Колебательные движения земной коры. Неметаллические полезные ископаемые

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Колебательные движения земной коры. Причины возникновения, механизм протекания, факторы, конечный результат

Колебательные движения земной коры, медленные поднятия и опускания земной коры, происходящие повсеместно и непрерывно. Благодаря им земная кора никогда не остаётся в покое: она всегда разделена на участки, одни из которых поднимаются, другие прогибаются. Колебательные движения земной коры происходили на протяжении всех прошлых геологических периодов и продолжаются сейчас. Они определяют размещение и изменение очертаний суши и моря на поверхности Земли, лежат в основе образования и развития ее рельефа.

Колебательные движения земной коры различны для прошлых геологических периодов, антропогенового периода и современной эпохи. Для выявления современных движений, происходивших в историческое время и продолжающихся ныне, применяют геодезические методы, основанные на длительных наблюдениях над уровнем моря или на повторных точных нивелировках. Колебательные движения земной коры измеряется миллиметрами (до 2--3 см) в год. Колебательные движения земной коры, начавшиеся с неогена и создавшие современные формы рельефа, называются новейшими и изучаются главным образом методами геоморфологии. Колебательные движения земной коры более ранних геологических периодов запечатлены в составе, слоистости и мощности отложений. Основные закономерности, связанные с Колебательные движения земной коры, разработал А. П. Карпинский. Его выводы получили развитие в работах А. Д. Архангельского. В дальнейшем проблему колебательных движений земной коры развивали М. М. Тетяев, Г. Ф. Мирчинк, Н. М. Страхов, В. В. Белоусов, А. Б. Ронов, В. Е. Хаян и др.

За рубежом Колебательные движения земной коры были выделены в конце 19 в. американским геологом Г. Джильбертом под названием эпейрогенических. В 20 в. изучением этих движений занимались французский геолог Э. Ог, немецкие геологи Х. Штилле, С. Бубнов и др. Исследованиями выявлены две разновидности Колебательных движений земной коры: общие колебательные движения и волновые. Общие Колебательные движения земной коры выражаются в одновременном поднятии или опускании обширных областей, охватывающих целый материк или значительную его часть. Благодаря общим колебательным движениям происходят трансгрессии и регрессии, меняются очертания суши и моря, изменяется состав морских осадков по вертикали, образуется их слоистость, возникают морские и речные террасы и так далее. Общие колебания состоят из движений многих порядков, наложенных друг на друга. Наиболее крупные общие колебания имеют период, измеряемый 200--300 млн. лет. Они лежат в основе тектонических циклов, которые проявляются прежде всего в повторяемости крупных трансгрессий и регрессий. На их фоне происходят частые трансгрессии и регрессии с меньшим периодом. Самые короткие циклы трансгрессий и регрессий измеряются тысячами и даже сотнями лет. Чем короче период цикла, тем более локально он проявляется. Средняя скорость общих колебаний, измеренная за длительный геологический срок, обычно выражается в сотых и десятых долях мм в год. Отдельные кратковременные колебания высших порядков происходят значительно быстрее, со скоростью, близкой к скорости современных Колебательных движений земной коры.

Волновые колебательные движения земной коры накладываются на общие колебания и выражаются в длительном расчленении любого крупного участка поверхности на зоны поднятий и прогибаний. Эти движения фиксируются в рельефе земной поверхности и распределении фаций и мощности осадочных отложений. Их амплитуда может достигать 15--20 км.

В развитии волновых колебательных движений земной коры наблюдаются различные режимы, из которых основные -- геосинклинальный и платформенный. В геосинклиналях волновые Колебательные движения земной коры очень контрастны и имеют большую амплитуду: узкие (в несколько десятков км) зоны поднятия и прогибания тесно примыкают друг к другу и часто разделены глубинными разломами. На платформах колебательные движения земной коры характеризуются малой амплитудой (до нескольких км) и крайне слабой контрастностью: широкие (сотни и тысячи км), в плане округлые области медленного поднятия и опускания коры плавно и постепенно переходят друг в друга.

Поскольку в течение геологической истории материков в целом геосинклинальный режим постепенно уступал свое место платформенному, Колебательные движения земной коры более поздних периодов суммарно менее интенсивны, чем те же движения в более ранние периоды. Однако в областях тектонической активизации (например, в Тянь-Шане) Колебательные движения земной коры снова приобретают чрезвычайно высокую интенсивность, хотя ранее там уже устанавливался на длительное время спокойный платформенный режим.

На поверхности островов и шельфового дна морей наблюдаются признаки древних, новейших и современных колебательных движений земной коры. О Колебательных движениях земной коры на дне глубоких океанов известно очень мало.

Предполагается связь колебательных движениях земной коры с изменениями плотности материала в верхней мантии и в глубине земной коры и с его перемещениями.

Изучение колебательные движения земной коры, медленные поднятия и опускания земной коры, происходящие повсеместно и непрерывно. Благодаря им земная кора никогда не остаётся в покое: она всегда разделена на участки, одни из которых поднимаются, другие прогибаются. Колебательные движения земной коры происходили на протяжении всех прошлых геологических периодов и продолжаются сейчас. Они определяют размещение и изменение очертаний суши и моря на поверхности Земли, лежат в основе образования и развития ее рельефа.

Методы изучения К. д. з. к. различны для прошлых геологических периодов, антропогенового периода и современной эпохи. Для выявления современных движений, происходивших в историческое время и продолжающихся ныне, применяют геодезические методы, основанные на длительных наблюдениях над уровнем моря или на повторных точных нивелировках. Эти наблюдения показывают, что обычная скорость современных К. д. з. к. измеряется миллиметрами (до 2--3 см) в год. К. д. з. к., начавшиеся с неогена и создавшие современные формы рельефа, называются новейшими и изучаются главным образом методами геоморфологии. К. д. з. к. более ранних геологических периодов запечатлены в составе, слоистости и мощности отложений.

