ГЕОЛОГИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

РОЛЬ ГЕОЛОГА

Круг неметаллических полезных ископаемых настолько широк, что о работе геолога можно сказать только в общих чертах. Производящий концерн, привлекая к работе геолога, требует от него участия в одной или нескольких следующих сферах деятельности: 1) общих геологических исследованиях; 2) поисках новых месторождений; 3) промышленной оценке проявлений полезных ископаемых; 4) расширении запасов известных месторождений; 5) подготовке месторождений к промышленному освоению .

Общие геологические исследования, направленные на выяснение закономерностей распространения и происхождения полезных ископаемых, обогащающие геологическую теорию и поднимающие ее значение в открытии новых месторождений, до сих пор не получили должного развития. В некоторых отраслях промышленности неметаллических полезных ископаемых в проведении широких теоретических геологических исследований нет острой необходимости. Например, известные запасы каменной соли настолько велики, что на их базе возможно значительное увеличение добычи. Но запасы большинства неметаллических полезных ископаемых ограниченны, и в ближайшем будущем появится необходимость в освоении новых месторождений, а современная геологическая теория не может оказать существенной помощи в обнаружении этих месторождений.

Это особенно справедливо в отношении полезных ископаемых, залегающих под значительными толщами пустых пород — калийных солей, троны, буры, серы соляных куполов. (Главная причина щедрой поддержки нефтяной промышленностью общетеоретических геологических исследований заключается в том, что нефть и газ всегда встречаются только в скрытых на больших глубинах месторождениях.) Нет основания считать, что большая часть месторождений ценных неметаллических полезных ископаемых уже открыта. Высказывание Беннермена о металлах в равной мере можно отнести и к некоторым неметаллическим полезным ископаемым: «Трудности, с которыми сталкивается минеральная промышленность в настоящее время, заключаются не в отсутствии месторождений, а в недостаточности наших знаний о том, как их обнаруживать» . Детальное геологическое картирование и изучение отдельных месторождений, а также крупномасштабное картирование рудных районов возглавляется Комитетом по общим исследованиям . Можно ожидать, что в будущем к работе такого рода будет привлекаться все больше геологов.

Студенту может показаться невероятным, что большинство месторождений полезных ископаемых в прошлом было открыто не геологами. Но если говорить о металлах, то большинство выходящих на поверхность месторождений было обнаружено старателями, которые «тщательно исследовали поверхность Земли, особенно внимательно испытывая образцы пород, выглядевшие необычно, и, что особенно важно, проходили горные выработки, шахты и штольни с целью изучения малейших проявлений полезных ископаемых»Магнезито-бруснтовое месторождение у Габбса. Невада, открыто старателем, то же можно сказать о крупнейшем в США месторождении вермикулита Либби в Монтане, которое было открыто благодаря выявлению старателем следов ванадия во вмещающих породах. Этот список можно продолжить. Что касается месторождений неметаллических полезных ископаемых, залегающих на большой глубине, то многие крупнейшие из этих месторождений были обнаружены случайно при бурении на другие полезные ископаемые.

Так, крупные калийные месторождения штата Нью-Мексико найдены при бурении на нефть, также была открыта и сера в районе побережья Мексиканского залива. Крупнейшие месторождения боратов в Калифорнии обнаружены при бурении на воду. В прошлом систематические геологические исследования отдельных территорий были большой редкостью, да и теперь они проводятся в ограниченных масштабах, в основном при поисках массового сырья — строительных материалов, флюсов, песков и гравия, мало интересующих старателей. Геологические исследования начинаются обычно с тщательного знакомства с литературой, особенно по тем районам, в которых известны проявления интересующего геолога-разведчика полезного ископаемого. Другими словами, отправной пункт в такой работе — список месторождений полезных ископаемых, зарегистрированных ранее. Полевые исследования ^отдаленных малоизученных районах проводятся с использованием аэрофотоматериалов, аэромагнитной съемки и других современных методов поисков и разведки. Цель подобных геологических работ — как общее изучение района, так и поиски месторождений полезных ископаемых.

Если открытое месторождение имеет перспективы приобрести промышленное значение, оно должно быть тщательно изучено и оценено. При оценке месторождения учитываются следующие факторы: 1) размещение месторождения с учетом транспортировки и сбыта добытого полезного ископаемого; 2) количество и качество полезного ископаемого; 3) возможность отработки месторождения; 4) обогатимость и другие технологические свойства полезного ископаемого; 5) наличие воды, топлива и, наконец, энергетических ресурсов и другого необходимого сырья в данном районе . Разумеется некоторые из этих факторов негеологические, тем не менее для оценки месторождения геолог должен собрать данные по всем перечисленным пунктам, за исключением, возможно, первого. Разрешение большинства проблем по оценке месторождения требует участия целого коллектива специалистов.

