Поиски месторождений известняков

Поиски месторождений известняков для металлургической промышленности обычно проводятся в две стадии: общие и детальные.

Общие поиски, задачей которых является выявление перспективных участков развития карбонатных пород, содержащих известняки, осуществляются в районах, благоприятных для их нахождения. При выборе этих районов следует иметь в виду, что толщи известняков могут быть приурочены к отложениям всех систем, однако в карбонатных формациях мезозоя и палеогена известняки преобладают над доломитами. Основными носителями известняков в платформенных условиях являются карбонатные формации, карбонатно-терригенные и другие внутриформационные литологические комплексы. В складчатых областях известняки входят в состав карбонатных и рифогенных формаций, а также частично терригенных, осадочно-эффузивно-вулканогенных и флишевых формаций. В зонах прогибов известняки слагают карбонатные формации и рифовые барьеры. В меньшей мере они связаны с галогенными, терригенными и молассовыми комплексами. При оценке перспектив района необходимо учитывать, что крупные месторождения чистых известняков, пригодных для использования в металлургии, обычно связаны исключительно с собственно карбонатными формациями платформ и областей складчатости. Однако мощность карбонатных пород и известняков в частности на платформах обычно составляет десятки метров, тогда как в складчатых областях нередко достигает сотен и даже тысяч метров. Вследствие этого казалось бы, что при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать складчатым областям, но крупные месторождения с неглубоким залеганием известняков, пригодные для карьерной разработки на платформах, встречаются чаще, чем в складчатых областях. Поэтому обнаружение промышленных месторождений на платформах и в складчатых областях вероятно в равной степени.

Месторождения известняков, пригодных для использования в качестве флюсов, могут иметь как хемогенное, так и органогенное происхождение. Известняки, образующиеся в прибрежной части моря, бывают чистыми реже, чем известняки, отлагавшиеся вдали от берега. Чистота и однородность известняков зависят от характера морского бассейна, условий отложения в нем карбонатных пород, строения берега и состава слагающих его пород. Кроме того это зависит от впадающих в морской бассейн рек и приносимого ими материала, солености морского бассейна и приуроченности его к той или иной климатической зоне, а также от характера диагенетических процессов, преобразующих карбонатный осадок в породу. Чистые однородные разновидности известняков встречаются и среди континентальных озерных отложений и образований известняковых туфов, но крупных месторождений, пригодных для разработки с целью получения флюсов, они, как правило, не образуют.

Все это следует учитывать при определении района поисков. Выбор площадей для постановки общих поисков как правило осуществляется на основе геологической карты. Чем крупнее масштаб карты, тем обоснованнее и точнее можно наметить границы площадей поисков. В тех районах, для которых нет геологических карт, первой стадией работ должна быть геологическая съемка. Для проектирования и проведения общих поисков необходимо иметь геологические карты масштаба 1:100000—1:50000. По этим картам можно судить об общем стратиграфическом и структурном положении известняков, наметить площади поисков, запроектировать сеть маршрутов и точек наблюдений. При проведении поисков в районах, характеризующихся сложным геологическим строением, иногда используются геологические карты масштаба 1:25 000. Основным методом поисков для районов, имеющих геологическую карту требуемого масштаба, является маршрутнорекогносцировочный. Поиски сводятся к пересечению местности по намеченным маршрутам. Направление и число маршрутов определяются в зависимости от геологического строения района поисков, рельефа местности, ожидаемого типа месторождения известняков. Обычно маршруты задаются по параллельным линиям, по возможности на равных расстояниях друг от друга. При этом используется естественная обнаженность местности, которая, как правило, бывает больше на склонах возвышенностей, в долинах рек, оврагах, балках и т. д. При поисках флюсовых известняков расстояния между маршрутами обычно составляют 1—2 км, а точки наблюдений на линиях маршрутов 100—200 м. При отсутствии достаточного числа естественных обнажений проходятся неглубокие выработки — закопушки, небольшие канавы, расчистки. С целью прослеживания отдельных слоев и пластов известняка часть маршрутов целесообразно пройти по их простиранию.

При проведении общих поисков используются признаки, которые могут служить указанием на наличие месторождений известняков. Такими признаками являются: 1) обнажения известняков; 2) валуны, галька, щебень, крошка карбонатных пород и известняковая мука; 3) находки известкового туфа и гажи, возможно образовавшиеся за счет выщелачивания известняков или других карбонатных пород; 4) карстовые проявления; 5) гряды или впадины в рельефе.

Естественно, что эти общие признаки в различных районах играют разную роль и поэтому должны быть тщательно проверены по материалам региональных геологических исследований. Поскольку при этих исследованиях нередко происходят ошибки в названии карбонатных пород, необходимо уточнить их путем ознакомления с анализами, шлифами и образцами. При отсутствии анализов и описаний шлифов следует провести проверку имеющихся образцов 10%-ным раствором соляной кислоты на вскипание (известняки бурно вскипают, доломиты — почти не вскипают) и произвести химические анализы хотя бы на CaO, MgO и н.о.

