IV. Surowce chemiczne

29. Geneza złóż soli

Utwory solne w dawnych epokach geologicznych powstawały w środowiskach morskich i lądowych, mogą powstawac również współcześnie. Dobrym przykładem tworzenia się złóż soli współcześnie jest zalew Kara Bogaz na morzu Kaspijskim. W tych obszarach o klimacie suchym i ciepłym sole uzyskuje się z wody morskiej poprzez ewaporację czyli odparowanie. Sole w utworach śródlądowych gromadzą się w słonych jeziorach, są to małe zbiorniki które zawierają osady soli o małej miąższości, nieregularnie rozmieszczone.

Sole kamienne i magnezowo-potasowe główny proces to ewaporacja. Do powstania tego procesu potrzebne są odpowiedni zbiornik, odpowiednie warunki klimatyczne: suchy klimat , (ale - jednorazowe odparowanie Morza Śródziemnego dało by warstwy zaledwie 24 m NaCl i 1,4 m CaSO₄₎ więc potrzebne jest ciągłe zasilanie zbiornika słoną wodą ( strefy przybrzeżne, laguny).

Ze względu na różnorodność warunków tworzenia się pokładów soli oraz wyjaśnienie znacznych miąższości pochodzenia morskiego istnieje kilka teorii powstania. Teoria barierowa, pustyniowa, zalewowa. Każda z tych teorii zakłada konieczność istnienia suchego i ciepłego klimatu, gdzie możliwe jest odparowanie wody i krystalizacja minerałów,. Panuje również zgodność co do wietrzeniowego charakteru substancji mineralnej, koncentrującej się w seriach solnych. Teoria barierowa - zakłada istnienie podwodnych barier, oddzielających pewne części zbiornika morskiego, które łączyły się z główna częścią basenu za pośrednictwem wąskiego przelewu, dzięki temu do zalewu dopływały tylko ograniczone ilości wody morskiej. Podwodne bariery mogły powstawać w wyniku ruchów tektonicznych, prądów morskich lub działalności eolicznej. Drugim warunkiem był suchy gorący klimat przy którym odparowanie w zalewie było większe

Teoria pustyniowa - zakłada, że złoża soli tworzyły się na kontynentach stopniowo zapadających się w warunkach klimatu suchego, ciepłego i pustynnego. Powstawały w wyniku rozpuszczenia soli pochodzenia morskiego, wytraconych w rozległych zapadliskach i przemieszczenia ich do bezodpływowych zagłębień terenu. Obniżenia te powstały w wyniku lokalnego zapadania się basenu sedymentacyjnego. W wyniku długotrwałego rozwoju tego procesu mogły powstać złoża o znacznej miąższości, która zależna była o d końcowej głębokości zagłębienia.

Teoria wielkich zalewów - złoża soli powstały w dużych, rozległych ale płytkich głębieniach na lądzie, które w wyniku ruchów tektonicznych ulegały ciągłemu obniżaniu, zbiorniki te zbiorniki te łączyły się z otwartym morzem , wąskimi ciśnieniami lub ulegały zalaniu, wskutek podnoszenia się morza.

W ten sposób powstało charakterystyczne zróżnicowanie facjalne osadów solnych, dobrze widocznych w cechsztyńskich złożach Europy środkowej. Warunkiem powstania utworów o dużej miąższości było długotrwałe cykliczne połączenie zbiornika solnego z otwartym morzem.

Podczas genezy soli powstają CYKLOTEMY solne (cyklotem: zespół różnych skał powstałych w trakcie jednego cyklu osadowego),

cyklotem SOLNY:

* sole potasowo-magnezowe (sylwin, karnalit, kainit i in.)

* sól kamienna

* siarczany (gips anhydryt)

* węglany (kalcyt, dolomit)

cyklotemy mogą być pełne lub niepełne (zazwyczaj pozbawione członu soli K-Mg)

30. Formy złóż soli.

* pokładowe i soczewkowe głownie w wyniku powstania w zbiornikach śródlądowych.

* wysady solne ...

- HALOKINEZA - plastyczne płynięcie soli pod naciskiem (nacisk nadkładu lub tektoniczny - kierunkowy)

- powstają: poduszki i wały solne, wysady oraz grzebienie i mury solne

wysady proste i diapirowe)

- tempo procesu: mm/1000 lat - 1 mm/100 lat, niekiedy krótkie okresy przyspieszenia:

3-4 mm/rok

- istnieją obszary silnej koncentracji struktur halokinetycznych, np. Zat. Meksykańska,

Iran, depresja nadkaspijska, .Nizina Polsko-Niemiecka

31. Minerały formacji solnych i zastosowanie soli

halit NaCl

sylwin KCl

karnalit KMgCl₃ თ 6 H₂O

kizeryt MgSO₄ თ H₂O

kainit Mg[Cl/SO₄] თ 3 H₂O

polihalit K₂Ca₂Mg(SO₄)₄ თ 2 H₂O

gips i anhydryt

Sól kamienna, poza przemysłem spożywczym, gdzie używana jest jako przyprawa i konserwant, odgrywa wielką rolę w przemyśle chemicznym jako ważny surowiec do produkcji chloru, sody, kwasu solnego. Stosowana jest też szeroko w przemyśle tworzyw sztucznych, w przemyśle azotowym, rafineryjnym, włókienniczym, skórzanym, w chłodnictwie, mydlarstwie, drogownictwie, hodowli, leśnictwie i w wielu innych gałęziach. Niektórzy autorzy wyliczają ponad 1500 zastosowań soli kamiennej. Sole potasowe zużywane są w 90 % do produkcji nawozów. Związki potasu znajdują też zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym, szklarskim, włókienniczym, w elektrometalurgii, fotografice, pirotechnice, w przemyśle lakierniczo-farbiarskim, perfumeryjnym i w wielu innych dziedzinach.

