показаны в таблице 1.
Таблица 1. Виды учебной работы по дисциплине «Промышленные типы
месторождений неметаллических (нерудных) полезных ископаемых.
Вид работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные работы
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
Трудозатраты в
кредитах(часах)
3 (84)
2 (42)
1 (28)
1 (14)
1(42)
экзамен
Семестр
7
Лекции по дисциплине «Промышленные типы месторождений неметаллических (нерудных) полезных ископаемых» подразделяются на 4 модуля (раздела), которые показаны в таблице 2.
5
Таблица 2. Модули дисциплины.
Наименование модуля
Лекции,
кредиты (часы)
1. Вводный раздел
0,05 (2)
2. Индустриальное сырьё
0,50 (14)
3. Месторождения химического и агрономического
сырья
4. Месторождения строительных материалов и сырья
для их производства
0,25 (6)
0,20(6)
6
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ.
Календарно-тематический план лекций имеет следующий вид
Тема занятия/модуль
Тип
Занятий
1
2
Индивидуальные
консультации
3
Самостоятельная
работа
4
Неделя
5
МОДУЛЬ 1. ВВОДНЫЙ РАЗДЕЛ
Неметаллические полезные ископа0,5
2
1
Лекция
емые
1
Тест рубежного контроля
МОДУЛЬ 2. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИНДУСТРИАЛЬНОГО СЫРЬЯ
0,5
2
2
Алмаз
Лекция
0,5
2
3
Ювелирные и поделочные камни
Лекция
Пьезооптический кварц и исландЛекция
0,5
2
4
ский шпат
0,5
2
5
Флюорит. Барит
Лекция
Слюды. Графит
Лекция
0,5
2
6
Магнезит. Тальк.
Лекция
0,5
2
7
Асбесты. Цеолиты.
Лекция
0,5
2
8
8
Тест рубежного контроля
МОДУЛЬ 3. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО И
АГРОНОМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
0,5
2
9
Фосфатное сырьё
Лекция
0,5
2
10
Минеральные соли
Лекция
0,5
2
11
Серное и борное сырьё
Лекция
Тест рубежного контроля
11
МОДУЛЬ 4. МЕСТОРОЖДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
И СЫРЬЯ ДЛЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
Пески и глины.
Карбонатные породы. Гипс и ангидрит
Естественные строительные и облицовочные камни
Тест рубежного контроля
ИТОГО:
Лекция
0,5
2
12
Лекция
0,5
2
13
Лекция
0,5
2
14
14
28
7
28
14
7
Календарно-тематический план лабораторных занятий
Тема занятий
Тип
Самост Неделя
Занятий работа
часы
Занятие 1.Ознакомление с образцами неметалли- Аудитор
ческих полезных ископаемых в минералогиче2
ском музее геофака ЮФУ.
Занятие 2.Изучение образцов рабочей коллекции
из различных месторождений.
2
2
2
2
4
Занятие 3.Изучение геологического строения
промышленных типов месторождений индустриального сырья.
Занятие 4.Изучение геологического строения
месторождений химического и агрономического
сырья.
Занятие 5. Изучение геологического строения
месторождений природных строительных материалов и сырья для их производства.
Занятие 6.Защита и обсуждение рефератов.
2
2
6
2
2
8
2
2
10
2
2
12
Занятие 7. Защита и обсуждение рефератов.
2
2
14
14
14
14
Итого:
8
УЧЕБНЫЕ МОДУЛИ.
МОДУЛЬ 1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ.
Комплексная цель – ознакомление с основными свойствами и значением
неметаллических полезных ископаемых.
Лекция 1. (2часа). Неметаллические полезные ископаемые.
Общие сведения, значение, промышленная и генетическая классификации.
Основные термины и понятия: полезное ископаемое, месторождение полезного ископаемого, неметаллические полезные ископаемые, качество минерального сырья, комплексное использование сырья, техногенное и синтетическое сырьё.
В настоящее время насчитывается свыше 130 видов неметаллических полезных ископаемых, используемых в естественном или переработанном виде.
Многообразие состава и свойств неметаллического полезного ископаемого может играть главную роль в использовании его в том или ином производстве Роль и значение неметаллических полезных ископаемых в экономике
велико и оно возрастает с совершенствованием технологий переработки. По
объёму производства неметаллические полезные ископаемые занимают первое
место среди всех видов минерального сырья.
Генетические и промышленные классификации месторождений неметаллических полезных ископаемых. Основные классификационные принципы,
возможность переходов отдельных видов сырья их одной группы в другую.
Индустриальное, химическое и агрономическое сырьё, сырьё для производства
строительных материалов.
Литература: [1]* с.4-8; [2] с.5-11; [3] с.346-348 .
Проектные задания студентам для самостоятельной работы.
По литературным данным сделать подборку форм тел неметаллических полезных ископаемых.
* Номера по списку литературы, выделена основная литература
9
Рубежные тесты к модулю 1
Тест
Вопрос
Варианты ответов
Тест 1
Какие из перечисленных полезных ископаемых а)железная руда
относятся к неметаллическим?
б)нефть
в) уголь
г)слюда
д)золото
Тест 2
Какие полезные ископаемые из перечисленных
не относятся к индустриальному сырью?
а)графит
б)сера
в)тальк
г)флюорит
д)пьезокварц
Тест3
Какие полезные ископаемые из перечисленных
не относятся к магматическим?
а)алмаз
б)графит
в)апатит
г)гранит
д)фосфорит
Тест 4
Какие месторождения не относятся к эндогенным?
а)магматические
б)метаморфические
в)осадочные
г)гидротермальные
д)пегматитовые
10
МОДУЛЬ 2. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИНДУСТРИАЛЬНОГО
СЫРЬЯ.
Комплексная цель: показать значение различных видов индустриального сырья для промышленного производства и промышленные типы месторождений,
Лекция 2. (2 часа) Алмаз.
Общие сведения, свойства, применение в промышленности, генетические
типы месторождений, мировые ресурсы.
Алмаз (С) – драгоценный камень 1 класса. Химические, физические и
технологические свойства: наивысшая твердость, изотропен, прозрачен, алмазный блеск, высокий показатель преломления, сильная дисперсия света, люминесценция в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, разнообразный цвет,
высокая плотность (3,47-3,56 г/см3), хрупкость, совершенная спайность по октаэдру, хороший проводник тепла и плохой – электричества, химически устойчив, большая величина поверхностного натяжения.
Применение в промышленности:
1) алмазы ювелирные для изготовления бриллиантов;
2) алмазы технические
Технические алмазы: борт, баллас, карбонадо и конго. Они используются
для армирования буровых коронок, изготовления режущих инструментов и
свёрл, для изготовления метчиков, твердомеров, фильеров, подшипников, изностойких покрытий в точных приборах, кювет т окошек в химическом производстве. Алмазные порошки используются для изготовления шлифовальных кругов, обрезных дисков, шлифовальных паст.
Основные геолого-промышленные типы месторождений алмазов.
I коренные:
1.
кимберлитовый (трубки Мир, Айхал, Удачная, Нюрбинская – Якутия,
Премьер – ЮАР);
2.
кимберлит – лампроитовый (трубки им. Карпинского 1 и 2 – Архангель-
ская область;
11
лампроитовый (трубки Аргаил – Австралия, Прейри-Крик-США, Каре-
3.
лия, Полярный Урал;
4. метаморфогенный (Кумбыкальское –Казахстан);
импактный – взрывной (Попигайское – Россия).
5.
II Россыпные:
1)
аллювиальный наиболее важный среди россыпных (бассейн р. Кон-
го, бассейн р. Вилюй, Индия, Бразилия);
2)
делювиальный - пролювиальный околотрубочный (Якутия);
3)
прибрежно-морской (россыпи Намибии);
4)
карстовый (Якутия, ЮАР, Заир);
5)
древние погребенные россыпи – алмазоносные конгломераты
(ЮАР, Индия);
6)
ограниченное значение имеют озерный, ледниковый, эоловый.
Синтетические алмазы.
Конъюнктура мирового рынка алмазов.
Литература: [3] с.349-358; [2] с.26-42; [1] с.195-211; [4] с.178-192; [16,23].
Лекция 3.(2 часа). Ювелирные и поделочные камни.
Общие сведения, свойства, классификация, генетические типы месторождений, краткая характеристика камней первого порядка, ресурсы.
