Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Выполнение пространства в бокситах

Выполнение пространства в бокситах

21.09.2017

Выполнение пространства в бокситах количественно характеризуется пористостью по следующей формуле:
P = d - D/d * 100%,

где P — пористость, d — удельный вес, D — объемный вес.
По нашему опыту, целесообразно определять кажущуюся (открытую) пористость:
H1 = W-V/W-S * 100%,

где P1 — кажущаяся пористость в %, W — вес пропитанного водой боксита, S — вес боксита, погруженного в воду, V — вес куска сухого боксита.
Это понятие «кажущаяся пористость» было введено Алленом для характеристики бокситов и огнеупорных глин. Оно отражает количество выполняемых водой открытых пор и микропор. По нашим опытам, настоящая и кажущаяся пористость большинства бокситов одинаковы или мало отличаются друг от друга.
Пористость бокситов даже в пределах одной залежи может существенно меняться, поэтому среднее значение можно определить только на основании очень большого количества данных. Наибольшей пористостью обладают молодые непокрытые рыхлые бокситы. Например, по исследованиям Терсинье, средняя пористость бокситов острова Лифу составляет 75—76%. Средняя пористость бокситов острова Ямайки — 50%, бокситов Гаити — 44—48%. Пористость венгерских бокситов обычно составляет 15—30%. Большинство бокситов триаса и палеозоя характеризуется пористостью менее 10%.
В пределах одного бокситоносного района пористость более древних бокситов меньше, чем более молодых. Например, для бокситов Словении автором были определены следующие значения пористости:
Выполнение пространства в бокситах

В пределах одной и той же залежи высококачественные бокситы обычно обладают наибольшей пористостью, а глинистые бокситы и бокситовые глины — меньшей. В залежах туронского бокситоносного горизонта Средней Греции Ниа установил, что внутри одной залежи диаспоровые бокситы обладают большой пористостью, бёмитовые — средней, а каолинит-бёмитовые бокситы характеризуются малой пористостью. Ниа объяснял это явление диагенетическим выщелачиванием и диаспоризацией, что подробно изложено в главе о минералогии.
Бокситы большой пористости одновременно характеризуются и хорошей проницаемостью. Например, бокситы острова Ямайки обладают прекрасной проницаемостью. Залежи поглощают значительные массы воды тропических дождей за чрезвычайно короткое время и отводят их к подошве. Вследствие этого бокситы Ямайки трудно поддаются эрозии, они устойчивы на протяжении десятилетий, в крупных выемках дорог нет обвалов и размывов. По Андерсону, это свойство легко теряется при уплотнении. Для уплотнения достаточна ручная трамбовка, которая систематически применяется в местном сельском хозяйстве. В открытых выработках также наблюдается снижение проницаемости боксита под трамбующим влиянием отбойных машин и тяжелых грузовых машин.
С точки зрения петрографии важным фактором является не только соотношение выполненного и невыполненного пространства, но и характер выполнения пространства. В бокситах размеры и формы невыполненного пространства могут быть очень различными независимо от пористости. В этом отношении среди карстовых бокситов нами были выделены следующие группы:
а) Микропористые бокситы: размер пор менее 0,05 мм; эти так называемые микропоры не видны на поверхности породы даже с помощью лупы.
б) Пористые бокситы: размер пор от 0,05 до 0,5 мм, они различаются с помощью лупы.
в) Ноздреватые бокситы, диаметр пустот колеблется от 0,5 до 5,0 мм, форма их приблизительно круглая или овальная.
г) Трубчато-ноздреватые бокситы, в бокситах имеются прямолинейные или изогнутые трубчатые полости диаметром 1—2 мм и длиной 1—2 см.
д) Бокситы с изометричными полостями: размер полостей более 5 мм, их форма приблизительно изометричная.
е) Бокситы с трубчатыми полостями: прямолинейные или изогнутые трубчатые полости диаметром более 5 мм и длиной несколько сантиметров.
ж) Губчатые бокситы: пустоты располагаются очень густо, боксит по внешнему облику похож на губку.
Эти семь основных видов пористости качественно можно определить намного легче и быстрее, чем вычислить пористость в процентах. Мы оценили частоту встречаемости этих видов для каждого месторождения, показав их в отдельном столбце приложения 2. На основании этого для всех карстовых бокситов нами подсчитана средневзвешенная частота основных видов пористости выполнения пространства:

Преобладающее большинство карстовых бокситов являются микропористыми и пористыми, ноздреватых бокситов мало, а частота остальных четырех групп чрезвычайно мала. Трубчатые полости часто наблюдаются в латеритных бокситах. По нашему мнению, причина этого кроется в интенсивном растворении и перераспределении вещества в латеритных бокситах.
В залежах средиземноморского типа количество трубчато-ноздреватых бокситов и бокситов с трубчатыми полостями ничтожно мало, они обнаружены главным образом в залежах казахстанского типа (например, на Аркалыкском и южноуральских месторождениях и месторождениях Енисейского кряжа). Трубчатые дырки и полости обычно располагаются вертикально. Они образуются в результате растворения породы фильтрующимися вниз грунтовыми водами, а также на месте корней древних растений.
Губчатые бокситы образовались в результате вторичных процессов, главным образом за счет растворения находящихся в бокситах известняковых и доломитовых галек. Таким образом произошел губчатый девонский боксит Северного Урала, образец которого показан на цветном рис. 15. Князева описала губчатые пемзовидные бокситы, образовавшиеся за счет гипергенного выветривания (растворение обломков известняка) в Ивдельском месторождении Северного Урала. На месторождениях юго-восточной части США изредка также встречаются губчатые бокситы.

Полости в бокситах возникают также в результате вторичных процессов на месте растворения крупных галек. Нами обнаружены характерные полостные бокситы в туронском бокситоносном горизонте вблизи Надрта в Словении и в палеоценовом бокситоносном горизонте в окрестности Козины в Словении. Частота этих бокситов и здесь является подчиненной. И в туронском бокситоносном горизонте гор Парнас и Киона в Греции встречается небольшое количество бокситов с изометричными полостями.
При позднейшем растворении по линиям нарушений в бокситах могут образоваться особенно большие полости. Например, вдоль линии сброса в северо-восточной части залежи Хоссу-Харастош месторождения Гант в Венгрии была обнаружена полость длиной в несколько метров и шириной в среднем полметра с каемками кальцита и арагонита по стенкам.
Более крупные полости могут образоваться в ходе эпигенетического карстового растворения подошвы, если бокситы и покрывающие слои достаточно устойчивы и не обрушаются. В одной залежи туронского бокситоносного горизонта гор Киона в Греции нами отмечена цилиндрическая полость диаметром около 20 м и высотой 30 м. Окончание полости наблюдалось на границе с кровлей, а в подошве она создала углубление в форме карстовой воронки. Вертикальные стены полости сложены твердым бокситом, а глыбы, обрушенные из центральной части, находились на дне воронки.
Ноздреватые бокситы формируются в результате вторичного растворения мелких галек и зерен карбоната и окисления пирита и марказита. Это явление наблюдалось нами в серых бокситах туронского бокситоносного горизонта гор Киона и Парнас. Иногда наблюдается растворение пизолитов и бобовин с образованием сферических пустот. Часто встречаются такие бокситы на месторождениях юго-восточной части США (рис. 16). Подобные ноздреватые бокситы обнаружены и в верхней части залежей месторождения Арьеж во Франции.
Нами подсчитана частота встречаемости разных типов выполнения пространства в зависимости от геологического возраста месторождений (табл. 12).