Установление в районе поисков признаков возможного нахождения известняков должно учитываться геологом, однако эти признаки сами по себе не гарантируют наличие месторождения флюсовых известняков. Обнажение может быть связано не с коренным залеганием известняков, а с их отторженцем или оползнем. Источником валунов, гальки, щебня, крошки и муки могут быть также не коренные месторождения известняков, а ледниковые, моренные, флювиогляциальные и другие отложения. Залежи туфа и гажи также могут образовываться инфильтрационным путем не за счет известняка, так как источники извести могут быть различными. Карстовые проявления могут быть обусловлены выщелачиванием доломита или гипса, а рельеф местности — наличием кремнистых пород, глин и других отложений. Все это говорит о том, что придавать большое значение указанным признакам не следует. Они указывают лишь на то, что район их проявления необходимо обследовать более тщательно.

Существенную помощь при проведении общих поисков известняков могут оказать геофизические работы. Для установления наличия известняков и их оконтуривания под наносами может быть использовано электрозондирование, а для предварительного суждения об однородности строения толщи известняков иногда применяется электропрофилирование. Метод симметричного электропрофилирования используется также для выявления и изучения карста, а метод вертикального электрозондирования — для определения мощности вскрышных пород и в некоторых случаях мощности толщи известняков.

Метод геологической съемки применяется в местностях, недостаточно изученных, для которых не имеется геологических карт нужного масштаба, а также в районах со сложным геологическим строением. Применяя метод геологической съемки, следует иметь в виду, что его задачей является не общее геологическое картирование, а установление выходов, условий залегания и границ распространения карбонатных толщ, оконтуривание перспективных участков и структур. В процессе съемки местность покрывается сетью точек наблюдений. Расстояния между точками и число их на единицу площади определяются в зависимости от конкретных условий в соответствии с инструкциями по общим и специальным геологическим съемкам. В слабо обнаженных местностях геологическая съемка сопровождается проходкой выработок, задаваемых по правильной сети, а в ряде случаев в пунктах по усмотрению геолога.

При проведении поисков в закрытых местностях целесообразно производить специальную карбонатную съемку. Карбонатная съемка основана на том, что карбонатные породы образуют в процессе выветривания ореолы рассеяния: механические СаСО3, CaMg(CO3)2 и солевые Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2.

Карбонатная съемка заключается в отборе по правильной сети проб грунта с глубины 0,1—0,15 м. Масса этих проб должна быть 10—15 г. Определяя содержание карбонатов в этих пробах, можно установить и оконтурить площади развития ореолов рассеяния над карбонатными породами. Определение содержания карбонатов целесообразно производить скоростным газообъемным методом. Этот метод заключается в разложении карбонатов 10%-ной HCl в специальном приборе, позволяющем определять количество выделившейся углекислоты. По скорости разложения карбонатов можно также судить о их составе: известняки разлагаются через 1,5—2 мин, доломитизированные известняки и доломиты — через 10—20 мин. Содержание CO2 в пробах, взятых над карбонатными породами, в 1,5—2 раза больше, чем над другими породами.

Детальные поиски. Методика проведения детальных поисков известняков принципиально не отличается от методики проведения общих поисков. Однако если общими поисками выявляются участки развития карбонатных пород, содержащих известняки, то в задачу детальных поисков входит выявление и окон-туривание месторождения известняков, могущего рассматриваться как сырьевая база металлургического завода.

Поэтому при выборе площадей для детальных поисков необходимо учитывать общую промышленную характеристику месторождений, выявленных в результате общих поисков. Металлургическая промышленность потребляет высококачественные известняки в большом количестве. Вследствие этого поиски необходимо ориентировать на выявление крупных месторождений, характеризующихся благоприятными для эксплуатации условиями залегания и высоким качеством известняков. Такие месторождения развиты в карбонатных формациях как платформ, так и складчатых областей, которым и следует отдавать предпочтение. Для флюсового известняка, применяемого в металлургии, необходимым условием является отсутствие процессов метаморфизма, что исключает возможность проведения поисков в сильно дислоцированных районах, где интенсивно развиты окремнение, мраморизация, скарнирование и другие процессы метаморфизма.

Детальные поиски проводятся обычно в масштабе 1:50 000— 1:10000 в зависимости от геологических условий района поисков и требуемого масштаба месторождения. Расстояния между маршрутами сокращаются до 0,5—1,0 км, а между точками наблюдения на линиях маршрутов до 50—100 м.

Более широко используются искусственные обнажения (закопушки, расчистки, мелкие шурфы, канавы). В ряде случаев для прослеживания выхода известняков проходятся канавы по их простиранию. При детальных поисках также производится карбонатная съемка и применяются указанные выше геофизические методы поисков.