Геолого-генетичні типи родовищ легкорозчинних мінеральних солей

КУРСОВА РОБОТА

на тему:

ГЕОЛОГІЧНА БУДОВА ТА ОСОБЛИВОСТІ

РЕЧОВИННОГО СКЛАДУ СОЛЕНОСНИХ ВІДКЛАДІВ КАЛУШ-ГОЛИНСЬКОГО РОДОВИЩА КАЛІЙНИХ СОЛЕЙ»

Виконала:

студентка групи ГЛГ-32

Юрчишин Тетяна

Перевірив:

ас. Гайовський О.В.

ЛЬВІВ – 2016

ЗМІСТ

ВСТУП

Значне поширення відкладів калійних і кам’яних солей у Прикарпатті, їхні значні запаси та потреба промисловості й сільського господарства в цьому виді сировини зумовлюють необхідність вивчати соленосні відклади з метою комплексного їхнього використання. Це визначає актуальність детального вивчення речовинного складу прикарпатських калійних покладів і, зокрема, вмісту й закономірностей розподілу в них рідкісних і розсіяних елементів – літію, рубідію, цезію, бору, брому та йоду.

Об’єктом досліджень є Калуш-Голинське родовище калійних солей. Наукова новизна його ґрунтується порівняно малою вивченістю закономірностей геологічної будови та специфіки речовинного складу руд на родовищі й суміжних ділянках, відсутністю детальних досліджень, які визначають умови їхнього формування та склад первинних і вторинних мінеральних типів. До сьогодні вивчення калійних солей Передкарпаття ґрунтувалося на висвітленні лише окремих питань, які торкалися геології, мінерального складу й генезису Передкарпатського калієносного басейну.

Калуш-Голинське родовище калійних солей тривалий час було сировинною базою для виробництва мінеральних добрив, металічного магнію, технічної і харчової солей, отрутохімікатів, рідкого хлору, каустичної соди, соляної кислоти, хлорвінілу, поліхлорвінілових та карбамідних смол. Воно знаходиться у Калуському р-ні Івано-Франківської обл., у Внутрішній зоні Передкарпатського прогину та має площу близько 80 км². На Калуш-Голинському родовищі поклади кам’яної солі експлуатувалися впродовж майже двох століть (з 1826 року) спершу шляхом видобування природних розсолів, а згодом за допомогою камер вилуговування. Пізніше почали розробляти поклади полімінеральних калійно-магнієвих солей, що залягають серед кам’яної солі.

У другій половині 1980-х рр. розвідані запаси до глибини 600 м становили 475 млн т. Поклади простежені у вигляді пластів і лінз потужністю 10–40 м, іноді 60 м, завдовжки 2, 5–3 км та залягають на глибинах 15–1000 м. Останніми роками видобування калійних солей здійснювалося на трьох рудниках: «Голинь», «Калуш», «Ново-Голинь», а також єдиному в світовій практиці Домбровському кар’єрі. Переробляли сировину на місцевому калійному заводі, а згодом на хіміко-металургійному комбінаті. Калійний завод уведено в експлуатацію 1966–1968 рр., призупинено 2001 року. Загальна площа його території сягає 1063, 5 га, річна проектна потужність 499, 2 тис. т. Калійні солі на рудниках «Голинь», «Калуш» і «Ново-Голинь» видобували на семи шахтних полях підземною (камерною) системою розробки, залишаючи переважно стрічкові міжкамерні цілики. Запаси руди на рудниках повністю вичерпані, а об’єм вироблених порожнин становить близько 19 млн. м³. Сьогодні три шахтні поля заповнені розсолами з пульпою, два затоплені соляними розчинами, а ще два знаходяться у «сухій консервації».

Рудники «Голинь», «Калуш», «Ново-Голинь», Домбровський кар’єр, два відвали засолених ґрунтів, два хвостосховища та шламонакопичувач калійного заводу є потенційно небезпечними і можуть спричинити просідання земної поверхні, утворюючи при цьому провали, воронки, карст, зсуви, забруднення водних об’єктів і сільськогосподарських земель. На території шахтних полів відпрацьованих рудників розташовані 256 житлових будинки та промислових об’єкти м. Калуш, 91 житловий будинок (18 знесено) р-ну Хотінь, сім споруд промпризначення на вентиляційному шахтному стволі «Хотінь», 285 житлових будинки і сім промислових споруд с. Кропивник, 304 житлових будинки і 16 промислових споруд с. Сівка-Калуська.

Мета курсової роботи – детальне вивчення особливостей геологічної будови, речовинного складу та умов осадонагромадження соленосних відкладів Калуш-Голинського родовища. На основі комплексних геологічних, мінералого-геохімічних і петрографічних досліджень з’ясовано природу, еволюцію складу та умови утворення соленосних відкладів. Під час дослідження мінерального складу солей описано та систематизовано головні породоутворювальні, другорядні й акцесорні мінерали.