К ювелирным и поделочным камням (камнесамоцветное сырье) относятся
минералы и горные породы, которые обладают рядом свойств, определяющих
эстетическую ценность изготовляемых из них изделий. Наиболее важные из
этих свойств: цвет, прозрачность, яркий блеск, высокое лучепреломление и светорассеяние, иризация, опалесценция, химическая устойчивость, большая твердость
Классификация ювелирных камней по П.М. Татаринову.
I класс: алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит.
II класс: топаз, аквамарин, берилл, турмалин, пироп, циркон, благородный опал, аметист.
12
III класс: горный хрусталь, дымчатый кварц-раухтопаз, цитрин, морион,
хризолит, гематит.
Дается краткая их характеристика.
Понятие «поделочные камни»: Минералы и горные породы обладающие
декоративными свойствами. К ним относятся: малахит, азурит, нефрит, лазурит, амазонит, лабродор, родонит, халцедон и опал со всеми разновидностями,
пестрые мимы, серпентинит, мраморный оникс, флюорит, граниты, мраморы и
др. Краткая их характеристика.
Генетические типы промышленных месторождений:
1. Магматогенные: алмаз, рубин, сапфир, хризолит, циркон (Якутия – Россия, ЮАР, Индия, Шри-Ланка, Бразилия, Тайлад);
2. Пегматитовые: изумруд, аквамарин, топаз, турмалин, горный хрусталь,
морион и раухтопаз, флюарит, аметист, письменный гранит, ампзонит, солнечный и лунный камень (Бразия, Казахстан, Украина, Забайкалье – Россия);
3. Контактово-метасоматические: благородная шпинель, александрит, гранит (Таджикистан);
4. Высокотемпературные пневматолито-гидротермальные: аквамарин, топаз, дымчатый кварц, турмалин (Забайкалье и Казахстан);
5. Гидротермальные средне-низкотемпературные: горный хрусталь, аметист, розовый кварц, агат (Урал, Кольский полуостров, Армения и др.);
6. Метаморфогенные: изумруд, рубин, сапфир, благородная шпинель, лазурит, нефорит, жадеит, яшмы, родонит (Урал, Алтай);
7. Месторождения кор выветривая и зон окисления: опал, бирюза (Афганистан, Иран); зона окисления меднорудных месторождений – малахит и азурит
(Урал);
8. Биохимические месторождения: жемчуг, перламутр, кораллы, гагат, янтарь.
9. Россыпные месторождения – образующиеся при разрушении коренных
месторождений: алмаз, изумруд, рубин, сапфир, шпинель, гранат, корунд,
нефрит, агат, циркон и др.
13
Краткая характеристика ювелирных камней первого порядка.
Синтетические аналоги природных ювелирных и поделочных камней.
Конъюнктура на мировом рынке
Литература: [2] с.12-26; [3] с.393-396; [1] с.211-233; [4] с.248-267;205-228;
[24, 9,10]
Лекция 4. (2 часа). Пьезооптический кварц и исландский шпат.
Свойства и области применения, генетические типы промышленных месторождений и их расположение.
Пьезокварц и оптический кварц (SiO2).
Химические, физические и технологические свойства: кристаллы тригональной сингонии, высокая твёрдость, прозрачность, в т.ч. в ультрофиолетовой
и инфракрасной частях спектра, плотность 2,65 г/см 3, термостоек, пьезоэлектрик, при + 5730 переходит в гексагональную α – модификацию, высокая температура плавления (17100С), химически стоек и растворяется только в плавиковой кислоте, высокопрочен, энантиоморфен, кристаллы часто сдвойникованы.
Применение в промышленности:
Кристаллы пьезокраца используются в радиотехнике, ультразвуковой
гидроакустике, дефектоскопии, пьезометрии для измерения давления, виброскопии.
Оптический кварц используется при изготовлении оптических приборов
(спектрографов, поляризационных микроскопов, сахариметров, поляриметров и
др.).
Прозрачные и красивоокрашенные разновидности применяются в ювелирном деле.
Плавленый кварц применяется в электротехнической, электронной, химической, металлургической, машиностроительной, оптико-механической, радиотехнической, авиационной промышленности, в приборостроении
.
14
Генетические типы промышленных месторождений
1. пегматитовый: зональные камерные пегматиты в апикальных частях субщелочных гранитоидов (Волынское месторождение с топазом и бериллом;
Кентское с флюоритом, Горихо в Монголии с флюоритом);
2. гидротермальные месторождения представлены: хрусталеносными кварцевыми жилами (Урал, Казахстан, Якутия, Монголия, Бразилия); хрусталеносными минерализованными трещинами во вмещающих породах;
3. гидротермально-метаморфогенный тип гранулированного кварца для
плавки (Кыштымское, Маукское на Урале);
4.
россыпные месторождения (Светлинское – Россия, Волынское -
Украина);
Синтез кристаллов пьезокварца и оптического кварца
Исландский шпат (СаСО3)
Сингония тригональная, кристаллы ромбоэдры и скаленоэдры, спайность
совершенная по ромбоэдру.
Основные физические, химические и технологические свойства: бесцветный или окрашен в различные цвета, прозрачный, высокое двупреломление,
пропускает ультрафиолетовые лучи, люменесцирует при воздействии катодного, ультрафиолетового и рентгеновского облучения, хрупок, растворим в воде и
кислотах, твердость 3. Дефекты кристаллов: окраска, двойники, твердые и жидкие включения, трещины, свили.
Применение: в оптической промышленности для изготовления поляризационных приборов; поляризационных микроскопов, поляриметров, спектрофотомеров, дальномеров, сахариметров, колориметров.
Промышленно-генетические типы месторождений:
1. Гидротермальные низкотемпературные малых глубин;
2. Месторождения трапповых формаций – в лавовых покровах, интрузиях
долеритов, туфогенных породах (Сибирская платформа – Россия, Исландия,
ЮАР);
15
3. Месторождения в карбонатных породах (Северный Кавказ, Тува, Памир,
Казахстан) - жильные, в зонах дробления.
4. Экзогенные в карстовых полостях (Тень-Шань, Алжир)
Литература:[3] с.375-392; [2] с.92-105, 127-133; [1] c.196-204; [25].
Лекция 5 (2часа). Флюорит. Барит и витерит.
Свойства и применение в промышленности, генетические типы месторождений, их расположение, ресурсы.
Флюорит (CaF2)Сингония кубическая. Физические и технологические
свойства: оптически изотропен, прозрачен, низкий показатель преломления,
способность пропускать ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, химически
стоек, совершенная спайность, твердость 4, люминесцирует в катодных и ультрафиолетовых лучах, имеет высокую радиационную устойчивость, цвет разнообразный (от бесцветного до темно-фиолетового).
Применение в промышленности. Оптический флюорит используется в
объективах ультрафиолетовых микроскопов, призменной оптике, вакуумных
приборах, тепловидении, астрономии, космической технике, силовой и квантовой оптике.
Синтетический оптический флюорит.
Технический флюорит используется в металлургии (флюсы), химической
(для получения плавиковой кислоты), стекольной, керамической, цементной
промышленности, фармацевтической, при производстве синтетических моющих средств, особых сортов пластмассы и т.д.
Генетические типы промышленных месторождений.
1. Пегматитовый – оптический флюорит, горный хрусталь, топаз, берилл
(Волынское месторождение, ряд месторождений Казахстана);
2. Высокотемпературный
пневматолито-гидротермальный
в
грейзенах,
скарнах, карбонатитах (Вознесенское – Россия, Солнечное – Казахстан);
16
3. Средне – и низкотемпературный гидротермальный средних и малых глубин (Солнечное, Колангуйское – Забайкалье, Средняя Азия, Таскайнар – Казахстан, Покровско-Киреевское – Украина);
4. Гидротермально метосоматический в карбонатных породах.
5. Хемогенно-осадочные (ратовкитовые).
6. Осадочные-элювиально-делю
7. виальные.
По содержанию сопутствующих компонентов промышленные месторождения флюорита делятся: флюорит-кварцево-халцедоновые; флюорит - редкометальные, флюорит - редкоземельные, флюорит - полиметаллические, барит флюоритовые, флюорит - карбонатные.
Барит (BaSO4) и витерит (BaCO3)
Физические и технологические свойства барита: высокая плотность; эталон белого цвета; химическая инертность; нерастворимость в воде; способность
поглощать рентгеновское и гамма-излучение.
Витерит: растворим в органических кислотах и воде; ядовит.
Применение: нефте и газодобывающая промышленность, химическая,
производство инсектицидов, пиротехника, лакокрасочная промышленность,
медицина, средства радиационной защиты, электротехника, металлургия, радиотехника, оптика.
