Эти отложения сверху перекрыты 10-12 см столбом рапы, которая в летнее время полностью испаряется с выпадением тонкого рыхлого слоя соли - новосадки.

Промышленное значение имеет верхний современный пласт соли, залегающий горизонтально на неровной поверхности подстилающих соленосных илов и глин. Его максимальная мощность - 12-19 м (в юго-западной части озера), а минимальная - 4-5 м (в северной части озера). В разрезе этого соляного пласта сверху вниз выделяется новосадка (до 2-3 см), старосадка (1-50 см), гранатка (господствующая часть разреза пласта) и чугунка, образующая маломощные линзы среди гранатки. Местами, на глубине более 8-10 м, в составе пласта отмечаются галит-гипсовые галопелиты.

Новосадка представляет рыхлую, снежно-белую соль; старосадка характеризуется кристаллически-зернистой структурой и слоистой текстурой, а также большим количеством включений рапы. Гранатка - агрегат сростков крупных пористых кристаллов галита сантиметровых размеров. Сростки кристаллов имеют полногранную форму с обилием включений рапы, подчеркивающих их зоны роста; пространство между сростками заполнено рапой и илом. Чугунка отличается очень плотным кристаллическим строением и слоистой текстурой.

Верхний пласт соли является единой пластовой залежью. Содержание галита в ней превышает 90%; минералы-примеси - гипс, кальцит, единичные зерна карналлита. Кристаллы галита содержат частицы ила и включения рапы. Средний химический состав соли (мас.%): натрий - 36,16; хлор - 56,63; кальций - 0,92; магний - 0,23; сульфат-ион - 1,91; нерастворимый остаток - 3,66; кроме того, в тысячных долях %% устанавливаются бром, бор и калий. Запасы соли в верхнем рабочем пласте оцениваются в 775 млн т. Озеро Баскунчак в настоящее время является одним из главнейших источников пищевой поваренной и кормовой соли в России с ежегодной добычей около 3,2 млн т.

Озеро Кучук - месторождение рапы и сульфатных солей.

Озеро Кучук площадью свыше 170 км² (протяженность по меридиану 18 км, ширина - до 12 км) расположено в Кулундинской степи (Благовещенский район Алтайского края) в 5-б км к юго-востоку от более крупного озера Кулундинского. Оба озера находятся в пониженной части Кулундинской впадины, выполненной палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными песчано-глинистыми отложениями.

Бессточная котловина оз. Кучук является самой низкой частью Кулундинской впадины; она врезана в песчано-глинистые отложения неогена мощностью около 23 м под чашей озера и до 57 м в береговой части. Вышележащие четвертичные глины, пески и супеси имеют суммарную мощность от 10 до 37 м. Ведущая роль в водно-солевом питании озера принадлежит сульфатным подземным водам, связанным с четвертичными и неогеновыми отложениями; подчиненную роль играют воды р.Кучук, береговой поверхностный сток и атмосферные осадки.

Хемогенные донные отложения озера, имеющие максимальную мощность до 7,5 м в центральной части, представлены илами и мирабилитом; в их верхней части (до 0,6 м) фиксируется рыхлый слой новосадки мирабилита, выпадающей зимой и частично растворяющейся летом. Ниже новосадки находится корневая соль и иногда старосадка.

Перекрывающая хемогенные отложения высокоминерализованная поверхностная рапа имеет среднюю глубину около 1,3 м. В зависимости от изменения климатических условий и времени года уровень рапы колеблется: в течение года он может измениться на 0,5-0,7 м, а за многолетний период - до 1,5 м. Среднегодовой расчетный водный баланс озера складывается из повышения уровня рапы на 702 мм за счет поступления различных вод и понижения этого уровня на 712 мм за счет испарения с поверхности.

Корневая соляная залежь на дне озера занимает площадь около 135 км²; она сложена сростками кристаллов мирабилита размером 0,2-2 см в поперечнике. Изредка в ней появляются тонкие (3-10 см) прослойки тенардита. Особенностью залежи является наличие в ней участков (<окон>) значительных размеров (до 0,3 км), выполненных илами, либо илами с мирабилитом.

Состав поверхностной рапы в озере изменяется в зависимости от времени года: летом содержание в ней сульфат-иона составляет 5-6%, хлор-иона - до 14,7%, а зимой - 0,2-0,4% и около 10% соответственно; общая минерализация рапы летом максимальная (22-30%), а зимой минимальная (17-22%). В осенне-зимнее время при понижении температуры рапы из нее выпадает в осадок мирабилит, в весенне-летнее время новосадка этого минерала частично или полностью переходит обратно в раствор. При значительном понижении уровня и соответственно уменьшении объема рапы в ней увеличивается концентрация ионов хлора и магния, что приводит к совместной садке мирабилита и галита.

