В онлайне: 4 (гостей - 4, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 624.131.222 (470.51)

Анализ изменчивости качественных параметров суглинков Барсуковского месторождения (Тульская область)

 

Бутенков А.А., доцент

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, Россия

 

Охарактеризовано геологическое строение Барсуковского месторождения кирпично-черепичного сырья (Тульская область). Проанализировано пространственное распределение параметров вещественного и гранулометрического состава, а также пластичности, определены корреляционные связи между ними

 

Барсуковское месторождение кирпично-черепичного сырья расположено на территории Венёвского района Тульской области.

Геологический разрез территории месторождения представлен отложениями каменноугольной, юрской и меловой систем, а также четвертичными образованиями. Стратиграфическое расчленение разреза дано в соответствии с опорной легендой для территории южного крыла Подмосковного угольного бассейна.

Месторождение входит в состав кайнозойского структурного комплекса, с перерывом и несогласием залегающего на мезозойском и палеозойском комплексах и представлен четвертичными, возможно, неогеновыми отложениями.

Полезная толща связана с нерасчлененным комплексом отложений перигляциальных зон донского, московского и валдайского оледенений.

Покровные субаэральные почвенно-лессовые образования представлены «покровными» суглинками, безвалунными суглинками или супесчанистыми породами, плащеобразно перекрывающими более древние отложения.

В области донского оледенения комплекс сложен однородной толщей суглинков палевых, слабопористых, часто известковистых, которые при высыхании образуют характерную столбчатую отдельность с многочисленными дутиками. Суглинки иногда сменяются супесями или алевритистыми глинами. Мощность отложений до 15 м.

Покровные суглинки буровато-желтые, зеленовато-серые с гнездами и пятнами ожелезнения, мягкой и средней плотности, слабопесчанистые с включениями кремня, бурого железняка. Вскрытая мощность покровных суглинков от 5,0 до 8,8 м. Залегание полезной толщи горизонтальное, кровля и подошва которой относительно ровные.

Целью исследований в данной работе является изучение особенностей распределения качественных параметров покровных суглинков, а также выявление взаимосвязей между ними и их геологической природы.

Для характеристики качественного состава и особенностей его пространственного изменения на площади участка были использованы результаты ранее проведенных химических и физико-механических анализов сырья (табл. 1, 2, 3).

 

Таблица 1 – Химический состав суглинков

 

 

скв.

Химический состав сухого вещества, %

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

MnO

CaO

MgO

Na2O

K2O

P2O5

So3

1

73,11

1,33

11,91

4,46

0,18

1,59

1,09

0,45

1,8

0,18

0,15

2

77,63

0,88

11,63

4,09

0,07

1,02

1,06

0,79

2,4

0,16

<0,05

3

75

1,12

12,93

4,14

0,14

0,66

1,09

0,41

1,7

0,15

0,08

4

72,78

1,23

13,02

5,18

0,15

1

1,19

0,66

2

0,09

0,17

5

73,95

1,34

11,34

4,76

0,19

0,87

0,85

0,53

1,86

0,13

0,07

6

72,29

1,4

10,82

4,85

0,09

0,74

1,03

0,57

1,74

0,19

0,18

7

74,84

1,61

12,18

3,84

0,13

0,23

0,82

0,44

2,02

0,12

0,21

8

73,85

0,88

10,92

4,32

0,05

1,51

1,18

0,82

2,15

0,17

0,18

 

 

Таблица 2 – Гранулометрический состав суглинков

 

скв

 

Классификация глинистого сырья по количеству и размеру включений

1,0-0,063

0,063-0,01

0,01-0,005

0,005-0,001

<0,001

1

0,45

57,38

11,44

13,85

16,88

Низкодисперсное

2

0,61

54,6

9,99

11,14

23,66

Низкодисперсное

3

0,59

54,29

10,44

14,25

20,43

Низкодисперсное

4

1,88

53,21

9,89

14,73

20,3

Низкодисперсное

5

0,8

67,66

8,94

11,18

11,42

Грубодисперсное

6

0,88

54,89

9,03

13,52

21,68

Низкодисперсное

7

1,12

66,515

9,93

9,93

12,52

Грубодисперсное

8

8,095

44,115

8,19

9,97

29,65

Низкодисперсное

 

 

 

Таблица 3 – Пластичность суглинков

 

скв

Пределы пластичности, % абс.вл.

Число пластичност

Классификация сырья по пластичности

Нижняя граница текучести

Граница раскатывания

1

27,88

19,42

8,46

умереннопластичная

2

27,79

20,06

7,73

умереннопластичная

3

28,74

21,41

7,34

умереннопластичная

4

28,23

20,55

7,68

умереннопластичная

5

24,15

20,11

4,04

малопластичная

6

29,67

20,59

9,08

умереннопластичная

7

24,97

19,63

5,35

малопластичная

8

32,48

22,08

10,4

умереннопластиная

 

 

С применением программы Surfer были построены карты распределения значений качественных параметров суглинков по территории месторождения (рис. 1-17) [1]. Было проанализировано распределение каждого параметра в пределах исследуемого участка.