Основные закономерности, связанные с К. д. з. к., разработал А. П. Карпинский. Его выводы получили развитие в работах А. Д. Архангельского. В дальнейшем проблему К. д. з. к. развивали М. М. Тетяев, Г. Ф. Мирчинк, Н. М. Страхов, В. В. Белоусов, А. Б. Ронов, В. Е. Хаян и др.

За рубежом К. д. з. к. были выделены в конце 19 в. американским геологом Г. Джильбертом под названием эпейрогенических. В 20 в. изучением этих движений занимались французский геолог Э. Ог, немецкие геологи Х. Штилле, С. Бубнов и др. Исследованиями выявлены две разновидности К. д. з. к.: общие колебательные движения и волновые. Общие К. д. з. к. выражаются в одновременном поднятии или опускании обширных областей, охватывающих целый материк или значительную его часть. Благодаря общим колебательным движениям происходят трансгрессии и регрессии, меняются очертания суши и моря, изменяется состав морских осадков по вертикали, образуется их слоистость, возникают морские и речные террасы и так далее. Общие колебания состоят из движений многих порядков, наложенных друг на друга. Наиболее крупные общие колебания имеют период, измеряемый 200--300 млн. лет. Они лежат в основе тектонических циклов, которые проявляются прежде всего в повторяемости крупных трансгрессий и регрессий. На их фоне происходят частые трансгрессии и регрессии с меньшим периодом. Самые короткие циклы трансгрессий и регрессий измеряются тысячами и даже сотнями лет. Чем короче период цикла, тем более локально он проявляется. Средняя скорость общих колебаний, измеренная за длительный геологический срок, обычно выражается в сотых и десятых долях мм в год. Отдельные кратковременные колебания высших порядков происходят значительно быстрее, со скоростью, близкой к скорости современных К. д. з. к.

Волновые К. д. з. к. накладываются на общие колебания и выражаются в длительном расчленении любого крупного участка поверхности на зоны поднятий и прогибаний. Эти движения фиксируются в рельефе земной поверхности и распределении фаций и мощности осадочных отложений. Их амплитуда может достигать 15--20 км.

В развитии волновых К. д. з. к. наблюдаются различные режимы, из которых основные -- геосинклинальный и платформенный. В геосинклиналях волновые К. д. з. к. очень контрастны и имеют большую амплитуду: узкие (в несколько десятков км) зоны поднятия и прогибания тесно примыкают друг к другу и часто разделены глубинными разломами. На платформах К. д. з. к. характеризуются малой амплитудой (до нескольких км) и крайне слабой контрастностью: широкие (сотни и тысячи км), в плане округлые области медленного поднятия и опускания коры плавно и постепенно переходят друг в друга.

Поскольку в течение геологической истории материков в целом геосинклинальный режим постепенно уступал свое место платформенному, К. д. з. к. более поздних периодов суммарно менее интенсивны, чем те же движения в более ранние периоды. Однако в областях тектонической активизации (например, в Тянь-Шане) К. д. з. к. снова приобретают чрезвычайно высокую интенсивность, хотя ранее там уже устанавливался на длительное время спокойный платформенный режим.

На поверхности островов и шельфового дна морей наблюдаются признаки древних, новейших и современных К. д. з. к. О Колебательных движениях земной коры на дне глубоких океанов известно очень мало.

Предполагается связь К. д. з. к. с изменениями плотности материала в верхней мантии и в глубине земной коры и с его перемещениями.

Изучение К. д. з. к. имеет большой практический интерес, поскольку оно помогает устанавливать закономерности распределения в земной коре таких формаций осадочных пород, с которыми связаны залежи полезных ископаемых (нефть, газ, уголь, осадочные руды Fe, Mn, фосфоритов, бокситов и др.).

Поскольку современные колебательные движения отражают процессы, происходящие в глубинах Земли, при изучении причин таких движений приходится сталкиваться с большим разнообразием явлений. Это обстоятельство чрезвычайно затрудняет изучение таких движений.

За последние годы неоднократно предпринимались попытки осуществить спектральный анализ современных вертикальных движений. Для различных профилей и в платформенных и в высокоподвижных областях получены спектры весьма сложного характера. Правда, удается подметить некоторые общие закономерности. Так, коротковолновая часть спектра в подвижных областях оказывается более интенсивно выраженной, чем в платформенных. Но это явление можно было предвидеть, ибо оно отражает давно известное геологам правило: в подвижных областях движения носят более дробный характер, чем на платформах. Гораздо интереснее факт наличия волн определенной длины практически во всех профилях на двух платформах -- Русской и Североамериканской. Оказалось, что в спектрах современных вертикальных движений этих платформ, как правило, присутствуют волны длиной в 300, 210, 170, 130, 100, 80 и 65 км.

Сейчас изучение глубинных источников современных вертикальных движений земной коры идет по линии построения частных моделей, дающих представление о возможном эффекте действия какого-либо одного из предполагаемых источников. Следует надеяться, что сложение этих моделей позволит создать в дальнейшем некую комплексную модель глубинных процессов, порождающих современные движения. Такая схема, видимо, будет достаточно сложной.

