Михайлов В.А., Виноградов Г.Ф та ін. Неметалічні корисні копалини України

Подождите немного. Документ загружается.

том кальцію. Окиснення сірководню до самородної сірки відбувається

в зонах змішування глибинних сірководневих і поверхневих вод, а

також на виходах сірководневих вод на поверхню. Сірка таких родо-

вищ утворює прожилкові, штокоподібні й неправильної форми тіла.

Родовища, як правило, тяжіють до нафтогазоносних районів, у зв'яз-

ку з цим сірка асоціює з

вуглеводневими сполуками – озокеритом,

асфальтовими бітумами, важкою високосірчаною нафтою та скуп-

чень горючих газів, що знаходяться під великим тиском. Характер-

ними родовищами такого типу є Шорщ в Узбекистані, Гаурдак у

Туркменистані, Трускавецьке в Україні (гідрогенна сірчано-

поліметалічна формація самородної сірки).

Особливий підтип утворюють епігенетичні родовища, приурочені

до порід покрівлі або "шляпи"

соляних куполів. Соляні штоки скла-

дені галітом (90–95 %) та ангідритом (5–10 %). Безпосередньо над ни-

ми залягають породи кепроку. Як правило, кепрок складається з

трьох зон: нижньої ангідритової, проміжної гіпсової та верхньої каль-

цитової. У сірчаних кепроках основна маса сірки приурочена до ка-

льцитової, рідше до гіпсової зони, де вона виповнює тріщини й каве

рни у вмісній карбонатній породі. В ангідритовій зоні та в соляному

штоку сірка відсутня. Часто в розрізі порід кепроку, особливо в кар-

бонатній зоні, локалізуються промислові поклади нафти, вугілля, го-

рючих сланців. Схема формування: редукція гіпсоангідритового кеп-

року сульфатредукуючими бактеріями в присутності органічної речо-

вини (нафта, вугілля) з утворенням сірководню

та кальциту, окиснен-

ня сірководню до сірки та накопичення її в карбонатному кепроку.

Сульфатні породи слугували основним джерелом сірки в рудах і одно-

часно середовищем для її локалізації.

Найважливішим промисловим типом родовищ самородної сірки є

інфільтраційно-метасоматичний (Росія, Україна, США, Мексика, Ірак,

Польща); вулканогенні гідротермально–метасоматичні (Росія) і вулкано-

генно–осадові

(Росія, Японія, Індонезія, Гватемала) родовища відігра-

ють незначну роль.

Родовища України

За розвіданими запасами самородної сірки Україна посідає одне з

перших місць у світі. Державним балансом запасів враховується де-

сять родовищ із загальними запасами 196 млн т, підтвердженими

(А+В+С

) – 128,3 млн т, С

– 2,3. До недавнього часу розроблялись три

родовища Передкарпатського сірконосного басейну (Подорожнянсь-

ке, Язівське, Немирівське), сім родовищ (Загайпільське, Гримнівське,

Шевченківське, Любенське, Тейсарівське, Тлумацьке, Жуківське) зна-

ходяться у резерві. Розробка Подорожнянського родовища припинена

в 1997 р., Немирівського – призупинена, розроблюється лише Язівсь-

ке родовище, видобуток сірки знизився з 1,8 млн т (1991 р.) до 79

тис. т (2003 р.) [9, 36, 46, 49, 50, 55]. Сірка в нафтових родовищах

зустрічається в Сумській (1 родовище) та Львівській (1 родовище) об-

ластях. Загальні запаси за промисловими категоріями становлять

430 тис. т у Сумській

і 47 тис. т у Львівській області.

Передкарпатський сірконосний басейн простежується у вигляді

вузької смуги на території Львівської та Івано-Франківської областей

та Польщі (рис. 13), вздовж південно-західного краю Руської платфо-

рми та стикування її з Передкарпатським передовим прогином. Родо-

вища басейну належать до інфільтраційно-метасоматичного типу в

глинисто-карбонатно-сульфатних формаціях

. Вони приурочені до по-

рід тортонського і сарматського ярусів потужністю від 10 до 400 м.

Відклади неогену залягають на розмитій поверхні крейди і перекри-

ваються малопотужним чохлом четвертинних порід. Промислові ро-

довища самородної сірки пов'язані з шарами ратинського вапняку

(рис. 14). Сірка залягає у вигляді тонкорозсіяних криптокристалічних

відокремлень у пелітоморфному вапняку, зустрічаються

ніздрюваті,

оолітоподібні, оолітоїдно-смугасті, масивні, зливні і крупнокристалічні

руди. Сумарна потужність продуктивних товщ змінюється від 2 до 30

м, вміст сірки досягає 91,4 %. Виділяються два типи руд: вапнякові і

глинясто–вапнякові.

