Отчет по геологической практике на меловом карьере в Белгороде

Если горные породы возникают в результате кристаллизации огненно-жидкого вещества- магмы, они называются магматическими.

В том случае, когда магма застывает на глубине, кристаллизация идет медленно, и образуются хорошо раскристаллизованные горные породы: гранит, диорит, габбро, дунит, пироксенит. Такие горные породы называются глубинными или интрузивными. Если магма изливается на поверхность через жерла вулканов и растекается в виде покровов или потоков, возникают излившиеся или эффузивные породы. Они отличаются плотным тонкозернистым или стекловидным сложением. Представителями таких пород являются обсидиан, андезит, базальт. При извержении вулканов из жерла вылетает огромное количество твердых частиц (кусочки затвердевшей лавы, обломки от стенок кратера) – вулканический пепел . эти частицы, осаждаясь, образуют слои, которые под действием вышележащих осадков цементируются. Так образуются различные вулканические туфы.

Осадочные и магматические горные породы, попадая в нижние участки земной коры в результате горообразовательных процессов, подвергаются процессам перекристаллизации под действием высоких температур и давления. Так образуются метаморфические горные породы: гнейс, мрамор, кварцит, различные сланцы.

3.Минерально-сырьевые ресурсы Белгородской области.

Территория Белгородской области (общая площадь 27,1 тыс. М2) располагается в пределах юго-западного склона Воронежского кристаллического массива (ВКМ) или Воронежской антеклизы, и является частью КМА. Эта платформа сложилась под действием древнего горообразования и вулканизма. Впоследствии ее фундамент многократно подвергался разломам, прогибам, вследствие чего возникли впадины и выступы. Воронежский выступ повсюду прикрыт плащом осадочных пород.

Геологическое строение этого района определяет состав и размещение полезных ископаемых в Белгородской области и ее минеральные ресурсы. С Воронежским выступом кристаллических пород связано месторождение железных руд КМА. К толщам осадочных пород приурочены крупные запасы строительного сырья.

Главным минеральным богатством области являются железные руды .обнаружены большие запасы железистых кварцитов, содержащих 25…40% чистого железа .для использования в качестве сырья в черной металлургии их необходимо обогащать. Кроме железистых кварцитов имеются богатые железные руды с содержанием 45-65% чистого железа. Они не требуют обогащения и пригодны не только для доменной , но и для мартеновской плавки.

На территории Белгородской области располагаются три крупных железорудных района: Белгородский, Старооскольский и Новооскольский, общей площадью более 3 тыс. Км2. наибольшее промышленное значение имеет Белгородский железорудный район. Здесь добываются богатые железные руды с содержанием железа 60…62%.

Помимо железных руд в недрах Белородчины обнаружены бокситы – Висловское месторождение (Яковлевский район), выявлены многочисленные проявления и других руд цветных металлов. Общий потенциал богатых руд КМА составляет 71,8 млрд т, из них в Белгородском рудном районе сосредоточено 67,6 млрд т, в Михайловском —1,37 млрд т и Оскольском - 1,52 млрд т. Большая часть богатых руд (48,4 млрд т, или 67,4%) относится к яковлевскому, 5,2% - к шемраевскому, 27,6% - к стойленскому и 0,4% -к чернянскому ШТ.

Комплексные глинозем-железные руды приурочены к формации доверхневи-зейской латеритной коры выветривания и относятся к висловскому геолого-потенциальному типу. Они сформировались в ранне-средневизейское время, генетически и пространственно связаны с бокситами и богатыми железными рудами Белгородского рудного района. Их подсчитанные ресурсы составляют 3,7 млрд т.

В целом ведущая роль среди известных и прогнозируемых железорудных месторождений КМА принадлежит объектам, сложенным железистыми кварцитами Лебединского ГПТ и богатыми рудами яковлевского и шемраевского ГПТ.

