CC BY
14
У.Г. Дистанов, И.И. Зайнуллин, Р.З. Рахимов
ЦНИИгеолнеруд, Казань, ул.Зимина, 4. E-mail: root(a,geokzn.kazan.su
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛЕГКОПЛАВКОГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ
РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
В Республике Татарстан имеются реальные предпосылки по количественному и качественному развитию минерально-строительного потенциала за счет вовлечения в производственную деятельность глин из продуктивных горизонтов меловых, юрских и нижнеказанских отложений.
В ряду научно-технических задач, стоящих перед геологической службой Республики Татарстан (РТ), пожалуй, наиболее приоритетной, интересной и решаемой является задача воспроизводства и развития минерально - строительного комплекса за счет вовлечения в производственную деятельность новых геолого - промышленных и технологических типов легкоплавкого глинистого сырья.
Республика Татарстан обладает относительно развитой индустрией строительных материалов, в составе ее около 100 заводов и цехов по производству кирпича, семь предприятий по производству керамзита и т.д. Значителен и ресурсный потенциал легкоплавкого глинистого сырья - основного источника для производства керамических материалов и изделий. Общие разведанные запасы 255 месторождений составляют около 500 млн м3, керамзитовых - 35 млн м3, ежегодный объем добычи кирпичных глин достиг 550 - 570 тыс м3, керамзитовых — 230 тыс м3.
К сожалению, этого нельзя сказать о научно - техническом уровне использования минерально - сырьевой базы глин. Как по номенклатуре производимых изделий, так и по качественным показателям он совершенно не отвечает требованиям современного научно - технического процесса. Большинство предприятий по производству керамического кирпича являются мелкими и производят низкокачественный и дорогостоящий кирпич, при этом многие заводы являются сезонными. Неравномерна и география разведанных месторождений.
Как свидетельствуют результаты геолого - экономического анализа, выполненные в отделе экономики ЦНИИгеолнеруд, 95 % мощностей действующих предприятий промышленности строительных материалов сосредоточены в 3-х природно-экономических зонах Республики - Северо-Западном, Северо-Восточном и Юго-Восточном, а остальные районы (Закамский, Предкамс-кий и Предволжский) располагают лишь 5 % мощности. В производственную деятельность вовлечены ресурсы легкоплавкого глинистого сырья лишь четвертичного плиоценового возраста, и совершенно слабо изучены перспективы использования для строительных целей глин из более древних горизонтов.
В связи с изложенным, выход промышленности строительных керамических материалов РТ на более высокий уровень, предусматривающий как устранение диспропорции между современными требованиями научно-технического прогресса и имеющимся уровнем отрасли,
так и удешевлении продукции строительных материалов и расширение номенклатуры производственных изделий и материалов, видится в энергичном и быстром решении следующих 2-х взаимосвязанных задач:
1. Техническом перевооружении производственной базы действующих предприятий керамической промышленности, расширении номенклатуры керамических материалов на основе внедрения передовых технологий, снижения энергоемкости производственного процесса.
2. Улучшении географии месторождений и качественных показателей сырья как за счет более полного использования известной сырьевой базы легкоплавких глин, так и раскрытия перспектив вовлечения в производственную деятельность новых минерально-промышленных и технологических его типов.
К реализации первой из указанных задач в последние годы подключился коллектив Казанской Архитектурно-строительной Академии, а к решению задачи улучшения структуры ресурсного потенциала - ЦНИИгеолнеруд. В 1997-98 гг. по заданию Татгеолкома институтом был выполнен предварительный анализ закономерностей распространения глинистого сырья в осадочном чехле Республики Татарстан, который показал возможность эффективного использования для производства строительного кирпича, керамзита, керамических плит, глинистых порошков различного назначения не только глин четвертичного и плиоценового возраста, но и более древних - мезозойских и пермских, получения на их основе принципиально новых и нужных изделий.
Наиболее интересными в этом отношении оказались глинистые, карбонатно-глинистые и кремнеземистые породы следующих продуктивных горизонтов (Табл. 1).
