Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Литология карбонатно-кремнистых пород сантона Старооскольского железорудного района и возможности их практического использования

ВАК РФ 25.00.06, Литология

Автореферат диссертации по теме "Литология карбонатно-кремнистых пород сантона Старооскольского железорудного района и возможности их практического использования"

На правах рукописи

А/

Чигарев Антон Геннадьевич

ЛИТОЛОГИЯ КАРБОНАТНО-КРЕМНИСТЫХ ПОРОД САНТОНА СТАРООСКОЛЬСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО РАЙОНА И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 25.00.06 - ЛИТОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ НАУК

7 ДПР 2911

ВОРОНЕЖ 2011

4841994

Работа выполнена на кафедре исторической геологии и палеонтологии ГОУ ВПО «Воронежский государственный университет

Научный руководитель:

Доктор геолого-минералогических наук, Аркадий Дмитриевич Савко профессор

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, Анатолий Данилович Слукин профессор

Доктор геолого-минералогических наук, Вячеслав Николаевич Староверов профессор

Ведущая организация: ОАО «Белгородгеология» (г. Белгород)

Защита состоится 6 апреля 2011 г. в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.038.09 при геологическом факультете Воронежского государственного университета по адресу: 394006, Воронеж, Университетская пл., 1, ауд. 203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета

Автореферат разослан « " » марта 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Тел. для справок: 8(473)2-209-634 E-mail: Geolant@yandex.ru

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В разрезах верхнего мела Воронежской антеклизы часто встречаются силициты, генезис которых трактуется неоднозначно. Одни авторы считают их осадочными, другие своеобразными корами выветривания, образовавшимися в результате растворения карбонатной части мелов и мергелей. Типы кор выветривания на них рассмотрены многими авторами, которые описывают их охристо-карбонатно- глинисто- кремнистый состав. Вместе с тем при изучении силицитов не использовались прецизионные методы исследований, поэтому имеющиеся данные по минеральному составу требуют значительной корректировки. Для Старооскольского железорудного района отсутствует карта распространения коры выветривания на карбонатных породах верхнего мела, что затрудняет выделение перспективных площадей для поисков кремнистого сырья, используемого в различных отраслях народного хозяйства. Существует неопределенность в определении возраста кремнистых пород, перекрытых отложениями от нижнего палеогена до современных. Нет комплексной оценки потребительских свойств кремнистых пород, являющихся ценным сырьем. Всё это определяет актуальность постановки настоящей работы.

Основной целью диссертационной работы является установление распространения, вещественного состава и особенностей формирования кор выветривания по мергелям сантонского яруса на территории Старооскольского железорудного района для прогноза различных видов минерального сырья, связанного с кремнистыми породами.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

-обобщить фондовые и литературные источники по изучению кремнисто-мергельной толщи пород сантонского яруса;

- провести полевые работы с описанием разрезов и отбором образцов из сан-тонских отложений на различные виды анализов для их диагностики,

составить разрезы и карты коры выветривания по карбонатным образованиям сантонского времени, выявить особенности её распространения и формирования по площади;

- изучить комплексом методов вещественный состав и технологические свойства карбонатно-кремнистых пород сантонского яруса;

- проанализировать возможности использования кремнистых пород в различных отраслях народного хозяйства.

Методика работ. Для решения поставленных задач использовался комплексный метод изучения карбонатно-кремнистых пород, который включает:

1. Изучение геологического строения мергельной толщи путем проведения детальных полевых наблюдений с отбором проб в обнажениях карьерных уступов и промоин, из керна пробуренных скважин;

2. Построение разрезов и картирование кор выветривания на сантонских образованиях верхнего мела;

3. Детальное изучение структурно-текстурных особенностей и химического состава силицитов и вмещающих пород;

4. Изучение минерального состава пород коры выветривания с применением микроскопических, рентгеновских, электронномикроскопических, спектральных и других методов;

5. Аналитический обзор видов минерального сырья, являющегося по своим свойствам потенциально возможным аналогам используемых в хозяйственной деятельности, как в России, так и за рубежом. На основе этого анализа предложены технологические решения по созданию новых композиционных продуктов, являющихся по потребительским свойствам более ценными, чем известные аналоги.

6. Для подтверждения установленных потребительских свойств выявленных нами полезных ископаемых, на основе договоров о творческом сотрудничестве со специалистами Белгородской государственной сельскохозяйственной академии, Белгородским сельскохозяйственным НИИ, фирмой «Геос», Старооскольским цементным заводом и Воронежским комбикормовым институтом проводились различные виды экспериментальных работ и опытных испытаний.

Основными направлениями технологических исследований были: 1 - создание агрохимического мелиоранта для повышения плодородия почв; 2 -разработка активных минеральных карбонатно-силикатных добавок для производства цемента и силикатного кирпича; 3 - создание комплексной сорбционной минеральной добавки для кормления животных и сельскохозяйственной птицы; 4 - разработка профилактического сорбционного наполнителя для улучшения санитарно-экологических условий содержания сельскохозяйственных и домашних животных и птицы.

Фактический материал. Работа базируется на значительном фактическом материале с использованием фондовых источников. Изучены керны 69 скважин, образцы из 38 точек наблюдения и расчисток и 3 карьеров, составлены колонки и профили сантонских отложений, геологическая карта распространения сантонских пород масштаба 1:200 ООО. Исследовано 150 шлифов, 110 электронномикроскопических снимков, использованы данные 284 химических, 64 рентгеновских и некоторых других видов анализов.

Научная новизна. В результате выполненных исследований в пределах рассматриваемого района доказан позднекайнозойский неоген-четвертичный возраст коры выветривания, который коррелируется с возрастом становления современного рельефа. Впервые приводится карта коры выветривания для пород сантонского яруса Старооскольского железорудного района. Использование прецизионных методов позволило уточнить минеральный состав кор выветривания, в частности, выявить в них цеолиты, кристаллические фазы силицитов. Доказана возможность использования карбонатно-кремнистых пород как агрохимического мелиоранта, для получения керамики, активной карбонатно-кремнистой добавки при производстве силикатного кирпича, сорбционной минеральной добавки для кормления сельскохозяйственных животных и птицы.

Практическая реализация работы. Выявленные автором особенности пространственного распространения, условия залегания и особенности формирования сорбционного минерального сырья с карбонатно-кремнистой основой позволяют определить дальнейшие перспективы использования данного типа полезного ископаемого. Результаты исследований, проводившихся при непосредственном участии автора, неоднократно передавались в виде производственных, научно-тематических отчетов, в геологические организации ОАО «Белгородгеология» и НПФ «Геос». На рекомендуемых площадях проведены поисково-оценочные работы на сорбционное сырье и выявлена перспективная площадь. В настоящее время идет разработка месторождения и производство сорбционных продуктов различного назначения.

Апробация работы. Основные положения диссертации и многие частные вопросы докладывались на ежегодных научных сессиях Воронежского университета (2007-2010 г.г.), на 5-м Всероссийском литологическом совещании «Типы седименто-генеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли» в Екатеринбурге (2008 г.), на международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология», посвященной юбилею ВГУ в г. Воронеж (2008 г.). Материалы исследований изложены в 6 опубликованных статьях, тезисах двух научных конференций и одной коллективной монографии.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения, содержит 121 страницу текста, 16 таблиц, 44 рисунка и 118 библиографических ссыпок, включает три защищаемых положения. Первое изложено в 3 и 4, второе - в 5, третье - в 6 главах.

Исследования по теме диссертации автор проводил с 2007 по 2010 годы на кафедре исторической геологии и палеонтологии, а также в НИИ геологии ВГУ. Он являлся исполнителем госбюджетных и хоздоговорных тем. В работе использованы многочисленные печатные и фондовые источники.

Благодарности. При сборе фактического материала, его обработке, оформлении диссертации большую помощь автору оказали сотрудники Воронежского университета Д.А. Дмитриев, A.B. Жабин, А.Е. Звонарев, Д.А. Иванов, А.И. Мизин, Ратников В.Ю., Е.О. Иванова, С.М. Пилюгин, которых автор благодарит. Автор выражает благодарность главному геологу рудника Стойленского ГОКа С.Е.Беликову, заместителю директора Центра коллективного пользования научным оборудованием БелГУ Сироте В.В. При проведении исследований автор пользовался ценными советами и консультациями директора НПФ «Геос» А.П. Поддубного, которому автор многим обязан. Особую признательность и благодарность диссертант выражает своему научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, заслуженному геологу России, профессору А.Д. Савко, оказавшему неоценимую помощь при создании настоящей работы.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Первое защищаемое положение. Карбонатно-кремнистые породы Старо-оскольского железорудного района представляют своеобразную позднекайно-зойскую кору выветривания, развитую на мергельных породах сантонского возраста. Её распространение подчинено морфологическим особенностям неоген-четвертичного рельефа.

Кремнистые породы широко развиты в пределах рассматриваемого района. Они располагаются на склонах положительных форм рельефа, прорезанных оврагами, вскрыты буровыми скважинами на водоразделе территории Дубравка-Богословка-Копцево-Сапрыкино (рис. 1), обнажены в карьерах и дорожных выемках. Эти породы представлены опоковидными мергелями и известковистыми опоками с варьирующими содержаниями кремнезема и карбоната. Рассматриваемые образования залегают на сантонских мергелях, подстилаемых туронскими мелами, а перекрываются на водоразделах палеогеновыми опоковидными глинами и песками, на склонах - четвертичными суглинками. В отрицательных формах рельефа кремнистые породы размыты.

Породы коры выветривания разделяются по содержанию СаСОз: 1. Слабо выщелоченный мергель содержит СаСОз более 80%, СаО более 45%.

Масштаб 1:150000

Условные обозначения:

□ □

сантонсхие отложения

□ зона незатронутый выветриванием мергелей

действующие

] скважина и е номер

зона развития I—"31 линия пг—п населенные |-—| граница

коры выветривания ¡^з^4"*0™ ЬС11 '_>часТ1а

Обозначения участков: 1-Хворосшовский.Н-Кощевский, Ш-Сэпрыкинский, 1У-Рыжевский. V- Богословский, VI- Яблонский. VII- Дубравский

Рис. 1. Геологическая карта распространения коры выветривания по сан-тонским породам

2. Заметно выщелоченный мергель, в котором содержание остаточного СаСОз колеблется в диапазоне 60-80%, СаО - в пределах 33,6-45,0%.

3. Средне выщелоченный мергель с сохранившимся СаСОз в пределах 50,060,0%, СаО - 28,0-33,6%

4. Сильно выщелоченный мергель содержит остаточного СаСОз менее 50,0%, СаО менее 28,0%

Мел-мергельные породы состоят из двух поликомпонентных систем (частей) -карбонатной (растворимой в HCl) и некарбонатной (нерастворимый в HCl остаток). В основе карбонатной составляющей - СаСОз, некарбонатной - глинистый материал. Процентное соотношение карбонатной и некарбонатной составляющих мел-мергельных пород не только отражает вещественный состав, но и обуславливает водно-физические, физико-химические и технологические свойства.

В основу широко распространенной классификации мел-мергельных пород Г.И. Бушинского положено содержание СаСОз и глины. Однако эта классификация не

полностью характеризует весь нужный нам спектр составляющих мел-мергельной толщи. Нами для геолого-технологических исследований на базе вышеуказанной предложена дополнительная классификация (табл. 1.) мел-мергельных пород (ряда мелоподобный мергель - известковистая опока), в основе которой учитываются такие компоненты как СаСОз и БЮг своб., а также глинистая составляющая, носящая в отдельных разностях пород чисто символический характер.

Таблица 1.