Промышленность использует поверхностную рапу озера: в летнее время она перекачивается в оз. Селитренное, где зимой осуществляется садка мирабилита; этот мирабилит в заводских условиях обезвоживается с получением товарного сульфата натрия (тенардита). Более глубокая переработка рапы позволяет получать из нее также поваренную соль, бром и бишофит. Корневая соляная залежь на дне озера является потенциально промышленным сырьем для получения мирабилита и тенардита.

Илецкое месторождение каменной соли.

Месторождение расположено к югу от г. Соль-Илецка в Оренбургской области. Геологически оно связано с соляным куполом (штоком), перекрытым песчано-галечными четвертичными аллювиальными отложениями. В плане купол имеет форму эллипса, вытянутого в северо-западном направлении, с размерами 2x0,9 км. Его контакты с вмещающими породами крутые, субвертикальные. По данным гравиметрии соль прослеживается до глубины свыше 2600 м.

От поверхности до глубины 100-150 м соляной шток прорывает неогеновые морские глины с линзами и прослоями песков, ниже - верхнепермские образования, представленные переслаиванием мергелей, песчаников, глин и известняков суммарной мощностью 1000 м. В северной части шток контактирует с породами сульфатно-соленосной свиты (галит с прослоями ангидрита) нижнепермского возраста. Считается, что шток образовался за счет выжимания вверх отложений галитовой свиты кунгурского яруса нижней перми. Вместе с ним на поверхность были выведены перекрывающие образования сульфатно-соленосной свиты.

Шток сложен бесцветным, снежно-белым, реже серым галитом равномернозернистой структуры. Чрезвычайно характерна полосчатая текстура, обусловленная чередованием светлых и более темных слоев мощностью в десятки см - до 1 м. Иногда в составе соли появляются редкие пласты ангидрита мощностью до 0,5 м. В верхней части штока встречен слой мощностью до 1 м с примесью калийных солей и гидроборацита - MgCaB₆O₁₁^.6H₂O. Соляные пласты штока смяты в интенсивные складки с преобладающим падением 75-85^o как результат соляной тектоники.

Месторождение разрабатывается с давних пор. Каменная соль добывалась открытым (карьеры) и подземным (камерным) способами. В настоящее время кровля соляного купола интенсивно закарстована, а старые горные выработки затоплены водой. Разработки ведутся лишь подземным способом. Добываемая соль отличается высоким качеством: содержание NaC1 составляет 97,8%; содержания других компонентов (мас.%): Са-0,3; Mg-0,02; сульфат-ион-1,12; нерастворимый остаток-0,38.

Верхнекамский бассейн калийно-магниевых солей.

Верхнекамский калиеносный бассейн расположен на западном склоне Урала в Пермской области, соответствуя Соликамской впадине Предуральского краевого прогиба. Бассейн вытянут более чем на 200 км в субмеридиональном направлении, имея ширину около 50 км. Площадь распространения соленосных отложений составляет 6,5-8 тыс. км², а калийных солей - около 3,5 тыс. км².

Соленосные отложения бассейна, незначительные в артинском ярусе, являются преобладающими в кунгурском ярусе нижней перми; они вытянуты согласно простиранию прогиба в субмеридиональном направлении, образуя несколько пологих брахискладок, с пологими (5-15^o) углами падения крыльев, разделенных поперечными перегибами. На отдельных участках отмечается довольно интенсивное смятие пластов с образованием многочисленных мелких складок и дизъюнктивных тектонических нарушений, сопровождаемых явлениями выжимания.

Рис. 23. Литолого-стратиграфический разрез верхней части соляной толщи Верхнекамского месторождения (по А.А.Иванову). 1 - каменная соль; 2 - карналлитовая порода; сильвинит: 3 - пестрый, 4 - полосчатый, 5 - красный; 6 - глинисто-карбонатные породы.

На участке Соликамского месторождения геологический разрез пород (снизу вверх) выглядит следующим образом (рис. 23):

В составе сильвинитового горизонта продуктивной толщи имеющего мощность до 40 м, выделяют пласты красных сильвинитов (KpIII^в, KpIII^б, KpIII^а, KpII, KpI), которые сменяются полосчатыми сильвинитами пласта А. Средние мощности этих пластов находятся в интервале 0,8-5,3 м, а разделяющий их каменной соли - 1-2,6 м. Красные сильвиниты обычно мелко- и среднезернистые, имеют слоистую и неяснослоистую текстуры. Сильвиниты пласта А имеют ясно выраженную полосчатую текстуру; их прослои в своих нижних частях сложены темно-красными зернами сильвина, а в верхних - бледно-розовыми и белыми разновидностями; тонкие прослои мелкозернистого галита окрашены в голубой цвет.