Завдання курсової роботи: 1) розглянути особливості геологічної будови Калуш-Голинського родовища, а також його місце в структурі Передкарпатського крайового прогину; 2) виявити закономірності поширення соленосних товщ у розрізі й на площі родовища; 3) проаналізувати речовинний склад соляних покладів; 4) з’ясувати умови утворення й визначити джерела материнських соленосних розчинів у зв’язку з сульфатним типом калійних солей.

Практичне значення вивчення особливостей мінерального складу солей Калуш-Голинського родовища полягає в конкретизації умов накопичення соленосних відкладів і уточненні деяких дискусійних питань формування й розвитку нижніх соленосних молас, а також дозволяє оцінити перспективність калійних солей на рідкісні й розсіяні елементи.

Використані матеріали ґрунтуються на даних Моршинської ГРЕ Львівської ГЕ. Значно використано й опубліковану літературу.

ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧНІ ТИПИ РОДОВИЩ ЛЕГКОРОЗЧИННИХ МІНЕРАЛЬНИХ СОЛЕЙ

Усі промислові родовища мінеральних солей належать до осадово-хімічних, які утворюються з істинних розчинів. За особливостям їхнього походження серед них виділяють: 1) викопні (давні) і 2) сучасні родовища.

Родовища викопних солей виникли в давні (дочетвертинні) геологічні періоди й зазвичай поховані під товщею молодих відкладів. Вони представлені твердими солями й розчинами, які часто з ними асоціюють, однак безпосередній зв'язок між родовищами твердих солей і розчинів установити важко.

Першоджерелом солей для викопних родовищ є морські води, однак їхнє випадання й накопичення в осад відбувалося в крайових неглибоких частинах морів, затоках, лагунах й озерах морського походження, тобто водоймах, безпосередньо пов’язаних із морем. Лише незначна кількість викопних родовищ утворилася за рахунок осадження солей із поверхневих і підземних вод в озерах континентального походження.

За речовинним складом родовища викопних солей часто є комплексними й поряд із кам’яною сіллю містять хлоридні калійно-магнієві солі. Найрозповсюдженіші поклади кам’яної солі, які супроводжуються пропластками, прошарками або потужними товщами ангідритових і гіпсових порід. Викопні родовища сульфатів натрію (тенардит, мірабіліт та ін.) рідкісні.

Форми залягання соляних тіл у викопних родовищах різноманітні. Усі вони спочатку виникали як пластові, пласто- і лінзоподібні поклади, однак у первинно-горизонтальному або слабко порушеному заляганні збереглися лише на тектонічно стабільних ділянках із незначним поступовим прогинанням. Залежно від типу й площі басейну, у якому відбувалося осадження солей, розміри покладів різні – площею від 3–5 до десятків і сотень квадратних кілометрів і потужністю від декількох метрів до 800–1000 м.

Типовими прикладами спокійного чи слабко порушеного пластового залягання соляних товщ є південно-східна частина Ангаро-Лєнського соленосного басейну кембрійського віку, середньодевонські поклади кам’яної солі, гіпсів і ангідритів у Тульській, Московській і Калузькій областях Росії, Білоруський (Прип’ятський) верхньодевонський басейн кам’яної й калійної солей (рис. 1), нижньопермські Слов’янсько-Артемівський на Україні та Верхньокамський на Уралі (рис. 2) басейни кам’яної й калійної солей, юрський Кугітанг-Гаурдакський басейн кам’яної й калійної солей у Середній Азії й ін. До пластових родовищ зі значною площею розповсюдження належить низка ділянок найкрупнішого Стасфуртського соляного басейну (Німеччина).

Рис. 1. Геологічний розріз північно-західної частини Прип’ятської западини: 1 – кристалічний фундамент; 2 – верхньопротерозойські відклади; 3 – девонські підсоляні відклади; 4 – несоляні аналоги нижньої соленосної товщі; 5 – міжсоляні відклади; 6 – верхня соленосна товща; 7 – надсоляні девонські відклади; 8 – карбонові відклади; 9 – мезо-кайнозойські відклади; 10 – калійні горизонти (цифрою позначено індекс); 11 – розривні порушення.

Рис. 2. Геологічний розріз Верхньокамського соляного басейну: Кунгурський ярус: 1 – перекривні породи (гіпсоносні глини, мергелі, вапняки, пісковики); 2 – перекривна кам’яна сіль; 3 – товща калійно-магнієвих солей; 4 – підстильна кам’яна сіль; 5 – глинисто-ангідритова товща. Артинський ярус: 6 – глини, вапняки, доломіти; 7 – пісковики, мергелі, глини і конгломерати; 8 – вапняки.

