Тау жыныстарын пайдалану және қасиеттері

Кіріспе бөлім..............................................................................................................

Негізгі  бөлім..............................................................................................................

1.1. Тау жынысы туралы түсінік..............................................................................

1.2. Тау жыныстарының түрлері..............................................................................

2. Тау жыныстарын пайдалану және қасиеттері....................................................

Қорытынды................................................................................................................

Пайдаланған әдебиеттер...........................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе.

Тау-кен ісі дегеніміз - жер қойнауын игеру бойынша адамдардың қызметінің аймагы. Ол жер қыртысына  барлық түрдегі техногенді жерлерен  негізінде пайдалы қазбаларды алудан, оларды алғашқы өңдеуден өткізуден және тау-кен технологияларымен байланысты ғылыми зерттеулерден тұрады.

Кен ісі әр жерледе, әр түрлі уақытта дамыды. Тас дәуірінің  археологиялық көздері Африкада, Еуропада және Азияда табылған. Мыс  пен қола дәуірі Жерорта теңізі, кіші Азияда, Альпі тауларында, Оралда, Қазақстанда табылған. Темір дәуірі Кіші және Орта Азияда, Жапонияда, Батыс Еуропада дамыған. Тау-кен ісінің дамуымен қатар, пайдалы қазбалардың да дамуы өсті. Тас дәуірінде кенсіз, минералды шикізат  б.з.д. VII-V мыңжылдықта түрлі-түсті металдар (мыс, алтын, қалайы). Б.з.д IX-VIIIғғ темір рудалары пайда болды. Орта ғасырларда жанатын пайдалы қазбалар (мұнай, көмір), ал XX ғ радиоактивті кендер пайда болды. Тау-кен ісінің дамуын анықтайтын негізгі факторлардың бірі- кен өндірісінің құрылғылары болып табылады.

Минералдардың барлығы  «мономинералды» және «полиминералды»  болып екіге бөлінеді. Мономинералды  дегеніміз — тек бір ғана химиялық қосылыстан (мысалы, кварц, пирит), ал полиминералды  дегеніміз — бірнеше химиялық қосылыстан (минералдардың басым көпшілігі) тұратын минерал. Минералдар жиынтығының құрылуының бірнеше жолы бар:

Жер бетіндегі үдерістердің кезіндегі шөгінді тау жыныстарын құрайтын дәндердің қосылып өсуі немесе бөлінуі;

Атпалы тау жыныстарын құрайтын магманың кристалдануы; және

Сыртқы жағдайдың (мысалы, қысым мен температура) өзгеруі нәтижесінде метаморфозды тау жынысын құрайтын заттың қатты күйіндегі қайта кристалдануы.

Тау жыныстың осы үш түрі бір-бірінен дәндерінің арасындағы қарым-қатынасымен (текстурасымен) ерекшеленеді.

Шөгінді тау жыныстары келесі сипаттармен ерекшеленеді:

Дәнаралық шөкпе немесе ұсақ дәнаралық лай ұстап тұрған жұмыр немесе қырлы дәндер;

Ұзын біліктерінің негізгі  бағытын көрсететін саз минералдардың  ұсақ жиынтықтары;

Дәндердің арасында түзу шеттері мен үштік жалғастарды көрсететін минералдардың кристалды жиынтығы (мысалы, кәлсит);

Кәлситтің кесекаралық  шөкпесі немесе ұсақ кесекаралық  лай ұстап тұрған қазбалы кесектердің  жиынтығы;

Органикалық заттың жиынтығы (мысалы, лигнит немесе көмір).

Барлық атпалы тау  жыныстар байланыспалы текстурасын көрсететін минералдардың жиынтығымен ерекшеленеді.

