Пигментные ресурсы Пензенского региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПИГМЕНТНЫЕ РЕСУРСЫ ПЕНЗЕНСКОГО РЕГИОНА

Астафьев Максим Вадимович,

Кошкина Наталия Викторовна,

Хрянина Ольга Викторовна

На территории Пензенского региона сосредоточены весьма значительные ресурсы природных минеральных соединений. Геологами кафедры «Геотехника и дорожное строительство» Пензенского ГУАС рассматривается возможность использования местного природного пигментного сырья Пензенского региона в различных отраслях, что даст не только значительный экономический эффект, но и позволит увеличить ассортимент красок и цветных строительных изделий.

Ключевые слова: пигментные ресурсы

В настоящее время заметно вырос интерес к использованию природных минеральных соединений в различных отраслях. В центральных областях России (Московской, Горьковской, Ленинградской, Ивановской), на Урале и Дальнем Востоке, в Башкортостане в конце XX века возобновлены исследования минералов красителей.

Пензенский регион обладает запасами пигментного сырья в виде глауконитовых песков и песчаников мелового и палеогенового периодов, черных глин нижнего мела, охристых глин и песков четвертичных отложений [1].

Промышленное значение имеют месторождения с содержанием, например, минерала глауконита всего 15 % (Узбекистан). В Пензенском регионе уже к 80-м годам XX века было выявлено 46 месторождений и проявлений кварцево-глауконитовых песков и песчаников с содержанием глауконита более 50 %.

Описание геологических напластований мелового и палеогенового периодов при проведении маршрутов полевой практики в пределах Пензенского региона подтвердило значительное распространение минерала глауконита в мелоподобных мергелях, известняках, песчаниках, опоках, песках и глинистых породах в виде отдельных зерен, пигмента, корочек и даже цементирующих масс.

Изучение минерального состава верхнемеловых песков в карьерах плато Западной Поляны и Бугровки геологами кафедры «Геотехника и дорожное строительство» показало содержание глауконита в породе до 70 %. Отмечены: значительная насыщенность окраски минерала, до изумрудно-зеленой и черной, крупность зерен 0,5 -1 мм, высокий удельный вес.

Осадочные горные породы Пензенского региона относятся к характерной для Поволжья кварцево-глауконитовой формации шельфа морей мелового и палеогенового периодов [2, 3]. Физико-химические условия благоприятствовали формированию минерала глауконита за счет преобразования первичных минералов: роговой обманки, пироксенов, биотита, хлорита. На глубинах в десятки и сотни метров, на границе окислительной и восстановительной зон, в результате осаждения силикатного геля из иловых вод при наличии разлагающихся органических веществ морских моллюсков сформировался уникальный по своим свойствам минерал сложного химического состава (К, Na)(Fe, Al, Mg)(Al, Si)Si₃ .

Глауконит - алюмоферрисиликат калия, магния и железа, принадлежит к группе слоистых силикатов, подгруппе гидрослюд с трехслойным строением кристаллической решетки. Минерал представляет двухфазную систему: кремнегель типа опала и собственно глауконит - зеленый пигмент кремнегеля, алюмоферрисиликат калия К^1+, Mg²⁺ и закиси железа FeO. Кремнегель имеет ячеистую структуру, что определяет его большую обменную емкость, поглотительную способность, влияющие на процессы разрушения, разуплотнения пород, ведущие к деформации склонов и уменьшающие механические характеристики грунтов в сфере влияния инженерных сооружений. Подобная структура определила высокую поглотительную способность, влагоемкость минерала, а также возможность катионного обмена с окружающей средой. Глауконит неустойчив к выветриванию, активно взаимодействует с поровыми растворами, забирая из них соли. При этом гидроокислы железа и кремнезем выносятся из породы, она осветляется, а прочность уменьшается. Примесь 2-3 % глауконита в песках или глинах снижают в 3-4 раза их механические характеристики. Сжимаемость глауконитового песка больше кварцевого. При разгрузке увлажненный глауконит разбухает за счет остаточных деформаций при разрушении зерен минерала. Угол внутреннего трения кварцевых песков по мере увеличения содержания глауконита от 3-4 % до 20 % уменьшается примерно в 2-3 раза, дальнейшее увеличение содержания этого минерала на прочность вмещающих грунтов влияет незначительно [4].

Окраска глауконитов различная в зависимости от условий формирования, состава вмещающих пород, степени выветрелости. Зеленая окраска, от малахитовой до оливковой, голубовато-зеленой до черно-зеленой, зеленовато-бурой до желто-бурой. За счет содержания закисного железа преобладает зеленая окраска, а при его окислении и разложении преобладают желто-бурые тона. Глауконитовые концентраты используют с давних пор в качестве красителей. Дешевая зеленая краска, достаточно стойкая к кислотам, щелочам, атмосферному воздействию лишена ядовитых свойств и радиоактивных элементов, ее можно использовать в качестве защитных покрытий для различных поверхностей. Глауконитовые природные зеленые краски могут заменить дефицитную и дорогостоящую окись хрома.

На территории Пензенской области выявлено 46 месторождений и проявлений кварцево-глауконитовых песков и песчаников в бассейнах рек Мокши, Вороны, Суры, Сердобы (породы мелового периода и нижнего палеогена). Глауконит обнаружен также в мелоподобных мергелях, опоках, глинах разного возраста в виде линз, прослоев, отдельных зерен. По облику глауконитовые породы представляют зернистые или землистые агрегаты с содержанием минерала от 25-50 до 70%.