Пластоподібними, однак тектонічно порушеними є поклади хлоридних і сульфатних солей натрію, калію й магнію в прикарпатських родовищах (Калуш-Голинське, Стебник і ін.). У складчастих областях під впливом тектонічних сил і рухів соляних мас утворюються різноманітні за формою й розмірами складки – лінійні, різні вкорочені брахіантикліналі й брахісинкліналі, ізометричні й грибоподібні форми із солями, вижатими в склепіння (рис. 3).

Рис. 3. Геологічний розріз через Південну ділянку і Центральне поле Стебницького родовища калійних солей Передкарпатського соленосного басейну (за М.А. Климовим): 1 – четвертинні відклади та гіпсово-глиниста шляпа; 2 – стебницькі відклади; 3 – соленосна аргіліто-піщана брекчія; 4 – глиниста кам’яна сіль і соленосна глина; 5 – калійні поклади; 6 – вкраплення калійних солей; 7 – пісковики; 8 – гравеліти і конгломерати.

Найскладніші форми залягання соляних тіл у солянокупольних районах, де інтенсивно деформовані соляні породи внаслідок пластичності й текучості видавлені у верхні горизонти. Соляні маси піднімають вищезалягаючі молодші товщі й зумовлюють утворення куполоподібних або антиклінальних складок, концентруються в їхніх ядрах і згодом проривають у вигляді штоків. Соляні штоки представляють тіла неправильної форми (крутопадаючі колони, конуси, гребені), розміри яких по вертикалі значно більші, аніж по горизонталі, досягаючи декількох кілометрів. Вершини соляних штоків нерідко виходять на поверхню й у плані мають округлі, овальні, гіллясті та інші неправильні контури розмірами від долів квадратного кілометра до декількох десятків квадратних кілометрів. Лише на значних глибинах штоки зливаються з материнськими соляними пластами, однак частіше відірвані від них.

Понад 300 соляних куполів і штоків пермського віку відомо у Волго-Урало-Ембинському басейні (Прикаспійська низовина), де з давніх часів розробляють Ілецький соляний купол. У низці куполів поряд із кам’яною сіллю встановлено також наявність калійних солей (Індерське родовище). Зі значних глибин вижаті на поверхню у вигляді штоків нижньокембрійські солі Ангаро-Лєнського басейну в Південно-Західній Якутії (Кемпіндяйське родовище). Соляні штоки девонського віку відомі в АР Комі (Сєрьогівське родовище), на Україні (поблизу м. Ромни та інші), поблизу Норильська, у Хатангській западині й на п-ові Нордвік.

Родовища підземних соляних вод і розсолів утворюються при вилуговуванні солей підземними водами з викопних покладів або соленосних порід із сіллю в розсіяному стані. За умовами залягання води можуть бути пластовими, тріщинними й тріщинно-карстовими, за хімічним складом найчастіше хлоридними. Промисловість використовує води соляних джерел (соляні джерела Слов’янсько-Артемівського басейну), і розсоли, отримані з надр за допомогою бурових свердловин (Верхньокамський соляний басейн), де сіль добували таким способом уже понад 500 років. Окрім кухонної солі з розсолів вилучають також хлористі кальцій і магній, бром, йод і їхні сполуки.

Сучасні соляні родовища представляють різноманітні соляні басейни, у водах яких концентрація розчинених солей перевищує 3, 5 %, а в донних відкладах зазвичай наявні поклади твердих солей, які з них випали. Їхня кристалізація і накопичення в цих басейнах відбуваються в умовах теплого або жаркого і сухого (аридного) клімату, а утворення родовищ розпочалося в одну з епох четвертинного періоду і продовжується до сьогодні. Сучасні соляні родовища поділяють на морські і континентальні.

Для сучасних морських родовищ джерелом солей є морські води. Вони формуються в затоках, лагунах і лиманах, які при втраті зв’язку з морем перетворюються в озера. Прикладами є затока Кара-Богаз-Гол, в якій видобувають значну кількість тенардиту, мірабіліту, і серія соляних озер, заток і лиманів Азово-Чорноморського побережжя (Донузлав у Криму, Сиваш й ін.).

Континентальні соляні озера виникають у безстічних западинах (улоговинах), які заповнюються поверхневими і підземними водами із сіллю, вилугуваною із вмісних порід або викопних соляних покладів. Такі озера відомі в межах так званого соляного поясу, який на території пострадянського простору простягається в субширотному напрямі від гирла р. Дунай на заході до Забайкалля на сході. До них належать самоосадні озера Ельтон і Баскунчак, приурочені до улоговин, що живляться сіллю за рахунок вилуговування викопних соляних штоків. У Західній Сибірі з озер соляного поясу отримують кухонну сіль, мірабіліт і соду. За хімічним складом вод розрізняють хлоридні, сульфатні й карбонатні (содові) озера.

Отже, із вищезазначеного можна зробити висновок, що найперспективнішими та економічно-рентабельними є родовища викопних солей. Їхні геолого-структурні та мінералогічні особливості розглянуто на прикладі Калуш-Голинського родовища калійних солей Передкарпатського калієносного басейну.