Георесурсы Юга России

Гидротермально-метасоматический фактор отражает процецесс взаимодействия рудоносного гидротермального раствора с подготовленным для рудоотложения каркасом рудовмещающих пород. Действие фактора проявляется в возникновении характерных гидротермально-жильных и метасоматических образований, состав которых определяется как термодинамическими и физико-химическими параметрами гидротерм, так и вещественным составом исходных вмещающих пород. Физико-химические и термодинамические характеристики рудообразующих гидротерм для рассматриваемых объектов изучены слабо. Хотя, по аналогии с промышленными золоторудными объектами подобного типа, условия формирования наиболее продуктивных рудообразующих минеральных ассоциаций - среднетемпературные при давлении, соответствующем средним и малым глубинам. Аналогичные условия отражает сульфидно-карбонатно-кварцевый состав гидротермально-жильных образований и наложенная сульфидно-карбонатно (кварц)-хлоритовая (слюдистая) ассоциация в околорудных метасоматитах, соответствующая преобразованиям березитового типа.

Золотое оруденение представлено золото-сульфидно-кварцевыми рудами гидротермального генезиса, локализованными в угленосных и углеродосодержащих терригенных породах каменноугольного возраста в прибортовой части Днепрово-Донецкого авлакогена.

На юго-восточном продолжении Днепрово-Донецкого авлакогена, находящемся в пределах Ростовской области, имеется несколько золоторудных объектов и перспективных площадей, среди которых наиболее изученными и перспективными в настоящий момент являются Керчикское, Чернореченское и Барило-Крепинское рудопроявления. Все рудопроявления находятся вблизи узлов пересечения поперечных поднятий с линейными антиклинальными структурами общедонбасского простирания - Главной и Южной антиклиналями.

Керчикское рудопроявление расположено в Октябрьском районе Ростовской области, в 20 км к юго-востоку от г. Шахты.

Рудовмещающие породы представлены переслаиванием аргиллитов, алевролитов, пластов песчаников и редких прослоев известняков и углей каменской свиты среднего карбона, перекрытых чехлом рыхлых кайнозойских осадков мощностью 35-80 м. Мощность вскрытого разреза каменской свиты составляет около 800 м.

Широкое развитие имеют магматические образования, которые разделены на два разновозрастных комплекса: несветаевский трахиандезит-андезитовый и миусско-керчикский лампрофировый юрского возраста (Государственная геологическая карта, 2000). Первый представлен гипабиссальными и типично интрузивными породами среднего, реже кислого и основного состава, слагающими дайки, силлы, субсогласные и сложные по строению «каркасные» тела, внедренные в каменноугольные отложения. Среди пород преобладают андезиты, трахи-андезиты, диориты, кварцевые диориты. Миусско-керчикский лампрофировый комплекс представлен маломощными крутопадающими дайками и жилами, прорывающими как осадочные породы каменноугольного возраста, так и магматические образования несветаевского комплекса. Породы имеют основной-средний состав и повышенную щелочность, представлены мончикитами, камптонитами, спессартитами и керсантитами.

Тектоническое строение площади рудопроявления определяется приуроченностью к зоне одноименной поперечной структуры, возникшей над глубинным разломом и выраженной в характерном антиклинальном изгибе слоев южного крыла Шахтинско-Несветаевской синклинали, в образовании серии сближенных разрывных структур северо-восточной и северо-западной ориентировки и заполнении их магматитами двух упомянутых комплексов, а также в широком развитии здесь продуктов гидротермальной деятельности - гидротермально-жильных и метасоматических образований.

Ведущими рудными минералами являются: пирит, галенит, сфалерит, реже молибденит, серебросодержащие сульфосоли висмута, самородный мышьяк, из жильных минералов преобладает кварц, карбонаты, серицит, иногда хлорит. Типичными текстурами руд являются прожилково- вкрапленные, вкрапленные, гнездово-вкрапленные.

Золото присутствует в самородном виде в кварце, либо выполняет микротрещины в сульфидах, прежде всего в пирите. Свободное золото с размером золотин не более 0,5-1,0 мм (чаще 0,05-0,4 мм) имеет разнообразные формы, преобладают вытянутые, округлые, червеобразные выделения. Присутствует тонкодисперсное золото, входящее в кристаллическую решетку сульфидов или выполняющее межзерновые пространства в сульфидах.

Выявленная в пределах Керчикского рудопроявления линейно-штокверковая зона золото-кварц-сульфидной минерализации в настоящее время прослежена на 1,9 км в длину при ширине от 150 до 300 м. Оруденение изучено на глубину до горизонта - 200 м. Единичными глубокими скважинами оруденение прослеживается на большие глубины. Среднее содержание золота при указанных геометрических параметрах не превышает 2 г/т.

Чернореченское рудопроявление расположено вблизи северной окраины с. Маломечетного Семикаракорского района Ростовской области в пойме Дон. Выявлено при проведении в 1986-1988 годах глубинного геологического картирования масштаба 1:50 000 на Кондаковской площади. Изучено 18 скважинами глубиной от 250 до 740 м, при этом пройдено две параллельных поисковые линии.

Геологические особенности строения Чернореченского рудопроявления, по-видимому, во многом близки к изученным на Керчике. Золоторудная минерализация (содержание золота до 8 г/т) развита в терригенных отложениях среднего карбона и приурочена к зонам тектонической и метасоматической проработки в экзо- и эндоконтактах штокообразного тела андезитодацитов. Минерализованные зоны в плане и по падению не оконтурены и требуют дальнейшего изучения.

Руды отнесены к золото-сульфидной формации с золото- полиметаллическим минеральным типом руд. Морфологический тип оруденения прожилковато-вкрапленный, вкрапленный, распределение золота крайне неравномерное. В составе рудных прожилков и вкрапленности преобладают пирит, халькопирит, подчиненное значение имеют сульфиды полиметаллов.

