Ковалёв С.Г. (и др.) Общая геология с основами гидрогеологии и гидрологии

Подождите немного. Документ загружается.

401

происходит быстрая эволюция рыб (рис. 147), включая акул и скатов, кис-

теперых и лучеперых рыб. Увеличивается число аммонитов. В морях раз-

вились гигантские хищники – эвриптериды длиной до 2 м. В позднем де-

воне многие группы древних рыб, а также кораллов, плеченогих и аммо-

нитов вымерли. Суша подверглась нашествию множества членистоногих,

в том числе клещей, пауков и примитивных бескрылых насекомых. В

позднем девоне появились первые земноводные.

Растения сумели отодвинуться от кромки воды, и постепенно обшир-

ные районы суши заросли густыми первобытными лесами. Возросло чис-

ло разнообразных сосудистых растений. Появились споровые ликофиты

(плауны) и хвощи, некоторые развились до размеров настоящих деревьев

высотой почти 40 м.

Карбон (каменноугольный) – 360 млн. лет тому назад. Гондвана и Лав-

разия постепенно сближались, образовывая новые горные цепи. В раннем

карбоне на обширных пространствах образовались мелкие прибрежные

моря и болотистые низменности; на большой части суши установился

почти тропический климат. Наличие громадных лесов с пышной расти-

тельностью способствовало повышению содержания кислорода в атмо-

сфере. Ближе к окончанию периода началось похолодание, и на Земле

произошло два крупных оледенения.

Рис. 148. Каменноугольные корал-

лы Lithostrotion basaltiform (a) и

Zaphrentis cornucopia (б) и брахио-

пода Productus semireticulatus (в)

______________________________

В морях появились новые разновидности аммонитов, возросла числен-

ность брахиопод (рис. 148). Ругозы, граптолиты, трилобиты, а также некото-

рые мшанки и морские лилии вымерли. Это было время расцвета земновод-

ных, а также насекомых – кузнечиков, тараканов, чешуйниц, термитов, жуков

и гигантских стрекоз. В позднем карбоне появились первые рептилии.

Дельты рек и берега обширных болот были покрыты густыми лесами

из гигантских плаунов, хвощей, древовидных папоротников и голосемен-

ных растений высотой до 45 м. Неразложившиеся останки этой расти-

тельности со временем превратились в залежи каменного угля.

Пермь – 286 млн. лет назад. Гондвана и Лавразия еще больше сблизи-

лись. «ПраИндостан» и Азия столкнулись, и возник гигантский сверхма-

терик Пангея. Это столкновение также породило новые горные цепи. Пан-

гея начала перемещаться к северу. Этот период начался с оледенения, ко-

402

торое вызвало понижение уровня моря. По мере движения Гондваны к

северу льды постепенно растаяли. В Лавразии стало очень жарко и сухо,

по ее территории распространились обширные пустыни.

Рис. 149. Пермская брахиопода Spirifer unulatus

_________________________________________

В это время бурно эволюционировали двустворчатые моллюски (рис.

149). В морях в изобилии водились аммониты. Главными строителями

рифов постепенно становятся современные кораллы В ранней перми в

пресных водоемах господствовали земноводные. Появились и водные

рептилии, в том числе мезозавры. В ходе великого вымирания в конце

периода полностью исчезло свыше 50% животных семейств, включая

многих земноводных, аммонитов и трилобитов. На суше рептилии взяли

верх над земноводными. На южных массивах суши распространились ле-

са крупных семенных папоротников – глоссоптерисов. Появились первые

хвойные, быстро заселившие внутриматериковые области и высокогорья.

Мезозойская эра – эра средней жизни («мезо» – средний, «зоон» –

жизнь) названа так потому, что организмы, населявшие Землю в мезозое, по

степени организации занимают промежуточное, среднее положение между

архаичными формами палеозоя и организмами, жившими в кайнозое.

Мезозойская группа пород была выделена английским геологом Дж.