В Оскольском рудном районе дальнейшее расширение производства электрометаллургического концентрата, металлизованных окатышей и брикетов возможно за счет освоения Приоскольского, Северо-Волотовского, Огибнянского месторождений, в меньшей степени — глубокого до обогащения товарной руды Чернянского, Салтыковского, Погромецкого и других месторождений и участков.

Белгородский рудный район характеризуется крупнейшими в России ресурсами богатых железных руд, бокситов и железоалюминиевого сырья. Огромный рудный потенциал начнет осваиваться промышленностью после ввода в эксплуатацию Яковлевского рудника. Особого внимания заслуживают комплексные железо-рудно-бокситовые месторождения, прежде всего Висловское. Расчетные технико-экономические показатели совместной разработки бокситов и богатых железных руд этого месторождения свидетельствуют о его высокой потенциальной рентабельности.

Сложные горно-геологические и горно-технические условия отработки глу-бокозалегающих богатых железных руд обусловливают применение нетрадиционных способов их извлечения.

В народном хозяйстве из нерудных ископаемых особое значение имеют богатые по своим запасам и высоким качествам месторождения мела, расположенные почти по всей территории области. По химическому составу мел Белородчины относится к группе чистого ,так как содержание в нем углекислого кальция (СаСО3) составляет более 95%. Такой мел сразу же после размола без обогащения может использовать в химической и резинотехнической отраслях промышленности.

Наиболее мощные меловые отложения прослеживаются на возвышенных склонах Северского Донца, в бассейнах Нежеголи, Оскола, Тихой сосны, Айдара, Ворсклы и по другим рекам. В центральных районах области меловая толща в 30…35 м пригодна для хозяйственного использования, а к югу эта толща увеличивается до 150м.

Широкая обнаженность меловых залежей позволяет вести разработку ценного полезного ископаемого открытым способом. В Белгороде, Шебекино, Алексеевке, Ровеньках, Логовом действуют крупные комбинаты по добыче и обжигу мела. Выпускаемая продукция отличается высоким качеством и пользуется широкой известностью в нашей стране и за ее пределами.

Практически неисчерпаемы запасы глин, месторождения которых встречаются почти повсеместно. В Белгородском, Борисовском, Вейделевском. Красногвардейском, Ровенском, Старооскольском и некоторых других районах имеются залежи огнеупорных и тугоплавких глин. В Алексеевском районе известны запасы красноватых легкоплавких глин. Они являются ценным сырьем для производства керамзита. К легкоплавким и полуогнеупорным сортам относятся гончарные и черепичные глины. Гончарные глины содержат в себе много примесей, имеют пеструю окраску, тонкоилистое строение и большую пластичность. Они являются хорошим сырьем для керамических предприятий местной промышленности. В области имеются огнеупорные и тугоплавкие глины.

Богаты и разнообразны по своему механическому составу месторождения песка. Месторождения сосредоточены во многих районах области: Вейделевском, Шебекинском. Белгородском , Грайворонском, Алексеевском и др. В настоящее время разрабатывается около 11 месторождений песка, которые обеспечивают народное хозяйство строительным, закладочным, формовочным песком, песком для растворов и бетонов.

Из других полезных ископаемых следует отметить наличие в некоторых районах торфа ( Белгородском, Ивнянском, Старооскольском, Новооскольском). Имеются незначительные месторождения каменного угля, промышленного значения они не имеют.

В области известны месторождения мергелей, трепела и опок. Встречаются месторождения фосфоритов, но часто они имеют не высокое качество , поэтому практической ценности для промышленного использования не представляют.

В Белгородской области имеются различные красящие природные материалы , из которых можно получать разноцветные краски: желтые, красные и коричневые из охристых глин, для получения зеленых пригодны глауконитовые пески; для изготовления синих- вивианит. Для изготовления технических красок используют также бурый железняк.

Таким образом, основное богатство недр Белгородской области заключается в запасах железных руд и нерудного сырья. Топливными ресурсами область не располагает. Огромные запасы нерудного сырья используются для развития цементной промышленности, производства силикатного кирпича, керамзита, извести, молотого мела, бетонов, растворов и многих других отраслей хозяйства.