Выше сильвинитового горизонта в продуктивной толще находится сильвинит-карналлитовый горизонт средней мощностью 60 м, в котором выделяется девять пластов калийных солей (от Б до К) мощностью от 1 до 15 м; пласты сложены карналлитовой рудой, а местами - пестрыми сильвинитами. Карналлитовая порода (руда) состоит из округлых или угловатых зерен карналлита оранжевого или желтого цвета, сцементированных зернистым агрегатом галита; в меньших количествах присутствуют ангидрит, карбонаты (сидерит, магнезит) и глинистый материал. Пестрый сильвинит состоит из довольно крупных кристаллов чистого молочно-белого сильвина и бесцветной каменной соли, иногда загрязненной глинистым материалом; специфический облик породы обусловлен тонким чередованием слойков сильвина и каменной соли.

Надсолевая толща обводнена, причем на контакте с соляной толщей встречены хлор-натриевые рассолы, образовавшиеся в процессе выщелачивания. На отдельных участках карналлитовая порода соляной толщи под воздействием водных растворов теряла MgC1₂, превращаясь во вторичный сильвинит (<сильвинитовую шляпу>).

Считается, что в кунгурское время галогенные осадки отлагались во внутриконтинентальном бассейне морского типа, ограниченно связанного с морем. Восточной границей этого бассейна были горы Урала, а западной - неровный берег пологих поднятий Восточно-Европейской (Русской) платформы.

Объектом эксплуатации являются пласты KpII, А и Б. Карналлитовые руды пласта Б служат сырьем для получения металлического магния. Кроме того, они содержат небольшие количества брома, рубидия и акцессорные радиоактивные элементы, характеризуясь большим количеством газов (в основном метана, а также водорода и азота). Содержание К₂О в пласте КрП составляет в среднем по бассейну 19,08%, в объединенном пласте АБ - 23,94%; их мощности 5.0 и 3,4 м соответственно; содержание нерастворимого остатка не превышает 3,0%.

В бассейне на Соликамском и Березниковском участках действует четыре рудника производственных объединений "Сильвинит" и "Уралкалий". Руды отрабатываются на глубинах 250-350 м. При разработке сильвинитовых пластов используется камерная система без закладки выработанного пространства; разработка карналлита осуществляется камерной системой с почвоуступной выемкой. Геологические запасы сырых калийных солей бассейна составляют 219 млрд т (27,9 млрд т К₂О).

Старобинское месторождение калийных солей, Белоруссия.

Рис. 24. Схематический разрез соленосной формации в северо-западной части Припятского прогиба (по И.И.Зеленцову). 1 - мезозойские и кайнозойские отложения; верхнедевонские отложения: 2 - глинисто-мергелистый горизонт, 3 - соленосный горизонт, 4 - пласты калийных солей; 5 - индексы пластов.

Старобинское месторождение бессульфатных (сильвин-карналлитовых) калийных солей, открытое в 1949 году в 130 км к югу от Минска при проведении поисково-разведочного бурения на нефть, связано с соленосной верхнедевонской формацией, развитой в Припятском прогибе (рис 24). Структурно месторождение ограничено по площади контурами одноименной локальной синклинали с максимальными углами падения пород до 4-6°. Оно входит в состав Белорусского калиеносного бассейна как один из главных (наряду с Петриковским месторождением) промышленных объектов.

Фаменская соленосная толща на участке месторождения имеет мощность от 190 до 580 м и представлена чередованием субгоризонтально залегающих пачек соляных (преимущественно каменная соль мощностью до 65 м) и глинисто-карбонатных (мощностью до 43 м) пород. В разрезах соляных пачек выявлено четыре калиеносных горизонт~ залегающих в интервале глубин 365-1355 м и отстоящих друг от друга на 60-190 м; промышленное значение имеют второй и третий горизонты. Первый (верхний) горизонт залегает на глубине 352-616 м от поверхности земли; его мощность колеблется от 2 до 7 м.

