Бишофит

Синонимы:

Группа

Происхождение названия

Минерал бишофит (MgCl2 • 6Н2O) получил свое название (дано Оксениусом в 1887 г.) в честь немецкого химика и геолога Г. Бишофа. Он впервые обнаружил его в соляных месторождениях Германии — цехштейновых соленосных отложениях верхней перми, в парагенезисе с галитом, карналлитом, кизеритом, лангбейнитом и другими калийно-магниевыми солями.

Английское название минерала Бишофит - Bischofite

 

Содержание

Бишофит
Бишофит
  • Химический состав
  • Разновидности
  • Кристаллографическая характеристика
  • Форма нахождения в природе
  • Физические свойства
  • Химические свойства. Прочие свойства
  • Диагностические признаки. Спутники.
  • Происхождение минерала
  • Месторождения
  • Практическое применение
  • Физические методы исследования
  • Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
  • Купить

 

Формула

Химический состав

Химический теоретический состав: Mg — 11,96; Cl — 34,88; Н2O — 53,16. В качестве изоморфной примеси может содержать Br, так как изоструктурен с MgBr2• 6Н2O. В природном первичном бишофнте отмечалось до 1% Br, вторичный бишофит из Озинок содержит не более 0,1% Br.
Состав бишофита из Леопольдсхала (анал. Кёниг): Mg — 11,86; Cl - 35,04; Н2O- [53,10]. Плотность 1,65.

Разновидности

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Моноклинная. C2h3 - C2/m

Моноклинная ячейка может быть заменена примитивной триклинной псевдоромбоэдрической ячейкой в два раза меньшего размера.

Класс. Призматический C2h-2/m (L2PC)

 

Кристаллическая структура

В структуре каждый атом Mg окружен шестью молекулами воды по правильному октаэдру. Из восьми соседних с Mg атомов Cl, 2Сl находятся ближе к комплексу Mg(H2O)6 и располагаются на двух противоположных концах линии, соединяющей середины граней октаэдра из Н2O. Таким образом, в структуре имеются группы Mg(H2O)6Cl2, что свидетельствует о ее молекулярном характере. Остальные шесть атомов Сl расположены на несколько большем расстоянии от Mg и образуют кольцо в плоскости, перпендикулярной к оси молекулы. Оси удлинения молекул почти точно перпендикулярны к плоскости (201).

Главные формы:

 

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Облик кристаллов определяется формами m, о, r, реже а, в единичных случаях отмечались с, s и u. Кристаллы вытянуты вдоль оси с или вдоль ребра зоны (111) : (111), короткопризматические до игольчатых. Грани иногда очень гладкие.

 Двойники по [112] с плоскостью срастания, почти параллельной (110), и углом между осями с обоих индивидов, равным 83°04'.

Агрегаты. Зернистые, листоватые, волокнистые и параллельно- волокнистые агрегаты, скопления игольчатых кристаллов.

Физические свойства

Оптические

Цвет. Бесцветен или белый, также мясокрасный.

Черта

Блеск стеклянный, иногда матовый.

Отлив

Прозрачность. Прозрачен и полупрозрачен.

Показатели преломления

 Ng = , Nm = и Np =

Механические

Твердость 1—2.

Плотность 1,65

Спайность нет.

Излом раковистый до неровного.

Уже при минимальных нагрузках легко деформируется благодаря скольжению по плоскости (110), движение происходит вдоль ребра (110) : (201), грань (201) перемещается параллельно самой себе.

Химические свойства

Очень легко растворяется в воде и в спирте. На вкус жгучий, горький.

Прочие свойства

Поведение при нагревании. При нагревании в закрытой трубке мутнеет, растрескивается, выделяет обильные пары воды, затем пары НСl. В условиях более медленного нагревания при 116,8° плавится. На кривой нагревания фиксируется несколько термических эффектов, соответствующих стадиям дегидратации. Обезвоживание бишофита в различных условиях проводилось Серови и Тителем, среди продуктов обезвоживания рентгеновским методом обнаружены MgCl2 -4Н2O, MgCl2 -2Н20 и MgCl2 Н20.

Искусственное получение минерала

Образуется при выпаривании водного раствора хлорида магния.

Диагностические признаки

Сходные минералы

Сопутствующие минералы. Галит, кизерит, карналлит, сильвин и ангидрит.

Происхождение и нахождение

Изменение минерала

На воздухе расплывается, особенно быстро при низкой температуре.

Месторождения

Встречается в месторождениях ископаемых солей и среди осадков озер.
В месторождениях каменной и калийных солей — в незначительных количествах наряду с другими второстепенными минералами соляных залежей. Ассоциируется с галитом, кизеритом, карналлитом, сильвином и ангидритом.
В Озинках (Саратовская область.) в смеси с галитом образует пласты мощностью в несколько метров, а также встречается в виде прожилков в соляной толще, часто с тончайшими ответвлениями, отходящими далеко от основного прожилка. В Леопольдсхале (Саксония-Анхальт, Германия) в кпзеритсодсржащей каменной соли образует прослои мощностью 2—3 см, параллельно-волокнистого, реже листовато-зернистого сложения. Встречается также в Стасфурте и Виненбурге (Саксония, Германия).
Вероятно, частично имеет первичное происхождение — осаждался в определенных условиях в конечные стадии усыхания солеродного бассейна. Также возникает в качестве вторичного образования в процессе диагенетического и эпигенетического изменения осадков, в частности, при разложении карналлита.
В соляных озерах образуется периодически при интенсивном испарении рапы в виде блестящих игольчатых кристаллов. В некоторых соляных озерах России — в Крыму (Перекопская группа озер, Сакское) и Поволжье (Эльтон, Волгоградская область) в самое сухое время года в прохладные ночи выпадает слоем толщиной 7—10 см и утром вновь исчезает. На озере Старом (Украина) в засушливые годы наблюдалось непрерывное интенсивное выпадение бишофита в течение месяца. Садка бишофита ежегодно происходит также в озерах Аральского района в Казахстана.

 

Практическое применение

Природный практического значения не имеет. Искусственная соль употребляется для получения металлического Mg, для изготовления магнезиального цемента и медицинских целей.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

 

Главные линии на рентгенограммах: 

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифа в проходящем свете бесцветен. Двуосный (+). Плоскость оптических осей перпендикулярна (010). Np = b, cNm около 91/2°. Дисперсия слабая r>v. В процессе полировки очень легко деформируется с образованием многочисленных двойниковых пластинок.
 



Актуальной задачей экономического и социального развития нашей страны является интенсификация поисков и разведки месторождений различных полезных ископаемых, увеличение разведанных запасов минерального сырья, улучшение использования природных ресурсов, более полное и комплексное освоение минеральных богатств, улучшение охраны природы. Одной из проблем экономики является изучение и эффективное применение в народном хозяйстве новых или малоиспользуемых полезных ископаемых. К таким еще слабо изученным и неосвоенным видам минерального сырья в нашей стране относятся бишофитовые руды (MgCl2 • 6Н2O), мощные залежи которых были выявлены при нефтегазопоисковых работах объединением «Нижневолжскнефть» на территории Нижнего Поволжья. Здесь в недрах сосредоточены огромные запасы минеральных солей: каменная соль, сильвин- и карналлитсодержащие бишофитовые породы, являющиеся важной минерально-сырьевой базой для развития различных отраслей химической промышленности, производства минеральных удобрений и многих других.
Установлено региональное распространение бишофитовых пород, которые прослежены на территории Саратовской, Волгоградской, Астраханской областей и на севере Калмкии. Бишофитовые пласты приурочены к соленосным образованиям кунгурского яруса нижней перми. Глубина залегания их кровли изменяется от 900 до 1900 м. В разрезе выявлено два основных пласта мощностью 10—30 м на севере Волгоградской и в пределах Саратовской областей и 40—60 м — на юге Волгоградской области.
Бишофитовые залежи изучались попутно при поисково-разведочных работах на нефть и газ, в связи с чем сведения о геологическом строении перспективной территории (Волгоградское месторождение) имеются лишь для отдельных участков — площадей нефтяного бурения. К настоящему моменту месторождение не подготовлено для промышленного освоения, однако геологическое строение, состав, распространение и условия накопления залежей бишофита и вмещающей соляной толщи в определенной степени изучены.
Сочетание таких факторов, как выгодное географическое положение региона; наличие железной дороги, водной магистрали (р. Волга) и автомагистрали, электроэнергии; благоприятные горно-геологические параметры месторождения; огромные прогнозные ресурсы сырья; малоценные земли, пригодные для размещения промышленных предприятий и утилизации отходов производства, позволяет рассматривать месторождение бишофита, как высокоперспективное и экономически весьма выгодное для эксплуатации. Особозначение для ускоренного хозяйственного освоения региона имеет создание в Прикаспии крупнейшего нефтехимического комплекса по переработке уникальных запасов серогазоконденсата.
Проведенный комплекс геологических и технологических исследований показал необходимость и важное народнохозяйственное значение промышленного освоения бишофитовых залежей Нижнего Поволжья. По качеству руд и их запасам они уникальны, подобные им в мире неизвестны. Отечественный и зарубежный опыт позволяет эффективно использовать бишофит и продукты его переработки во многих отраслях народного хозяйства. Только в 1984—1985 гг. разными организациями г. Волгограда получено около 30 авторских свидетельств по применению бишофита и получению его производных. Широкое и комплексное использование природного бишофита Поволжья в массовых масштабах уже сейчас целесообразно в медицине, металлургии, сельском хозяйстве. Доказана возможность попутного получения из бишофитовых залежей брома и ценных соединений. Эти работы продолжаются.

Бишофит — минерал группы минеральных солей. В химическом отношении это водный хлорид магния (MgCl2 • 6Н2O). Среди многочисленных соединений магния бишофит представляет исключительное явление — он образуется из растворов, выпадая в осадок одним из последних минералов в эвтоническую стадию кристаллизации рапы солеродного бассейна.


Геохимия магния


Магний является достаточно распространенным элементом в природе и занимает 8-е место (2,35% веса земной коры), а среди конструкционных материалов по масштабам применения он уступает лишь алюминию и железу. Магния в земной коре в четыре раза больше, чем титана, в двадцать с лишним раз больше, чем меди, в 1100 раз больше, чем свинца, но вчетверо меньше, чем алюминия, в два раза меньше, чем железа.
В чистом виде магний представляет собой легкий и прочный серебристо-белый металл плотностью 1,74 г/см3, с температурой плавления 651° С, который на воздухе быстро покрывается защитной окисной пленкой.
В свободном виде в природе он отсутствует и находится в составе различных соединений. Число минералов магния составляет около 200, из них около 100 гипергенных. Магний характерен как для глубинных образований земной коры (ультраосновные породы содержат 25,9% магния, что превышает кларк литосферы — 1,87%), так и для зоны гипергенеза, где он накапливается преимущественно в конечных водоемах стока — океанах, морях и озерах. Миграция происходит в виде хорошо растворимых сульфатов и хлоридов. Магний имеет много общих черт с другими наиболее подвижными и дисперсными элементами — натрием, калием, хлором, бромом, йодом. Ион магния (Mg2+ ) придает растворам горький вкус. Галогениды магния, за исключением MgF2, сильно гигроскопичны и на воздухе расплываются.
Морская вода содержит 1,3 г/л магния (0,13%), основным источником которого в океанах служили продукты выветривания горных пород материков. В морях прошлых геологических эпох магний концентрировался в доломитах и магнезиальных силикатах (палыгорскит, сепиолит). В современную эпоху накопление доломита и магниевых силикатов в илах происходит лишь в континентальных озерах содового типа. При сильном испарении озер сульфатного типа осаждаются сульфаты магния и основная соль углекислого магния. Последняя выпадает в осадок хемогенным путем из вод в щелочной обстановке при большой температуре и высоком содержании СО2. В осолоняющихся морских лагунах выпадение солей магния происходит на поздних стадиях их развития после осаждения галита, причем сначала осаждаются сульфаты магния, а позднее — его хлориды.
В грунтовых и речных водах магний занимает 2-е место после кальция. Его содержание составляет nх10-3—nx10-2 г/л. В реках аридных районов магния несколько больше, чем в реках гумидных областей.
Он является необходимой составляющей живого вещества и участвует в биологическом круговороте. В биосфере наблюдается энергичная его миграция и дифференциация, в которой главная роль принадлежит физико-химическим процессам. Магний слабо задерживается в биологическом круговороте на континентах и со стоком поступает в океан. В живом веществе его в среднем содержится 4• 10-2 %, что в 12 раз меньше, чем кальция, т. е. он менее биофилен. Тем не менее в живых организмах магний играет важную роль стимулятора обмена веществ и содержится в костном веществе, мышечных и нервных тканях, крови (Николаев, 1978). Вместе с кальцием магний участвует в построении скелета низших животных.
Магний необходим и животным, и растениям. При его дефиците развивается тяжелое заболевание — травяная тетания. Так же вреден его избыток.
Магний — необходимая составная часть красящего вещества растений — хлорофилла, играющего важную роль в процессах усвоения углекислоты. В состав хлорофилла входит до 2% его. По подсчетам ученых, в хлорофилле растений нашей планеты находится 100 млрд т магния. Без него нет хлорофилла, а без хлорофилла не было бы жизни на Земле.


 Источники магнийсодержащего сырья и способы получения хлористого магния


Важнейшими соединениями, применяемыми в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, являются хлористый магний, магнезия (окись магния и основной углекислый магний), а также сульфат магния и некоторые другие соли (Позин, 1974). Основными источниками соединений магния до настоящего времени служат залежи доломитов и магнезитов, морская вода, соляные месторождения с карналлитом и рассолы соляных озер.
Морская вода — практически неисчерпаемый источник соединений магния, в которой его содержание составляет 1,3 г/л. На каждый кубический метр морской воды приходится почти 4 кг магния, а во всем Мировом океане — 60 • 1015 т. Повышенные концентрации его наблюдаются в рассолах соляных озер — Крымских, в Кулундинской степи, в Сиваше, Каспийском море. Если морская вода содержит менее 1% хлоридов и сульфатов магния, то в рапе некоторых Перекопских озер в Крыму хлорида магния 20 и более процентов. В рапе Сивашского залива находится более 35 млн т сернокислых и хлористых солей магния (Николаев, 1978). Существенно повышены его концентрации в заливе Кара-Богаз-Гол, который почти на одну треть заполнен хлористым магнием, и в озере Эльтон (Зайцев, Толстихин, 1972), где в летний период содержание солей магния достигает 30%. Весьма высокой стадии концентрирования достигают рассолы Кардуанских озер, расположенных в дельте Волги. Минерализация рапы в некоторых из них — 450 г/кг, а магния находится до 89% от суммы катионов (натрия — 7—8%).
В связи с открытием природных залежей бишофита следует рассмотреть существующие технологии промышленного получения хлористого магния. Хлористый магний (MgCl2) безводный плавится при 718° С. В присутствии следов воды разлагается на НСl и MgO. В интервале температур от —3,4 до 116,7° С устойчив кристаллогидрат MgCl2 .• 6Н2O (бишофит).
Для получения товарного продукта — концентрированного хлормагниевого щелока (35% MgCl2) и плавленого бишофита (46% MgCl2) используются различные методы (Здановский, 1972; Позин, 1974). Производство хлористого магния (MgCl2 • 6Н2O) из морской воды, рапы озер и лиманов осуществляется после садки солей и извлечения брома, с использованием метода естественного испарения (солнечная выпарка) исходной морской воды и рассолов соляных озер морского типа при температуре 25°. Бишофит начинает выделяться в осадок совместно с галитом и некоторыми другими солями из эвтонических рассолов высокой концентрации. Практически рапу обычно выпаривают более интенсивным заводским способом, используя солнечное тепло лишь на начальной стадии концентрирования природных вод до 20—30% MgCl2. Десульфатизируют рассолы растворами СаСl2, а окислы железа и органические примеси удаляют обработкой известью и малым количеством бертолетовой соли (хлорат калия).
Хлористый магний получают из морской воды и химическим способом — без ее предварительного сгущения и садки галита путем химической переработки морской воды. С помощью известкового молока непосредственно из морской воды осаждается гидроокись магния Mg (ОН)2. Затем осадок, содержащий около 25% Mg(OH)2, смешивается с разбавленным раствором MgCl2 и нейтрализуется соляной кислотой. Полученный раствор (до 15% MgCl2) выпаривают.
Существует и другой способ перевода осадка Mg(OH)2 в хлористый магний, где он в растворе СаСl2 подвергается карбонизации:
Mg (ОН)2+CaCl2+CO2=MgCl2+CaCO3+H2O.
После отделения осадка получается раствор, содержащий около 10% MgCl2; путем выпаривания его концентрацию доводят до 35%, при этом основная часть хлористого натрия (галит) выкристаллизовывается и отделяется. Более чистый бишофит (до 75% MgCl2) можно выделить из растворов путем высаливания хлористым водородом.
В нашей стране и некоторых других странах (Германии, США, Испании) основным сырьем для получения магния, хлористого магния и других соединений служит карналлит — природная соль состава КСl • MgCl2 • 6Н2O, которым наша страна чрезвычайно богата (Старобинское, Верхнекамское, Карлюкское, Эльтонское и другие месторождения). При переработке карналлита принимается во внимание высокая растворимость MgCl2 по сравнению с КСl. При обработке карналлитовых руд водой или щелоком в раствор переходит MgCl2, а КСl остается в твердой фазе. При выпаривании и охлаждении раствора кристаллизуется чистый искусственный карналлит, используемый для получения магния.
Переработка карналлита более эффективна, если предусматривает комплексное использование сырья: получение КСl и MgCl2, других соединений магния, металлического магния, хлора, хлорпроизводных и т. д. В процессе электролиза карналлита образуется побочный продукт — калийная соль, содержащая 75—80% КСl, которую выпускают в качестве удобрения под названием «Электролит».
Распространен промышленный способ получения хлористого магния из доломита Са, Mg(CO3)2. Последний широко развит в природе, и многие страны обладают большими запасами этого вида сырья. Для получения MgCl2 полностью обожженный доло¬мит гасят водой при температуре 95—100° С. Полученную пульпу подвергают карбонизации при 40—60° С, при этом гидроокись кальция переходит в СаСO3. Карбонизованную пульпу нейтрализуют соляной кислотой при рН=7—8 во избежание растворения СаСO3. После отделения осадка отстаиванием раствор содержит около 16%MgCl2. Существуют и другие методы выделения хлормагниевого раствора из доломита.
Например, для его получения используют отбросные щелока, образующиеся при производстве сульфата калия, которые содержат 2,9—3,2% К; 5,5—6,5% Mg; 17—18% Cl; 5—12% SO4. Конечный товарный продукт (MgCl2) осаждается при выпаривании щелока.
Сырьем для хлормагниевого щелока служат астраханит, эпсомит, рапа Кара-Богаз-Гола (после извлечения из нее мирабилита) и другие продукты.
Одним из видов потенциального сырья для производства соеди-нений магния являются весьма распространенные в природе сили¬каты магния (оливин, серпентин, асбест, тальк). Основная трудность выделения хлористого магния из этого сырья, как показали опыты, проводимые в России и за рубежом, заключается в отделении раствора MgCl2 от образующейся при технологическом процессе кремниевой кислоты.
Открытие огромных запасов природного практически чистого хлористого магния (бишофита) на территории Нижнего Поволжья позволяет рассматривать это месторождение как крупнейший новый сырьевой источник для наиболее рентабельного и эффективного получения хлористого магния и его производных.