Филлипсом в 1841 году Она объединяла так же, как и сейчас, три систе-

мы:

триасовую, юрскую и меловую. Продолжительность мезозойской эры

173 млн. лет.

В мезозое, так же как и во все другие этапы развития Земли, главная,

ведущая роль принадлежала тектоническим движениям. Мезозойский

киммерийский тектогенез был очень своеобразным и в значительной мере

отличался от каледонского и герцинского. Складкообразовательные дви-

жения, распад платформ, образование океанических и других впадин со-

провождались грандиозными интрузивными и эффузивными магматиче-

скими процессами. Интрузии, преимущественно гранитоидных пород,

приурочены к киммерийским складчатым сооружениям и другим струк-

турам Тихоокеанского сегмента земной коры. С этими интрузиями связа-

ны месторождения золота, олова, мышьяка, сурьмы, полиметаллов и

цветных металлов. По разломам в области платформ и складчатых соору-

жений изливалось огромное количество лав основного и среднего состава,

которые образовали потоки и покровы, в том числе и базальтовые траппы

Сибирской платформы, Индии, Африки и некоторых других мест.

С преобразованиями в рельефе, происходившими в результате текто-

403

нических движений, были связаны и значительные изменения климата. В

течение всего триасового периода в пределах Лавразии и Гондваны гос-

подствовал сухой, нередко пустынный климат и активно протекали про-

цессы физического выветривания. К юре рельеф этих материков был в

значительной мере выравнен и сглажен. Последовавшее затем опускание

значительных участков Лавразии и Гондваны привело к развитию очень

широких трансгрессий. В результате на этих континентах появляются

большие мелководные моря, что приводит к значительным изменениям

климата: он становится мягким, влажным теплым и умеренным. На Земле

снова появляется пышная растительность и происходит массовое углена-

копление. Широко развиваются процессы химического выветривания, что

приводит к образованию залежей железных руд, бокситов и других про-

дуктов химического выветривания.

Триас – 248 млн. лет назад. Гондвана вновь начала разделяться, стал

образовываться Атлантический океан. Уровень моря по всему миру был

очень низок. Климат, почти повсеместно теплый, постепенно становился

более сухим, и во внутриматериковых областях сформировались обшир-

ные пустыни. Мелкие моря и озера интенсивно испарялись, из-за чего

вода в них постепенно становилась все более соленой.

Динозавры и прочие рептилии стали доминирующей группой назем-

ных животных. Появились первые лягушки, а чуть позже сухопутные и

морские черепахи и крокодилы. Возникли также и первые млекопитаю-

щие, возросло разнообразие моллюсков. Образовались новые типы корал-

лов, креветок и омаров. К концу периода вымерли почти все аммониты

(рис. 150). В океанах утвердились морские рептилии, такие, как ихтиозав-

ры, а птерозавры начали осваивать воздушную среду.

Рис. 150. Триасовый аммонит Ceratites cassianus

_____________________________________________

Возросло разнообразие голосеменных растений,

образовавших обширные леса саговников, араука-

рий, гинкго и хвойных деревьев. В нижней части

леса сформировались ковры из плаунов и хвощей, а

также пальмовидных баннеттитов.

Юра – 230 млн. лет назад. Пангея продолжала раскалываться, и море

затопило большую часть суши. Происходило интенсивное горообразова-

ние. В начале периода климат был повсеместно теплым и сухим, затем

стал более влажным. Увеличилось количество и стали более разнообраз-

404

ными по видовой принадлежности морские черепахи и крокодилы, появи-

лись новые виды плезиозавров и ихтиозавров. На суше процветали насе-

комые, включая предшественников современных муравьев, пчел, уховер-

ток, мух и ос. Появилась и первая птица – археоптерикс. Господствовали

динозавры, эволюционировавшие во множество форм – от зауроподов до

более мелких быстроногих хищников.