32. Rejony występowania i wydobycia soli w Polsce; formy złóż

- główny obszar wydobycia: centralne Polska, ponadto

- Sieroszowice-Polkowice (KGHM)

- udokumentowane złoża - wybrzeże Bałtyku

- Bochnia, Wieliczka - trasy turystyczne

Pomorze Wschodnie:

poziome, nie zaburzone pokłady soli kamiennej (częściowo potasonośnej) i polihalitu (należące do cyklotemu P₂1 - Werra), o miąższości sięgającej 100 m, położone na głęb. do 1000 m;

Sieroszowice:

* pokład o miąższości do 186 m (śr.: 60 m) należący do cyklotemu P₂1 (Werra),

* głębokość zalegania: ok. 950 m,

* wykształcenie kopaliny: sól kamienna krystaliczna
z domieszką iłu, przewarstwiana anhydrytem;

złoża Polski centralnej:

* wysady solne o szer. 1-2 km i długości do 25 km (Kłodawa),

* zdeformowane pokłady soli cyklotemów P₂2 (Stasfurt), P₂3 (Leine), P₂4 (Aller),

* spąg pierwotnego pokładu solonośnego (o miąższości przekraczającej 1000 m) znajduje się na głębokości ponad 6000 m,

* wykształcenie złóż: sole kamienne białe, różowe i zailone, sole K-Mg (karnalit, kizeryt), iły solne;

złoża Podkarpacia:

* pierwotny pokład soli (na głęb. ok. 400 m) został zdeformowany i wyciśnięty ku górze w wyniku nacisku płaszczowin karpackich,

* wykształcenie serii solnej: iły solonośne (z bryłami soli), sól szybikowa, spiżowa (zanieczyszczona piaskiem), sól zielona (zailona), anhydryt;

33. Sposoby pozyskiwania siarki (źródła).

Złoża

złoża siarki rodzimej

- osadowe: typu sycylijskiego i luizjańskiego

- wulkanogeniczne

siarka w złożach

- zasiarczonego gazu ziemnego („kwaśnego”): Kanada (Alberta), Rosja (Astrahań, Orenburg), USA (Teksas)

- wysokosiarkowej ropy naftowej: Zatoka Perska (Arabia Saudyjska, Irak)

złoża pirytów do produkcji kwasu siarkowego: Hiszpania (Tharsis, Huelva), Chiny (Gunfu, Sengie)

Typy złóż siarki rodzimej

Złoża typu sycylijskiego

* złoża związane z pokładami gipsowo-wapiennymi

* geneza: zespół procesów osadowych i diagenetycznych (rozkład siarczanów w środowisku morskim, w obecności bakterii siarkowych - anaerobowych)

siarczany

CaSO₄ + 2 C₂ (bakterie) Ⴎ CaS + 2 CO₂ redukcja siarczanów do siarczków

CaS + 2 CO₂ + 2 H₂O Ⴎ Ca(HCO₃)₂ + H₂S Ⴍ siarkowodór

2 H₂S + O₂ Ⴎ 2 H₂O + S₂ utlenienie siarkowodoru Ⴎ siarka

rodzima

Złoża typu luizjańskiego

* redukcja siarczanów (czapy gipsowe wysadów solnych) na skutek oddziaływania węglowodorów

siarczany

CaSO₄ + CH₄ Ⴎ CaS + CO₂ + 2 H₂O

CaS + CO₂ + H₂O Ⴎ CaCO₃ + H₂S siarkowodór

Złoża wulkaniczne

33. Złoża siarki w Polsce - rejony i metody pozyskiwania, charakterystyka złóż rejonu Tarnobrzega.

Siarkę wydobywa się metodą otworową (złoże Osiek), niegdyś - również metodą odkrywkową (Machów);

* W Polsce występuje siarka:

- rodzima w rej. Tarnobrzega,

- występująca w siarczkowych złożach metali,

- odzyskiwana z gazu ziemnego;

* rej. Tarnobrzega: mioceńskie wapienie osiarkowane; siarka rozproszona (impregnacyjna) oraz wypełniająca szczeliny i kawerny (zbita i krystaliczna),

* tarnobrzeskie złoża siarki występują w pasie o długości niemal 200 km - od rejonu Staszowa po wschodnią granicę kraju; w różnych kategoriach rozpoznania udokumentowano 14 złóż;

* średnia zaw. siarki w kopalinie: 25-30% (maks.: 70%),

* miąższość pokładu: 5-10 m, a głębokość jego zalegania: 20-350 m, polskie złoża siarki rodzimej stanowią ok. 25% światowych zasobów tego surowca;

---