3. Карбонатные породы урала

Карбонатные породы Урала – это широко распространенные осадочные образования, на 50% и более сложенные кальцитом, доломитом и магнезитом. Карбонатные породы в пределах Урала развиты довольно широко. Они представлены известняками, мраморами, мелом, доломитами, магнезитами. Большая часть месторождений карбонатных пород расположена на восточном склоне, что обусловливается геологическим строением Урала. Известняки и доломиты в Уральской геосинклинали составляют около 35% осадочных образований. Северный Урал, хотя и располагает огромными запасами карбонатного сырья, но организация добычи его на многих месторождениях в настоящее время нецелесообразна из-за трудности освоения и удаленности от потребителя. Благоприятные возможности выявления карбонатно-сырьевых баз около Белорецка в Башкирии (2 млрд. тонн). Прогнозные запасы в Пермской области превышают 20 млрд. тонн.

На Урале разведана также достаточно надежная сырьевая база доломитов. Основные месторождения кристаллического магнезита локализованы в протерозойских отложениях Южного Урала (Саткинская группа). Здесь насчитывается несколько месторождений, находящихся в почти одинаковых геологических условиях и имеющих, несомненно, единое происхождение.

Мраморы Урала имеют общегосударственное значение. Основные месторождения мраморов сосредоточены в Челябинской области. Ниже приводится описание месторождений наиболее чистых разностей карбонатных пород.

3.1. Известняки

К известнякам относятся осадочные горные породы белого или светло-серого цвета с желтым или бурым оттенком, реже темно-серые, достаточно твердые и плотные, состоящие в основном из кальцита и некоторого количества различных минеральных примесей (доломит, кварц, минералы группы глин, оксиды и гидроксиды железа и марганца, пирит, марказит, гипс, органические вещества). Плотность 2 – 2,6 г/см³ (у ракушечников – 1,2 – 1,5 г/см³).

Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу минерала кальцита СаСО₃ (56% СаО и 44% СО₂).

По структурным признакам известняки подразделяют на кристаллические, органогенные, обломочные и со смешанной структурой.

Всеволодо-Вильвинская группа месторождений. Район месторождений представляет собой гряду, вытянутую вдоль меридиана 57^о 30^′ и состоящую из отдельно возвышающихся гор: Матюкова, Северо- и Южно-Морозовские, Старая, Северная и др. Известняки расположены вдоль этой гряды в виде узкой полосы (шириной 650–700 м) и протяжением более 75 км.

Гора Северо-Морозовская находится в Александровском районе Пермской области в 8 км на северо-восток от разъезда «Карьер». Пласты известняка горы Северо-Морозовской имеют падение на юго-запад под углом 65^о. Мощность отдельных пластов 190 м, из них более или менее чистых известняков 142 м. Известняки, слагающие месторождение, имеют серый цвет, слоистое строение. Иногда в них встречаются прослои кремнистого известняка, мощностью до 0,2 м. Редко отмечаются желваки кремня размером 5 × 25 см. Содержание в известняке CaСO₃ от 22 до 90%. Пачка известняков, мощностью 134 м, содержит CaСO₃ + MgСO₃ > 83%, нерастворимый остаток 0,75 – 5,86%. Запасы по категориям В + С₁ = 10,4 млн. тонн.

Чикалинский участок находится в Кунгурском районе Пермской области в 1км от разъезда Чикалина. Продуктивная толща сложена известняками. Химический состав их (%): CaO – 52,13; MgO – 0,23; нерастворимый остаток – 1,37; ППП – 43,48.

Самское месторождение расположено в Ивдельском районе Свердловской области, в 3 км к западу от ж/д станции Самы, по обоим берегам реки Самы. Известняки, слагающие месторождение, часто закарстованы. Химический состав (%): CaO – 55,22; MgO – 0,44; SiО₂ – 0,26; ППП – 42,99%.

Известняки пригодны для целлюлозно-бумажной промышленности, производства извести. Запасы по категориям В+С₂ = 2,19 млн. тонн. Запасы не утверждены.