Второй калийный горизонт распространен на площади свыше 1000 км², залегая на глубине 400-1000 м и располагаясь на 60-70 м ниже первого. Его мощность меняется от 1,8 до 4,38 м, составляя в среднем 2-2,2 м. Горизонт состоит из нижнего и верхнего сильвинитовых и разделяющего их промежуточного слоя каменной соли. Нижний сильвинитовый слой имеет среднюю мощность 0,88 м, а верхний - 0,70 м; оба они представлены чередованием слойков сильвинита (мощность 1-5 см), каменной соли (1-5 см) и галопелитов (0,3-0,5 см). Сильвиниты кирпично-красные, бледно-розовые и оранжево-красные, однородной и полосчатой текстуры; размер зерен сильвина 1-4 мм. Средние содержания (мас.%) основных компонентов в рудах горизонта: КС1 - 28,3 (К₂О - 17,88); MgC1₂ - 0,14; нерастворимый остаток - 6,4.

Третий калийный горизонт является основным объектом эксплуатации; он заключает около 80% промышленных запасов на месторождении. Горизонт развит на площади свыше 1000 км²; глубина его залегания 350-1200 м и более, а мощность колеблется от 5-14 до 25-28 м. В его разрезе выделяются два сильвинитовых и разделяющий глинисто-карналлитовый пласты мощностью (снизу вверх) 2,5-8 м, 4-20 м, 2,5-4,4 м соответственно. Разрабатывается нижний пласт, насчитывающий до шести слоев сильвинита мощностью каждого 0,8-1,6 м, разделенных слоями каменной соли с прослойками галопелитов. Производится выемка четырех нижних слоев, а верхние остаются в кровле для предохранения выработок от неустойчивых пород глинисто-карналлитового пласта. Разрабатываемые пласты сложены бледно-розовым до темно-красного сильвинитом полосчатой текстуры; размер индивидуальных зерен сильвина составляет 1-4 мм. Кристаллы сильвина и галита часто имеют кубический габитус и по зонам роста нередко обнаруживают пустоты, заполненные рапой или газом. Средние содержания (мас.%) основных компонентов в рудах горизонта: КСl - 21,1 (К₂О - 13,39); MgCl₂ - 0,36; нерастворимый остаток - 6,6. Выделяют четыре разновидности сильвинитовой руды: 1) массивный сильвинит с подчиненными галитом, глинами и пр. (содержание КСl более 75%); 2) полосчатая сильвинит-галитовая порода (50-75%); 3) вкрапленная сильвинитовая порода (10-15%); 4) галитовая порода с примесью сильвина (до 10%).

Четвертый горизонт, залегающий на 150-190 м ниже третьего, вскрыт отдельными скважинами; его мощность составляет 2-5 м.

Соленосная толща перекрыта мощной (230-400 м) толщей глинисто-песчанистых пород фаменского возраста, являющейся водоупорной. Выше ее залегают верхнемеловые песчаники и мел (15-30 м), палеогеновые глауконит-кварцевые пески (до 35 м), а также четвертичные пески, гравий и суглинки (35-80 м).

Месторождение относится к так называемым бессульфатным, в которых калийная минерализация представлена лишь сильвином и карналлитом. Образование таких месторождений связывают с выпадением солей из метаморфизованной рапы, почти не содержавшей сульфат-иона. Последний связывался практически нацело с гипсом и ангидритом, первыми выпадавших в осадок. Второй особенностью месторождения является высокое содержание в калийных солях нерастворимых примесей, преимущественно глинистых, что свидетельствует о значительном поступлении в солеродный бассейн терригенного материала.

Практически полное отсутствие грунтовых вод в соленосной свите, субгоризонтальное залегание ее пластов, их выдержанность по простиранию, отсутствие проявлений соляной тектоники и слабое развитие разрывных нарушений - благоприятные факторы для проведения подземной разработки месторождения. Месторождение эксплуатируется несколькими подземными рудниками производственного объединения <Беларуськалий> с 1961 г. Глубина отработки 370-850 м и более. Применяется в основном камерная система разработки с жестким поддержанием кровли. Высота камер около 3 м. Начальные разведанные запасы сырых солей месторождения по промышленным категориям составили 6,3 млрд т (968 млн т К₂О), а по категории С2 - 1,6 млрд т (256 млн т К₂О). Содержание брома в пластах варьирует в диапазоне 0,03-0,07 %.

Калийные соли Канады.

В результате открытий в 60-70-х гг. минувшего столетия крупнейших месторождений калийных солей в провинциях Саскачеван и Нью-Брансуик Канада заняла лидирующее положение в мире по запасам, добыче и экспорту этого вида сырья. В пересчете на К₂О ежегодный уровень добычи в стране на начало 80-х гг. значительно превысил 7 млн т, что составило 1/4 от мирового.

