Научная статья на тему 'Особенности состава песчано-гравийных месторождений Пермского административного района (Пермский край)'

Особенности состава песчано-гравийных месторождений Пермского административного района (Пермский край) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
538
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ / ГРАНУЛОМЕТРИЯ / ДИНАМИКА ВОДНОГО ПОТОКА / НЕОТЕКТОНИКА / SANDY-GRAVEL DEPOSITS / GRANULOMETRIC COMPOSITION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Шехирева А. М.

Проанализированы результаты гранулометрического и петрографического анализов 8 песчано-гравийных месторождений Пермского района из центральной части Пермского края. Сделан вывод о влиянии динамики водного потока и неотектонических движений на особенности состава аллювия месторождений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

In article the results of granulometric and petrographic analyses of eight sandy-gravel deposits from the Perm Area in the central part of the Perm Region are analysed. The conclusion about the influence of water stream dynamics and neotectonic movements on distinctions of granulometric composition of alluvium in the territory is drawn.

Текст научной работы на тему «Особенности состава песчано-гравийных месторождений Пермского административного района (Пермский край)»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2011 Геология Вып. 1 (10)

УДК 553.6

Особенности состава песчано-гравийных месторождений Пермского административного района (Пермский край)

А.М. Шехирева

Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15. E-mail: mineral@psu.ru.

(Статъя поступила вредакцию 10 декабря 2010 г.)

Проанализированы результаты гранулометрического и петрографического анализов 8 песчано-гравийных месторождений Пермского района из центральной части Пермского края. Сделан вывод о влиянии динамики водного потока и неотекто-нических движений на особенности состава аллювия месторождений.

Ключевые слова: песчано-гравийные месторождения, гранулометрия, динамика водного потока, неотектоника.

Пески и песчано-гравийные материалы относятся к числу горных пород, наиболее распространенных в земной коре и, по разным данным, составляют от 12 до 40% от их общего количества [1]. Пески и гравий являются представителями обломочных пород и классифицируются по величине слагающих их обломков. В литологической классификации выделяются классы валунов - глыб (крупнее 200 мм), галек - щебня (200-10 мм) и гравия (10-2 мм). Далее эти классы, как пески и алевриты, подразделяются на гранулометрические типы: крупные (свыше 1000 мм), средние (1000-500 мм) и мелкие (500-200 мм) валуны или глыбы; крупную (200-100 мм), среднюю (100-50 мм) и мелкую (5010 мм) гальку; крупный (10-5 мм) и мелкий (5-2 мм) гравий. Согласно ГОСТ 8268-93, к гравию относятся обломки размером от 5 до 70 мм с выделением среди них следующих фракций (мм): мелкогравийная (5-10), среднегравийная (10-20), крупногравийная (40-70). Фракции мельче 5 мм считаются песками, а крупнее 70 мм - валунами [2].

Гравий и песок в больших количествах используются в строительстве в качестве

заполнителей бетона и железобетона, применение которых с каждым годом увеличивается. Кроме того, при реконструкции грузонапряженных железнодорожных линий используется сортированный гравий. Практическое значение в основном имеют аллювиальные и эоловые отложения четвертичного возраста, поскольку гравий более древних отложений сцементирован в галечник и труден для разработки.

Качество гравия и песка, применяемых в строительном деле, определяется соответствующими стандартами. Гравий,

предназначенный для строительных работ, должен отвечать требованиям ГОСТ 8268-93.

От гранулометрического состава гравия в значительной степени зависят подвижность бетонной смеси и количество расходуемого цемента. Поэтому гравий должен содержать как крупные, так и мелкие зерна и обладать равномерным составом, обеспечивающим наименьший объем пустот и, следовательно, минимальный расход цемента. Большое содержание в гравии мелких глинистых частиц вызывает перерасход цемента, обволакивающего их поверхность, поэтому они

© Шехирева А.М., 2011

удаляются в гидроциклонах или других аппаратах [1].

В Пермском крае известно 267 объектов песчано-гравийных месторождений, которые находятся в 31 административном районе края и г. Перми. Половина этих объектов расположена в восьми районах: Чусовском (21 месторождение), Ко-чевском (13), Юрлинском (11), Юсьвин-ском (11), Кудымкарском (10), Пермском (10), Косинском (10) и Оханском (10) [5].

В данной статье проанализированы результаты гранулометрического и петро-графического анализов 8 песчано-

гравийных месторождений из Пермского района центральной части Пермского края (рис. 1). Песчано-гравийные отложения данного района по условиям образования приурочены к современным аллювиальным и эоловым отложениям четвертичного возраста [6].