Прогнозные ресурсы рудопроявления могут составлять десятки тонн, что позволяет ожидать месторождение средних размеров.

Барило-Крепинское рудопроявление расположено вблизи одноименного населенного пункта в Родионово-Несветайском районе, на правом берегу р. Крепкая. Выявлено и предварительно оценено при поисковых работах в 2004 году.

Тектонические зоны субширотного простирания состоят из серии сближенных кварцевых, кварц-анкеритовых брекчированных жил, мощностью от первых сантиметров до 0,5 м. Жилы субсогласны с вмещающей алевролит-аргиллитовой толщей и представляют собой изменчивые по мощности линзовидные образования с частыми раздувами и пережимами, прослеживающиеся по простиранию в отдельных случаях на десятки метров, но, как правило, не превышающие 3-5 м. Ориентировочная мощность жильных зон 50-100 м.

Наиболее распространенная форма выделения сульфидных минералов -гнездообразные скопления (до 2-3 см), отмечаются также мелкая вкрапленность, тонкое прожилкование и сплошные сульфидные руды, образующие каемки в зальбандах жил и скопления в зонах их выклинивания, мощностью до 1-2 см.

Железные руды

Железные руды в Донбассе представлены осадочными образованиями, связанными с корами выветривания пород каменноугольного возраста, и известны с начала 20 века. Бурые железняки приурочены к крупным разломным структурам в каменноугольных отложениях Восточного Донбасса. На настоящий момент известно 5 рудопроявлений: Сулинское, Павловское, Россошанские 1, 2, 3.

Сулинское рудопроявление расположено в зоне Сулино- Константиновского разлома и оперяющих его нарушений в районе г. Красный Сулин. Одноименное месторождение железных руд некоторое время разрабатывалось для нужд Сулинского металлургического завода. Из-за незначительных запасов (7,6 млн. т), а также в основном из-за перехода завода на привозное сырье, промышленная значимость сулинских руд была оценена отрицательно. На сегодняшний день объект можно классифицировать как проявление железных руд инфильтрационно-метасоматического типа гетит-гидрогетитовой бурожелезняковой формации, требующее доизучения в связи с появлением новых кондиций (Государственная геологическая карта, 2000).

Сулинские руды представлены бурыми железняками, образованными по метасоматически измененному известняку карбона мощностью до 1,5 м и протяженностью до 100 м на глубину. По содержанию суммарного железа руды относятся к богатым (до 60,5%), обладают легкоплавкостью, повышенной известковистостью, в связи с чем не требуют добавок флюсов, и 100-процентной кусковатостью.

Павловское рудопроявление. Расположено северо-западнее Сулинского проявления в аналогичной геолого-тектонической позиции. Наряду с Сулинским Павловское мелкое месторождение разрабатывалось в период с 1875 по 1915 гг. для нужд Сулинского металлургического завода. Суммарная добыча руды составила около 20 млн. пудов (0,32 млн. т). Из-за малых запасов, а также в связи с переходом завода на привозное сырье, промышленная значимость железных руд была оценена отрицательно.

Россошанское 1-е рудопроявление расположено в пойме р. Ближняя Россошь, на северо-восточной окраине х. Трофимов Константиновского района, приурочено к осевой части Трофимовской антиклинали. Рудовмещающими породами являются терригенные отложения каменской свиты среднего карбона.

Россошанское 2-е рудопроявление находится в Тацинском районе, в пойме р. Дальняя Россошь, ниже впадения б. Хорсеева. Рудовмещающими породами являются песчаники и алевролиты каменской свиты среднего карбона.

Россошанское 3-е рудопроявление расположено в Тацинском районе, по р. Дальняя Россошь, южнее Россошанского 2-го проявления, ниже впадения б. Бамбешкина. Оно тяготеет к восточному окончанию Трофимовского надвига, дислоцирующего южное крыло одноименной антиклинали и локализовано в песчаниках алмазной свиты среднего карбона.

Промышленные концентрации железа в пределах Россошанской группы проявлений связаны с метасоматическими процессами, проявившимися вдоль разломов надвигового типа субширотной ориентировки, сопряженных с антиклинальными структурами высоких порядков в зоне Северной антиклинали. Проявления изучены только с поверхности при проведении поисковых маршрутов. Данные о морфологии рудных тел отсутствуют.

Железные руды представлены бурыми железняками, образующими линзообразные тела мощностью в первые метры, залегающими субсогласно с вмещающими породами карбона.

Прогнозные ресурсы железных руд по Россошанской группе проявлений подсчитаны по категории Р₂ в количестве 3,37 млрд. т при среднем содержании суммарного железа 56,2%.

Вольфрам

На территории Ростовской области рудопроявлений вольфрама известных геолого-промышленных типов не установлено.

Промышленные концентрации вольфрама были выявлены при оценке попутных компонентов в антрацитах участка Садкинского Восточного в ходе его предварительной разведки. Аномальные значения вольфрама установлены в восьми скважинах по пробам, отобранным из угольного пласта m₈¹ горловской свиты среднего карбона. Скважины группируются в два обособленных участка, названных Голубинской и Тереховской группами проявлений.

Голубинская группа рудопроявлений расположена в нижнем течении р. Кундрючья, вблизи одноименного поселка, приурочена к осевой части Сулино-Садкинской синклинали в месте развития осложняющего ее флексурообразного поперечного поднятия. Угольный пласт мощностью 2,3-3,1 м залегает на глубинах от 193 до 682 м. Содержания вольфрама в угле изменяется от 0,2 до 1,7%, в золе - от 1,1 до 6,6%.

Тереховская группа рудопроявлений расположена в 8 км к юго-востоку от вышеописанной в аналогичной геолого-структурной обстановке. Промышленные содержания вольфрама обнаружены в угольном пласте, имеющем мощность 1,53-3,56 м на глубине 116-219 м. Содержания вольфрама составляют в угле 0,01 - 1,5%, золе - 0,1 - 12,4%.