Промышленно-генетические типы месторождений:
1. Гидротермальные баритовые, витерит - баритовые и барит - флюоритовые (Чордское в Южной Осетии, Кутаисское в Грузии, Чавдарское в Азербайджане);
2. Вулканогенно-гидротермальные барит - золото - полиметаллические (Белореченское на Кавказе, Туюкское – Казахстан);
3. Стратиформные барит – полиметаллические (Каратауское в Казахстане);
4. Вулканогенно-гидротермальные и вулканогенно – осадочные колчеданные (Молодежное, Джусиинское на Урале; Белоусовское, Зыряновское на Алтае, Салаирские рудники в Кемеровской области – Россия);
17
5. Обломочные и остаточные месторождения кор выветривания (Медведевское на Южном Урале);
6. Хемогенные осадочные (Пальникское – полярный Урал, Чиганакское –
Центральный Казахстан);
7. Техногенные.
Литература: [3] с.420-430; [1] c.119-149; [2] с.105-127; [4] с.78-95;
[26,29,2].
Лекция 6.(2часа). Слюды. Графит.
Общие сведения, свойства, области применения, генетические типы месторождений, примеры наиболее значимых месторождений и их размещение,
ресурсы.
Слюды
Промышленно-ценные слюды: мусковит, флогопит.
Химический состав, физические и технологические свойства: весьма совершенная спайность, диэлектрики, химическая стойкость и влагостойкость,
высокая термическая стойкость, прозрачность, высокое двупреломление.
Области применения: в электро - радио телетехнике, вычислительной
технике, электронике, приборостроении, в производстве термоизоляционных и
строительных материалов, особых сортов бумаги и картона.
Промышленно-генетические типы месторождений мусковита:
1. Пегматитовый (Мамско-Чуйские месторождения, Карелия и Мурманская
область – Россия; Бразилия, Индия, США);
2. Грейзеновый (Спокойнинсское месторождение в Читинской области –
Россия);
3. Метаморфический (Кулетское месторождение – Казахстан);
4. Экзогенный (Франция, Испания).
Промышленно-генетические типы месторождений флогопита:
1. Скарновый (Алданские месторождения);
2. Карбонатитовый (Ковдорское месторождение в Мурманской области)
Гидрослюда – вермикулит.
18
Химические физические и технологические свойства: сложный химический состав, значительное содержание конституционной и кристаллизационной
воды; способность вспучиваться при прокаливании; низкая плотность, термо и
шумо изоляционные свойства.
Применение: производство стройматериалов, машиностроение и ракетостроение, в качестве сорбента для очистки воды и газов, при производстве резины, пластмасс, картона и бумаги, в гидропонике и агротехнике.
Промышленные месторождения вермикулита связаны с зонами выветривания месторождений флогопита и биотита (Ковдорское месторождение - Россия, Каратасское месторождение – Казахстан).
Графит (С)
Основные физические, химические и технологические свойства: твердость 1-2, весьма совершенная спайность, электропроводимость, химическая
стойкость, огнеупорность, высокая кроющая способность. Области применения: металлургия, ядерная энергетика, электротехника, полиграфическая промышленность, производство резинотехнических изделий и смазочных материалов.
Промышленно-генетические типы месторождений: магматические (Ботогольское месторождение – Россия); контактово-метасоматические месторождения (Тас-Казган – Узбекистан); гидротермальные высокотемпературные (Цейлон); метаморфогенные в кристаллических сланцах и гнейсах (Тайгинское,
Мурзинское – Россия, Завальевское – Украина); контактово - метаморфические
по углям (Ногинское, Бородинское месторождение – Россия).
Синтетический графит (США, Индия, Швеция).
Литература: [3] с.359-375; [2] с.42-64; [4] c.132-151, 231-241; [1] с. 93-119;
[27,30, 3].
Лекция 7. (2часа). Магнезит. Тальк.
Физические и технологические свойства, применение в промышленности,
генетические типы месторождений ,размещение на территории России, ресурсы .
19
Магнезит MgCO3 и брусит Mg(OH)2.
Высокомагнезиальные минералы представленные в месторождениях кристаллической и скрытокристаллической разновидностями.
При обжиге до температуры 600-10000С превращается в «каустический
магнезит», обладающий гидравлическими вяжущими свойствами. При обжиге
до температуры 1450-18000С в искусственный периклаз MgO с температурой
плавления 28000С. Переход брусита в периклаз происходит при 4500С.
Применение: производство огнеупоров, магнезиальных цементов, керамики, удобрений, флюсов, искусственного шелка; в бумажной промышленности, при получении синтетического каучука, при обогащении урана, для получения Mg.
Генетические типы промышленных месторождений магнезита: гидротермально – метасоматические (Саткинское месторождение на Урале, Савинское
месторождение в Саянах – Россия); инфильтрационные - аморфного магнезита
(Халиловское месторождение на Урале – Россия) и малозначимые осадочные.
Месторождения брусита: контактово-метаморфические (Кульдурское и
Савкинское – Россия); метаморфические (месторождения Пакистана).
Тальк – гидросиликат магния. Пирофиллит – гидросиликат алюминия.
Они сходны по физическим, технологическим свойствам: 1) низкая твердость; 2) высокая сорбционная способность; 3) относительно кислото - и щелочеупорный; 4) низкие тепло и электропроводность; 5) термостойкость.
Применение: в производстве тонкой и строительной керамики, в бумажной и лакокрасочной промышленности; в кабельной, резиновой, парфюмерной,
кондитерской отраслях промышленности, в медицине, как наполнитель пластмасс, при производстве мягкой кровли и ядохимикатов.
Генетические типы промышленных месторождений талька:
Гидротермально-метасоматические формации талька образуют месторождения: апомагнезиальных талькитов (Онотское м-е – Россия, Мульводжское
– Таджикистан); аподоломитовых талькитов, тремолититов и оталькованных
20
доломитов (Светлоключское – Россия, Мэдокское – Канада); апогипербазитовых талькитов и оталькованных гипербазитов (Пугачевское, Куйгустинское м-е
– Россия, Джетыгаринское м-е – Казахстан).
Гидротермально-метаморфические формации талька образуют месторождения: апогипербазитовых брейнерит – тальковых руд (Шабровское, Сыростанское м-я – Россия); апогипербазитовых тальк – хлоритовых руд (Сегозёрское ме – Россия); тальк – хлоритовых сланцев, возникших за счет магний – алюминистых осадочных и эффузивно – осадочных пород (Урал – Дача, Дуневское м-я – Россия).
За счет выветривания эндогенно оталькованных доломитов образованы
м-я маложелезистого порошковатого талькита (Киргитейское и Алгуйское месторождения – Россия).
Промышленные типы месторождений пирофиллита:
Пирофиллитовый и кварц – пирофиллитовый (Курьяновское м-е – Украина), пирофиллит – кварцевый в метасоматитах базальтов (Чистогеровское м-е –
Россия); пирофиллитовый (Каменское – Россия, Аргентина, Индия).
Литература: [3] с.477-482,413-419; [2]с.76-92 ;[1]с.158-178; [4]с.109-130;
[28, 32, 5, 7]
Лекция 8.(2часа). Асбесты. Цеолиты.
Свойства, разновидности, области применения, промышленно-генетические
типы месторождений, ресурсы.
Асбесты.
Понятие «асбесты». Хризотил – асбест, амфиболовые асбесты: антофиллит-асбест, тремолит-асбест, актинолит-асбест, азозит-асбест, щелочные асбесты – крокидолит - асбест, режикит-асбест, родусит-асбест, рихтерит-асбест.
Асбесты нормальные, ломкие и полуломкие. 3 типа агрегатов: поперечно и косоволокнистые, продольноволокнистые и спутанноволокнистые.
Химические, физические и технологические свойства: нитевидная форма
кристаллов и способность к неограниченному расщеплению на волокна; высокая термостойкость; высокая механическая прочность волокон; низкая тепло и
21
электропроводность; высокая щелочестойкость и незначительная кислотоупорность.
Применение: электро- и теплотехника, машиностроение, производство
стройматериалов (асбоцементные изделия), наполнители в пластмассы, бумагу,
резину и др.), огнезащитные и термостойкие ткани.
Промышленно-генетические типы месторождений:
1. хризотил-асбестовый апоультрамафитовый (Баженовское, Саянское, Автавракское месторождение – Россия);
2. хризотил-асбестовый апокарбонатный (Аспагашское м-ние – Россия, м-я
штата Аризона – США);
3. антофиллит-асбестовый апометаультрамафитовый (Сысертское м-е –
Россия, Бугетысайское – Казахстан);
4. амфибол- асбестовый апокарбонатный (м-я ЮАР, Канада, Качабамба –
Боливия).
