Важнейшими физическими свойствами солей и соляных пород являются их в общем высокая растворимость, пластичность и гигроскопичность. Растворимость большинства солей в воде в различной степени увеличивается с повышением температуры, хотя имеются и обратные соотношения. Высокая пластичность солей при их небольшом удельном весе (плотности) и компактности сложения предопределяет широкое проявление пластических деформаций в земной коре (соляная тектоника). Гигроскопичность солей следует постоянно учитывать при их технологической переработке и промышленном использовании.
Промышленное использование солей разнообразно. Самая распространенная из них - хлористый натрий - используется для получения более 1500 различных продуктов. По главнейшим отраслям применения выделяют три основных сорта поваренной соли: пищевую, кормовую и техническую. Пищевая соль используется в пищевой промышленности, кормовая - на корм скоту и для заготовки различных кормов, техническая - как исходный продукт в химической промышленности для получения различных химических соединений с натрием и хлором (соляная кислота, нашатырь, хлористый кальций и др.), а также в лакокрасочной, текстильной, фармацевтической, кожевенной, нефтяной, металлургической и других отраслях промышленности, в органическом синтезе, холодильном деле, мыловаренном производстве и пр. Элементарный натрий используется как теплоноситель в атомных реакторах, цианистый натрий - при извлечении золота из руд, хлор - в производстве инсектицидов, винипласта и других соединений. Ежегодный мировой уровень добычи каменной и поваренной соли к началу 90-х гг. минувшего века составил 186 млн т, из которых свыше 35 млн т приходилось на США - ведущую страну по добыче этого сырья.
Основным потребителем калийных солей является туковая промышленность: свыше 90% их добычи идет на производство различных сельскохозяйственных удобрений и лишь около 10% - в химическую промышленность для производства разнообразных соединений (хромпик, едкий калий, цианистый калий, перекись калия и др.) и металлического калия. Основными производителями калийных удобрений в 2002 г. являлись Канада (в пересчете на K2O 8,8 млн т, или 32,5% мирового производства), Россия (4,1 млн т, 15,2%), Беларусь (4,0 млн т, 14,8%), Германия (3,4 млн т, 12,4%) и Израиль (1,9 млн т, 7,2%).
Сульфаты и карбонаты натрия используются главным образом в химической и стекольной промышленности; в меньшем количестве они потребляются для производства моющих средств, пищевых и медицинских продуктов, в нефтехимии, кино - и фотопроизводстве. В начале 80-х гг. ХХ в. мировая добыча сульфатов натрия составляла ежегодно около 2,4 млн т; основные страны-продуценты: Канада (0,5 млн т), США (0,45 млн т), Мексика и Испания (по 0,40 млн т).
Соли магния (наряду с морской водой, доломитом, магнезитом и бруситом) являются одним из источников получения металлического магния, необходимого для получения легких сплавов. Хлористый магний - один из распространенных дефолиантов. Сульфаты магния применяются в медицине, строительной, абразивной и кожевенной промышленности.
Подавляющее большинство солей в природе являются продуктами галогенеза - эвапоритовыми образованиями, сформировавшимися при испарении природных вод. В зависимости от состава этих вод, характера физико-химических процессов солеобразования, условий эвапоритовой седиментации и других факторов одновременно или последовательно возникают самые различные соли, которые в ходе диагенеза и последующего метаморфизма могут переходить в другие минеральные фазы. Различают современные и ископаемые месторождения солей.
Современное солеобразование происходит в бассейнах двух типов - морских и континентальных. Формирование первых происходит в результате отшнуровывания от моря участков (лиманов, лагун, прибрежных озер и т. п.) с морской водой; в обстановке сухого и жаркого климата, ограниченного притока воды, компенсируемого испарением, они засолоняются, превращаясь в соляные и солеродные бассейны (оз. Сиваш на побережье Азовского моря, Кара-Богаз-Гол - залив Каспийского моря). Континентальные бассейны (озера) появляются в котловинах с ограниченным стоком в областях сухого и жаркого климата; поступающие в них подземные и поверхностные воды выпариваются с осаждением растворенных в них солей (оз. Баскунчак, оз. Кучук, оз. Сёрлз и др.).