Метаморфозды тау жыныстары  келесі сипаттармен ерекшеленеді:

Ұзын біліктерінің негізгі  бағытын көрсететін кристалды минералдардың  жиынтықтары;

Тең мөлшерлі және еркін бағытты теңмөлшерлі емес минералдардың кристалды жиынтығы;

Жапсарлы, ангедралды, кейде  сорайған минералдардың өте ұсақ дәнді жиынтығы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Жер қыртысын құраушы минералдық бір тектес заттарды тау жынысы деп атайды. Жердің сыртқы қыртыс қабаттары көбінесе қатты тастардан тұрады. Сол себепті тау жыныстарын анайы түсінікпен атағанда тастар деуге болады. Тастардың жер бетіне шыққан айқын күрделі түрлері тауларда кездеседі. Тау жыныстары деген сөздің өзі сол тастардың тауда кездесу түсінігінен шыққан. Олай болса тау жыныстарының орнына тастaр деген түсініктің өзін алуға да болар еді. Расында петрография деген сөздің өзі де сонан шыққан болатын (грекше петро — тас деген сез). Бірақ ерте кезде осылай алынғанымен қазіргі түсінікке ол дәл келе қоймайды. Өйткені жер кабаттарын құраушы минералдық бір тектес зат қатарына, яғни тау жынысы қатарына су, мұнай, көмір, топырақ, сияқты заттар да жатады. Бірақ бұларды тас деуге болмайды. Сондықтан тау жынысы деген түсініктің тастан көрі мағынасы кеңірек. Сонымен, петрография тау жыныстарын зерттеуші ғылым.            Тау жыныстарының шығу тегіне жалпы шолу жасап көрейік. Жердің үстіңгі қабатындағы тас қабықты құраған тау жыныстары алғашқыда балқыған тұтқыр заттан қатайып пайда болған. Демек, ол тау жыныстарын құраған минералдар мен кристалдар да алғашқыда сол балқыған заттан пайда болған. Онан кейінгі замандарда, жердің қатты тас қабығы құрыла бастасымен ондай тау жыныстары, күннің шағу, желдің қағу, судың шаю әсерінен бұзылып, бөлшектерге жіктеліп, ажырап үгітіле бастаған.                                                                                                        

Тау жыныстарының үгітіліп ұсақталған түйіршіктері суға еріп, химиялық әр түрлі қосындыларға айналып, тұнып, тығыздалып, бірігіп, басқа түрлі минералдарға және тау жыныстарына айналған. Мұнан кейін олар екінші рет қайта өзгеріп, тағы басқа тау жыныстарының түріне айналған. Жердің жүздеген миллиондаған ұзақ тарихы бойында осы әрекет көп қайталанып отырған. Сонымен қатар бертін келе-келе тау жыныстары мен минералдардың бұзылып өзгеруіне және жиналып құралуына тіршілік дүниесі де көп әсерін тигізген. Жердің тереңдегі ішкі ыстық қабаттарынан балқыған заттар қосындысы да (магма) анда-санда жер бетіне көтеріліп шығуын тоқтатқан жоқ . Олардың қатаюынан жаңа тау жыныстары пайда болады. Бұрын және жаңадан пайда болған тау жыныстары қайта өзгеріп, басқа минералдар мен тау жыныстарының түріне айналып отырады. Осы ретпен жер қыртысында пайда болған тау жыныстары мен минералдардың түрлері өте көп. Олардың бірсыпырасы адам баласының керегіне жұмсалады. Ондай минералдарды пайдалы қазындылар дейді немесе кен минералдары, кен тасы немесе руда дейді. Пайдалы қазындылардың жер қойнауынан шығатын орнын кен дейді. Жердің кен қазынасы таусылмас мол. Барлық асыл заттар, өнеркәсіп орындарының барлық керегі сол қазынадан табылады. «Асыл тастан шығады» дейтін халық мәтелі рас. Сол тастан шығатын асылды алмақ болып қарманудың арқасында адам баласы зор табыстарға жетті. Неше түрлі минералдар мен тау жыныстарының сырын ашып, түрлерін тапты. Қазіргі белгілі минералдардың түрі 3000 шамасында. Тау жыныстарының түрлері де 1000-ға қаралас. Бұлардың барлығын тізіп көрсетіп, жаттап алу мүмкін емес. Табиғаттың бүл сияқ ты көп түрлі заттарын тануда ғылымның тауып алған жеңіл әдісі бар. Ол әдіс — осы заттарды өзінің жаратылысына қарай белгілі топтарға бөлу, солардың әрқайсысына тән белгі қасиеттерін білу және әрқайсысының белгілі бір өкілдерін тани білу. Ботаника, зоология ғылымдарында, мысалы, өсімдіктер мен жануарларды топтарға, руларға, тұқымдарға, түрлерге бөледі, мұны систематика әдісі дейді. Сол сияқты минералдар мен тау жыныстарын да таптарға, топтарға, түрлерге бөледі. Сондай бөлінудің арқасында оларды тану, түсіну оңай болады. Тау жыныстарының негізгі топтарына тоқталайық.