Альбский продуктивный горизонт. Толща глин, мощностью до 10 - 12 м, слагает верхнюю часть разреза альбского яруса в юго - западных районах РТ (Дрожжановском, Тетюшском, Буинском). Выделяется два минерально - технологических типа глин - преимущественно монтмориллонитовый и цеолитмонтморилло-нитовый. В составе глин первого типа основными глинистыми составляющими являются монтмориллонит и смешаннослойные минералы (гидрослюда - монтмориллонит).
Для второго типа характерно наряду с основной мон-тмориллонитовой фазой также высокое (до 20 - 30 %) содержание равномерно рассеянного тонкозернистого цеолита (гейландита -клиноптилолита), а также опал-кри-стобалита. Это - впервые зафиксированный для РТ но-
Таблица 1. Геолого-промышленная типизация легкоплавкого глинистого, карбонатно-глинистого и глинисто-карбонатно-кремнистого сырья РТ.
Возраст основных продуктивных горизонтов Геолого-генетический тип Петрографо-технологические типы Минеральный состав глинистой составляющей Тип залежей, мощность, м Технологичес кие показатели керамики Приоритетные направления использования Запасы, ресурсы, млн.т (м} Объекты, рекомендуемые для первоочередного изучения и постановки ГРР
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Qn-in а) Делювиально-солифлюкционный б) Водораздельный покровный в) Долинный пойменный Суглинки, супеси, глины среднепластичные С/С (Г, К, X) Пласты, линзы, 4-10 W 14-16 R 26-41 МПа Т 1000-1100 Кирпич обычный, черепица а+в+с,+с2 (535) Р,-Р, (500-600) Не рассматривались
N2 ак Лагунно-морской Глины безизвестко-вые, тонкодисперсные средне-высокопластичные м, с/с (Г, к, X) Пласты, линзы до 10-15 W 9-16 R 20-40 МПа Т 1050-1200 Керамзит, тонкая керамика. глинопорошки А+В+С,=37 Р,+Р2 400 Не рассматривались
K2st Морской Опока карбонатная. мергель опоковидный Ц-М-Кц-ОК (Г, Гл) Пласты, до 30-35 W 17-18 R 21-25 МПа Т 1150-1200 Керамика волластонитсодер жащая светлая С,-Р, 71 Р,.2500 Городищенский, Тат. Шатрашанский
К, al Морской Глины безизвестковистые, среднепластичные С/С-М ц-м (ОК, Г) Пласты, до 15-20 W 8-16 R 53-61 МПа Т 1000-1100 Кирпич обычный и лицевой, керамическая плитка Р, -Р2 100-200 Тат.Бездинский Бол. Аксинский
К, g Морской Глины безизвестковистые высокопластичные, тонкодисперсные М, С/С (К, Г) Пласты, до 30 W6-11 R 30-50 МПа Т 1230-1420 Керамзит, кирпич обычный, трубы гончарные, глинопорошки Р, -Р2 200-300 Вольностанский, Малоцильненский, Сюндюковский
J3 o-km Морской Глины карбонатные среднепластичные К-Г-С/С СаО до 20-25% Пласты, до 30 W 22-29 R 30-40 МПа Т 1050 Кирпич обычный, плитка облицовочная светлая Р, -Р, 100-200 Жуково-Иоковская площадь
P2kz, Лагунно-морской Глины карбонатные средне-туго- гшастичные Г-С/С (X) Пласты, линзы до 18 W 20-25 R 30-35 МПа Т 1050 Кирпич обычный, плитка светлоокрашенная Р, -Р, 100-200 Танайский, Надыровский
Условные обозначения: минералы глин: С/С - смешаннослойные гидрослюда- монтмориллонит, М - монтмориллонит, Г - гидрослюда, К - каолинит, X- хлорит, Гл - глауконит, Ц - цеолит, (гейландит-клиноптилолит), ОК - опал-кристобалит: в скобках второстепенная роль. Технологические показатели: \У - водопоглощение черепка, %; Л- прочность на сжатие Мпа; Г - температура плавления (обжига, °С)
вый минерально - промышленный тип.