Бишофит в природе
 

 
Скопления бишофита обычно невелики: рассеянные, иногда единичные вкрапления, отдельные гнезда и тонкие прослои и линзочки. Бишофит весьма гигроскопичен, на воздухе он быстро расплывается, легко растворяется в воде и спирте, горький на вкус. Окраска минерала чаще бесцветная, водяно-прозрачная, белая, реже встречаются окрашенные разности (оранжевые и красновато-бурые). Текстура бишофитовой породы массивная, слоистая или пятнистая. Последняя возникает за счет неравномерного распределения минералов-примесей: галита, кизерита, карналлита, сильвина, ангидрита и др.
Многие десятилетия бишофит носил статус редкого минерала. Такое мнение существовало и после обнаружения в 1930—1950 гг. в Прикаспийской впадине на соляных куполах Озинки и Челкар бишофитовых пород в пластовом залегании; мощность пластов здесь достигает 15—20 м. Горизонты с бишофитом имеют чаще бишофит-карналлитовый и карналлит-бишофитовый состав, но широко распространены также их кизеритсодержащие разности. Удивительным казалось то, что отдельные пласты и прослои сложены почти мономинеральной бишофитовой породой с содержанием бишофита 95—98%.
Огромный объем разведочных работ на нефть и газ, проведенный в последние десятилетия на территории Прикаспийской впадины и ее обрамления, позволил довольно хорошо изучить строение и состав соленосного разреза в основном по промыслово-геофизическим данным и значительно менее — по керну скважин. Это привело к открытию в 60-х гг. бишофитоносной провинции Северного Прикаспия, единственной пока в мире, характеризующейся столь мощным бишофитонакоплением (Деревягин и др., 19816). Бишофитовые залежи обнаружены в различных частях Прикаспийской впадины; уникальные же бишофитовые образования были открыты на Приволжской моноклинали. Уникальность их состоит в том, что, во-первых, мощность пластов почти чистых бишофитовых пород достигает нескольких десятков метров; во-вторых, бишофитовые горизонты имеют региональное развитие, простираясь почти непрерывной полосой шириной 10—50 км с севера на юг более чем на 400 км; в-третьих, прогнозные запасы бишофита оцениваются сотнями миллиардов тонн; в-четвертых, открытие крупных залежей бишофита заставило исследователей пересмотреть точку зрения на маловероятность существования исключительных условий для их образования в различные геологические эпохи.
Не менее уникальными, в сравнении с бишофитами Приволжской моноклинали, являются мощные, до 100 м, залежи тахгидрита (2MgCl2 • СаСl2 • 12Н2O), обнаруженные в середине 60-х гг. в Бразилии, Габоне и Конго; они содержат слои и прослои бишофита. Тахгидрит тоже считался редким минералом, требующим особых условий для своего образования и сохранения в ископаемом состоянии. Ранее его находили в калийных месторождениях цехштейна (Германия) в качестве вторичного минерала в ассоциации с карналлитом, сильвином, кизеритом, борацитом и другими минералами соляных отложений.
Геологические и геофизические исследования, поисковые и разведочные буровые работы последних двадцати лет в нашей стране и за рубежом привели к открытию новых районов бишофитнакопления. При этом установлено, что ряд соленосных формаций мира различного возраста, от нижнепермских до четвертичных, содержит в том или ином объеме бишофиты. Некоторые из соленосных бассейнов характеризуются пластовым типом залежей бишофитовой породы, нередко имеющих промышленное значение (Прикаспийская впадина, Приволжская моноклиналь, Днепровско-Донецкая впадина, Припятский прогиб; бассейны: Западно-Европейский, Габона, Конго). Полученные сведения о бишофитах рассмотрены в многочисленных работах исследователей многих стран, что позволяет нам сделать краткий обзор проявлений и месторождений бишофита, установленных в различных соленосных бассейнах.


 Бишофитоносные формации мира


 Бассейны раннепермского возраста


Северный Прикаспий. Наиболее мощные скопления бишофита среди ископаемых солей в настоящее время известны на территории Северного Прикаспия. В тектоническом плане перспективная площадь занимает Прикаспийскую впадину и ряд структурных элементов ее обрамления, среди которых Приволжская моноклиналь отличается уникальным их развитием; геологическая характеристика и промышленная оценка бишофитовых залежей Приволжской моно-клинали (Нижнее Поволжье) будут приведены ниже. Что касается Прикаспийской впадины, то в ней отмечены три зоны, в которых обнаружены бишофитовые породы: западная, центральная и восточная (Деревягин и др., 19816), при этом значительные по мощности бишофитовые горизонты прослежены в первых двух зонах.
В западной части Прикаспийской впадины бишофитовые образования имеют региональное распространение, вытянуты в субмеридиональном направлении и выполняют Прибортовой и Краснокутско- Озинковский прогибы. Западная граница зоны контролируется бортовым уступом впадины. Ширина полосы в Прибортовом прогибе варьирует: наименьшая отмечается в районе скв. Александровско- Кисловской-6, наибольшая — в районе Ново-Никольских скважин (Гребенников, Ермаков, 1980). Восточная граница рассматриваемой зоны из-за отсутствия данных условно проведена по линии, проходящей за Эльтонским соляным куполом, хотя, возможно, она протягивается несколько восточнее.
В западной части залежи хлоридно-магниевых солей вскрыты на многих нефтепоисковых площадях — Гмелинской, Александровско-Кисловской, Морозовской, Лободинской, Демидовской, Степновской, Сарпинско-Тингутинской, Светлоярской, Красноармейской, Ушаковской. Здесь прослежены от одного до четырех бишофитовых пластов, мощность которых изменяется от 7 до 279 м (Гребенников, Ермаков, 1980). Это объясняется высокой пластичностью бишофитовых и карналлит-бишофитовых пород, перемещением их и образованием вздутий в сводовых частях соляных структур. Не исключен также вариант резкого увеличения мощностей по скважинам при пересечении бишофитовых пластов, залегающих в этих структурах под крутыми углами. Аномальные мощности отмечены в скв. Александровско-Кисловской-6, Светлоярской-3, Красноармейской-8. Иногда (юг Прибортового прогиба) вскрываются бишофитоносные пачки, в которых пласты бишофитовых пород чередуются, судя по каротажу, с прослоями и пластами каменной соли и сильвин-карналлитовых пород.
В северо-западной части рассматриваемой зоны бишофитовые пласты обнаружены непосредственно вблизи бортового уступа в разрезах скважин Ровенской, Долинной, Карпенской, Ждановской площадей. Мощность бишофитовых пластов, количество которых 1 —3, здесь достигает 30 м. По данным Я. Ш. Шафиро (1975), в разрезе скв. 14 Карпенской вскрыта мощная, в несколько сотен метров (инт. 1770—2300 м), галит-бишофитовая пачка, в которой выделяются пять пластов бишофита мощностью 20—40 м, разделенных пластами каменной соли (50—75 м) и других калийно-магниевых пород.
На севере зоны в сводовой части Озинкского соляного купола (Кореневский, Воронова, 1966) несколькими скважинами были перебурены бишофитовые породы, выделенные в сводном разрезе в виде двух бишофитовых горизонтов карналлит-бишофитового состава мощностью 5 и 15 м; горизонты разделены пачкой (100 м) каменной соли с карналлитом.
Наиболее детально в западной бишофитовой зоне изучена Эльтонская солянокупольная структура. Бишофит развит здесь достаточно широко в составе продуктивного калийного горизонта (2-й и 3-й карналлитовые слои) и совместно с карналлитом и кизеритом (карналлит преобладает) образует прослои и пласты (0,5—10 м), сложенные бишофитовыми, а чаще смешанными карналлит-бишофитовыми, бишофит-карналлитовыми с включениями кизерита и кизерит-карналлит-бишофитовыми породами (Деревягин и др., 1979; Морозов и др., 1980).
В последнее время обнаружены пласты бишофита в соляных структурах на Астраханском своде (Аксарайская пл., скв. 3 и 4; Ширяевская пл., скв. 3); видимая мощность пластов по скважинам составляет несколько десятков метров и даже более 100.
Интервалы с бишофитовой минерализацией обнаружены также на Карасальской моноклинали, расположенной южнее Прибортового прогиба, в соляных разрезах структур — Степновской (скв. 1), Восточно-Шарнутской (скв. 2), Карасальской (скв. 1) (Деревягин и др., 19816).
Керновый материал в западной части Прикаспийской впадины изучен на Озинкской, Эльтонской, Светлоярской и Ушаковской соляных структурах. На Озинкском куполе содержание бишофита в породах изменяется от 30 до 75% (редко — более), имеются участки прозрачной бишофитовой породы. В ассоциации с бишофитом встречаются галит, сильвин, кизерит, карналлит, ангидрит (Кореневский, Воронова, 1966). На других структурах бишофитовые породы еще более чистые (85—98% бишофита). Из примесей встречаются карналлит, кизерит, бораты и др., которые характеризуются обычно светлой окраской и массивной (реже — массивно-слоистой) текстурой и преимущественно крупнозернистой структурой. Бишофитовые горизонты в рассматриваемой зоне залегают, как правило, в верхних частях интервалов соляной толщи, содержащих калийномагниевые соли, что полно увязывается со стратиграфической схемой хорошо изученной Приволжской моноклинали. Вместе с тем на солянокупольных структурах, удаленных от бортового уступа (Эльтонская, Ушаковская, Светлоярская), карналлит-бишофитовые и другие породы встречены и в нижних калиеносных горизонтах соляного разреза. В последнее время удалось по специфическим, выдержанным на площади каротажным характеристикам надежно увязать между собой сводные разрезы куполов Эльтон и Баскунчак и отдельных глубоких скважин, расположенных западнее этих структур, в Прибортовом прогибе (Свидзинский и др., 1980). С. А. Свидзинский (1986) осуществил также взаимоувязку разрезов галогенных образований западной части Прикаспийской впадины и Приволжской моноклинали.
В центральной зоне Прикаспийской впадины бишофит обнаружен в соляной толще некоторых солянокупольных поднятий Челкар, Индер, Сатимола, Лебяжинский, Харкинский II, Азикудук, где бишофитовые породы достаточно детально изучались (особенно на Челкарском и Индерском куполах), и результаты исследований нашли отражение в ряде публикаций (Лобанова, 1958; Халтурина, 1968; Диаров, Догалов, 1971; Кореневский, Воронова, 1966; Горбов, 1973; Диаров, 1974; Халтурина и др., 1977).
Исключительно широкое распространение бишофитовые породы имеют в пределах Челкарского соляного купола, где они встречаются в виде мощных (15—20 м) почти мономинеральных пластовых залежей, в которых содержание бишофита 85—98%,а из примесей присутствуют карналлит, галит, кизерит, ангидрит, бораты. Чаще же отмечается чередование слоев (1—3 м) бишофитовой и карналлитовой пород либо обнаруживаются тонкослоистые породы, сложенные чередующимися слойками бишофита, карналлита и галита. М. Д. Диа¬ров (1974) выделяет в разрезе кроме мономинеральных несколько разновидностей бишофитовых пород: галит-бишофитовые, бишофит- карналлитовые, бишофит-кизеритовые и бишофит-кизерит-карналлитовые, в которых содержание бишофита уменьшается до 30— 40%. Наиболее мощные пласты бишофита встречены в южной части и на северо-западной окраине Челкарской структуры. Бишофит обычно бесцветный или окрашен в светлые тона — белый, кремовый, розовый. Текстура массивная и слоистая. По М. Д. Диарову (1974), бишофитовые породы занимают определенное стратиграфическое положение: они размещены в нижней подзоне калиеносной зоны в ритмах третьего порядка Нз—Н7 и в пределах верхней подзоны в ритмах Bi—В3.
На Индерском соляном куполе, наиболее детально разведанном с помощью бурения и подземных выработок, бишофитовые породы не имеют столь широкого распространения, как на Челкаре. Они установлены в кургантауской свите в верхних частях VI и VII циклов соленакопления (Горбов, 1973) на нескольких участках. Бишофит обычно находится в ассоциации с кизеритом в пластах сильвин- карналлитовых пород мощностью от нескольких до 15—20 м. Реже встречаются прослои собственно бишофитовых пород, залегающие среди сильвин-карналлитовых и кизерит-карналлитовых пород. С. М. Кореневский (1966) отмечает пласт бишофитовой породы мощностью 4 м, вскрытый на одном из участков (№ 8). Содержание бишофита в нем до 95%, из примесей обнаружены сильвин, кизерит, ангидрит.
На Лебяжинском соляном куполе бишофитовые породы вскрыты в толще каменной соли скв. 44 в интервалах 623—625,5 и 634—655 м. Минеральный состав бишофит-карналлитовой породы (по М. Д. Диарову, 1974) в интервале 634—636 м следующий (вес. %): бишофит — 34,6—94,2; кизерит— 1,78—45,0; эпсомит—1,2; галит — 2,11; ангидрит — 0,64—0,85; бром — 0,39. В интервале 639—640 м содержится (вес. %) бишофита — 91,0; кизерита — 3,4; эпсомита — 1,02; карналлита — 1,14; галита — 1,65; ангидрита — 0,54.
На других солянокупольных структурах (Сатимола, Харкинский II, Азикудук) бишофит прослеживается в качестве минеральной примеси (в основном в карналлитовых породах), часто — в ассоциации с кизеритом; местами он залегает в виде гнезд, мелких линз, тонких прослоев.
В восточной зоне Прикаспийской впадины бишофит известен пока на двух структурах — Акджар и Акжар. На первой из них он вскрыт скв. 3-бис. в галит-карналлитовой зоне в ассоциации с карналлитом и кизеритом; ему сопутствуют также сильвин, ангидрит и глинистое вещество. Содержание бишофита в отдельных прослоях достигает 85—93%. На структуре Акжар бишофит обнаружен в виде минеральной примеси (2—3%).
Таким образом, Прикаспийская впадина в целом выделяется как крупнейший регион мощного бишофитонакопления в нижнепермскую эпоху, не имеющего себе равного в мире.
Днепровско-Донецкая впадина. В этом регионе бишофитовые породы впервые были отмечены в Орчиковской депрессии в составе белбасовского комплекса краматорской свиты, мощность которого достигает 300 м (Галицкий, 1972). Орчиковская депрессия в краматорское время характеризовалась высокой мобильностью, резкой дифференциацией дна бассейна, что обусловило накопление минералов самых поздних стадий осолонения бассейна, вплоть до бишофита. В депрессии прослежен горизонт калийно-магниевых солей (11), состоящий из трех частей. Нижняя и верхняя части сложены каменной солью и хлоридно-сульфатными солями калия и магния (обнаружено кизерита 26% и карналлита 30%), средняя же часть (до 7 м) представлена чистым бишофитом. Керн из этой части разреза был поднят на Полтавской площади (скв. 1-р). В бишофите установлено значительное содержание брома (0,53%) и высокий бром-хлорный коэффициент (14,5).
Дальнейшее изучение соленосных отложений нижней перми в Днепровско-Донецкой впадине позволило выявить в составе краматорской свиты калийные горизонты с бишофитовой минерализацией, расположенные в северо-западной части региона — в Кошелевско- Сребненской депрессии. Здесь также прослежен горизонт ti, характеризующийся сложным минеральным составом (Кореневский и др., 1980). В нем определены карналлитовая, карналлит-бишофитовая, кизерит-карналлитовая, карналлит-кизеритовая и карналлит-галитовая породы; в кизеритсодержащих породах найдены бораты: а шарит и сульфоборит.
Припятский прогиб. Район Припятского прогиба, где совсем недавно (1982—1983 гг.) открыты нижнепермские соленосные отложения с калийно-магниевыми солями (Кисляк и др., 1985а), примыкает непосредственно к северо-западной части Днепровско- Донецкого прогиба (Кошелевско-Сребненская депрессия). Этот район рассматривается как звено в цепи отрицательных структур, формировавшихся в раннепермскую эпоху на юге Русской платформы.
В двух скважинах (1-р и 2-р) Свободской площади соленосная толща вскрывается соответственно в интервалах 1799—2511 и 1482— 1618 м. В обеих скважинах по каротажу выделяется горизонт с калийно-магниевыми солями в интервалах 1500—1555 м (скв. 2-р) и 2432—2456 м (скв. 1-р), расположенный в нижней соляной пачке. Высказано предположение, что вскрытые соленосные отложения сопоставимы с образованиями краматорской свиты Днепровско-Донецкой впадины, а калиеносный горизонт, возможно, является аналогом горизонта t|.
По промыслово-геофизическим данным горизонт расчленен на три части: нижняя и верхняя содержат калийные пласты, средняя представлена толщей каменной соли. В нижнем пласте (скв. 2-р) выделен бишофитовый слой мощностью 2 м, в кровле и подошве которого залегают карналлитовые прослои. Верхний пласт представлен чередованием сильвинитов и каменной соли, из нижнего (скв. 2-р) поднят керн (0,15 м), представленный снежно-белой породой, обладающей высокой гигроскопичностью. Данные анализа показали, что эта порода сложена преимущественно кизеритом с примесью бишофита (до 14%), карналлита, галита (Кислик и др., 19856).


Позднепермские бассейны


Западно-Европейский. За более чем вековую историю достаточно детального изучения соляных отложений на многочисленных месторождениях калийных солей Германии пока не обнаружено сколько-нибудь заметных скоплений этого минерала. Многие исследователи  отмечают его присутствие в Стассфуртском калийном пласте (К2) серии Стассфурт (Z2) цехштейновой галогенной формации верхней перми, который широко распространен в северных районах Тюрингской впадины, а также в Субгерцинской и Везерской впадинах (Жарков, 1974). В целом пласт сложен чередующимися слоями каменной соли и разнообразных калийных и магниевых солей. Состав последних невыдержан, поэтому пласт Стассфурт в различных районах представлен разными типами разрезов. Он может иметь либо преимущественно карналлитовый состав (мощность от 15—20 до 37 м) с тем или иным содержанием сильвини¬тов, полигалитов, ангидритов и других пород, либо хартзальцевый (мощность от 4—8 до 27 м), характеризующийся ассоциацией таких минералов, как кизерит, сильвин, лангбейнит, каинит, лёвеит, глауберит, ангидрит и др., либо он построен весьма сложно. Главнейшими минералами являются сильвин, карналлит и кизерит.
Бишофитовые скопления развиты в Тюрингской и Субгерцинской впадинах и отмечаются в виде вкраплений, гнезд, тесных сплетений с карналлитом, галитом. В ассоциации с бишофитом встречаются лангбейнит, каинит, шенит, ангидрит и другие минералы, образование которых, по мнению многих исследователей, вызвано процессами гипергенеза и метаморфизма. В некоторых разрезах Мансфельдской мульды Тюрингской впадины в средних и верхних частях прослеживаются прослои кизеритовых и тахгидритовых пород.
Вместе с тем в пределах Западно-Европейского бассейна в 1970-е гг. была открыта достаточно мощная бишофитовая залежь. Ссылаясь на одну из публикаций (Coeplewij и др., 1978), Э. А. Высоцкий и В. 3. Кислик (1986) сообщают, что бишофитовые породы выявлены на территории Голландии (Вандемская структура) в пределах серии Лейне (Z3) цехштейновых соленосных отложений. Данная серия здесь расчленена на четыре субцикла, в трех из которых обнаружены магниевые соли — в двух из них развиты карналлитовые породы, а в самом нижнем присутствует бишофитовая порода. Бишофитоносный горизонт отнесен к калийному пласту Ронненберг (K3R0) третьего цикла цехштейна. Мощность его на Вандейской структуре колеблется от 36,5 до 104,4 м. Бишофитовая залежь подстилается и перекрывается пластами карналлитовой породы, а бишофитоносный горизонт представляет собой переслаивание каменной соли, карналлитовой, бишофитовой и кизеритовой пород; присутствуют также ангидрит и глинистый материал. Соляные породы характеризуются слоистостью и светлой окраской.