Титан, цирконий

В Ростовской области установлены проявления титана двух геолого-промышленных типов: ильменит-титаномагнетитовые руды, связанные с Приазовским пироксенитовым комплексом предположительно нижнедевонского возраста и титан-циркониевые прибрежно-морские россыпи в песчаниках карбона и в песчаных осадках олигоцена-миоцена.

Минерально-сырьевая база россыпного титана представлена Ольховским месторождением и Фоминским проявлением в полтавских отложениях на севере области, Федоровским и Грушевским проявлениями в породах среднего карбона, а также несколькими пунктами минерализации, в том числе в осадках среднего сармата в Донбассе и Приазовье.

Федоровское рудопроявление расположено восточнее с. Б. Федоровка в левом береговом обрыве р. Кундрючья. Зона обогащения имеет мощность 0,3-0,6 м и прослежена на расстоянии 20 м в обнажении. С поверхности проявление изучено канавами.

Содержания рудных минералов по данным минералогического анализа в пересчете на объем породы составляют: циркон - 140 кг/м³, рутил - 35,4 кг/м³, являясь промышленными для россыпных титан-циркониевых месторождений, прогнозные ресурсы рудных минералов не оценивались.

Грушевское рудопроявление находится в районе с. Грушевка на левом борту р. Кундрючья.

Территория Ростовской области и, в частности, окраины Донбасса представляет большой интерес в отношении выявления новых месторождений титановых руд россыпного типа, поскольку здесь распространены отложения, промышленно рудоносные на Украине и удовлетворявшие в советское время почти 100% союзных потребностей в ильменитовых и рутиловых концентратах.

Литература: [2, 3, 20, 23, 25]

Проектные задания студентам по самостоятельной работе

Дать определение геологических факторов по месторождениям металлических полезных ископаемых.

Тест рубежного контроля:

Дать определение месторождениям Восточного Донбасса по ресурсам металлических полезных ископаемых

Лекция 7. Георесурсы нерудных полезных ископаемых Юга России (6 часов)

Основные промышленно-генетические типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. Потребительские группы нерудного минерального сырья. Запасы и прогнозные ресурсы.

Освоенность ресурсов нерудных полезных ископаемых. В пределах Восточного Донбасса и прилегающих территорий из 255 известных месторождений, учтенных государственным балансом, к распределенному фонду отнесены 142 месторождения и участка 15 видов сырья (табл. 3). Остальные являются резервом развития добывающей промышленности.

Таблица 3

Освоенность ресурсов нерудных полезных ископаемых Восточного Донбасса

Вид сырья	Распределенный фонд	Нераспределенный фонд
	кол-во объектов	запасы	количество объектов	запасы
		балансовые запасы	в т.ч. А+В++С1		балансовые запасы	в т.ч. А+В++С1
Камни строительные, тыс. м3	76	801 435	694 328	26	260 018	260018
Пески строительные, тыс. м	11	70 951	63 234	27	64417	63 956
Известняки для извести, тыс. т	2	8 505	8 505	4	5 354	5 354
Кирпичное сырье, тыс. м3	26	31 145	28 832	27	84 223	65 594
Керамзитовое сырье, тыс. м	3	13 142	13 142	4	10 773	10 773
Светложгущиеся глины для производства лицевого кирпича, тыс. т	2	15918	13 099	7	20 038	9 154
Кварциты, тыс. т	16	4 842	4418	-	-
Формовочные материалы, тыс. т	2	9 547	9 547	6	75 149	74 972
Известняки флюсовые, тыс. т	2	174 685	172 845	1	5 813	5 813
Мел, тыс. т	1	481	481	3	2 930	2 930
Глины буровые, тыс. т	1	5 197	5 197		-
Аглоиоритовое сырье, тыс. м3	-	-	-	1	18 953	11368
Кремнистое (кристобалит-опаловое) сырье, тыс. м3	-	-	-	4	10 492	1 929
Цементное сырье, тыс. т			-	1	36 823	36 823
Сырье для минеральной ваты, тыс. м3	-	-	-	2	3 207	3 207
Итого	142			113

Таким образом, на территории Ростовской области, в том числе в рассматриваемом регионе, имеются крупные ресурсы нерудного сырья, представленные месторождениями с весьма благоприятными горно- геологическими условиями для открытой разработки и вблизи транспортных путей сообщения, связывающих юг с центральными и восточными районами России, с крупными промышленными центрами.

Литература: [13, 14, 15],

Проектные задания студентам по самостоятельной работе

Изучить основные перспективные направления использования углей

Тест рубежного контроля:

Характеристики основных потребителей донецких углей

Дать определение ресурсов и запасов угля

Лекция 8. Георесурсы подземных вод Юга России (2 часа)

Питьевые подземные воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, перспективы их промышленного освоения. Минеральные подземные воды.

Ресурсы подземных вод Восточного Донбасса играют существенную роль, как при освоении месторождений, так и при развитии всего промышленного комплекса этого района и его социальных структур в будущем.

Эта территория, включающая 17 из 43 административных районов Ростовской области, расположена в пределах Донецко-Донского артезианского бассейна, Восточно-Донецкой области трещинных пластово-блоковых вод ("Открытый складчатый Донбасс"), Азово-Кубанского артезианского бассейна и Ергенинского артезианского бассейна. Основными водоносными горизонтами являются средне- и верхнекаменноугольный, верхнемеловой, палеоцена, нижнего и среднего эоцена, сарматского яруса миоцена, апшеронский-нижнечетвертичный и аллювиальный четвертичный.

Характеристика подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и минеральных вод каждого из этих административных районов позволит оценить общие ресурсы и рационально их использовать.