Геолого-технологическая классификация мел-мергельных пород

Порода Содержание в %

СаСОз ЭЮгевоб. Глинистая составляющая

Мелоподобный мергель 80-85 5-15 0-5

Мергель 60-80 15-20 0-7

Мергель опоковидный 50-60 20-35 15-25

Известковистая опока 40-50 35-50 0-10

Геологическое строение склоновой части водораздельной площади Дубравка-Богословка-Копцево-Сапрыкино, охарактеризовано опорным разрезом Хворостянов-ского участка (рис. 2) месторождения связующего сырья и дополнено разрезами по участкам Копцево, Сапрыкино, Рыжевка, Богословка, Яблонево, Дубравка. В нём выделяются следующие типы пород (снизу вверх):

Мелоподобный мергель, вскрытый в отложениях рыхлой вскрыши Стойленско-го карьера и скважинами в разрезах водораздела Дубравка-Сапрыкино, где залегает в нижней части сантона. Он представляет собой серовато-белую, плотную породу с единичными точечными выделениями гидроокислов железа и в виде налетов по трещинам, разделяющим породы на блоки. Вскрытая мощность составляет 3-4 м. Этот мергель слагает материнскую породу с содержаниями СаО более 45 %, по которой развита кора выветривания. Поданным химических анализов содержание карбонатов составляет 80-85%, кремнезема 10-15%. Последний сосредоточен в глинистой составляющей, представленной монтмориллонитом с заметной примесью гидрослюды, кварца и клиноптилолита [Савко и др., 2009].

Мергель в коре выветривания имеет мощность от 1,0 до 7,4 м, представляет собой заметно выщелоченные разновидности мелоподобного мергеля, содержит от 33,6 до 45,0 % СаО. В некоторых случаях, мергель заканчивает разрез верхнемеловых пород, в других сменяется вверх по разрезу опоковидным мергелем. Данная ситуация объясняется различной степенью проявления процессов гипергенеза. По химическим анализам содержание карбонатов составляет 60-80%, кремнезема - 1520%, в том числе халцедона, устанавливаемого по дифрактограммам, до 10%, глинистой части - до 7%. Гидроокислы железа наблюдаются в виде точечных выделений или налетов по плоскостям трещин.

Опоковидный мергель мощностью от 0,5 до 12,5 м широко развит в пределах исследуемого водораздела. Относится к средне- и сильно выщелоченным мергелям с содержанием СаО в интервалах 28,0-33,6% и менее 28%. Опоковидный мергель - это серая, довольно плотная порода, часто трещиноватая с тонкими налетами гидроокислов железа по плоскостям трещин.

Хворостяновский участок масштабы: вертикальный 1:200 горизонтальный 1.1000

214

Рис. 2. Геологический разрез Хворостяновского участка. Под микроскопом выделены известковистые разности опоковидного мергеля, которые, как правило, содержат цеолит. Микротекстура породы неслоистая, структура пе-литоморфнозернистая, реликтово-органогенная, глобулярная. Порода состоит из тон-косросшегося агрегата пелитоморфнозернистого кальцита, микрочешуйчато-тонкодисперсной глины и глобулярного опала. Цеолиты заполняют микротрещины в породе, частично прорастают основную массу. Обломочный алевритовый материал составляет 5-10% и представлен корродированными обломками кварца (0,02-0,08 мм), тонкими пластинками мусковита (до 0,25 мм), микроагрегатными скоплениями глауконита (0,03-0,15 мм), а также плохо сохранившиеся органогенные остатки, сложенные кальцитом (фораминиферы, остракоды).

Толща опоковидного мергеля по своему строению неоднородна, это обусловлено неравномерностью переработки исходных пород гипергенными процессами. В связи с этим, как в верхней, так и в нижней частях толщи, встречаются, как линзы слабо-измененных пород (мергеля слабоопоковидного), не увязывающихся между собой по простиранию и падению, мощностью от 0,8 м до 3,0 м, так и кармано- и гнездообраз-ные известковистые опоки и мергели мощностью от 0,1 до 1,0 м.

По данным химических анализов содержание карбонатов в рассматриваемом типе породы изменяется от 50 до 60%, количество свободного кремнезема 20-35%,

Абс. отм. м 216-

глинистой составляющей (по наличию глинозема) - 15-25%. Повышенные содержания оксидов железа тяготеют к окисленным зернам сульфидов и зонам трещиновато-сти.

Известковистая опока мощностью от 0,1 до 3,0 м развита на многих участках водораздела. Она является сильно выщелоченной разностью мергеля наиболее интенсивно проработанной процессами кремнистого метасоматоза. Известковистая опока слагает карманные прослои, гнезда серых и светло-серых плотных пород, интенсивно трещиноватых и ожелезненных среди средне- и сильно выщелоченных мергелей.

По данным микроскопических исследований известковистая опока состоит из тонко сросшихся агрегатов пелитоморфнозернистого кальцита, замещаемого глобулярным опалом и глинистым материалом, микротекстура неслоистая, структура пели-томорфнозернистая, глобулярная, реликтово-органогенная. Цеолит выполняет микротрещины и прорастает массу породы. Обломочный материал (5-7%) состоит из корродированных обломков кварца (0,02-0,08 мм) и единичных пластинок полевого шпата и мусковита. Глауконит образует редкие микроагрегатные скопления.

При описании шлифов известковистой опоки-были встречены единичные образцы, в которых кальцит практически отсутствовал. Преобладающая масса породы в этих шлифах представляет собой агрегат глобулярного опала, в котором присутствует незначительная примесь тонкодисперсной глины. По данным химических анализов содержание карбоната кальция в известковистой опоке 40-50%, - кварца 35-50%, глинистого материала до 10%.

На Хворостяновском и других участках по результатам поисковых работ было установлено, что в разрезе пород снизу вверх происходит увеличение кремнезема общего, в том числе аморфного с одновременным уменьшением содержания СаО. Это обуславливает для отложений сантонского яруса характерный переход мелов ту-рон-коньякского ярусов в мергель мелоподобный, затем мергель натуральный, далее в мергель опоковидный и завершают литологический ряд карманообразные прослои и гнездообразные включения известковых опок.

Для более подробного изучения верхнемеловых отложений сантона Старо-оскольского железорудного района были исследованы разрезы мергельной толщи Стойленского карьера. И здесь в мергелях сантона наблюдаются слабо выщелоченные породы, в которых в направлении от подошвы к кровле отмечаются количественные изменения в содержании карбоната кальция, цеолит-глинистой и кремнистой составляющих. Несмотря на существенную трещиноватость и блочность исходного мергеля процессы гипергенеза развиты не так интенсивно как на водоразделе Дубравка-Сапрыкино, и это связано с неблагоприятным рельефом для процессов гипергенеза (толща мергельных пород СГОКа находится на сильно выровненной поверхности).

На Хворостяновском участке, разведанном на связующее сырье для производства железорудных окатышей, по результатам минералого-петрографических и геохимических исследований рассмотрены процессы окисления, выщелачивания, гидролиза и кремнистого метасоматоза при выветривании мел-мергельных пород. Расчет геохимического баланса вещества по методу равных объемов показывает, что процессы гипергенеза выражаются в выносе кальция и магния, при сохранении АЬОз, Р2О5 и РегОз, увеличении количеств или перераспределении аморфного кремнезема.

Распределение основных компонентов по профилю выветривания

По результатам химического опробования выполнен укрупненный расчет содержаний основных минералов как сохранившихся, так и вновь образованных в продуктах гипергенеза мергельных пород. Как отмечает К.А. Семендяев [Семендяев, 1933], в научной и технической практике широко используются методы графического отображения функциональной зависимости между различными параметрами для их наглядного изображения. В частности, с этой целью нами используется метод матриц. Он заключается в переносе интересующего нас параметра и минерального вида или минеральной ассоциации на вертикальную проекцию плоскости в пределах абсолютных отметок интервалов опробования керна скважин. По вертикальной оси абсолютных отметок в масштабе 1:100 отображаются результаты поинтервального опробования керна скважин, а по горизонтальной - совмещенные профили пробуренных скважин.

Проведение горизонтальных сечений на любом уровне абсолютных отметок позволяет нам получить информацию и характер количественного изменения искомого параметра как по разрезу, так и по площади месторождения сорбционного минерального сырья.

Распределение кальцита. В раннепалеогеновую эпоху вся Воронежская ан-теклиза представляла собой сушу [Савко, 1979; Савко, Додатко, 1991; 2002]. Гумид-ный климат района в нижнепалеоценовое время находил отражение в чередовании сезонов тропических ливней с периодами относительной сухости. Процесс химического выветривания вызывался действием дождевых вод поверхностного стока, которые легко проникали в толщу дезинтегрированного, к тому же весьма пористого мергеля. Как отмечал У.Д. Келлер [Келлер, 1963], дождевая вода по своей сути нейтральная (рН=7) или почти нейтральная, но её рН может меняться на пути от облаков к породам, подвергающимся выветриванию. Агрессивность вод поверхностного стока в нашем случае могла усиливаться за счет окисления пирита и марказитовых конкреций, за счет разложения гумусового вещества. В условиях кислой среды происходило растворение карбоната кальция. Освободившийся кальций попадал в воду, создавая условия подщелоченной среды Процесс смены рН условий кислая - щелоченная среды повторялся неоднократно, поэтому процесс выщелачивания мергеля связан с и кристаллизацией кальцита в трещинах и пустотах (количество воды снижается, образуется гель, из которого идет кристаллизация).

Процесс выщелачивания кальция в толще мергеля на глубину протекал неравномерно. Установлено, что в разрезе и по площади содержание сохранившегося кальцита по своей величине в пределах абсолютных отметок 209,0-182,0 м изменяется от 28,1% до 85,0%, то есть имеет трехкратное различие. Доля интервалов по глубине скважины с содержанием карбоната кальция менее 50,0% составляет 54,9% (табл. 2). Интервалы с таким содержанием располагаются спорадически, как по площади, так и на глубину, в виде отдельных блоков. Опробование керна скважин осуществлялось по визуально различающимся литологическим разностям продуктов коры выветривания.

Распределение глинистых минералов и цеолитов. Их формирование проходило в условиях, когда среда сменилась с кислой на субщелочную на длительный от-

Таблица 2

Результаты оценки распределения содержания СаСОз в зоне гипергенеза мергельных пород на примере Хворостяновского месторождения связующего сырья.

Мощность интервалов проб Содержание СаСОз в % и долевом объеме по степени интенсивности выщелачивания мергельных пород

СаСОз выщелоченный (менее 50%) Переходная зона СаСОз 5060% Слабо выщелоченные включения Слабо выщелоченные, подошва

Доля, % Содерж. СаСОз, % Доля, % Содерж. СаСОз, % Доля, % Содерж. СаСОз, % Доля, % Содерж. СаСОз,%

1,0 8,5 37,3 2,8 56,0 - - 0,9 68,6

2,0 29,2 38,5 18,9 54,2 1,9 63,7 7,5 65,7

3,0 7,0 42,5 12,2 57,3 - - 4,7 63,7

4,0 - - 1,9 56,1 - - 1,9 67,6

5,0 2,4 48,5 - - - - - -

I 47,4 39,23 35,8 55,5 1,9 63,7 15,0 65,5

резок времени. Аналитические данные свидетельствуют о том, что в результате продолжительного выщелачивания нерастворимого остатка карбоната кальция определенная часть гидрослюды перешла в монтмориллонит. Данный этап характеризуется усилившимся гидролизом глинистого остатка. Процесс химического разложения глинистого остатка, очевидно, поддерживался периодически повторяющимися и обновляющимися порциями поверхностного и внутреннего стоков. Гидролиз осуществлялся не постоянным насыщением водой, а скорее, многократным обновлением вод. Основным результатом гидролиза нерастворимого остатка явилось образование монтмориллонита и цеолита.