Елкинское 2 месторождение расположено в районе г. Нижняя Тура, на южной окраине с. Елкино. Известняки, слагающие месторождение, мраморизованы, имеют светло-серый цвет, однородны, обладают массивной и брекчевидной текстурой. Химический состав (%): SiО₂ – следы–0,9; (Al₂O₃ + TiО₂+ Fe₂О₃) – 0,4–1,68; CaO – 54,29–55,91; МgО – 01–0,66; ППП – 42,32–43,74. Плотность 2,66 г/см³. Запасы по категориям В+С₁ = 344 тыс. м³. Месторождение разрабатывалось на бут, щебень и известь.

Караульское месторождение находится в Ново-Лялинском районе Свердловской области, на правом берегу реки Ляли, по ручью Витюму, в 0,2–0,3 км от его устья. Химический состав (%): CaСO₃ – 96,96–99,0; МgСО₃ – 0,1–1,49; Al₂O₃ + Fe₂О₃ – 0,3–06; нерастворимый остаток редко превышает 1%. Ориентировочные запасы категорий С₁ + С₂ составляют 1800 тыс. тонн. Запасы не разведывались.

Савотькинское месторождение находится на речке Савотьке, в 12 км на северо-запад от г. Красноуральска Свердловской области. Месторождение представлено массивом плотных, темно- и светлосерых известняков. Химический состав (%): CaO – 54,25; Al₂O₃ – 0,28; Fe₂О₃ – 0,26; нерастворимый остаток – 1,62. Известняки используются в качестве флюса при плавке меди, а также для приготовления извести, применяемой при переработке цинковых руд. Запасы по категориям В+С₁ = 3,23 млн тонн.

Нейво-Рудянское месторождение («Паленая гора») находится в 1 км к северо-западу от ст. Нейво-Рудянская. Месторождение вскрыто двумя карьерами. Полоса мраморизованных известняков прослеживается к югу до переезда через железную дорогу. Известняки имеют темно-серый, серый и белый цвета. Химический состав (%): CaO – 53,7; SiО₂ – 1,5; Al₂O₃ – 0,8; Fe₂О₃ – 1,1. Запасы по категориям В+С₁ = 6,14 млн. тонн. Известняки применяются в качестве флюса.

Невьянское месторождение расположено в 1 км на юго-восток от ст. Невьянская Свердловской железной дороги. Известняки плотные, серого цвета с темными и светлыми оттенками. Средняя мощность полезной толщи – 6,43 м. Химический состав (%): SiО₂ – 0,26–0,94; Al₂O₃ – 0,48; Fe₂О₃ – 0,02–0,12; CaO – 54,31–55,25; МgО – 0,25; ППП – 43,32–43,8. Запасы по категории В – 106,3 тыс.м³. Известняки применяются при производстве извести.

Крыласовское месторождение находится в Билимбаевском районе Свердловской области, в 0,5 км на северо-восток от деревни Крыласово и в 5 км на запад от станции Билимбай. Продуктивная толща сложена серией пластов известняка, мощностью от 0,6 до 1,5 м. На месторождении выделено 4 типа известняков.

1. Чистые: нерастворимый остаток 0,6–1,5%; CaO – 52,7–54,3%; МgО – 0,5–1,9%; Al₂O₃ – 0,13–1,5%.

2. Доломитизированные: CaO – 50,06%; МgО – 3,48%; SiО₂ – 0,51%; R₂О₃ – 0,19%.

3. Окремненные: нерастворимый остаток – 3,8–13,3%; CaO – 48,64–52,46%; МgО – 0,13–1,05%; R₂О₃ – 1,28–1,04%.

4. Доломиты: нерастворимый остаток 2,37%; CaO – 38,2%; МgО – 18,31%; R₂О₃ – 0,59%.

Плотность 2,23 г/см³. Промышленными являются только чистые известняки. Запасы по категориям В+С₁ = 10,07 млн тонн. Применяются для производства извести.