Подавляющая часть запасов и добычи калийных солей в Канаде связаны со среднедевонской эвапоритовой формацией Прери, залегающей на доступных для эксплуатации глубинах и обнаруживающей наивысшие концентрации К₂О в юго-восточной части провинции Саскачеван. Здесь промышленные запасы калийных солей, подсчитанные из расчета подземной добычи составляют 5x109 т, а для эксплуатации методом подземного растворения - около 7x1010 т.

Рис. 25. Калийные соли Канады (по П.В.Харбену и Р.Л.Бейтсу с упрощением). I - синклиналь Элк-Пойнт-Бродфью. II - поперечный разрез по линии АВ: 1 - известняки; 2 - доломиты; 3 - эвапориты; 4 - калийные соли; 5 - известковистые сланцы; 6 - горизонт Пешенз Лейк; 7 - горизонт Белле Плейн; 8 - горизонт Эстергази. III - положение эвапоритовой формации Прери в разрезе среднего девона: 1 - соли; 2 - карбонаты; 3 - сланцы.

Указанное рудное поле входит в состав обширного среднедевонского бассейна эвапоритовой седиментации, так называемой синклинали Элк Пойнт Бродфью (рис. 25), вытянутого в северо-западном направлении субпараллельно юго-западной границе докембрийского Канадского кристаллического щита на расстояние более 1500 км при ширине, местами достигающей 400 км. В течение времени с силура до среднего девона этот бассейн был местом максимального погружения в Западной Канаде. Среднедевонское море, наступавшее сюда с юго-востока, распалось на несколько локальных бассейнов с ограниченной циркуляцией воды и эвапоритовым режимом осадконакопления.

В разрезе среднедевонских образований этого бассейна выделяется три эвапоритовых цикла, каждый из которых начинался с отложения красноцветных слоев глинистых сланцев (Red Beds), продолжался осаждением карбонатных пород и завершался образованием эвапоритовых формаций, представленных каменной и калийными солями.

Продуктивная эвапоритовая формация Прери (рис. 25) завершает первый, наиболее значительный цикл, выделяемый в объеме группы Элк Пойнт; эта формация представляет более чем 200-метровую толщу галита, ангидрита, глин и калийных солей, подстилаемую рифогенными доломитами формации Виннипегосис (15-100 м), переходящими вниз в доломитовые сланцы формации Ашерн (10-20 м).

Перекрывающими продуктивную толщу образованиями являются глинистые сланцы, доломиты, карбонаты с участками эвапоритов второго цикла (формация Даусон Бей мощностью 20 м) и вышезалегающие карбонаты с локальными проявлениями эвапоритов третьего цикла (формация Соурис Ривер).

В составе продуктивной эвапоритовой формации Прери выделяются две зоны - нижняя (некалиеносная) и верхняя (калиеносная); последняя, в свою очередь, включает три калиеносных члена: Эстергази, Белле Плейн и Пешенз Лейк. Горизонт Эсергази сложен преимущественно каменной солью с прослоями сильвинита и примесью карналлита в его нижней части, а местами целиком представлен карналлитовой рудой с максимальной мощностью 18-21 м. Выше по разрезу находится пачка каменной соли мощностью 6-45 м.

Калийный горизонт Белле Плейн мощностью от 3-6 до 18 м представляет чередование слоев каменной соли, сильвинита и карналлитовой руды (главным образом в верхней части). Горизонт Пешенз Лейк сложен богатыми сильвинитами и карналлитовыми рудами суммарной мощностью до 10-15 м. Калийный горизонт перекрывается пачкой каменной соли мощностью 2-10, изредка до 30 м. На отдельных участках покровная каменная соль отсутствует.

Калийные руды весьма разнообразны по своему внешнему облику. Сильвиниты характеризуются молочно-белыми, бесцветными, красными и пестрыми окрасками; их структура от мелко- до крупно- и гигантозернистой (преобладает мелко- и среднезернистая); текстура - неяснополосчатая. Индивидуальные пласты калийных солей мощностью до 6-7 м в своих центральных частях сложены сильвинитом (сильвин+галит), переходящими по латерали в карналлитовый сильвинит или в карналлитсодержащую каменную соль. В северной части рудного поля пласты обогащены карналлитом, на юг возрастает доля сильвина, достигая максимума 30% в породе. В краевых частях бассейна наблюдаются перекрытия карналлитовой породы сильвинитовой, что противоречит естественному порядку выпадения солей в осадок. Такие необычные соотношения объясняются тем, что первоначально отлагавшийся карналлит при выщелачивающем воздействии рассолов освобождался от хлорида магния и превращался в сильвин.