Рис. 151. Юрские белемнит Belemnites gigan-

teus (a), моллюск Trigonia costata (б) и аммо-

нит Arietites bucklandi (в)

____________________________________

Климат стал более влажным, и вся су-

ша покрылась обильной растительностью.

В лесах появились предшественники ны-

нешних кипарисов, сосен и мамонтовых

деревьев.

Мел – 114 млн. лет назад. С удалением

материков друг от друга Атлантический

океан, разделяющий Африку и Южную Америку, расширился до весьма

значительных размеров. Африка, Индостан и Австралия, находившиеся на

экваторе и южнее него, приобрели направление раздвижения. Море затопи-

ло обширные участки суши. Останки твердопокровных планктонных орга-

низмов образовали на океаническом дне огромные толщи отложений пис-

чего мела и мелоподобных пород. Поначалу климат был теплым и важным,

однако затем наступило весьма заметное похолодание.

Рис. 152. Меловые иглокожие Microster coran-

quinum (a), аммонит Hoplites neocomiensis (б) и

моллюск Spondylus spinosis

__________________________________________

В морях возросло количество белемнитов. В

океанах господствовали гигантские морские

черепахи и хищные морские рептилии. На суше

появились змеи, кроме того, возникли новые

разновидности динозавров, а также насекомых, таких, как мотыльки и

бабочки. В конце периода произошло гигантское массовое вымирание:

405

исчезли аммониты (рис. 152), ихтиозавры и многие другие морские жи-

вотные, а на суше вымерли все динозавры и птерозавры.

Появились первые цветковые растения, создавшие «взаимообслужи-

вающие» связи с насекомыми, которые переносили пыльцу и частично ею

питались. Эти растения весьма активно распространялись по всему про-

странству суши.

Кайнозойская эра – эра новой жизни («кайнос» – новый, «зоон» –

жизнь). Это время появления всех современных семейств и родов живот-

ных и растений. В кайнозое появилось на Земле и человек.

В настоящее время к кайнозойской эре относят три периода:

палеоге-

новый

, неогеновый и четвертичный. Сравнительно недавно палеоген и

неоген объединялись вместе в один третичный период и считались подпе-

риодами. Накопившиеся за это время толщи называли, соответственно,

третичной системой, а палеогеновые и неогеновые отложения – подсис-

темами. Третичная система была впервые выделена в 1809 году Ж.Кювье

и А.Броньяром по остаткам характерных для нее млекопитающих. Более

точное палеонтологическое обоснование третичных отложений и их стра-

тиграфическое расчленение были сделаны в 1833 году Ч.Ляйелем. В по-

следующее время третичная и четвертичная системы были объединены в

кайнозойскую группу. Продолжительность кайнозойской эры 67 млн. лет,

т. е. вся эта эра примерно равна ордовику.

Палеоген. Палеоцен – 65 млн. лет назад. Южные материки продолжали

раскалываться. Южная Америка оказалась полностью отрезанной от ос-

тальных участков суши. Африка, Индостан и Австралия разошлись друг

от друга на значительные расстояния, при этом Австралия заняла пози-

цию вблизи Антарктиды. Обнажились новые участки суши и произошло

дальнейшее понижение уровня моря.

На суше началось время активного развития млекопитающих. Появи-

лись грызуны и насекомоядные, «планирующие» млекопитающие и ран-

ние приматоподобные. В морях на смену морским рептилиям пришли

новые виды хищных костных рыб и акул. Возникли новые разновидности

двустворчатых моллюсков и фораминифер.

Продолжали распространяться все новые виды цветковых растений и

опылявших их насекомых.