1.2. Жер қабаттарын құрайтын барлық тау жыныстары үлкен үш түрлі топқа бөлінеді:

1. магмалық тaужыныстaры,
2. шөгінді тау жыныстары
3. метаморфтық тау жыныстaры.

Жер астынан балқып шыққан тас заттардан, яғни магмадан қатайып  пайда болған тау жыныстарын магмалық деп атайды. Мысалы, бұған жоғарыда айтылған гранит т. б. жатады. Тау жыныстарының ұсақ кесек, қиыршық құмдарынан, саздарынан, судағы химиялық ерітінділер тұнбасынан, жануарлар мен өсімдіктер қалдығынан құралған тау жыныстарын шөгінді (тұнба) тау жыныстары дейді. Бұлай аталу себебі осы айтылған ұсақ кесектер мен қиыршық құмдар сумен ағып келіп, желмен ұшып келіп, өздерінің салмақтарына қарай тұнады. Мысалы, кұм, құмтас, тұздар, саздар, т. б. Метаморфоза — өзгеру деген сез. Тау жынысы өзгеріп, бір түрден екінші түрге айналса, оны метаморфтық тау жынысы дейді. Мысалы, бор (элемент емес) жер астының қысым күшіне және ыстық температурасына ұшыраса, ол тығыздалып кристалды ізбестасқа немесе мраморға айналады. Мрамор метаморфтық жыныс. Бұл айтылған үш түрлі тау жыныстарының ішінен ең көп кездесетіні қайсысы деген сұраққ а екі түрлі жауап беруге болады. Жердің ең үстіңгі қыртысын алатын болсақ , онда шөгінді тау жыныстары басымырақ : мұнда 75% шөгінді жыныстар, қалған 25% магмалық және метаморфтық жыныстар. Егерде жердің 16 километрлік қалың қабатын алатын болсақ , ондағы басым көпшілігі магмалық тау жыныстары, яғни онда магмалық тау жынысы 95% шамасында, қалған 5% шөгінді және магмалық тау жыныстары. Жердің онан арғы терең қабаттарындағы жыныстардың барлығы дерлік магмалық жыныстар. Тау жыныстарын зерттеуші петрография ғылымының негізгі маңызы мен мақсатына және зерттеу әдісіне келетін болсақ , ол мынадай. Петрография ғылымы — тау жыныстарының минералдық және химиялық (элементтік) кұрамын, құрылысын, жаратылысын, сырт бейнесін, геологиялық және географиялық таралуын, өз ара қарым-қатыстарын, осыларға байланысты кен байлықтарын зерттеуші ғылым. Демек, бұл аса күрделі және пайдалы ғылым. Осы аталған мақсаттарына қарай петрографияның өзіне тән әдістері бар. Осы әдістердің бірсыпырасы жоғарыда айтылған минералдарды зерттеу әдістерімен бірдей немесе соларға ұқсас. Өйткені петрография зерттейтін тау жыныстары минералдардан тұрады ғой. Сонымен қатар петрографияның өзгешелік әдістері де бар. Солардың ішінде, әсіресе, көбірек тарағаны — оптикалық (микроскоптық ) , минералдық , эксперименттік және геологиялық әдістер. Оптикалық әдіс минералогия бөлімінде айтылған минералдық әдістер арқылы тау жыныстарының құрамы мен құрылысын ажыратады. Қандай заттың болса да құрамы мен құрылысы оның жаратылыс жағдайына байланысты, сондықтан тау жыныстарының да жаратылысын білуге болады. Эксперимент жасағанда тау жыныстарын кептіру, қыздыру, еріту, балқыту, ұсату-жаншу сияқты әр түрлі термодинамикалық, физикалық және химиялық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің арқасында, бірінші жағынан, тау жыныстарының қандай жағдайларда құрылғандығы айқындалса, екінші жағынан, оларды қалай пайдалануға болатындығы көрсетіледі, үшінші жағынан, техникалық петрография әдістеріне жол ашылады. Техникалық петрография ғылымның жаңа тарауы. Сондықтан бұған біраз тоқталып өтейік.