4. Использование горных пород КМА как сырья

стройиндустрии.

При добыче и обогащении железных руд образуется большое количество отходов, причем в несколько раз большее, чем полезного продукта.

В России железистые кварциты добываются на Кольском полуострове и в Карелии, в бассейне Курской магнитной аномалии.

Железорудный бассейн КМА расположен в пределах юго-западного склона и частично сводовой части Воронежской антеклизы Средне-Русской возвышенности. Площадь магнитной аномалии около 150 тыс.км2.На территории бассейна распространены два промышленных типа руд: метаморфические- железистые кварциты, и богатые железные руды. В геологическом строении КМА принимает участие комплекс сложно дислоцированных и в различной степени метаморфизированных скальных пород, которые прорываются крутопадающими секущими телами магматического генезиса. Скальные породы образуют Курскую складчатую систему, состоящую из ряда антиклинорных синклинорных зон. Среди пород курской серии, в значительно больших объемах попадающих в зону горных работ при эксплуатации месторождений. Выделяются стойленская и коробковская свиты. Первая сложена в основном кварцитопесчанниками и кварц- мусковитовыми сланцами. Коробковая железорудная свита, состоящая из двух подсвит железистых кварцитов и двух подсвит сланцев, является продуктивной. Нижняя подсвита сложена железистыми кварцитами с подчиненными прослоями безрудных кварцитов и сланцев. Таким образом, при разработке месторождений железных руд в зону горных работ попадает целый комплекс скальных и осадочных горных пород, которые по своему строению, минеральному составу и свойствам часто отличаются от традиционного сырья стройиндустрии. мощным источником сырья для производства строительных материалов являются отходы обогащения железных руд.

При обогащении железных руд на предприятиях КМА скапливаются в отвалах многочисленные отходы: вскрышные и попутно добываемые породы, «хвосты» мокрой и в меньшей степени сухой магнитной сепарации.

Отходы сухой магнитной сепарации (СМС) представляет собой щебень серого цвета, запыленный тонкими пылеватыми частицами. Отходы СМС включают кварциты, диоритовые порфириты и микрозернистые сланцы. Минералогический состав: кварц, биотит, серицит, плагиоклаз, амфиболы, магнетит, биотит. По химическому составу отходы СМС отличаются от традиционно применяемых гранитов пониженным содержанием глинозема (5-7%), повышенным количеством оксидов железа и щелочноземельных металлов. Оксиды железа в основном входят в состав магнетита и гематита, а щелочноземельные металлы- в состав амфиболов.

Таблица 2

Химический состав железосодержащих отходов горнорудных предприятий КМА

Отходы мокрой магнитной сепарации (ММС) железистых кварцитов по химико- минералогическому составу близки к слаборудным кварцитам. Породообразующий минерал кварц(более 60%), далее магнетит (до 8%), роговая обманка, оксиды железа, пирит.

Были получены силикатные материалы автоклавного твердения плотной и поризованной структуры на основе отходов ММС.

Главный источник получения строительных материалов- горные породы. Их используют как сырье для изготовления керамики, стекла, теплоизоляционных и других изделий, а также для производства неорганических вяжущих веществ-цементов, извести и гипсовых.

В большинстве случаев каменные материалы оказываются местным строительным материалом, свойства которого не всегда известны и требуют тщательного изучения.

5. Характеристика карьеров

Также в ходе геологической практики мною был посещен меловой карьер «Зеленая поляна» при котором находится Белгородский комбинат строительных материалов. Данный карьер находится по отношению к Белгороду на северо- востоке на протяжении 2 км от окраины.

На территории промышленной площадки БКСМ существует три карьера: два действующих и один резервный. Добыча производится открытым способом. Карьер представляет собой котлован. Протяженность около 1,5-2 км на 900 м с востока на запад. Глубина котлована 80-100 м.полезные ископаемые отличаются по цвету, породы находящиеся над мелом называются вскрышными.