Лабораторно - технические исследования показали возможность производства как обычного и лицевого кирпича (с прочностью до 40 МПа), так и фасадной и половой керамической плитки с прочностью до 30 МПа. Плитки в опытных образцах характеризовались повышенным водопоглощением (20 - 30 %), которое можно снизить как путем использования корректирующих добавок, так и обработки технологического режима обжига.
Черепица, полученная из альбских глин, имела прочность на сжатие в пределах 49-61 МПа (это наибольшие показатели для местного легкоплавкого сырья), а на излом - ЗМПа (несколько ниже нормативных).
Общий ресурсный потенциал рассматриваемых глин оценен в 100 - 200 млн м3, в качестве первоочередных объектов для изучения и проведения ГРР рекомендуются Тат. Бездинский и Вол. Аксинский перспективные участки. Первый располагается в 0.5 км к северу от с.Тат. Бездна, 9 км ЮЗ с. Дрожжаное, Б. Аксинский - в 3 км западнее с. Бол. Акса, в 12 км ЮЮЗ с. Дрожжаное.
Мощности продуктивной толщи глин в пределах выделенных участков составляют 15 - 20 м, вскрыши - не более 5 - 10 м.
Готеривский продуктивный горизонт представлен глинами темно-серыми, почти черными, плотными, жирными на ощупь, местами сланцеватыми, достаточно однородными как по разрезу, так и по латерали, мощность их до 30 м. Основной компонент глинистой составляющей - минерал монтмориллонит, присутствует также каолинит. Глины тонкодисперсные - содержание фракции менее 0.001 мм 32 - 40 %, обломочного материала 1 - 7 %.
По материалам В.Н. Логиновой, глины высокопластичные (число пластичности 21.7 - 22.9), они показывают довольно высокую прочность даже в необожженном состоянии (на раздавливание 95 - 103 кг/см2), что важно при оценке их как формовочного нефтебурового сырья.
Огнеупорность глин 1230 - 1420 °С (некоторые разности их отнесены В.Н. Логиновой даже к категории тугоплавких), интервал спекания глин до 100 °С. По результатам лабораторно - технологических испытаний глины рекомендуется использовать: 1) для производства грубо-кокаменных изделий - обычного строительного и тугоплавкого кирпича и, возможно, канализационных труб; 2) в качестве формовочных глин в литейном производстве; 3) для получения глинистых растворов при добавке химреагентов (№ОН, Ыа,С03); 4) для получения искусственных катионитов - водоумягчителей.
В связи с высоким содержанием органики глины характеризуются высокой вспучиваемостью, возможностью получения их из керамзита марок 100, 200, 300. Одним из недостатков глин является их зараженность (неравномерная по разрезу и латерали) пиритом и гипсом (среднее содержание 80, по В.Н. Логиновой 0.87%). Это ставит задачу поисков участком с допустимыми пределами содержания вредных компонентов.
Потенциальные ресурсы глин могут быть оценены не менее 200 - 300 млн м3. Наиболее интересные участки, рекомендуемые для дальнейшего изучения, оконтурены у сс. Вольный Стан, Сюндюково, в бассейне р. М. Циль-на (Дрожжановский и Тетюшский р-ны).
Оксфорд-кимериджский продуктивный горизонт. Достаточно однородная толща серых и свет-
ло-серых карбонатных глин и глинистых мергелей мощностью до 20 - 25 м слагает основную часть разреза оксфордского и кимериджского ярусов. Глинистая составляющая (50 - 70 % массы пород) полиминеральная, представлена гидрослюдой, каолинитом и смешанно слойны-ми минералами, содержание кальцита в породе до 30 -35 %, местами снижается до 10 - 15 %.
Наблюдается общая тенденция увеличения содержания глинистой компоненты вверх по разрезу. Как показали результаты выполненных в последнее время под руководством Б.Ф. Горбачева и Г.П. Васянова поисковых и поисково - оценочных работ, рассматриваемые карбонат-но - глинистые породы на значительных площадях в Те-тюшском районе имеют приповерхностное залегание, потенциальные ресурсы их могут быть оценены не менее чем в 100 млн м3.