Подземные воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Количественная характеристика подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения для каждого административного района дана на основе водообеспеченности населения и позволяет оценить общие ресурсы и рационально их использовать. Для оценки водообеспеченности в таблице 1.30 приводятся данные об основных водоносных горизонтах (ОВГ) - продуктивная часть водоносного горизонта, которая используется или представляет практический интерес в данном районе как источник централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения (ЦХПВ); прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод (ПЭРПВ) - возможный суммарный отбор подземных вод (ПВ) в пределах того или иного региона (района, территории) при заданных гидрогеологических, природоохранных и других ограничениях; эксплуатационные запасы подземных вод (ЭЗПВ) - количество ПВ, которое может быть получено на месторождении (участке) в соответствии с действующей Классификацией эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод МПР РФ; степень обеспеченности (К₃) населения ПЭРПВ и ЭЗПВ - соотношение суммы ЭЗПВ и ПЭРПВ (тыс. м³/сут.) к обшей потребности в воде региона.

Районы подразделяются на четыре категории I-К₃>1.5 - надежно обеспеченные; II-К₃-1.0-1.5 - обеспеченные; III-К_э-<1.0 - частично обеспеченные (города с населением >50 тыс. чел); IV-K₃<1.0 - недостаточно обеспеченные (поселки с населением 0.1-10.0 тыс. чел.); современный водоотбор ПВ.

Минеральные подземные воды. На территории 17 административных районов Восточного Донбасса минеральные подземные воды имеют практически повсеместное распространение.

Выделяется две основные группы минеральных вод: без специфических компонентов и свойств и воды специфического состава с биологически активными компонентами.

Воды первой группы приурочены, в основном, к верхнему (мезозойскому) водоносному этажу и верхним горизонтам каменноугольного водоносного комплекса на севере исследуемой территории и к надмайкопскому этажу - в её южной части. Для этих вод характерно преобладание инфильтрационного питания, циркулируют они в зоне свободного и слабозатрудненого водообмена. Лечебные свойства вод первой группы определяются их ионно-солевым составом и минерализацией.

Воды второй группы приурочены к нижним горизонтам палеозойского водоносного этажа на севере данной территории и к майкопскому - на юге. Это воды седиментационного и смешанного генезиса, формирующиеся в зоне затрудненного и застойного режима. Особенности лечебного действия этих вод определяются наличием биологически активных компонентов и высокой минерализацией.

Минеральные воды без специфических компонентов и свойств в северной части распространены локальными участками в палеогеновых, верхнемеловых отложениях, повсеместно в верхней части каменноугольных отложений и до глубины порядка 100-50 м в триасовых и девонских отложениях. Минерализация вод первой группы изменяется от 1.0 до 10.0 г/дм³, чаще 2.0-6.0 г/дм³. Согласно ГОСТ 13273-88 «Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые», минеральные воды исследуемой территории сопоставляются со многими известными в России и странах СНГ типами минеральных вод, которые используются в курортной практике и для промышленного розлива воды.

Наиболее широким распространением пользуются минеральные воды Хиловского, Ижевского и Миргородского типов.

Воды Хиловского типа сульфатно-хлоридной магниево-кальциево-натриевой группы минеральных вод с минерализацией 2.0-5.0 г/дм³, Ижевского типа хлоридно-сульфатной магниево-кальциево-натриевой группы с минерализацией 2.0-6.0 г/дм³и Миргородского типа хлоридной натриевой группы с минерализацией 1.0-5.0 г/дм³ вскрываются скважинами в палеогеновых, верхнемеловых и каменноугольных отложениях в северной части (Миллеровский, Кашарский, Тарасовский, Милютинский, Каменский, Белокалитвинский, Морозовский районы) и во всех отложениях надмайкопского этажа - на юге (Константиновский, Цимлянский, Семикаракорский, Волгодонской районы). Кроме указанных типов минеральных вод без специфических компонентов и свойств на указанных территориях встречаются Феодосийский, Угличский, Ергенинский, Чартакский, Алмаатинский, Обуховский, Арзнинский, Друскининкай типы лечебно-столовых и лечебных вод.

Минеральные воды второй группы - специфического состава с биологически активными компонентами, в основном бромом и йодом имеют широкое распространение. По данным в северной части территории они приурочены к палеозойскому гидрогеологическому этажу (каменноугольный и девонский водоносные комплексы) за исключением зоны открытого Донбасса. В южной части исследуемой территории минеральные воды этого типа встречаются повсеместно в подмайкопском гидрогеологическом (водоносном) этаже и приурочены к палеогеновым и меловым отложениям. Состав минеральных вод второй группы изменяется от пестрого до однородного - хлоридного натриевого. Минерализация вод достигает 270.0 г/дм³ в каменноугольных отложениях в северной части и до 100.5 г/дм³- в южной части в меловых отложениях. Эти минеральные воды могут иметь двойное применение. При многократном разбавлении до 10.0 г/дм³ они могут сопоставляться с известными типами лечебных вод типа Талицкий (бромные), Хадыженский (йодные), Урс-Донский (борная). В неразбавленном виде или при небольшом разбавлении бромные, йодо-бромные и борные воды могут служить прекрасным бальнеологическим средством лечения многих заболеваний.

Литература: [2, 3]

Проектные задания студентам по самостоятельной работе.

Дать определение Георесурсам подземных вод Юга России

Тест рубежного контроля:

Рассказать о подземных водах для хозяйственно-питьевого водоснабжения

Рассказать о минеральных подземных водах Восточного Донбасса

Лекция 9. Георесурсы техногенных месторождений Юга России (2 часа)

Перспективы и проблемы их комплексного использования

На территории Восточного Донбасса известны скопления техногенного сырья различного состава - отсевы производства щебня из песчаников и известняков, вскрышные породы карьеров по добыче глин различного состава и пр. Однако они относительно незначительны по масштабам и возможные направления их промышленного использования практически не изучены. Наиболее крупными по размерам и значимыми в экономическом и экологическом плане являются отвалы угольных шахт и обогатительных фабрик.

