 |  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 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
Таблица 2 – Гранулометрический состав суглинков
Таблица 3 – Пластичность суглинков
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
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