Магматикалық тау жынысы ашық жолақтары арқылы лава ағыны бағытын байқауға болады. Атылу сипатына (лаваның ағыл-тегіл ағуына не жарылыспен атқылануына) байланысты жыныстардың 2 типі түзіледі: эффузивті тау жыныстары және пирокласты жыныстар (жанартау күлі, құм, туфтар, туфты брекчий). Сондай-ақ, жанартаулық тау жыныстарының аралық типі — туфолавалар және игнимбриттер ажыратылады. жанартаулық тау жыныстар қалыптасу жағдайына қарай эффузивті, экструзивті, жанартаулық-кесекті, жанартаутекті-шөгінді болып ажыратылады. Эффузивті тау жыныстары магманың лава күйінде жер бетіне ағып шығып қатаюынан қалыптасады. Олардың пішіні лаваның тұтқырлығы мен сол ауданның жер бедеріне байланысты күмбез, конус тәрізді төбелер болып қалыптасады. Экструзивті жыныстар тұтқыр магманың сығылып шығып күмбез пішінді болып қатаюынан қалыптасады. Бұл екі топтың жыныстарының петрографиялық сипаттамасы бірдей, айтарлықтай айырмашылығы болмағандықтан, оларды бірге эффузивті жыныстар деп қарастырады. Олар құрамындағы SіO2-нің мөлшері бойынша ультранегізді, негізді, орта және қышқыл жыныстар болып бөлінеді. Құрылымы порфирлі, микролитті, жартылай шынылы; нақышы жолақты, ақпалы, тығыз, қуысты болады. Эффузивті жыныстардың сыртқы кейпі қатты өзгерген көне түрлері палеотипті, ал кейпі сақталған жасырақтары кайнотипті жыныстар деп аталады. Кайнотипті жыныстардың көп тараған түрлері: базальттар,андезиттер, трахиттер; химия құрамының сәйкестігі жағынан палеотипті сыңарларына: диабаздар, базальтты және андезитті порфириттер, трахитті және липаритті порфирлер жатады. Жанартаулық-кесекті жыныстар эффузивті кесекті, эксплозивті кесекті және шөгінді жанартау кесекті болып бөлінеді. Эффузивті кесекті жыныстарға лавамен цементтелген лава кесектерінен тұратын кластолавалар мен гидрохимия материалдармен цементтелген лава кесектерінен тұратын лавокластолиттер жатады. Эксплозивті кесекті жыныстар түгелдей жанартаудың атқылау өнімдері — пирокластардан тұрады. Шөгінді жанартау кесекті жыныстарда пирокластық материал 50 — 90%, ал шөгінді материал 10 — 50% құрайды. Олар туффиттер деп аталады. жанартаулық тау жыныстар Қазақстанның барлық аймақтарында кеңінен тараған. Олармен темірдің, полиметалдың, мыстың, марганецтің, күкірттің,алтынның және басқа да элементтердің кендері бірге кездеседі. Құрылыс материалы ретінде кеңінен қолданылады.

Магмалық тау жыныстары  жер қабатында магманың суып қатаюынан  немесе вулкандық атпалардан жер  бетіне төгілгені лаваның суып қатаюынан  пайда болады. Магмалық тау жыныстары  әр түрлі белгілеріне — шығу тегінің  жағдайларына, химиялық кұрамына, минералдық құрамына т.б. қарай жіктеледі. Шығу және қатаю жағдайларына қарай олар тереңдік немесе интрузивтік және төгілме немесе эффузивтік болып бөлінеді.

Егер магма жердің ішкі қабатында  қалатын болса, ол келешекте бірте-бірте  суынады да, оның жақсы кристалдануына мүмкіншілік туады, сондықтан тереңдік магмалық жыныстарда кристалды түйірлі құрылыстар пайда болады. Егер магма жер бетіне төгілсе, ол тез салқындайды да, көбінесе кристалсыз шыны немесе порфир құрылыс түзіледі, олардан төгілмелі жыныстардың вулкандық түрлері пайда болады.