Первые шахтные отвалы в Ростовской области образованы еще в XIX в. Начало разработки углей здесь относится к 1809 г., когда на Грушевских землях была открыта первая шахта глубиной 25 м, добывшая уже в 1810 г. 200 тонн угля. Промышленная добыча в Восточном Донбассе началась с 1861 года (шахта Александровская, впоследствии - шахта им. Фрунзе, ныне закрытая). За почти двухсотлетний период угледобычи на территории Восточного Донбасса пройдено 225 стволов шахт и глубоких шурфов, кроме того, в разное время здесь действовало до 19 обогатительных фабрик (ОФ). В период расцвета угольной промышленности область поставляла до трети общегосударственной добычи коксующихся углей и до четверти - энергетических. В процессе реструктуризации угольной промышленности большинство шахт и обогатительных фабрик Ростовской области ликвидировано, вследствие чего сейчас угледобыча сократилась почти втрое. Однако, несмотря на заметный спад в развитии угольной промышленности области, годовой выход отходов добычи и обогащения углей сейчас составляет 4,9-5,1 млн. т.

В результате проведенной инвентаризации хранилищ углеотходов по состоянию на 01.08.2003 г. на территории Ростовской области зарегистрировано 455 отвалов шахт и ОФ. Общий объем складированных в них пород (углеотходов) оценивается в 273 млн. м, в том числе в отвалах шахт - 150 млн. м, в сухих отвалах обогатительных фабрик - 123 млн. м³ (Коломенский, 2001). Общая масса всех углеотходов составляет 642 млн. т, в том числе в отвалах шахт 353 млн. т, в отвалах обогатительных фабрик - 289 млн. т, то есть около 15% всех углеотходов в Российской Федерации (Коломенский и др., 2000). Хранилищами углеотходов занято 1,3 тыс. га земель, а общая площадь земель, нарушенных в связи с добычей и обогащением углей, по данным областного Комитета по земельным ресурсам и землеустройству, достигает 7 тыс. гектар.

Горная масса используется главным образом с целью отсыпки дорог и производства щебня для дорожных покрытий, а с 1996 г. начато их активное использование для засыпки стволов ликвидируемых шахт.

Угледобывающие и углеобогатительные предприятия и технологически связанные с ними хранилища углепромышленных отходов (породные отвалы), сформировавшиеся в процессе добычи и обогащения углей, сконцентрированы на северо-западе области - в Каменском, Белокалитвинском, Красносулинском, Октябрьском и Родионово-Несветаевском административных районах и городах областного подчинения - Донецке, Гуково, Новошахтинске, Шахтах. Небольшое количество шахт и шахтных отвалов расположено в Тацинском районе и одна шахта - Садкинская-Восточная - в Усть-Донецком.

В пределах угледобывающих районов шахты, ОФ и их породные отвалы распределены неравномерно и образуют пространственно разобщенные локальные скопления - техногенные районы и узлы. Хранилища углепромышленных отходов сконцентрированы в семи техногенных районах, пространственно совпадающих с угленосными районами, освоенными угледобывающей промышленностью: Каменско-Гундоровском, Белокалитвинском, Тацинском, Гуково-Зверевском, Сулино-Садкинском, Краснодонецком и Шахтинско-Несветаевском.

На площадях этих техногенных районов выделяется 21 техногенный узел (табл. 4).

Таблица 4

Группировка породных отвалов шахт и обогатительных фабрик Восточного Донбасса по техногенным районам и узлам

Техногенный район	Техногенный узел
Каменско-Гундоровский	Донецкий
	Волченский
	Каменский
	Васильевский
Белокалитвинский	Коксовый
	Белокалитвинский
	Горняцкий
	Шолоховский
Гуково-Зверевский	Лиховской
	Гуковский
	Бургустинский
	Зверевекий
Краснодонецкий	Синегорский
	Севрюговский
	Краснодонецкий
Сулино-Садкинский	Красносулинский
Шахтинско-Несветаевский	Самбековский
	Новошахтинский
	Аютинский
	Шахтинский
Тацинский	Тацинский

Площади техногенных узлов различны, наиболее крупные из них - Донецкий, Новошахтинский и Шахтинский. Помимо этого, выделяются несколько групп отвалов вокруг отдельно расположенных старых закрытых шахт (Зайцевская, шахта №60-бис, Бессергеневская и др.) и шахты Садкинская-Восточная №1, которые образуют самостоятельные техногенные поля.

Наибольшая концентрация углепромышленных отходов сформирована в городах - традиционных угольных центрах Ростовской области - Гуково, Красный Сулин, Новошахтинск, Шахты, Донецк. Здесь концентрация отвальных пород достигает 60 - 1 386 тыс. м³ на 1 км² городской застройки, а суммарные площади, занимаемые отвалами, колеблются от 6 до 164 га (г. Шахты).

По сравнению с техногенными месторождениями других типов (рудными, неметаллическими и пр.), техногенные месторождения угольного ряда имеют свои специфические особенности. Это относится как к строению и структуре породных отвалов, так и к вещественному составу пород, слагающих эти отвалы.

Строение отвалов описывается следующими показателями - размерами, морфологией, структурой и фракционным (гранулометрическим) составом.

По объему складированных углеотходов отвалы шахт и обогатительных фабрик Восточного Донбасса, согласно классификации ВНИГРИуголь, объединяются в 4 группы - очень мелкие, мелкие, средние и крупные (табл. 5).