Бассейны триасового возраста


Присутствие бишофита отмечено в соляных толщах триасового возраста в Марокко (Иванов, 1969) и Таиланде (Скоков, 1978).
В Марокко на площади бассейна Хемиссет, галогенная толща которого имеет мощность от 600 до 2500 м, выявлено месторождение калийных солей, которое в настоящее время разрабатывается. Калиеносная залежь, связанная с нижней соленосной серией, состоит из двух пачек: нижней — мощностью около 5—6 м, сложенной карналлитовой породой, и верхней — мощностью 4—5 м, представленной сильвинитом. Карналлит и сильвин проявляются здесь в виде рассеянных включений в каменной соли или прослоев мощностью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Типичный минеральный состав карналлитовой породы следующий (%): карналлит— 56; галит—40,5; сильвин — 2,5; ангидрит — 0,5; кизерит — 0,3; нерастворимый остаток — 0,1, MgBr2 — 0,24, В2O3 — 0,04.
Нередко в каменной соли в виде тонких прослоев, включений и сростков желтого цвета встречается риннеит (3КСl • FeCl2 • NaCl). Карналлит, сильвин, галит и риннеит — наиболее распространенные минералы на месторождении Хемиссет. Прочие минералы, в том числе и бишофит, представляют минеральную примесь в калийномагниевых солях. Среди них отмечаются кизерит, ангидрит, дугла- зит (2КСl • FeCl2 • 2Н2O).
По сведениям Скокова (1978), хлоридно-магниевые соли в форме тахгидрита (2MgCl2 • СаСl2 • 12Н2O) присутствуют в соляной толще, залегающей среди песчано-глинистых пород триасово-мелового возраста Таиланда. Тахгидрит ассоциирует с карналлитом, сильвином и галитом.


Нижнемеловые бассейны


Нижнемеловые галогенные бассейны, характеризующиеся наличием в них крупных залежей калийных и магниевых солей, известны в настоящее время на восточной окраине Южной Америки (Бразилия) и вдоль Атлантического побережья Центральной Африки (Конго, Габон). Соленосные отложения залегают среди образований аптского возраста, выполняющих ряд впадин, которые представляют собой погребенные рифтовые грабены, возникшие в неокоме в начальные стадии разделения Африканского и Американского континентов (Сальман, 1981). Блоковая тектоника, по-видимому, способствовала возникновению изолированных, замкнутых бассейнов, где при наличии других благоприятных условий накопились мощные соляные толщи с породами высоких стадий осолонения бассейна, вплоть до эвтонической. Весьма характерной особенностью соляных разрезов и Африки, и Бразилии является широкое развитие в них тахгидритовых пород с бишофитом, до сих пор не встреченных в значительных объемах в других соленосных формациях (Braitsch* 1962; Belmont и др., 1965; Zambert, 1967; Иванов, 1969; Wardlaw, 1972; Wardlaw, Nickols, 1972).
Соленосная серия в бассейнах Конго и Габона характеризуется изменчивой мощностью от 250 до 600 м, достигая местами 950 м. В Габоне развиты солянокупольные структуры. Соленосные отложения подстилаются мощной толщей (до 2000 м) континентальных терригенных пород с прослоями морских известняков и глинистых доломитов в верхней части толщи (Zambert, 1967; Wardlaw, 1972), которые перекрываются морскими образованиями.
Установлено цикличное строение соленосной толщи данного региона (Belmont и др., 1965). В основании каждого цикла прослежены слои соленосных глин. Элементарные циклы слагают три пачки мощностью от 15 до 140 м. Верхняя третья содержит многочисленные слои калийных и магниевых солей, число которых (от 5 до 28) практически соответствует количеству циклов в пачке.
Преимущественное развитие имеет карналлитовая порода; карналлит окрашен в розовый, красно-оранжевый и кирпично-красный цвета. Мощность пластов и слоев этой породы колеблется от 0,2 до нескольких метров, иногда достигая 18—25 м. Запасы карналлитовых руд оцениваются миллиардами тонн.
Сильвинит проявляется чаще всего в виде линзовидных залежей мощностью 1—5,5 м в различных циклах, местами фациально замещая карналлитовую породу. Сильвин имеет розовую, сероватую, красно-фиолетовую окраску и нередко ассоциирует с галитом прозрачным или голубого цвета.
Бишофитовые и тахгидритовые породы кремовой, желтой и красно-оранжевой окраски обнаружены в нескольких циклах верхней пачки соляной толщи, где они образуют многочисленные элементарные микроциклы. Наиболее мощное проявление бишофита и тахгидрита обнаружено в VII цикле, в котором пачка карналлитовой породы мощностью до 30 м и более содержит несколько слоев тах- гидрита и бишофита (от нескольких десятков сантиметров до 6 м). В других циклах также наблюдается связь этих минералов преимущественно с карналлитом. Кроме того, бишофит и тахгидрит встречаются в виде прожилков, а также крупных раздувов в несколько метров в поперечном сечении.
В Бразилии обнаружены уникальные залежи тахгидрита, мощность которых достигает 100 и более метров. Они залегают в соляных отложениях серии Ибура мощностью 400—500 м (Wardlaw, 1972). Подстилаются эти отложения, как и на Африканском континенте, преимущественно терригенными породами нижнего мела и верхней юры мощностью более 6000 м. Идентичен также характер залегания тахгидрита в соляной толще. Слои и пласты его расположены главным образом в карналлитовых горизонтах. Соляная серия Ибура представлена чередованием пластов и слоев каменной соли, карналлитовой и тахгидритовой пород; в небольших количествах встречается сильвинит. На отдельных участках вскрыты каменная соль и карналлитовая порода, залегающие непосредственно на континентальных кластических образованиях.


Бассейны четвертичного возраста


В последние годы в Западном Казахстане к востоку от полуострова Бузачи на всей территории солончака Кайдак открыта новая галогенная формация, возраст которой датируется как четвертичный (Борисов и др., 1981; Имамеев и др., 1986; Борисенков и др., 1986). Соляная толща включает пласты и слои разнообразных солей калия и магния, в том числе бишофита.
Установлено, что четвертичные соленосные отложения максимальной мощностью 200—300 м выполняют эрозионную ложбину. Глубина залегания кровли отложений — 10—33 м. Соляная толща, наибольшая мощность которой вскрыта скв. 1100 на Болбулакском участке, представлена переслаивающимися пластами и слоями каменной соли, мирабилита, сульфатов магния, карналлита; среди солей встречаются прослои глин и песков, а в верхней части разреза — прослои гипса. Местами соляная толща залегает на голубоватых и серых глинах.
Бишофит встречен в центральной части соляной залежи, где образует маломощные прослои среди других солей. Преобладающее же развитие здесь получила каменная соль, пласты которой достигают мощности 8—14 м, а также мирабилит, карналлит, кизерит, эпсомит. В нижней части разреза соляной толщи расположены три слоя карналлита с сульфатами магния суммарной мощностью до 21 м. Мощность прослоев астраханита в пределах участка варьирует от 2 до 6 м. Пачки кизерит-галитовых и кизерит-галит- карналлитовых пород достигают соответственно 70 и 10 м. По мнению некоторых исследователей (Имамеев и др., 1986), Кайдакская соленосная формация, так же как и соляные отложения залива Кара-Богаз-Гол и озера Куули, имеет континентальное происхождение.
Бишофитовые образования четвертичного возраста отмечены в пределах сухого озера Цархан в Цайдамской впадине Китая (Здановский, 1972). Озера Цайдамской впадины располагаются на высоте 2,7—3,0 тыс. м над уровнем моря в области континентального холодного климата. В озере Цархан общая мощность соляных осадков до 58 м. Они представлены преимущественно каменной солью с прослоями мирабилита и астраханита, а в верхней части соляной толщи обнаружен слой (50—60 см) галит-карналлитового состава (Иванов, Воронова, 1972). В северной части залежи Цархан на значительной площади прослеживаются три прослойка бишофита мощностью 5—6 см каждый. Вместе с этим в наше время садка калийных минералов здесь происходит достаточно интенсивно из межкристальной рапы. Считают, что источником солей служат засолоненные третичные отложения, слагающие горное обрамление впадины.
Наконец, включения бишофита обнаружены в залежи калийных солей месторождения Масли четвертичной галогенной формации Данакильской депрессии в Эфиопии (Иванов, Воронова, 1972). Промышленная залежь здесь разделена на три пачки: нижнюю — каинитовую, среднюю — переходную и верхнюю — промышленную. Общая мощность залежи — 15—40 м. Верхняя, промышленная, представлена сильвинитом (до 52% сильвина) с ангидритом и галитом. Бишофит в виде минеральной примеси отмечен в переходной пачке (3—25 м), содержащей комплекс минералов: галита — 33%, карналлита — 20, ангидрита — 15, кизерита — 10, сильвина — 10, каинита — 10, полигалита — 2%.
В современных условиях кристаллизация бишофита — явление редкое тем не менее оно неоднократно отмечалось в соляных озерах Перекопской группы в Крыму в особо засушливые годы и на озера Эльтон в конце испарительного сезона (Валяшко, 1962). Так, садка бишофита наблюдалась в озерах Старом и Красном в Крыму в 1923, 1924 и 1930 гг., когда рапа достигала эвтонической стадии сгущения. В 1930 г. был произведен сбор озерного хлористого магния в большом количестве — более 100 барабанов.
М. Г. Валяшко (1962) сообщает о своих наблюдениях садки бишофита на озере Эльтон в августе—сентябре 1949 г. Бишофит кристаллизовался на поверхности рапы в сухое время совместно с гексагидритом, галитом и карналлитом. При первом же увлажнении карналлит и бишофит снова переходили в раствор.
В Кара-Богаз-Голе происходит садка смешанных солей — галита, астраханита и эпсомита. В периферийных частях залива обнаруживаются кристаллы каинита и карналлита, однако при изотермическом испарении (+25° С) рапы Кара-Богаз-Гола устанавливается следующий порядок кристаллизации: галит, астраханит, эпсомит, гексагидрит и бишофит.
В ряде соляных озер Нижней Волги в сезон жарких суховеев на поверхности рапы появляются игольчатые кристаллы бишофита, которые при повышении влажности воздуха моментально исчезают.


2.2. Выводы
Обобщая известные в настоящее время данные, можно отметить, что бишофитсодержащие соленосные формации и бишофитовые залежи обладают многими характерными особенностями.
Соленосные формации, содержащие скопления бишофита, имеют широкий диапазон: от раннепермского до четвертичного. Эпохами более или менее значительного бишофитонакопления являются раннепермская, позднепермская и позднемеловая. Раннепермский этап бишофитообразования (в связи с открытием бишофитовых залежей Нижнего Поволжья) можно считать наиболее масштабным.
Бишофитоносные образования занимают различные геоструктурные элементы: платформенные синеклизы (Прикаспийская, Северо-Германская, Средне-Европейская), рифтовые зоны (Днепровско-Донецкая, Западно-Африканская), континентальные котловины и впадины (Кайдакская, Цайдамская). При этом бишофитовые породы залегают в галогенных формациях как морского (Северо- Прикаспийский, Западно-Европейский, Припятский, Данакильский бассейны, Хемиссет и др.), так и континентально-морского (Западно- Африканский, Бразильский, Кайдакский бассейны) и континентального (бассейн Цайдамской впадины и современные озера) генезиса. Формирование бишофитовых пород происходило в огромных по площади внутриконтинентальных солеродных бассейнах (Восточно-Европейский, цехштейновый бассейн Западной Европы); в крупных морских заливах, приуроченных к синклинальным структурам — рифтовым зонам; эвлакогенам, грабенам и др. (Днепровско-Донецкий, Припятский, Западно-Африканский, Бразильский. Марокканский, Кайдакский, Данакильский). Разнообразие условий формирования бишофитсодержащих соленосных формаций, приуроченность их как к нормально-осадочным, так и к рифтовым солеродным бассейнам находит отражение в разнообразии типов разрезов галогенной толщи, подстилающих и перекрывающих ее отложений (Седлецкий и др., 1984).
Нижнепермская галогенная формация Приволжской моноклинали и Прикаспийской впадины, по крайней мере в западной ее части, где вскрыты докунгурские отложения, подстилается в целом морскими (преимущественно карбонатными) породами, а перекрывается верхнепермскими континентальными и прибрежно-континентальными красноцветными и пестроцветными отложениями, залегающими местами на эрозионной поверхности соленосной толщи. Таким образом, здесь проявляется последовательный прогрессивный ряд осадочных пород нормального1 осадочного бассейна.
В пермской галогенной формации Днепровско-Донецкой впадины, нижнемеловых соленосных отложениях, развитых на западе Центральной Африки, в Бразилии и других, сформировавшихся в условиях рифтовых зон, подсолевые отложения представлены преимущественно континентальными терригенными образованиями, а перекрывающие надсолевые — морскими карбонатными отложениями, включающими на отдельных участках прослои терригенных и сульфатных пород.
Пластовые залежи бишофита и тахгидрита установлены преимущественно в крупных соленосных бассейнах, характеризующихся огромной площадью распространения и значительной мощностью соляных отложений, изменяющейся от сотен метров до нескольких километров. Исключение в этом отношении представляют относительно небольшой бассейн Хемиссет и соленосные бассейны четвертичного возраста.
Горизонты и пачки солей с бишофитовыми и тахгидритовыми образованиями располагаются в основном в верхней части соляных толщ галогенных формаций. В средней и нижней частях соленосного разреза бишофит отмечен в рифтовых бассейнах Днепровско- Донецкой впадины, Припятского прогиба и в четвертичных отложениях Кайдакской котловины.
Соляная толща Приволжской моноклинали, особенно в южной ее части, отличается наиболее высокой степенью насыщенности бишофитом. Необходимо отметить, что только нижнепермская галогенная формация Северного Прикаспия и нижнемеловая Западной Африки и Бразилии характеризуются мощными (до 100—200 м) зонами развития хлоридно-магниевых солей, в которых прослеживается до 10 и более слоев и прослоев бишофита или тахгидрита мощностью от нескольких десятков сантиметров до 20—25 и даже до 60 м.

Наиболее распространенными минералами, сопровождающими бишофит и тахгидрит, являются карналлит и кизерит; нередко встречаются сильвин, ангидрит, полигалит и бораты. Для пермских бишофитоносных формаций Прикаспийской впадины и Приволжской моноклинали наиболее характерна ассоциация бишофита с карналлитом и кизеритом. Здесь преимущественно развиты следующие соляные породы: бишофитовая, карналлит-бишофитовая, ишофит-карналлитовая, кизерит-карналлит-бишофитовая, бишофит- кизеритовая, бишофит-кизерит-карналлитовая, ангидрит-кизерит-бишофитовая, бишофит-сильвин-карналлитовая, ангидрит-поли- галит-кизерит-бишофитовая.
В нижнемеловых и триасовых соленосных формациях преобладает ассоциация хлоридных минералов: бишофит с карналлитом, тахгидритом, сильвином и галитом.
Четвертичные соленосные отложения характеризуются двумя типами минеральных ассоциаций бишофита. В Данакильской депрессии и Кайдакской котловине широко представлен сульфатно-магниевый комплекс минералов — кизерит, эпсомит, полигалит и др.; в Цайдамской впадине обнаружены хлоридные калийно-магниевые минералы.
Формирование бишофита происходило в древние геологические эпохи как в сульфатно-хлоридных бассейнах (Северо-Прикаспийский, Западно-Европейский, Днепровско-Донецкий и Припятскии, Кайдакский, Данакильский), так и в хлоридных, бессульфатных (бассейны Конго, Габона, Бразилии, Марокко, Таиланда и Китая).