Поскольку современные вертикальные движения наиболее хорошо изучены на платформах, где эти движения, вероятно, наименее сложны по своим проявлениям, естественно было начать построение моделей именно для платформенных областей. При этом моделирование не охватывало области недавних оледенений и с другими недавними нарушениями нагрузки на земную кору. Эти области процессов восстановления изостатического равновесия в последние годы подверглись детальному исследованию, благодаря чему еще ранее удалось создать модели восстанавливающих процессов, вполне удовлетворительно согласующиеся с данными наблюдений.

Признаки новейших поднятий:

Морские террасы, береговые валы и ниши, приподнятые над современным уровнем моря.

Расширение площади, занятой прибрежными мелями, шхерами, полуостровами, расширение намывного берега.

Морские осадки, обнаруженные на суше вдали от берегов.

Речные террасы; дельты (не всегда).

Кайнозойские отложения и денудационные поверхности, приподнятые над уровнем местности, иногда изогнутые и разорванные.

Поднятие над уровнем моря коралловых рифов.

Признаки новейших опусканий:

Залитый водами моря эрозионный рельеф - террасы, речные долины, фиорды, каньоны.

Эстуарии, затопленные долины рек, лиманы.

Погруженные значительно ниже уровня моря коралловые рифы.

Этот перечень далеко не полный.

Современные же движения нагляднее всего обнаруживаются по историческим и археологическим признакам, а также по данным точных повторных нивелировок и триангуляций.

При изучении колебательных движений следует иметь в виду, что уровень океана, в свою очередь, может изменяться из-за изменения общего объема воды в океанах (таяние ледников, изменение конфигурации океанических впадин и др.). Такого рода колебания уровня моря, не связанные с тектоникой, называются эвстатическими. Их эффект сказывается одновременно и одинаково на всех берегах - по этому признаку можно отличить эффект эвстатических колебаний от эффекта вертикальных дифференциальных движений отдельных блоков земной коры.

Чтобы наглядно представить масштаб колебательных движений, составляют карты изобаз (изобазы - линии, соединяющие точки, испытывающие одинаковые поднятия или опускания).

Колебательные движения прошедших геологических периодов

Важнейший метод их изучения - метод анализа стратиграфической колонки. Пример: разрез коренных пород Подмосковья. Он состоит из следующих отложений: средний девон - лагунные осадки, верхний девон - известняки (шло погружение), нижний карбон - прибрежные фации - лагунные и континентальные угленосные отложения (каменные угли Подмосковного бассейна). Это свидетельствует о подъеме территории. В среднем карбоне распространены прибрежные песчаники и континентальные отложения, в верхнем карбоне - морские осадки, известняки с брахиоподами, морскими ежами, кораллами, мшанками. Пермские и триасовые отложения размыты в результате начавшейся герцинской складчатости. Континентальные условия сохранялись до юры. В поздней юре началось погружение (море пришло с юга). Вместо известняков - черные аммонитовые глины. Нижний мел - глауконитовые пески, во второй половине мела - поднятие, восстановление континентального режима. Суша интенсивно размывалась. Четко фиксируется четвертичное оледенение по присутствию моренных валунных суглинков, флювиогляциальных отложений.

Подобный анализ можно проводить всюду. Стратиграфический метод изучения колебательных движений был разработан крупнейшим русским геологом А.П.Карпинским. Наступление моря на сушу называется трансгрессией, отступление моря - регрессией.

Некоторые общие свойства колебательных движений

1) Множественность периодов колебательных движений. Эволюционные периоды развития земной коры обычно сменяются революционными, когда все формы движения масс достигают значительной интенсивности. Этапов оживления тектонических сил выделяется несколько, последние из них: каледонский (завершился в силуре), герцинский (карбон-пермь), альпийский (палеоген-неоген). В среднем колебательные движения подобного размаха охватывают примерно по 150 млн. лет. Они способны формированию или выпадению из разреза целых систем и отделов. На фоне этих движений развиваются все более и более мелкие колебательные движения, вплоть до таких, которые считаются ответственными за явление слоистости осадочных пород. Это не лишено оснований, хотя нужно учитывать и влияние климата.

В результате интерференции движений различного периода создается чрезвычайно сложная картина. К отложениям, связанным с вертикальными движениями короткого периода, относится, например, флиш. Это толща осадков, чаще терригенного характера, отличающаяся правильным чередованием в вертикальном разрезе различных пород. Так, верхнемеловой-палеогеновый флиш юго-восточного Кавказа следующий: конгломерат - известковый песчаник - обломочный известняк - мергель - глина; мощность цикла 0,5 - 2,0 м. Накопление многокилометровых по мощности толщ флиша происходило в условиях беспрерывных колебательных движений малого размаха и короткого периода.

2) Широкое площадное распространение колебательных движений. Колебательные движения распространены всюду. Видимо, существует зависимость : движения наиболее крупных периодов (десятки миллионов лет) контролируют поведение огромных участков земной коры масштаба материков, мелкие движения - меньшие площади.

3) Обратимость колебательных движений. Это явление смены знака движения: поднятие в одном и том же месте со временем сменяется опусканием и т.д. Но каждый цикл не является повторением предыдущего, он изменяется, усложняется.

4) Колебательные движения не сопровождаются развитием линейной складчатости и разрывов. В этом их отличие от орогенических движений. Но строго прогиб можно интерпретировать как складку большого радиуса. Это приводит и к возникновению системы неглубоких разрывных нарушений.

5) Колебательные движения и мощность осадочных толщ. При изучении колебательных движений важнейшее значение имеет анализ мощностей осадочных толщ. Мощность данной серии осадков в общих чертах суммарно соответствует глубине погружения участка коры, в пределах которого накопилась данная толща. составляют карты изопахит, т.е. линий равной мощности какой-либо толщи, показывающие суммарный эффект вертикальных движений во время накопления этой толщи.