На рис. 1 представлена карта распространения содержаний диоксида кремния. Значения содержаний колеблются от 72,29 до 77,63 %, среднее содержание составляет 74, 18%. По карте видно, что центральная ее часть составляет 73-75 %. Повышение значительно наблюдается в северном направлении.

 

Рис. 1 - Карта содержаний SiO2 (вес. %)

 

На рис. 2 представлена карта распределения содержаний оксида титана. Значения содержаний колеблются от 0,88 до 1,61 %, среднее содержание составляет 1,22 %. По карте видно, что повышение наблюдается в ее центральной части, а наибольшее понижение – в юго-восточной.

 

Рис. 2 - Карта содержаний TiO2 (вес. %)

 

На рис. 3 представлена карта распределения содержаний оксида алюминия. Значения содержаний колеблются от 10,82 до 13,02%., среднее содержание составляет 11,84%. По карте видно, что центральная ее часть представлена областью со значениями 11,5 – 12,3%. Повышение наблюдается в северо-восточном направлении.

 

Рис. 3 - Карта содержаний Al2O3 (вес. %)

На рис. 4 представлена карта распределения содержаний оксида железа. Значения содержаний колеблются от 3,84 до 5,18 %, среднее содержание - 4,45 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 4,25 – 4,75 %.  Повышение наблюдается в восточной части, а понижение в северной.

 

Рис. 4 - Карта содержаний Fe2O3 (вес. %)

 

На рис.5 представлена карта распределения содержаний оксида марганца. Значения содержаний варьируются от 0,05 до 0,19 %, среднее значение - 0,125 %. ПО карте видно, что центральная часть представлена значениями 0,15 – 0,17 %. Повышение наблюдается в центральной и западной областях, а понижение на севере и юге.

 

Рис. 5 - Карта содержаний MnO (вес. %)

 

На рис. 6 представлена карта по содержанию оксида кальция. Значения колеблются от 0,23 до 1,59 %, среднее содержание - 0,95 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 0,5-0,8 %. Повышение наблюдается в южной и западной областях, а понижение на севере.

 

Рис. 6 - Карта по содержанию CaO (%)

 

На рис. 7 представлена карта распределения оксида магния.  Значения колеблются от 0,82 до 1,19 %, среднее содержание - 1,04. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 0,84-0,92 %. Повышение наблюдается на востоке, а понижение в центре.

 

Рис. 7 - Карта содержаний MgO (вес. %)

На рис. 8 представлена карта по содержанию оксида натрия. Значения колеблются от 0,41 до 0,82 %, среднее содержание – 0,58 %. По карте видно, что центральная область представлена значениями 0,42-0,5 %. Повышение наблюдается в южной и северной частях, а понижение в центральной.

 

Рис. 8 - Карта содержаний Na2O (вес. %)

 

На рис. 9 представлена карта распределения оксида калия. Значения колеблются от 1,7 до 2,4 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 1,8-1,9 %. Повышение наблюдается на севере, а понижение в центре и на юго-западе.

 

Рис. 9 - Карта содержаний K2O (вес. %)

 

На рис. 10 представлена карта по распределению оксида фосфора. Значения колеблются от 0,09 до 0,19 %, среднее содержание – 0,15 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 0,115 – 0,135 %. Повышение наблюдается на западе и юго-западе, а понижение – на востоке.

 

Рис. 10 - Карта содержаний P2O5 (вес.%)

 

На рис. 11 представлена карта по распределению оксида серы. Значения колеблются от 0,04 до 0,21 %, среднее содержание – 0,135 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 0,07 – 0,21 %. Повышение наблюдается, участками, на севере, юго-западе и юго-востоке, а понижение, участками, на юге, северо-западе и северо-востоке.

 

Рис. 11 - Карта содержаний SO3 (вес. %)

 

На рис. 12 представлено распределение фракции размерами 1,0-0,063 мм. Значения колеблются от 0,45 до 8,1 %, среднее содержание 1,8 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 0,5 – 2,5 %. Повышение наблюдается на юге, а понижение на севере, северо-западе и западе.

 

Рис. 12 - Карта фракции 1,0-0,063 мм (вес. %)

 

На рис. 13 представлена карта распределения фракции размерами 0,063-0,01 мм. Значения колеблются от 53,21 до 67,66 %, среднее содержание 56,47%. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 60 – 67 %. Повышение наблюдается в центральной части, а понижение на юге и юго-западе.