Цеолиты
Группа каркасных силикатов с кристаллической структурой, содержащей
полости, в которые могут входить молекулы различных веществ. Цеолиты всегда содержат воду и способны отдавать её при нагревании без изменения кристаллической решётки (цеолитная вода). Известно около 40 природных и более
100 синтетических цеолитов.
Наиболее промышленноценными являются: клиноптилолит, морденит,
шабазит, анальцим.
Химические, физические и технологические свойства: способность к обмену катионами, высокие каталитические, адсорбционные, ионообменные, молекулярно-ситовые свойства. Технологические свойства улучшаются после обработки кислотами и щелочами.
Применение в промышленности: очистка газов металлургических и химических предприятий, для обезвоживание природного газа, очистка сточных
вод в т.ч. от радиоактивных элементов; катализаторы – при крекинге нефти,
при получении толуола, спиртов, пропана, этилена; как сорбента для умягчения
22
воды, при осветлении соков, вина, масел, пищевых жиров; в сельском хозяйстве
для подкормки скота, как дезодорант в животноводстве и рыбоводстве, улучшают структуру и водный режим почв.
Синтетические цеолиты применяются при получении ракетного топлива.
Генетические типы промышленных месторождений:
1. Вулканогенно-гидротермльный (Холинское, Чугуевское, Кординское –
Россия);
2. Вулканогенно-осадочный (Шивертуйское – Россия, Италия, США);
3. Осадочный (Власовское, Хотынецкое – Россия).
Литература: [1] с.79-93, 149-158; [2] с.64-76, 133-140; [3] с.400-412;
[4] с.243-248; [31, 33, 18, 19]
Проектные задания для самостоятельной работы:
- сделать обзор по литературным данным об истории открытия и освоения коренных
месторождений алмазов;
- провести анализ обеспеченности России индустриальным сырьём;
- установить какие месторождения индустриального сырья являются наиболее крупными и промышленно значимыми в России.
- провести обзор и анализ учебной и научной литературы с целью сбора материалов для
написания реферата на заданную тему.
Тесты рубежного контроля к модулю 2
Тест
Вопрос
Варианты ответов
Тест1
Какое полезное ископаемое из перечисленных не от- а)слюда
носится к индустриальному сырью?
б)магнезит
в) фосфорит
г)флюорит
д)графит
Тест 2
По какому виду сырья Россия занимает первое место а)барит
в мире и по запасам и по добыче?
б)алмаз
в)каолин
г)исландский шпат
д)асбест
Тест 3
На каких свойствах кристаллов кварца основано применение его в радиоэлектронике?
а)химических
б)пьезоэлектрических
в)морфологических
г)механических
д)оптических
23
Тест 4
Какое полезное ископаемое используется для защиты
от рентгеновского излучения?
а)тальк
б) магнезит
в)асбест
г)сера
д)барит
Какой регион России является ведущим по добыче а) Центральный
Тест5
алма алм алмазов ?
б) Северный Кавказ
в)Архангельская область
г)Урал
д)Якутия
Тест 6
Месторождения какого генетического типа являются
основными промышленными для получения крупных
и высококачественных кристаллов мусковита?
а)пегматиты
б)гидротермальные
в)вулканогенные
г)метаморфические
д)осадочные
Тест 7
К какому генетическому типу относится Ковдорское
месторождение флогопита?
а)гидротермальному
б)пегматитовому
в)карбонатитовому
г)хемогенно-осадочному
д)метаморфическому
Тест 8
Добыча какого вида полезного ископаемого произво- а)пьезокварц
дится на Баженовском месторождении?
б) барит
в)флюорит
г)асбест
д)гипс
24
МОДУЛЬ 3. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО И
АГРОНОМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ.
Комплексная цель: охарактеризовать генетическую позицию и практическую значимость месторождений химического и агрономического сырья.
Лекция 9 (2 часа). Фосфатное сырьё.
Общие сведения, характеристика руд и области применения фосфатного
сырья,промышленные типы месторождений апатитов и фосфоритов,ресурсы
Фосфатное сырьё -апатиты и фосфориты
Апатит Ca5(PO4)3, (F, Cℓ, OH) – минерал гексагональной сингонии, практически нерастворим в воде содержание Р2О5 – 41-42%
Фосфориты – осадочные горные породы с содержанием Р2О5 – от 5% до
30%.
Применяются: для получения фосфорных удобрений (суперфосфатов),
элементарного фосфора и фосфорной кислоты, различных солей, используемых
в химической, медицинской промышленности, фотографии, металлургии, пищевой промышленности и производстве синтетических моющих средств, горючих и взрывчатых веществ.
Генетические типы промышленных месторождений.
Месторождения апатита:
1. Магматогенные: апатит-нефелиновые (Хибинские), апатит-магнетитовые
(Кирунавара – Швеция), апатит-титаномагнетитовые (Волковское, Кусинское –
Россия);
2. Карбонатитовые (Ковдорское на Кольском полуострове, Ессей, Арбарастах – Россия);
3. Метаморфогенные: редкоземельно-апатитовые в мраморах и гнейсах
(Прибайкалье, Алдан-Россия, Китай, Танзания); контактово - метаморфигенный
доломит – апатитовый (Чулуктау-Казахстан).
Месторождения фосфоритов.
1. Осадочные – морские: платформенные желвакового (Вятско-Камское,
Егорьевское, Полпинское – Россия), ракушечникового (Кингисепское – Россия),
25
зернистого типов (Сахара, Египет); геосинклинальные – массивные, реже желваковые и зернистые (Харанур – Россия; Каратауская группа – Казахстан; Хубсугул – Монгогия; Алжир, Тунис); морские переотложенные галечники и конгломераты (Подольское, Кролевецкое – Украина; современные конкреционные
континентального шельфа);
2. Остаточные – кор выветривания (Телекское в Красноярском крае) и остаточно-инфильтрационные (Ашинское – Челябинская обл., Флорида – США).
Литература: [3] с.430-446; [2] с.163-189; [1]с.11-30; [4]c-29-47; [1, 21, 34 ]
Лекция 10 (2часа). Минеральные соли.
Основные виды солей, промышленные типы сырья и области применения,
генетические типы месторождений, ресурсы.
Минеральные соли – природные легко растворимые в воде соединения,
образуемые щелочными (натрий калий) и щелочно-земельными (магний и
кальций) металлами с соляной кислотой – хлориды, с серной кислотой – сульфаты, с угольной кислотой – карбонаты и бикарбонаты, с азотной - нитраты.
Применение в промышленности.
Галит – (NaCℓ) каменная соль условно разделяется на пищевую, кормовую и техническую в зависимости от количества примесей. Используется в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, в химической промышленности, кожевенной, текстильной, фармацевтической, лакокрасочной, металлургической, нефтяной промышленности.
Калийные соли (сильвин, карналлит, каинит) применяется в основном
(95%) для производства калийных удобрений, а также в химической промышленности для получения калия и др., химических препаратов, в фармацевтической, в фото – и кинопрозводстве.
Сульфаты натрия (тенардит и мирабилит) применяются в химической,
стекольной, целлюлозно-бумажной, в фармацевтической, текстильной, в фото –
и кинопрозводстве.
26
Карбонаты натрия - сода – применяются в химическо - фармацевтической, стекольной промышленности, пищевой и при производстве моющих
средств.
Нитраты натрия и калия (селитра) для производства удобрений, в химической промышленности, при производстве взрывчатых веществ.
Промышленно-генетические типы месторождений. Основная масса минеральных солей образуется путем осаждения из истинных растворов в солеродных бассейнах. Нормальная последовательность выпадения солей из растворов
следующая: карбонаты кальция и магния → гипс и ангидрит → галит → сильвин, карналлит → сульфаты магния и калия (полигалит, тенардит, кизерит) →
бишофит.
Выделяется 4 типа месторождений:
1.
Ископаемые осадочные месторождения каменных и калийных со-
лей: пластовые ненарушенные (Славянск-Артемовское, Башкирия, Приуралье,
Сольвычегодское месторождение каменной соли; Припятские и Вернекамские
м-я - калийной соли); пластовые нарушенные тектоникой (м-я Предкарпатского
прогиба, Красноярское – Россия); солянокупольные (Соль-Илецкое, Ефремовское, Светлоярское, Индерское – Россия);
2.
