CC BY
33
Для оценки силовой неуравновешенности ИО БШУ и коронок, с целью ее снижения, необходимо рассчитывать вариацию сил и моментов сил за один оборот коронок. Обычно рассчитывают коэффициенты вариации по известным формулам математической статистики [3, 4]. Для сил (аналогично и для моментов сил) коэффициент вариации V к = SR/R ср , где Яср -
математическое ожидание силы, которое отыскивается как среднее арифметическое сил в 1-х положениях
т I
коронки R ср = £ Rj т ; т - число рассматриваемых
1=1 /
положений коронки за один ее оборот, которое рекомендуется принимать т > 18 [3, 4]; SR - среднеквадра-тическое отклонение силы,
Sr =
т ! \ 2 Z(RJ - Rср )
j=1
т -1
Рассчитанные значения среднеквадратических отклонений и коэффициентов вариации могут быть представлены в виде матриц:
[V RM ] =
[S
RM _
V Rd- V RX, ••• V Rxn V RX
V Ry1- V Ryi ••• V Ryn V RY
V Rrt- V Rz, ••• V Rzn V RZ
V Mx1 ••• VMxi ••• V Mxn V MX
V My1-" VMyi ••• V Myn V MY
V Mz1 ••• VMzi ••• V Mzn V MZ
S Rx1 ••• SRxi ••• S Rxn SRX
SRy1 ••• SRyi ••• S Ryn SRY
SRz1 ••• SRzi ••• S Rzn SRZ
S Mx1 ••• SMxi ••• S Mxn SMX
S My1 ••• SMyi ••• S Myn S MY
SMz1 — SMzi ••• S Mzn SMZ
где VRX, VRY, VRZ, VMX, VMY, VMZ, и SRX, SRY, SRZ, SMX, SMY,
Sмz - коэффициенты вариации и среднеквадратиче-ские отклонения составляющих главного вектора и главного момента сил, действующих на исполнительный орган; vRxi, vRyl, vRzl, vMxl, vMyl, vMzl, и SRzi,
SMxl, SMyl, SMzl - коэффициенты вариации и средне-квадратические отклонения составляющих главного вектора и главного момента сил, действующих на /-ю коронку.
Применение предложенного метода в математической модели функционирования БШУ позволит при проектировании:
- рассчитывать необходимые для осуществления эффективного процесса выемки усилие подачи на ИО и крутящие моменты на коронках;
- подбирать такие установочные и конструктивные параметры коронок для конкретных условий применения, чтобы обеспечивалась силовая уравновешенность ИО, т.е. при которых коэффициенты вариации или среднеквадратические отклонения были бы минимальными;
- оценивать и выбирать наилучшие конструктивные схемы коронок, которые бы удовлетворяли требованиям производительности, энергоемкости процесса выемки и сортности угля.
Литература
1. Комплекс безлюдной выемки угля КБВ «Вектор»: Рекламный проспект. ООО Компания «Ростовуголь», ООО «Ростовантрацит». 2003.
2. Сафохин М.С., Богомолов И.Д., Скорняков Н.М., Цехин А.М. Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах. М., 1985.
3. ОСТ 12.44.258.84. Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах: Методика. М., 1986.
4. Позин Е.З., Меламед В.З., Тон В.В. Разрушение углей выемочными машинами/ Под ред. Е.З. Позина М., 1984.
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
9 марта 2006 г.
УДК 553.9:553.411(470.6)
ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА И РУДОНОСНОСТИ ТОХАНСКОЙ ЧЕРНОСЛАНЦЕВОЙ ФОРМАЦИИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
© 2006 г. Н.В. Глазырина
Черносланцевые отложения весьма перспективны на выявление крупных благороднометалльных месторождений, особенно в связи с открытием новых нетрадиционных типов месторождений золота и платиноидов [1,2 и др.].