По фазовому состоянию солей в этих бассейнах различают рапные, сухие и подпесочные озера. В рапных озерах поверхностная рапа (рассол) сохраняется в течение всего года, а в сухих - лишь во влажный период; в подпесочных озерах поверхностная рапа отсутствует вообще: соляные отложения в них обычно перекрыты песчаными наносами. По составу рапы и солей выделяются хлоридные, сульфатные (сульфатно-натриевые и сульфатно-магниевые) и карбонатные озера.
Различают поверхностную и донную рапу. Первая перекрывает донные осадки, а вторая пропитывает их. Объем, концентрации и солевой состав поверхностной рапы подвержены значительным сезонным колебаниям. Донная рапа в отличие от поверхностной в большей степени насыщена солями, характеризуясь относительным постоянством концентрации и температуры; она заполняет поры и пустоты в пластах солей и пропитывает илы. В случае привноса в бассейн кальция может происходить обессульфачивание (метаморфизм) рапы - заимствование из нее сульфат-иона с выпадением в осадок гипса.
В составе донных соляных отложений выделяют новосадку, старосадку и корневую соль. Новосадка осаждается из поверхностной рапы в течение года; она может перейти обратно в раствор. Часть новосадки, остающаяся нерастворенной в течение ряда лет, переходит в старосадку. Перекристаллизация старосадки, либо прямое образование из рапы кристаллического агрегата формирует корневую соль. Донные отложения могут быть представлены лишь новосадкой (самосадочные озера), новосадкой и старосадкой (садочные озера), новосадкой, старосадкой и корневой солью (корневые озера).
Режим солеродного бассейна обычно носит циклический характер, повторяясь в течение многолетнего периода. Он определяется сочетанием гидрогеологических (питание озера), гидрологических (водный баланс: <питание - испарение>) и гидрохимических (химический состав и свойства рапы и донных осадков) условий. На состояние и режим озера влияют также техногенные факторы: добыча соли, сброс сточных вод, ирригация и др.
Ископаемые залежи солей образовались в одну из предшествовавших геологических эпох в обстановке аридного климата главным образом за счет испарения морской воды в относительно изолированных бассейнах типа лагун. Исходя из среднего солевого состава современной морской воды, Я. Вант-Гофф лабораторным путем наметил последовательность выпадения из нее солей; позднее эта последовательность была уточнена Н. С.Курнаковым и его учениками (М. Г.Валяшко, С. Ф.Жемчужный и др.) в природных водоемах при солнечном испарении. Это так называемая <солнечная> диаграмма Курнакова: гипс - галит - эпсомит - гексагидрит - карналлит - бишофит. Как следствие из этой диаграммы вытекает нормальная стратиграфическая последовательность в разрезе соляных отложений (табл. 10). Однако эта последовательность в ископаемых отложениях солей часто не выдерживается, что, по-видимому, связано с иным солевым составом воды палеоокеана.
Таблица 10. Нормальная стратиграфическая колонка соляных отложений (по М. Г.Валяшко). | |||
Номер зоны | Зона | Породообразующие периодические минералы и сопровождающие их постоянные минералы | |
форма выделения | продукты диагенеза | ||
6 | Бишофитовая | Бишофит, эвтонический борат, карналлит, гексагидрит- | Борацит, кизерит, ангидрит, |
5 | Карналлитовая | Карналлит, гексагидрит (и другие гидраты до тетрагидрата), | Кизерит (каинит), ангидрит, |
4 | Сильвинитовая | Сильвин, гексагидрит (эпсомит), полигалит, галит, основные | Каинит, лангбейнит, кизерит, |
3 | Зона сульфатов магния | Эпсомит, (гексагидрит), (астраханит), (полигалит), галит, | Кизерит, ангидрит, |
2 | Галитовая | Галит, гипс, кальцит, основные карбонаты магния | Ангидрит, доломит, |
1 | Гипс-ангидритовая | Гипс, кальцит, (арагонит) | Ангидрит, доломит, кальцит |
После отложения в осадок соли претерпевали диагенетическую перекристаллизацию, в ходе которой могли происходить локальные новообразования (например, появление астраханита за счет дегидратации эпсомита и мирабилита). При последующем метаморфизме в обстановке повышения температуры и давления соли дегидратировались, а из образовавшихся при этом горячих рассолов возникали не свойственные поверхностным условиям минеральные парагенезисы (например: галит+карналлит+сильвин+лангбейнит).