Если известна мощность осадков, накопившихся за известный промежуток времени, т.е. глубина опускания данного участка коры, а также абсолютная длительность соответствующего отрезка времени, то можно рассчитать среднюю скорость погружения, например, в метрах за миллион лет.

М.С.Красс рассчитал, что средняя скорость вертикальных движений за короткие промежутки времени (101 - 102 лет) оказывается довольно большой (около 1 см в год для платформ и 1-10 см в год для подвижных областей). Но при расчетах на большие промежутки времени эта скорость уменьшается: за 103 лет - 10-1 и 1 см/год для платформ и подвижных областей соответственно и за 107 лет - 10-3 и 10-2 см/год соответственно. В этом отражается именно колебательный характер движений.

Большое значение при анализе колебательных движений имеет также изучение фаций отложений.

6) Колебательные движения и палеогеографические реконструкции. Колебательные движения - важное звено в сложной цепи разнообразных геологических процессов. Они теснейшим образом связаны со складкообразующими и разрывообразующими движениями, ими в значительной степени обусловлен ход трансгрессии и регрессии моря, изменения в очертаниях материков, характер и интенсивность процессов осадконакопления и денудации и т.д. Другими словами, колебательные движения - ключ к палеогеографическим построениям, они дают возможность понять физико-географическую обстановку прошедших времен и генетически увязать между собой ряд геологических событий. Изучая осадочные породы с помощью анализа мощностей и фаций, можно построить палеогеографическую карту - основной документ, фиксирующий наши знания о геологической истории, о направлении и масштабах геологических процессов. Большой вклад в познание колебательных движений внес русский геолог академик А.П.Карпинский.

2. Неметаллические полезные ископаемые. Драгоценные и полудрагоценные, поделочные камни. Минеральный состав, происхождение. Требования к качеству, вредные примеси. Применение. Месторождения Кузбасса

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ (а. non-metalliferrous minerals; н. nichtmetallische Mineralien, Steine und Erden; ф. ressources fossiles non-metalliques; и. fociles utiles no metalicas, minerales no metalicas, minerales no ferrosos) -- условно выделяемая группа разнообразных твёрдых полезных ископаемых, которые используются в народном хозяйстве непосредственно как горная порода, в виде отдельных минералов или каких-либо химических соединений, извлекаемых из породы.

Известно более 100 видов неметаллических полезных ископаемых (пород и отдельных минералов). По объёму добычи и потребления, а также в стоимостном выражении неметаллические полезные ископаемые уступают лишь топливным видам сырья. CCCP располагает крупными разведанными запасами и прогнозными ресурсами всех видов неметаллических полезных ископаемых. Единой, общепринятой геолого-промышленной классификации неметаллических полезных ископаемых до сих пор нет, несмотря на многочисленные попытки систематизировать неметаллические полезные ископаемые на генетической, минералого-петрографической или промышленной основе. В геологоразведочной практике неметаллические полезные ископаемые обычно подразделяются на: горно-химическое сырьё (фосфориты, апатитовые руды, калийные соли, борные руды, сера самородная, йод, бром, сульфат натрия и др.); горнотехническое (нерудное индустриальное и горно-металлургическое) сырьё (слюда, асбест, графит, тальк, баритовые руды, флюорит, каолин, бентонит, магнезит, кварцит, огнеупорное сырье, формовочные пески, флюсовые известняки и др.); нерудные строительные материалы -- различные горные породы (гранит, лабрадорит, диорит, известняк, доломит, мрамор, мергель, туфы, песчаники, перлит, глины, кварцевые пески и др.); пьезооптическое сырьё (кварц, исландский шпат и др.); драгоценные и поделочные камни (камнесамоцветное сырьё). Возрастающему значению неметаллических полезных ископаемых для мировой экономики был посвящён Всемирный конгресс по неметаллическим ископаемым, первая (учредительная) сессия которого состоялась 15-19 апреля 1985 в Белграде (СФРЮ). Конгресс организован Союзом инженеров и техников Югославии в сотрудничестве с OOH по вопросам технического прогресса развивающихся стран. В работе участвовало около 600 делегатов из 41-й страны. Было заслушано 112 докладов, посвящённых широкому кругу проблем: геологические поиски и разведка месторождений неметаллических полезных ископаемых, техника разработки и технология обогащения неметаллических полезных ископаемых, их рациональное применение, потребление и сбыт. Было принято предложение представителя KHP о проведении 2-й сессии в сентябре 1989 в Пекине. Намечена следующая программа: экономическая переоценка неметаллических полезных ископаемых; тенденции в области капиталовложений в промышленность неметаллических полезных ископаемых; развитие добычи и переработки; применение ЭВМ при решении проблем в области неметаллических полезных ископаемых; развитие промышленности неметаллических полезных ископаемых, в т.ч. нерудных строительных материалов.

К концу XIX века перечень минералов достигал 750 наименований. Сегодня в перечне уже около 3000 наименований различных минералов. Наука развивается и человечеству становятся известны всё новые и новые виды.

Но круг минералов, которые можно отнести к разряду драгоценных и поделочных камней ограничивается всего лишь примерно первой сотней, а непрофессионалам известно обычно не более 25 самых известных камней. Если сомневаетесь - попробуйте взять листок бумаги и написать те камни, которые вы знаете. Сколько получится?..