В пределах Волжско - Свияжского водораздела они оценены Б.Ф. Горбачевым и Г.П. Васяновым в 78 млн м3. Наиболее перспективна, по их мнению, Жуково-Иоковс-кая площадь. Эксперименты показали, что развитые здесь глины пригодны для получения методом полусухого прессования высокопрочного кирпича (прочность на сжатие 30 - 40 МПа) и светлоокрашенной облицовочной и половой плитки (светложгущиеся глины).
Нижнеказанский продуктивный горизонт. Преимущественно глинистые и карбонатно-алеврито-гли-нистые породы по Ю.В. Сементовскому и В.Н. Незимо-ву слагают первый комплекс спириферовых отложений нижнеказанского подъяруса (лингуловая толща) и третий комплекс спириферовых отложений, классические разрезы которых описаны в Среднем Прикамье и на юго-востоке РТ. Глины, рассматриваемы как керамическое сырье, обычно зеленовато - серые, буровато - серые, плитчатые, представлены они преимущественно гидрослюдой и смешаннослойными минералами, присутствует также хлорит. Они слабо карбонатные и карбонатные, средне- и слабопластичные, аргиллитоподобные.
Мощность продуктивных толщ от 0.5 - 5.8 м (Приказанский район) до 28 -31.5м (восток РТ). По А.С. Ильясовой, содержание карбонатного материала в глинах от 2.5 до 53.9 %, обломочного (преимущественного алевритового) от 6.8 до 30.1%. Характерно существенное присутствие органического материала (с 4.116 у с. Ойкино до 30 -35 % у сс. Ижевка, Муслю-мово). Отметим, что эти глины в пятидесятые годы активно изучались как глинистый компонент цемента.
Наиболее интересные разрезы рассматриваемых глин описаны в 1.5 км севернее деревни Борок, в 14 км
юго-западнее села Танайка, в 10 км к западу-юго-западу от Елабуги и в 3 - 5 км северо-восточнее пос. Нижняя Мактама, в 10 км восточнее Альметьевска.
Лабораторно-технологические испытания показали возможность получения глин полно-пустотелого кирпича марок ниже 125, а также стандартной облицовочной плитки. Прогнозные ресурсы глин (по Р1- Р2) - не менее 200 млн м3.
Верхнемеловой конъякский - сантонский продуктивный горизонт. Представлен карбонатно - глинисто-кремнеземным комплексом пород (опокой карбонатной и мергелем опоковидным) мощностью до 30 м. Минералого - технологические исследования показали возможность получения из сырья по стандартной технологии высококачественной светлоокрашенной волла-стонитсодержащей керамики и термолита (легкого и прочного заполнителя бетона). Прочность керамики на сжатие 21.2 Мпа, на изгиб - 6.7 МПа при водопоглоше-нии 17.6 %, средней плотности 1210 кг/м3. Основная фаза новообразования керамики - волластонит, существенно также содержание силикатов и алюминатов кальция, наблюдается присутствие кристобалита и тридимита.
Термолит получен в результате обжига преимущественно кремнеземной породы (опоки карбонатной), состоящей из опал-кристобалита (35- 60%), кальцита (25%), глинистой и цеолитовой составляющей (25 - 45%). Насыпная плотность термолита "700" при водопоглощении 23 - 35 %. Марка по прочности, определенная по дроби-мости в цилиндре, оказалась в пределах "600" - "800".
Примечательна высокая белизна керамического черепка и щебня, что позволяет на основе полученного из них порошка (наполнителя) и вяжущих (цемента, извести) создавать широкий спектр окрашенных и прочных облицовочных и половых плиток и изделий. Отметим, что разработки по получению из карбонатно - кремнистых пород указанных продуктов и материалов являются автор-
месторождения ВентоштоЩ) эксплуатируемые
1.Таллинское г. Лпастобспое з. Сидорова ■ Пусто шское ^.Тарн-барское ¡.аеретсяое б.Вольше-Атынское у.Юколинское г.ьихлянское
Схемотииеспая карта распространения продуктивных комплекс!» легкоплавких шн Татарстана
Плошади поверхностного зилесания продуктивных отложений щ плиоцена Шмела ШШ юры щ перми
гЩгульмЩ^ •
Перспективные площади шкры шпер*и 1.Жупо6скаяр3а-т) 4.3адоровская(К,о) гТтевская(Р,к2,) ¿^месторождения дентонитов г.8оиностанская(А,д) }Мсинская(/Г,а-а1) ¡Мятскш^щ) перспективные площади з1езднинская(К/в-а1) ¡.Сюндюковская/А/д) з.Надыровская(Ргкгг)
скими, в основу их положены известные и простые технологические решения.
