Типичные черты биохимических месторождений фосфоритов, торфа, лигнита, угля, горючих сланцев, сапропеля, органогенных известняков и доломитов, опок, трепелов

Основы учения о полезных ископаемых. Лекция 14 Типичные черты биохимических месторождений фосфоритов, торфа, лигнита, угля, горючих сланцев, сапропеля, органогенных известняков и доломитов, опок, трепелов ФОСФОРИТОВ - желваковых, зернистых,ракушечниковых, в корах выветривания, гуано. - Эпохи фосфатонакопления: R, кембрий, O, D, P, J, K, палеоген, Q. - Ассоциация фосфоритов с карбонатными, углеродистыми, песчано-глинистыми и вулканогенно-осадочными породами. - Палеогеографический контроль: для желваковых и ракушечниковых фосфоритов это зоны мелководного шельфа, для зернистых фосфоритов это - окраины широкого шельфа в областях апвеллинга. - Причины осаждения фосфатов: химическая – щелочной барьер; биологическая - массовое размножение, отмирание и захоронение организмов и продуктов их жизнедеятельности (водорослей, бактерий, оболюсов, ихтиофауны, костей позвоночных, копролитов и гуано). - Пластовая и линзовидно-пластовая форма рудных залежей, слоистые, биогенные и массивные текстуры руд. - Обогащенность руд Sr, TR и U. - Значение океанических вод, апвеллинга и вулканических источников в образовании фосфоритов. КАУСТОБИОЛИТОВ - Гумусовое и сапропелевое органическое вещество (ОВ). - Основные условия накопления ОВ: - жаркий влажный климат, высокие содержания P, C, Н, О, N, S и др.; пологий равнинный рельеф в крупных впадинах; - неполное окисление ОВ в диагенезе при интенсивном взаимодействии аэробных и анаэробных микроорганизмов; - минимум терригенного и вулканогенного материала; - оптимальное соотношение скоростей тектонического опускания и биохимических реакций, в том числе фотосинтеза; - эпохи накопления ОВ, в частности, углей - С, P, J, K, КZ - Паралическая и лимническая угленосные формации - Генетические типы угленосных отложений: мангровые заливы, дельты, верховые и низинные торфяные болота. - Накопление горючих сланцев в заливах, проливах и бессточных котловинах типа Черного моря. Органофильные элементы: O, N, C, H, S и P, Si, Cu, Fe, V, Mo, Se, Ni, Cr, Sr, REE, Li Токсичные элементы хорошо растворимые: Be, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Te, Ra, Ag, Ca, U, Hg, Pb, Sb, Bi, Ba, B плохо растворимые: Ti, Hf, Zr, W, Nb, Ta, Ga, La, Os, Ru, Rh, Th особо токсичные: Pb, Hg, Cd, Tl, Jr, Pt, Au, Bi, 210Po, Fr, Ra, Ac, Ku, 239Pu Распределение элементов, распространённых в нефти, по степени их токсичности для человека /Якуцени, 2012/ Не токсичны германий, золото, серебро (токсично только для низших форм жизни, антисептик), стронций, цезий, цирконий Мало (умеренно) токсичны иридий, иттрий, рений, рубидий, скандий, титан, ниобий Токсичны Высокотоксичны ванадий, никель, кобальт, хром, марганец, цинк, медь, мышьяк, селен, сера, тантал бериллий, кадмий, ртуть, свинец, олово, таллий, сурьма, индий, молибден Уран и другие сильные радиоактивные излучатели Основные направления экспорта фосфорных концентратов (цифры в кружках – объемы транспортировки, млн.т в год) /Ставский и др.,2011/ Типы месторождений фосфоритов: желваковые (конкреционные), зернистые, включая микрозернистые, ракушечниковые, в корах выветривания, гуано. Бактерии в протерозойских фосфоритах Хубсугульской впадины /ПИН РАН/ Эпохи фосфатонакопления: R, кембрий, O, D, P, J, K, палеоген, Q. Геологические разрезы по месторождениям зернистых фосфоритов хр. Каратау в Южном Казахстане По А.М.Тушиной. 