 

Рис. 13 - Карта фракции 0,063-0,01 мм (вес. %)

 

На рис. 14 представлена карта распределения фракций размерами 0,01 – 0,005 мм. Значения колеблются от 8,19 до 11,44 %, среднее содержание – 9,49 %. По карте видно, что центральная ее часть представлена значениями 9,2 -10 %. Повышение наблюдается на западе и севере, а понижение на юге.

 

Рис. 14 - Карта фракции 0,01-0,005 мм (вес. %)

 

На рис. 15 представлена карта распределения фракций размерами 0,005-0,001 мм. Значения колеблются от 9,93 до 14,73 %, среднее содержание 12,1 %. Центральная ее часть представлена значениями 10,2–11,4 %. Повышение наблюдается в северо-восточной и юго-западной частях, а понижение в центре и на юге.

 

Рис. 15 - Карта фракции 0,005-0,001 мм (вес. %)

 

На рис. 16 представлена карта распределения фракции размерами <0,001 мм. Значения колеблются от 11,42 до 29,65 %, среднее содержание - 19,95 %. По карте видно, что ее центральная часть представлена значениями 11-16 %. Повышение наблюдается на юге, а понижение в центре.

 

Рис. 16 - Карта фракции <0,001 мм (%)

 

На рис. 17 представлена карта распределения по пластичности. Число пластичности колеблется от 4,04 до 10,4, среднее значение 7,51. По карте видно, что центральная часть представлена значениями 4,04-6,5 %. Более пластичные породы наблюдаются на юге и юго-западе.

 

Рис. 17 - Карта пластичности

 

В табл. 4 представлена матрица корреляции Пирсона, в которой определяются взаимосвязи между исследуемыми параметрами состава и качества полезных ископаемых [1].

 

Таблица 4 – Матрица корреляции Пирсона

 

 

Наиболее интересны связи между компонентами, которые преобладают количественно. Это SiO2, Al2O3, Fe2O3, а также гранулометрические фракции 0,063-0,01 мм и <0,001 мм. Кроме того, большой интерес представляют связи перечисленных компонентов с числом пластичности.

Из матрицы корреляции видна наиболее сильная положительная связь между SiO2 и Al2O3. Это объясняется совместным нахождением данных соединений в составе каолинита. Чуть менее ярко проявлена положительная связь SiO2 и Fe2O3, зато резко проявлена положительная связь Al2O3 и Fe2O3. Это объясняется наличием таких минералов, как гидрослюды [2].

Характерно отсутствие значимой корреляционной связи между содержаниями главных гранулометрических фракций и химическими компонентами суглинков, что указывает на довольно смешанный вещественный состав фракций крупности исследуемой горной породы.

Анализ построенных карт распределения компонентов толщи суглинков Барсуковского месторождения позволил выявить особенности изменчивости качественных параметров и взаимосвязи между ними.

Наибольший интерес представляет параметр пластичности как главное свойство суглинков. По данному показателю нарастание значений наблюдается от центра к периферии участка.

В гранулометрическом составе изучаемых суглинков количественно преобладают две фракции – 0,063-0,01 мм и <0,001 мм. Поэтому большой интерес представляет выяснение их влияние на качество суглинков как сырья.

Примечательна высокая положительная корреляционная связь пластичности и содержания гранулометрической фракции < 0,001 мм, т. е. пелитовой фракции. Карты распределения этих двух параметров обнаруживают высокую степень сходства друг с другом (рис. 16 и 17). То есть на рост качества суглинков напрямую влияет рост содержания пелитовой фракции.

Так же примечательна резкая отрицательная связь показателя пластичности и содержания пелитовой фракции с фракцией 0,063-0,01 мм (то есть фракцией алевритовой). Карты распределения этих параметров имеют отчетливо противофазный характер (рис. 13, 16 и 17). Таким образом, рост содержания алевритовой фракции отрицательно влияет на качество минерального сырья, способствуя снижению пластичности.

Между числом пластичности и содержаниями химических компонентов не удаётся проследить отчетливо проявленной корреляционной связи. Следовательно, на качество суглинков как сырья влияет прежде всего гранулометрический состав, и менее значим состав химический. Влияние химического состава выражается только в том обстоятельстве, что значимая для качества суглинков пелитовая фракция сложена преимущественно глинистыми минералами (в основном каолинитом, отчасти гидрослюдами).

 

Библиографический список

  1. Дэвис Дж.С., Статистический анализ данных в геологии: Пер. с англ. В 2 кн./Пер. В.А. Голубевой, под ред. Д.А. Родионова. Кн.2. – М.:Недра, 1990. – 427 с.
  2. Логвиненко Н.В., Сергеева Э.И. Методы определения осадочных пород. – Л.: «Недра», 1986. – 240 с.

 

Разделы конференции »

  1. Единый государственный реестр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.