Таблица 5

Распределение породных отвалов шахт и обогатительных фабрик Восточного Донбасса по объемам (%)

Отвалы	Группа отвалов по объемам
	очень мелкие (до 200 тыс. м3)	Мелкие (200-1 100 тыс. м3)	Средние (1 100-4000 тыс. м3)	крупные (более 4 000 тыс. м3)
Всего в т.ч.:	25,2	30,8	25,8	18,2
отвалы шахт	24,0	17,4	7,4	1,2
отвалы ОФ	1,2	13,4	18,4	17,0

Как следует из приведенных данных, на территории Восточного Донбасса (Ростовская область) преобладают мелкие и средние по размерам отвалы объемом 200-4 000 тыс. м³. Наиболее крупные отвалы сформированы главным образом вокруг обогатительных фабрик, где они достигают объема 5 260 тыс. м³ (отвал №3 ЦОФ Шолоховская) и даже 6 410 тыс. м³ (отвал №1 ЦОФ Донецкая). Размеры отвалов зависят главным образом от мощности предприятий, вокруг которых они сформированы, и от сроков накопления пород (сроков службы отвалов).

Форма (морфология) отвалов определяется способом их формирования. В зависимости от способа транспортировки материала выделяются следующие морфологические типы породных отвалов: конические (терриконы), хребтовые, плоскоконические и плосковершинные. Преобладающие формы отвалов шахт и обогатительных фабрик - коническая (террикон) и хребтовая, характерные для старых шахт. Плоские отвалы в Ростовской области начали формироваться с конца 60-х годов XX в. с целью борьбы с самовозгоранием отвальных пород, и их количество в области не превышает 20%. Поперечное сечение конических и хребтовых отвалов имеет треугольную форму, плоских - трапециевидную. Углы откосов отвалов колеблются от 30⁰ до 45°, их высота достигает 80 м, составляя в среднем 30- 40 м.

Материал, слагающий породные отвалы угольных шахт и обогатительных фабрик, по крупности различен - от глыб до пылевидных частиц. Размерность обломков в массиве отвалов варьирует в широком диапазоне - от долей мм до 1000 мм и более (табл. 6).

Таблица 6

Размерность обломков пород, слагающих шахтные отвалы Восточного Донбасса

Класс размера обломков, мм	Содержание классов в объеме отвала,%
	среднее	пределы колебаний
0-6	12,8	2,0-70,0
6-50	23,9	3,0-60,0
50-70	22,1	2,0-50,0
79-100	21,3	3,0-50,0
100-450	14,5	0,0-75,0
Более 450	5,4	0,0-32,0

Размер обломков фракций более 450 мм составляет в среднем 600 x 700 x 700 мм, максимальный размер кусков пород достигает 1000x1000x1500 мм (единичные куски).

Строение отвалов, особенно крупных и очень крупных, довольно сложное. Структура таких отвалов обусловлена естественной сегрегацией материала как в момент отложения, так и в последующие периоды.

Отвалы угольных шахт и обогатительных фабрик обычно имеют слоистое строение и в подавляющем большинстве случаев обладают характерной зональностью, особенно отвалы малых и средних размеров.

На склонах отвалов четко фиксируется зональность в распределении величины обломков в зависимости от высоты от подошвы отвала: наиболее крупные из них скапливаются у подошвы отвалов, вверх по склону размеры обломков уменьшаются. В отвалах по фракционному составу обломков выделяется три зоны: 1 - расположена у подошвы и сложена преимущественно крупными обломками и глыбами породы; 2 - средняя, сложена кусками породы разных размеров; 3 - представляет собой верхнюю часть отвала и сложена наиболее мелкообломочным материалом. Такая зональность наиболее ясно выражена в отвалах конической и хребтовой формы.

По величине объемной массы в составе отвальных пород выделяется три основные группы: минеральное вещество, сростки породы и угля, наконец, обломки чистого угля. Значения объемной массы этих групп пород различаются довольно значительно, что обуславливает гравитационную дифференциацию материала в пределах отвалов, формирующуюся одновременно с дифференциацией его по фракционному составу. При этом формируется своеобразная зональность по литологическому составу и величине зольности обломочного материала. В приподошвенных частях скапливается преимущественно минеральное высокозольное вещество с относительно высокой объемной массой, вверх по разрезу увеличивается количество углистого вещества и обломков угля, уменьшается средняя зольность материала и его средняя объемная масса (Коломенский и др., 2002).

Структура (внутреннее строение) отвалов, сформировавшихся в процессе добычи и обогащения углей, особенно имеющих крупные и очень крупные размеры, довольно сложна. Она определяется не только сегрегацией обломочного материала по размерам и плотности, но и инженерными решениями - проектами строительства отвальных хозяйств, системы транспортировки породы, способа вскрытия угольного пласта и пр.

Вещественный состав породных отвалов формируется под воздействием ряда факторов - генетических, связанных с условиями осадконакопления и характером диагенетических и постдиагенетических преобразований пород угленосной толщи, и экзогенных, связанных с выветриванием поднятых на поверхность пород и пожарами на отвалах.

Техногенные геологические тела, образовавшиеся в результате добычи и обогащения углей, сложены углевмещающими породами и обломками угля. Следовательно, соотношение литологических типов пород в шахтных отвалах тесно связано с составом угленосных свит, вмещающих отрабатываемые угольные пласты.

Первичный литологический состав пород, слагающих отвалы шахт и обогатительных фабрик (отходы текущего выхода), определяется составом вскрываемых угленосных свит. Продуктивная толща Восточного Донбасса в пределах геолого-промышленных районов с развитой угледобычей представлена угленосной частью отложений свит С₂³ С₂⁴, С₂ ⁵, С₂⁶ и С₂⁷ среднего карбона. В разрезе этих свит выделяется четыре ведущих литологических типа углевмещающих пород: песчанистые (песчаники различного состава и зернистости), песчано-глинистые (алевролиты и песчано-глинистые сланцы), глинистые (аргиллиты и глинистые сланцы) и карбонатные (в различной степени метаморфизованные известняки).

В формировании фактического соотношения литологических типов пород в шахтных отвалах, помимо исходного состава вскрываемых отложений, значительную роль играют техногенные факторы, обусловленные способом вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов (Мещанинов, 2002), а также техническими решениями по отсыпке отвалов. Так, отвалы наклонных шахтных стволов в сочетании с горизонтальными подготовительными и эксплуатационными выработками сложены преимущественно породами кровли и почвы угольных пластов, содержащими большее количество (до 18%) обломков угля и углепородных сростков. В отвалах вертикальных выработок присутствует значительное (до 20%) количество пород, перекрывающих вскрытую угленосную залежь; отвалы вспомогательных шахтных стволов сложены главным образом породами перекрывающих отложений.