На вскрышные породы приходится 4 выступа.

Прежде чем добраться до меловых пород снимается три слоя земляных пород. Разрабатывается тремя уступами: верхний, средний и нижний .

Основной породообразующий минерал – кальцит (СаСО3)- 92-98%. Поэтому мел, является очень качественным. Влажность мела:

- в верхнем уступе от 3 до 5%;

- в среднем уступе от 5 до 8%;

- в нижнем уступе от8 до 12%.

Содержание чистого СаСО3 92-95%. Преобладают глинистые и песчаные примеси.

Мел отвечает высоким технологическим качествам и химическому составу.

6. Минералогический состав мела

Мел — белая горная порода, мягкая и рассыпчатая, состоит почти исключительно из мельчайших зёрен скрытокристаллического минерала кальцита (природного карбоната кальция), составляющего до 99 % от общей массы. Мел не растворяется в воде.

Основной минерал – кальцит СаСО3; встречается его разновидность – арагонит. В составе мела обычно находится незначительная примесь мельчайших зёрен кварца и микроскопические псевдоморфозы кальцита по ископаемым морским организмам (радиолярии и др.) Нередко встречаются крупные окаменелости мелового периода: белемниты, аммониты и др. Его элементы, относятся к семейству щелочноземельных металлов, которые составляют подгруппу периодической системы элементов.

Верхний слой мела разрабатывается скреберами, нижний – экскаваторами. Мощность ковша скребера – 8 м3. твердость мела 1,4-1,5 по шкале Мооса.

Разрабатываемый мел потребляет комбинат строительных материалов для получения извести. Известь идет на производство материалов автоклавного твердения, силикатного кирпича, ячеистого бетона. Отходы обжига извести используются в сельском хозяйстве для повышения плодородности почв.

Кальцит- СаСО3. химический состав: СаО-56%, СО2-44%, примеси Mg, Fe, Mn, Zn, Sr, Ва, С. Цвет – молочно-белый, за счет примесей приобретает желтую, розовую, голубую, серую и даже черную окраску.

Арагонит – СаСО3. химический состав такой же, как у кальцита: СаО -56%, СО2- 44%, в качестве примесей чаще чем в кальците встречаются Sr (до 5,6%). Цвет белый, желтовато-белый, светло-зеленый, серый.

7. Применение мела

Мел - необходимый компонент "мелованной бумаги", используемой в полиграфии для печати качественных иллюстрированных изданий.

Молотый мел широко применяется в качестве дешёвого материала (пигмента) для побелки, окраски заборов, стен, бордюров, для защиты стволов деревьев от солнечных ожогов.

Мел применяют в лакокрасочной промышленности (белый пигмент), резиновой, бумажной, в сахарной промышленности — для очистки свекловичного сока, для производства вяжущих веществ (известь, портландцемент), в стекольной промышленности, для производства спичек. В этих случаях обычно используют т.н. Мел осаждённый, полученный химическим путём из кальцийсодержащих минералов.

Мел используется для письма на больших досках для общего обозрения (например, в школах).

При недостатке кальция медицинский мел может быть прописан как добавка к пище.

Мел получают двумя способами:

• измельчением пород и осадочных отложений (природный или натуральный карбонат кальция);

• химическим осаждением (химически осажденный карбонат кальция).

Частицы природных наполнителей (даже с высокой степенью микронизации), как правило существенно крупнее, чем у продуктов, полученных осаждением.

Тонкодисперсный мел может иметь различную форму частиц, зависящую от формы кристалла и способа измельчения.

Существует два способа измельчения — сухой и мокрый. Мокрый размол и микронизация дают более гладкие и круглые частицы, что является более предпочтительным сухому размолу, так как гладкие частицы вызывают в процессе использования меньший износ оборудования. Для получения тонкодисперсного мела его подвергают микронизации (используют механическое