Рис. 1. Карта размещения песчано-гравийных месторождений Пермского района (на основе карты месторождений и проявлений неметаллических полезных ископаемых Пермской области/ сост. Б.К. Ушков и др., 2000): 8641 - Гайвинское, 8648 - Закамское, 8649 - Заосинов-ское, 8651 - Зеленихинское, 8669 - Качкинское, 8672 - Клестовское, 8697 - Новоилъинское, 8717 - Пролетарское, 8771 - Заюрчимское, 8772 - Краснокамское

Методика обработки проб грубообло-мочного материала заключается в следующем:

1. Отмучивание. Отмучивание глинистой составляющей исследуемых отложений проводится по методу Сабанина. Исходная навеска (примерно 500 г) замачивается горячей водой на сутки. После этого, через равные промежутки времени (9 мин.), сливается столб воды в 5 см. Эта операция проводится до тех пор, пока не станет прозрачной верхняя 5сантиметровая зона столба воды. Таким образом, из анализируемой пробы удаляется класс менее 0,01 мм - пелитовая составляющая.

2. Гранулометрический анализ.

Грубообломочная часть осадка рассеивается на стандартных ситах с круглыми ячейками на три класса (мм): 40-20; 20-10; 10-5. Каждый гранулометрический класс взвешивается с точность до 0,1 г.

3. Петрографический анализ. В каждом гранулометрическом классе гравийно-галечной части осадка проводится петрографическая разборка обломков пород (расчёт проводится из выборки в 100 обломков).

Гранулометрический состав отложений песчано-гравийных месторождений Пермского района был установлен в процессе геологоразведочных работ.

Грубообломочная часть исследуемых отложений характеризуется средней степенью сортировки (табл. 1). Сортировка осадков - процесс, ведущий к концентрации близких по размерам и массе частиц в осадках. Оценка сортировки производится по гистограммам или кривым распределения, на которых отчетливо отображается как диапазон размерностей зерен, участ-

вующих в строении породы, так и размер преобладающей фракции и ее содержание. Чем выше последнее, тем лучше порода отсортирована.

Выход классов соответственно меняется в пределах от 66,06 в среднегалечной фракции до 0,4 % в мелкогравийной (табл. 2).

Таблица 1. Сортироеанностъ обломочных пород [8]

Балл Визуальная характеристика

Сортировка Количество фракций

0 Очень плохая Несколько различных по размерности

1 Плохая Три и более, каждая в объеме не более 30 %

2 Средняя Две-три, в целом составляющие более 50 % объема

3 Хорошая Одна более 50 % и две-три смежных по размеру

4 Очень хорошая Абсолютное преобладание одной

Все месторождения приурочены к аллювию р. Камы. Если рассмотреть как изменяется гранулометрический состав месторождений вниз по течению участка, можно выявить следующую закономерность (табл. 2). Месторождения, расположенные выше по течению, приурочены к четвертичным аллювиальным отложениям русла и поймы р. Камы. На Гайвинском, Пролетарском, Заосиновском месторождениях преобладают гравийные частицы класса 20-10 мм (от 16,88 до 66,06%) (рис.

2, 4). Для Зеленихинского месторождения характерна бимодальная кривая с двумя явно выраженными максимумами классов 20-10 и 40-70 мм. Месторождения нижнего течения приурочены к аллювиальным отложениям четвертичного возраста второй надпойменной террасы р. Камы. В них преобладают частицы класса 10-5 мм (от 35,1 до 69,0%) (рис.3, 4). Качкинское месторождение выделяется среди остальных своим высоким максимумом, составляющим в классе 10-5 мм 70%. Это свидетельствует о хорошей сортировке обломочного материала. Таким образом, на участке второй надпойменной террасы происходит уменьшение крупности гра-

вийного материала. Галечный и гравийный материал довольно хорошо окатан и имеет средний балл окатанности 3-4.

В результате обобщения данных о гранулометрическом составе месторождений изучаемого района можно сделать вывод о том, что в русловой фации размер обломков большей крупности, чем на террасе.