Для изготовления различных изделий используют самоцветы, цветные камни, и камни органического происхождения. Самоцветами называют прозрачные бесцветные и цветные драгоценные, полудрагоценные и поделочные минералы и горные породы, обладающие какими-либо ценными свойствами: высокой твердостью, большой химической стойкостью, прозрачностью, красивым цветом или рисунком, блеском, большим светорассеянием, способностью принимать огранку, шлифовку и полировку. К ним относятся минералы, представляющие в первую очередь драгоценные камни - среди них алмаз, сапфир, изумруд, рубин, а также полудрагоценные - топаз, александрит, горный хрусталь, опал (белый и черный) и другие камни. Эти камни хорошо гранятся, с красивой игрой цвета, применяются в основном для вставок в ювелирные изделия - кольца, броши и другие, изготовленные из дорогих драгоценных металлов.

Существует также группа минеральных видов, которые чаще других используются в качестве драгоценных камней, или такие, которые пользуются постоянным спросом на рынке драгоценных камней и ювелирных изделий и очень любимы людьми с древнейших времён. К ним относят бирюзу, гранаты, жадеит, кварц (аметист, цитрин, халцедон и др.), нефрит, оливин (перидот), полевые шпаты (лунный камень, амазонит и т. д.), топаз, турмалин, циркон, шпинель, аметист, лазурит, бирюза, малахит и другие камни-самоцветы.Цветные камни бывают слабо просвечивающимися или непрозрачными. Они очень красиво окрашены минералами, входящими в состав камня: малахит окрашен в зеленый цвет, т.к. в его состав входит 57 процентов окиси меди.

По твёрдости поделочные камни подразделяют на три группы:

1. твердые - халцедон, агат, орлец (родонит), яшма, нефрит, лазурит, чароит и др.; с

2. редние малахит, серпентин (змеевик), мрамор и др.;

3. мягкие - гипсовый камень, ангидрит, алебастр, селенит, тальк, талькохлорит, кальцит и др.

Цвет камней самоцветов

В природе чаще всего встречаются минералы зеленого и желтого цветов с переходами между ними:, желтовато-зеленые, зеленовато-желтые и т. д. Их более половины - почти 40 процентов зеленоватых и 20 процентов желтых. Здесь мы видим желтоватые топазы, желтый цитрин, золото, зеленовато-желтая самородная сера, янтарь, золотисто-бурые цирконы, ярко-зеленый малахит, прозрачные желтоватые или зеленоватые бериллы, густо-зеленый нефрит. И самый зеленый и любимый, и дорогой камень в этой группе - изумруд.

На втором месте по распространенности в природе - бесцветные, прозрачные минералы это горный хрусталь, ювелирные топазы, алмазы и другиекамни.

Около 10% самоцветов - красных, оранжевых, и бурых расцветок. Сюда относят темно-красную киноварь, эвдиалит, бурый железняк, розовые кварц, уральский родонит, темно-вишневый гранат, оранжево-красный сердолик, ярко-красный рубин.

Синие, черные, голубые и фиолетовые оттенки цветных камней встречаются намного реже перечисленных. К ним относят черные морионы, ярко-синие лазуриты, аметисты.

Распространенность цветов и окраска камней связаны со свойствами и составом минералов горных пород.

Одна группа камней своим цветом обязана окраске основного химического элемента. Это цвет постоянно присущ данному минералу. Галенит - руда свинцовая, и у него серый, холодный - настоящий свинцовый цвет. Гематит (кровавик) состоит из ионов трехвалентного железа, наша кровь окрашена в красный цвет благодаря именно ионами трехвалентного железа, которое входит в состав гемоглобина. Соответствующим элементам обязана своим цветом самородное золото, серебро, сера.

Малахит обязан окраской окисям меди. Окиси железа диктуют красные и оранжевые цвета камней. Соединения, содержащие закись железа, дают зеленые и зеленовато-желтые цвета (это нефриты, эпидоты). Соединения с марганцем - дают камни розового цвета.

Парадоксальные цвета дает хром. В зависимости от его количества получаются ярко-красные гранаты (пиропы), рубины, или эталоны зеленого цвета - изумруды.

Агат

Сочетание кварца разной окраски с примесями глинистого вещества создает неповторимые узоры агатов - потрясающе красивые камни, любимые как в древности, так и сегодня, недаром некоторые коллекции посвящаются только агатам.

Авантюрин

Золотистые чешуйки слюды, жильберита или фуксита наполняют мерцанием авантюрин. Его назвали так за обманное сходство с золотоносным песчаником. Цвет мерцания может быть темно-зеленым, а если включения помимо слюды содержат также гётит, то красный или коричневый. Из авантюрина делают талисманы, которые помогают сохранить радостное настроение, бодрость и ясность ума. Ношение авантюрина любого цвета помогает при заболеваниях кожи, сыпях, экземе, нейродермите, облысении.

Считается, что зеленый авантюрин делает ясным разум, уравновешивает эмоции, очищает ауру. Камень помогает подавать тревогу и страх, создает положительное отношение к жизни. Кроме того, он улучшает состав крови и способствует развитию мышечной ткани. Человек, носящий авантюрин, обретает веру в себя, становится независимым. Но сегодня при покупке авантюрина нужно уточнять, природный ли он - подавляющее большинство украшений с ним - это авантюриновое стекло. Как талисман можно купить галтовку, или камень покрупнее на минералогических сайтах.

АВАНТЮРИНОВЫЙ КВАРЦ - то же, что авантюрин.АВЕНТУРИН, -а, м. (устаревшее) - то же, что авантюрин.

Кварц

Кварц-волосатик называют также волосы Венеры. Тонкие черные иглы и золотистые нити рутила пронизывают, словно солнечные лучи, прозрачные кристаллы кварца. - удивительно красиво! Из волосатика изготовляют броши, печатки, заколки и другие украшения. Желтый кварц может соперничать по красоте с топазом. Вообще, у минералов с кварцевыми включениями - изумительная окраска. У кварца выделяют ледующие разновидности самоцветов: горный хрусталь, аметист, дымчатый кварц, марион, цитрин, розовый кварц, авантюрин, кошачий глаз, раух-топаз (дымчатый кварц) и другие камни.