Сочетание генетических и техногенных факторов, в конечном итоге, и определяет фактический начальный литологический состав отвалов шахт, а также, в известной мере, и обогатительных фабрик.

По составу неизмененных пород отвалы шахт Ростовской области разделяются на четыре главных литологических типа: глинистый, песчано-глинистый, песчанистый и известково-песчано-глинистый.

При выветривании пород в отвалах длительного хранения и в процессе их горения происходят изменения первичного состава. В горящих отвалах в очагах пожаров температура достигает 1300-1400°С. В их внутренних частях с отсутствием аэрации происходит прокаливание пород с образованием так называемых «черных блоков». На вершинах и склонах горящих породных отвалов обычны многочисленные фумаролоподобные выходы горячих газов с температурой от нескольких десятков градусов до 400-500°С. В этих условиях исходные породы претерпевают существенные изменения, вплоть до полной конверсии вещества, образования переплавленных пород, по составу и структуре близких к магматическим породам (Гипич, 1998).

В результате этих процессов в отвалах формируются новые литологические типы пород - переплавленные породы, шлаки, черные блоки, обожженные и горелые аналоги песчаников, алевролитов, аргиллитов и известняков. С учетом этого, по классификации ВНИГРИуголь (Гипич, 2001; Коломенский и др., 2002) среди шахтных отвалов выделяются следующие литологические типы: глинистый (Г), песчано-глинистый (ПГ), песчанистый (П), известково-песчано-глинистый (ИПГ) и их горелые аналоги - горелый глинистый (ГГ), горелый песчано-глинистый (ГПГ), горелый песчанистый (ГП), горелый известково-песчано-глинистый (ГИПГ), существенно различающиеся между собой по валовому минеральному и химическому составу, физико-механическим свойствам пород и их технологическим свойствам.

Минеральный состав пород, слагающих отвалы угольных шахт и обогатительных фабрик, обусловлен происхождением этих пород и последующим воздействием на них различных процессов, главный из которых - термопереработка исходных пород во время пожаров.

В результате термопереработки образуются новые ассоциации минералов, совершенно не характерные для угленосных осадочных отложений, причем по количеству и распространенности эти минералы приобретают значение породообразующих (Гипич, 1998). В черных блоках, горелых и переплавленных породах в зависимости от конкретных термодинамических условий отлагаются анортит, ортоклаз, форстерит, фаялит, силлиманит, кордиерит, муллит, гематит, магнезиоферрит, магнетит, шпинель, стекла кислого и основного состава, волластонит, хиастолит, муассанит, графит, б- кристобалит, б-тридимит, троилит, маггемит; на участках проявления фумарольной деятельности широко распространены инкрустационные и друзовидные выделения самородной серы, нашатыря и гипса.

Минеральный состав отходов обогащения идентичен породным отвалам, в них происходят те же процессы минералообразования, но более интенсивно, что обусловлено высоким содержанием в них угольных частиц.

Физические свойства пород текущей выдачи при добыче и обогащении углей, складированных в отвалах до 5 лет хранения, аналогичны свойствам тех же пород в горном массиве (твердом теле). В лежалых отвалах под воздействием процессов выветривания физико-механические свойства пород трансформируются. Имеющиеся данные позволяют заключить, что при длительном хранении на поверхности в отвальных породах, особенно в глинистых сланцах и аргиллитах, происходит снижение объемной массы, прочности пород при сжатии, возрастает их пористость.

Обратное воздействие на породы оказывают пожары на отвалах. Горелые породы характеризуются относительно высокой объемной массой у горелых пород, низкой - у шлаков, низкой пористостью у горелых пород и высокой - у шлаков, так же противоположны их прочностные свойства (Коломенский и др., 2002).

Литература: [№2, 12, 16, 24]

Проектные задания студентам по самостоятельной работе.

Рассказать о скоплениях техногенного сырья в Восточном Донбассе.

Тест рубежного контроля:

Дать характеристики структуре (внутреннее строение) отвалов

Дать характеристику скоплениям техногенного сырья

Дать характеристику минеральному составу отходов

Дать характеристику форме (морфология) отвалов

Модуль 3. Экономические аспекты георесурсов недр Юга России

Лекция 10. Перспективы развития минерально-сырьевой базы Юга России (2 часа)

Проблемы минерально-сырьевой базы Южного федерального округа. Концепция развития минерально-сырьевой базы Юга России в современных экономических условиях.

Ростовская область - один из крупных горнодобывающих регионов Юга России. В настоящее время здесь накоплено порядка 0,5-0,6 млрд. тонн горнопромышленных отходов (ГПО). Ведущая роль в их формировании принадлежит угледобывающим, углеобогатительным и углепотребляющим предприятиям Восточного Донбасса - шахтам, углеобогатительным фабрикам, ТЭС, ТЭЦ, Новочеркасскому электродному заводу и др. В результате их деятельности на территории области ежегодно образуется 5-6 млн. тонн ГПО, из которых около 80% представляют твердые углепромышленные отходы.

Хранилища углеотходов как правило, располагаются либо вблизи шахтерских поселков, либо непосредственно на их территории, на посевных площадях, вблизи садов и огородов. Кроме того, сухие хранилища углеотходов подвержены самовозгоранию и пожарам, сейчас на территории области в различных стадиях горения находятся около 60% отвалов.