Рассматриваемые пласты калийных солей, благодаря исключительно высоким содержаниям в них К₂O (25-30 и даже до 35%), сравнительной тектонической ненарушенности и залеганию на доступных глубинах, являются удобными для промышленной разработки. Погружение пластов происходит в южном и юго-западном направлениях: их минимальные глубины залегания 580-820 м отмечаются на севере, а максимальные - 2500-3700 м - на юге, близ границы с США. В Саскатауне, именующим себя <калийной столицей мира>, продуктивные слои имеют мощность свыше 60 м, залегая на глубинах 900-1200 м.

Разработка солей осуществляется на нескольких крупных рудниках; средняя годовая добыча каждого из них колеблется от 1 до 3,8 млн т KCl. В связи со сложными горно-геологическими условиями (наличие водоносных горизонтов в надсолевых отложениях, значительная глубина залегания продуктивных пластов и т.д.) используется преимущественно камерная система разработки с жестким поддержанием кровли; ширина камер составляет 6-8 м, а их высота - 3-4 м. В конце 70-х гг. на руднике Белле Плейн начал внедряться новый прогрессивный метод добычи - подземное выщелачивание калийных солей; благодаря этому методу стало возможным эксплуатировать мощные залежи на глубинах до 2000 м. Наряду с бесспорными достоинствами этого скважинного метода, выявились и определенные его недостатки: низкий коэффициент извлечения запасов (25-30%), высокая стоимость переработки рассолов в твердый товарный продукт. Метод экономически оправдывается при мощности отрабатываемых пластов около 15 м, высоким содержанием KCl в рудах (до 30%) и значительной мощности промышленного предприятия.

Стебникское месторождение сульфатных калийных солей, Украина.

Рис. 26. Продольный фациально-литологический разрез отложений воротыщенской свиты внутренней зоны Предкарпатского прогиба (по К.Б.Донченко с упрощением). 1 - перекрывающие песчано-глинистые породы; породы соленосной формации: 2 - соленосные брекчии, 3 - глины, 4 - песчаники, 5 - гравелиты, 6 - каменная соль, 7 - калийные соли; 8 - подстилающие аргиллиты и песчаники.

Стебникское месторождение, наряду с Калуш-Голынским, Марково-Россильянским и Бориславским, относится к числу главных промышленных объектов Предкарпатского калиеносного бассейна - основного поставщика сернокислых калийных солей для минеральных удобрений на территории бывшего Советского Союза. Этот бассейн находится во внутренней зоне одноименного краевого прогиба; соленосные отложения залегают в его молассах, образуя многоярусную толщу верхнего палеогена-нижнего неогена (рис. 26).

Месторождение расположено в нескольких км к юго-востоку от г. Дрогобыча, локализуясь в северо-восточном крыле крупной антиклинали, осложненной надвигами и вытянутой согласно общему простиранию краевого прогиба в северо-западном направлении. Геологический разрез месторождения суммарной мощностью около 1500 м представлен глинами, песчаниками, аргиллитами, мергелями и песчано-глинистыми брекчиями. Залежи солей приурочены к верхней части разреза - отложениям верхневоротыщенской свиты мощностью 200 м.

Калийные соли образуют пластовые и линзообразные залежи и располагаются на нескольких стратиграфических уровнях (горизонтах). Мощность отдельных линз достигает 150 м и более; некоторые из них прослеживаются по простиранию на 2-3,5 км, а по падению на 0,7 км. Пласты и линзы калийных солей смяты в узкие и глубокие складки с углами падения в крыльях 45-90^o, местами осложняясь разрывными нарушениями.

Минеральный состав залежей изменяется незакономерно на расстоянии сотен, а иногда и десятков м по простиранию и падению. Главные промышленные минералы; галит, каинит, лангбейнит, реже полигалит. Леонит, кизерит, шенит и др. соли обычно встречаются в качестве примесей, но местами становятся главными. Хлоридные калийные соли развиты ограниченно; обычно они приурочены к нижнему продуктивному горизонту. Как видно из этого перечня промышленных минералов, основную массу руд составляют сульфатные соли. Среди сульфатных солей (руд) различают лангбейнитовые, лангбейнит-каинитовые и каинитовые, а среди хлоридных - карналлитовые и сильвинитовые.

Лангбейнитовые соли отличаются крупно- и разнозернистой структурой, брекчиевидной и слоисто-брекчиевидной текстурой; они сложены (мас.%) лангбейнитом (32-43), галитом (36-42), полигалитом (8-9) и сильвином (3-4); доля нерастворимого остатка составляет 8-10%. Лангбейнит-каинитовые соли в отличие от лангбейнитовых содержат больше глинистого вещества, обладая неоднородной, брекчиевидно- неяснополосчатой текстурой; их минеральный состав (мас.%): галит (33-42), каинит (14-32), лангбейнит (8-16), кизерит и эпсомит (2-10), полигалит (8-10), сильвин (до 1), нерастворимый остаток (10-15), примесь ангидрита и карналлита.