История открытия и изучения калиеносных и бишофитоносных отложений приволжской моноклинали


В послевоенные годы на территории Северного Прикаспия значительно возрос объем глубокого бурения, осуществляемого в связь с поисками нефти и газа. В 1960 г. научно-исследовательскими учреждениями совместно с производственными геологическими, геофизическими, нефтеразведочными организациями был составлен генеральный план геологоразведочных работ на этой территории. Планом предусматривалось осуществить бурение скважин на обширных площадях, включающих не только перспективные локальные структуры Прикаспийской впадины, но и ее обрамления, в частности, Приволжской моноклинали, где геофизическими исследованиями были установлены структуры, благоприятные для открытия залежей нефти и газа. Эти работы способствовали выявлению новых калиеносных площадей в Северном Прикаспии, а также уникальных соляных образований (бишофитов) на западном и северо-западном обрамлении Прикаспийской впадины.
В связи с тем, что скважины бурились с очень ограниченным отбором керна или вовсе без него, информация о строении и составе соляной толщи рассматриваемой территории, количестве и мощности пластов калийных и магниевых солей в основном получена в результате тщательного изучения геофизических (каротажных) материалов.
Продуктивные пласты в разрезе соляной толщи на Приволжской моноклинали впервые были встречены в 1958—1959 гг. при бурении нефтеразведочных скважин на Качалинской площади. Предположение об их существовании основывалось на образовании в некоторых интервалах каверн необычно больших размеров. Кроме того, в промывочной жидкости было отмечено значительное присутствие хлористого магния и калия. Неоднократные попытки извлечь неизвестную породу на поверхность не имели успеха, так как, пока поднимали керн с забоя, она полностью успевала растворяться. После ряда безуспешных попыток при бурении скв. 10 Качалинской были подняты образцы карналлит-бишофитовых пород с содержанием бишофита 79 и 83%.
Позднее, при бурении опорной скв. 2 Николаевской, пройденной на левом берегу реки Волги против города Камышина, был Поднят и изучен керн, а также детально исследованы каротажные диаграммы, что позволило достаточно четко в соляном разрезе выделить пласты карналлитовых и бишофитовых пород (Яриков и др., 1964). Из интервала 1395—1420 м были изучены 4 образца, в которых содержание бишофита составляло 93, 96, 36 и 79% (Кореневский, Воронова, 1966).
Бурение на других нефтепоисковых площадях Приволжской моноклинали, которое осуществлялось производственными геологическими организациями «Нижневолжскнефть», «Нижневолжскгеология», «Саратовнефтегаз», сопровождалось тщательной интерпретацией промыслово-геофизического материала с учетом результатов изучения керна, шлама, рассолов. Это дало возможность выяснить основные черты строения галогенной толщи западного обрамления Прикаспийской впадины, разработать схему расчленения соленосных образований на ритмопачки, установить геофизические критерии выделения в разрезе различных типов соляных пород и более целенаправленно и продуктивно изучить горизонты бишофитовых пород (Ермаков и др., 1968; Виноградова, Ощепков, 1969; Казанцев и др., 1974). Стало очевидным, что, в отличие от солянокупольных структур Прикаспийской впадины со сложным складчатым характером залегания пластов соли, на Приволжской моноклинали галогенные породы имеют нормальное субгоризонтальное залегание; это облегчает их изучение, а пласты калийных и магниевых солеи занимают строго определенный, генетический уровень и могут коррелироваться. Кроме того, было доказано, что состав этих продуктивных пластов весьма разнообразен (сильвиниты, полигалиты, карналлитовые и бишофитовые породы, борная минерализаия и др.), а территория их распространения достаточно обширна — с севера на юг они простираются более чем на 300 км. Особенно неожиданным и удивительным было широкое развитие в разрезе соляной толщи пластов бишофитовых пород значительной мощности (20-60) В таких количествах вообще не встречающихся в других соленосных бассейнах. Они привлекли наибольшее внимание исследователей. Первыми среди них были В. А. Ермаков («Волгограднефтегеофизика») и Н. П. Гребенников («ВолгоградНИИ- нефть»).
В 1966 г. Н. П. Гребенниковым были разработаны технология отбора керна из бишофитовых горизонтов и достаточно надежный метод консервирования бишофитовой породы. Благодаря этому было отобрано 18 м керна в интервале бишофитового пласта по скв 1 Суводская, что позволило непосредственно определить состав породы и впервые доказать, что в природе встречаются мощные мономинеральные пласты бишофита.
Взору исследователей предстала соль, напоминающая лед, прозрачная, молочного, дымчатого и кремово-красного цвета. На воздухе соль расплывалась, и на ее месте образовывалась лужица сиропообразной жидкости, горько-жгучей на вкус. Анализ, проведенный в солевой лаборатории Института общей и неорганической химии АН СССР проф. И. Н. Лепешковым, показал, что рассматриваемая порода является почти чистым бишофитом. Так 20 лет назад благодаря волгоградским нефтяникам было установлено, что бшиофит, ранее представлявшийся как редкий минерал, образующий лишь корки, налеты и включения, слагает мощные пласты в несколько десятков метров с запасами в сотни миллиардов тонн.
К проблеме бишофита были привлечены многие министерства и ведомства. В 1969 г. Н. П. Гребенников, В. А. Ермаков и И. Н. Лепешков направили письмо с предложением об освоении бишофита в Волгоградском Поволжье в адрес Госкомитета по науке и технике, Мингео СССР и Минхимпром. В июне 1969 г. в Мингеологии РСФСР и Нижневолжское территориальное геологическое управление была подана заявка на открытие Волгоградского месторождения бишофита.
С момента выявления залежей и до настоящего времени по проблеме их разведки и освоения было проведено более 30 разномасштабных заседаний, совещаний, семинаров. Постепенно от неверия и, сомнений исследователи перешли к твердой убежденности, что открыто единственное в мире уникальное по качеству и запасам, месторождение, крайне необходимое для многих отраслей народного, хозяйства, выявленное попутно при поисках залежей нефти и газа, без целевых затрат. 
С момента установления крупных залежей бишофита в Нижнем Поволжье к нему проявили интерес ряд министерств и ведомств: Минцветмет, Минхимпром, Минчермет, Минздрав, Госкомитет по науке и технике. Обсуждения проблемы освоения бишофитов проходили в Госплане РСФСР, Госплане СССР, Волгоградском обкоме КПСС. Учитывая проявленный интерес к бишофиту, Министерство нефтяной промышленности приняло решение о проведении поисково- разведочных работ на бишофит на Городищенской площади и Светлоярском участке попутно со структурно-поисковым бурением на нефть и газ, с тем чтобы подготовить  промышленные запасы его объемом 25—30 млн т. Результаты буровых работ и анализа геологических материалов по строению соляной толщи и закономерностям регионального и локального размещения калийно-магниевых солей на территории Приволжской моноклинали были обогащены в 1972 г геологическим отчетом В. Г. Тупиковой, В. А. Ермакова, Н. П. Гребенникова и Е. И. Гетманова.

В конце 1970 г. ВНИИгалургии было выполнено ТЭО «О целесообразности расширения сырьевой базы магниевой промышленности за счет освоения месторождения бишофита в районе г. Волгограда», подтвердившее исключительную перспективность и экономическую целесообразность освоения бишофитовых руд Нижнего Поволжья в сравнении с другими традиционными видами сырья.
С этого времени, учитывая важность проблемы, объединение «Нижневолжскнефть» дало указание своим буровым конторам отбирать керн из бишофитоносных пластов во всех скважинах, где это позволяли технические условия. В 1970 г. на Светлоярской структуре в скв. 3 был поднят керн в интервале бишофитового пласта, мощность которого составляла здесь около 100 м. Это существенно расширило представления о распространении бишофитовых залежей на западе Прикаспийской впадины, так как ранее бишофитовые и бишофитсодержащие породы были известны  на ряде соляных куполов в северо-западной и центральных ее частях.

Результаты геолого-разведочных работ, проведенных объединением "Нижневолжскнефть" на Городищенской площади Приволжской моноклинали и Светлоярской антиклинальной структуре Прикаспийской впадины, рассмотрены 1973 г. Комиссия утвердила запасы бишофита по не промышленной категории С2 - соответственно 113 и 51,8 млн. тонн. Запасы магниевых солей в целом по Приволжской моноклинали в количестве 254,7 млн. т. , представляемые по категорииС2 , были классифицированы в качестве прогнозных. Недостаточная степень разведанности Волгоградского месторождения, даже для наиболее изученного Светлоярского и Городищенского участков, не позволила рассматривать его в качестве объекта для промышленного освоения.

В 1975 г на Наримановской площади объединением «Нижне волжскнефть» по инициативе В. А. Ермакова, В. А. Резникова, Н. П. Гребенникова впервые в мировой практике была организова а добыча бишофита методом подземного растворения для собственных нужд - приготовления буровых растворов и для проведения опытно-промышленных работ по использованию бишофита в различных отраслях народного хозяйства. Добыча осуществлялась из скв. 7 Наримановской из которой лишь в 1985 г. получено и передано потребителям 2125 м3 бишофита. Опыт эксплуатации скв. 7 показал принципиальную возможность добычи бишофита методом подземного растворения. Скважина устойчиво работает до настоящего времени уже более 10 лет. Полученные при этом рассолы были успешно переработаны на предприятиях химической промышленности с целью получения брома и окиси магния
В 1977 г. экспертный совет Госплана СССР рассмотрел TЭО целесообразности промышленного освоения месторождения бишофита в Волгоградской области и рекомендовал МингеоCCCP и Минхимпрому СССР провести разведку наиболее перспективных участков. Эта рекомендация до настоящего времени не реализована, так как от промышленных министерств и ведомств заявок на разведку и подготовку запасов Мингео СССР не получало.
В то же время ГКНТ СССР и Госплан СССР приняли постановление о разработке и освоении новых технологических процессов получения важнейших неорганических продуктов многоцелевого назначения, обеспечивающих комплексное использование минерального сырья, значительное сокращение или полную ликвидацию вредных отходов производства. Исходя из новизны и уникальности Волгоградского месторождения бишофита, по качеству и вероятным запасам не имеющего аналогов не только в нашей стране, но и во всем мире, заданием предусматривалось выполнить комплекс исследовательских и проектно-конструкторских работ по созданию опытно-промышленной установки для добычи бишофита методом подземного выщелачивания. Создание такой установки преследовало цель отработки оптимальных технологических параметров подземной растворения для проектирования промышленного предприятия по добыче бишофита. В 1986 г. закончены строительно-монтажные работы по созданию установки на базе Светлоярского месторождения каменной соли, проектная мощность которой составляет 170 тыс. рассола бишофита в год.
Существенный вклад в реализацию проблемы освоения бишофита внесли также подразделения ПГО «Нижневолжскгеология» В 1978 г. Волгоградской ГРЭ был составлен проект поисков калийных и магниевых солей на Приволжской моноклинали, предусматривавший бурение трех скважин в ее северной, средней и южной частях с целью детального литологического изучения разреза соленосных отложений.
В самой северной части моноклинали, на Краснокутской площади, пройдена скв. 1 к-к, вскрывшая галогенную толщу с полным отбором керна до приволжской (III) ритмопачки включительно (Свидзинский, 1986). В разрезе погожской ритмопачки (VI) вскрыт 20-метровый пласт калийно-магниевых солей, включающий 8-метровый слой бишофитовой породы водяно-прозрачной, местами розовой и серой. Выше бишофитового слоя располагается слой сильвинита (2,4 м) высокого качества с содержанием КСl 41,6%. В средней части антиповской ритмопачки (VII) установлен мощный (29,5 м) слой кизеритсодержащей каменной соли (MgSO4 — 6,3%, КС1 — 5%, MgCl2 —3,4%) (Свидзинский и др., 1983).
В южной части моноклинали, на Сафроновской площади, скв. 1 вскрыла сильвинитовую залежь, являющуюся стратиграфическим аналогом бишофитоносного пласта погожской ритмопачки. Значительная мощность залежи и высокое качество сильвинитов (содержание хлористого калия до 40%) явились основанием для продолжения бурения на этой площади, где в итоге было пробурено 7 скважин и выявлено крупное Гремячинское месторождение сильвинитов (Свидзинский и др., 1986).
Продуктивный пласт Гремячинского месторождения залегает практически горизонтально в интервале глубин 1000—1300 м. Мощность его изменяется от 6,5 до 39,4 м (преимущественно составляя 14—18 м). Запасы сильвинитовых руд, по данным Детальных поисков, проведенных на площади 33,6 км2, составляют 1,2 млрд т при средневзвешенных содержаниях: КСl — 32,6%; МgСl2, — 0 12°/- CaSO4 — 4,52%; водно-нерастворимый остаток — 2,86%. Прогнозные запасы сильвинитов перспективной территории, прилегающей к Гремячинскому месторождению, оцениваются в 4—5 млрд т.
Позже, в 1985—1987 гг., Волгоградской ГРЭ осуществлено бурение двух скважин с полным отбором керна по соляной части разреза на Наримановской площади. Эти скважины, вместе с ранее пробуренными Волгоградской экспедицией, позволили получить детальную литологическую, минералого-петрографическую, химическую и геохимическую информации о разрезе, уточнить стратиграфическое положение, границы ритмопачек и горизонтов калийных и магниевых солей, что существенно дополнено те представления, которые базировались только на промыслово-геофизических данных.
Таким образом, значительный объем разведочного бурения на нефть и газ, а также некоторый объем поисково-разведочного бурения на минеральные соли в пределах Приволжской моноклинали (Волгоградская и Саратовская области) позволили выявить  в составе соляной толщи кунгурского яруса мощные хорошо  выдержанные по площади пласты сильвинитов, карналитов и бишофитовых пород. Вместе с этим материалы буровых работ и геофизических исследований в скважинах и на поверхности способствовали интенсивному обобщению данных.

Научными исследователями был охвачен широкий круг проблем, касающихся кунгурской соляной толщи в целом и особенно содержащихся в ней калийно-магниевых солей. В основных чертах были разработаны стратиграфия толщи соляных отложений и принципы корреляции соляных разрезов западного обрамления Прикаспийской впадины (Урусов и др., 1962, 1964; Лацкова 1961, 1965, 1978, 981, Горбов. 1973; Шафиро. 1972, 1975, 1977; Писаренко и др., 1977, 1982; Свидзинский и др., 1980; Ермаков и др., 1968, 1983; Тихвинский, 1974, 1976; и др.). Проблемы стратиграфии и различные варианты схем расчленения и корреляции кунгурских соляных отложений Северного Прикаспия довольно полно рассмотрены в обобщающей работе «Нижнепермская галогенная формация Северного Прикаспия» (Деревягин и др., ).
Благодаря детальной корреляции разрезов в пределах Приволжской моноклинали удалось установить основные черты строения кунгурской галогенной толщи; выявить состав отдельных ритмопачек положение калиеносных и магниеносных горизонтов; определить закономерности распространения, литологических и фациальных изменений галогенных образований; изучить условия соленакопления на обширной территории. Все эти вопросы, а также различные аспекты геологии месторождений и проявлении калийных и магниевых солей рассмотрены в достаточно большом количестве публикаций (Копеневский и др., 1964; Кореневский, Воронова, 1966, Шафиро 1972 1975 1977; Валяшко и др., 1978; Белоножко, Писаренко, ?978 Гребенников, Ермаков, 1980; Свидзинский и др.. 1980; Валяй, ко Жепебцова 1981; Деревягин и др., 1981а, Деревягин, 1981, Московский Сиротин, 1981; Московский и др., 1982; Жеребцова и др 1983, 1986; Решитько и др., 1983а; Московский, Румянцева, 1983)
Ряд специальных работ посвящен, в частности, проблеме бишофитов Приволжской моноклинали (Казанцев и др., 1974; Ермаков, Гребенников, 1977; Жарков и др., 197.. 1980; Ермаков и др., 1986).
Большой интерес представляют результаты минералого-геохимических и петрографических исследований керна, выполненных различными организациями - «Нижневолжскнефть» кафедрой геохимии МГУ, кафедрой минералогии и петрографии РГУ, НИИгеологии при СГУ, Институтом геологии СО АН СССР. Детальные литолого-петрографические исследования галогенных отложении Волгоградского Поволжья, включая калийные и бишофитовые пород  были осуществлены В. В. Кольцовой (Кольцова, Яржемскии,  Кольцова, 1974); минералого-петрографическая и геохимическая характеристика калийно-магниевых солей Городищенской площади дана в работе В. Г. Тупиковой, BJ А. Ермакова и др., бишофитоносных горизонтов Привольнинской и Наримановской площадей — в работах М. А. Жаркова и др. (1979, 1980). На кафедре геохимии МГУ проведено изучение минерального и химического состава (включая бром и рубидий), калийных и бишофитовых пород ряда структур Приволжской моноклинали и Прикаспийской впадины (Валяшко и др., 1976; Жеребцова и др., 1986). Минералого-петрографические и некоторые геохимические особенности различных пород, пластов и пачек соляной толщи рассматриваемой территории выявлены сотрудниками Ростовского госуниверситета, изучавшими керн опорных скважин — Краснокутская-1, Наримановская-1, Сафроновская-1 и др. по Сафроновской площади, пройденных с полным отбором керна, а также частично керн нефтепоисковых скважин (Дёревягин и др 19816; Решитько и др., 1983а, 19836, 1985; Свидзинскии и др., 1986).
Сотрудниками научно-исследовательского института геологии при Саратовском госуниверситете охарактеризованы физико-химические условия седиментации кунгурских галогенных образований по результатам изучения газово-жидких включений в минералах солей (Московский 1983; Московский, Румянцева, 1983; Московский Сиротин, 1981).
Наконец научное обобщение результатов анализа геологического и геофизического материала позволило различным коллективам исследователей определить проблемы дальнейшего изучения расматриваемого соленосного бассейна и оценить прогнозные запасы калийных и магниевых солей. В их работах отмечается высокая промышленная преспективность недр этой территории производится райнирование по степени перспективности на различные минеральные соли намечаются перспективы создания и развития калийно-магниевой промышленности в Нижнем Поволжье, даются  геолого-минералогическая оценка региона и рекомендации, направленные на решение конкретных народнохозяйственных задач (Тихвинский 1979; Писаренко, Белоножко, 1978; Седлецкий и др 1981; Деревягин и др; 1981б; Ковальский и др., 1979; Макаров и др., 1983, Ковальский и др., 1983; Свидзинский, Тихвинский и др 1986.).


 

Бишофитовые залежи Нижнего Поволжья

Пластовые залежи бишофитовых пород, представляющие интерес с точки зрения их промышленного освоения, расположены в пределах Приволжской моноклинали и залегают среди соленосных отложений кунгурского яруса нижней перми, покрывающих восточную часть Русской платформы. Широкий круг вопросов, касающихся геологии Приволжской моноклинали и всей территории Северного Прикаспия закономерности строения соляной толщи, стратиграфии, кореляции циклов и ритмов соляных пород, распространения различных литолого-фациальных комплексов и пластов калийно-магние- вых солей и многих других был достаточно детально освещен в монографии В. С. Деревягина и др. (19816), поэтому в настоящей работе в полной мере они не рассматриваются.