Чистый кварц - без окраски, совершенно прозрачный. Впервые его обнаружили в Альпах и предположили, что это форма замерзшей воды, а потому его назвали хрусталем (по-гречески - лед). Эта разновидность и в наши дни называется горным хрусталем. Название кварц впервые было применено горняками из Рудницких гор.

· морион - темный кварц, почти черный и малопрозрачный.

· цитрин - золотистый или буровато-желтый прозрачный горный хрусталь, желтая разновидность кварца. Название происходит от французского слова, означающего «лимон» и дано этому камню потому, что цветом он напоминает этот плод.

· розовый кварц встречается редко.

Игра окраски и цвета камня

Изменение окраски, игру цвета можно наблюдать у таких минералов, как лунные камни, лабрадоры и некоторых других. При повороте камня мы видим цветные сполохи, т.к. эти минералы построены из тончайших, видимых при огромных увеличениях под микроскопом прозрачных пластинок. По оптическим законам, луч света, попав на кристаллы, проходит сквозь них, делясь при этом на разноцветные лучики, множится и создает эффект вспышек и сполохов, как северное сияние. Некоторые камни (александрит), меняют свой цвет в зависимости от дневного или вечернего освещения.

Породы и минералы

Примером являются мраморы, которые обычно состоят из одного минерала (кальцита), но встречаются в таких количествах, что рассматриваются скорее чем породы, а не как большие массы одного минерала.

Породами считаются также серпентин, лазурит, различные типы гранита и другие, используемые в качестве поделочных камней. Они могут быть красивыми, чтобы использоваться в ювелирных украшениях, или нет, но зато из них часто делают декоративные предметы интерьера и нередко - больших размеров, например колонны, или облицовка стен метро в Москве.

К разряду драгоценных и поделочных камней, имеющих не столь большое значение, как перечисленные выше, относят варисцит, везувиан, гематит, гипс, кальцит, обсидиан, пирит, родонит, серпентин, сигналит, скаполит, смитсонит, содалит, сподумен, стеатит, томсонит, флюорит, цоизит. Сегодня многие из них используются не только как поделочные камни, но и в украшениях - бусах, брошах, подвесках, кольцах...

Существуют драгоценные камни, которые по ряду причин не пригодны для изготовления ювелирных изделий или так редки, что их можно видеть только в коллекциях, например азурит, аксинит, анатаз, бенитоит, бериллонит и другие. Эти названия знают уже только профессионалы.

Кузбасс - это одно из крупнейших месторождений угля в мире. Географически бассейн расположен на Юге Западной Сибири (в основном Кемеровская область). На Кузбасс приходится более половины добычи угля в России, что делает его одним из самых значимых в экономическом отношении регионов РФ. В бассейне эксплуатируются 58 шахт и 36 предприятий открытой добычи (начало 2010 года). Разведанные угольные запасы Кузбасса составляют порядка 690 миллиардов тонн самых разнообразных углей и представлены всеми марками и технологическими признаками энергетических и коксующихся углей. На Кузнецкий угольный бассейн приходится около 56% добычи каменных углей в Российской Федерации, а доля от добычи коксующихся углей доходит до 80%. Кузнецкий угольный бассейн характеризуется континентальным климатом, в котором присутствуют колебания (резкие и частые) температуры воздуха, интенсивности солнечной радиации, а также количество осадков. Основой для технического водоснабжения бассейна являются река Томь и отчасти Обь.Для территории Кузбасса характерна трансформация природных ландшафтов и недр, которая происходит из-за интенсивной выработки полезных ископаемых на протяжении длительного периода времени (район известен и используется с XVIII века).Шахты на Кузбассе относительно неглубокие (например, по сравнению с китайскими шахтами) и их максимальная глубина не достигает, как правило, 500 метров, а средняя глубина колеблется у отметки в 200 метров.

3. Процесс углефикации сапропеля. Условия углефикации. Изменение вещественного и химического состава сапропеля. Конечный результат.

Твердые топлива, используемые как источник энергии и сырье для химического производства, подразделяются на топлива естественного происхождения - природные - и топлива искусственные - синтетические. К природным топливам относятся торф, бурые и каменные угли, антрацит, горючие сланцы. Они называются также ископаемыми твердыми топливами. Искусственными топливами являются каменноугольный, торфяной и нефтяной кокс, полученные пирогенетической переработкой различных видов природного топлива, а также брикеты и угольная пыль - продукты механической переработки твердого топлива.

Ископаемым твердым топливом (твердым горючим ископаемым) называются естественные твердые горючие вещества органического происхождения, образовавшиеся из остатков отмерших растений и планктонов в результате бактериального воздействия. В земной коре твердые горючие ископаемые находятся в виде углеродистых осадочных пород, образующих месторождения или бассейны. Все ископаемые твердые топлива по материалу, из которого они образовались, делятся на сапропелиты и гуммолиты.

Сапропелиты возникли в результате восстановительного разложения остатков сапропеля - илистых отложений, образовавшихся на дне водных бассейнов из планктона и низших растений. К сапропелитам относятся горючие битуминозные сланцы и некоторые другие ископаемые.

Гуммолиты возникли в результате окислительного разложения остатков высших растений. Они подразделяются на:

гуммиты, состоящие в основном из гумусовых веществ;

линтобиолиты, образовавшиеся из стойких структурных элементов низших растений (споры, пыльца и т.п.).