Найбільшими родовищами басейну є Роздольське (рис. 15) та

Язівське (рис. 16). Продуктивною товщею є лагунні сульфатно-

карбонатні відклади тираської (гіпсоангідритової) світи, яка поділя-

ється

на горизонти підгіпсових вапняків (0,1–30 м). До них приуроче-

ні промислові скупчення сірки, зазвичай на тих ділянках, де потуж-

ність вапняків перевищує 3–5 м. Максимальна насиченість сіркою

спостерігається в нижній частині горизонту, у напрямку покрівлі

вміст сірки зменшується. Зменшується він також зі збільшенням вмі-

сту у вапняках теригенного матеріалу. За літологічним складом вап

няки неоднорідні, містять домішки теригенного матеріалу. Вапняки

пористі, кавернозні, місцями тріщинуваті й закарстовані. Тріщини

заповнені крупнозернистим вторинним кальцитом і сіркою, рідше це-

лестином і баритом.

Івано-Франківськ

Кам’янець-Поді льс ький

Рис. 13. Схема розміщення родовищ сірки в Прикарпатті (за

І.Алексєєнком)

1 – Східноєвропейська платформа; 2 – Передкарпатський прогин; 3 – Закар-

патський внутрішній прогин; 4 – родовища сірки

Сірка в ратинських вапняках представлена трьома різновидами:

1) тонковкраплена, розсіяна з розміром зерен 0,01–0,25 мм, яка утво-

рює дуже тонке взаємне проростання з пелітоморфним кальцитом,

сірувато-жовтого та жовто-зеленого кольору; 2) прихованокристалічна

віскоподібна жовто-коричневого кольору, що утворює у вапняках різ-

ні гнізда та включення; 3) крупнокристалічна світло-жовтого кольору,

що утворює добре

ограновані кристали розміром до 5–7 мм і асоцію-

ється з крупнозернистим вторинним кальцитом. Перші дві різновид-

ності сірки належать до первинної генерації, крупнокристалічна – пе-

ревідкладена, утворилася за рахунок перекристалізації первинної.

Л ТОЛОГ ЧНИЙ

СКЛАД

ВЕРСТВИ

’

Бугл вськii

Волинськi

Ратинськi

Хрещатинськi

Хотинськi

Карпатський

Глини алевритови

з прошарками

пскв и псковквii i ii

Глини алевритови

з прошарками

псковкви туф т в,

вапняки

iii ii

Вапняки iз сiркою

Вапняки, мергели

й псковкиii

Пiщано-глинист

видклади з туф тами ,

вапняки

Вапняки, целестино-

карбонатн породиi

Гпси та анг дритиii

10-

150

50-

200

0-30

60-

200

0-40

015

0-2

0-70

Рис. 14. Стратиграфічне положення ратинського горизонту

Формування ратинських вапняків і пов'язаної з ними тонковкрапле-

ної та прихованокристалічної сірки відбувалося в лагунних басейнах

верхнього тортону в умовах їх опріснення при трансгресії моря. При-

внесення з відкритого моря великої кількості живого планктону та його

14 2 5 36

200

250 м

ПдС

ПнЗ

Рис. 15. Родовище Роздольське (cхематичний геологічний розріз)

1 – четвертинні глини, піски й суглинки; 2 – мергелі, вапнисті глини й піско-

вики; 3 – вапняки літотамнієві; 4 – вапняки із сіркою; 5 – гіпси й ангідрити;

6 – піски й пісковики

ПдС

ПдЗ

12345678

Рис. 16. Родовище Язівське (геологічний розріз за І.Алексєєнко, 1967)

1–2 – нижньосарматський під’ярус: глини вапнисті (1), пісковики кварцові

(2); 3–5 – середньо-верхньобаденський під’ярус, дністровські верстви: вапня-

ки (3), вапняки із сіркою (4), гіпси та ангідрити (5); 6–8 – нижньобаденський

під’ярус: вапняки літотамнієві (6), піски та пісковики (7); 8 – крейдова сис-

тема, верхній відділ, пісковики алевритові

відмирання при підвищеній солоності в лагунах забезпечували інтенси-

вний розвиток анаеробних бактерій, які обумовили розкладання розчи-

неного у водах сульфату кальцію з одночасним виділенням сірководню

й випаданням СаСО

. У верхніх частинах лагун, де води містили розчи-

нений кисень, сірководень окиснювався до сірки. Разом з СаСО

на дні

лагуни накопичувалася тонковкраплена розсіяна сірка. У процесі діа-

генезу сірка частково перерозподілялася з утворенням гнізд і вклю-

чень, складених прихованокристалічними різновидами. Тонкорозсія-

на і прихованокристалічна сірка є сингенетичними утворенням. Кру-

пнокристалічна сірка є епігенетичною, виникла шляхом перекриста-

лізації сингенетичної, з її очищенням від домішок.