Эоцен – 55 млн. лет назад. Индостан придвинулся к Азии. Антарктида

и Австралия в начале периода располагались рядом, но в дальнейшем на-

чали расходиться. Северная Америка и Европа также разделились, при

этом возникли новые горные цепи. Море затопило часть суши. Климат

повсеместно был теплым. На суше появились летучие мыши, лемуры,

долгопяты; предки нынешних слонов, лошадей, коров, свиней, носорогов

и оленей, а также прочие крупные травоядные. Другие млекопитающие

406

типа китов и сирен вернулись в водную среду. Увеличилось число видов

пресноводных костных рыб. Эволюционировали и другие группы живот-

ных, в том числе муравьи и пчелы, скворцы и пингвины, гигантские неле-

тающие птицы, кроты, верблюды, кролики и полевки, кошки, собаки и

медведи и др.

Во многих частях света произрастали леса с пышной растительностью,

а в умеренных широтах росли пальмы.

Олигоцен – 38 млн. лет назад. Индостан пересек экватор, Австралия

полностью оторвалась и отошла от Антарктиды. Климат стал прохладнее,

над Южным полюсом сформировался огромный ледяной покров, что при-

вело к понижению уровня моря.

С распространением степей начался бурный расцвет травоядных млеко-

питающих. Среди них возникли новые виды кроликов, зайцев, гигантских

ленивцев, носорогов и прочих копытных. Появились первые жвачные.

Тропические леса уменьшились в размерах и начали уступать место

лесам умеренного пояса, появились и обширные пространства со степной

– травянистой – растительностью. Быстро распространились новые виды

трав, к которым приспосабливались новые виды травоядных животных.

Неоген. Миоцен – 25 млн. лет назад. Африка столкнулась с Европой и

Азией, образовав Альпы. Индостан «врезался» в Азию и воздвиг Гималаи.

По мере наползания материковых плит друг на друга начали формировать-

ся Альпы и Скалистые горы. Ледниковый покров в южном полушарии за-

крыл всю Антарктиду, что привело к дальнейшему охлаждению климата.

Млекопитающие мигрировали с материка на материк по новообразовав-

шимся сухопутным мостам, что резко ускорило эволюционные процессы.

Слоны из Африки перебрались в Евразию, а в обратном направлении нача-

лась миграция буйволов, жирафов, свиней, кошек. Появились саблезубые

кошки и обезьяны, в том числе человекообразные. В отрезанной от других

материков Австралии, продолжали развиваться сумчатые.

Внутриматериковые области становились все холоднее и засушливее, в

них все больше распространялись степи.

Плиоцен – 5 млн. лет назад. Материки почти достигли их современного

положения. Громадные ледниковые покровы распространились по всему

северному полушарию, такое же оледенение было и в Антарктиде, на юге

Южной Америки. Климат стал eще более холодным.

Травоядные копытные млекопитающие продолжали бурно размно-

жаться и эволюционировать. Ближе к концу периода сухопутный мост

связал Южную и Северную Америку, что привело к грандиозному «обме-

ну» животными между двумя материками. Полагают, что обострившаяся

межвидовая конкуренция вызывала вымирание многих древних живот-

ных. В Австралию проникли крысы, а в Африке появились первые чело-

407

векоподобные существа. По мере охлаждения климата леса заменились

степями.

Четвертичный. Плейстоцен – 2 млн. лет назад. Это была эпоха вели-

кого оледенения с чередованием периодов похолодания и потепления и

колебаниями уровня моря. Эта ледниковая эпоха продолжается и по сей

день. Некоторые животные сумели адаптироваться к усилившимся холо-

дам, обзаведясь густой шерстью, к примеру шерстистые мамонты и носо-

роги. Из хищников наиболее распространились саблезубые кошки и пе-

щерные львы. Это было время расцвета гигантских сумчатых в Австралии

и громадных нелетающих птиц типа моа или эпиорниса, обитавших во

многих районах южного полушария. Появились (?!) первые люди; многие

крупные млекопитающие начали постепенно исчезать.

С полюсов постепенно надвигались льды и хвойные леса уступали место

тундре. Дальше от края ледника лиственные леса стали заменяться хвойны-

ми. В более теплых областях земного шара раскинулись обширные степи.