Основные виды ископаемых твердых топлив (торф, бурые и каменные угли, антрацит) относятся к гуммитам.

Глубина превращения исходных биогенных материалов в результате углеобразования в твердые топлива характеризуется так называемой степенью их углефикации (метаморфизма), под которой понимают среднее содержание углерода в топливе (в мас.%, или дол). По возрастанию степени углефикации твердые гуммитовые топлива образуют генетический ряд:

Торф > бурые угли > каменные угли > антрацит

Степень углефикации их приведена в табл.1.1

Таблица 1.1 - Степень углефикации ископаемых твердых топлив

Твердые топлива составляют основную массу известных ископаемых топлив на планете. Их суммарные запасы на несколько порядков превосходят запасы жидкого (нефть) и газообразного топлива.

Состав Сапропель содержит кальций, железо, фосфор, биологически активные вещества - витамины, стимуляторы роста, гормоны, антибиотики и другие.

Сапропель состоит из илового раствора, скелета и коллоидного комплекса. В иловый раствор входит вода и растворенные в ней вещества - минеральные соли, низкомолекулярные органические соединения, витамины и ферменты. Скелет, или состав сапропеля представляет собой неразложившиеся остатки растительного происхождения, а коллоидный комплекс - сложные органические вещества, которые придают сапропелю желеобразную консистенцию.

Общая характеристика

Рассматривая сапропель под микроскопом, можно увидеть аморфные коллоидальные массы, среди которых встречаются животные и растительные остатки. В зависимости от состава органической и минеральной частей сапропели подразделяют на несколько видов. В одном озере может находиться два-три вида сапропелей. Смена видов сапропелей идет, с одной стороны, по вертикали, в зависимости от глубины залегания сапропеля, с другой - от степени удаленности от берега и характера окружения озера.

Сапропели разделяются по химическому составу минеральной части как менее изменяющейся: на кремнеземистые, известковистые и смешенного типа.

По содержанию органического вещества сапропели подразделяет на две группы: на собственно сапропели, содержащие больше чем 50 % органического вещества, и на обедненные органическим веществом сапропели, имеющие его в своем составе 15…50 %.

Многообразие сапропелевых отложений можно разделить по содержанию в них органического вещества на четыре типа: органические (зольность до 30 %), органо-минеральные (зольность 30…50 %), минерально-органические (зольность 50…70 %) и минерализованные (зольность 70…85 %).

Многообразие классификаций и типологических характеристик сапропелей объясняется сложностью их строения и древностью происхождения.

Важной особенностью органической части сапропеля является высокое содержание (до 50 %) гуминовых соединений, которые во многом определяют характер и свойства илов данной составной частью. Гуминовые кислоты, содержащиеся в сапропелях, имеют различные уровни химической активности, а от этого зависит бактерицидное действие сапропелей. Более выраженным антимикробным действием обладают гуминовые кислоты кремнеземных сапропелей. Характерной особенностью сапропелей является высокое влагонасыщение в естественном состоянии. Естественная влажность сапропелевых отложений составляют 84,0…96,0 % (в среднем - 88,4 %). Различие влажности объясняются неоднородностью химического состава сапропелей и разным соотношением зольной и органической частей. Органическое вещество способно связывать большее количество воды, чем минерализованное, за счет осмотического проникновения молекул воды и образования водородных связей с функциональными группами твердой фазы сапропелей.

Следовательно, чем больше органического вещества в сапропеле, тем выше его влажность. В сапропелях отмечают различные категории воды. Основную категорию удерживаемой сапропелем воды (до 70 … 80 % полной влагоемкости) составляет слабосвязанная вода макропор, которая удерживается в материале механически и не обладает сколько-нибудь заметной энергией связи, 12…15 % приходится на воду, иммобилизованную внутри рыхлых коллоидов, 8…15 %-это физически связанная вода, в том числе 3…5 %- прочносвязанная.

Свободная вода является средой для развития микробиологических и связанных с ними физико-химических процессов в сапропелях, в результате этого в них накапливаются многие вещества, которые затем могут быть извлечены водой. Кроме этого, сильно развитая удельная поверхность сапропелей способствует развитию процессов химического взаимодействия воды с твердой фазой, из которой вода в результате длительного контакта способна насыщаться многими растворимыми органическими и минеральными компонентами. Поэтому химический состав водной фазы озерных отложений отличается более высокой общей минерализацией по сравнению с соответствующей озерной водой, повышенным содержанием свободных и гидролизуемых веществ, отдельных макро- и микроэлементов.

При оценке сапропелей с позиции их практического использования и переработки важное значение имеет их зольность, то есть количественное содержание и состав золообразующих компонентов. В зависимости от форм связи неорганических элементов с органическим веществом сапропели подразделяются на три группы: первая - неорганические компоненты, отделяемые физическим методом. Эта группа характеризует обогатимость сапропелей; вторая - неорганические компоненты, переходящие в раствор при кислотной и щелочной обработке. Неорганические элементы этой группы важны для выбора области применения сапропелей; третья - прочно связанные неорганические компоненты (органо-минеральные соединения). Содержание зольных элементов первой группы в сапропелях по отношению к общей зольности в кремнеземистых сапропелях достигает 45 %, в карбонатных -14 %, в органических -10 % .