Трускавецьке родовище складено карбонатно-піщано-

глинистими породами нижньоворотищенської світи міоцену, які

утворюють антиклінальну структуру. Сірчано

-поліметалічне зруденін-

ня чітко стратифіковане й приурочено до пачки брекчиєподібних

грубозернистих філітових пісковиків і сірих глин. Особливістю пачки

є підвищена карбонатність (до 50 %), наявність органічного вуглецю

(1–2 %) і прошарків сірих вапняків. Мінералізований горизонт при-

урочений до верхніх частин нижньоворотищенської світи, які харак-

теризуються регіональним опрісненням. Нижче "рудного" горизонту

залягає товща, складена одноманітними

сірими вапняками, глинис-

тими сланцями з прошарками гіпсу та гніздоподібними скупченнями

кам'яної солі. Зверху залягають засолени глини верхньоворотищенсь-

кої світи з промисловими скупченнями калійної та кам'яної солі. По-

роди сильно брекчийовані, до піщано-глинисто-соляних брекчій.

Потужність зони зруденіння від 100–150 м у центральній частині

до 20–30 м на флангах

родовища. Мінеральний склад порід різнома-

нітний: самородна сірка, брункіт (прихованокристалічний сульфід

цинку), галеніт, марказит, гіпс, кальцит, ангідрит, доломіт, целестин,

озокерит. Родовище унікальне як за своїми мінеральними асоціація-

ми, так і за умовами утворення, що обумовлює велику кількість по-

глядів щодо його генезису (магматичний, гідротермальний, осадовий,

екзогенний). Зараз більшість дослідників відносить його

до інфільтра-

ційних, що утворилися в результаті процесів розсольного рудогенезу.

Процес формування родовища починається з моменту проникнен-

ня термальних розсолів у гіпсокарбонатну товщу з циркулюючими по

ній холодними сульфатними інфільтраційними водами, завдяки чому

утворювався окисно-відновний бар'єр, що обумовив рудовідкладення.

Його виникнення було забезпечено присутністю галогенних порід гіп-

со-

ангідритового складу, наявністю термальних розсолів із сірковод-

нем, що є контурними водами нафтових покладів, агресивними від-

носно сульфатів. У зоні циркуляції інфільтраційних сульфатних вод із

розсолів випадали кальцій, барит, целестин, сульфіди. Разом з ними

відбувалося осадження сірки протягом двох стадій: відновної та оки-

сної. У першу стадію сірка утворювалася за рахунок

відновлення су-

льфат-іона за схемою SO

+ C

орг.

= S

тв.

+ СО

одночасно із сульфідами;

у другу – за рахунок окиснення сірководню під час розкриття струк-

тури при вільному доступі кисню за схемою H

S + O

→ S

тв.

+ H

O. Цей

механізм підтверджується ізотопно-геохімічними дослідженнями –

сірка, що утворилася в результаті відновлення сульфат-іона, збагаче-

на важким ізотопом (δ

S = +5,1 ÷ +14,5 %), а у сірці, утвореної в ре-

зультаті окиснення сірководню, переважає легкий ізотоп. При прори-

ві нафти в мінералізаційні тріщини та каверни по тектонічних пору-

шеннях відбувається її охолодження завдяки різкому адіабатичномуо

збільшенню об'єму і дегазації, що приводить до утворення озокериту.

Прояви самородної сірки відомі також в ДДЗ (Єфремівська,

Олек-

сіївська, Петрівська, Берецька, Широківська, Біляєвська, Краснопав-

лівська, Новодмитрівська солянокупольні структури, де сірка утворює

одиничні зерна, вкрапленість, прожилки в кам'яній солі, глинясто-

карбонатних і сульфатних породах на глибині від 146 до 1175 м). На

Корульському куполі самородна сірка встановлена між буровугільни-

ми шарами палеогену Новодмитрівського компенсаційного грабена.