Распределение минералов свободного кремнезёма. После регрессии позд-непалеогенового морского бассейна и поднятия морской аккумулятивной равнины началось её расчленение широкими речными долинами [Грищенко, Холмовой, 1966; Семенов, 1965; Холмовой, Глушков, 2001]. Морские осадки палеогена приурочены к водораздельным пространствам и широко развиты в пределах района работ. Они трансгрессивно залегают на верхнемеловых, их мощность колеблется от первых до 40 м. В их составе выделяются киевские глины и полтавские пески. Малые мощности и глубины залегания обеспечивали хороший дренаж этих отложений и воздействие на мергельно-меловые породы поверхностных и подземных вод.

Этап эпигенетического преобразования продуктов коры выветривания характеризовался большой активностью циркуляции подземных вод с изменяющимися кислотно-щелочными свойствами. По времени этот этап соответствовал отрезку от неогена до четвертичного времени, когда вследствие относительного подъема территории возникали области питания и разгрузки, активизировавшие циркуляцию подземных вод [Трегуб, 2002]. Усилившаяся фильтрация активизировала процессы гидролиза. В своей обзорной работе М.П. Белопольский [Белопольский, Филатова, 1970] отмечает, что аморфный кремнезем довольно легко растворяется под воздействием растворов углекислых щелочей. Скорость растворения прямо пропорциональна кон-

центрации щелочей и гидратации кремнезема. В нашем случае в разрезе коры выветривания мергельных пород гидратация аморфного кремнезема достигает 4-8% [Поддубный др., 2008], аналогичные содержания адсорбционной воды были установлены В.П. Семеновым и др. [Семенов и др., 1982]. Ставший подвижным в сильно щелочной среде кремнезем киевских глин выносился на склоны водоразделов и местных понижений рельефа, где в зонах разгрузки подземных вод формировал концентрации в пустотах выщелоченного мергеля за счет смены рН среды на более кислую.

Особенности выветривания мел-мергельных пород

Пористость. Мергельные породы - мягкие, пористые и рыхлые образования, тонкодисперсного биогенного осадка морского происхождения. В результате чего относительно легко растворимы под воздействием фильтрационных вод.

Трещиноватость мергельных пород. К основным агентам влияющим на интенсивность проявления гипергенеза в мергельных породах относятся:

1-создающая естественную блочность массива, которая определяет направления руслового движения поверхностного стока в породном массиве.

2-открытая трещиноватость сопровождается образованием волосовидных трещин, повторяющих ориентировку 1 вида трещин.

3-третий вид ослабления сплошности мергельных пород представлен системами разнонаправленных оперяющих микротрещин служащих основными для течений фильтрации поверхностных вод.

Процессы окисления. Начинаются с воздействия кислорода воздушной среды на сульфидную минерализацию представленную марказитом. Его наличие способствует интенсификации разложения мергельных пород, на которую раньше не обращалось внимание.

Также усиливающими агентами являются растворенные гуминовые кислоты из почвенного покрова способствующие выделению из воды группы ОН и микроорганизмы поступающие в поверхностный сток из почвенного слоя.

Анализ геологических разрезов опоискованных участков на связующее сырье показывает, что мел-мергельные породы относятся к первично-осадочным морским биогенным породам, в последующем подвергшихся выветриванию. На это указывают: 1 - в мергеле по данным описания шлифов глобулярный опал представляет собой псевдоморфозы кремнезема по органическим остаткам с первичным кальциевым скелетом; 2 - в опоковидном мергеле и известковистых опоках глобулярный опал замещает не только известковые скорлупки пелеципод и фораминифер и их фрагментов, но и карбонат основной массы; 3 - унаследованная неоднородность первичных карбонатных пород, подтверждаемая неоднородным строением толщи, в которой наблюдаются линзы малоизмененных первичных пород или прослои опок и опоко-видного мергеля, образовавшиеся по более благоприятным для метасоматоза первичным породам - трещиноватым, а также с повышенным содержанием терригенного компонента. 4 - кора выветривания представляет собой карманообразную блочную структуру, развитую по мергелям.

Процессы гипергенеза по мергелям более широко развиты в периферийных частях водораздельных площадей на участках с развитой овражной системой, обеспечивающей хорошую дренируемость пород. Нижняя граница коры отбивается по началу выщелачивания материнских пород. Абсолютные отметки нижней подошвы прояв-

ления процессов выветривания, субпараллельной дневной поверхности, колеблются от 185,5 до 193,0 м, кровли - от 195,0 до 207,5 м.

Для появления данной коры выветривания необходимо благоприятное сочетание следующих факторов: 1-наличие хорошо проницаемых и легко разлагаемых мел-мергельных материнских пород; 2-благоприятные для формирования кор выветривания теплый климат и значительное количество осадков; 3-тектонические движения, определявшие геоморфологию рельефа и приуроченность к определенным его формам карбонатно-кремнистых пород.

Формирование кор выветривания рассматриваемого района происходило как минимум в два этапа. В первый из них на границе мела и палеогена на обширном пенеплене образовался охристо-глинистый элювий, который был размыт на Старо-оскольской площади и сохранился юго-восточнее от неё. Реликты этой коры в рассматриваемом районе представлены выщелоченными карбонатными породами в верхах сантона.

Во второй этап, после ухода с территории палеоген-раннемиоценового моря, началось формирование неоген-четвертичного рельефа, которое сопровождалось образованием кремнистой коры выветривания при воздействии поверхностных и подземных вод на выщелоченные карбонатные породы. При их растворении и образовании высокощелочной среды кремнезем приобретал подвижность, мигрируя вниз по склонам и выпадая в нижних и средних частях поднятий в участках приближения подземных вод к зонам разгрузки, где понижался рН и SiÜ2 становился неподвижным, образуя твердую фазу, представленную опалом, тридимитом и кристобалитом.

Второе защищаемое положение. В профиле выветривания снизу вверх карбонатные породы сменяются цеолит-монтмориллонит-кальцит-кремнистыми. Ведущими процессами при этом являются выщелачивание СаСОз, гидролиз и преобразование глинистых минералов, синтез цеолитов и кремнистый метасоматоз. Вещественный состав образований коры выветривания определяет их важные технологические и потребительские свойства.

Для изучения вещественного состава кремнистых пород нами использовались электронномикроскопические, микрозондовые, рентгеноструктурные и термические анализы из образцов, отобранных на эталонном разрезе Хворостяновского месторождения (Поддубенский карьер), расположенного в юго-западной части водораздела Дубравка-Сапрыкино. Преимущественное использование прецизионных методов при изучении минерального состава пород определялось их дисперсностью. При этом широко применялся сравнительный анализ изменения и перераспределения основных химических компонентов и минералов по профилю выветривания.

Термический анализ выполнялся в лаборатории института ВИОГЕМ, г. Белгород, рентгеноструктурный - в Технологической академии им. Шухова города Белгорода, химический - в лаборатории «Белгородгеологии», электронномикроскопический в Воронежском университете (электронный микроскоп Jeol 6380LW с системой количественного энергодисперсионного анализа «Inca», аналитик С.М. Пилюгин).

Кора выветривания представляют собой породу, содержащую кроме карбоната кальция глинистые минералы, кварц, цеолит, аморфный кремнезём, чешуйки слюды, оксиды железа. Химическое выветривание мел-мергельных отложений сантона сопровождалось широким проявлением гипергенного кремнистого метасоматоза, и для

выветрелой породы может быть использовано название - апомергелевый гипергенный кремнистый метасоматит.

Мелоподобный мергель. На электронномикроскопических снимках мелопо-добного мергеля, являющегося материнской породой при выветривании, отмечается органогенно-хлопьевидно-кристаллически-зернистая микроструктура. Основная масса сложена пелитоморфнозернистым кальцитом с постоянной примесью глинистого вещества, которая фиксируется на энергодисперсионных спектрах повышенными содержаниями кремнезема и глинозема. Наиболее высокие содержания карбоната наблюдаются в перекристаллизованном кальците.

На общем фоне выделяются пластинки и зерна других минералов, которые легко устанавливаются по данным микрозондового анализа. Призматические кристаллики цеолитов имеют высокие содержания кремнезема, глинозема и особенно натрия - до 12,57 %, низкие концентрации калия, отличающиеся на порядок в отличие от таковых для глинистых минералов. Кварцевые зерна определяются по доминирующему в них кремнезему.

В составе нерастворимого остатка карбонатной породы по данным рентгено-структурного анализа устанавливаются глинистые минералы, представленные монтмориллонитом и гидрослюдой, кварц, цеолит.

Мергель, в различной степени выщелоченный, в основной своей массе сложен тонкозернистым кальцитом, глинистыми и кремнеземистыми минералами, цеолитами. В качестве примеси присутствуют терригенные зерна кварца, глауконит, гидратиро-ванные чешуйки биотита, гидрослюда, гидроокислы железа. На электронных снимках прослеживается органогенно-хлопьевидно-зернистая микроструктура. В матриксе довольно высокое содержание кальцита, более половины основной массы. В глинистой части соотношение кремнезема и глинозема 1:3-4, что по составу отвечает монтмориллониту с поправкой на наличие аморфного кремнезема, завышающего это соотношение. Для таблитчатых кристаллов цеолитов характерны высокие содержания натрия, кремнезема и глинозема.

Исследование дифрактометрическим методом нерастворимого остатка мергеля выщелоченного слабо глинистого показывает, что основным его минералом является монтмориллонит, как и в мелоподобном мергеле, двух типов - щелочной и щелочноземельный. Вторыми по содержанию являются минералы кремнезема, и аморфный кремнезем. В заметных количествах имеется клиноптилолит.

Опоковидный мергель (апомергелевый гипергенный метасоматит) представляет собой продукт выветривания сильно выщелоченного (СаСОз менее 28 %) и си-лифицированного мергеля. На электронномикроскопических снимках опоковидного мергеля микроструктура породы хлопьевидно-кристаллически-глобулярно-зернистая (рис. 3, а-в), её матрикс карбонат-кремнисто-глинистый, на его фоне выделяются относительно крупные чешуйки слюды и зерна кварца. При больших увеличениях (см. рис. 3, б, в) видно, что основная масса породы раскристаллизована и представлена таблитчатыми и брусковидными кристаллами минералов кремнезема, цеолитов, кальцита. В ней обычно повышенные содержания кремнезема, карбоната, меньше глинозема (табл. 3, спектры 1, 6, 8). Количество БЮг обычно превышает 50 %, что вкупе с относительно малыми количествами глинозема свидетельствует о незначительной глинистой примеси. Чешуйки слюд представлены гидробиотитом (спектры 2,

4, 7) и гидрослюдой (спектр 5). Зерна кварца четко выделяются почти 100 % содержаниями кремнезема (спектр 3).

Рис. 3. Электронномикроскопические снимки опоковидного мергеля (обр. П20глЗ). РЭМ: а - ув. 330 (1, 6, 8 - матрикс породы; 2, 4, 5, 7 - чешуйки слюды; 3 -зерно кварца; результаты микрозондового анализа представлены в таблице 3); б - ув. 1000; в -7000 (эл. микр. Jeol 6380LW «Inca», аналитик С.М. Пилюгин)

На дифрактограммах опоковидного мергеля (рис. 4) преобладают рефлексы минералов кремнезема, кальцита и цеолита, в меньших количествах отмечается гидрослюда и очень мала примесь монтмориллонита. Аморфный кремнезем представлен опалом, образующим высокое гало в области 4.0-4.1. Из него растут пики кристобалита 4.084.1 А° и кварца 4.25 А°, что свидетельствует о раскристаллизации аморфного кремнезема. Весьма интенсивен рефлекс кварца 3.34 А°. Менее проявлены пики три-димита - 4.3 и 2.49 А°, особенно первый.