Тоханская черносланцевая формация выделяется в объеме Тоханского тектонического покрова [3], входящего в пакет герцинских покровов зоны Передового хребта Северного Кавказа [1]. Отложения формации представлены параллелизуемыми друг с другом анд-
рюкской свитой (Б2-Ъап) в западной части покрова и артыкчатской свитой (В2-Ъат) в восточной части покрова. Особенности строения их разреза, литологиче-ский, минералогический, петрохимический и геохимический составы сходны. Проведенные исследования [4-6 и др.] обосновывают высокую перспективность Тоханской формации в отношении благородно-металльного оруденения. Исследование вещественного состава формации - петрографии, петрохимии, геохимии и минераграфии - показывает необычность ее состава [5-7].
Основной объем формации составляют филлиты, слагающие около 75 % ее разреза. Кластические породы - конгломераты, гравелиты, песчаники и алевролиты - составляют до 25 % ее объема при мощности от первых сантиметров до (редко) нескольких десятков метров. В среднем же их мощность не превышает первые дециметры. Сравнительно редко встречаются маломощные (первые сантиметры - дециметры) прослои кремнистых сланцев и метаалевро-пелитовых известняков, составляющие менее 1 % объема формации.
Ранее было показано [6, 7], что отложения Тохан-ского покрова отличаются наличием продуктов размыва офиолитового комплекса - аллотигенных хром-шпинелидов, кластики ультрабазитов, долеритов, габбро, фтанитов, повышенной концентрацией магния, хрома и никеля. Нами это прослежено для всей полосы выхода Тоханской формации. В составе обломков преобладают фтаниты, известняки, серпентиниты, граувакки и филлиты, реже отмечаются долери-ты, плагиограниты и габбро. Из акцессорных минералов исключительное развитие получили аллотигенные зерна хромшпинелидов. Помимо этого в составе отложений присутствует варьирующая примесь тонкого вулканического материала андезитового состава. Таким образом, Тоханская формация по вещественному составу относятся к весьма редкому типу, образовавшемуся преимущественно за счет размыва офиолитового комплекса. Существенно офиолитовый состав терригенного материала формации обусловил высокую магнезиальность отложений (табл.), аномальные содержания хрома, никеля и кобальта по сравнению с обычными отложениями.
Химический состав
Исследование вещественного состава формации показывает, что в ее разрезе выделяются два главных вещественных подтипа, различающихся по петрографическим, минералогическим, петрохимическим и геохимическим признакам: а) высокомагнезиальный, сформированный существенно за счет разрушения серпентинитового офиолитового основания; б) магнезиальный - за счет разрушения осадочного разреза офиолитового комплекса (фтанитов, известняков, граувакк и филлитов). Оба подтипа находятся в переслое друг с другом. Они отчетливо выделяются на различных бинарных и треугольных петрохимических диаграммах, особенно с участием М^.
Так, высокомагнезиальные филлиты содержат в два раза больше MgO (до 13,5 %), чем магнезиальные, характеризуются более низкими содержаниями 8Ю2 (54-59 % против 59,4-63,6 % в магнезиальных), А1203, щелочей и более высокими содержаниями, в первую очередь, железа, а также марганца и кальция. Еще более контрастно различаются магнезиальные и высокомагнезиальные кластиты (см. табл.).
Исходный минеральный состав филлитов весьма специфичен. Согласно расчетам по методу О.М. Ро-зена, основными первичными нормативными минералами глинистых осадков являлись хлорит и иллит со значительной примесью кремнезема и вулканогенного альбита. Средний первичный нормативный состав магнезиального и высокомагнезиального филлита: кварц - соответственно 33 и 30 %, хлорит -19 и 27 %, иллит - 26 и 18 %, альбит - 18 и 12 %, доломит - 2 и 4 %, серпентин - 0,4 и 7 %. Отличительной особенностью отложений является реконструируемое присутствие серпентина, являющегося характерной исходной составной частью (до 10 %) высокомагнезиальных филлитов. Высокомагнезиальные филлиты по отношению к магнезиальным характеризуются повышенным содержанием нормативного хлорита, гидроокислов железа и пониженным - альбита, кварца и иллита, постоянным присутствием серпентина и доломита. Содержание нормативного иллита для высокомагнезиальных филлитов колеблется в пределах 3-23 % против 10,5-23,8 % для магнезиальных филлитов.