Сапропели в естественном состоянии - это многокомпонентные полидисперсные системы. Содержание органического вещества в сапропелях составляют 15…95 % массы сухого вещества. Состав органического вещества сапропелей представлен битумоидами, углеводным комплексом (гемицеллюлозы и целлюлозы), гуминовыми веществами (гуминовыми кислотами, фульвокислотами), негидролизуемым остатком. Многообразие природы сапропелеобразователей обусловило появление осадков с различным составом органического вещества, количеством целлюлозы, структуре гуминовых кислот. Если в составе сапропелеобразователей содержится значительное количество водорослевых компонентов, то происходит накопление легкогидролизуемых соединений, возникновение гуминовых кислот амидоуглеводной природы, низкий уровень целлюлозы.

Гуминовые кислоты являются основной группой биологически активных веществ в сапропелях. В среде сапропелей развивается специфическая микрофлора, которая обогащает их биологически активными веществами, -каротины, хлорофилл, ксантофиллы, стерины, органические кислоты, спирты, гормоноподобные вещества и другие соединения. Ценную группу биологически активных веществ образуют витамины, среди которых выделены в сапропелях различных регионов страны витамины группы В (В1, В2, В3, В6, В12), С, Е.

Основными компонентами органического комплекса сапропелей являются легкогидролизуемые и гуминовые вещества, на которые приходится 60…80 % органического вещества. Соотношение компонентов в сапропелевых осадках изменяется в больших пределах, в частности, содержание гуминовых кислот изменяется от 4…9 до 50…60 % от органического вещества.

В органических сапропелях количество органического вещества составляет 70…93% от сухого вещества, в кремнеземистых и карбонатных - 15…60 %, а в смешанных - от 43 до 58 %. Суммарное количество водорастворимых и легкогидролизуемых веществ в сапропелеобразователях от органического вещества составляет 30…60 %, в том числе гемицеллюлоз - 10...27 %, целлюлозы - 9…39 %. Геммицеллюлозные сахара составляют 80 % суммы сахаров, а содержание моносахаридов в составе легкогидролизуемых веществ - 6…8 % от органического вещества и гексоз от суммы сахаров - 42…78 % при соотношении пектоз и гексаз - 1:1-2. Установлено в сапропелях содержание от суммы моносахаридов глюкозы - 11…52 %, галактозы и маннозы - по 6…15, ксилозы - до 15 %, арабинозы и рамнозы - по 10…6 %. В целом сапропели бедны целлюлозой, на которую приходится в среднем 1…2 % от органического вещества и содержание ее колеблется от 0,1 до 8,5 %, что объясняется не только ее небольшим поступлением с растительным материалом, но и значительными превращениями в ходе сапропелеобразования.

Количество азота в сапропелях различных типов от содержания органического вещества составляет 2,7…6,0 %, а от сухого вещества - 0,5…4,0 %. В органическом веществе сапропелей, содержащем остатки зооорганизмов, количество азота больше и составляет 4,4…4,8 %, тогда как в водорослевых - 3,0…4,2 % и торфянистых - 2,6…3,5 %. Количество аммиачного азота в сапропелях (в пересчете от общего) колеблется от 0,4 до 0,8 %, подвижного - от 3 до 25 % и данные показатели больше в сапропелях с повышенной зольностью. 25…50 % азота входит в состав аминокислот, что обуславливает питательную ценность сапропеля при скармливании его сельскохозяйственным животным и птице. В сапропелях выделено 17 аминокислот, из которых преобладают лизин, аргинин, треонин, метионин, фенилаланин, лейцин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, аланин, пролин, цистеин. Аминокислоты сапропелей в значительной степени входят в состав гуминовых кислот, где азот составляет около 7 %.

Содержание гемицеллюлоз составляют в среднем 5…8 % и повышается до 8…20 % (от органического вещества) в малозольных сапропелях, имеющих водорослевое происхождение. Содержание целлюлозы в среднем 1…2 % и увеличивается до 4..6 % в торфянистых сапропелях. Углеводный комплекс сапропелей, состоящий на 80 % и более из гемицеллюлоз, предопределяет возможность получения на основе сапропелей кормовых средств и удобрений.

В сапропелях различных типов содержание золы от сухого вещества колеблется в следующих пределах: в органических - 7…30 %, кремнеземистых

и карбонатных - 40…85 % и смешанных - 32…56 %. В золе сапропелей содержатся макроэлементы (кальций, фосфор, сера, калий, кремний и др.), микроэлементы (марганец, медь, кобальт, цинк, бор, молибден, кадмий, никель, фтор, хром, ванадий и другие), но их содержание зависит от типовой и видовой принадлежности того или иного отложения. Следует отметить, что содержание минеральных веществ в сапропелях по регионам страны подвержены большим колебаниям и изменениям. В сапропелях микроэлементы входят в органоминеральные соединения, сорбируются гелями кремнезема, глинозема, гидрооксидами железа. Активными комплексообразователями являются фракции гуминовых веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты). Они образуют с микроэлементами растворимые и нерастворимые комплексные соединения.

Происхождение

Сапропель - вещество преимущественно биологического происхождения, образующееся под водой, на дне пресноводных водоемов из остатков планктонных и бентосных организмов, при большой роли бактериальных процессов, происходящих в поверхностных слоях отложений при малом доступе кислорода.

Способы добычи

Гидравлический способ

С помощью размытия залежи струей воды с последущим всасыванием пульпы и транспортировки ее по плавучему трубопроводу на берег. Обладает большой производительностью, требует больших капитальных затрат и площадей для хранение добытого материала и его подготовки к переработке. Один из самых экологичеси небезопасных способов.

Гидромеханический способ

Включает рыхление залежи механической фрезой, частичное смешение сапропеля с водой, откачку полученного материала грязевым насосом на поверхность.Один из наиболее распространенных. Отличается хорошей производительностью. Целесообразен для добычи сапропеля идущего на удобрения, кормовые добавки, рекультиванты.