Современные соляные месторождения: внутриконтинентальных со-
ляных озер(хлоридов – Эльтон, Баскунчах; хлоридов и сульфатов – Преуралье и
Прикаспий, хлоридно- содового типа – в Кулундинской степи); прибрежно –
морских лагун и заливов (галит и мирабилит залива Кора-Богаз-Гол);
3.
Соляные источники и рассолы образуются при растворении солян-
ных отложений. Подземные воды хлоридно – сульфатно – содового состава
присутствуют в большенстве нефтяных и газовых месторождений Сев. Кавказа,
Западной Сибири, при подземном выщелачивании солей.
4.
Современные моря и океаны являются грандиозными месторожде-
ниями. Добываются соли путем выпаривания или вымораживания; при опреснении воды. Селитра образуется в областях с жарким и сухим климатом (Чили)
27
при переносе азотных соединений, образовавшихся в результате растворения и
переотложения продуктов вулканических эксгаляций.
Литература: [3] с.447-459; [2]с.141-163; [1] c.58-77; [4] с.47-60; [35]
Лекция 11 (2часа). Серное и борное сырьё.
Самородная сера: свойства, применение и генетические типы месторождений. Другие источники серного сырья. Борное сырьё: основные промышленные виды, применение и генетические типы месторождений.
Самородная сера и серное сырьё.
Самородная сера (S) бывает кристаллической и аморфной. Преобладает
сера ромбической сингонии устойчивой до t 95,50С. Моноклинная сера устойчива при t 95,5-1190С, а аморфная – метастабильна. Твердость 1-2. температура
плавления ромбической серы 1120С. Тепло- и электропроводность низкая, нерастворима в воде и кислотах, но хорошо растворима в органических жидкостях. Окисляется на воздухе, легко возгорается.
Применение. Производство серной кислоты используемой при производстве минеральных удобрений, в химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, резинотехнической, фармацевтической, пищевой промышленности, при производстве взрывчатых веществ, синтетических материалов,
инсектицидов и др.
Промышленно-генетические типы месторождений самородной серы:
1. Вулканогенные:
гидротермальные,
эксгаляционные,
вулканогенно-
осадочные, потоки самородной серы (м-я Камчатки, Курильских 0-вов, Япония,
Чили, Перу, Филлипин);
2. Экзогенные:
а)
сингенетические
стратиформные
в
сульфатно-
карбонатных толщах бассейнов лагунно-морского типа за счет жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий (Поволжье, Татария, Предкарпатье и
Сицилия, Италия); б) эпигенетические инфильтрационно-биохимические в горных породах за счет циркуляции восходящих и нисходящих вод при участии
28
сульфатредуцирующих бактерий (Водинское, Сырейско-Каменодольское - Россия, Гаурдак, Шорсу – Туркмения, Язовское – Украина).
Другие источники получения серы: колчеданные руды, отходы после
обогащения сульфидных руд, природные и отходящие промышленные газы, газы коксохимического производства, гипсы и ангидриты.
Борное сырьё.
Всего известно около 160 минералов, содержащих бор.
Основные промышленно значимые минералы подразделяются на:
1. Бораты, растворимые в воде (бура, кернит и др);
2. Бораты, растворимые в кислотах (пандермит, гидроборацид и др.);
3. Боросиликаты, растворимые в кислотах (датолит);
4. Боросиликаты, нерастворимые в кислотах (данбурит и др.);
5. Бороалюмосиликаты (турмалин).
Свойства бора и его соединений: бор способен поглощать нейтроны. Соединения бора имеют высокую температуру плавления (20000С), высокую
твердость, флюсующую способность, дезинфекционные свойства и др.
Соединения бора применяются более чем в 100 отраслях промышленности и сельского хозяйства: производство твердых сплавов (карбида, нитрида,
боразона); производство износостойких, термо и химически стойких сплавов
для ракето - и самолетостроения; в качестве флюсов и присадок в металлургии;
антидетонаторы, производство пластмасс; производство негорючей бумаги;
производство микроудобрений; медицина; кожевенная, консервная, текстильная, мыловаренная промышленность; атомная энергетика; для защиты от
нейтронного излучения.
Генетические типы промышленных месторождений:
1. Контактово – метасоматические (скарновый): магнезиально - скарновые
содержат людвигит, суанит, котоид (Таёжное в Якутии, в Забайкалье, Дальнем
Востоке, КНР и КНДР); и известково – скарновые содержат данбурит и датолит
(Тырныауз – Сев. Кавказ, Дальнегорское – Дальний Восток, Казахстан, Памир);
29
2. Гидротермальные высоко – и среднетемпературные турмалиновые (Сибирь, Д.Восток);
3. Эксгаляционные месторождения представлены борсодержащими горячими источниками в областях современного вулканизма (Италия, Тибет, Камчатка, воды грязевых вулканов Тамани и Керченского полуострова);
4. Вулканогенно – осадочные в современных и погребенных озёрных отложениях представлены колеманитом, пандермитом, бурой, кернитом и др. (Кырка – в Турции, Камер – США, Перу, Чили, Тибет);
5. Химические, связанные с залежами каменной и калийной солей, представлены борацитом и калиборитом (Индер, Челкар – Казахстан, Германия,
США);
6. Остаточные и инфильтрационные в гипсовых шляпах соляных куполов
представлены ашаритом, колеманитом, улекситом (Индер, Сатимола – Казахстан, Германия).
Литература: [3] с.463-476; [2] с.189-214; [1] с.30-58; [4]с.17-29, 60-72;
[14, 22, 36, 37]
Проектное задание для самостоятельной работы:
- охарактеризовать наиболее значимые месторождения агрономического сырья в России.
- написание и оформление реферата в рукописном или электронном виде и подготовка
к защите.
Тесты рубежного контроля к модулю 3.
Тест
Тест 1
Вопрос
Варианты ответов
К какому генетическому типу принадлежат месторож- а)вулканогенный
дения фосфоритов?
б)осадочный
в)магматический
г)грейзеновый
д)пегматитовый
30
Тест2
Какое из перечисленных не является месторождением а)Верхнекамское
минеральных солей ?
б)Кара-Богаз-Гол
в)Старобинское
г)Гаурдак
д)СлавянскоАртёмовское
Тест 3
Какое из перечисленных видов полезных ископаемых а)магнезит
не находит применения в сельском хозяйстве?
б)апатит
в)фосфорит
г)калийные соли
д)гипс
Тест 4
Какое полезное ископаемое добывается методом под- а)минеральные соли
земной выплавки?
б)апатит
в)бораты
г)тальк
д)сера
МОДУЛЬ 4. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ И СЫРЬЯ ДЛЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА.
Комплексная цель: показать разнообразие природных строительных материалов и обеспеченность ими России.
Лекция 12(2 часа). Пески и глины.
Пески: применение в промышленности, генетические типы месторождений, ресурсы. Глины: общие сведения, основные физико-химические и технологические свойства и применение, генетические типы месторождений, ресурсы
Песчаные породы
Песок и гравий являются рыхлыми и сыпучими осадочными породами,
состоящими из мелких обломков и зерен различных минералов и горных пород.
В песках размеры зерен от 0,01 до 2 мм, в гравии от 2 до 10 мм. Пески могут
быть мономинеральными или состоящими из двух или нескольких минералов.
31
Чаще преобладает кварц, содержание которого в кварцевых песках достигает
80% и более. Гравий в смеси с песком образует песчано-гравийные материалы.
Применение в промышленности:
Более 90% песков и гравия используется в строительстве, остальное приходится на долю особо чистых кварцевых песков, используемых в стекольной,
керамической, металлургической промышленности, в производстве ферросилиция, карбида кремния т.д. Применение песков в той или иной отрасли зависит
от соотношения количества SiO2 и примесей, а также от гранулометрического
состава. Пески и гравий используется в строительстве как наполнители бетонов, в производстве кирпича, вяжущих растворов, в дорожном строительстве. В
литейном производстве для изготовления формовочных смесей; как абразивный материал – для распиловки, очистки, полировки камня и металлических
отливок; в качестве фильтров для очистки воды.
Промышленно-генетические типы месторождений.
1.
