Восточно-Европейская цеолитоносная провинция

18.06.2015

Впервые выделена А.С. Михайловым в 1973 г. (ВНИИГеолнеруд). Цеолиты обнаружены практически во всех породах от верхней юры до эоцена включительно, но наибольшая цеолитизация характерна для отложения глауконит-кремнистой формации верхнего мела.
Цеолитизации подвержены мергели, опоки, трепелы турон-коньяк-сантонского возраста, образующие толщу мощностью 30-50 м, в местах эрозии мощность снижается до 5-10 м. Подстилается мергельно-трепельная толща песчано-глинистомеловыми отложениями нижнего-верхнего мела, глауконитоносными и фосфоритоносными (нередко до промышленных концентраций), перекрывается аналогичными по составу отложениями кампанмаастрихта или четвертичными. На водоразделах рек мергельно-трепельная толща практически обнажается на поверхности. Содержание цеолитов варьирует от 5-10 до 40-50 %, при этом наиболее цеолитизированной является трепельная толща преимущественно сантонского возраста. Среднее содержание цеолитов в породах мергельной толщи составляет 20-25 %, а в породах трепельной толщи — 30-35 %. Прогнозные ресурсы цеолитсодержащих пород отдельных проявлений оцениваются в сотни миллионов тонн, а Погребского и Хотынецкого месторождений - соответственно 18 и 9 млрд. т.
Цеолиты в основном представлены клиноптилолитом, в особенности это характерно для пород с избыточным содержанием свободного кремнезема в виде опала и кристобалита (опоки, трепелы); в мергелях — преимущественно клиноптилолитом - гейландитом (табл. 1.10). Из примесных минералов обнаружены фосфаты и рудные минералы.

Цеолиты имеют калий-кальциевый состав катионов, содержание натрия незначительно - 0,2-0,1 % и менее. В цеолитсодержащих мергелях полная обменная емкость катионов составляет 0,74-0,86 мг-экв/г, в трепелах - 0,44; общая пористость - соответственно 46-50 и 56 %.
Смоленская область. В 2001 г. в Ершичском районе выявлены крупные залежи высококачественных цеолитсодержащих пород с ресурсами сырья в десятки миллионов тонн (Рудня, Блинные Кучи, Корсики и Семиреченское). Цеолитсодержащие породы приурочены к отложениям меловой системы и представлены опоками бескарбонатными или слабокарбонатными с содержанием клиноптилолита от 15 до 23 %. Видимая мощность цеолитсодержащих залежей изменяется от 8 м до 20 м.
Брянская область. На территории этой области расположены месторождения цеолитсодержащих пород Погребское, Фокинское, Гришина Слобода).
Орловская область представлена крупным Хотынецким цеолитсодержащим месторождением, сырье которого, по данным Г. В. Koвешникова, относится к новому карбонат-кремнисто-цеолитовому геопромышленному типу, содержащему в своем составе также конит. Полезная толща сложена трепелами и опоками коньяк-сантонского яруса верхнего мела, в котором выделяются два типа кремнистых пород:
1) трепел бескарбонатный, обогащенный клиноптилолитом (30-50 %), монтмориллонитом (5-10 %), кристобалитом (17-35 %);
2) трепел известковистый, обогащенный клиноптилолитом (30-40 %) и тонкодисперсным карбонатным материалом (5-20 %).
Рентгеноспектральным анализом определено, что данный цеолит преимущественно состоит из окислов кремния (48,44 %), алюминия (11,77 %), титана (17,99 %) и натрия (0,15 %), а также в его состав входит 1,93 % фосфора, 4,32 % калия. Цеолит обладает высокими физико-химическими свойствами: удельная масса - 2,62-2,63 г/см; объемная масса - 0,7-0,8 г/см; пористость 69,1 %, адсорбция по парам воды: статическая - 4,7-5,0 и 7,3-7,4 %; динамическая - 36, - 48,1 и 60-66; pH 7,0-8,3; коэффициент фильтрации - 0,02-0,18 м/сутки. Полная влагоемкость, определенная методом насыщения, при заполнении всех открытых пор составила 31,9-33 %, а при содержании значительных количеств клиноптилолита — 40-50 %. Его характеризует высокая обменная емкость — до 2,28 мг-экв/г породы и термическая устойчивость — при обработке температурой 400°С его кристаллическая решетка сохранилась на 100 %.
Сосковское месторождение расположено в 6 км западнее с. Cocково и в 2 км западнее д. Орехово, занимает площадь 39 га. Месторождение комплексное, представлено цеолитсодержащими породами (15 млн. т), мелом (1,5 млн. т), глауконитом - фосфатным сырьем (1,5 млн. т.) Плотность породы 2,5 г/куб. см, общая пористость 70-75 %, катионообменная способность 40-42 - мг*экв/г, объемная масса 0,7-1,0 г/см3.