Таблица
Тоханской формации
№ SiO2 TiO2 AI2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 SO3 CO2 ппп
1 56,30 0,72 14,23 1,67 6,67 0,24 9,32 1,29 1,38 1,64 0,22 0,43 0,83 5,78
2 61,89 0,76 15,45 1,63 5,53 0,17 4,17 0,72 2,08 2,37 0,16 0,53 1,23 4,56
3 50,39 0,54 10,34 1,72 6,95 0,37 11,45 6,19 0,93 0,50 0,12 0,67 6,83 10,50
4 77,92 0,36 6,51 0,69 2,67 0,20 1,67 2,96 0,92 1,03 0,18 0,90 2,60 3,98
5 43,95 0,62 12,58 0,71 4,03 0,53 4,05 14,45 4,77 0,81 0,67 0,39 10,16 12,24
6 59,40 0,89 16,70 0,68 5,69 0,26 4,39 0,90 6,57 0,96 0,45 0,60 0,25 2,86
7 60,70 0,67 13,21 1,51 5,70 0,23 6,50 1,91 1,58 1,70 0,18 0,59 1,98 5,76
Примечание. 1-5 - средние составы: 1 - высокомагнезиального филлита по 7 пробам, 2 - магнезиального филлита по 7 пробам, 3 - высокомагнезиальных кластитов по 3 пробам, 4 - магнезиальных кластитов по 4 пробам, 5 - алевропелитовых известняков по 2 пробам; 6 - кремнистый сланец; 7 - средневзвешенный состав Тоханской формации по 24 пробам
Содержание реконструируемого хлорита для высокомагнезиальных филлитов колеблется от 23 до 40 % против 12-30 % для магнезиальных филлитов. Относительно редко для магнезиальных филлитов реконструируется монтмориллонит (до 10 %).
В составе кремнистых сланцев и алевропелитовых известняков реконструируется присутствие до 50 % и более вулканического материала андезитового состава.
Относительно средних содержаний химических элементов в глинах и глинистых сланцах мира средний филлит Тоханской формации обогащен Сг в 5,4 раза, АБ - 5,1, N1 - 4,3, В1 - 4,1, 8Ь - 3,1, Мо - 2,9, Мп - 2,6, РЬ - 1,9, ги - 1,8, 8г - 1,8, Р - 1,7, 8п - 1,3, ве - 1,2, V - 1,2, Со - 1,2. Одновременно с этим он обеднен В в 3,1 раза, ва и W - 1,7, гг- 1,5, У и Ве - 1,4, Ва и Ag - 1,3, 8с, Ы и № - 1,2. Содержание Си, УЬ и Т1 практически не отличается от среднего состава глин и глинистых сланцев мира. Таким образом, филлиты формации обогащены элементами ультраосновной (Сг, N1, Со) ассоциации, сульфосольной (В1, 8Ь, АБ, РЬ, гп) и биогенной (Р, 8г, V, ве, Мо), при обеднении сиалической (W, В, гг, Ве, NЬ, У, 8с, Ы, ва и др.) ассоциацией.
Кластические породы Тоханской формации весьма сильно обогащены элементами ультраосновной и сульфосольной ассоциации, и обеднены гранитофиль-ными (сиалическими) элементами. В среднем класти-ческие породы формации обогащены относительно кларка (в скобках кларк концентрации): 8Ь (53,5), А8 (43), Сг (22,2), N1 (14,7), В1 (3,5), РЬ (2,4), гп и Со (2,3), 8п (2,2), В (2,1), Ы (2), Мо (1,9), ве (1,8), Ag (1,6). Вместе с этим они явно обеднены (в скобках кларк деконцентрации): Ве (2,6), № (2,5), гг (2), У (1,5), УЬ (1,4), т.е. типично гранитофильными (сиа-лическими) элементами. Содержания других элементов не отличаются значительными отклонениями от кларка.
Содержания хрома в высокомагнезиальных породах достигает 0,8 %, никеля - 0,3 %, кобальта - 0,02 %. По сравнению с высокомагнезиальными филлитами высокомагнезиальные кластические породы еще более обогащены ультраосновной и сульфосольной ассоциациями и обеднены сиалической ассоциацией.