Аллювиальный: древний – погребенных долин и террас (Киятское –
Татарстан, Красное – Коми; Березовское – Красноярский край); современный –
пойменные и русловые (Бурцевское – Нижнегородская обл., Игирминское –
Иркутская обл., Усть-Камское – Татарстан);
2. Морской и озерный преимущественно червертичного возраста (Егановское, Люберецкое – Московская обл.; Глебовское – Харьковская обл.; Сестрорецкое – Ленинградская обл.; Спасское - Ставропольский край; Кайганское Сахалин; Миллеровское – Ростовская обл.);
3. Флювиогляциальные (Струги – Красные – Псковская обл.; Луковицкое,
Сычевское
-
Московская
обл.;
Ханты-Мансийское
–
Тюменская
обл.;Гавриловское - Ленинградская обл.; Бельское – Тверская обл. и др);
4. Эоловый – дюны и барханы (Сосновское – Чувашия; Матакинское – Татарстан);
5. Элювиальные, делювиальные – мало используются;
6. Пролювиальные – окаймляют горные хребты (Средняя Азия, Кавказ).
32
Песчаники – это уплотненные сцементированные, метаморфизованные
пески, прочностные свойства которых зависят от состава цемента и характера
цементации. В состав цемента могут входить глинистые минералы, карбонаты,
кремнезём, окислы железа, фосфаты и т.д.
Применяются в строительном деле в качестве стенового камня, бута,
щебня и брусчатки, для получения точильных камней.
Генезис песчаников осадочный, цементация происходила на стадии диагенеза и категенеза, иногда и при метаморфизме (Черемшанское в Бурятии,
Шокшинское в Карелии, в Донбассе).
Глины
Глины это тонкодисперсные горные породы, состоящие преимущественно из слоистых алюмосиликатов и обладающие пластичностью. В зависимости
от преобладания какого-либо компонента глины подразделяются на аллофановые, каолинитовые, монтмориллонитовые гидрослюдистые, полыгорскитовые.
Технологические свойства:
1. Пластичность обусловлена минеральным составом, степенью дисперсности и присутствием коллоидных веществ.
2. Набухание – свойство глин увеличиваться в объеме при поглощении воды.
3. Усадка уменьшение объема при высыхании.
4. Спекаемость – способность при обжиге спекаться в камнеподобное твердое тело – черепок.
5. Огнеупорность – способность черепка выдерживать высокие температуры без размягчения и плавления.
6. Вспучивание при обжиге – увеличение объема и уменьшение плотности
глинистого материала.
7. Адсорбционные (поглотительные) свойства – способность поглощать и
удерживать на своей поверхности ионы и молекулы различных веществ.
8. Водоупорность.
9.
Относительная химическая инертность.
33
Применение в промышленности: в керамической, химической промышленности в качестве огнеупоров, в металлургии, легкоплавкие глины и аргиллиты используются для производства керамзитов и аглопоритов, в производстве цемента, в литейных формовочных смесях, при постройке гидротехнических сооружений, в строительстве, как наполнитель при производстве бумаги,
резины, пластмасс. В качестве сорбентов в нефтеперерабатывающей промышленности, пищевой, текстильной, фармацевтической, при бурении скважин.
Промышленно-генетические типы месторождений:
1. Остаточные месторождения кор выветривания: каолинитовые, бентонитовые, гидрослюдистые (Урал, Украина).
2. Осадочные – морские, лагунные, озёрные и речные (Борщевское – Россия,
Черкасское – Украина), ледниковые (Псковская, Новгородская, Ленинградская
области), эоловые (юг России и Украины).
3. Вулканогенно-осадочные – в водных бассейнах вследствие гальмеролиза
образуются бентониты (Гумбри- Грузия, Огланлинское – Туркмения).
4. Гидротермальные – бентониты, каолины (Сарыгюхское – Армения, Асканское – Грузия, Гусевское – Приморье Россия).
5. Метаморфизованный тип месторождений – аргиллиты (Биклянское – Россия, Черкасское – Украина).
Литература: [2]с.231251; [3]c.483-501; [1]с.240-245, 256-260; [4]с.272-287;
[6, 13, 15, 38, 39, 40]
Лекция 13.(2часа). Карбонатные породы. Гипс и ангидрит.
Карбонатные породы: характеристика видов пород и их примененение,
генетические типы месторождений, ресурсы. Гипс и ангидрит: основные физико-химические и технологические свойства, применение, генетические типы
месторождений, ресурсы.
Карбонатные породы
К карбонатным породам относятся известняки, доломиты, мраморы, мергели, травертины, известковая гажа, карбонатиты. В их составе преобладают
34
карбонаты кальция, магния и железа. Общими свойствами карбонатных пород
являются: невысокая твердость, хорошая растворимость в соляной кислоте. В
зависимости от структурно – текстурных особенностей, состава и наличия примесей карбонатные породы находят применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Основными потребителями карбонатных
пород являются промышленное, жилищное и дорожное строительство, металлургия, производство вяжущих веществ и химическая промышленность. В
строительстве используют: в качестве бута, щебня, стенового и облицовочного
камня, для производства строительной извести, производства цемента. В металлургии – в качестве флюсов и огнеупоров, в химической промышленности –
в производстве соды, карбида кальция, хлора и хлороформа, едких калия и
натрия в пищевой промышленности – при производстве сахара, а также в стекольной, бумажной, лакокрасочной, резиновой и др. отраслях. В сельском хозяйстве – для известкования почв и подкормки животных.
Промышленно-генетические типы месторождений:
1. Осадочные – морские представлены известняками доломитами, мергелями и мелом. По условиям образования различаются биогенные, хемогенные и
смешанные. Промышленные месторождения известняков – на значительной части Восточно-Европейской и Сибирской платформ, на Урале, в Кузбассе, на
Алтае, Красноярском крае, на Кавказе, в Ростовской области (Жирновское месторождение); доломитов – на Урале (Сухоререченское) в Енисейском кряже,
хребте Малый Хинган; мела – Вольская группа (Саратовская обл.); мергелей Новороссийская группа месторождений;
2. Метаморфизованные – мраморы и мраморизованные известняки (Белогорское в Карелии; Кибик –Кордонское в Саянах).
Гипс (CaSO4 · 2H2O) и ангидрит (CaSO4)
Химические, физические и технологические свойства: кристаллы гипса
прозрачны, зернистые агрегаты окрашены примесями в разные цвета; тонкозернистый просвечивающий агрегат – алебастр; тонковолокнистый – селенит.
При прокаливании гипс теряет кристаллизационную воду. При t = 100-1800С
35
переходят в полугидрат (CaSO4 · 0,5H2O); при t = 200-2200С - искусственный
ангидрит, растворимый в воде; при t = 800-10000С – эстригипс, при t = 16000С –
в жженую известь СаО. Невысокая твердость, легко поддаётся обработке.
Применение в промышленности: в строительстве, производстве вяжущих
материалов, в медицине, в химической, в бумажной промышленности, в сельском хозяйстве для гипсования почв, в качестве поделочного камня.
Промышленно-генетические типы месторождений:
1. Осадочные: сингенетические – осаждение из растворов (Новомосковское
в Тульской обл., Псковской обл., Каменомостское – Северный Кавказ – Россия,
Приднестровские месторождения – Украина); эпигенетические – при гидратации ангидрита (Заларинское в Иркутской обл., в Донбассе, Звоздеское в Архангельской обл.);
2. Остаточные месторождения «гипсовых шляп» - остаточные продукты
растворения каменной соли (Бриневское месторождение – Белоруссия):
3. Инфильтрационные – при растворении рассеянного в породах гипса и переотложении (Северный Кавказ, Средняя Азия, Казахстан).
Литература: [3]с.502-509, 460-462; [2]с.252-275; [1]238-240;
[4]с.287-300, 267-272; [41,42,43,44]
Лекция14 (2часа).Естественные строительные и облицовочные камни.
Строительные камни: общие сведения, применение и виды продукции,
промышленные свойства, генетические типы месторождений и их география,
ресурсы. Облицовочные камни: промышленные свойства, использование, география и типы месторождений, ресурсы.
Естественные строительные камни.
Природными строительными камнями являются магматические, метаморфические и осадочные горные породы различного состава. Применение их в
качестве строительных камней зависит от их физических и технологических
свойств. Наиболее важными являются прочность и долговечность, зависящие
от минерального состава породы, структурно-текстурных особенностей, трещиноватости, пористости и др. Наиболее стойкими породами являются: квар-
36
циты, граниты, сиениты, диориты. Карбонатные породы - известняки, доломиты и мраморы, несмотря на относительно невысокое сопротивление истиранию,
характеризуются прочностью на сжатие и применяются для внутренней и
наружной отделки зданий. Мелкозернистые породы обычно более прочны, чем
крупнозернистые. Для оценки пригодности породы в качестве строительного
камня проводится комплекс специальных лабораторных испытаний, включающий определение объемной массы, плотности, пористости, водопоглощения,
морозоустойчивости, прочности на сжатие, растяжение, изгиб, абразивной истираемости, вязкости и др. В зависимости от применения дополнительно изучают обрабатываемость, вязкость, огнеупорность, полируемость, устойчивость
окраски и др.