Геолог должен быть тесно связан с горным инженером, отвечающим за добычу полезного ископаемого, а также со специалистом по обогащению, обеспечивающим экономическую эффективность процесса обогащения. Усилиями такой группы специалистов определяется объем полезного ископаемого, который может быть добыт на месторождении и экономически выгодно использован. Это требует намного большей точности и более крупномасштабных исследований по сравнению с применяемыми геологами при составлении обычных отчетов и карт. При разведке месторождения проводится картирование масштаба 200 футов в дюйме или крупнее.

Определяется состав вмещающих пород, мощность и характер вскрыши. Изучается изменение качества полезного ископаемого по поверхностным образцам и данным бурения. Бурением прослеживают, кроме того, залежь на глубину. Затем предпринимается попытка оконтурить залежь полезного ископаемого по бортовому содержанию (cutoff limit), за пределами которого разработка полезного ископаемого экономически нецелесообразна. Примерами факторов, которые контролируют бортовое содержание в залежи, могут служить определенное количество магния в известняках или степень пластичности глин. В арканзасских баритовых месторождениях бортовое содержание для баритовой руды определяется количеством в руде сланцев и других примесей. Бортовое содержание здесь выражается определенным значением удельного веса. Руда с удельным весом ниже 3,2 считается непригодной для разработки. Все эти вопросы должны быть выяснены в процессе разведки до начала освоения месторождения — строительства обогатительной фабрики, железнодорожной ветки и прочих хооруже- ний. Необходимость точного предварительного опробования и изучения месторождения определяется тем, что «на одном карьере или шахте могут встречаться одновременно различные типы руд (чистая руда, загрязненная руда, окисленная руда и др.) и пустых породВ статье, из которой взята приведенная выше цитата, подробно рассмотрены геологические и иные фвкторы, которые необходимо принимать ао внимание при оценке нового месторождения.

Прослеживание разрабатываемых залежей и нахождение новых в пределах известного рудного района проводится теми же способами, которые только что описаны. Геолог здесь работает в тесном контакте с инженером. Запасы большинства пластообразных осадочных полезных ископаемых, подобных известняку, или нерудных материалов, подобных пескам и гравию, распространение которых контролируется рельефом, могут быть увеличены благодаря тщательному картированию и исследованию образцов этих пород, отобранных из естественных обнажений, скважин, шурфов и опытных шахт. Как это ни странно, трудноразрешимые проблемы могут возникнуть даже в отношении сравнительно простых полезных ископаемых. Так, прослеживая в боковых направлениях мощные слои гипса на разрабатываемом месторождении в Новой Шотландии, установили, что иногда гипс резко и причудливо замещается ангидритом, не представляющим практической ценности. Геологам пришлось затратить немало труда, чтобы разобраться во взаимоотношениях этих пород. Для расширения запасов известных месторождений или нахождения новых месторождений неметаллических полезных ископаемых, залегающих в структурно очень сложно построенных комплексах, как, например, фосфатные ме« сторождения Айдахо или флюоритовые месторождения штатов Иллинойс — Кентукки, необходимо проводить детальное картирование с Применением бурения.

В повседневной работе рудничному геологу приходится решать вопросы, совершенно отличные от рассмотренных вышо. Она аналогична работе, проводимой в районном отделении нефтяной компании, и заключается в постоянном учете и обобщении данных по разрабатываемым месторождениям. На крупномасштабные карты ежедневно наносятся новые данные. Таким образом, на этих картах отражаются вседант ные, собранные-день за днем в забоях карьеров, подземных выработках и буровых скважинах. К этим картам обычно прилагаются детальные разрезы. Нередко в геологической службе рудника можно увидеть блок-диаграммы разрабаты^ ваемого месторождения. Сбросы, складки, выклинивания и другие нарушения нормального залегания рудного горизонта картируются и проектируются в направлении проводимых эксплуатационных работ. Эта работа иногда бывает однообразна и трудоемка. В качестве примера такой работы можно привести подсчет и регистрацию тончайших жилок хризотил- асбеста в керне серпентинита на асбестовом месторождении.

Но только благодаря такой кропотливой работе геолог получает данные о полезных ископаемых в недрах, сведения о запасах месторождения к некоторому моменту и, очевидно, наиболее достоверные материалы для понимания генезиса месторождения.

В некоторых необходимых случаях геолог может участвовать в руководстве горных работ на руднике, обогащении полезного ископаемого или операциях по сбыту продукции.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Свойства и применение неметаллических полезных ископаемых, распространение месторождений, методы добычи и обогащения, сведения о торговле, перевозках и ценах, а также библиография по всем этим вопросам приводятся в следующих трех книгах. Это основные работы, к которым следует в первую очередь обращаться всем интересующимся неметаллическими полезными ископаемыми:

1.         Неметаллические полезные ископаемые (1959). (Industrial Minerals and Rocks, 3 ed., New York, American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers).