В откосах и карьерах Западной Поляны и Бугровки в г. Пензе в илистых песках верхнего мела (маастрихтский ярус) нами изучены линзы и тонкорассеянные зерна глауконита [5].

Окраска зерен зеленая до черной, размеры 0,5-1 мм, плотность 2,7-2,8 г/см³, что характерно для отложений верхней части шельфа мелкого моря, обладающих повышенным удельным весом за счет высокого содержания железа и калия, интенсивностью окрашивания (по сравнению с используемым сырьем Вятско-Камского месторождения). Пористость глауконитовых песков составляет 54-62 %, способность удерживать воду примерно сопоставима с тяжелыми суглинками.

Наиболее значимы в Пензенском регионе по запасам глауконита Федоровское, Рамзайское и Больше-Хуторское месторождения, представленные кварцево-глауконитовыми песками [6]. Мощность продуктивной толщи от одного до 26 м, линзы глауконита в ней в виде песков и песчаников от 0,3 до 0,8 м по мощности и до 5-7 м протяженности. Вскрышная толща колеблется по мощности от 0,5 до 3-5 м, редко до 10 м. Цвет от зеленовато-серого до зеленого и темно-зеленого, редко коричневато-зеленого. По минеральному составу на глауконит приходится до 50 %, остальные минералы: кварц до 46 %, полевые шпаты, мусковит и гидрослюды. Иммерсионный анализ песков Федоровского месторождения выявил в легкой фракции, составляющей 99,8 % породы, до 64 % глауконита, 27 % цеолита и 8 % кварца. Во фракции менее 0,1 мм пензенские кварцево-глауконитовые породы отличаются значительным содержанием глауконита от 40 до 89 %; в магнитной фракции содержание возрастает до 95-99 %. Спектральный и радиометрические анализы показали отсутствие в породе радиоактивных элементов. глауконит минеральный сырье пензенский

Для получения пигментов было произведено обогащение сырья путем отмучивания глинистой фракции и электромагнитной сепарации песчаной фракции, при термической обработке до 500 и 900^оС. Естественный зеленый цвет глауконита после термической обработки в 500^о С стал палево-коричневым, а при 900 ^о С - палево-оранжево-коричневым. Для получения красок можно использовать пигмент глинистой и магнитной фракций, как в естественном состоянии, так и после термообработки. Для полного извлечения глауконита из природного сырья рекомендуется обогащение традиционными методами.

Хорошие качественные показатели, значительные площади и мощности распространения глауконитсодержащих пород, относительно большие их запасы дают основание рекомендовать месторождения Пензенского региона для промышленного освоения с целью получения стойких дешевых красок и цветных строительных изделий [7].

В бассейне реки Суры распространены черные глины нижнемелового возраста, мощность полезной толщи до 34 метров, вскрышная толща от 5 до 50 метров. Испытания аналогичных глин в соседней Мордовии позволяют рассматривать их как сырье для получения красок. Положительным фактором являются благоприятные горно-технические условия добычи, не требующие значительных материальных затрат.

Месторождения охристых глин и песков в четвертичных отложениях [8, 9, 10], образованных за счет меловых и палеогеновых пород представлены песками мелкими глинистыми кварцевыми, мощностью более 3 метров, при вскрыше 1,3 метра (Воробьевское и Нижне-Аблязовское месторождения). Повсеместно в породах пелеогена встречаются лимонитовые и гематитовые охры, содержание красителя составляет до 97 кг/м³ породы. После обогащения сырье можно использовать для изготовления глиняно-известковых клеевых и масляных красок, для производства терразитов. Окраска пород бежево-розовая, желтая, коричневая, цвета масляных красок - красно-коричневые, после обжига - светло-красные (по данным опытного Красковского завода ВНИИСТРОМ).

Использование местного природного пигментного сырья Пензенского региона даст не только значительный экономический эффект, но и позволит увеличить ассортимент красок и цветных строительных изделий.

Библиографический список

1. Иванов И.А., Кондрашов А.В. Местные строительные материалы Пензенской области. Пенза: Пенз. отд. Приволжск.кн. изд-ва, 1970.

2. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Геология и инженерно-геологические условия строительства на коренных глинах Поволжья // Вестник магистратуры. Йошкар-Ола: Коллоквиум, 2014. №11(38). Том 1. С. 42-45. ISSN 2223-4047.

3. Хрянина О.В. Природа физико-механических свойств глинистых грунтов территории застройки г. Пензы // Геотехника-99: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во ПДЗ, 1999. С. 144?147.

4. Коломенский Н.В., Комаров И. С. Инженерная геология. Учебник. М.: Высшая школа, 1964. 480 с.

5. Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Инженерно-геологические условия северной оконечности плато Западная Поляна (г. Пенза, долина руч. Кашаевки) // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2011. С. 167-178.

6. Чумакова Л.Х., Анфилатова Н.В. Месторождения минеральных пигментов в Пензенской области: Новые данные по геологии и гидрогеологии Нечерноземной зоны Поволжья. М., 1980.

7. Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Минеральные пигменты Пензенского региона // Архитектура и современность: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2006. С. 77-81.

8. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Исаева Т.А. Инженерно-геологическая оценка четвертичных отложений Пензенского Присурья // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 77-79.

9. Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Локальные закономерности размещения месторождений строительного песка // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 80-81.

10. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Д.П. Харьков. Локальные закономерности размещения месторождений кирпичных глин на примере Пензенской области // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы IV Всероссийской науч.-практ. конф.: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2014.

Размещено на Allbest.ru