При появлении в опале кристаллической фазы дифрактограммы кремнистых пород становятся более дифференцированными и четкими, что можно видеть на рис. 4. Промежуточные фазы между рентгеноаморфным опалом и низкотемпературным кри-стобалитом называют опал-кристобалитами. Структурная упорядоченность в них начинается с закономерного сочетания тетраэдров S¡02 в горизонтальном направлении, тогда как по вертикали образующиеся слои чередуются незакономерно: то с периодом повторяемости 2, отвечающим тридимитовой структуре, то 3, соответствующим кристобалитовой упаковке. Ю.Н. Сеньковский полагает, что при низкой степени упорядоченности кристобалитовых и тридимитовых слоёв хорошо выражено гало

(выпуклость), ось которого отвечает 4.0-4.1 А°, что и наблюдается в нашем случае.

Таблица 3.

Результаты микрозондового анализа опоковидного мергеля

Назв. обр. № спектра Na Mg Al Si К Ca Ti Cr Mn Fe Итог

Сп.1 0.0 2.12 9.25 52.3 1.95 29.0 0.27 0.00 0.51 4.04 100.0

Сп.2 0.1 16.5 19.9 35.8 3.72 2.82 0.94 0.20 0.00 19.9 100.0

о СП СпЗ 0.7 0.00 0.00 99.1 0.00 0.11 0.00 0.23 0.00 0.53 100.0

э Сп 4 0.8 4.01 10.0 55.8 7.83 1.28 0.33 0.37 0.30 19.7 100.0

ю о Сп5 0.2 3.77 25.2 50.4 12.7 0.37 1.11 0.00 0.00 6.08 100.0

3 со Сп 6 0.8 1.94 8.30 53.0 1.65 29.9 0.19 0.00 0.09 4.21 100.0

Сп 7 0.2 3.50 19.6 56.0 8.83 0.59 0.19 0.28 0.00 11.0 100.0

Сп 8 1.7 1.81 9.19 54.7 1.73 27.5 0.69 0.14 0.00 3.11 100.0

Рис. 4. Дифрактограммы проб апомергелевого гипергенного метасоматита Дифрактограммы опоковидного мергеля заметно отличаются от рассмотренных ранее дифрактограмм мергеля тем, что на первых наблюдается довольно высокое гало с центром в области 4.1 А", свидетельствующее о начале окремнения породы. По-прежнему многочисленны рефлексы клиноптилолита, кварца, но сильно снижается содержание глинистой примеси. Это вызвано разложением монтмориллонита, в

меньшей степени гидрослюды, с выделением кремнезема сначала в аморфной фазе, а затем раскристаллизованной.

Известковистая опока представляет сильно выщелоченный мергель с неясной горизонтальной слоистостью. На электронномикроскопических снимках устанавливаются тончайшие пелитово-криптозернистые и ультрамикроглобулярные, участками лепидосферовые микроструктуры. При крупных увеличениях видно, что основная масса кремнезема представлена пластинками брусковидной формы и глобулями. Глинистые минералы тонкой хлопьевидной формы располагаются между ними.

По результатам зондовых анализов матрикс известковой опоки содержит более 60 % кремнезема, остальная часть приходится на кальцит. На фоне основной массы выделяются частицы других минералов - гидрослюды, цеолита.

В целом известковистая опока отличается от опоковидного мергеля повышенными содержаниями кремнезема и пониженными алюминия, свидетельствующими о незначительной примеси глинистого материала, основным минералом которого является гидрослюда.

По данным дифрактометрических определений известковистая опока состоит из минералов кремнезема и кальцита с примесью цеолитов и пелитовой (не всегда) составляющей. Среди минералов кремнезема преобладают опал. Более того, высокое положение отражения 4.26 А°, являющегося частью гало, свидетельствует об образовании этого минерала в основном за счет раскристаллизации аморфного кремнезема. Гораздо меньшая часть кварца имеет терригенное происхождение.

В области гало устанавливаются рефлексы кристобалита (основной 4.10 А0) и менее выраженные тридимита (4.30 и 2.49-2.50 А°). Эти минералы также образуются при раскристаллизации опала и являются промежуточными в ряду опал - кварц. Кроме того, устанавливаются основные отражения цеолита (9.0, 7.94, 3.96, 3.92 А0), а в случае присутствия гидрослюды - рефлекс со значением около 10 А°. Особенностью основного отражения кальцита при большом содержании карбоната является его небольшая интенсивность, значение 2,98 вместо 3.03 А0 и уширение по площади. Эти признаки могут свидетельствовать о возможных дефектах в решетке этого минерала.

Подтверждением данного вывода являются результаты термического анализов материала проб апомергелевого гипергенного кремнистого метасоматита. В частности установлено, что если для диссоциации карбоната кальция совершенной структуры требуется температура 950°С [Топор, 1964], то для продуктов коры выветривания мергелей наблюдается снижение температуры диссоциации кальцита с 860°С при содержании СаСОз - 50,15% до температуры 780°С при содержании СаСОз -13,0%.

Таким образом, изучение минерального состава по разрезу зоны гипергенеза позволяет выделить по своим свойствам и химическому составу 3 минеральных ассоциации: 1-три разновидности карбоната кальция: а - исходный биогенный кальцит, б - хемогенный (вторичный) и в - активный за счет дефектов кристаллической решетки; 2-силикатные сорбенты: а - цеолит (клиноптилолит) и б - глинистые минералы; 3-минералы свободного кремнезема от в различной степени гидратированного опала до кристобалита и халцедона.

Результаты исследования вещественного состава и физико-химических свойств продуктов выветривания мергельных пород позволили открыть в них новые потребительские свойства и перевести из горных пород в разряд полезного ископаемого.

Выщелоченная разновидность биогенного карбоната кальция с учетом результатов рентгеноструктурного и термического анализа является активной формой кальцита. Гидролиз минералов цеолита и бентонита в поровом пространстве выщелоченного карбоната кальция происходил при недостатке химических элементов для построения кристаллической решетки, в результате чего их структура стала дефектной, а сами породы приобрели сорбционные свойства. Еще одной ценной особенностью предполагаемого комплексного сорбента карбонатно-силикатного состава является метасо-матическое прорастание аморфным кремнеземом (опализация) выщелоченного биогенного карбоната кальция. Установленный в продуктах гипергенеза мергелей цеолит представлен клиноптилолитом и содержится в концентрациях имеющих практическую ценность.

Третье защищаемое положение. Широко развитые и неглубоко залегающие карбонатно-кремнистые породы Старооскольского железорудного района обладают рядом полезных свойств и могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства.

Проведенные исследования образований коры выветривания сантонских отложений позволили выявить особенности химического и минерального состава карбо-натно-кремнистых пород, которые определяют ряд их технологических свойств. Это позволяет широко использовать рассматриваемые породы в народном хозяйстве.

Применение агроруд сорбционного типа для повышения плодородия почв и качественных характеристик получаемой продукции. Анализ применения минеральных удобрений в свекловодстве, как и в растениеводстве в целом, указывает на острую необходимость решения вопросов, связанных со все возрастающими дозами используемых азота, фосфора и калия. Известно, что внесение в почву повышенных норм минеральных удобрений, особенно азотных, существенно снижает сахаристость корнеплодов и затягивает их созревание. Это увеличивает себестоимость сахара из-за снижения качества сырья.

Обобщение результатов опыта применения различных видов минерального сырья позволило специалистам научно-производственной фирмы «Геос», в том числе автору, открыть на территории Губкинского района Белгородской области залежи карбонатно-кремнистых агроруд, представленных комплексным сорбционным минеральным удобрением, названным «Карбосил» и провести опыты по его использованию в этом качестве.

Известно, что кремнегелевые удобрения в почвенном агрегате обеспечивают перевод связанных форм фосфора, азота, калия в подвижные. При этом активизируются биологические процессы в почве. Как следствие, повышается продуктивность земельных угодий с улучшением качественных характеристик выращиваемых сельскохозяйственных культур. Указанные положения об эффективности применения сорбционных агроруд для повышения урожайности свеклы и увеличения выхода сахара при её переработке подтверждены результатами полевых деляночных опытов, проведенных фирмой «Геос» под руководством докторов с.х.н. В. В. Никитина и С.В.Лукина (БелНИИСХ).

Опытные посевы закладывались по пятивариантной схеме.

1 - без внесения в почву дополнительных компонентов, способных изменить их агрохимические свойства; 2 - в исходную почву вносится «Карбосил» в дозе 5 т/га и

4 т/га, 3 - в почву вносится минеральное удобрение по действующему азоту 90 кг, фосфору 90 кг и калию 90 кг. Эта доза затем при составлении композиционных смесей принимается за фоновое содержание; 4 - вносится композиционная смесь из «Карбосила» в количестве 5 т/га и 4 т/га и минеральное удобрение N 90, Р 90, К90.5 -вносится композиционная смесь из «Карбосила» в количестве 10 т/га и 8 т/га и минеральное удобрение N 90, Р 90, К90. Каждый вариант в приведенной очередности повторяется четыре раза. Анализ приведенных показателей приводит к следующим выводам:

1. Агроруды, представленные сорбционным карбонатно-силикатным типом «Карбосил»» при внесении в почву как в чистом виде, так и в композиционных смесях с минеральным удобрением, повышают урожайность сахарной свеклы и увеличивают выход сахара с единицы площади посевов соответственно на 50,1% и 54,1 %;

2. Наиболее оптимальной дозой внесения «Карбосила» является 5 т/га. При снижении расхода до 4 т/га наблюдается уменьшение урожая сахарной свеклы и ее сахаристости. Отмечается, что на эффективность использования «Карбосила» как в чистом виде, так и в композиционных смесях с минеральными удобрениями, сказываются погодные условия (в частности, 2006 год характеризовался повышенным температурным режимом - ранней весной и относительно обедненным по увлажнению весенне-летним периодом, что не могло не сказаться на результатах опыта);

3. Увеличение дозы внесения «Карбосила» в почву до 8-10 т/га нецелесообразно, так как эффективность воздействия сорбционного мелиоранта на интенсивность биологических процессов снижается, так как в почве усваивается лишь часть внесенного материала на уровне 5-5,5 т/га;

4. Характерной особенностью почв, в которые вносился «Карбосил», является увеличение ее пористости, что способствует созданию для сахарной свеклы благоприятных условий развития. Вследствие этого, как показывают полевые опыты, формируются корнеплоды правильной формы с мощной, сильно развитой корневой системой.

Преимуществом применения «Карбосила» в качестве агроруд являются: 1 -повышение урожая свеклы до 50 % и сахаристости на 2,3 %; 2 - снижение затрат на переработку свеклы за счет улучшения качественных характеристик продукции; 3 -уменьшение затрат на уборку корнеплодов за счет увеличения рыхлости почвы в осенний период на 7 - 9 %; 4 - ускорение их созревания за счет улучшения режима питания корнеплодов, аэрации почвы и водного режима.

Использование карбонатно-кремнистых пород в промышленности. Керамические материалы на основе кремнийсодержащего минерального сырья. В целях комплексного и максимально рационального использования минерально-сырьевой базы представляет интерес производство керамических материалов из промышленных отходов предприятий металлургической и горной промышленности. Однако для более рационального использования разрабатываемых месторождений (в частности, Белгородской области) и в связи с сокращением запасов традиционного керамического сырья в настоящее время применяют кремнийсодержащее минеральное сырье, вскрываемое при добыче железных руд, для получения керамических материалов различного назначения.

Нами проведено исследование потенциальной возможности использования

кремнийсодержащего минерального сырья — кремнистых пород, добываемых на территории Белгородской области, для производства керамических материалов и изделий из них.