 Краткий геологический очерк


Приволжская моноклиналь представляет собой область погружения поверхности кристаллического фундамента и осадочного чехла, заключенной между Прикаспийской впадиной на востоке и склоном Воронежской антеклизы на западе, юго-восточным продолжением складчатого Донбасса на юге и Жигулевско-Пугачевским сводом на севере. Эта крупная тектоническая структура, прослеженная вдоль борта Прикаспийской впадины на расстоянии около 500 км осложнена несколькими положительными и отрицательными структурными элементами, вытянутыми вдоль бортового уступа. Кристаллический фундамент в пределах моноклинали залегает на глубине 4-7 км Основные структурные элементы, выделенные на его поверхности, в общих чертах проявляются в осадочном чехле в виде зон поднятий или линейно-вытянутых валов. Проявлением дизъюнктивной тектоники служит система узких тектонических швов, отвечающих уступам фундамента и флексурам по подсолевым отложениям. Наиболее крупная флексура - Восточная (или Уметовско-Чухонастовская), простирающаяся на значительном расстоянии от Камышина до Волгограда, имеет амплитуду до 800 м. Флексура трассируется полосой локальных складок и на юге сливается с Иловлинской, которая почти совпадет с долиной реки Иловли. В северной части моноклинали прослеживаются Заволжская, Елшано-Сергиевская и другие флексуры, которые имеют важное, значение в распределении литологических комплексов нижнепермских соленосных отложений. В пределах Приволжской моноклинали отмечено несколько фациальных зон субмеридионального направления, характеризующихся распространением различных комлексов пород. В крайней западной зоне развиты преимущественно доломит- ангидритовые породы мощностью до 100 м; границей их распространения с востока служит Иловлинская флексура, восточнее которой, простирается зона развития соляных отложении с пластами и слоями ангидритовых и реже — доломитовых образований мощностью от 200 до 400 м. В виде вкраплений и редких прослоев встречаются калийные и калийно-магниевые соли. Эта зона ограчена с востока Восточной флексурой.
Третья зона занимает центральную и восточную части Приволжской моноклинали; восточная граница зоны проходит по бортовому уступу Прикаспийской впадины. Зона характеризуется развитием мощных (500—1000 м и более) галогенных отложений с пластами калийных солей и бишофитов, залегающих на глубинах 800—1900 м В зоне бортового уступа Прикаспийской впадины соленосные отложения резко погружаются на большую глубину вместе с под солевым ложем в сторону впадины. Мощность всей толщи нижней перми увеличивается. В этом же направлении в соленосном разрезе возрастают количество и мощность ритмопачек и отдельных пластов. Наиболее полный разрез и максимальные мощности наблюдаются в центральной части Приволжской моноклинали по линии Щербаковской - Лозновской - Нижне-Царицынской площадей Изучение разрезов соленосных отложений на многих нефтепоисковых площадях Приволжской моноклинали по данным в основном промысловой геофизики, анализа сравнительно редких образцов пород и гидрогеологических исследований позволило расчленить галогенную толщу на отдельные литологические пачки и выделить циклы и ритмы седиментации. Ритмичность прослежена путем послойной корреляции пластов каменной соли, сульфатно-карбонатных и глинистых пород, калийных и магниевых солей. Последовательная смена типов пород устанавливается в разрезах скважин на огромном расстоянии. Выделенные в составе галогенной толщи ритмопачки характеризуются относительно спокойным и выдержанным по площади залеганием. Количество пачек в разных районах моноклинали непостоянно: их число сокращается как в нижней, так и верхней частях разреза. Некоторые из ритмопачек содержат пласты карналлитовых и бишофитовых пород; установлены также горизонты, обогащенные сильвином, кизеритом и полигалитом.
Для уверенной корреляции разрезов выделены опорные, реперные пласты устойчиво развитые на больших площадях и надежно выделяемые по каратажным диаграммам и керну буровых скважин. В качестве основного репера принята доломит-ангидрит-галитовая пачка, состоящая из двух пластов, сложенных карбонатными и сульфатными породами, и разделяющего их пласта (60 м) каменной соли - так называемый "сдвоенный ангидрит". В западной, менее соленасыщенной части Приволжской моноклинали, где отсутствуют калийно-магниевых солей, указанные пласты сливаются в единую доломит-ангидритовую пачку.

Четко выделяется по повышенной гамма-активности и своеобразности состава  гамма-каротажа (ГК) пласт карбонатно-сульфатного состава, залегающий в основании соленосной толщи. Выше располагается регионально прослеживающийся пласт Д2, характеризующийся присутствием полигалит; он представлен полигалитовыми, полиголит-сильвиновыми или полигалит-карналлитовыми породами. Опорными служат также два пласта бишофитового и ка наллит-бишофитового состава, залегающие в верхней части соляной толщи.
В разработке схемы расчленения и корреляции разрезов кунгурских соленосных отложений Приволжской моноклинали принимали участие многие исследователи (Ермаков и др., 1968; Виноградова, Ощепков, 1969; Ермаков, 1971; Шафиро, 1972, 1975, 1977; Казанцев и др., 1974; Деревягин и др., 19816). Схемы корреляции в общих чертах идентичны. Вместе с тем в разных схемах количество циклов и ритмопачек неодинаково; существует также различие в индексации ритмопачек и пластов. В данной работе принимается схема стратификации галогенной толщи, разработанная ранее В. С. Деревягиным и др. (19816), согласно которой в толще выделено 10 соленосных ритмопачек — от волгоградской (внизу) до ерусланской (вверху).
Как уже отмечалось, в 80-х гг. Волгоградской геологоразведочной экспедицией на Приволжской моноклинали пройдено несколько скважин — 1-я Краснокутская, 1—2-я Наримановские и 2—7-я Сафроновские с полным отбором керна по галогенной толще кунгура. Эти скважины впервые позволили получить литологическую, минералого-петрографическую, химическую и геохимическую информацию о соленосном разрезе Приволжской моноклинали, существенно дополнившую и уточнившую те представления, которые базировались главным образом на его геофизической характеристике.
Установленные в разрезе соленосной толщи ритмопачки характеризуются определенным строением. В основании каждой из них залегают пласты, сложенные доломитовыми, доломит-ангидритовыми, ангидритовыми породами, нередко с примесью полигалита, глинистого материала, целестина, магнезита, галита и других минералов. Выше базального пласта залегает пачка каменной соли с пластами, прослоями и вкрапленностью калийных и магниевых солей— сильвинитов, полигалитовых, карналлитовых и бишофитовых пород и их разновидностей.


 Условия залегания бишофитовых пластов


Бишофитовые образования на территории Приволжской моноклинали протягиваются полосой, имеющей ширину 10—15 км на севере и 40—50 км на юге, параллельно бортовому уступу более чем на 400 км в субмеридиональном направлении. Непосредственно в зоне бортового уступа их мощность сокращается, а местами они полностью выклиниваются. Распространение бишофита контролируется двумя факторами — тектоническим и фациальным. Бишофитовые породы расположены в наиболее погружений участках Приволжской моноклинали, которые соответствуют пони жениям в фундаменте. На востоке границей распространения магниевых солей служит бортовой уступ Прикаспийской впадины, на западе — Восточная флексура. В северной части рассматриваемой территории бишофиты тяготеют к прибортовой, наиболее погруженной зоне. Глубина залегания кровли бишофитовых залежей изменяется с запада на восток, увеличиваясь от 800 до 1900 м в направлении Прикаспийской впадины.
Некоторые исследователи (Казанцев и др., 1974) считают, что выклинивание бишофитовых пластов к востоку, в сторону бортового уступа, обусловлено седиментационными условиями и сопровождается фациальными замещениями. В западном направлении, по восстанию моноклинали, мощность отложений сокращается, затем они срезаются толщей пермотриаса, залегающей над ними с угловым несогласием. По разрезам ряда скважин в кровле соляной толщи установлены эрозионные ложбины шириной до 1—2 км, возникшие в результате интенсивного растворения солей. Нередко они заполнены рассолами, а на поверхности им соответствуют понижения рельефа.
Зона развития бишофитовых пород в плане нигде не выходит за пределы области распространения калийных солей — карналлитов, сильвинитов или карналлит-сильвинитов, в чем закономерно проявляется фациальный контроль.
Хлормагниевые соли преимущественно развиты в зонах максимальных мощностей как всей соляной толщи, так и отдельных ее ритмопачек. Наиболее мощные (30—55 м) бишофитовые пласты отмечены на площадях Антиповско-Балыклейской, Усть-Погожской, Суводской, Горно-Водяной, Краснокутской, Городищенской, Наримановской, Привольнинской, Абганеровской и некоторых других. Пласты мощностью 20—40 м встречены также в некоторых разрезах Ровенско-Мокроусовского участка Приволжской моноклинали. Максимальная мощность пласта (198 м), сложенного бишофитом с примесью карналлита, обнаружена в южной части моноклинали (скв Степновская-1) (Гребенников, Ермаков, 1980). Этот пласт перекры¬вается сильвин-карналлитовым пластом (30 м), на остальной территории мощность бишофитовых пластов не превышает 25 м. В севере восточной части территории на Мокроусовско-Васильевском участке и далее на Пигаревской площади калийно-магниевые пласты существенно обогащаются карналлитом, а бишофит в основном при сутствует в виде примеси.
В разрезе соляной толщи Приволжской моноклинали выявлень пласты бишофита, стратиграфически приуроченные к различным ритмопачкам: карпенской, погожской, антиповской и пигаревской. Бишофитовые пласты карпенской и пигаревской ритмопачек имею ограниченное распространение по площади. Первый из них мощностью 10—30 м встречен в районе г. Камышина (скв. 33), на Антиповской (скв. 107) и Лозновской (скв. 81) площадях, а в южной части моноклинали на Городищенской и Наримановской. В пигаревской ритмопачке бишофитсодержащий пласт отмечен на Лугопролейской площади. Бишофитовые породы, по-видимому, на том же стратиграфическом уровне и выше прослежены в разрезе скв. 3 Привольнинской. На остальной территории верхняя часть соленосной толщи содержит пласты и прослои карналлитовых пород и сильвинитов, реже — полигалитов.
Мощные пласты, от 20 до 55 м, содержащие бишофитовые породы, развиты в верхней части погожской (пласт Е3) и антиповской (пласт Ж3) ритмопачек. Они имеют региональное распространение на территории Приволжской моноклинали, однако на отдельных участках в разрезе ритмопачек бишофитовые пласты отсутствуют, а бишофит содержится в виде примеси в сильвин-карналлитовых породах, Более детально проследить особенности и причины их выпадения из разреза с помощью каротажных данных при отсутствии керна не удается. Бишофитовые залежи в пределах обоих пластов в совокупности образуют отдельные линзообразные тела различных размеров, простирающиеся вдоль бортового уступа Прикаспийской впадины.
Территория развития бишофитоносных отложений изучена крайне неравномерно. В этом отношении ее условно можно разделить на две части, северную и южную. Граница раздела проходит между городами Волгоградом и Камышином на широте поселка Горный Балыклей.
Северная часть территории, особенно западная ее половина, разбурена равномерно в той степени, которая позволяет обоснованно восстанавливать структурное положение пластов, изменение их мощности и литолого-фациального состава с определением запасов сырья по категории С2.
В южной части территории скважины нефтяных организаций расположены на отдельных, сравнительно небольших участках, и ведеиия 0 бишофитоносности территории являются фрагментарными, позволяющими осуществлять структурные и литолого-фациальные построения только в пределах этих участков (площадей): Суводской, Липовской, Горно-Водяной, Лозновской, Качалинской, Городищенской, Сарпинско-Тингутинской, Привольнинской, Сафроновской. Приведенные ниже данные об условиях залегания бишофитовых пластов обосновываются детальной интерпретации, каротажных диаграмм по нефтяным скважинам, осуществленной в последние годы.


 Северная часть территории

Нижний пласт (погожская ритмопачка)


Подошва пласта полого и весьма равномерно опускается от западной границы его развития в сторону борта Прикаспийской впадины от абсолютных отметок —750...—1100 м до —1950 м (западная граница развития нижнего пласта отстоит от границы распространения соленосной толщи кунгурского яруса в среднем на 15 км). Примечательно, что до отметок порядка —950 м...—1000 м пласт полностью сложен сильвинитом или карналлитовой породой (вдоль западной границы развития), и с увеличением глубины залегания, т. е. с удалением от этой границы, появляется в составе пласта бишофитовый слой.
Мощность пласта на сравнительно небольших расстояниях (5— 10 км) изменяется от 5 до 20 м и лишь на отдельных линзообразных участках, вытянутых вдоль Приволжской моноклинали, в целом составляет 25—30 м. Характерной закономерностью является четкая зависимость минерального состава пласта от изменений его мощности: при 7—10 м пласт практически целиком сложен сильвинитом или карналлитовой породой; увеличение мощности сопровождается появлением в средней части пласта бишофитового слоя, подстилае¬мого и перекрываемого карналлитовой породой; при 15 м и более пласт или целиком становится бишофитовым, или имеет маломощные карналлитовые слои (1—2), располагающиеся преимущественно в кровле.
Это — общие, согласующиеся с теорией галогенеза закономерности, которые, по-видимому, будут характерны для обоих пластов и для всей перспективной на калийно-магниевые соли территории Приволжской моноклинали.


Верхний пласт (антиповская ритмопачка)


Площадь развития верхнего пласта по сравнению с нижним заметно уменьшается. Западная граница площади смещается к востоку на расстояние в среднем 10 км с увеличением на отдельных участках до 15 и уменьшением до 5 км. Ширина площади развития нижнего пласта составляет в среднем 40 км, ограничиваясь к востоку бортом Прикаспийской впадины, а верхнего — 30 км.
В северной части рассматриваемой территории (Щербаковская площадь) верхний пласт прослеживается узким языком (около 2 км), вытянутым субмерндионально; мощность пласта здесь 1 —1,5 м, состав — сильвинитовый. Еще далее к северу в пределах Саратовской области (Краснокутская площадь) скв. 1 Волгоградской ГРЭ перебурен верхний пласт, представленный 30-сантиметровым сильвинитовым прослоем. Таким образом, в период образования верхнего пласта территория севернее Щербаковской площади была относительно приподнята и здесь накапливались маломощные сильвинитовые слои, тогда как южнее, на основной части территории моноклинали, образовались мощные бишофитовые залежи.
Максимальные мощности бишофитовых слоев верхнего пласта составляют 20—25 м; отмечаются они на отдельных линзообразных участках, вытянутых субмеридионально (от 2—4 до 10—15 км при ширине 2—5 км). По периферии этих локальных участков, соответ¬ственно уменьшению мощности пласта, бишофитовая порода сменяется карналлитовой и (при уменьшении мощности до 3—1 м) сильвинитом.
Абсолютные отметки подошвы верхнего пласта изменяются с запада на восток от —750 до —1850 м.


Южная часть территории


Южную часть территории условно для удобства описания можно подразделить на три полосы, протягивающиеся соответственно простиранию Приволжской моноклинали в целом: западную (вдоль западной границы развития бишофитоносных пластов), центральную и восточную, которая приурочена к самой глубокопогруженной зоне, вытянутой вдоль борта Прикаспийской впадины.
В западной полосе шириной порядка 5 км бишофитоносные пласты прослежены редкими одиночными скважинами в пределах площадей Липовской, Лозновской, Качалинской. Мощность нижнего пласта здесь изменяется от 5 до 11 м; сложен он карналлитовой породой или сильвинитом; редко в составе пласта имеет место бишофитовый слой (2—3 м). Аномальным является монобишофитовый пласт большой мощности (21 м) скв. 11 на Качалинской площади. Абсолютная отметка подошвы нижнего пласта в рассматриваемой полосе колеблется от —900 до —1050 м.
Верхний пласт вскрыт здесь единственной скв. 81 на Лозновской площади. Мощность его, сложенного исключительно бишофитовой породой, 8,8 м. Абсолютная отметка подошвы — 967 м.
В средней полосе бишофитовые пласты прослежены на Суводской и Горно-Водяной (скв. 85) площадях. Нижний пласт мощностью 20—31 м состоит из бишофитового слоя (20—26 м), в кровле и подошве которого располагаются маломощные карналлитовые слои (2—5 м). Верхний пласт (10—22 м) представлен исключительно бишофитовой породой. Абсолютные отметки подошвы нижнего пласта -1400...—1500 м, верхнего -1250...-1350 м.
В восточной полосе бишофитоносные образования вскрыты скважинами в пределах Лугопролейской, Городищенской, Наримановской, Сарпинско-Тингутинской, Привольнинской и Сафроновской площадей.


Лугопролейская площадь


Здесь зафиксирована самая большая мощность нижнего пласта (70 м) с бишофитовым слоем 64,5 м. Вдоль борта Прикаспийской впадины прослежена линзообразная бишофитовая залежь, прости¬рающаяся на 22 км при ширине 3—4 км. Мощность ее постепенно изменяется от 10 м по периферии до 40—60 м в центральной части. Подошва пласта располагается на отметках—1800...—2200 м.
Верхний пласт сложен здесь в основном карналлитовой породой и сильвинитом; мощность его 4—11 м, абсолютные отметки по- дошвы —1700...—2100 м.


Городищенская площадь


Нижний пласт мощностью 4—10 м сложен сильвинитом и располагается на отметках —1500... —1600 м.
Верхний пласт (20—50 м) представлен в основном бишофитовой породой. Бишофитовый слой (11—29 м) перекрывается и подстилается карналлитовыми слоями. Подошва пласта располагается на абсолютной отметке —1350... —1550 м.


Наримановская площадь


Нижний пласт прослежен в форме линзообразной залежи (4х6 км) мощностью по периферии 5—10 м, где он представлен карналлитовой породой и сильвинитом, и в центральной части — бишофитовой породой (до 55 м). Абсолютные отметки подошвы пласта  — 1650... —1700 м.
Верхний пласт сложен в северной части площади карналлитовой породой (9—23 м), в южной — преимущественно бишофитовой; мощность пласта 8—26 м при бишофитовом слое 4—19 м. Абсолютная отметка подошвы пласта —1550... —1600 м.


Сарпинско-Тингутинская площадь


Нижний пласт в центральной части площади сложен сильвинитом и имеет мощность 3—5 м. К периферии, при постепенном ее увеличении до 20—25 м, пласт становится преимущественно или исключительно бишофитовым. Подошва располагается на абсолютных отметках — 1550... —1900 м.
Верхний пласт в южной части площади имеет карналлитовый состав при мощности 12—14 м, которая севернее увеличивается до 44 м с преобладанием бишофитового слоя (17—36 м). Абсолютная отметка подошвы пласта —1450... —1750 м.


Привольнинская площадь


Нижний пласт постепенно увеличивается по мощности к западу 0т бортового уступа от 5 до 54 м. При 5—7 м он сложен карналлитовой породой, а при большей мощности — исключительно бишофитовой. Верхний пласт отсутствует. Южнее Привольнинской площади сведений о бишофитоносности территории не имеется.
На самой южной окраине Приволжской моноклинали в пределах Сафроновской площади развит только нижний пласт, представленный исключительно сильвинитом. Здесь Волгоградской ГРЭ ПГО «Нижневолжскгеология» в 1979—1983 гг. выявлено и предварительно изучено на стадии детальных поисков крупное Гремячинское месторождение высококачественных калийных солей (Свидзинский и др., 1986).


 Строение бишофитовых залежей


Изучение разрезов скважин, пройденных Волгоградской ГРЭ с полным отбором керна, и керна нефтепоисковых скважин в пределах Волгоградского Поволжья позволило по нескольким пересечениям детально описать строение залежей бишофита. Ниже приводится несколько послойных описаний бишофитовых пластов, занимающих различное стратиграфическое положение в соляной толще, т. е. принадлежащих к разным ритмопачкам соляного разреза.
Краснокутская площадь, скв. 1 к-к, бишофитовый пласт погожской ритмопачки (Е3), интервал глубин 1068,5—1041,0 м (снизу вверх):
1. Карналлит-галитовая порода светло-серая массивная с прослойками, гнездами и прожилками карналлита красного цвета (4,0 м).
2. Карналлитовая. порода светло-серая, крупнокристаллическая (0,5 м).
3. Карналлитовая порода буровато-красная, разнокристаллическая с примесью сильвина и кизерита (5,0 м).
4. Бишофитовая порода светло-серая, полупрозрачная с розовым оттенком, крупнокристаллическая, массивная с примесью карваллита и редкими невыдержанными слойками ангидрита (13,0 м).
5. Карналлитовая порода ритмично-слоистая с ангидритом и примесью сильвина (1,4 м).
6. Сильвинит розовато-серый, мелкокристаллический, массивный т включениями ангидрита с галопелитом и примесью карналлита (3,1 м).
7. Сильвинит светло-серый, крупнокристаллический, массивный (0,5 м).