Причины различий гранулометрического состава аллювия самые разные. Чаще всего они обусловлены спецификой динамики водного потока и неотектони-ческими движениями земной коры. Изменение крупности аллювия по долине от истока к устью, согласно Н.М. Страхову (1962), представляет собой второе направление гранулометрической дифференциации, проявляющееся менее резко, чем дифференциация осадков поперек речной долины. Уменьшение размера зерен обломочного материала от верховьев реки к устью является естественным следствием замедления скоростей движения речной воды в этом направлении. Сортировка зерен по размеру вдоль долины реки связана с оседанием более грубого материала ближе к источнику питания и уносом от него мелких частиц [4].

% 80 70

50

30

10

*. V.

/' V

■н-

/

/

ч

•ч

А-

<5,0 5,0-10,0 10,0-20,0 20,0-40,0 40,0-70,0 >70

Гранулометрические классы, мм

60

40

20

0

— — Гайвинское

— - - ■ Пролетарское

— - -Заосиновское

Зеленихинское

Рис. 2. Гранулометрический состав гравийной фракции месторождений, расположенных выше по течениюр. Камы

Гранулометрические классы, мм

Краснокамское

— — Качкинское

- - - -Клестовское

Рис. 3. Гранулометрический состав гравийной фракции месторождений, расположенных ниже по течению р. Камы

20,0 40,0 70,0

Гранулометрические классы, мм

-Отложения русла и поймы р. Кама

■ Отложения второй надпойменной террасы р. Кама

Рис. 4. Распределение гранулометрических классов песчано-гравийных отложений русла и второй надпойменной террасы р. Камы

Месторождения изучаемого района в тектоническом отношении пересекают границы Красно камско-Полазненского вала (рис.5). В данном случае изменения в гранулометрической структуре аллювия по долине реки от истока к устью объясняются пересечением водным потоком зон различной тектонической активности

[4].

Мощность аллювия в русле Камы меняется в зависимости от характера тектонических структур: у д. Хмелевка на юговосточном крыле Краснокамско-Полазненского вала достигает 7 м, у г. Краснокамска в пределах осевой части Краснокамско-Полазненского вала - 0-1

м, у пос. Пролетарского на юго-восточном крыле Краснокамско-Полазненского вала - 4-5 м [4].

По данным Б.С. Лунева, в долине Камы на периклинальном окончании Куедин-ского вала по профилю Дуброва-Ножовка на участках наибольшего погружения структуры аллювий имеет мощность до 42 м: песчано-галечные отложения - 8-10 м, пески - 12-14 м, глины, супеси и суглинки - 18 м. В границах осевой части и на крыльях вала мощность аллювия сокращается до 20-25 м: песчано-галечные отложения имеют мощность 8-13 м, пески -0-10 м, глины - 0-13 м.

Рис. 5. Положение изучаемых объектов на тектонической схеме Пермского края с выделенным участком изучаемых месторождений.

Граница 2 - Верхнекамская впадина; ПВ - Пермская вершина; XXI - Краснокамско-Полазненский вал;-----песчано-гравийные месторождения Пермского района

Мощность аллювия поймы Камы в первой надпойменной террасы на крыле

пределах Краснокамского поднятия со- Краснокамского поднятия составляет 12

ставляет 12 м, на крыле - до 16 м, а за м, на крыле - до 16 м, а за пределами

пределами структуры - 25 м. Аллювий структуры - 35 ми более. Мощность ал-

лювия первой надпойменной террасы в районе г. Краснокамска на положительной тектонической структуре не превышает 27 м. Здесь в основании разреза представлены песчано-галечные отложения мощностью 7-10 м, выше - суглинки и глины -2-7 м, над ними - пески - 5-12 м. Аналогичная зависимость строения аллювия Камы от неотектоники в районе Краснокамского поднятия установлена в русле и на пойме по правому берегу Камы [4].

На р. Каме в районе г. Перми наибольшая разница отметок подошвы аллювия в связи с дифференцированными неотекто-ническими движениями составляет: на пойме и первой террасе - 9 м, второй террасе - 11 м, третьей - 16 м, четвертой - 13 м [4].

Песчано-алевритоглинистая часть отложений имеет относительно высокую степень сортировки. В гранулометрическом спектре существенно преобладает среднепесчаная фракция (49,26-57,95%) и очень мал процент выхода алевритовой

составляющей (2,02-0,56 %). Глинистая фракция имеет относительно высокое содержание - от 19,57 до 30,53 %.

Таким образом, исследуемые отложения месторождений Пермского района могут быть охарактеризованы как сильноглинистые с высокой степенью сортировки песчано-алевритового материала и грубообломочной части осадка. Это характерно для русловых микрофаций аллювия равнинных и некоторой части предгорных рек.