Известно, что свойства керамических изделий в значительной степени зависят от качества используемых для их получения порошков исходных компонентов [Балке-вич, 1984]. В наших испытаниях помол исходной породы проводили в вибрационно-кавитационной мельнице. Исследования распределений по размерам частиц порошка выполненные с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц Апа1узейе 22 №поТес, показали, что гранулометрический состав частиц имеет три основные фракции: I - 5 мкм (- 35 %), 7-20 мкм (- 38 %) и 30 - 60 мкм 20 %). Формование исследуемых порошковых материалов осуществляли с помощью метода холодного изостатического прессования [Ильин, 2007] при давлении 250 МПа с использованием пресса ЕРЭ1С1Р 400-200*1000У.

Температура спекания скомпактированых материалов составила 1200 °С. Его проводили в воздушной атмосфере в течение 5 ч. Пористость образцов полученной керамики составила 33%, предел прочности полученных керамических материалов при сжатии, определенный на универсальной испытательной машине 1п5^ог> 5882 в соответствии с ГОСТ 473.6-81,137 МПа.

Таким образом, использование в качестве исходного сырья для производства керамики из кремнистой опоки, добываемой на территории Белгородской области, позволяет получать керамические материалы с удовлетворительным сочетанием теплостойкости и механической прочности. Учитывая доступность и низкую себестоимость сырья и при условии дальнейшей оптимизации технологии, можно сделать вывод о потенциальной возможности применения такой керамики при изготовлении изделий для электротехники, вакуумной техники, конструкционных деталей и т. д.

Возможность использования карбонатно-кремнистых пород в качестве активных минеральных добавок при производстве силикатного кирпича. Производство силикатного кирпича сопровождается высокой энергоемкостью технологического процесса. Оно осуществляется для получения максимального количества кварцевых частиц с поверхностью, покрытой аморфным кремнием - стеклофазой, которая при автокпавировании активно взаимодействует с известью для образования низкоосновных гидросиликатов кальция термолитового типа.

По мере увеличения в минеральном сырье аморфного кремнезема активность вяжущего возрастает [Хавкин, 1982]. Высказанное положение подтверждается результатами лабораторных испытаний, выполненных научно-производственной фирмой «Геос» в лаборатории силикатного завода Лебединского ГОКа. В качестве активной минеральной добавки использованы карбонатно-кремнистые породы, добытые на Хворостянском месторождении в Губкинском районе.

Технологические испытания по вводу активной минеральной добавки в состав вяжущего осуществлялись приготовлением отдельных компонентов шихты в соответствии с требованиями к вяжущему по крупности измельчения и влажности. Для шихты использовалась известь Белгородского комбината строительных материалов с активностью 79,63%. Эталонное вяжущее составлялось из расчета 40% извести, 60% песка и влажности смеси 8,0%. Активность вяжущего составляла 35,28%. При этом возможны три варианта.

Вариант 1. Активность вяжущего 34,16%. Состав вяжущего: известь 38%, песок 60% и активная добавка - 2%, влажность смеси 7,5. Снижение расхода извести на5%. Вариант 2. Активность вяжущего 33,6%. Состав вяжущего: известь 36%, песок 60% и активная добавка 4%, влажность смеси 6,5%. Снижение расхода извести на 10%. Вариант 3. Активность вяжущего 28%. Состав вяжущего: известь 34%, песок 60% и активная добавка 6%. Влажность смеси 7,8%. Снижение расхода извести на 15%. Смеси тщательно перемешивались, подвергались гашению и формованию при усилии 10 кг/см2. Опытные образцы прошли цикл автоклавирования в условиях промышленного производства. Результаты испытаний представлены в таблице 4.

Таблица 4.

Характеристика прочностных показателей автоклавированных опытных силикатных

образцов

Активность извести, % Прочностные показатели, кг/см2

эталон Вар. 1 сниж. расхода извести на 5% Вар. 2 сниж. расхода извести на 10% Вар. 3 сниж. расхода извести на 15%

Прочность образца Марка Прочность образца Марка Прочность образца L Марка Прочность образца Марка

79,63 30 М60 41 М82 42,8 М86 74,0 М148

Приведенные результаты указывают на потенциальные возможности дальнейшего снижения расхода извести в вяжущем силикатного кирпича за счет снижения его прочности до уровня эталона. Таким образом, введение в шихту минеральной добавки карбонатно-кремнистого сырья, широко распространенного в корах выветривания сантонских пород Белгородской и Курской областей, позволяет существенно снизить энергозатраты на производство силикатного кирпича.

Применение карбонат»о-стгтатного литерального сырья для очистки радиоактивно загрязненных вод. Один из наиболее эффективных и экономичных способов предотвращения антропогенного загрязнения подземных и поверхностных вод, главным образом от стронция и цезия, по мнению A.B. Савенко и В.И. Сергеева [2000], является создание искусственных геохимических барьеров для иммобилизации загрязняющих веществ. Существуют два основных способа иммобилизации стронция: а) создание осадительных геохимических барьеров и б) создание сорбци-онных геохимических барьеров. При создании искусственных осадительных барьеров используются карбонатные осадочные породы. Удаление стронция из воды на осадительных геохимических барьерах происходит в результате протекания реакций замещения кальцита стронцианитом: Sr2t + СаСОз= ЭгСОз+Са.

Альтернативный способ иммобилизации стронция, обеспечивающий одновременное снижение абсолютных концентраций и отношения Sr/Ca в растворе, представляют собой сорбционные геохимические барьеры из пород, содержащих значительные количества глинистых минералов и обладающих вследствие этого высокой сорбционной способностью. В.И.Сергеевым было доказано, что сорбционная способность ионов пропорциональна разности их электростатической энергии в кристалли-

ческой решетке и энергии гидратации.

В практике обезвреживания радиоактивных маломинерализованных вод широко используются мембранно-сорбционные методы на основе применения цеолитов, которые позволяют достичь очистки воды от бета-нуклидов в 100-1000 раз и сократить объем вторичных отходов до 0,2 % объема.

Начиная с 60-х годов применение цеолитов для защиты окружающей среды приобрело широкие масштабы, главным образом, благодаря деятельности комиссии США по атомной энергии. Особенностью цеолитов является наличие системы пустот и каналов в их структуре, которые могут составлять до 50% от общего объема цеолита. Эффективны цеолиты и в отношении органических соединений, например, концентрация наиболее распространенного в воде канцерогена - бензапирена уменьшается в 260 раз.

Анализ сорбента «Карбосил» для очистки воды от радионуклидов показывает, что он по своему минеральному составу соответствует условиям поглощения радионуклидов из воды. Присутствующий в сорбенте карбонат кальция в водной среде активно взаимодействует со стронцием, образуя новый минерал - стронцианит, который выпадает в осадок. Карбонатно-кремнистые породы Хворостяновского месторождения, благодаря своим структурным особенностям, является важнейшим компонентом многобарьерной системы изоляции радионуклидов, находящихся в водной среде. Использование данного минерального сырья будет весьма перспективным технологическим решением данной проблемы.

Использование карбонат/ю-кремнистых пород в качестве кормовых добавок в сельском хозяйстве. Обобщение результатов исследований по применению минеральных добавок в рационах птицы и животных, показывает, что цеолиты и кремнистые породы, обладая активной поверхностью, имеют выраженную адсорбцию по отношению к углеводородам, фенолам и другим органическим соединениям. Исследования кормовых добавок на основе «Карбосила» проводились в условиях учебно-профилактического комплекса ФГОУ ВПО «БелгСХА» для изучения показателей продуктивности цыплят-бойлеров.

Как показали результаты исследований, применение исследуемого препарата свидетельствуют о неоспоримом положительном влиянии препаратов на сохранность и продуктивность цыплят-бройлеров. Было установлено, что введение препаратов в корма оказало положительное воздействие на организм птицы. Эффективность его подтверждена оптимизацией интерьерных показателей, повышением сохранности поголовья, увеличением среднесуточных приростов массы тела (до 19,56%) и лучшей конверсией питательных веществ в организме птицы.

Приведенные выше результаты исследований и опытов кремнистых пород позволяют с уверенностью говорить о целесообразности использования данного вида минерального сырья в качестве агроруд для повышения плодородия почв. Доказаны возможности его применения при изготовлении керамики и силикатного кирпича, минеральных добавок для производства комбикормов. Спектр областей применения до конца не изучен и это, задачи для дальнейшего изучения свойств карбонатно-кремнистых пород, представляющих кору выветривания по сантонским мергелям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение автором распространения, строения, минерального и химического

составов, возможностей практического использования кремнистых пород, залегающих в верхней части мел-мергельных отложений верхнего мела, позволяет сделать следующие выводы:

1. Карбонатно-кремнистые породы Старооскольского железорудного района представляют собой своеобразную позднекайнозойскую кору выветривания, развитую на мергельных породах сантонского возраста.

2. В строении мергельной толщи четко выделяется характерный породный ряд: ме-лоподобный мергель - мергель - опоковидный мергель - известковистая опока. Распространение коры выветривания подчинено морфологическим особенностям неоген-четвертичного рельефа.

3. Формирование кор выветривания рассматриваемого района происходило в два этапа. В первый из них на границе мела и палеогена на обширном пенеплене образовался охристо-глинистый элювий, размытый на Старооскольской площади, во второй неоген-четвертичный образовалась кремнистая кора выветривания при воздействии поверхностных и подземных вод на выщелоченные карбонатные породы.

4. При растворении карбонатов и образовании высокощелочной среды кремнезем приобретал подвижность, мигрировал вниз по склонам и выпадал в нижних и средних частях поднятий в участках приближения подземных вод к зонам разгрузки, где понижался рН и БЮг становился неподвижным, образуя твердую фазу, представленную опалом, тридимитом и кристобалитом.

5. В профиле выветривания снизу вверх карбонатные породы сменяются цеолит-монтмориллонит-кальцит-кремнистыми. Ведущими процессами при этом являются выщелачивание СаСОз, трансформация и разложение терригенных, синтез новых глинистых минералов и цеолитов, кремнистый метасоматоз.

6. Химический и минеральный составы широко развитых и неглубоко залегающих карбонатно-кремнистых пород Старооскольского железорудного района определили их важные технологические и потребительские свойства.

7. Карбонатно-кремнистые породы обладают рядом полезных свойств и могут успешно использоваться в ряде отраслей народного хозяйства, в том числе в качестве агроруд и минеральных добавок в комбикорма, для производства керамических и строительных изделий. В данный момент успешно ведется разработка одного из опо-искованных участков.

8. Дальнейшим направлением работ предлагается исследование других возможностей практического использования карбонатно-кремнистых пород в различных промышленных и сельскохозяйственных отраслях.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Коры выветривания на мергельно-меловых породах Поддубенского участка// Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2008 №1, январь-июнь.-С. 164-168.

2. Силициты коры выветривания на мергельно-меловых породах одного из месторождений КМА//Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли: материалы 5-го Всероссийского литопогического совещания, 14-16 окт. 2008 г. -Екатеринбург, 2008. - С. 397-400.

3. Кремнистые породы Губкинского района КМА и возможности их использования в практических целях//Месторождения природного и техногенного минерального сы-

рья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология: материалы междунар. конф., посвященной 90-летию Воронеж, гос. унта, г Воронеж, 2008. - С. 486-487.

4. Новый вид минерального сырья - «Карбосил»// Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2008 №2, июль - декабрь. - С. 209-210. (со-авт. А.П. Поддубный).

5. Применение карбонатно-силикатного минерального сырья для очистки радиоактивно загрязненных вод// Вестник Воронежского государственного университета. Сер. География. 2009 №2, июль - декабрь. -С. 51-53 (соавт. А.П. Поддубный).