Городищенская площадь, скв. 6040, бишофитовый пласт антиповской ритмопачки (Ж3), интервал глубин 1631,0— 1590,0 м (снизу вверх):
1. Карналлит-галитовая порода массивная, неясно-слоистая с примесью ангидрита (1,0 м).
2. Галит-карналлитовая порода неясно-слоистая с примесью ангидрита и бишофита (2,0 м).
3. Карналлит-бишофитовая порода с примесью галита и ангидрита, массивная и неясно-слоистая (3,0 м).
4. Бишофитовая порода светлой окраски (12,0 м).
5. Пятнисто-окрашенная бишофитовая порода с включениями карналлита и примесью глинистого материала (5,0 м).
6. Бишофитовая порода бесцветная, серо-белая, крупнозернистая, массивная с единичными прослоями каменной соли и галит- карналлитовой породы (5,8 м).
7. Чередование прослоев бишофитовой породы с карналлитом, кизеритом, галитом, карналлитовой породы с бишофитом, галитом и каменной соли с карналлитом (5,6 м).
8. Переслаивание карналлитовой породы и каменной соли (7,0 м).


Привольнинская площадь, скв. 3, бишофитовый горизонт погожской ритмопачки (Е3), интервал глубин 1683,3—1613,8 м (снизу вверх):
1. Галит-карналлитовая порода и каменная соль с примесью глины (2, 3 м).
2. Каменная соль массивная серая (5,0 м).
3. Карналлитовая и бишофит-карналлитовая порода (7,6 м).
4. Каменная соль серая с примесью карналлита (7,5 м).
5. Бишофитовая порода прозрачная светло-серая и темно-серая (4,6 м).
6. Карналлитовая, бишофитовая и галит-ангидрит-карналлито-, вая порода (3,5 м).
7. Бишофитовые и карналлит-бишофитовые породы голубовато- серые (15,7 м).
8. Бишофитовые и бишофит-карналлитовые породы пятнистые, розовые и серые (5,3 м).
9. Бишофитовая порода с прослоями карналлитового, галит- карналлитового и карналлит-бишофит-галитового состава (6,2 м)
10. Бишофитовая порода с примесью кизерита и прослоями галит-карналлитового и ангидрит-кизерит-бишофитового составз- (8,7 м).
11. Породы бишофитового и галит-карналлитового состав (3,2 м).

 
Из приведенных примеров видно, что от галитовой части разреза в кровле и подошве бишофитовый слой отделен своеобразной переходной зоной, состоящей из калийных пород, переслаивающихся каменной солью и сульфатно-глинистым материалом, иногда полигалит-галитового и кизеритового состава. Непосредственно к сдою бишофита обычно примыкает карналлитовая или смешанная карналлит-бишофитовая порода. За карналлитовым слоем следует сильвинит или сильвин-галитовая порода.
Однако такое строение бишофитовых горизонтов не является правилом, различные районы Приволжской моноклинали имеют свои особенности зонального размещения пород в разрезе горизонта. Так, в северной части моноклинали в пределах Краснокутской и Ровенской площадей бишофитовые залежи погожской ритмопачки (Е3) большей частью подстилаются породами карналлитового состава, а перекрываются сильвинитами и сильвин-галитовыми породами. Встречаются разрезы с обратным расположением пород переходных зон. Особенно разнообразным строением характеризуются бишофитовые горизонты центральной части Приволжской моноклинали— Антиповская и Суводско-Городищенская площади.
На Городищенском участке и на юге Приволжской моноклинали (Наримановская площадь) сильвиниты отсутствуют в переходных зонах, а в подошве и кровле бишофитовых пластов широко представлен карналлит. В скв. 6040 Городищенской и скв. 3 Привольнинской площадей можно выделить в нижней части бишофитового горизонта галит-карналлитовую зону, выше — бишофит-карналлитовую, бишофитовую и верхнюю — карналлит-бишофитовую с кизеритом.
Отмеченные особенности состава и строения бишофитоносного горизонта погожской ритмопачки (Е3) свидетельствуют о разных физико-химических и палеогеографических условиях накопления осадков в процессе одной из завершающих стадий галогенеза на различных площадях Приволжской моноклинали. В общем с севера на юг обнаруживается возрастание роли карналлитовой составляющей в строении бишофитоносных горизонтов.
Бишофитовый пласт антиповской ритмопачки (Ж3) отличается большим постоянством зонального расположения слоев в разрезе. Почти на всех площадях моноклинали отмечаются и в подошве и в кровле бишофитовой залежи карналлитовые слои либо в основании Располагаются породы бишофит-карналлитового состава, а в кровле обособляются карналлитовые или сильвинитовые слои. На северном, краснокутском участке бишофиты антиповской ритмопачки не получили широкого развития. Они чаще встречаются в смешанных породах с карналлитом либо образуют небольшие прослои среди Карналлитовых пород. Очевидно, условия накопления бишофита и окружающих его пород на стадии образования пласта Ж3 были 
— Карналлитовая порода розовато-серая 3
— Каменная соль буровато-серая, среднезернистая ... 5
— Карналлитовая порода буровато-серая 2
— Бишофитовая порода белая с кремоватым оттенком с примесью кизерита и карналлита   70
— Переслаивание слойков карналлита (1 мм — 2 см) и галита (1—2 мм)  10
— Бишофитовая порода белая с кремоватым оттенком и примесью кизерита и карналлита   25
— Переслаивание блойков карналлита и галита .... 40
— Бишофитовая порода с примесью кизерита и карналлита 9
— Переслаивание слойков карналлита и галита .... 12
— Бишофитовая порода с примесью кизерита и карналлита 10
— Карналлитовая порода с прослойками (0,1—0,5 мм) галита,
серовато-розовая, средне- и крупнозернистая .... 18
— Бишофитовая порода водяно-прозрачная, крупнозернистая
с примесью карналлита 7
— Бишофитовая порода с примесью карналлита и глинистого
вещества 10 
  Карналлитовая порода темно-серая разнозернистая с включениями галита  25
Каменная соль с тонкой примесью карналлита и ангидрита 11

 - Карналлитовая порода темно-серая крупнозернистая с зернами галита и кизерита 4
-Каменная соль с примесью карналлита и ангидрита . . . 5
 -Переслаивание слойков карналлита темно-серого с вкрапленностью галита и бишофита (2—3 см) и галита кремово-белого крупнозернистого с примесью карналлита (2—8 см) 25 
-Бишофитовая порода белая, полупрозрачная, крупнозернистая, массивная 20
  Бишофитовая порода с примесью галита, кизерита и карналлита, массивная .  20
- Бишофит-карналлитовая порода белая, полупрозрачная, крупнозернистая, массивная   30
  - Галит-карналлитовая порода 10
 - Бишофитовая порода белая, полупрозрачная, крупнозернистая с включениями карналлита 25
— Бишофитовая порода белая, полупрозрачная, разнозернистая  45
— Бишофитовая порода оранжево-красная, розовая, полупрозрачная, массивная с примесью карналлита, галита, полигалита, кизерита и прослоем (0,6 см) галита .... 25
—Бишофитовая порода пятнистая с примесью карналлита, галита, полигалита, кизерита   30
— Бишофитовая порода пятнистая (водяно-прозрачная, кремовая, янтарно-желтая, грязно-оранжевая, сургучно-красная), массивная с примесью карналлита, галита, глинистого вещества 30
 
Весьма детальное изучение характера слоистости в бишофитовых и бишофитсодержащих породах выполнено по разрезам скв. 7 Наримановской и скв. 3 Привольнинской (Жарков и др., 1980). Обнаружено, что бишофитсодержащие породы, как правило, обладают тонкой слоистостью. Мощности слойков изменяются от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Так, образец керна одной из пород ангидрит-кизерит-бишофитового состава имеет следующее строение:
-Расплывчатый ангидритовый слоек . 0,5 см
-Бишофит 2см
-Расплывчатый ангидритовый слоек .04 см
-Бишофит 1,5 см
  -Бишофит с кизеритом и ангидритом . 0,5
- Бишофит 1 см
-Бишофит с примесью кизерита и ангидрита 0,8-1 см
— Бишофит 0,6—0,8 см
— Бишофит с примесью кизерита и ангидрита .... 1 см
— Бишофит с мелкими рассеянными включениями ангидрита  1 —1,5 см
— Двойной слоек бишофита с кизеритом и ангидритом 0,5 см
— Бишофит  1,5 см
— Бишофит с примесью ангидрита 0,7—1 см
— Бишофит с кизеритом и ангидритом 1,5 см
Слоистость бишофитовой породы чаще всего обусловлена послойным распределением в бишофите минеральных примесей —  карналлита, ангидрита, кизерита, полигалита, галита. Слойки бишофита, обогащенные этими минералами, приобретают различную окраску; чистый бишофит — прозрачный и полупрозрачный. В зависимости от формы и размера агрегатных образований примесей и характера их расположения в бишофите различают несколько типов бишофитовых пород (Жарков и др., 1980): тонкослоистые, грубо-слоистые, волнисто-слоистые, линзовидно-слоистые, пятнисто-слоистые. Выделена также серия полосчатых бишофитовых пород: собственно полосчатые, пятнисто-полосчатые, узорчато-полосчатые. Отмечаются однородные или массивные бишофитовые породы пятнистые, узорчатые и др.
Характер их переслаивания, ясно выраженное закономерное чередование слойков в пластах указывают на седиментационное их происхождение, что возможно лишь при условии регулярного подтока в водоем с эвтоническими рассолами новых порций менее концентрированных вод.


Минералого-петрографическая характеристика бишофитовых пластов Приволжской моноклинали



Региональное распространение на Приволжской моноклинали имеют два мощных бишофитовых пласта (Е3 и Ж3), стратиграфически расположенные в пределах погожской (Е) и антиповской (Ж) ритмопачек соленосной толщи. Они в первую очередь представляют практический интерес для промышленной разработки. Их накопление происходило на огромной территории, отдельные районы которой, возможно, характеризовались различными фациальными условиями. Детальное изучение состава бишофитовых пластов представляется возможным по разрезам скважин, хорошо охарактеризованным керном. Это скв. 1 к-к Краснокутская в Саратовской части Приволжской моноклинали, скв. 6040 Городищенская- расположенная вблизи г. Волгограда, а также скв. 1 (ВГРЭ), 7-я Наримановская и 3-я Привольнинская, вскрывшие бишофитовые пласты в южной части моноклинали.
Краснокутская скв. 1 к-к. Бишофитовые породы в разрезе развиты лишь в составе пласта Е3 погожской ритмопачки. Бишофитовый слой пласта (Е3) прослеживается в интервале 1059,0—1046,0 м. В подошве его располагается слой (5,5 м) галит-карналлитовой породы преимущественно массивной и пятнистой текстуры. Нижняя часть слоя (0,5 м) представлена крупнокристаллической галит- карналлитовой породой светло-серой окраски с содержанием кар¬наллита до 70%. Выше следует буровато-красная кристаллически- разнозернистая галит-карналлитовая порода.
В средней части отмечен прослой (0,5 м) белой среднезернистой галит-карналлитовой породы с содержанием карналлита до 90%. В целом по слою его количество, по данным химического анализа, изменяется от 45 до 90%; в верхней части слоя его содержание, как правило, не опускается ниже 70%. Галит-карналлитовая порода со¬держит включения и редкие прослои (2—3 см) ангидрита и ангидрит- кизеритовой породы, а также примесь сильвина (до 1—3%). Величина бром-хлорного коэффициента в галит-карналлитовой породе варьирует в пределах 4,9—9,1, что свидетельствует о кристаллизации этой породы в среднюю и конечную фазы карналлитовой стадии.
Микроскопом удалось обнаружить следующие особенности галит- карналлитовой породы. Зерна карналлита имеют либо неправильноизометрическую форму, либо округлые или ксеноморфные очертания. Карналлит интенсивно окрашен благодаря присутствию большого количества микровключений чешуек и пластинок гематита, которые располагаются беспорядочно или в виде плотных цепочек вдоль микротрещин. Окраска минерала неравномерная, часто пятнистая и каемочная. Зерна карналлита содержат также большое количество идиоморфных кристалликов галита и микровключений рапы и газа.
В галите наблюдаются мелкие (не более 0,35 мм) включения сильвина округлой, овальной, каплевидной формы и дендритовидные вкрапления карналлита. Кроме этого, галит образует ксеноморфные скопления в межзерновых пространствах карналлита, выполняет каверны и трещины. В галите содержатся микровростки карналлита.
Следует отметить присутствие в галит-карналлитовой породе кизерита, который ассоциируется с сильвином, окаймляя его зерна плотной цепочкой либо развиваясь по трещинам спайности и микротрещинам внутри зерен сильвина; иногда кизерит образует гнездоподобные скопления. Форма зерен кизерита округлая, овальная, изометричная, дипирамидально-призматическая.
Водно-нерастворимый остаток галит-карналлитовой породы составляет 0,5—2,5%. Основная его масса (60—85%) обычно представлена ангидритом. Среди прочих минералов отмечены гипс (До 20%), тонкодисперсное гидрослюдистое вещество (до 10— 12%), терригенный и аутигенный кварц (3—5%), цеолиты (до 3%), гематит, пирит, гидроокислы железа.
Непосредственно в подошве вышележащего слоя собственно бишофитовой породы залегает прослой (1,5 м) бишофит-галит- кизерит-карналлитовой породы желтовато-красного цвета с включениями серого ангидрита. Состав этой породы следующий (Жеребцова и др., 1986): карналлит — 39,4—69,3%, кизерит — 8,8—35,7%, бишофит — до 5,4%, величина бромхлорного отношения — 7,1—9,4, что отвечает конечным стадиям кристаллизации карналлита.
Бишофитовый слой (13 м) представлен бишофитовой породой, окраска которой изменяется от светло-серой, водяно-прозрачной до розовой или серой. Водяно-прозрачный бишофит преимущественно наблюдается в низах слоя, серый (с глазками красного карналлита) — в верхней его части. Текстура бишофитовой породы массивная; местами порода приобретает слоистость благодаря нитевидным невыдержанным слойкам ангидрита. Структура породы средне- и крупнокристаллическая. Зерна бишофита неправильной формы с извилистыми контурами.
Содержание бишофита по разрезу слоя изменяется от 68 до 99,7%, подавляющее большинство проб содержит более 90% его. Примесь карналлита — 0,3—18,1%, кизерита — 0,02—1,6%, галита— до 6,3%. Преимущественное развитие в слое имеет бишофитовая порода, местами встречаются породы галит-карналлит-бишофитового, кизерит-галит-карналлит-бишофитового, карналлит-бишофитового составов. Величина бромхлорного отношения (10,5) в бишофите нижней части слоя отвечает начальной стадии кристаллизации его из рассолов, более высокие значения коэффициента (13,5—17) характеризуют среднюю и верхнюю зоны бишофитового слоя и соответствуют средней фазе бишофитовой стадии кристалли-зации солей.
Количество водно-нерастворимого остатка в бишофитовой по¬роде не превышает 1—2%. В нем обнаружены призматические кристаллики ангидрита (65—70%), гипс ромбовидной формы (5— 10%), зерна терригенного и призматически-дипирамидальные кристаллики аутигенного кварца (5—10%), тонкодисперсное гидрослюдное вещество (10—20%) и пирит (0,5%).
Бишофитовый слой перекрывается слоем породы (1,4 м) ангидрит-сильвин-галит-карналлитового состава. Порода ритмичнослоистая со следующим строением: а) карналлит-ангидритовый элемент ритма (2—7 см), в котором светло-серый микрокристаллический массивный ангидрит образует ячеисто-сотовидную конструкцию, вмещающую зерна серого карналлита с примесью галита и сильвина; б)карналлитовый элемент ритма (1—3—5 см), состоящий из среднекристаллического карналлита серого с буроватым оттенком. Галит и сильвин являются примесью в карналлите, содержание которого в породе 75—90%, сильвина — до 5%. Данный слой отвечает транс-грессивной стадии накопления хлормагниевых солей погожской ритмопачки.
Городищенская скв. 6040. В разрезе ее в интервале 1597—1630 м вскрыт продуктивный бишофитовый пласт (Ж3), относящийся к антиповской ридмопачке. Центральная часть его выполнена бишофитовой породой почти мономинеральной, нижняя и верхняя части значительно обогащены карналлитом (17—69%) и галитом (16—55%). Различные количественные соотношения составляющих породу компонентов бишофитового пласта позволили выделить в нем несколько слоев.
1. Слой галит-карналлитовой породы (инт. 1628— 1630 м). В строении его принимают участие карналлит (40—70%), галит (24—55%), бишофит (0,2—4%), ангидрит (2—7%) и единичные зерна кизерита.
Галит и карналлит образуют либо тонкую смесь, и порода приобретает массивную текстуру, либо каждый минерал образует мономинеральные прослои (0,1—2 см), обусловливая слоистое строение породы. Контакты между прослоями обычно нечеткие, расплывчатые, прямые и извилистые. Форма зерен обоих компонентов неправильная, размер их 0,05—2 мм. Цвет карналлитовых зерен розоватосерый, галита — белый, матовый. В зернах карналлита присутствуют микровключения бишофита, кизерита. В зернах галита нередко встречается зональная структура.
2. Слой карналлит-бишофитовой породы с примесью галита (инт. 1625—1628 м). Его слагают карналлитовые и более распространенные карналлит-бишофитовые породы, содер¬жание бишофита в которых — 55—75%, карналлита—17—32%, галита — 4—8%. В зернах этих минералов и между ними обнаруже¬ны микровключения кизерита (0,1—3%), ангидрита (1,5—4%), глинистого материала (до 0,5%).
Породы массивные, реже слабослоистые. Слоистость обусловлена присутствием прослоев каменной соли в карналлитовой и карналлит- бишофитовой породах. Породы преимущественно светлых и розовых тонов, полупрозрачные разнозернистые (0,05—3 мм). Зерна кар¬наллита, бишофита и галита неправильной формы. Галитовые более мелкие зерна и их агрегаты беспорядочно распределены среди зерен карналлита и бишофита.
3. Слой бишофитовой породы (инт. 1603—1625 м). По содержанию глинистого материала и других компонентов, а также некоторым структурно-текстурным особенностям бишофитовый слой Можно расчленить по разрезу на три части. Верхняя (в инт. 1603— 1608 м) представлена чистой почти мономинеральной бишофитовой Породой содержание бишофита (более 95%) местами снижается до 92%, когда увеличивается количество карналлита и галита. 