Производство экологически чистого тонкого и супертонкого минерального волокна - нового поколения волокнистых теплоизоляционных материалов и изделий на их основе (матов и полужестких тепло-звукоизоляционных плит, полуцилиндров для изоляции трубопроводов различного назначения и др.) фильтрующих материалов с сорбционными свойствами для очистки промстоков от взвесей, ряда тяжелых металлов, ПАВ, фенолов, органических соединений; минеральных и органических красных и черных пигментов; вторичного топлива, топливных брикетов и генераторного газа; получение тампонажных растворов и органоминеральных удобрений.

Кроме того, разработаны технологии извлечения карбида кремния из отходов графитации и его попутного получения при производстве угольных электродов. Перечисленные направления использования основаны на глубокой технологической переработке углепромышленных отходов, технологии разработаны во ВНИГРИуголь и в большинстве случаев защищены патентами Российской Федерации. Некоторые экономические показатели производства такой продукции приведены ниже (таблица 7).

Таблица 7

Производство продукции из УПО

Вид продукции	Исходное сырье	Потребители	Ед. изм.	Себестоимость производства, USD	Оптовая цена, USD
Минеральное волокно	Отходы добычи	Строительство, энергетика, нефтегазовое хозяйство	м3	До 10	От 25
Изделия из минволокна (картон, плиты)	Тоже	Строительство, ремонтно-восстановительные работы	м3	До 12	От 30
Фильтрующие материалы	Тоже	Энергетика, ЖКХ	т	До 6	От 60
Минеральные пигменты коричневые	Тоже	Стройиндустрия, лакокрасочная промышленность	т	До 15	30
Минеральные пигменты черные	Отходы обогащения углей	Лакокрасочная, электротехническая, химическая промышленность	т	30	150
Карбид кремния (карборунд)	Отходы графитации	Машиностроение, химия, металлургия	т	200	600

Изложенная технологическая и экономическая характеристика углеотходов позволяет уверенно рассматривать их как достаточно надежный источник комплексного, многоцелевого сырья для воспроизводства минерально-сырьевой базы Ростовской области и свидетельствует о целесообразности и необходимости их широкомасштабного промышленного освоения. При этом, помимо экономического эффекта будет сделан очередной шаг в направлении экологической реабилитации и сохранения экосистем на территории угледобывающих районов Восточного Донбасса за счет сокращения, а в идеале, и полной ликвидации отвалов - многотоннажных скоплений углеотходов как достаточно мощного источника загрязнения окружающей природной среды.

Наиболее реальными рычагами, способными сделать утилизацию углепромышленных отходов динамичной, планомерной и, главное, экономически и экологически эффективной, на наш взгляд, являются следующие:

разработка региональной ресурсно-экологической программы утилизации углепромышленных и других видов горнопромышленных отходов;

- создание регионального (областного или в рамках ЮФО) центра управления горнопромышленными, в первую очередь углепромышленными отходами, в сферу деятельности которого должны входить учет (паспортизация, составление кадастра и банка данных о хранилищах УПО и его ведение), контроль за их состоянием и движением, разработка планов и инвестиционных обоснований утилизации УПО как техногенных месторождений, подготовка материалов для лицензирования деятельности по переработке отвалов. Иными словами, необходимо практическое воплощение мероприятий, предусмотренных Федеральной Целевой Программой «Экология и природные ресурсы России» на 2002-2010 гг. Финансирование этой деятельности возможно за счет федерального и местного бюджетов, а также за средства потенциальных недропользователей.

Литература: [16, 21, 23, 24]

Проектные задания студентам по самостоятельной работе

Привести примеры использования техногенных месторождений.

Тест рубежного контроля:

Изложить технологическую и экономическую характеристику углеотходов

Лекция 11. Экономические аспекты комплексного освоения георесурсов недр Юга России (2 часа)

Геолого-экономическая оценка месторождений. Прогноз развития минерально-сырьевой базы Юга России на ближайшие годы.

Основной целью стратегии развития угольной отрасли является достижение стабилизации производственно-экономического положения угледобывающих компаний, выход предприятий на рентабельную добычу, а также решение социальных проблем.

«Концепцией экономической политики Ростовской области», принятой Законодательным собранием области, предусматривается обеспечение уровня добычи угля в объеме 12-14 млн. тонн в год.

Для реализации стратегии развития угледобычи необходимо решение следующих задач:

- техническое перевооружение, реконструкция действующих перспективных шахт и обогатительных фабрик;

завершение и строительство шахт нового технического уровня;

строительство и реконструкция обогатительных фабрик с глубоким процессом обогащения угля;

- диверсификация профильного производства в направлении глубокой переработки угля;

- продолжение структурной перестройки в управлении работой угольных компаний.

Осуществление мероприятий по развитию угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий позволит довести добычу угля до объемов, предусмотренных «Концепцией экономической политики Ростовской области».

В настоящее время шахтный фонд Восточного Донбасса включает 15 действующих и 5 строящихся шахт.

Анализ технических возможностей действующего шахтного фонда показывает, что для стабильной, высокоэффективной работы действующих шахт необходимо провести реконструкцию девяти действующих шахт (им. Чиха; «Аютинская»; «Гуковская»; «Ростовская»; «Дальняя»; «Обуховская»; шахты №37; шахты №410 и Вертикальная №1) и расширение шахты «Садкинская». «Концепцией экономической политики Ростовской области» предусматривается увеличение добычи угля и обеспечение стабильной работы угледобывающих компаний области на долгосрочную перспективу для чего необходимо, кроме поддержания действующих мощностей, строительство шахт нового технического уровня.

В настоящее время ОАО «Донской уголь» ведет строительство шахт-новостроек «Шерловская-Наклонная» и Обуховская №1 с суммарной проектной мощностью 2 650 тыс. тонн горной массы в год, а также групповой обогатительной фабрики с проектной мощностью по переработке 2 650 тыс. тонн горной массы в год. Строительство шахты «Кадамовская» проектной производственной мощностью 900 тыс. тонн горной массы в год приостановлено из-за отсутствия финансирования.

На перспективных угольных участках: Садкинский-Восточ...