Михайловское месторождение расположено в Нижнее-Сергинском районе Свердловской области, в 1,5 км на север от ст. Михайлово. Химический состав (%): CaO – 44,52–54,6; МgО – 0,8–8,04; SО₃ – 0,22–0,43; SiО₂ – 1,24–2,35; ППП – 43,34–44,48. Запасы по категориям А₂+В+С₁ = 10,55 млн. тонн.

Гумишевское месторождение находится в 3 км к северу от г. Полевского и в 60 км к юго-западу от г. Екатеринбурга. Участок представляет северное окончание полосы мраморов, ширина которой в городе достигает 1,5 км. Химический состав (%): SiО₂ – 0,24; Fe₂О₃ – 0,18; FeО – 0,07; CaO – 55,92; МgО – 0,10; Al₂O₃ – нет; К₂О + Na₂О – нет. Запасы по категориям В+С₁ = 4,86 млн. тонн. Известняки применяются в производстве Полевского криолитового завода.

Багарякское месторождение расположено в 2–3 км к востоку от ст. Багаряк Южноуральской железной дороги. Полезная толща имеет мощность 220–230 м и представлена известняками и доломитами. Она сложена перемежающимися пачками темносерых толстослоистых, плотных известняков (технологических) с доломитизированными известняками более

светлого цвета. Химический состав темносерых известняков (%): CaO – 51,42–58,28; МgО – 1,87–3,37; SiО₂ – 0,37–1,14. Запасы по категориям А₂+В = 3,2 млн. тонн.

Месторождение Новая Пристань находится в Саткинском районе Челябинской области, в 7 км к северо- северо-востоку от ст. Сулея. Месторождение сложено известняками. Химический состав (%): CaO – 53,81; SiО₂ – 0,59; МgО – 0,92; Fe₂О₃ – 0,15. Плотность 2,68 г/см³. Запасы по категориям А+С₁ = 33,13 млн. тонн.

Месторождение Гора Палениха расположено в Саткинском районе Челябинской области. Продуктивная толща сложена известняками. Химический состав (%): CaO – 51,81; МgО – 2,52; SiО₂ – 0,29; R₂О₃ – 1,29.

Шеинское месторождение находится в Еткульском районе Челябинской области, в 10 км от станции Еманжелинская. Район месторождения сложен различными сланцами, среди которых отмечаются пачки известняков. Известняки залегают в виде трех полос, вытянутых в меридианальном направлении. Западная из этих полос известняка известна как Шеинское месторождение. Химический состав (%): SiО₂ – 0,43–0,48; Al₂O₃ – 0,26–0,42; Fe₂О₃ – 0,065–0,094; CaO – 54,98–55,33; МgО – 0,50–0,74; МnО – 0,010–0,012; ППП – 43,65–44,04. Запасы утверждены в количестве 6,16 млн. тонн. Месторождение разрабатывается для изготовления воздушной извести.

Худайбердинское месторождение расположено в 18 км к северо-востоку от ст. Аргаяш. Известняки, слагающие месторождение, представляют собой пластообразную залежь. Химический состав, (%): CaСO₃ – 94,41–98,42, в среднем 96,6; R₂О₃ – не выше 1. Плотность 2,6 г/см³. Запасы по категориям А+В+С₁ = 271,4 тыс. м³.

Аккерманское месторождение расположено в 8 км к юго-западу от г. Ново-Троицка Оренбургской области и состоит из двух участков: Центрального и Западного. Месторождение представлено известняками, вертикальная мощность которых составляет 40–50 м. На известняках залегают глины, пески, галечники. Мощность покровных пород – 50 м. Известняки закарстованы. Карсты часто выполнены песчано-глинистым материалом. Известняки являются продуктом осадочного происхождения и состоят из кальцита и различных примесей. Химический состав, (%):

1. Центральный участок: CaO – 54,22–55,35; Al₂O₃ – 0,22–0,35; R₂О₅ –0,0017–0,17; SiО₂ – 0,38–0,60; МgО – 0,27–0,51; Fe₂О₃ – 0,28–0,45; МnО – 0,031–0,039; S – следы, ППП – 43,40–44.