Каинитовые соли включают (мас.%) галит (30-40), каинит (18-30), полигалит (до 7), кизерит и эпсомит (3-5), сильвин (0,5-5), ангидрит (1-5), карналлит (до 5), нерастворимый остаток (15-30).

Карналлитовые соли обладают крупно-, реже разнозернистой структурой, брекчиевидной и полосчатой текстурой; в их составе (мас.%): карналлит (70-80), галит (4-27), примеси сильвина и ангидрита. Сильвинитовые соли сложены галитом и сильвином с примесями ангидрита, полигалита и глинистого материала; они обнаруживают слоистую и брекчиевидную текстуры. Карналлитовые соли слагают нижнюю, а сильвинитовые - верхнюю части нижнего продуктивного горизонта.

Предкарпатские соляные месторождения, включая и Стебникское, формировались в пределах современной внутренней зоны краевого прогиба в локальных узких и длинных солеродных бассейнах вдоль прикарпатского берега. Эти бассейны сообщались с открытым морем, откуда поступала морская вода - основной источник солей. Высокая насыщенность галогенных отложений верхневоротыщенской свиты терригенным материалом, невыдержанность строения и морфологии залежей свидетельствуют о неровном рельефе дна бассейнов, сложном контуре береговой линии и постоянном привносе терригенного материала в ходе галогенеза. Предметом дискуссии является природа (осадочная? тектоническая?) соленосных брекчий, исключительно широко развитых в месторождениях Предкарпатского бассейна.

Объектом эксплуатации на Стебникском месторождении служат каинитовые, лангбейнитовые, лангбейнит-каинитовые и сильвинитовые руды с содержанием K₂O 10-12%, нерастворимого остатка - до 18%. Разработка ведется шахтным способом на глубинах 200-300 м. Крутозалегающие пласты и линзы разрабатываются системой камер с почвоуступной выемкой или системой подэтажных ортов с отбойкой калийных руд глубокими веерными скважинами. Высота этажа - 60 м, ширина камер - 12 м, их длина - 40-60 м, ширина целиков - 6 м. Балансовые запасы Стебникского месторождения составляют 118,3 млн т К₂О.

Рис. 27. Палеогеография цехштейна в Центральной Европе (по Гимму). 1 - краевая зона без соли; 2 - распространение пластов калийных солей или одного NaCl; 3 - серия Верра (цикл 1); 4 - серия Стасфурт (цикл 2); 5 - серия Лейне (цикл 3).

Калийные соли Германии.

Многочисленные месторождения калийных солей Германии связаны с цехштейновыми галогенными толщами, широко развитыми в пределах Северо-Германской низменности. Цехштейновый бассейн осадконакопления занимал огромную площадь от Северной Британии, захватывая Северное море, Нидерланды, Данию, значительную часть Германии и Польши (рис. 27). В настоящее время этот регион - один из крупнейших мировых поставщиков калийного сырья: его ежегодный уровень добычи в начале 80-х гг. минувшего столетия для Германии превышал 6 млн т К2О, что составляло более 1/5 части от мирового. Использование калийных солей (соответственно разработка месторождений и промышленная переработка солей) в качестве удобрений велась в Германии с 1860 г., когда была выявлена их ценность как необходимого компонента питания растений. До этого основным объектом добычи была каменная соль, а переслаивающиеся с ней калийные и калийно-магниевые соли рассматривались как бесполезные пустые породы, осложняющие разработки.

Цехштейновая соляная седиментация, происходившая в этом обширном мелководном бассейне, подразделяется на шесть эвапоритовых циклов, отражавших периодическую ингрессию соленых океанических вод. Повторяющееся затопление изолированных участков бассейна приводило к накоплению в них кластических осадков. В процессе повышения концентрации растворов в бассейне образовывались карбонатные и сульфатные породы и, наконец, мощные толщи галита, содержащие слои калийных солей.

По краям соленосного бассейна соли цехштейна залегают полого. В сторону его центральной части, то есть на площадях развития солей исключительной мощности и более значительного их погружения, образовались соляные штоки (рис. 28). Первые признаки соляной тектоники отмечены уже в триасе, наиболее активно она проявилась в эпохи пестрого песчаника и раковинного известняка, приведя к возникновению диапиров самой разнообразной, зачастую причудливой формы. Соленосные толщи осложнены третичными дизъюнктивными нарушениями, связанными с проявлениями базальтового магматизма.