1-3 - фосфатные руды: 1 - богатые (а - низкомагнезиальные, б - магнезиальные, в высокомагнезиальные); 2 - рядовые; 3 - бедные; 4 - фосфатно-кремнистые руды; 5 - кремнистые руды; 6 - доломиты; 7 - песчаники, алевролиты. Ассоциация фосфоритов с карбонатными, углеродистыми, песчаноглинистыми и вулканогенно-осадочными породами. Палеогеографический контроль: для желваковых и ракушечниковых фосфоритов это зоны мелководного шельфа, для зернистых фосфоритов это - окраины широкого шельфа в областях апвеллинга (привноса глубинных восходящих океанических вод на шельф). Обогащенность руд Sr, TR и U за счет изоморфизма с Ca и хемосорбции фосфатом кальция. На порядок более высокая биопродуктивность, чем море (Кара-Богаз – 70 мг/л ОВ против 6 в Каспии) (Беркелиев, 2013) Георгиевский , 2016 Общий вид фосфоритов Хубсугульского месторождения. Ув.50х Георгиевский , 2016 Электронно-микроскопическое строение Протравленная поверхность пластины Фосфатизированные чехлы нитей цианобактерий. СЭМ. Ув. 200х Электронно-микроскопическое строение микроракушняковых фосфоритов Дзабханской зоны (томотский уровень фосфатизации). СЭМ. Ув. 170 х и 500х Георгиевский , 2016 Характер переслаивания пород фосфоритной пачки. Канава 13. Харанурское месторождение Георгиевский , 2016 Мелко-среднеобломочная фосфоритная брекчия с фосфорит-доломитовым псаммитовым цементом. Нижняя часть первого ритма. Первый фосфоритный пласт. Скв. 46. Харанурское месторождение Известняк тонкогоризонтальнослойчаты й. Средняя часть 4-го ритма. Скв. 232. Харанурское месторождение. Среднее содержание урана в фосфоритах различных регионов мира (г/т). Составил Георгиевский А.Ф., 2016 Составил Георгиевский А.Ф., 2016 Эпохи накопления ОВ, в частности, углей - С, P, J, K, КZ, ресурсы по которым распределены примерно равномерно. Два типа накапливающегося органического вещества (ОВ) - гумусовое и сапропелевое, соответствующие сапропелитовые и гумолитовые угли и сапропелевое органическое вещество (кероген) горючих сланцев. Генетические типы угленосных отложений: мангровые заливы, дельты, верховые и низинные торфяные болота; условия накопления горючих сланцев в заливах, проливах и бессточных котловинах типа Черного моря. Торфяноглеевая почва тундры Дерновоподзолистая суглинистая почва Подмосковья Рисунки Качинского,1975) Литотипы угольных толщ /Российская угольная энциклопедия, 2007/ Уголь бурый и каменный, антрацит /Ильин, 2013/ Основные условия накопления ОВ: - жаркий влажный климат, высокие содержания P, C, Н, О, N, S и других биофильных элементов; - неполное окисление ОВ в диагенезе при интенсивном, но резко ограниченном в пространстве взаимодействии аэробных и анаэробных микроорганизмов; - крупные депрессии; - пологий равнинный рельеф и, как следствие, минимальное поступление терригенного материала; - минимум вулканогенного материала; - оптимальное соотношение скоростей тектонического опускания и биохимических реакций, в том числе фотосинтеза; - эпохи накопления ОВ, в частности, углей - С, P, J, K, КZ, ресурсы по которым распределены примерно равномерно. Типы угленосных формаций: паралическая и лимническая; складчатых областей (Донбасс, Кузбасс, Печора, Караганда); переходных зон – наложенных впадин (Экибастуз, Минусинский, Улугхемский, Буреинский); платформ (Подмосковный, Тунгусский, Канско-Ачинский, Иркутский, Челябинский, Тургайский и др.). Типы месторождений угля по сложности строения Угольные месторождения простого строения Канско-Ачинского бассейна (юра) Относительно простое строение в Карагандинском бассейне Месторождения угля сложного строения Месторождения угля весьма сложного строения Ресурсы угля в РФ /Ильин, 2013/ /Ильин, 2013/ 7-15% метана в воздухе взрывается! Показатели химического состава и технологических свойств углей /Романович, 1992/ Группа углей Ма рка Элеме н тный состав Содержа ние углерода Сг, % Содержа ние водород а г Н, % Выход летучих Vг, % Технические параметры Теплота cгорания Q, Дж/кг Влажность рабочего топлива Wp для бурых углей (в %) и толщина пластического слоя Y (в мм) для каменных углей Бурые Б1 Б2 Б3 Менее 76 5,5-6,5 42 28980 – 30908 Wp>40 Wp=30-40 Wp<30 Каменные Д Г Ж К Т ОС 76-86 78-89 84-90 87-91 90-95 89-94 5,6-6,4 4,8-5,3 4,5-6,0 4,4-5,6 2,7-4,0 4,1-5,2 37 35 27-35 18-27 9-7 14-22 30908 - 33600 33180 - 34225 34252 - 36249 35280 - 36240 30660 - 36750 35700 – 36750 Y<6 Y = 6 – 25 Y > 21 Y > 14 Y = 6 – 13 ( и менее) Антрациты ПА 92 – 93 93 – 98 1,2 – 2,7 <9 <9 36750 - 35280 - А1 –А6