2. Западный участок: CaO – 52,9–54,65; SiО₂ – 1,48–2; Fe₂О₃ – 0,22–0,46; нерастворимый остаток 1,32–2,70.

Запасы по категориям А+ В +С₁+С₂ по Центральному участку – 37,02 млн. тонн; по категориям В +С₁ по Западному участку – 27,54 млн. тонн.

Стерлитамакское месторождение (участок Шах-Тау) находится в Макаровском районе Республики Башкортостан. Гора Шах-Тау сложена рифовыми известняками серого цвета и массивного строения. Основная масса известняков представлена кальцитом, в котором встречаются отдельные зерна доломита до 0,2–0,5 мм в поперечнике. Кроме того, в известняках наблюдаются участки, почти нацело сложенные доломитом. Химический состав (%): SiО₂ – до 1; иногда 3–9; Al₂O₃ – до 1, иногда 6–8; CaСO₃ – 64,5; МgСО₃ – до 2,5; МnО₂ – 0,099–0,21; R₂О₅ – 0,0–0,31. Запасы не утверждены и составляют по категориям А+ В = 85,6 млн. тонн и забалансовые – 39,2 млн. тонн.

Таким образом:

1. Основная масса известняков используется как естественный строительный материал в промышленном, жилищном, дорожном и гидротехническом строительстве.

2. В цветной металлургии известняк используется в качестве флюса для производства извести, применяемой при обогащении и плавке медных и никелевых руд, как реагент при цианировании золота и серебра.

3. Известняки пригодны для производства портландцемента, соды, при переработке нефелиновых руд, для производства глинозема и воздушной извести.

4. Известняки применяются для производства хлорной извести, хлороформа, хлористого кальция, при производстве азотных и фосфорных удобрений, для очистки и нейтрализации нефтепродуктов.

5. Известняки являются качественным сырьем для металлургической промышленности и промышленности строительных материалов.

3.2. Мел

Мел – осадочная порода, образовавшаяся из остатков микроорганизмов, отлагавшихся в пресноводных морях на протяжении миллионов лет. Мел представляет собой переходную разновидность от органогенных известняков к известнякам химического происхождения, состоящую на 96–99% из CaСO₃. Основную часть мела слагают органические остатки. Мел по внешнему виду легко отличается от других видов известняков своей мягкостью, землистым изломом, отсутствием слоистости, тонкозернистостью.

Минеральные примеси представлены кварцем, полевыми шпатами, гидрослюдами, каолинитом, гипсом, опалом и другими. Ниже приводится описание наиболее известного месторождения мела в Уральском регионе.

Месторождение Ак-Булак находится в Ак-Булакском районе Оренбургской области, в 11–12 км к северо-востоку от ст. Ак-Булак. Месторождение представлено пластообразной залежью мела, который имеет различную плотность от звонко-плитчатого до рыхлого. Мел состоит из тонкодисперсного кальцита, среди которого отмечаются обломки раковин. В качестве включений в нем присутствуют зерна кварца, лимонита, рудных минералов, углистые вещества. Размер включений достигает 0,03–0,05 мм. Очень редко отмечаются зерна глауконита, размером до 0,7 мм. Меловой пласт лежит на мергелях и перекрыт трепеловидными породами и опоками. Верхние горизонты мела затронуты выветриванием и поэтому обладают довольно сильной трещиноватостью. Химический состав (%): SiО₂ – 1,18–4,66; Al₂O₃ – 0,52–1,5; Fe₂О₃ – 0,16–1,52; CaO – 43,39–54,66; МgО – 0,16–0,94; TiО₂ – 0,008– 0,2; МnО – 0,03–0,04; ППП – 37,88. Содержание CaСO₃ – 70,81–97,45%, среднее – 93,8%. Запасы не подтверждены, но составляют по категориям А+В – 19,18 млн. тонн, по категориям А₂+В+С₁ – 42,22 млн. тонн.

Мел используется для получения строительной извести, в производстве стекла и минеральной подкормки сельскохозяйственных животных и птиц.