Проведение факторного анализа по различным литологическим выборкам Тоханской формации систематически выделяет одинаковую группу факторов, которая резко отличается от проведенного факторного анализа по выборкам алевропелитовых отложений мира. Практически для всех выборок формации выделяется три главных фактора, определяющих ее геохимический облик:
1. Благороднометалльно-сульфосольный фактор. Определяет металлогеническую специализацию формации на благородные металлы. Обобщенный геохимический спектр его Аи0,98, Ag0,95, Мо0,95, 8Ь0,86, РЬ0,84, Wo 82, В 10,80, Аб0,80. Максимальные значения его, а соответственно и перспективы на выявление орудене-ния, характерны для сульфидизированных филлитов, особенно для филлитов с осадочно-диагенетическим конкреционным пиритом, а также сульфидизирован-ных гидротермалитов.
2. Породный. В нем объединены две основные составные части породы - алюмосиликатная и углеродистое вещество (V, ве). Им позиционирует карбонатная (8г, Мп) и сульфосольная (8Ь) группа элементов, противопоставляя, таким образом, ему карбонатный и благороднометалльно-сульфосольный факторы. Обобщенный спектр - ва^^ Се0,84, №0,79, ^,74, г^, УЬ0,53, Т1049, У0,48, Ы044, 8с0,43. По существу он характеризует безрудный - фоновый - алюмосиликатно-углеродистый матрикс пород. Группа элементов углеродистого вещества (V, ве) может выделяться самостоятельно в виде второстепенного фактора.
3. Ультраосновной. Определяется преимущественно офиолитовым источником сноса терригенного материала. Его спектр - №096, Сг0,91, Со0,83. Косвенно указывает на возможность проявления платиноидной нагрузки в благороднометалльном оруденении.
Углеродистое органическое вещество (УВ) Тоханской формации полигенно. Помимо аллотигенного УВ, поставляемого в осадочный бассейн за счет разрушения высокоуглеродистых осадочных пород офиолитового субстрата, выделяются мацералы группы витринита, фюзенита, липтинита, альгинита, зоо-остатки, мацералы невыясненной (микстинит, углеродистые оболочки фрамбоидального пирита) и миграционной (антраксолит) природы. Преобладает аква-генное вещество сапропелевого типа. УВ в значительной степени метаморфизовано - графитизировано. Степень метаморфизации неравномерна и сильнее, чем того следовало бы ожидать исходя из фации метаморфизма, что вызвано широко проявленной и неравномерной объемной гидротермально-метасоматической проработкой Тоханского покрова и стресс-метаморфизмом.
Отложения формации насыщены (от 0,1 до 5 %) тонкой рассеянной сульфидизацией специфического состава [6], которая определяет металлогенический потенциал отложений. Среди различных генетических типов сульфидной минерализации здесь выделяются следующие типоморфные типы: 1) фоновая осадочно-диагенетическая сульфидизация с фрамбоидальным пиритом; 2) спорадически проявленная первично гидротермально-осадочная; 3) фоновая метаморфогенная кобальтин-пентландит-пирротиновая; 4) широко проявленная гидротермально-метасоматическая пирит-арсенопиритовая замещения по метаморфогенной; 5) локально проявленная в связи с зонами лиственитиза-ции кобальт-никелевая сульфоарсенидно-антимо-нидно-сульфидная. Высокомагнезиальный вещественный подтип отложений характеризуется широким присутствием в метаморфогенной сульфидизации пентландита и кобальтина, в то время как в магнезиальном подтипе эти сульфиды встречаются относительно редко. Кобальт-никелевая минерализация отличается широким спектром минералов (ульманит, карролит, кобальтсодержащий пирит, халькопирит, галенит, блеклая руда, никелин, полидимит, миллерит, акантит, самородные золото, платина, сурьма и серебро, борнит, козалит, гессит, сфалерит, петцит и др.)