Выводы
Резюмируя сказанное, становится очевидным, что в Республике Татарстан имеются реальные предпосылки по количественному и качественному развитию мине-рально-строительного потенциала за счет вовлечения в производственную деятельность глин из продуктивных горизонтов меловых, юрских и нижнеказанских отложений. Достигается и улучшение географии размещения месторождений глинистого сырья (Рис.1).
Продуктивные горизонты меловых и юрских глин и карбонатно - кремнистых пород широко развиты в юго-западном регионе Республики Татарстан.
В промышленном отношении данный регион менее развит, чем другие его регионы, тем не менее, в перспективе он видится как одна из сельскохозяйственных житниц Татарстана - здесь, как и в смежном Закамском районе, развиты наиболее плодородные земли и угодья.
Создание в регионе высокоиндустриальной технологии агропромышленного комплекса, несомненно, потребует первоочередного развития современной системы минерально - строительной индустрии (для нужд жилищного, агрофермерского строительства и др.). Здесь уместно сослаться на известную истину о том, что предвестником народнохозяйственного оживления регионов является бурное развитие строительства.
Создание мощной минерально - строительной базы в ЮЗ регионе РТ как на основе ресурсного потенциала четвертичных глин, так и сырья из более древних (юрских и меловых) отложений позволит не только полностью обеспечить потребности региона в керамических строительных материалах, но и направить потоки многих их видов
на север - в Приказанский и северо-восточные районы Республики.
Пополнение известных здесь ресурсов легкоплавкого глинистого сырья из четвертичных и плиоценовых отложений новым источником из нижнеказанских продуктивных горизонтов, несомненно, внесет свой импульс в развитие минерально - строительных комплексов, создание новых центров по добыче и переработке сырья.
Следует подчеркнуть, что сделанные выводы и предложения во многом носят постановочный характер и требуют дальнейшего быстрого доизучения. При этом исследования должны предполагать движение от общего к частному. Очередными задачами по поднятой проблеме, требующими оперативного решения, являются:
1. Обоснование (на уровне поисковой стадии) перспективности выделенных объектов развития глин, предварительная оценка ресурсного потенциала (по категории Р - Р2) геолого-экономических предпосылок освоения.
2. Отбор представительных проб (пробы) по каждому из выделенных объектов (а их, как выше отмечалось, не менее 10) для проведения комплексной минерально-технологической оценки сырья, обоснования приоритетных направлений его использования, рациональных технологий получения товарной продукции (температуры и режима обжига и т.п.).
Решение указанных задач позволит не только разработать программу практических действий по существенному улучшению структуры минерально - сырьевого потенциала легкоплавкого глинистого сырья, но и обосновать инновационные проекты по созданию новых минерально - сырьевых узлов и предприятий по производству как традиционно выпускаемых, так и новых видов керамических изделий.
Зайнуллин
Ильдус Ибрагимович -старший научный сотрудник ЦНИИгеолнеруда. Область научных интересов: минералогия глинистого сырья.
Рахимов Равиль Зуфарович -заведующий кафедрой строительных материалов, профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель РТ по науке и технике, лауреат Госпремии РТ, академик МАИ и АНК, член-корреспондент РААС, почетный работник высшего образования РФ. Область научных интересов: строительное материаловедение.
Дистанов Урал Галимзянович -главный научный сотрудник ЦНИИгеолнеруда, доктор геолого-минералогичес-ких наук, заслуженный деятель науки и техники РТ, академик МАМР (Международной Академии минеральных ресурсов), лауреат Госпремии РТ, лауреат Премии СМ СССР. Область научных интересов: минерагения осадочных формаций фанерозоя.