Рис. 28. Схема развития соляных куполов в Северо-Германской впадине (по Трусгейму).

Цикл Z I (Верра) (рис 29) представлен 250-300 метровой толщей каменной соли, включающей два пласта калийных солей - Гессен (55-60% галита, 15-20% сильвина, 15-20% кизерита) и Тюринген (65% галита, 15% сильвина, 10% кизерита, 10% карналлита), чередующихся с карналлитовой брекчией, ангидритом и пелитовыми осадками. В своем разрезе оба пласта имеют прослои <твердой соли> (хартзальц: смесь галита, сильвина и кизерита) в лежачем боку и карналлита в висячем. Они разрабатываются в калийном суббассейне Верра Фульда к юго-востоку от Касселя. Пласты калийных солей по периферии этого суббасейна залегают на глубинах 250-300 м, а в его центральной части на глубине 900 м; их мощность сильно варьирует, составляя для слоя Гессен 2-10 м (в среднем 2,5 м), а для слоя Тюринген 2,5-4 м (в среднем 3 м).

Пласт Гессен сложен сильвинитовым хартзальцем с прослоями и включениями карналлита; имеются маркирующие глинистые прослои. Нижняя часть этого горизонта представлена преимущественно хартзальцем различного состава (иногда вверху с карналлитовой рудой); верхняя часть имеет карналлит-галитовый состав.

Пласт Тюринген во впадине Верра-Фульда имеет сложное строение и обнаруживает значительную фациальную изменчивость. В западной части впадины он разделяется на три зоны: сильвинит-кизеритовую (нижнюю) сильвинит-галитовую (среднюю) и верхнюю, сложенную либо вторичными сильвинитами с каменной солью, либо карналлитовой рудой, либо харзальцем. На востоке мощность этого горизонта увеличивается.

Толща пород цикла Z 2 (Стасфурт) (рис. 29) , включающая каменную соль, ангидрит, глинистый сланец, содержит в своей верхней части пласт калийных солей Стасфурт (55% карналлита, 26% галита, 17% кизерита, 2% ангидрита и глины с полигалитом и конкрециями борацита) мощностью 6-50 м. Пласт Стасфурт имеет весьма широкое площадное распространение. В краевых частях этого пласта резко повышается доля хартзальца. Типично повышенное содержание ангидрита в хартзальце, а также появление его кизеритовых и полисульфатных разновидностей. В настоящее время существенно карналлитовые породы не разрабатываются из-за пониженного содержания в них калия.

Рис. 29. Схематический разрез цехштейна в Центральной Европе (по Штолле). 1 - калийные соли (К); 2 - галит (Na); 3 - ангидрит (А); 4 - карбонат (Ca); 5 - глинистая порода (T).

Циклу Z 3 (Лейне) (рис. 29) соответствует мощная толща каменной соли, ангидрита, красных соленосных глин и других пород; в ее составе находятся два промышленных пласта калийных солей - Ронненберг (сильвин, карналлит, галит, немного кизерита) мощностью 5-10 м и Ридель (сильвинитовая порода, сложенная сильвином и галитом мощностью также 5-10 м). Калийные соли серии Лейне в отличие от солей первого и второго циклов характеризуются значительно более низкими содержаниями сульфатов. Пласт Ронненберг обнаруживает относительно равномерное распределение солей, но зачастую он тектонически сильно нарушен.

Все последующие циклы Z 4 (Аллер) (рис. 29), Z 5 (Оре), Z 6 (Фрисланд) в разрезах соответствующих серий на территории Германии представлены глинами, ангидритами и каменной солью без калийных солей. Лишь на севере в Нидерландах и в северо-восточной Англии (Уитби) отмечаются калийные соли в составе серии Аллер. В районе Уитби (рудник Балби) они представлены сильвинитовой породой, залегающей на глубине 1100-1200 м и имеющей мощность около 5,5 м.

Большинство калийных рудников Германии расположены в районах Ронненбург-Ганса, Зарштедт-Лерте, Фульда, Верра, Заале-Унструц, Стассфурт, Ашерслебен и др. Основным объектом разработок является хартзальц (твердая соль) - сильвинсодержащая руда с высоким содержанием примесных сульфатов магния и кальция. Она состоит из сильвина (3-25%), кизерита (18-30%), галита (40-60%), карбонатов и глинистых минералов (0,5-1%). Применяются разнообразные системы подземной отработки: камерная с почвоуступной выемкой, камерная многоярусная, слоевая и др. Широко используется закладка выработанного пространства. Рост производительности труда осуществляется путем постоянного совершенствования технологии разработки и внедрения нового горнодобывающего оборудования.

Назад | Содержание | Вперед