Самородные золото и платина отмечаются наиболее часто в ассоциации с осадочно-диагенетическим фрамбоидальным пиритом в виде зерен гипидио-морфной и уплощенной формы, реже сростков размером до 0,00п мм в графитизированном УВ вокруг псевдоморфоз по фрамбоидам в зонах метасоматоза. В конкреционном пирите из горизонтов с признаками гидротермально-осадочной минерализации отмечено самородное золото пластинчатой формы, которое выделяется на поверхности пирита. Микрозерна золота встречаются также в ассоциации с пирит-арсенопиритовой минерализацией. Реже самородные металлы отмечаются в ассоциации с кобальтин-пентландит-пирротиновой ассоциацией. Здесь самородная платина отмечается в виде зерен округлой и полигональной формы размером до 0,005 мм, гипи-диоморфных удлиненных зерен пластинчатого строения размером до 0,013 мм. Самые крупные зерна самородных золота (размером до 2 мм) и платины отмечены в ассоциации с кобальт-никелевой сульфоарсе-нидно-антимонидно-сульфидной минерализацией. Здесь самородная платина отмечена в виде сростков размером до 0,02 мм из зерен пластинчатого строения среди никель-хромовых листовых силикатов в цементе лиственитизированных метагравелитов.
Таким образом, Тоханская черносланцевая формация обладают весьма специфическим вещественным составом, определяемым преимущественно офиолитовым характером поставляемого терригенно-го материала. Устанавливаемое подавляющее влияние в ее формировании ультраосновной составляющей, широкое развитие минерально и генетически разнообразной тонковкрапленной сульфидной минерализации, тип и характер изменений углеродистого вещества, геохимическая специализация формации неизбежно должно отразиться и на ее металлогеническом, рудогенерирующем спектре. Это, наряду со сравнительной характеристикой Тоханской формации с продуктивными на благороднометалльное оруденение черносланцевыми комплексами, позволяет высоко оценить ее перспективы на обнаружение золото-платиноидного оруденения черносланцевого типа. Проведенные исследования [4-7] выдвигают черно-сланцевые отложения Тоханского покрова в разряд высокоперспективных объектов, требующих постановки
специализированных поисковых исследований на
предмет выявления рудных объектов золото-
платиноидной черносланцевой формации.
Литература
1. Буряк В.А., Михайлов Б.К. Генезис, закономерности размещения и перспективы золото- и платиноносности чер-носланцевых толщ // Руды и металлы. 2002. № 6. С. 25-36.
2. Золоторудные гиганты России и мира / Константинов М.М., Некрасов Е.М., Сидоров А.А. и др. М., 2000.
3. Богуш И.А., Курбанов М.М., Пруцкий Н.И, и др. Металлогения черносланцевых толщ Северного Кавказа // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии юга России и Кавказа: матер. II междунар. науч. конф., 21-23 октября 1999 г.: в 3-х т. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск, 1999. Т. 1: Геология, полезные ископаемые, минералогия и геохимия. С. 15-22.
4. Богуш И.А., Исаев В.С., Глазырина Н.В. Поисковые критерии и перспективы благородных металлов в девонских черносланцевых толщах Северного Кавказа // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: матер. IV междунар. науч. конф., 4-6 фев. 2004 г.: В 3 т./Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск, 2004. Т. 2: Минерагения и минеральные ресурсы. С. 199-206.
5. Глазырина Н.В. Сульфидная минерализация черносланце-вых отложений Тоханского покрова (Большой Кавказ) // Металлогения древних и современных океанов-2006. Условия рудообразования. Миасс: УрО РАН, 2006. С. 134-138.
6. Гончаров В.И., Богуш И.А., Глазырина Н.В., Исаев В.С. Литология, геохимия и золотоносность черносланцевых комплексов Северного Кавказа//Вестник ЮНЦ РАН, Т. 4, № 4, 2005. С. 58-63.
7. Богуш И.А., Исаев В.С., Глазырина Н.В. Вещественный состав и условия формирования палеозойской черно-сланцевой формации зоны Передового хребта Северного Кавказа // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: матер. IV Междунар. науч. конф., 4-6 фев. 2004 г.: В 3 т. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск, 2004. Т. 1: Актуальные проблемы геологического изучения южного региона. С. 57-72.
8. Карнаух Ю.В. Покровная структура и рудоносность Уру-по-Лабинского района: автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. Тбилиси, 1990.
9. Потапенко Ю.Я., Пруцкий Н.И. Офиолитовый конгломерат в среднем палеозое Передового хребта Северного Кавказа // Докл. АН СССР, 1976. Т. 228, № 5. С. 1179-1181.
Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт) 11 июля 2006 г.