Бишофитовая порода массивная разнозернистая, размер зерен бишофита 0,2—5 мм, бесцветная, серо-белая, розоватая. В ней встречаются прослои каменной соли мощностью 0,3—0,5 см, редко — более. Прослежен также прослой (10 см) галит-карналлитового состава. Карналлит присутствует в виде небольшой примеси (2—3,5%) в бишофитовой породе. Здесь же спорадически в виде мелких скоплений и рассеянной примеси встречается кизерит (до 0,3%); местами наблюдаются призматические кристаллы полигалита, изредка — скопления (0,01—0,3 мм) глинистого вещества.
Средняя часть слоя (инт. 1608—1613 м) отличается в первую очередь повышенным содержанием глинистого материала (до 2%) и бишофита 88—97%. Бишофитовая порода обычно пятнисто-окрашенная — водяно-прозрачная, кремовая, янтарно-желтая, грязно-оранжевая, сургучно-красная, разнозернистая (размер зерен 0,25—4 мм), преимущественно крупнозернистая массивной текстуры. Из примесей отмечаются карналлит, галит, кизерит, полигалит. Карналлит в виде агрегатов и отдельных зерен неправильной формы неравномерно распределен между зернами бишофита и внутри их. Галит, кизерит и полигалит встречаются в виде тонких включений в зернах бишофита и карналлита и между ними.
В интервале 1611,7—1611,9 м в бишофитовой породе встречены белые неправильной формы включения (0,01 — 1 см) хильгардита, расположенные, как правило, на участках породы, обогащенных карналлитом и глинистым веществом. Максимальное содержание В2O3—0,74%.
Нижняя часть бишофитового слоя (инт. 1613—1625 м) по своему составу и строению соответствует верхней и тоже отличается чистотой бишофитовой породы — 94—97%.
4. Слой галит-карналлит-бишофитовой породы (инт. 1597—1603 м). Породообразующими компонентами слоя являются бишофит, карналлит и галит, которые образуют достаточно чистые мономинеральные прослои с незначительной примесью других минералов. Неравномерное их чередование обусловливает в целом слоистое строение пород. Наиболее распространенными в разрезе являются прослои, содержащие в качестве основного компонента бишофит (48% объема пород слоя). Мощность прослоев колеблется в пределах от 0,07 до 0,5 м и представлена бишофитом (55—90%), карналлитом (содержание которого иногда достигает 25—40%), галитом (1 —10%) и кизеритом (0,1—5%).
Бишофитовая порода белая с кремоватым оттенком, матовая, Местами полупрозрачная массивной или нечетко выраженной слоистой текстуры; структура породы средне- и крупнозернистая. Зерна бишофита (0,1—5 мм) имеют неправильную форму. Местами в них Присутствуют микровростки кизерита, галита и карналлита.
Прослои с карналлитовой породой составляют 25% от объема пород слоя. Они сложены карналлитом (50—90%), бишофитом (до 30—50%), галитом (5—15%). Мощность прослоев — 2—25 см. Карналлит серый, серовато-розовый, буровато-серый, бесцветный, водяно-прозрачный массивной или горизонтально-слоистой тексту¬ры, которая обычно обусловлена переслаиванием различно окрашенных слойков карналлита и присутствием в карналлите маломощных (1—2 мм) слойков белого, матового мелкозернистого галита. Структура карналлитовой породы средне- и крупнокристаллическая. Между зернами карналлита неправильной формы располагаются отдельные зерна и агрегаты зерен бишофита, при увеличении количества которого порода становится бишофит-карналлитовой.
Галит занимает 27% объема пород слоя и распространен между зернами карналлита и бишофита, а также образует прослои мощ¬ностью от 1—2 мм до 11 см, которые содержат примесь карналлита (до 10—20%), отдельные зерна бишофита и их агрегаты, кристал¬лики ангидрита. Структура галитовой породы разнозернистая, окраска различная; в некоторых зернах галита обнаруживаются пер- вично-седиментационные признаки — «елочки».
Разрез бишофитового пласта характеризуется закономерным изменением величины бромхлорного отношения. В первом слое галит- карналлитовой породы значение отношения возрастает от подошвы к кровле с 3,36 до 6,35, что отвечает началу и середине стадии кристаллизации карналлита.
Во втором слое карналлит-бишофитовой породы значение бром¬хлорного коэффициента составляет 9,69—10,93, что соответствует концу карналлитовой стадии кристаллизации и начальной стадии кристаллизации бишофита.
Слой бишофитовой породы характеризуется еще более высокими значениями бромхлорного отношения— 12,33—14,93, а в одной из проб на контакте с вышележащим слоем зафиксирована величина 16,0. Это говорит о том, что бишофит накапливается из эвтони- ческих рассолов в среднюю фазу садки бишофита.
Четвертый слой галит-карналлит-бишофитовой породы отличается достаточно высоким бромхлорным коэффициентом — 7,57—9,26, что свидетельствует о формировании данной породы на конечном этапе карналлитовой стадии кристаллизации.
Изучение состава нерастворимого остатка пород бишофитового пласта скв. 6040 (Соколова и др., 1982) показало чрезвычайно высокое содержание в бишофитовых и карналлит-бишофитовых породах аутигенного кварца (до 30%), причем количество его во фракции менее 0,001 мм — 16—20%. Широко распространены также ангидрит, магнезит, доломит, присутствуют гематит и стронциохильгардит. В составе нерастворимого остатка и тонкодисперсных фракций установлены тальк, железистый иллит, гидроталькит и хлорит.

Наримановская скв. 1 (ВГРЭ). В разрезе ее вскрыты оба пласта (Е3 и Ж3), содержащие бишофит, соответственно в интервалах 1706,5—1724,5 м и 1600—1621,5 м.
Наиболее мощный слой почти мономинеральной бишофитовой породы (12 м) залегает в нижнем пласте Е3, который подстилается и перекрывается слоями галит-карналлитового состава небольшой мощности.
Нижний слой пласта Е3 (инт. 1723—1724,5 м) представлен галит- карналлитовой и карналлит-галитовой породами, местами обогащенными бишофитом (до 5%) и галопелитовым материалом (до 15%). Содержание карналлита в породе — 40—65%. Структура пород разнозерниста, размер зерен карналлита 5—15 мм, галита — 0,1 — 0,2 мм. Некоторые зерна карналлита содержат цепочки гексагональных чешуек гематита. В зернах галита и бишофита встречаются округлые включения кизерита. Галопелитовый материал образует петли, каемки вокруг зерен карналлита, бишофита и галита. В породах данного слоя повсеместно присутствует доломит. Верхняя часть обогащается бишофитом, и порода получает бишофит-карналлитовый состав.
Вышележащий слой (инт. 1711 —1723 м) слагается главным образом бишофитовой породой. Содержание бишофита в нем 80— 97%. В нижней части слоя наблюдается чередование тонких прослоев бишофитовых, бишофит-карналлитовых и карналлитовых пород. Средняя и верхняя зоны слоя характеризуются преимущественно массивной текстурой бишофитовых пород; лишь местами отмечаются полосчатые бишофиты, содержащие кизерит. Окраска пород розовая, сероватая, значительная часть представлена водяно-прозрачным бишофитом.
Структура бишофитовых и бишофит-карналлитовых пород разнозернистая петельчатая. Зерна бишофита округлые, у карналлита наблюдаются ксеноморфные, заливообразные зерна. В межзерновых пространствах, а также в самих зернах бишофита и карналлита наблюдаются скопления изометрических зерен кизерита. На отдельных участках слоя вокруг зерен карналлита и бишофита развиваются каемки, петли и раздувы темно-серого карбонатно-галопелитового материала, среди которого встречаются мелкие зерна галита и сильвина, частично замещенные карналлитом и галопелитовым веществом. В породе отмечаются включения пластинчатых кристаллов гипса, мелких призматических зерен цеолитов, а также округлых и призматически-дипирамидальных кристаллов кварца. При больших увеличениях обнаружены шарообразные включения ашарита, борацита и карбонатов.
В интервале 1709,4—1711 м вскрыта карналлитовая порода с бишофитом, галитом и галопелитовым материалом. Содержание Карналлита достигает 85%, бишофита, галита и галопелитового вещества — по 5%. Структура породы разнозернистая, размер зерен минералов варьирует от 0,8—1,0 до 10—15 мм. Кроме указанных породообразующих минералов часто по границам зерен бишофита и по трещинам развивается кизерит округлой и неправильной формы; иногда встречаются призматические кристаллы, собранные в друзообразные сростки. Кизерит развит также вокруг некоторых зерен галита. К зернам карналлита и бишофита приурочены округлые скопления карбонатов, иногда с ашаритом и борацитом. Встречены единичные иголочки гидроборацита, растущие из галопелитового материала в карналлит.
Верхняя часть бишофитового пласта (инт. 1706,5—1709,4 м) сложена галит-карналлитовой породой с различным содержанием карналлита (45—95%), примесью сильвина, галопелитового материала и других минералов — ангидрита, гипса, полигалита, битумного вещества, кварца, борацита, ашарита, гидроборацита, циркона, сфена. Сильвин с галитом образует прослои до 40 см мощностью, содержание сильвина достигает 45%.
Верхний бишофитовый пласт Ж3, вскрытый скв. 1 Наримановской, имеет более сложное строение, обусловленное чередованием слоев пород различного состава — бишофитового, бишофит-карналлитового, карналлит-бишофитового, карналлитового и др. Пласт подстилается каменной солью, содержащей в приконтактовой зоне примесь карналлита, бишофита, сильвина и редкие зерна полигалита.
В основании пласта (инт. 1620,0—1621,5 м) наблюдается переслаивание карналлит-галитовой и галит-бишофит-карналлитовой пород. Карналлит-галитовая отличается повышенным содержанием галопелитового материала и сульфатов: карналлита — 30%, галита — 50%, галопелитового вещества — 10%, ангидрита — 5%, гипса — 5%. Галит имеет округлую форму зерен размером 0,1—0,25 мм, карналлит представлен ксеноморфными зернами с неравномерной розовато-серой окраской. Галопелитовый материал заполняет промежутки между зернами породообразующих минералов и развивается по галиту. В зернах галита из галопелитов растут многочисленные длиннопризматические кристаллы ангидрита и кварца, а также пластинчатые зерна гипса.
В галит-бишофит-карналлитовой породе содержится бишофита 20%, карналлита — 70, галита — 10%, в виде примеси обнаружены галопелитовое вещество, ангидрит, кизерит, ашарит. Структура породы разнозернистая, размеры зерен колеблются от 10— 15 мм до 0,5—0,7 мм. Галопелитовый материал бурого и буровато-серого цвета заполняет межзерновые пространства и трещинки, нередко развивается и по галиту. Зерна кизерита изометричной формы ассоциируют с бишофитом и галопелитовый материалом.
Выше по разрезу пласта прослежен ряд прослоев со значительным количеством (50—90%) бишофита. Так, в интервале 1619,5— 1620,0 м развита бишофитовая порода с карналлитом и примесью ангидрита и кизерита; интервал 1618,5—1619,5 м представлен бишофит-карналлитовой и карналлит-бишофитовой породами с галитом с заметной примесью (2,75%) кизерита, а в интервале 1616,0— 1618,5 м широко распространена крупнозернистая бишофитовая порода с примесью галита, кизерита и карналлита. В различных породах обнаружены в виде примеси карбонаты, гипс, кварц, ашарит, галопелитовый материал.
Бишофит в породе образует зерна неправильной, округлой и овальной формы, бесцветные или слабоокрашенные, плотно прижатые друг к другу. Галит представляет единичные включения в породе и агрегаты зерен, иногда микропрослои из округлых зерен, окруженных каемкой галопелитового вещества. Кизерит в виде изометричных или хорошо образованных кристаллов призматического облика размером 0,03—0,25 мм развивается по бишофиту, заполняя микротрещинки спайности и образуя гнездообразные скопления по Периферии зерен бишофита. В нем встречаются округлые выделения ашарита, единичные зерна аутигенного и терригенного кварца, а в галопелитовом веществе — кристаллики ангидрита.
В верхней части бишофитового пласта Ж3 в интервале 1600— 616 м широко представлены породы галит-карналлитового, карналлит-галитового и карналлитового составов. Содержание карналлита в них варьирует от 15 до 85%, галита — от 5 до 75%. Постоянной примесью является галопелитовый материал (до 10%), ряд минералов обнаружен в незначительном количестве — сильвин, кизерит, полигалит, кварц, карбонаты, ангидрит, гипс, борные минералы, битумное вещество. Окраска пород различная, иногда бесцветная. Неясно выражена слоистость пород в слое, обусловленная изменением цвета и появлением линзообразных скоплений карналлита и прослойков каменной соли. Структура пород разнозернистая.
Карналлит имеет неправильно-изометричную форму зерен, содержит галопелитовый материал, включения галита, пластинки гематита и иголочки гётита. В зернах карналлита наблюдается большое количество включений маточной рапы и газовых пузырьков, отмечаются кристаллики ангидрита, кварца и ашарита.
Галит представлен зернами округлой формы, местами с фрагментами первичных структур и газово-жидкими включениями. В зернах галита наблюдаются включения ангидрита, гипса, полигалита, кварца.
Галопелитовый материал развивается по границам зерен карналлита, галита и в межзерновых пространствах; в нем прорастают кристаллы ангидрита, гипса, кварца и полигалита.
Количество водно-нерастворимого остатка в бишофитсодержащих породах скв. 1 Наримановской составляет не более 1,5%. В песчаной и алевритовой фракциях наибольшее распространение имеют гипс и ангидрит — до 90% объема нерастворимого остатка. Гипс развит в виде розетковидных сростков ромбовидных кристаллов; ангидрит — в виде прозрачных зерен с вертикальной штиховкой.
В микрозернистой фракции содержание ангидрита достигает 85%, гипса — 15%. Кроме этого, присутствуют кластогенный кварц, пирит, магнезит, ильменит, магнитные шарики, глауконит, опал, халцедон, а рентгеноскопическим анализом обнаружены доломит и натролит.
В бишофитовых породах, вскрытых скв. 1 Наримановской на разных уровнях, величина бромхлорного отношения претерпевает резкие колебания. Бишофиты нижнего пласта Е3 характеризуются по всему разрезу очень высокими значениями бромхлорного коэффициента— 21,5—23,7, что свидетельствует об их кристаллизации из конечных эвтонических растворов солеродного бассейна. Идентичные показатели бромхлорного отношения (20—24) получены для бишофитовых пород скв. 3 Светлоярской структуры, расположенной во внутренней прибортовой части Прикаспийской впадины. Видимо, эти площади представляли наиболее погруженную зону бассейна, где аккумулировались эвтонические рассолы конечных фаз бишофитовой кристаллизации. Вместе с тем в бишофитовых породах верхнего пласта Ж3 бромхлорное отношение, равное 14—15,5, отвечает средней фазе стадии кристаллизации бишофита.
Таким образом, видно, насколько многообразен петрографический состав бишофитовых пластов Приволжской моноклинали, что было также отмечено при описании бишофитовых и бишофитсодержащих пород скв. 7 Наримановской и скв. 3 Привольнинской (Жарк0в и др. 1980). Среди основных типов пород (в которых принимает участие бишофит), распространенных в нижнем пласте Е3, можно отметить следующие: бишофитовые, карналлит-бишофитовые, бишофит-карналлитовые, карналлитовые и галит-карналлитовые с бишофитом, бишофит-галит-кизерит-карналлитовые и кизерит-галит-карналлит-бишофитовые и другие разновидности бишофитовых пород, содержащие кизерит, ангидрит, полигалит. Обычно же кизерит и полигалит встречаются в пласте Е3 в виде незначительной примеси. В целом бишофитовые породы нижнего пласта, образующие мощные слои, отличаются светлой окраской: они водяно-прозрачные, розоватые, светло-серые, реже серые; средне-, крупнозернистой (до гигантозернистой) структуры и водно-растворимым остатком, не превышающим 1—2%. В нем широко представлены сульфаты и карбонаты, а также кварц и галопелитовое вещество. В качестве второстепенных минералов водно-нерастворимого остатка отмечены борные (ашарит, борацит, гидроборацит, хильгардит), цеолиты, циркон, сфен, пирит, магнитные шарики и др. При этом водно-нерастворимая примесь в бишофитовых породах Наримановской площади, в отличие от Краснокутской, представлена более широким спектром минералов.
 Верхний бишофитовый пласт Ж3, описанный нами в разрезах скв. 6040 Городищенской и 1-й Наримановской, представлен разнообразными породами, содержащими бишофит, бишофитовыми с примесью карналлита и галита, бишофитовыми с карналлитом и примесью ангидрита и кизерита, карналлит-бишофитовыми и бишофит-карналлитовыми с галитом и кизеритом, галит-бишофит-карналлитовыми и галит-карналлит-бишофитовыми с примесью кизерита, полигалита и др. Породы данного пласта имеют ряд признаков, отличающих их от пород нижнего бишофитового пласта. Они заметно обогащены минералами сульфатного состава — ангидритом, полигалитом и кизеритом, содержание которого в пробах достигает 3-5% и более. Кизерит встречается в виде примеси в бишофитовых и бишофитсодержащих породах, а также образует в них самостоятельные тонкие (в несколько миллиметров) слойки. Существенно Повышено в них количество водно-нерастворимого остатка (до 5—10%), в котором главными минералами остаются ангидрит, гипс, Кварц, доломит и магнезит. Здесь обнаружены также бораты, гематит, ильменит, кластогенные минералы, гидроокислы железа, а в составе тонкой фракции — тальк, иллит, хлорит и др. Бишофитовая порода характеризуется разнозернистой структурой и различной окраской — бесцветной, белой, светло-серой, розовой, оранжево-желтой, сургучно-красной, проявляющейся в породе пятнами или слоями. Величина бромхлорного коэффициента бишофитовой породы колеблется в пределах 12,3—15,3, в редких случаях достигая 16,0, в то время как в аналогичной породе нижнего пласта Е3 были зафиксированы более высокие значения — от 13,7—16,0 в скв. 1 Краснокутской до 21,5—23,7 в 1-й Наримановской.
Все отмеченные признаки однозначно указывают на различные фациальные условия, существовавшие на территории западного обрамления Прикаспийской впадины в период формирования бишофитовых пластов погожской и антиповской ритмопачек. Образование верхнего пласта Ж3 происходило, по-видимому, в обстановке некоторого опреснения вод солеродного бассейна, возрастающего влияния суши на гидрохимический состав рапы бассейна и минеральный состав кристаллизующихся пород. Это влияние проявляется в увеличении сульфатных компонентов бишофитовых и бишофитсодержащих пород, количества водно-нерастворимого остатка и кластогенных обломков, в изменении окраски и структуры пород, в снижении величины бромхлорного отношения. Это привело в целом к сокращению площадей бишофитовой кристаллизации и мощности бишофитовых залежей на рассматриваемой территории.