Цеолитсодержащие трепела — это мягкие природные минералы осадочного происхождения, основу которых составляют кремнийсодержащие остатки диатомовых водорослей, простейших морских губок, морских игл и радиолярий, сложенных преимущественно из необходимых и доступных для растений соединений кремния, кальция, магния, калия, фосфора, меди, марганца, кобальта, цинка, бора и других элементов. В состав трепелов входит также до 35 % цеолита (клиноптилолит) и глинистые минералы - до 76 % (табл. 1.11).

По содержанию активного кремния (7-9 %) эти агроруды можно отнести к природным кремнийсодержащим полиминеральным удобрениям.
В настоящее время орловские цеолиты являются объектом широкомасштабного изучения - как удобрений, мелиорантов и субстратов для защищенного грунта.
В Самарской области находится месторождение Новодевиченское, в Республике Чувашия - месторождение Алатырское, в Ростовской области - месторождения Успенское, Власовское, Тарасовское и Провальское. Суммарное содержание в некоторых их разностях активных компонентов (опал-кристобалита, монтмориллонита и гейландит-клиноптилолита) достигает 70-70 %, по адсорбционно-структурным свойствам их можно отнести к сырью, альтернативному высокосортным цеолититам, опокам и трепелам.
На территории Пензенской области (Лунинский, Малосердобинский районы) обнаружено 8 проявлений, а также Лягушовское месторождение. Содержание цеолитов в породах колеблется от 7 до 41 %. В цеолитсодержащих породах установлены повышенные количества калия и фосфора.
Минералогический состав цеолитсодержащей породы Лягушовского месторождения следующий (%): клиноптилолит — 30, глинистые минералы — 19, кальцит — 34, кварц — 15, полевые шпаты - 2. Породы данного состава в европейской части России довольно редки.
Из всех проявлений для проведения дальнейших поисковооценочных работ наиболее перспективен Путинский участок, где содержание цеолита (клиноптилолита) составляет от 4 до 32 %. Помимо цеолита обнаружен глауконит — от 1 до 65 %. Прогнозные ресурсы цеолитсодержащего сырья на Лунинском участке по категории P1 составили 134,7 млн. м .
В Ульяновской области расположено несколько проявлений: Катыжевское, Кандаратское, Белый Ключ, Русско-Шатрашанское.
Липецкая область. Освоено производство цеолитов Тербунского месторождения.
В Республике Мордовия находятся цеолитсодержащие проявления Симское, Черная Проноза.
Потенциал Курской области на цеолитсодержащее сырье огромен, благодаря значительной площади распространения толщи сантонского яруса. Прогнозные ресурсы цеолитов по категориям Р1+Р2+Р3 с содержанием выше 20 % оценены в 4775 млн. т, из них с содержанием выше 30 % - 215 млн. т.
На территории Курской области впервые выявлены и предварительно оценены три залежи цеолитсодержащих пород, представленных трепеловидными глинами, трепелами и мергелями сантонского яруса верхнего мела. В настоящее время наиболее перспективной является залежь участка Восточный. Прогнозные ресурсы по категории P1 составляют 56,0 млн. т при бортовом содержании цеолита 20 %.
Цеолитсодержащие породы практически не имеют токсических примесей и могут быть применены в качестве биологически активных добавок в комбикорма и при производстве различных видов удобрений.
Цеолитсодержащие отложения палеогена широко развиты на территории Воронежской, Белгородской и отчасти Курской областей в нижней половине комплекса: сумском, каневском, бучакском и нижнекиевском стратиграфических подразделениях. В более молодых образованиях региона цеолиты не установлены.
На территории ЦЧР цеолиты обнаружены в осадочных породах меловой и палеогеновой систем. Они отнесены к типу диагенетических цеолитов терригенно-кремнисто-карбонатных формаций, которые на Русской платформе характеризуются литологическим разнообразием и представлены песками, алевритами, глинами карбонатными, кремнистыми и фосфатными породами. Месторождения осадочных цеолитов классифицируются как бедные по качеству руд (содержание цеолита - менее 30 %), но как средние и крупные по масштабам (с запасами 10-100 и более млн. т).
Отложения сумского надгоризонта распространены преимущественно на юго-востоке Воронежской области и локально в западных районах Курской и Белгородской областей.
Цеолитоносными среди них являются глинистые мелко-тонкозернистые пески и алевриты глауконит-кварцевого состава, песчаноалевритовые глины и их опоковидные аналоги. В разнозернистых кварцевых песках и дисперсных разностях глин, представляющих собой образования соответственно мелководной и глубоководной фациальных зон морского бассейна, цеолиты встречаются редко и в незначительных количествах.
Во всех породах цеолиты сосредоточены в алевро-глинистой фракции (0,001-0,005 мм). Наиболее высокие содержания цеолитов, представленных преимущественно клиноптилолитом, отмечаются в глинистых песках и алевритах — 35 и 30 % соответственно. В глинах они обычно не превышают 10 % при среднем значении 6 %.