2.         Ладу, Майерс (1951). Неметаллические минералы (R. В. L a d о о, W. М. М у е г s, Nonmetallic Minerals, 2ed.f New York, McGraw Hill).

3.         Факты и проблемы промышленности минералов, 1956 (Mineral facts and problems, 1956, U.S. Bureau of Mines Bull., 556, Washington, D. C., Government Printing* Office).

Статистические данные по неметаллическим полезным ископаемым и краткие сводки всех изменений в промышленности минералов приводятся в ежегодниках Горного бюро США (Minerals Yearbook, Washington, U. S. Bureau of Mines, D. C., Government Printing Office).

Ниже приводится список основных работ по экономической геологии и месторождениям рудных и неметаллических полезных ископаемых:

Бэтман (1950). Промышленные минеральные месторождения (А. М. Bateman, Economic Mineral Deposits, 2ed., New York, Wiley).

Бэйли (1930). Неметаллическое минеральное сырье (W. S. Bay ley, Non-metallic Mineral Products, New York, Holt).

Эммонс (1940). Основные принципы экономической геологии (W. Н. Emmons, Principles of Economic Geology, 2ed., New York, McGraw-Hill).

Лил ли (1936). Геология промышленных месторождений полезных ископаемых (Е. R. L i 11 е у, Economic Geology of Mineral Deposits, New York, Holt).

Линдгрен (1933). Минеральные месторождения (W. L i n d g г e n, Mineral Deposits, 4 ed., New York, McGraw-Hill).

Райе (1937). Экономическая геология (H. Ries, Economic Geology, 7 ed., New York, Wiley).

Tapp (1930). Введение в экономическую геологию (W. А. Т а г г, Introduction to Economic Geology, Mew York, McGraw-Hill).

В двух весьма ценных книгах рассматриваются вопросы сбора и систематизации первичных геологических материалов, их обработка и оформление:

1)        Феррестер (1946). Полевая и рудничная геология (J. D. Forrester, Field and Mining Geology, New York, Wiley).

2)        Мак-Кинстри (1948). Рудничная геология (H. Е. М с К i n s t г у, Mining Geology, New York, Prentice - Hall).

Рост .значения неметаллических полезных ископаемых в промышленности от того скромного положения, которое они занимали прежде, до современного промышленного значения освещается в работе Баулса «Семьдесят пять лет прогресса неметаллических полезных ископаемых» (О. Bowles (1948). Seventy-five years of progress in the nonmetallics, Seventy-five Years of Progress in the Mineral Industry, New York, A.I.M.E., 303—357).

Исчерпывающий анализ сырьевых проблем Соединенных Штатов можно найти в пяти томах Президентской комиссии материальной политики (под председательством Пэли), 1952. (The President's Materials Policy Commission (W. S. Paley, Chairman), 1952, «Resources for Freedom, 5 volumes, Washington, D. C., Covernment Printing Office.)

В этом так называемом «Докладе Пэли» («Paley report») для студентов, интересующихся неметаллическими полезными ископаемыми, особенно будет полезна гл. 7 т. I «Развитие минеральных ресурсов» и гл. 16, 18 и 19 т. II, в которых рассматриваются отдельные стратегические неметаллические полезные ископаемые, а в т. IV раздел «Перспективы развития технологии».

Данные о мировых минеральных ресурсах и международной торговле приводятся в атласе ван Ройена и Баулса, 1952, «Минеральные ресурсы мира» (W. van R о у е п, О. Bowles, The Mineral Resources of the World, New York, Prentice-Hall).

Сведения о важных стратегических минералах содержатся в книге Де Милле «Стратегические минералы» (1947). (J. В. DeMille, Strategic Minerals, New York, McGraw-Hill).

Введением в экономику минерального сырья может служить книга Воскуила «Минералы в мировой промышленности» (1955). (W. Н. Voskuil, Minerals in World Industry, New York, McGraw-Hill).

Геологические управления некоторых штатов США выпустили общие обзоры по месторождениям полезных ископаемых этих штатов. Автор считает из этих обзоров особенно ценной книгу под редакцией Райта «Минеральные богатства Калифорнии» (1957) (L. A. Wri ght (ed.), Mineral commodites of California, Calif. Div. Mines Bull., 176).

Ценным введением в геологию месторождений неметаллических полезных ископаемых Канады является книга «Геология промышленных месторождений полезных ископаемых Канады» (1957) (Canadian Institute of Mining and Metallurgy, The Geology of Canadian Industrial Mineral Deposits, Montreal, Canad. Inst. Ming, and Met.).

В конце описания отдельных неметаллических полезных ископаемых приводятся наиболее важные работы по геологии этих материалов.