Новодмитрівське родовище розташовано в південно

-східній час-

тині ДДЗ, в зоні куполоподібної складчастості. Самородна сірка по-

в'язана з відкладами берекської світи хемогенної товщі сульфатно-

карбонатних порід, які залягають в 2,5–3 м вище основного буровугі-

льного пласта. Товща представлена гіпсами, гіпс-карбонатними та

карбонат-гіпсовими породами, доломітами, вапняками (рис. 17).

Сірчані руди залягають у верхній частині хемогенної

товщі, часто

під верхнім пластом вапняку. Форма покладів лінзоподібна, установ-

лені дві лінзи потужністю 2–6 м. Площа розповсюдження хемогенних

порід із самородною сіркою – 2 км

. Хемогенні породи перекривають-

ся сапропелевими діатомітами, а підстеляються темно-сірими пірити-

зованими гідрослюдистими глинами, які залягають безпосередньо в

покрівлі вугільного пласта, форму якого повторює товща.

Самородна сірка присутня в основному у верхній частині товщі – у

доломітах і гіпсово-карбонатних породах, де зустрічаються псевдомо-

рфози кальциту по гіпсу. Вміст сірки – 0,1–34 %. Вона

зустрічається

також у гіпсах, мергелях, вапняках, глинах, сапропелітах, діатомітах

(0,42–10,26 %). У незначних кількостях (0,4–0,8 %) сірка зустрічається

в глинистих і загіпсованих породах у вигляді поодиноких вкраплень у

глинистому матеріалі в інтерстиціях між зернами гіпсу. Форма виді-

лення сірки – гніздово-вкраплена. Вкраплення сірки розміром 0,5–

5 мм розподілені рівномірно.

Виділяють дві різновидності сірки: світло-жовту мікрозернисту

або

пелітоморфну, непрозору, яка утворює дрібні й великі (0,5–4,0 мм)

гнізда і жовна ізометричної форми з неясними контурами; медово-

жовту, жовто-помаранчову крупнокристалічну прозору, яка зустріча-

ється у вигляді примазок у тріщинах і заповнює гнізда й каверни.

Мінеральний склад руд: доломіт, сірка, гіпс, кальцит, кварц, глини-

сті мінерали, пірит, у незначних кількостях присутні галіт і фосфо-

рит. Родовище є перспективним і потребує подальшого вивчення.

100 м

200

400

600

2 3

8910

Рис. 17. Родовище Новодмитрівське (схематичний геологічний розріз

за даними Слов'янської ГРП)

1 – ґрунт, суглинки; 2 – вугілля та горючі сланці; 3 – глини; 4 – піски; 5 – піс-

ки кварцові з лінзами пісковиків; 6 – пісковики; 7 – сірконосні відклади; 8 –

алевроліти; 9 – тектонічні порушення; 10 – свердловини

Рудопрояви сірки відомі також на Керченському півострові, де

вони пов'язані з гіпсово-вапняковими й глинистими породами кара-

ганського горизонту. Наявність вуглеводів і сульфатних порід в розрі-

зі сприяє сульфат-редукції та нагромадженню сірководню. У місцях

обміну між сірководневими глибинними й кисневмісними ґрунтовими

водами могли утворюватися промислові родовища самородної сірки.

Державним балансом враховуються також незначні запаси сірки

(397 тис. т) в двох нафтових родовищах – Коханівському (Львівська

обл.) (31 тис. т) і Бугреватівському (Сумська обл.) (366 тис. т). Вміст

сірки в нафті 1,1–3,8 %. Починаючи з 1995 р. сірка на Коханівському

родовищі не виробляється. Видобуток сірки на Бугреватівському ро-

довищі в останні роки складав близько 6 тис. т.

ФОСФАТНА СИРОВИНА

Загальні відомості

Фосфор і його сполуки відіграють велику роль у народному госпо-

дарстві, широко використовуються для виробництва мінеральних до-

брив, у хімічній та інших галузях промисловості. У природі фосфор

зустрічається у вигляді фосфатів, тобто різноманітних солей фосфор-

них кислот. Вміст фосфору в земній корі – 0,10–0,12 %. Джерелом

фосфору є два види фосфатів – апатит і

фосфорити.

Апатит – це фосфат калію Ca

[PO

]

⋅ (F, Cl, OH), розрізняють три

різновиди апатиту: фторапатит – Ca

[PO

]

F, хлорапатит – Ca

[PO

]

Cl,

гідроксилапатит (остеоліт, кістковий камінь, гідроапатит) –

[PO

]

OH. Гідроксилапатит, в якому частина фосфору заміщена

вуглецем, називається карбонатапатитом (далітом, подолітом, фран-

колітом, штафелітом). Зазвичай апатит зустрічається у вигляді крис-

талічних агрегатів і окремих призматичних чи голчастих кристалів, рі-

дше спостерігаються короткостовпчастого й таблитчастого кристали. В

осадових породах розвинені кулеподібні шкаралупчасті агрегати з

радіально-волокнистою будовою, а також тонкозернисті або

суцільні

конкреції та жовна, які називають фосфатними. Вони складаються з

дрібних або колоїдних частин фосфату кальцію з різними домішками.