Голоцен – 0,01 млн. лет назад. В течение всего голоцена материки за-

нимают практически современное положение, климат очень похож на ны-

нешний, только каждые несколько тысячелетий становясь то теплее, то

холоднее. В настоящее время имеет место один из периодов потепления.

По мере уменьшения ледниковых покровов уровень моря поднимался.

В настоящий период многие виды животных вымерли в основном из-

за усиленной охоты человека на них; при перемещении животных в дру-

гие места Земли возникла новая межвидовая конкуренция. Человеческая

цивилизация постепенно развилась до современного состояния.

С возникновением земледелия люди уничтожали все больше дикорас-

тущих растений, возникли агроценозы, сформировались современные

растительные сообщества.

408

Часть V

Полезные ископаемые

Глава 9

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

§53. Основные понятия

Понятие полезных ископаемых (или минерально-сырьевые ресурсы)

включает весь набор природных минеральных образований, которые в

качестве исходного сырья используются в различных сферах хозяйствен-

ной деятельности. К числу самых первых металлов, которые применял

человек, относятся: медь, золото, серебро, олово и некоторые другие. Эти

металлы в природе встречаются в самородном виде или в виде лег-

коплавких руд (кислородные соединения меди, оловянный камень). Зна-

чительно позже человек научился выплавлять из руд железо, употребле-

ние которого произвело переворот в хозяйственно-бытовых и обществен-

ных отношениях людей.

Рудой называют минеральный агрегат, из которого технологически

возможно и экономически выгодно извлекать металлы, соединения ме-

таллов или минералы с целью их использования для нужд народного хо-

зяйства.

Раньше термин «руда» применялся только для металлических полез-

ных ископаемых; сейчас он широко применяется и для неметаллических

полезных ископаемых (серные, асбестовые, графитовые, фосфоритные

руды и т. д.).

Месторождение полезного ископаемого – природное скопление полез-

ного ископаемого, которое в количественном и качественном отношении

может быть предметом промышленной разработки при данном состоя-

нии техники и в данных экономических условиях.

Рудопроявление

– обычно небольшое скопление природного минераль-

ного вещества, которое почти удовлетворяет по качеству кондицион-

ным требованиям, но в количественном отношении не может считаться

предметом разработки в данных экономических условиях. При увеличении

его запасов, в итоге дальнейшей разведки или при снижении кондицион-

ных требований, может перейти в категорию месторождений.

Следует подчеркнуть известную условность и историческую обуслов-

ленность содержания перечисленных выше понятий.

409

В зависимости от расширяющихся потребностей экономики, возникнове-

ния новых отраслей промышленности и прогресса техники обогащения и

извлечения полезных компонентов из руд в промышленное использование

вовлекаются все новые виды полезных ископаемых. В XX веке полезными

ископаемыми стали калийные соли, урановые руды, перлит, волластонит,

руды редких и рассеянных металлов и т. д., а те минеральные агрегаты, кото-

рые раньше не являлись рудой, стали ею, как, например, железистые кварци-

ты с 1955 года, когда была разработана технология их обогащения; свин-

цовые руды с содержанием свинца менее 1% в связи с увеличением потреб-

ности в этом металле в ряде новых областей промышленности и т. д.

В последние 10-15 лет особенно возросла потребность новых отраслей

техники в металлах, которые относятся к группе редких и рассеянных,

часто не образующих собственных минералов; к числу таких элементов

относятся германий, галлий, рений, индий и др. В связи с этим особое

значение приобретает вопрос о комплексном использовании руд, о наибо-

лее полном извлечении всех содержащихся в них компонентов.

Полезные ископаемые принято разделять на следующие три группы:

Металлические полезные ископаемые, к которым относятся железо,

медь, свинец, цинк, никель, хром, уран и др.