6. Литология и полезные ископаемые сантона центральной части КМАII Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 55 Воронеж, 2009. - 220 с. (соавт. Савко А.Д., Дмитриев Д.А., Иванова Е.О.).

7. Возможность использования карбонатно-кремнистых пород в качестве активных минеральных добавок при производстве силикатного кирпича// Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2010 №1, январь - июнь. - С. 300-302. (соавт. А.П. Поддубный).

8. Цеолиты в верхнемеловых отложениях Белгородской и Курской областей// Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10. Вып 3 - С. 433-439. (соавт. Савко А.Д., Иванова Е.О.).

9. Керамические материалы на основе кремнийсодержащего минерального сырья// Москва, журнал «Стекло и керамика» №7, 2010. - С. 16-18. (соавт. Сирота В.В., Иванов О.Н., Бочаров Е.А.).

Работы № 5,7-9 опубликованы в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ.

Подписано в печать 02.03.11. Формат 60>84 '/¡ь. Усл. псч. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 265.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издатсльско-полиграфического центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Чигарев, Антон Геннадьевич

Введение.

Глава 1. Геологическая изученность.

1.1. Геологическая изученность района в связи с поисками кремнистого сырья.

1.2. Представление о генезисе кремнистых пород.

Глава 2. Краткий очерк геологического строения района.

2.1. Докембрий.

2.2. Фанерозой.

2.3. Гидрогеологическая характеристика.

Глава 3. Геологическое строение коры выветривания.

3.1. Литология мел-мергельных пород.

3.1.1. Карбонатная составляющая мел-мергельных пород.

3.1.2. Некарбонатная составляющая мел-мергельных пород.

3.2. Структура коры выветривания на мел-мергельных породах.

Глава 4. Минералого-геохимические особенности формирования кремнистых пород.

4.1. Распределение основных компонентов по профилю выветривания.

4.1.1. Распределение кальцита.

4.1.2. Распределение глинистых минералов и цеолитов.

4.1.3. Распределение минералов свободного кремнезема.

4.2. Особенности выветривания мел-мергельных пород.

Глава 5. Минеральный состав.

5.1. Мелоподобный мергель.

5.2. Мергель.

5.3. Опоковидный мергель.

5.4. Известковистая опока.

Глава б.Возможности использования карбонатно-кремнистых пород.

6.1. О применении агроруд сорбционного типа для повышения плодородия почв и качественных характеристик получаемой продукции.

6.2. Использование карбонатно-кремнистых пород в промышленности.

6.2.1. Керамические материалы на основе кремнийсодержащего минерального сырья.

6.2.2. Возможность использования карбонатно-кремнистых пород в качестве активных минеральных добавок при производстве силикатного кирпича.

6.3. Применение карбонатно-силикатного минерального сырья для очистки радиоактивно загрязненных вод.

6.4. Обоснование к использованию карбонатно-кремнистых пород в кормлении птицы и животных в сельском хозяйстве.

6.4.1. Технологические особенности минерального сырья используемого в рационе кормления с/х птицы и животных.

6.4.2. Влияние минеральных добавок на организм с/х птицы и животных.

6.4.3. Обоснование к использованию апомергелевого гипергенного кремнистого метасоматита в качестве кальциевой минеральной добавки в рационе с/х птицы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Литология карбонатно-кремнистых пород сантона Старооскольского железорудного района и возможности их практического использования"

На рассматриваемой территории в приповерхностных частях образований верхнего мела отмечается широкое развитие кремнистых пород, представляющих своеобразную кору выветривания по глинисто-карбонатным породам сантонского яруса. Отчетливо выделяется карманообразное блоковое строение массива мел-мергельных пород, выраженное в различной интенсивности проявления гипергенных процессов. В результате этого в образовавшихся продуктах коры выветривания отмечается высокая степень изменчивости в содержаниях определенных минералогических ассоциаций, и, как в следствие, в количестве основных химических компонентов. Физические свойства вновь образованных продуктов гипергенеза предопределяются степенью выщелачивания мел-мергельных пород и интенсивностью наложенного кремнистого метасоматоза. В геологическом строении каждая минералогическая разновидность занимает определенное положение.

Актуальность работы. Типы кор выветривания на мел-мергельных породах рассмотрены многими авторами, которые описывают их охристо-карбонатно- глинисто- кремнистый состав. Вместе с тем при изучении силицитов не использовались прецизионные методы исследований, поэтому имеющиеся данные по минеральному составу требуют значительной корректировки. В разрезах верхнего мела часто встречаются силициты, генезис которых трактуется неоднозначно. Одни авторы считают их осадочными, другие остаточными в результате растворения карбонатной части мелов и мергелей. Отсутствует карта распространения кор выветривания на карбонатных породах верхнего мела для рассматриваемого района, что затрудняет выделение перспективных площадей для поисков кремнистого сырья, используемого в различных отраслях народного хозяйства. Существует неопределенность в определении возраста кремнистых пород, перекрытых отложениями от нижнего палеогена до современных. Нет комплексной оценки потребительских свойств кремнистых пород, являющихся ценным неметаллическим сырьем. Всё это определяет актуальность постановки настоящей работы.

Основной целью диссертационной работы является установление распространения, вещественного состава и особенностей формирования кор выветривания ' по мергелям' сантонского яруса на территории Старооскольского железорудного района для прогноза различных видов минерального сырья, связанного с кремнистыми породами.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- обобщить фондовые и литературные источники по изучению кремнисто-мергельной толщи пород сантонского яруса;

-провести полевые работы с описанием разрезов и отбором образцов из сантонских отложений на различные виды анализов для их диагностики, составить разрезы и карты коры выветривания по карбонатным образованиям сантонского времени, выявить особенности её распространения и формирования по площади и разрезам;

-изучить комплексом,методов вещественный состав и технологические свойства карбонатно-кремнистых пород сантонского яруса;

-проанализировать возможности использования кремнистых пород в различных отраслях народного хозяйства.

Автором защищаются следующие положения:

1. Карбонатно-кремнистые породы Старооскольского железорудного района представляют своеобразную позднекайнозойскую кору выветривания, развитую на мергельных породах сантонского возраста. Её распространение подчинено морфологическим особенностям неоген-четвертичного рельефа.

2. В профиле выветривания снизу вверх карбонатные породы сменяются цеолит-монтмориллонит-кальцит-кремнистыми. Ведущими процессами при этом являются выщелачивание СаСОз, гидролиз и преобразование глинистых минералов, синтез цеолитов и кремнистый метасоматоз. Вещественный состав образований коры выветривания определяет их важные технологические и потребительские свойства.

3. Широко развитые и неглубоко залегающие карбонатно-кремнистые породы Старооскольского железорудного района обладают рядом полезных свойств и могут использоваться в ряде отраслей народного хозяйства.

Первое положение обосновывается в третьей и четвертой главах диссертационной работы, второе — в пятой, третье — в шестой.

Методика работ. Для решения поставленных задач использовался комплексный метод изучения карбонатно-кремнистых пород, который включает:

1. Изучение геологического строения мергельной толщи путем проведения детальных полевых наблюдений с отбором проб в обнажениях карьерных уступов и промоин, из керна пробуренных скважин.

2. Построение разрезов и картирование кор выветривания на сантонских образованиях верхнего мела

3. Детальное исследование вещественного состава и структурных особенностей изучаемого полезного ископаемого и вмещающих пород с применением микроскопических, рентгеновских, электронномикроскопи-ческих, химических, спектральных и других методов;

4. Аналитический обзор видов минерального сырья, являющегося по своим свойствам потенциально возможным аналогам используемых в-хозяйственной деятельности, как в России, так и за рубежом. На основе этого анализа предложены технологические решения по созданию новых композиционных продуктов, являющихся по потребительским свойствам более ценными, чем известные аналоги.

5. Для подтверждения установленных потребительских свойств, выявленных нами полезных ископаемых, на основе договоров о творческом сотрудничестве со специалистами Белгородской государственной сельскохозяйственной академии, Белгородским сельскохозяйственным НИИ, Научно-производственной фирмой «Геос», Старооскольским цементным заводом и Воронежским комбикормовым институтом осуществлялось проведение различных видов экспериментальных работ и опытных испытаний.

Основными направлениями технологических исследований являются: 1 - создание агрохимического мелиоранта для повышения плодородия почв; 2 - разработка активных минеральных карбонатно-силикатных добавок для производства цемента и силикатного кирпича; 3 - создание комплексной сорбционной минеральной добавки для кормления животных и сельскохозяйственной птицы; 4 - разработка профилактического сорбционного наполнителя для улучшения санитарно-экологических условий, содержания сельскохозяйственных и домашних животных и птицы

Фактический материал. Работа базируется на значительном фактическом материале с использованием фондовых материалов. Изучены керны 69 скважин, образцы из 38 точек наблюдения и расчисток и 3 карьеров, составлены колонки и профили сантонских отложений, геологическая карта распространения сантонских пород масштаба 1:200 ООО. Исследовано 150 шлифов, 110 электронно-микроскопических снимков, использованы данные 284 химических, 64 рентгеновских и некоторых других видов анализов.

Научная новизна. В результате выполненных исследований в пределах рассматриваемого района доказан позднекайнозойский неоген-четвертичный возраст коры выветривания, который коррелируется с возрастом становления современного рельефа. Впервые приводится карта коры выветривания для пород сантонского яруса Старооскольского железорудного района. Использование прецизионных методов позволило уточнить минеральный состав кор выветривания, в частности, выявить в них цеолиты, кристаллические фазы силицитов. Доказана возможность использования кремнистых пород в качестве в качестве агрохимического мелиоранта, для получения керамических материалов, активной карбонатно-кремнистой добавки при производстве силикатного кирпича, сорбционной минеральной добавки для кормления сельскохозяйственных животных и птицы.

Практическая реализация работы. Выявленные автором особенности пространственного распространения, условия залегания и особенности формирования сорбционного минерального сырья с карбонатно-кремнистой основой позволяют определить дальнейшие перспективы использования данного типа полезного ископаемого. Результаты исследований, проводившихся при непосредственном участии автора, неоднократно передавались в виде производственных, научно-тематических отчетов, в геологические организации ОАО «Белгородгеология» и НПФ «Геос». На рекомендуемых площадях проведены поисково-оценочные работы на сорбционное сырье и выявлена перспективная площадь с уникальным полезным ископаемым. В настоящее время идет разработка месторождения и производство сорбционных продуктов различного, в том числе и сельскохозяйственного назначения.

Апробация работы. Основные положения диссертации и многие частные вопросы докладывались на ежегодных научных сессиях Воронежского университета (2007-2010 г.г.), на 5-м Всероссийском литологическом совещании «Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли» в Екатеринбурге (2008 г.), на международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология» посвященной юбилею ВГУ в г. Воронеж (2008 г.). Материалы исследований изложены в 6 опубликованных статьях, в том числе в изданиях рекомендованных ВАК, и одной коллективной монографии.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения, содержит 121 страницу текста, 16 таблиц, 44 рисунка и 118 библиографических ссылок. Первое защищаемое положение изложено в 3 и 4, второе - в 5, третье - в 6 главах.

Исследования по теме диссертации автор проводил с 2007 по 2010 годы на кафедре исторической геологии и палеонтологии, а также в НИИ геологии ВГУ. Он являлся исполнителем госбюджетных и хоздоговорных тем. В работе использованы многочисленные печатные и фондовые источники.