Апатит утворюється у магматичних процесах, входить до складу

вивержених порід як акцесорний мінерал. Середній вміст апатиту у

гранітах – 0,57 %, габро – 1,0 %, перидотитах – 0,07 %, лужних поро-

дах – 1,5–2,5 %. Лише за певних фізико-хімічних умов при кристалі-

зації

лужної магми могли утворюватися великі нагромадження цього

цінного мінералу. У лужних породах апатит супроводжується нефелі-

ном, лужним піроксеном, роговою обманкою, перовськітом та іншими

мінералами. Відомі також родовища апатиту, пов'язані з магнетито-

вими покладами в кислих породах (г. Висока на Уралі, Кірунавара у

Швеції), з магнетитом і сульфідами в основних

породах (Волковське

на Уралі), а також гідротермальні родовища апатиту.

Фосфоритами називають осадові гірські породи, збагачені фосфат-

ною речовиною (мінералами групи апатиту), які містять понад 5 %

(більше 12–15 % фосфорних мінералів); фосфоритизованими по-

родами – такі, що вміщують 1–5 % P

(2–12 % фосфатних мінералів).

За вмістом P

серед фосфоритів розрізняють багаті – понад 24 %, се-

редньої якості – 18–24 % і бідні – менше 18 %. За умовами залягання та

петрографічними особливостями виділяють жовнові, пластові, зернис-

ті, метаморфізовані фосфорити, фосфоритовий черепашник.

Жовнові фосфорити є конкреційними утвореннями, складеними

уламками зерен кварцу, глауконіту, кальциту, халцедону та інших мі-

нералів, зцементованих мікрокристалічним або аморфним фосфатом.

Залежно від кількості уламкового матеріалу та вмісту P

, серед жо-

внових фосфоритів розрізняють піскуваті (12–18 % Р

), глауконітові

(18–24 % Р

) та глинисті (24–29 % Р

). Залягають вони серед оса-

дових порід різного віку. Іноді окремі жовна настільки щільно приля-

гають одне до одного, що утворюють фосфоритові плити (Синичино-

Яремівське родовище на Харківщині). До цього типу належать також

кулясті ("подільські") фосфорити з характерною радіально-

волокнистою будовою і великим вмістом Р

(36–38 %).

Пластові фосфорити – масивні мікрозернисті породи темно-

сірого, бурого та чорного кольору, складені дрібними фосфатними зе-

рнами або оолітами, зцементованими фосфатним, рідше халцедоно-

вим або карбонатним цементом. Вміст Р

у них – 26–29 % і більше

(родовище хребта Кара-Тау в Казахстані).

Зернисті фосфорити (фосфоритові пісковики) складені дрібними

зернами фосфатів, зцементованих кременевим або карбонатним ма-

теріалом. Вміст Р

у них здебільшого невеликий – від 7 до 16%

(Жванське родовище у Вінницькій області).

Фосфоритовий черепашник – це пісок або слабозцементований

пісковик, складений дрібними уламками фосфатизованих черепашок

Obolus або Lingula. Вміст Р

у руді не перевищує 5–12 % (родовища

Ленінградської області в Росії, в Естонії).

Метаморфізовані фосфати – осадові метаморфізовані фосфорит-

вмісні породи (Кара-Тау, Казахстан).

Найбільші родовища світу складені пластовими фосфоритами, зна-

чно менше поширені жовнові й інші фосфорити. У результаті збага-

чення фосфоритів одержують концентрат, придатний для хімічної

переробки на суперфосфат або молоття

на фосфоритове борошно.

Галузі використання і вимоги до сировини

Апатити й фосфорити використовуються для виробництва фосфо-

рних добрив, фосфору, фосфорної кислоти, фосфорнокислих солей,

які застосовуються в хімічній, цукровій, харчовій промисловості, в

медицині, фотографії та інших галузях народного господарства.

Фосфор позитивно впливає на якість урожаю – збільшується розмір

зерна, кількість цукру в буряках, крохмалю в картоплі, прискорюєть-

ся процес визрівання насіння,

краще розвивається коренева система

рослин. Рослини виносять частину фосфору з ґрунтів, що компенсуєть-