Облицовочные камни.
Природные облицовочные камни представляют специфическую группу
строительных материалов, промышленная ценность которых определяется
прежде всего их декоративными свойствами. Наряду с этим важным свойством
облицовочных камней является механическая прочность, способность принимать различные виды обработки поверхности и сопротивляемость атмосферным воздействиям — погодоустойчивость.
В качестве облицовочных камней используются горные породы различного происхождения: интрузивные — граниты, сиениты, диориты, габбронориты, лабрадориты; эффузивные — базальты, диабазы, андезиты, порфиры,
порфириты, вулканические туфы; метаморфические — мраморы, кварциты;
осадочные — известняки, доломиты, травертины, гипсы, песчаники, конгломераты и брекчии. Наиболее широко используются граниты и мраморы
Крупным районом добычи магматических и метаморфических пород высокого качества является Балтийский щит (Кольский полуостров, Карелия):
граниты разных расцветок и рисунков используемые в качестве облицовочного
и монументального камня. Другим крупным районом является Урал: граниты,
габбро, яшмы, мраморы. Многочисленные месторождения магматических и метаморфических пород известны на Алтае, Саянах, Забайкалье, Приморском
37
крае (граниты, базальты, габбро-диабазы, туфы). Значительными запасами различных строительных камней обладают также Украина, Казахстан, Армения.
Европейская часть и Западная Сибирь располагают многочисленными
месторождениями осадочных карбонатных пород, песчаников, конгломератов.
Литература: [3]с.514-521; [2]с.275-282; [1]с.261-271; [45, 46]
Проектное задание для самостоятельной работы:
-составить каталог облицовочных камней с указанием генетических типов их месторождений.
-подготовка к защите реферата.
Тест рубежного контроля к модулю 4.
Тест
Вопрос
Тест 1
Какие глины относятся к огнеупорным?
Тест 2
К какому генетическому типу принадлежат месторождения мраморов
Тест 3
Что является отличительным свойством глин?
Тест 4
Какие породы являются лучшими для производства
портландцемента?
Варианты ответов
а)монтмориллонитовые
б)каолинитовые
в)гидрослюдистые
г)бейделлитовые
д)бентонитовые
а)вулканогенному
б)магматическому
в)осадочному
г)пегматитовому
д)метаморфическому
а)пластичность
б)твёрдость
в)спайность
г)пористость
д)растворимость
а)гипс
б)мергель
в)фосфорит
г)сиенит
д)песок
38
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
Основная
1. Ерёмин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые: Учебник.– М.; Издво МГУ, 1991, - 284 с.
2. Карякин А.Е., Строна П.А. и др. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. М. Недра. 1985.
3. Татаринов И. К., Карякин А.Е. и др. Курс месторождений твердых полезных ископаемых Л. Недра, 1975.
4. Романович И.Ф. Месторождения неметаллических полезных ископаемых.
М., Недра. 1986.
5. Романович И.Ф., Коплус А.В. и др. Промышленные типы месторождений
неметаллических полезных ископаемых. М., Недра, 1982.
Дополнительная
1. Арсеньев А.А., Вировлянский Г.М.,Смирнов Ф.Л. Геологические типы
промышленных месторождений апатита. М.Недра, 1971.
2. Барит (отв. ред. Петров В. П., Делицин И.С.) М., Наука, 1986
3. Борзунов В.М. Графит. М.,Недра, 1976
4. Ваганов В.И. Алмазные месторождения России и мира ( Основы прогнозирования) М., ЗАО Геоинформмарк ,2000
5. Высокомагнезиальное минеральное сырье (отв. ред. Петров В.П.) М.,Наука, 1991.
6.Генезис и ресурсы каолинов и огнеупорных глин (отв. ред. Петров В.П.) М., Наука, 1990.
7. Генетические типы, закономерности размещения и прогноз месторождений брусита и магнезита / Смолин П.П., Шевелев А.И. и др.- М., Наука,1984
8. Геолого-технологические модели месторождений фосфоритовых руд., М.,
Недра , 1986
9. Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н., Гаврилов Л.П. Геология месторождений
драгоценных камней. - М., Недра,1982
10. Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н. Геология месторождений поделочных
камней. М., Недра, 1983
39
11. Киевленко Е.Л. Геология и оценка месторождений исландского шпата.М. Недра, 1974.
12. Кужварт М. Неметаллические полезные ископаемые (пер. с англ.). -М.,
Мир 1986.
13. Кузнецов А.В., Шаманский И.Л., Миропольская Г.Л. Формовочные и стекольные пески СССР. - М.,Недра, 1981.
14. Малинко С.В. и др. Минералы бора . - М. Недра, 1991
15. Месторождения каолинов СССР. - М., Недра, 1974.
16. Милашев В.А. Алмаз. Легенды и действительность. М., Недра, 1989.
17. Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. - М. Наука. 1973
18. Природные цеолиты. - М., Наука 1980.
19. Природные цеолиты России. - Новосибирк, 1992
20. Савельев А.К. Геология баритовых месторождений. М.,Недра, 1978.
21. Самсонов Я.П., Савельев А.К. Геология месторождений фторсодержащего сырья. М., Недра, 1980
22.Строение
и
закономерности
размещения
серных
месторождений
СССР.(Китык В.И., Полкунов О.Т. и др.). Киев, Наукова Думка, 1979
.
23. Минеральное сырьё, Алмазы. //Справочник- М.: ЗАО «Геоинформмарк» 1998.- 51с.
24.Минеральное сырьё. Камнесамоцветное сырьё. //Справочник.- М. ЗАО
«Геоинформмарк», 1998 - 77 с.
25.Минеральное сырьё. Пьезооптическое сырьё //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 - 42 с.
26. Минеральное сырьё. Флюорит. //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1997 - 32 с.
27. Минеральное сырьё. Графит. //Справочник. –М.: ЗАО «Геоинформмарк»,
1997 -30 с.
28. Минеральное сырьё. Магнезит и брусит. //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1999 – 33с.
40
29. Минеральное сырьё. Барит. //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1997 – 39с.
30. Минеральное сырьё. Слюда. //Справочник. – М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1997 – 44 с.
31. Минеральное сырьё. Асбест //Справочник. – М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1999 – 40 с.
32. Минеральное сырьё. Тальк и пирофиллит //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 - 37 с.
33. Минеральное сырьё. Цеолиты. //Справочник. – М. ЗАО «Геоинформмарк», 1999 – 29 с.
34. Минеральное сырьё. Руды фосфатные //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 - 41 с.
35. Минеральное сырьё. Соли минеральные //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1999 - 73 с.
36. Минеральное сырьё. Серное сырьё. //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1997 - 35 с.
37. Минеральное сырьё. Борное сырьё. //Справочник.- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 - 32 с.
38.Минеральное сырьё. Песок кварцевый. //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1999 – 36 с.
39.Минеральное сырьё. Сырьё песчано-гравийное. //Справочник- М. ЗАО
«Геоинформмарк», 1998 – 23 с.
40.Минеральное сырьё. Глины //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1999 – 36 с.
41.Минеральное сырьё. Известняк. //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1999 – 36 с.
42. Минеральное сырьё. Мел //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1997
– 18 с.
43. Минеральное сырьё. Доломит. //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк»,
1998 – 24 с.
41
44. Минеральное сырьё. Гипс и ангидрит.. //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 – 22 с.
45.Минеральное сырьё. Строительные камни и заполнители бетона.
//Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 – 22 с.
46. Минеральное сырьё. Камни облицовочные. //Справочник- М. ЗАО «Геоинформмарк», 1998 – 24 с.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.
Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории и
минералогическом музее геолого-географического факультета ЮФУ.
Цель занятий - изучение геологического строения промышленнозначимых отечественных и зарубежных месторождений нерудного сырья с использованием геологических карт, разрезов, схем и слайдов; установление минералогического состава и структурно- текстурных особенностей различных
видов нерудных полезных ископаемых по образцам рабочей коллекции.
ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ.
Занятие 1 (2 часа). Ознакомление с образцами неметаллических полезных ископаемых из различных месторождений в минералогическом музее геофака ЮФУ.
Занятие 2 (2 часа). Изучение минерального состава и структурно- текстурных особенностей нерудных полезных ископаемых по образцам рабочей
коллекции.
Занятие 3 (2 часа). Изучение геологического строения наиболее промышленно значимых месторождений индустриального сырья.
Занятие 4 (2 часа). Изучение геологического строения месторождений
химического и агрономического сырья..