Төгілмелі магмалық тау жыныстары  өз алдына кайнотип және палеотип болып  екі түрге бөлінеді. Грек тілінде  кайнос — жаңа, палеос — алғашқы  немесе ескі деген сөз. Палеотип төгілмелі  магмалық жыныстардың химиялық жолмен күшті бұзылып өзгерген, ескірген түрі, ал кайнотип төгілмелі жыныстардың өзгермеген түрі. Магмалық тау жыныстары ішіндегі кремний тотығының мөлшеріне қарай 5 топқа бөлінеді.

Ультрақышқыл жыныстар, Si02 > 75%, яғни құрамында бос кварц  өте көп.

Қышқыл жыныстар, Si02 —75—65%, яғни құрамында бос кварц кеп.

Орташа жыныстар, Si02—65—52% яғни құрамында  бос кварц аз. Мұнда сілтілі  жыныс, яғни кварц орнында сілтілі  минералдар бар.

Негізді жыныстар, Si02 —52—45%, яғни құрамында  бос кварц жоқ.

Өте негізді жыныстар, Si02 —45%, яғни құрамында кваритіпті жоқ.

Ультрақышқыл және қышқыл магмалық жыныстарға кіретіндер: аляскит, гранит, гранодиорит, дацит және олардың  төгілмелі түрлері (аналогтары). Орташа магмалық жыныстарға кіретіндер: диорит және олардың төгілмелі түрлері  сілтілер — сиенит, нефелинді сиенит. Негізді магмалық жыныстарға кіретіндер: габбро және лабрадорит, базальт. Өте негізді магмалық жыныстарға кіретіндер: перидотит, дунит, пироксенит. Сонымен қатар тау жыныстарында сілтілі металдар тотықтары көп болса, ал кремний мен алюминий тотықтары аз болса, оны сілтілі жыныстар деп те атайды. Нефелинді сиенит осыған жатады.

Қолдан жасалған көп  заттар кұрамы мен құрылыстары жағынан  табиғи тау жыныстарына өте жақын  келеді. Мысалы, әр түрлі керамика, фарфор-фаянс, шыны сияқты заттар силикатты тау жыныстарына жақын. Цемент жасау, кірпіш ертеу сияқты істерде де табиғи тау жыныстарында болатын жағдайлар кездеседі. Ал металдар қорытатын заводтардан шығарылатын шлактарды алатын болсақ , олар вулкандық тау жыныстарына өте ұқсас. Қысқасын айтқанда қазіргі техникада көптеген жыныстар қолдан жасалады. Оларды техникалық петрография зерттейді. Техникалық петрография әдістері мен табыстары табиғи петрографияға да қолданылады. Демек, бұл да петрографиянын эксперименттік әдісінің бір түрі деуге болады.

Петрографияның геолгиялық зерттеу әдісіне келетін болсақ, ол алдыңғы айтылған әдістердің бәрінен де гөрі қажеттірек. Өйткені лабораториялар мен заводтарда қанша дәл зерттеулер жүргізілгенімен ол жер қойнауында болатын табиғи геологиялық күрделі зор өзгерістердің құбылысын дәл бере алмайды. Жер бетінің әрбір бөлшектерінде және терең қабаттарында түрліше геохимиялық және геофизикалық жағдайлар болады. Солардың әрқайсынына тән тау жыныстары құрылады. Тау жыныстарының құралуына, бірінші жағынан, сол жердің геологиялық тарихы мен ішкі құрылысы әсер ететін болса, екінші жағынан, оның физика-географиялық жағдайы әсер етеді. Осылардың барлығын тау жыныстарының табиғи орнындағы жағдайында зерттеп, олардың жатыстары мен қатыстарын өз ара салыстырмаса болмайды. Көбінесе әр аудандағы тау жыныстарының өзіне тән түрлі-түрлі өзгешеліктері болады. Көп зерттеп көзі қаныққан адамдар бір таудың тасын екінші таудікінен айыра біледі. Осыған сүйене отырып петрографиялық аудандар, зоналар және провинциялар белгіленеді. Мысалы, Алтай, Урал, Сарыарқа сияқты үлкен аймақтар петрографиялық провинциялар болып табылады.