Анализ минерального состава обломков проводился по Гайвинскому, Закам-скому, Пролетарскому, Заюрчимскому месторождениям. Анализируя химический состав обломков данных месторождений Пермского района, можно предположить, что в основном гравий состоит из кремнистых пород, кварцита, кварца, присутствует незначительное количество глинистых минералов и калиевых полевых шпатов (табл.3).

Таблица 2. Гранулометрический состав песчано-гравийныхматериалов

Месторождения Доля размерных (мм) фракций, %

Более 70 70-40 40-20 20-10 10-5 Менее 5

Приуроченные к руслу р. Камы

Гайвинское 3,8 9,4 24,2 32,6 30,0 0,2

Пролетарское - 1,94 29,34 66,06 2,0 0,66

Заосиновское - 4,9 6,5 67,3 21,3 -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Зеленихинское - 28,5 - 64,8 0,4 6,3

Закамское 0,02 0,84 9,8 16,88 5,11 57,35

Приуроченные к террасе р. Камы

Краснокамское 3,7 15,0 12,8 34,4 35,1 -

Качкинское - - 4,5 26.1 69,0 0,4

Клестовское - 3,5 18,5 35,0 43,0 -

Таблица 3. Химический состав песчаной фракции песчано-гравийныхместорождений Пермскогорайона, %

Месторождение ^2 Al2Oз+TЮ2 Fe2Oз CaO MgO ад О

Гайвинское 91,9 2,38 0,99 1,2 0,69 2,84 0,01

Закамское 93,7 0,25 1,69 1,2 0,69 1,51 0,96

Пролетарское 87,57 6,09 1,89 0,71 0,71 3,0 0,03

Заюрчимское 89,70 4,82 1,94 0,52 1,10 1,76 0,16

Выводы

1. В составе осадков месторождений Пермского района Пермского края присутствуют отложения современного русла и террасы крупной равнинной реки, на что указывают наличие окатанного грубообломочного материала, высокая степень сортировки песчано-алевритового материала и высокая глинистость. В целом это хорошо сортированный по крупности зерен песчано-гравийно-галечный сильноглинистый материал. Зрелость аллювия

Библиографический список

1. Борзунов В.М., Григорович М.Б., Гроховский Л.М. и др. Поиски и разведка месторождений минерального сырья для промышленности строительных материалов. М.: Недра, 1977. 248 с.

2. Григорович М.Б., Немировская М.Г. Месторождения минерального сырья для промышленности строительных материалов. М.: Недра, 1987. 144 с.

3. Ибламинов Р.Г., Лебедев Г. В. Геология и полезные ископаемые Коми-Пермяцкого автономного округа. Кудымкар, 1995.

136с.

4. Лунев Б.С. Дифференциация осадков в современном аллювии Перм. ун-т. Пермь, 1967. 333 с.

невысокая, на что указывает высокая глинистость отложений.

2. Чаще всего различия гранулометрического состава аллювия обусловлены спецификой динамики водного потока и неотектоническими движениями земной коры.

3. В петрографическом составе гравийно-галечной части изученных отложений преобладают устойчивые к механическому воздействию и химическому разрушению породы.

5. Минерально-сырьевые ресурсы Пермского края: энциклопедия / гл. ред. А.И Кудряшов. Пермь: Книжная площадь, 2006.

464 с.

6. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительных материалов Пермской области М 1:1000000 / Мин-во геологии СССР, объед. «Союзгеолфонд». М., 1988. 384 с.

7. Шехирева А.М. Геолого-промышленные типы песчано-гравийных месторождений Пермского края и перспективы их комплексного использования // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чир-винского: сб. науч. статей/ Перм. ун-т. Пермь, 2010. Вып.13. С. 246-251.

8. Фролов В.Т. Руководство к лабораторным занятиям по петрографии осадочных работ. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1964. 309 с.

Features of Sandy-Gravel Deposits Composition of the Perm Administrative Area (the Perm Region)

A.M. Shekhireva

Perm State University, 614990, Perm, Bukirev st., 15. E-mail: mineral@psu.ru

In article the results of granulometric and petrographic analyses of eight sandy-gravel deposits from the Perm Area in the central part of the Perm Region are analysed. The conclusion about the influence of water stream dynamics and neotectonic movements on distinctions of granulometric composition of alluvium in the territory is drawn.

Key words: sandy-gravel deposits, granulometric composition

Рецензент - доктор геолого-минералогических наук О.Б. Наумова

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.