Занятие 5 (2 часа). Изучение геологического строения месторождений
природных строительных материалов и сырья для их производства.
42
Занятие 6 (2 часа). Защита и обсуждение рефератов.
Занятие 7 (2 часа). Защита и обсуждение рефератов.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.
При посещении музея студенты знакомятся со всем разнообразием неметаллических полезных ископаемых, их структурными и текстурными особенностями, количественными взаимоотношениями
полезных и сопутствующих
компонентов.
При работе с образцами рабочей коллекции студенты должны определить
минералы и горные породы, являющиеся неметаллическими полезными ископаемыми, сравнить одноимённые образцы из различных месторождений. В
конце занятий каждый студент обсуждает с преподавателем результаты своих
определений.
При изучении геологического строения наиболее промышленно значимых
месторождений студенты внимательно изучают по геологическим картам и
разрезам, содержащимся в «Учебном пособии» и раздаточном материале, формы рудных тел, их положение в общегеологической ситуации, характер распределения полезных компонентов. Используя таблицы приведённые в «Учебном
пособии» необходимо определить промышленно-генетический тип
каждого
изучаемого месторождения, наличие сопутствующих полезных ископаемых.
При защите реферата каждый автор должен кратко изложить суть проблемы, осветить свойства полезного ископаемого, области его использования и
охарактеризовать основные месторождения данного вида сырья. Желательно
доклад представить в виде презентации. По окончании доклада проводится его
обсуждение.
43
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЕ СТУДЕНТОВ
Одной из действенных форм овладения навыками самостоятельной работы является углубленное изучение и сознательное осмысление какой-либо проблемы. В период подготовки реферата на заданную тему студент должен овладеть приёмами и навыками систематизации разрозненных данных, умением
ориентироваться в море информации и правильно и доходчиво изложить суть
проблемы.
Каждый студент в течение семестра должен подготовить реферат на одну
из заданных тем . Это будет способствовать приобретению им навыков поиска
и осмысления данных об условиях образования и областях применения какоголибо конкретного нерудного полезного ископаемого, что необходимо при работе на производстве и ведении научных исследований. При написании реферата
вырабатываются навыки стройного и последовательного изложения материала
и способность аргументировано защищать излагаемые факты и выводы.
При работе над рефератом рекомендуется использовать дополнительную
литературу, приведенную в списке, специальные периодические издания и сведения из интернета. Представить реферат можно в машинописном, электронном или в виде презентации.
Реферат должен содержать следующие разделы:
1. Введение .
2. Свойства полезного ископаемого: физические, химические, технологические.
3. Области применения.
4. Промышленно-генетические типы месторождений с примерами конкретных
месторождений.
5. Экологические последствия разведки и разработки данного полезного ископаемого.
6. Данные о производстве и потреблении этого вида сырья.
7. Список использованных источников информации.
Темы рефератов:
44
1. Алмаз.
2. Графит.
3. Корунд.
4. Ограночные и поделочные камни.
5. Слюды.
6. Пьезооптический кварц.
7. Флюорит.
8. Исландский шпат.
9. Асбесты.
10. Тальк и пирофиллит.
11. Барит и витерит.
12. Цеолиты.
13. Фосфатное сырье.
14. Минеральные соли.
15. Гипс и ангидрит.
16. Сера.
17. Борное сырье.
18. Глины.
19. Песчаные породы.
20. Карбонатное сырье.
21. Кремнистое сырье.
22. Естественные строительные камни.
23. Материалы формовочные.
24. Сорбенты.
25. Краски минеральные.
26. Керамическое сырье.
27. Сырье изоляционное.
28. Сырье стекольное.
29. Сырье цементное.
45
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ.
1. Неметаллические полезные ископаемые: свойства и значение в экономике страны.
2. Классификация неметаллических полезных ископаемых по основным
областям их применения.
3. Промышленно-генетические типы месторождений алмаза.
4. Кимберлитовые месторождения алмазов. Механизм образования, особенности строения, алмазоносность.
5. Лампроитовые месторождения алмазов. Общая характеристика.
6. Условия формирования и перспективность алмазоносных россыпей .
7. Технологические свойства алмаза и области его применения.
8. Графит. Основные генетические типы промышленных месторождений.
Привести примеры.
9. Графит. Физические, химические и технологические свойства. Области
применения.
10. Ювелирные и поделочные камни. Классификация и общая характеристика.
11. Промышленные типы месторождений ювелирных и поделочных камней.
12. Корунд. Химические, физические и технологические свойства. Области применения.
13.Генетические типы месторождений благородного и технического корунда. Примеры промышленных месторождений.
14. Пьезо-оптический кварц. Общая характеристика, области применения.
15. Промышленно-генетические типы месторождений пьезо-оптического
кварца. Привести примеры.
16. Флюорит оптический. Свойства, применение, промышленные типы
месторождений
17. Плавиковый шпат. Промышленные типы месторождений, области
применения.
46
18. Исландский шпат. Свойства, применение, генетические типы промышленных месторождений.
19. Тальк. Свойства, применение, промышленные типы месторождений.
20. Магнезит и брусит. Промышленно-генетические типы месторождений, применение.
21. Слюды. Общая характеристика , свойства, применение.
22. Генетические типы промышленных месторождений мусковита. Примеры месторождений.
23. Генетические типы промышленных месторождений флогопита и вермикулита. Примеры месторождений.
24. Асбесты. Классификация,технологические свойства и области применения.
25. Асбесты. Генетические типы промышленных месторождений. Примеры месторождений.
26. Барит и витерит. Свойства, применение, генетические типы промышленных месторождений.
27. Цеолиты. Общая характеристика, свойства, области применения.
28. Промышленные типы месторождений цеолитов. Примеры месторождений.
29. Фосфатное сырье. Общая характеристика, области применения.
30. Апатит. Промышленные типы месторождений. Примеры месторождений
31. Фосфориты. Промышленные типы месторождений. Примеры.
32. Минеральные соли. Общая характеристика. Применение.
33. Сера. Физические и химические свойства, применение.
34. Промышленные типы месторождений самородной серы.
35. Техногенные источники серы.
36. Борное сырье. Классификация борсодержащих минералов, области
применения.
47
37. Промышленные типы месторождений боросиликатов и алюмосиликатов.
38. Промышленные типы месторождений боратов.
39. Песчаные породы. Общая характеристика и применение.
40. Песчаные породы. Промышленные типы месторождений.
41. Глины. Технологические свойства. Области применения.
42. Промышленные типы месторождений глин.
43. Карбонатные породы. Свойства и применение.
44. Промышленные типы месторождений карбонатных пород.
45. Гипс и ангидрит. Свойства и применение.
46. Гипс и ангидрит. Промышленные типы месторождений.
47.
Кремнистое
сырье.
Свойства,
применение,
промышленно-
генетические типы месторождений.
48. Естественные строительные камни. Общая характеристика.
49. Промышленные типы магматических, метаморфических и осадочных
месторождений строительных камней.
50. Минеральные соли. Промышленные типы месторождений.
ГЛОССАРИЙ.
Полезное ископаемое - природное минеральное образований, которое
может быть использовано промышленностью или из которого можно извлекать
металлы или минералы (с целью промышленного использования их).
Неметаллические (нерудные) полезные ископаемые - минералы и минеральные агрегаты, используемые либо в естественном виде, либо после химической или термической переработки.
Месторождения полезных ископаемых - это отдельные участки земной
коры, где в результате тех или иных геологических процессов накопилось минеральное вещество, которое по качеству, количеству, условиям залегания экономически выгодно добывать и использовать при соблюдении норм экологической безопасности.
48
Запасы полезного ископаемого - его количество в пределах данного месторождения полезных ископаемых.
Кондиции - минимальное содержание полезного компонента, достаточное для промышленной отработки месторождения.
ПЕРЕЧЕНЬ МЕТОДИЧЕСКИХ И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ.
1. Специализированная аудитория № 112 с наглядными пособиями.
2.Семестровый курс лекций.
3.Учебное пособие.
4. Презентация 14 лекций - 330 слайдов.
5 Демонстрационная коллекция нерудных полезных ископаемых в минералогическом музее геофака ЮФУ.
6. Рабочая коллекция образцов нерудных ископаемых для контроля знаний.
7. Темы рефератов.
8. Перечень вопросов, выносимых на экзамен.
9. Перечень рекомендуемой литературы.
10.компьютерный класс для работы с электронным демонстрационным и раздаточным материалом;
11.технические средства для показа презентаций, учебных видиофильмов.
49