В песках количество цеолитоносной фракции (0,001-0,005 мм) составляет в среднем 10 %; в алевритах - 12-14 %; в глинах - от 18 до 22 %. Таким образом, содержания клиноптилолита, пересчитанные на полный объем пород, оказываются низкими: пески и алевриты ~ 3,5 %, глины - до 1,5 %.
Среди отложений каневского горизонта цеолиты установлены в алевритах и сильноглинистых глауконит-кварцевых песках. В глинистой фракции алевритов содержание клиноптилолита достигает 50 %, составляя в среднем 35 %; несколько меньшие количества отмечаются в песках.
Поскольку алевриты каневского горизонта более глинистые, в сравнении с песками, валовые количества клиноптилолита в них в 1,5-2 раза выше. Распределение клиноптилолита такое же, как и в породах сумской свиты.
Бучакские отложения представлены исключительно песчаными породами различной зернистости. Цеолиты обнаружены только в сильноглинистых глауконит-кварцевых разностях. На территории Курской магнитной аномалии (правобережье р. Ворсклы) распространены мелкозернистые, с примесью крупных зерен кварца сильноглинистые кварцевые с глауконитом (до 15 %). Содержание клиноптилолита достигает 40 % и более. Остальная часть представлена гидрослюдой и монтмориллонитом.
На юго-востоке региона цеолитоносными являются глауконит-кварцевые мелкотонкозернистые алевритистые пески, содержание глинисто-алевритовой примеси в которых достигает 25-35 %. Глинистые минералы представлены гидрослюдой и монтмориллонитом. Пески распространены по правобережью р. Дон и протягиваются широкой полосой с севера на юг от с. Шестаково до г. Кантемировка. Содержание клиноптилолита во фракции менее 0,005 мм достигает 35 %, иногда 45-50 %. Во фракции 0,005-0,1 мм отмечаются приблизительно такие же количества клиноптилолита, но постоянно присутствует глауконит (12-20 % от общего объема). Учитывая, что валовые концентрации клиноптилолита в песках составляют 8-12 %, а глауконита - 15-20 %, они рекомендуются в качестве не только сорбентов, но и калийного удобрения.
В мелкозернистых существенно кварцевых слабоглинистых песках бучакской свиты, окаймляющих зоны развития продуктивных песков, цеолиты встречаются крайне редко в небольших количествах.
В киевских отложениях максимальные количества цеолитов (в среднем до 40 % объема фракции менее 0,005 мм отмечаются в тонко-мелкозернистых глауконит-кварцевых глинистых песках, являющихся базальными в южной половине Белгородской области. Мощность пласта изменяется от 0,5 до 3 м, иногда достигает 7 м. От цеолитсодержащих песков бучакской свиты они отличаются более высоким содержанием глауконита, нередко большей глинистостью и повышенными количествами монтмориллонита. Валовые содержания клиноптилолита в киевских песках достигают 8-10 %. Местами пески замещаются песчаными глинами, при этом количественные соотношения минералов цеолитоносной фракции почти не изменяются.
Алевритовые глины широко распространены в юго-западной и центральной части Белгородской области, где слагают нижнюю половину разреза киевской свиты. Цеолит представлен клиноптилолитом. В аналогичных по строению разрезах юго-запада Белгородской области устанавливаются довольно высокие (до 50 %) его концентрации.
Алевритовые глины являются наиболее продуктивными в отношении цеолитоносности, поскольку валовые количества клиноптилолита в некоторых их разностях могут достигать 15-20 %.
В несколько меньших количествах (до 10 %) клиноптилолит присутствует в карбонатных глинах. Содержания гидрослюды и монтмориллонита колеблются в пределах от 30 до 50 %; в большинстве образцов монтмориллонит преобладает. Нередко фиксируется каолинит (5-15 %).
В кремнистых глинах цеолиты развиты спорадически; на отдельных дифрактограммах отмечаются рефлексы 0,90 и 0,396-0,390 нм. Основные минералы глин - гидрослюда и монтмориллонит; часто встречается каолинит (10-15 %), постоянно - кристобалит и аморфная примесь (опал). Содержание аморфного кремнезема достигает 30 %.
Волгоградская область. По результатам прогнозно-поисковых работ на цеолитсодержащие породы в области выявлено 24 проявления с содержанием цеолитов 10-30 %. По составу и свойствам проявления аналогичны осадочным цеолитсодержащим породам известных месторождений европейской части России, а по некоторым показателям превосходят их. Прогнозные ресурсы цеолитов оценены в 13900 млн. т.
Республика Татарстан. Выявлены месторождения и проявления цеолитсодержащих пород: Татарско-Шатрашанское, Старо-Чекурское, Безднинское, Городищенское. Запасы цеолитов, учтенные в республиканском балансе на 1 января 2006 г., составили по категории A+B+C1 88340 тыс. т, по категории C2 - 35340 тыс. т.