Благодарности. При сборе фактического материала, его обработке, оформлении диссертации большую помощь автору оказали сотрудники Воронежского университета Д.А. Дмитриев, A.B. Жабин, А.Е. Звонарев, Д.А. Иванов, А.И. Мизин, Ратников В.Ю., Е.О. Иванова, С.М. Пилюгин, которых автор благодарит. Автор выражает благодарность главному геологу рудника Стойленского ГОКа Беликову Сергею Евгеньевичу, заместителю директора Центра коллективного пользования научным оборудованием БелГУ Сироте Вячеславу Викторовичу. При проведении исследований автор пользовался ценными советами и консультациями директора НПФ «Геос» А.П. Поддубного, которому автор многим обязан. Особую признательность и благодарность диссертант выражает своему научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, заслуженному геологу России, профессору А.Д. Савко, оказавшему неоценимую помощь при создании настоящей работы.

Заключение Диссертация по теме "Литология", Чигарев, Антон Геннадьевич

Выводы

Приведенные выше результаты исследований и опытов кремнистых пород позволяют с уверенностью говорить о целесообразности использования данного вида минерального сырья в качестве агроруд для повышения плодородия почв. Доказаны возможности его применения при изготовлении керамики и силикатного кирпича, минеральных добавок для производства комбикормов. Спектр областей применения до конца не изучен и это задачи для дальнейшего изучения свойств кремнистых пород, представляющих кору выветривания по сантонским мергелям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение автором распространения, строения, минерального и i химического составов, возможностей практического использования кремнистых пород, залегающих в верхней части мел-мергельных отложений верхнего мела, позволяет сделать следующие выводы:

4. Карбонатно-кремнистые породы Старооскольского железорудного района представляют собой своеобразную позднекайнозойскую кору выветривания, развитую на мергельных породах сантонского возраста.

5. В строении мергельной толщи четко выделяется характерный породный ряд: мелоподобный мергель - мергель - опоковидный мергель -известковистая опока. Распространение коры выветривания подчинено морфологическим особенностям неоген-четвертичного рельефа.

6. Формирование кор выветривания рассматриваемого района происходило в два этапа. В первый из них на границе мела и палеогена на обширном пенеплене образовался охристо-глинистый элювий, размытый на Старооскольской площади, во второй неоген-четвертичный образовалась кремнистая кора выветривания при воздействии поверхностных и подземных вод на выщелоченные карбонатные породы.

7. При растворении карбонатов и образовании высокощелочной среды кремнезем приобретал подвижность, мигрировал вниз по склонам и выпадал в нижних и средних частях поднятий в участках приближения подземных вод к зонам разгрузки, где понижался рН и SÍO2 становился неподвижным, образуя твердую фазу, представленную опалом, тридимитом и кристобалитом.

8. В профиле выветривания снизу вверх карбонатные породы сменяются цеолит-монтмориллонит-кальцит-кремнистыми. Ведущими процессами при этом являются выщелачивание СаСОз, трансформация и разложение терригенных, синтез новых глинистых минералов и цеолитов, кремнистый метасоматоз.

9. Химический и минеральный составы широко развитых и неглубоко залегающих карбонатно-кремнистых пород Старооскольского железорудного района определили их важные технологические и потребительские свойства.

10. Карбонатно-кремнистые породы обладают рядом полезных свойств и могут успешно использоваться в ряде отраслей народного хозяйства, в том числе в качестве агроруд и минеральных добавок в комбикорма, для производства керамических и строительных изделий. В данный момент успешно ведется разработка одного из опоискованных участков.

11. Дальнейшим направлением работ предлагается исследование других возможностей практического использования карбонатно-кремнистых пород в различных промышленных и сельскохозяйственных отраслях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Чигарев, Антон Геннадьевич, Воронеж

1. Аверин В.И., Соколов H.A., Романов Ю.А. Отчет о геологической съемке и глубинном геологическом картировании масштаба 1:50000 Старооскольского железорудного района КМА. 1968-77гг.

2. Аверин В.И., Котельников B.C. Отчет о геолого-гидрологической съемке масштаба 1:50000 восточной части Старооскольского рудного района. 197881 гг.

3. Аполлонова И.П. Отчет Курской геологосъемочной партии о комплексной геологической съемке масштаба 1:200000 листа M-37-VIII. 1955-56 г.г.

4. Аскоченский Б.В., Семенов В.П. Кора выветривания карбонатных пород верхнего мела Воронежской антеклизы. Воронеж: Изд-во Воронежского унта, 1973. 176с.

5. Аскоченский Б.В. Литология коры выветривания карбонатных пород верхнего мела территории Доно-Хоперского междуречья/ Автореферат дисс. канд. геол.-мин. наук. Воронеж, 1970. 24 с.

6. Атлас литолого-фациальных карт донеогеновых отложений Воронежской антеклизы. Воронеж: Воронежский госуниверситет, 2004.

7. Ахлестина Е.Ф., Иванов A.B. Кремниевые породы мела и палеогена Поволжья. Саратов: Колледж, 2009. - 324 с.

8. Багашвили М.Г., Кацитадзе Б.В. и др. Использование природных цеолитов в комбикормовой промышленности. Тр. Конференции и симпозиума по применению природных цеолитов в животноводстве и растениеводстве. Тбилиси, Мецниереба, 1984, с. 14-17

9. Балкевич В. J1. Техническая керамика: учеб. пособие для втузов. М.: Стройиздат, 1984. 256 с

10. Бартенев В.К., Савко А.Д. Литология, фации и полезные ископаемые палеогена ЦЧЭР/ Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 7. Воронеж: Воронежский госуниверситет, 2001. 146 с.

11. Батюжевский Ю., Жук Р. и др. Известняки Николаевской области. М. Птицеводство, 1993 ,№1,с.18-20

12. Белопольский М.П., Филатова М.П. Химические методы фазового (вещественного) анализа минералов кремнезема. Москва, ВИЭМС, 1970, 27 с.

13. Буров Г.А., Буров А.И., Применение клиноптилолита Сокирницкого месторождения в качестве подкормки поросят отъемышей. Тр. Конференции и симпозиума по применению природных цеолитов в животноводстве и растениеводстве. Тбилиси, Мецниереба, 1984, с. 60-61.

14. Бурыкин В.Н. О природе кремнистых образований верхнего мела на юго-востоке Воронежской антеклизы/ Литогенез и образование полезных ископаемых фанерозоя Воронежской антеклизы. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992. С. 112-118.

15. Бурыкин В.Н. Цеолиты в верхнемеловых отложениях Воронежской антеклизы/ Литология и геохимия осадочных отложений Воронежской антеклизы. Воронеж: Изд-во ВГУ,1993. - С.111-118.

16. Бурыкин В.Н. Литология верхнемеловых отложений юго-востока воронежской антеклизы/ Дисс. канд. геол.-мин. наук. Воронеж, 1998. 168 с.

17. Бушинский Г.И. Литология меловых отложений Днепровско-Донецкой впадины. Тр. Ин-та геол. Наук АН СССР, М., 1954, вып. 156.

18. Бушинский Г.И. Кремнистые породы/ Справочное руководство по перографии осадочных пород. М.: Госгеолтехиздат. Т. 2, 1958. - С. 255-258.

19. Бушинский Г.И. О выветривании, промывном гидролизе и проточном диагенезе// Литология и полезные ископаемые. 1977, № 6. - С.32-43.

20. Витовская И.В. Типоморфные минеральные парагенезисы никеленосной коры выветривания серпентинитов/ Проблемы теории образования коры выветривания и экзогенные месторождения. М.: Наука, 1980. С. 32-46.

21. Витовская И.В., Берхин С.И. К вопросу о природе керолита// Кора выветривания. Вып. 10. М.: Наука, 1970. С. 134-159

22. Гинзбург И.И., Рукавишникова И. А. Минералы древней коры выветривания Урала. М.: Изд-во АН СССР, 1951.-751 с.

23. Гинзбург И.И. Типы древних кор выветривания, формы их проявления и классификация// Кора выветривания. Вып. 6. - М.: Наука, 1963. - С.71-102.

24. Голивкин Н.И. Тектоно-магматические циклы и литологические эпохи КМА // Труды третьего совещания по проблемам изучения Воронежской антеклизы. -Воронеж, 1966. С. 37-42.

25. Гончаров В.П. и др. Отчет о результатах предварительной разведки Сапоговского участка мергелей и трепелов для производства искусственных пористых наполнителей в Курском районе Курской области (1979-1980 г.г.) 146 с.

26. Грабовенский И.И., Криштофори И.И. и др. КРС. Тр. Конференции и симпозиума по применению природных цеолитов в животноводстве и растениеводстве. Тбилиси, Мецниереба, 1984, с. 18-24

27. Грищенко М.Н., Холмовой Г.В. К истории геологического развития территории центрально-черноземных областей в неогене// Тр. 3 совещания по проблемам изучения Воронежской антеклизы. Воронеж, 1966. С. 184-190.

28. Гунькин Э.Б. и др. Отчет о предварительной разведке мела, глинистых, песчанистых и мергельных пород вскрыши Стойленского железорудного месторождения. Т. 1. Новороссийск, 1984 г.

29. Гусейнов И.И., Кузовкин Н.В., Воевода В.Ф. Отчет о поисково-оценочных работах на карбонатно-кремнистые породы для получения связующих минеральных добавок при производстве окатышей в Губкинском районе Белгородской области. 1989-91 гг.

30. Гусейнов И.И. и др. Отчет о создании новой сырьевой базы трепеловидных мергелей для использования в качестве связующего при производстве железорудных окатышей в Губкинском районе Белгородской области. 1996г.

31. Дистанов У.Г, Копейкин В.А., Кузнецова Т.А. и др. Кремнистые породы (диатомиты, опоки, трепелы) верхнего мела и палеогена Урало-Поволжья/ Тр. Казанского геол. ин-та. Вып. 23. Казань: Татар, кн. изд-во, 1970. 331 с.

32. Дистанов У.Г., Грязев H.H., Иваненко В.Н. и др Пути использования опал-кристобалитовых пород в народном хозяйстве // Кремнистые породы СССР. Казань,1976. С. 270-305.

33. Дистанов У.Г. Кремнистые породы СССР. Казань: Татар, кн. изд-во, 1976.-412 с.

34. Дистанов У.Г. Геолого-промышленные типы месторождений осадочных кремнистых пород СССР, критерии их прогноза и поисков. Происхождение и практическое использование кремнистых пород. М.: Наука, 1987. - С. 157167.

35. Дистанов У.Г. Природные сорбенты СССР. М. Недра, 1990.-208 с.

36. Дистанов У.Г. Минеральное сырьё. Опал-кристобалитовые породы. Справочник. М.: Недра, 1998. 27 с.

37. Дмитриев Д.А. Кремнистые породы верхнего мела Воловского участка Липецкой области// Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. Геология. Вып.7, 1999. С.242-244.

38. Дмитриев Д.А. Литология и полезные ископаемые Сантонских отложений междуречья Девица-Олым-Снова (Воронежская, Липецкая и Курская области): диссертация канд. геолого-минерал, наук. Воронеж, 2003 -180 с.

39. Дмитриев Д.А., Савко А.Д., Жабин A.B. Сантонские отложения Правобережья среднего течения реки Дон./ Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 21. Воронеж: Воронежский госуниверситет, 2004. 104 с.

40. Дмитриева Е.В., Либрович В.Л., Некрасова О.И. Атлас текстур и структур осадочных горных пород. Ч. 3. Кремнистые породы. — М.: Недра, 1973. 340 с.

41. Жабин A.B., Дмитриев Д.А. Аутигенное минералообразование в палеогеновых и верхнемеловых отложениях Воронежской антеклизы/ Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. Геология. 2002. Вып. 1. - С. 84-94.

42. Зинчук H.H., Савко А.Д., Шевырев Л.Т. Историческая минерагения: в 3-х томах. Т. 1. Введение в историческую минерагению. Воронеж: Воронежский университет, 2005. — 590 с.