Между геологическим возрастом боксита и типом выполнения пространства имеется тесная связь. Миоценовые и более молодые бокситы пористые, ноздреватые, бокситы от олигоцена до нижнего мела обычно смешанопористые и микропористые, более древние бокситы преимущественно микропористые. В формировании такой картины кроме факторов времени и литостатического давления большую роль играло тектоническое воздействие.
Бокситы Венгрии полностью соответствуют этим выводам: они смешано-пористые и микропористые. На большинстве месторождений обнаружено небольшое количество ноздреватых бокситов. Самые древние и претерпевшие тектоническое воздействие бокситы месторождения Надьхаршань полностью микропористые.
Тончайшие, даже под микроскопом невидимые особенности выполнения пространства изучаются с помощью сканирующего электронного микроскопа. В последние годы было сделано много снимков сканирующим электронным микроскопом различных бокситов в Проектном и научно-исследовательском институте алюминиевой промышленности Венгрии. Наиболее важные результаты этих исследований заключаются в следующем.
В карстовых бокситах различаются глобулярный, равномерно микропористый, равномерно плотный и тканеобразный типы выполнения пространства. В изученных до сих пор латеритных бокситах глобулярный тип выполнения пространства не был обнаружен. Наряду с равномерно микропористым, равномерно плотным и тканеобразным типами выполнения пространства в латеритных бокситах встречается колломорфно-губчатый и каркасный типы.

Все молодые неперекрытые карстовые бокситы имеют глобулярный тип выполнения пространства. Самое рыхлое глобулярное выполнение пространства было обнаружено в бокситах острова Луайоте в Тихом океане (рис. 119). Здесь кристаллиты объединены в агрегаты размером 20—300 мкм, которые столбообразными частями опираются друг на друга. Такое столбчато-агрегатное выполнение пространства обеспечивает необычайно высокую пористость этих бокситов. Кристаллиты в бокситах острова Ямайки слагают агрегаты размером 2—20 мкм, между которыми остаются свободные микро-поры размером в несколько микрон. Эти бокситы также характеризуются высокой пористостью (рис. 120).

Под влиянием литостатического давления первоначально глобулярное выполнение пространства уплотняется, но глобули не исчезают. Так, венгерские бокситы имеют глобулярный тип выполнения пространства, но размер агрегатов составляет только 1—10 мкм, а микропоры между ними еще меньше (рис. 121). Внутри агрегатов кристаллиты тесно примыкают друг к другу. Подобное микростроение характерно для большинства французских бокситов. Во всех этих бокситах кристаллиты изометричные, но правильные ребра и грани в них встречаются очень редко. Соприкасающиеся друг с другом агрегаты создают относительно прочный трехмерный каркас, который противостоит литостатическому давлению покрывающих слоев мощностью 200—400 м.
Если литостатическое давление продолжительно по времени, например в случае палеозойских бокситов, то происходит постепенное уплотнение боксита. При этом глобулярное выполнение пространства переходит в микропористое или в равномерно плотное. Параллельно с уплотнением уменьшается пористость боксита. Аналогичное уплотнение и преобразование характера микростроения происходит и под действием тектонических процессов.

Пример равномерного микростроения показан на рис. 122, изображающем образец триасового боксита из Словении. Хорошо видно, что в этом боксите уже нет агрегатов и все минералы распределены равномерно. В середине фотоснимка можно видеть большое аутигенное зерно каолинита. Хорошо различимы изогнутые пластинки каолинита.
При сильном тектоническом сжатии начинается перераспределение вещества и формируется плотное тканеобразное выполнение пространства. Хорошим примером этого служат пермские бокситы месторождения Тапна в северной части Вьетнама (рис. 123). При перекристаллизации в них образовались кристаллы размером 5—50 мкм. Часть залежи в течение неогена была эродирована, и у подножия склона накопились переотложенные вторичные бокситы. В этих вторичных залежах салентинского типа обломки древних бокситов подверглись частичному окислению и растворению, вследствие чего увеличилась их пористость и образовались неправильные микроходы (рис. 124). На фотоснимке видны хлопьеобразные выделения вторичных минералов. Таким образом, вторичное переотложение и связанные с ним поверхностные процессы могут значительно преобразовать исходное микростроение бокситов.

Итак, микростроение латеритных и карстовых бокситов существенно различается между собой, что свидетельствует о разнице в их генезисе. В бокситах морфология зерен и характер выполнения ими пространства являются результатом диагенетических, эпигенетических и гипергенных процессов или указывают на их отсутствие в данной залежи.
Систематическое исследование бокситов различных месторождений со сканирующим электронным микроскопом, определение микростроения и сравнение его с другими свойствами бокситов являются очень важной задачей изучения бокситов как в научном, так и в практическом отношении.