Среди металлических руд могут быть выделены:

– монометальные (железные, хромовые, золотые и т. д.), из которых

извлекается в основном один металл;

– биметальные, содержащие в промышленных количествах два метал-

ла (свинцово-цинковые, медно-молибденовые, ртутно-сурьмяные и т. д.),

–

полиметальные, содержащие в промышленных количествах не-

сколько металлов (полиметаллические руды с цинком, свинцом, медью,

серебром и золотом; руды месторождений пятиэлементной формации с

никелем, кобальтом, ураном, висмутом и серебром). Очень часто в рудах

кроме основных компонентов содержатся в небольших количествах при-

меси других металлов, в том числе и рассеянных, которые, если возможно

их извлечение, повышают общую ценность руды.

Неметаллические полезные ископаемые, использующиеся либо в ес-

тественном виде (строительные камни и строительные материалы – гра-

ниты, лабрадориты, пески, глины, гравий, известняки), либо в перерабо-

танном виде (калийные соли, фосфаты, бораты, апатит-нефелиновые руды

и т. д.).

Горючие полезные ископаемые – угли, горючие сланцы, нефти, при-

родные газы, играющие огромную роль в современной промышленности

как энергетическое и технологическое топливо и как химическое сырье.

Вещественный состав руд. Изучение вещественного состава руд, под

которым обычно понимают их минеральный и химический состав, имеет

410

исключительно большое значение. Достаточно полное представление о ми-

неральном составе руд, характере распределения элементов в них и струк-

турно-текстурных особенностях даст возможность решить ряд практически

важных вопросов. Среди них – вопросы генезиса месторождения, выбор

наиболее рациональных способов опробования, обогащения и последую-

щей переработки руд, комплексного использования минерального сырья.

Рудные агрегаты состоят, как правило, из рудных и нерудных минера-

лов. Первые используются в промышленности, вторые, бесполезные для

данного типа руды, идут в отвалы.

К рудным относятся минералы, из которых извлекают те или иные метал-

лы (галенит, сфалерит, халькопирит, магнетит, хромит и т. д.) или которые

сами используются как полезное ископаемое (алмаз, слюда, асбест). Среди

нерудных минералов, сопровождающих рудные, наиболее распространены

кварц, карбонаты, барит, хлорит, серицит, гранат, пироксены, полевые шпа-

ты, слюды, флюорит и т. д.

Один и тот же минерал в различных типах руд может быть либо руд-

ным, либо нерудным, т. е. сопутствующим, бесполезным минералом. Так,

например, сидерит в сидеритовых залежах – главный рудный минерал на

железо, но во многих гидротермальных месторождениях сидерит присут-

ствует в небольших количествах как сопутствующий бесполезный неруд-

ный минерал и идет в отвалы. Таких примеров можно привести много.

В зависимости от соотношения рудных и нерудных минералов выде-

ляются

массивные, или сплошные, и вкрапленные руды.

К массивным относят обычно руды, содержащие больше 80% рудных

минералов. Руды с меньшим содержанием относят к вкрапленным, разли-

чая среди них густовкрапленные (50-80% рудных минералов), среднев-

крапленные (30-50%) и бедные вкрапленные руды (меньше 30%). В виде

массивных руд обычно встречаются руды железа, хрома, марганца, меди,

свинца, цинка, графита и др. Для большинства цветных, редких и драго-

ценных металлов характерны вкрапленные руды.

Кроме того, различают простые и сложные (или комплексные) по со-

ставу руды. Из простых руд извлекают один полезный компонент: железо,

хром, марганец, алюминий, асбест, графит, серу. Из сложных (или ком-

плексных) руд извлекают несколько полезных компонентов одновремен-

но. В случае металлических полезных ископаемых, простые по составу

руды являются монометальными, сложные руды – полиметальными (мно-

гометальными). Характерные примеры полиметальных руд следующие:

а) полиметаллические руды, содержащие свинец, цинк, серебро, медь,

золото, кадмий, индий и др.;

б) сульфидные медно-никелевые руды, из которых извлекают никель,

медь, платиноиды, кобальт;