43. Зяблицкий Г., Жуковский И. и др. Цеолиты в рационе молодняка// Молочное и мясное скотоводство. 1983,№10. С. 32

44. Ильин Г. А. Гидростатическое прессование огнеупорных изделий// Новые огнеупоры. 2007. № 11. С. 31 -41.

45. Ильина В. П. Стеклокерамические материалы на основе минерального и техногенного сырья Карелии // Стекло и керамика. 2007. № 9. с. 20 23.

46. Казаринов В.П. Казанский Ю.П. Кремнистые породы/ Выветривание литогенез. М.: Наука, 1969. - С. 384-400.

47. Казьмина О. В.и др. Низкотемпературный синтез стеклогранулята из шихт на основе кремнеземсодержащих компонентов для получения пеноматериалов//Стекло и керамика 2009. № 10. С. 5-8.

48. Келлер У.Д. Основы геохимического выветривания. В сб.: «Геохимия литогенеза», М., 1963.

49. Козманишвили Д.Г., Нанобашвили В.Н., Сохранность биологически активных веществ в премиксах на основе цеолитов// Тр. ВНИИКП-Тбилиси, 1982 21 вып. с. 81-83

50. Копысов Ю.Г. Мергельно-меловые породы востока Белоруссии. Изд-во «Наука и техника», Минск, 1968. 135 с.

51. Марчева Д., Нестеров Н. и др., Цеолит как компонент рациона кур-несушек.// Тр. конференции. Тбилиси, Мицниерба, 1984.

52. Матюшевский JI.A. Кремний в питании животных// Итоги и перспективы научных исследований по проблемам патологии животных и разработка средств и методов терапии и профилактики. Воронеж, 1995.- С. 89-94

53. Мачабели Г.А. Кремненакопление и бентониты Происхождение и практическое использование кремнистых пород. М.: Наука, 1987. - С. 176185.

54. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. М.:Госгеолтехиздат, 1957.

55. Мотовилов К. и Ланцева Н., Сравнительная характеристика цеолитов различных месторождений. М. Комбикормовая промышленность, №7, 1996, с.21.

56. Муравьёв В.И. Минеральные парагенезы глауконитово-кремнистых формаций/ Тр. ГИН АН СССР. Вып. 360. М.: Наука, 1983. 208 с.

57. Муравьёв В.И. Вопросы абиогенного осадочного кремненакопления/ Происхождение и практическое использование кремнистых пород. М.: Наука, 1987. - С. 86-96.

58. Платонов Н.Х. Железные руды и другие полезные ископаемые Хоперского округа. Саратов, 1930. — 78 с.

59. Поддубный А.П. и др. Отчет геолого-технологическое обоснование применения местных карбонатных опок в качестве связующего сырья при производстве окатышей и проведение промышленных испытаний на фабрике окомкования ЛГОКа. 1992 г.

60. Поддубный А.П. и др. Отчет об изыскании местного связующего сырья для производства окисленных окатышей в условиях ОЭМК. 1995 г.

61. Поддубный А.П. и др. Минералогическое обоснование создания в Белгородской области сырьевой базы минеральной добавки для кормления сельскохозяйственной птицы. Отчет НПФ «Геос», г. Белгород, 1999 г.

62. Подъяблонский A.M. Цеолитовые туфы Пегасского месторождения в кормлении молодняка и взрослых кур яичного направления. Диссертация на соискание ученой степени кандидата с/х наук. Н.1989. 208 с.

63. Ронов А.Б. Атлас литолого-палеогеографических карт Русской платформы и её геосинклинального обрамления. М-б 1:5 000 000. M.-JL, 1961. 4.2.

64. Савко А.Д. Эпохи корообразования в истории Воронежской антеклизы. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1979. - 120 с.

65. Савко А.Д. Фанерозойские коры выветривания и связанные с ними отложения Воронежской антеклизы, их неметаллические полезные ископаемые. Дисс. д-ра геол. мин. наук. М., 1984. - 551 с.

66. Савко А.Д., Додатко А.Д. Коры выветривания в геологической истории Восточно-Европейской платформы. — Воронеж: Изд-во Воронежского университета, 1991. 231 с.

67. Савко А.Д., Михин В.П., Дмитриев Д.А. Кремнистые глины и силициты северо-запада Воронежской области/ Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. Геология. Вып. 8, 1999. С. 51-56.

68. Савко А.Д., Бурыкин В.Н., Дмитриев Д.А. и др. Кремнистые глины сантона Липецкой области -' новый для ЦЧР вид минерального сырья. Вестник Воронеж, гос. ун-та. Сер. Геология. Вып. 6, 1999. С. 143-150.

69. Савко А.Д. Литология и фации донеогеновых отложений Воронежской антеклизы. Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 3. Воронеж: Воронежский госуниверситет, 2001. 201 с

70. Савко А.Д. Геология Воронежской антеклизы/ Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 12. Воронеж: Воронежский госуниверситет, 2002. 165 с.

71. Савко А.Д., Холмовой Г.В., Ширшов С.А. Нерудные полезные ископаемые Черноземья/ Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 32. Воронеж, 2005.316 с.

72. Савко А.Д., Бугельский Ю.Ю., Новиков В.М., Слукин А.Д., Шевырев Л.Т. Коры выветривания и связанные с ними полезные ископаемые -Воронеж: Истоки, 2007. — 355 с.

73. Савко А.Д., Дмитриев Д.А., Иванова Е.О., Чигарев А.Г. Литология и полезные ископаемые сантона центральной части КМА// Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 55. Воронеж, 2009. 220 с.

74. Савко А.Д., Иванова Е.О., Чигарев А.Г. Цеолиты в верхнемеловых отложениях Белгородской и Курской областей. Воронеж. Научн. журн.

75. Сорбционные и хроматографические процессы», выпуск №3 2010 г.

76. Селезнев В.Н. Литология и оценка разрабатываемости верхнемеловых карбонатно-кремнистых пород КМА. Дисс. кандидата геол.-мин. наук. Воронеж, 1974. 240 с.

77. Семендяев К.А. Эмпирические формулы. Москва. ГТТИ, 1933. 88 с.

78. Семенов В.П. Палеоген Воронежской антеклизы Воронеж: Изд-во ВГУ, 1965.-278 с.

79. Семенов В.П., Аскоченский Б.В., Селезнев В.Н. и Семенов П.В. Геология кремнистых метасоматитов карбонатных пород верхнего мела КМА. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1980 г. 84 с.

80. Семенов В.П., Аскоченский Б.В., Селезнев В.Н. и Семенов П.В. Литотипы и литофации кремнистых метасоматитов карбонатных пород позднего мела КМА/ Литология и полезные ископаемые Воронежской антеклизы. Воронеж: Изд-во'ВГУ, 1982. С. 89-103.

81. Семенов В.П., Селезнев В.Н. Новое о внутреннем строении верхнемеловых кокколитофорид Воронежской антеклизы. Тезисы докладов второй научно-технической конференции. Изд-во ВЗПИ. Губкин, 1972. -С.36-57

82. Сендеров Э.Э., Хитаров Н.И. Цеолиты, их синтез и условия образования в природе. М.: НаукаД970. - 283 с.

83. Сеньковский Ю.Н. Литогенез кремнистых толщ юго-запада СССР. Киев: Наук. Думка, 1977. 128 с.

84. Сирота В.В., Иванов О.Н., Чигарев А.Г., Бочаров Е.А. Керамические материалы на основе кремнийсодержащего минерального сырья. Журнал «Стекло и керамика» №7, Москва, 2010.

85. Трегуб А.И. Неотектоника территории Воронежского кристаллического массива/ Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 9. Воронеж, 2002. 220 с.

86. Топор Н.Д. Дифференциально-термический и термовесовой анализ минералов.-М., Недра, 1964

87. Утехин Д.Н. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии Т.1 .Геология. Кн. 2. Осадочный комплекс. М.: Недра, 1972. 360 с.

88. Фролов В.Т. Литология. Кн. 1. М.: Изд-во МГУ, 1993. - 336 с.

89. Хавкин Л.М. Технология*силикатного кирпича. М.: Стройиздат, 1982 -с.4-10.

90. Хворова И.В. Дмитрик А.Л. Микроструктуры кремнистых пород. -Труды,ГИН АНСССР. Вып. 246. М.: Наука, 1972. 82 с.

91. Хворова И.В: Кремнистые породы/ Справочник по литологии. М.: Наука, 1983.-С. 163-176.

92. Химичева Н.В., Плюснина И.И., Исирикин A.A. Сорбционные свойства минералов ряда опал-кварц/ Вестн. Московс. ун-та. Сер. 4. Геология. 1991. -С. 112-135.

93. Хмыров A.B. Отчет НИР. Изучить влияние препаратов на основе «карбосила» на физиологический статус цыплят-бройлеров и качество продукции при их применении. Белгород, 2006. 36 с.

94. Холмовой Г.В., Глушков Б.В. Неогеновые и Четвертичные отложения Среднерусской возвышенности./ Тр. НИИ геологии ВГУ. Вып. 1. Воронеж, 2001.-220 с.

95. Холодов В.Н. Эволюция кремненакопления в истории Земли/ Происхождение и практическое использование кремнистых пород. М.: Наука, 1987. С. 6-43.

96. Чигарев А.Г. Коры выветривания на мергельно-меловых породах Поддубенского участка// Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2008 №1, январь -июнь. -С. 164-168.

97. Чигарев А.Г., Поддубный А.П. Новый вид минерального сырья -«Карбосил»// Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Геология. 2008 №2, июль -декабрь. -С. 209-210.

98. Чигарев А.Г., Поддубный А.П. Применение карбонатно-силикатного минерального сырья для очистки радиоактивно загрязненных вод// Вестник

99. Воронежского государственного университета. Сер. География. 2009 №2, июль -декабрь. -С. 51-53.

100. Шевырев JI.T. Геологическое развитие Воронежской антеклизы. Дисс. д-ра геол. мин. наук. М., 1989. - 563 с.

101. Шумейко С.И. Литология и породообразующие организмы (кокколитофориды) верхнемеловых отложений востока Украины и области КМА. Изд-во ХГУ, Харьков,, 1971

102. Шумейко С.И., Ушакова М.Г. Кокколиты в донных осадках Тихого океана (электронномикроскопические исследования). Докл. АН СССР, 1967, т. 176, №4. с. 145-153.

103. Щербина Н. Ф., Кочеткова Т. В. Использование отходов обогащения руд цветных металлов в производстве керамических изделий// Стекло и керамика. 2007. № 10. с. 31 - 33.

104. Chapman S.Z., Syers J.K., Jackson M.L. Determination of quartz in soils, sediments and rock by pyrosulfate fusion and fluorisilitic acid treatment// Soil science. 1969. - №4. - p. 113-119.

105. Mizutani S. Kinetic aspects of diagenesis of silica in sediments.// Earth Sci. Nagoya, 1967, vol. 15, №2. p. 34-42.

106. Jennifer E. Kyle and Paul A. Schroeder. Role of smectite in siliceous-sinter formation and microbial-texture preservation: Octopus Spring, Yellowstone

107. National park, Wyoming// USA Clays and Clay Minerals, Apr 2007; № 55. p. 189- 199.

108. U. Sohling, etc. Natural mixture of silica and smectite as a new clayey material for industrial applications// Clay Minerals, Jan 2010; № 44. p. 525 -537.

109. M.A. Bustillo. Cherts with Moganite in Continental Mg-Clay Deposits: An Example of "False" Magadi-Type Cherts, Madrid Basin, Spain// Journal of Sedimentary Research, May 2001; 71. p. 436 - 443.

110. Nick Hudyma and B. Burcin Avar. Changes in Swell Behavior of Expansive Clay Soils from Dilution with Sand// Environmental and Engineering Geoscience, 2006; №12.-p. 137- 145.