Ископаемые соляные залежи сложены главным образом (в порядке убывания распространенности): ангидритом и гипсом, каменной солью, калийными и калийно-магниевыми солями (чаще сильвином и карналлитом), сульфатами натрия (обычно тенардитом и мирабилитом), боратами. Характерно, что указанный порядок распространенности солей находится в обратной зависимости с порядком их растворимости: чем меньше и труднее растворимость соли, тем более широко она распространена в соленосных толщах.
Все наиболее значительные скопления каменной, калийных и магниевых солей, гипса и ангидрита связаны с краевыми (Предуральский, Предкарпатский и др.) или синклинальными (Московский, Вилюйский, Северо-Германский и др.) прогибами платформ. В истории Земли наиболее значительный галогенез происходил в кембрийскую, силуро-девонскую, пермскую(!), верхнеюрско-нижнемеловую и третичную минерагенические эпохи.
Главнейшими геолого-промышленными типами месторождений натриевых, калийных и калийно-магниевых солей являются следующие.
1. Современные месторождения, связанные с морскими и континентальными соляными озерами, различающимися по химическому составу рассолов (хлоридные, сульфатные, карбонатные), фазовому состоянию солей (рапные, сухие, подпесочные) и объекту разработки (поверхностная и донная рапа, донные осадки: новосадка, старосадка, корневая соль). Для хлоридных озер характерно преобладание NaCl и MgCl2 (оз. Баскунчак, оз. Эльтон в России), для сульфатных - Na2SO4, NaC1, MgSO4, MgC12 (залив Кара-Богаз-Гол, Туркмения; оз. Кучук, оз. Джаксы-Клыч, Россия), для карбонатных - Na2CO3, NaHCO3, при подчиненной роли NaC1, MgC12, СаСО3 и др. солей (оз. Сёрлз, CШA).
2. Ископаемые месторождения каменной соли, представленные либо пластовыми пологопадающими залежами мощностью в метры - десятки метров, значительного площадного распространения, переслаивающиеся с пластами сульфатных, карбонатных и терригенных пород (Славянско-Артемовское месторождение на Украине), либо генетически связанными с ними соляными куполами изометричной и овальной формы в плане, высотой и диаметром от сотен метров до первых километров (Илецкое месторождение в Оренбургской области, месторождения Мексиканского залива в США и Мексике).
3. Ископаемые месторождения калийно-магниевых хлоридных солей, представленные субгоризонтальными пластовыми залежами и линзами мощностью в несколько метров, иногда с участками осложненной соляной тектоникой складчатости, выполненными сильвином, карналлитом и галитом, переслаивающимися с каменной солью (месторождения Верхнекамского и Непского бассейнов в России, Припятского - в Белоруссии, Саскачеванского - в Канаде).
4. Ископаемые месторождения сульфатных и сульфатно-хлоридных калийных солей, представленные линзообразными, пластово-линзообразными и купольными залежами изменчивой морфологии и мощности (до нескольких м), нередко смятыми в интенсивные складки и осложненными разломами, выполненными каинитом, лангбейнитом, подчиненными сильвином, полигалитом, кизеритом, галитом, гипсом и ангидритом (месторождения Предкарпатского бассейна на Украине, Прикаспийского - в России и Казахстане, Северо-Германского - в Германии и Польше).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |
Основные порталы (построено редакторами)