Геохимические особенности хлормагниевых солей


Магниевые соли карналлит и бишофит являются носителями ряда химических элементов, изучение которых представляет интерес как с точки зрения промышленного их извлечения при комплексном использовании минерального сырья, так и для решения ряда геологических задач.
К настоящему времени работами отечественных и зарубежных исследователей твердо установлено, что некоторые галофильные элементы — бром, рубидий, цезий — накапливаются в минералах соляных пород в виде изоморфной примеси; другие — бор, фтор, стронций — образуют собственные минералы. Эти элементы служат геохимическими индикаторами условий галогенной седиментации и используются также в качестве критериев при поисках калийных и магниевых солей. Добыча брома, рубидия, цезия и бора осуществляется из соляных отложений в России, США, Германии; лития и бора — из межкристальных рассолов озера Серлс (США) и озер Цайдамской впадины (Китай).
Геохимия соляной толщи Приволжской моноклинали изучена еще очень слабо. Ранее геохимический анализ калийных солей и бишофитов, в частности поведение в них брома и рубидия по разрезам площадей Наримановской (скв. 6), Городищенской (скв. 6040), Светлоярской (скв. 3) и Краснокутской (скв. 1), был проведен на кафедре геохимии МГУ (Валяшко и др., 1976, 1979; Жеребцова и др., 1986), что позволило выявить некоторые особенности условий формирования калийных и магниевых солей на территории западного обрамления Прикаспийской впадины.
В данной работе представлены результаты проведенных нами геохимических исследований магниевых солей.
Бром имеет склонность накапливаться преимущественно в наиболее поздних продуктах концентрации морской воды. Согласно шкале нормальных содержаний брома в соляных минералах по экспериментальным данным (Жеребцова, 1970), карналлит содержит 0,20—0,77% брома, причем максимальные его концентрации (0,36—0,77%) фиксируются в карналлите, кристаллизующемся из эвтонических рассолов вместе с бишофитом; в бишофите же содержание брома составляет 0,36—0,78%.
Распределение брома в хлоридно-магниевых солях Приволжской моноклинали подчиняется выявленной закономерности изменения его содержания в процессе сгущения морских рассолов. В карналлитовых породах концентрация брома варьирует от 0,051 до 0,390%, в бишофитовых его содержание достигает 0,55%. Соответственно величина бромхлорных отношений для этих пород составляет 0,94— 7,86 и 7,5—16.
Карналлитовые и бишофитовые породы характеризуются нормальным и несколько повышенным содержанием брома.
Бром в карналлитовых и бишофитовых породах Приволжской моноклинали представляет промышленный интерес и может быть извлечен при обогащении магниевых солей.
Рубидий. Опытными работами (Жеребцова, Волкова, 1966; Слив- ко, Петриченко, 1967; Маликова, 1967; Петрова, 1973; и др.) установлено, что при кристаллизации сильвина концентрация рубидия в жидкой фазе продолжает увеличиваться, тогда как при кристаллизации карналлита он переходит преимущественно в твердую фазу. Рассол после садки карналлита практически не содержит рубидия.
Этим можно объяснить низкое содержание его (0,0001—0,0003%) в бишофитах Приволжской моноклинали без примеси карналлита.
В карналлитовых породах концентрация элемента изменяется пропорционально количеству в них карналлита, хотя имеются существенные отклонения от этой зависимости.
В целом содержание рубидия в карналлитсодержащих породах Приволжской моноклинали незначительно; карналлита от 12— 16% до 70—80%. Минимальные значения содержания рубидия и рубидиево-калиевых отношений свидетельствуют о кристаллизации этих пород из высококонцентрированных рассолов на конечной стадии эвапоритового процесса. Об этом говорят также очень высокие значения бромхлорного коэффициента в карналлитовых породах, сформировавшихся в эвтоническую стадию
Литий и цезий  Концентрация лития и цезия в рапе солеродного бассейна растет вплоть до эвтонической стадии (Сливко, Петриченко, 1967). Элементы накапливаются в остаточных рассолах, вследствие чего повышенное их содержание фиксируется в соляных минералах и породах, обогащенных жидкими включениями, а также в захороненной рапе соляных толщ.
На Приволжской моноклинали в скв. 6 Александровско-Кисловской площади на глубине 4360 м вскрыт горизонт рапы с высоким содержанием лития; минерализация рассола составляла 321 г/л. Аналогичные рассолы вскрыты и в других солеродных бассейнах (Соколовский, Седлецкий, 1970; Деревягин и др., 1980).
Бор. Исследованиями установлено (Валяшко, 1953; Яржемский, 1968; и др.), что галогенное боронакопление может происходить на всех стадиях пегнитогенного процесса — от карбонатно-сульфатной до эвтонической; при этом было доказано происхождение отдельных, иногда крупных концентраций бора из эвтонических рассолов в заключительную стадию формирования солеродного бассейна, поэтому можно допустить существование борной минерализации в мощных бишофитовых пластах Приволжской моноклинали.
Количественным спектральным анализом бор был обнаружен во всех типах калийных и магниевых пород. Обращают на себя внимание повышенные его концентрации в бишофитсодержащих породах — 0,003—0,740%, в карналлитовых же количество бора не превышает 0,030% (в среднем — 0,004—0,008%).
Бишофитовые породы с вкраплениями и гнездами боратовых минералов — ашарита, борацита, сульфоборита, хильгардита — встречены в керне скв. 1 Краснокутской и в скважинах Наримановской и Городищенской площадей. Существенной особенностью локализации выявленной борной минерализации является пространственная и генетическая связь ее с бишофитовыми породами, содержащими кизерит и глинистый или сульфатно-карбонатный материал; чистые калийные и магниевые соли обеднены бором.
Парагенезис борной минерализации с кизеритсодержащими бишофитовыми и карналлитовыми породами и их разновидностями свидетельствует о важной роли сульфат-иона в качестве осадителя бора. Таким образом, два микрокомпонента магниевых солей—бром и бор — представляют практический интерес с точки зрения попутного промышленного их извлечения при переработке магниевых солей.


 Выделение бишофитовых пластов геофизическими методами


Бишофитовые и калийные соли выделяются в разрезах соляных отложений на основании общих геологических предпосылок, а также различия в физико-химических, механических свойствах их и вмещающих пород и регистрируются в физических полях различными геофизическими методами.
На этапе регионального изучения соленосных отложений представляется возможным эффективно использовать при поисках бишофитовых залежей такие геофизические методы, как гравио- и сейсморазведка. Исследования физических констант различных соляных пород (плотность, скорость распространения упругих колебаний и др.) проводились на протяжении многих лет трестом «Волгограднефтегеофизика» на образцах пород соленосного разреза Приволжской моноклинали и Прикаспийской впадины в условиях пластовых давлений и температур. Результаты их использовались для моделирования и расчета исходных данных при решении поисковых задач.
Установлено (Казанцев и др., 1974), что залежам бишофита структурно соответствуют прогибы подсолевого ложа и погружения в фундаменте. С учетом структурного положения бишофита и его минимальной плотности относительно вмещающих пород создаются благоприятные предпосылки в комплексе с другими геологическими  данными прогнозировать возможное местонахождение хлормагниевых солей. Так, анализ гравиметрического материала на Приволжской моноклинали показал, что выявленные здесь залежи тяготеют к зонам «спокойного» или относительно «пониженного» поля силы тяжести. В соляно-купольной зоне эта закономерность выражена не столь четко, но тем не менее при достаточных мощностях »(до 100 м) бишофитовых тел в ядре купола происходит заметное изменение градиента силы тяжести, позволяющее делать предположение о возможном нахождении в недрах галитовой толщи пластов с отличной от галита плотностью, т. е. карналлит-бишофитовых пород.
Значительные возможности в выделении ритмопачек в соляной толще, определении характера залегания продуктивных пластов, их вещественного состава, опознания и прослеживания по площади залежей бишофита могут дать современные методы сейсморазведки. На сейсмических разрезах МОВ и МРНП в комплексе с единичными опорными скважинами базальные доломит-ангидритовые слои ритмопачек и пласты с бишофитовой минерализацией отчетливо фиксируются специфической сейсмозаписью (Ермаков, Одолеев, 1985).
Существенное различие скорости распространения упругих колебаний и плотностей пород соленосной толщи создает достаточную акустическую жесткость для получения надежных отражений от границ пластов, особенно бишофитовых. Возможность фиксирования отражений от различных пластов соленосной толщи была промоделирована лабораторно с получением синтетических сейсмограмм, а затем установлена на реальных разрезах как на площадях Приволжской моноклинали (Ермаков и др., 1986), так и на куполах с относительно незначительной дислоцированностью и перемятостью соляного ядра и некрутыми — «докритическими» углами падения склонов куполов.
Исходя из этого, сейсморазведка МОВ ОГТ позволяет эффективно использовать ее как на региональном, так и на поисковом этапах. На региональном этапе по сейсмическому материалу однозначно удается расчленить соленосный разрез на составляющие его ритмопачки, сделать вывод о полноте разреза, появлении или выпадении отдельных ритмопачек. При наличии в пределах территории бишофитовых пластов, вскрытых единичными буровыми скважинами, представляется возможным выделить их на сейсмических разрезах, проходящих через скважину, и проследить на многие километры. Такая методика широко применяется при прогнозировании геологического разреза. Она успешно была использована при прослеживании бишофитовых пластов на Лугопролейской (Ермаков и др., 1986) и Наримановской площадях. Многочисленные слои пород в скважинных разрезах были описаны двумя параметрами: глубиной залегания кровли пластов h (м) и пластовой скоростью распространения волн V (км/с). Наименьшей скоростью характеризуются бишофитовые и карналлит-бишофитовые породы, представляющие своеобразные четко выраженные сейсмофации. На общем фоне высокоскоростного разреза эти сейсмофации выделяются в виде четких линз. Естественно, что таким методом можно проследить наличие бишофитовых пластов, геометрию их залегания между отдельными скважинами и корректировать их заложение.
Интересный материал получен на Наримановской площади, где специально было обработано два сейсмопрофиля: через скв. 2-ю, 7-ю. и перпендикулярно к нему в направлении скв. 4-й и 1-й. На фоне общей слоистости разреза бишофитовые пласты при мощности более 30 м проявляются по появлению дополнительных осей синфазности.
 
Значительно шире, в массовом масштабе в практике геологических изысканий на соляные отложения применяются промыслово-геофизические исследования в скважинах. Использование каротажа позволило надежно расчленить соленосную толщу Приволжской моноклинали на отдельные ритмопачки с пластами различных типов соляных пород и решить другие геологические задачи (Деревягин и др., 19816).
Хлормагниевые соли (бишофиты) находят свое выражение практически во всех видах каротажа: ГК, НГК, кавернометрии, электрометрии, механическом и газовом каротаже.
При поисковом бурении на калийные соли и при разведках их в России и других странах мира широко используется гамма-каротаж буровых скважин. Этот метод; основанный на регистрации интенсивности суммарного естественного гамма-излучения пород, существенно дополняет изучение керна. Применение гамма-каротажа позволяет исключительно хорошо расчленить продуктивную толщу на отдельные горизонты по интенсивности излучения с четкой Дифференциацией калийных и некалийных солей, определить глубину их залегания и мощности. В толще каменной соли активностью 2—4 мкр/ч надежно выделяются по данным ГК пласты калийных солей активностью 20—80 мкр/ч, содержащих сильвин, карналлит, Полигалит, лангбейнит. Эти минералы обладают естественной гамма-активностью. Бишофит, лишенный примесей калийных минералов, не является гамма-активным и этим четко отличается от калийсодержащих минералов.
 В природных условиях пласты бишофита в подошве и кровле имеют, как правило, маломощные (не более 1—2 м) прослои карналлита и карналлит-сильвинита; последние хорошо выделяются высокими показаниями ГК (большими амплитудами кривой ГК), образуя своеобразный ореол вокруг бишофитового тела (Казанцев и др., 1974). Такой рисунок на кривых ГК в комплексе с другими видами исследований позволяет безошибочно опознавать в разрезе бишофитовые пласты и устанавливать их границы.
Не менее четко кондиционные бишофитсодержащие пласты выделяются по данным кавернометрии. Исследованиями установлено, что линейная скорость растворения ангидрита, галита, сильвина, карналлита и бишофита существенно различается.
При проведении буровых работ практически невозможно создать абсолютно безводные растворы, в результате чего неизбежно кавернообразование. При этом интенсивность процесса находится в соответствии с линейной скоростью растворения минералов, указанной выше. Максимальный диаметр каверн (до 2 м) образуется против карналлит-бишофитовых и бишофитовых пластов.
Вместе с этим растворение различных типов солей при проводке скважин ведет к существенным изменениям состава промывочной жидкости, к обогащению ее различными хлористыми соединениями, поэтому контроль фильтрата бурового раствора за содержанием натрия, калия и магния наряду с другими методами позволяет установить тип солей в интервале бурения, приблизительные границы пластов, в первую очередь бишофитовых, и расчленить соленосный разрез. Другие виды промыслово-геофизических исследований дополняют вышеописанные.
В процессе электрометрических исследований в скважинах Нижнего Поволжья установлено, что хлормагниевым солям отвечают аномально низкие сопротивления, соответствующие сопротивлению промывочной жидкости зоны растворения бишофитового пласта. Многочисленные сопоставления результатов химического анализа керна бишофита и вмещающих его пород с показаниями электрометрии указывают на отчетливое изменение химического состава на участках резкой перемены кривых промыслово-геофизических измерений.
Карналлит-бишофитовые и бишофитовые породы находят свое отражение и в диаграммах механического и газового каротажа. По степени буримости солевые минералы могут быть разделены на три группы (в порядке возрастания трудности): 1) бишофит, карналлит; 2) сильвин, галит; 3) ангидрит, полигалит. При соблюдении одинаковых технических условий скорость бурения для минералов первой группы на практике равна 50—90 м/ч, второй — 10—20 м/ч, третьей — 2—8 м/ч.
Газокаротажными измерениями установлены более высокие показания содержания метана в карналлит- и бишофитсодержащих породах относительно других разностей солей.
Таким образом, вскрытие карналлит-бишофитовых и бишофитовых отложений сопровождается резким возрастанием скорости проходки долота, интенсивным увеличением в фильтрате глинистого раствора ионов магния, часто повышенным газопроявлением —- в основном метановых газов. По данным промыслово-геофизических исследований, таким пластам соответствуют низкие показатели электрического сопротивления, низкие значения НТК и ГК, часто с резким возрастанием гамма-активности в кровле и подошве, значительное увеличение диаметра ствола скважин вплоть до образования крупных каверн.


 Технология добычи и переработки бишофита.


До настоящего времени в народном хозяйстве использовался бишофит, получаемый на комбинате «Карабогазсульфат» из рапы залива. Процесс получения бишофита здесь состоит из многократной естественной выпарки рапы в специальных бассейнах. На подобное производство бишофита влияют погодные условия и изменения гидрогеологического режима залива. На заключительной стадии испарения образовывается хлормагниевый рассол, который окончательно упаривается до твердой соли в аппаратах погружного горения. Таким образом получается несколько десятков тысяч тонн бишофита, который отправляется потребителям в герметичных полиэтиленовых мешках. Что касается рассолов, то они могут транспортироваться в обычных железнодорожных цистернах.
Пласты бишофита на Приволжской моноклинали залегают я интервале глубин 1000—2000 м. Мировая практика эксплуатация месторождений натриевых (каменная соль) и калийно-магниевых (сильвинит, карналлитовая порода) образований показывает принципиальную возможность добычи этих солей шахтным способом до глубины порядка 1500 м. Что касается бишофитовых пород, то применение шахтного способа даже при малых глубинах залегания полезного ископаемого будет заведомо малоэффективным и нерациональным ввиду его чрезвычайной гигроскопичности. Высокая растворимость бишофита обусловливает наиболее рентабельный способ его добычи — метод подземного растворения.
К настоящему времени проделаны лабораторные (ВНИИгалургии) и опытно-промышленные (объединение «Нижневолжскнефть» на скв. 7 Наримановской площади) работы по подземному растворению и выносу бишофита на поверхность. Мировая галургическая промышленность не имеет подобного опыта добычи бишофита, и проведенные исследования являются в этом отношении первыми. Во ВНИИгалургии были изучены физико-механические свойства естественного бишофита и вмещающих его пород, а также : линейные скорости их растворения при различных температурах : в воде и растворах с целью получения исходных данных для выбора  параметров системы разработки месторождения хлормагниевых ) солей; определены зависимости концентрации получаемых рассолов от производительности скважины в подготовительный и эксплуатационный периоды и экономическая эффективность подземного растворения бишофита (Резников, 1976).
Расчет баланса подземного растворения бишофитовой породы  при 35°С показал, что для растворения 1 м3 породы требуется 1 0,5 м3 воды; при этом на поверхность извлекается 0,55 м3 раствора,  а 1 м3 его остается в камере и заполняет растворенный объем породы.  Следовательно, из растворенного объема на поверхность извлекается лишь 33,5% рассола. Сотрудники объединения «Нижневолжскнефть» и ВНИИ галургии в 1974—1975 гг. разработали и предложили метод (замещения растворов хлористого магния, остающихся в отработанной камере, малоценным заполнителем, что позволяет извлекать до 75—85% получаемых в камере рассолов. Объем камер определяется их допустимым радиусом, равным 30—40 м, при ширине целика между соседними камерами 100 м. Проведенные исследования доказали техническую возможность и экономическую целесообразность добычи хлормагниевых рассолов методом подземного растворения.
С целью отработки методики добычи таким способом, решения Задач технологии переработки полученных рассолов на магний, окись магния, бром, а также выяснения возможностей более широкого применения бишофита в народном хозяйстве было принято решение о переводе одной из пробуренных нефтяных поисковых скважин в разряд опытно-эксплуатационных. В качестве первоочередного объекта была выбрана скв. 7 Наримановская глубиной 3202 м, щ разрезе которой вскрыты два бишофитовых пласта на глубинах 1725—1777 м и 1623—1643 м. Каждый из них разрабатывался отдельно. Насосно-компрессорные трубы диаметром 73 мм были загружены на глубину 1761 м. Получение рассола достигалось способом прямой иобратной промывки скважины пресной водой. Количество извлекаемых растворов целиком определялось потребностью в них и было не постоянным.


Полученный рассол представляет собой прозрачную жидкость с плотностью 1,32—1,37 г/см3 и концентрацией по MgCl2 400—450 г/л. Средний солевой состав рассола в весовых процентах составил: MgCl2—45,27; MgSO4—0,11; КСl—0,78; CaSO4—0,8; NaCl—0,25—0,30; MgBr2—0,58. Содержание брома, таким образом, составляет 6 г/л против 0,7—0,8 г/л в рапе Сиваша; 1,1 —1,2 г/л в Кара-Богаз-Голе; 0,5 г/л в нефтяных водах Небит-Дага и 0,6 г/л в Челекене.
За 10-летний период эксплуатации скважины не наблюдалось каких-либо осложнений и не проводилось сложных ремонтных работ, что свидетельствует о технологичности процесса растворения бишофита и его добычи. При суточном дебите 70—100 м3 химический состав рассола практически оставался неизменным на протяжении всего периода эксплуатации. Следует подчеркнуть, что используемая скважина является поисковой на нефть и ее конструкция не оптимальна для решения задач подобного рода. При увеличении диаметра рассолоподающей колонны до 150 мм суточная производительность возрастает до 500 м3.
По заключению сотрудников объединения «Нижневолжскнефть», из 9 скважин, вскрывших бишофиты на Наримановской площади, 5 скважин (№ 4, 7, 9, 10, 11) при относительно небольших затратах могут быть восстановлены с целью добычи бишофитового рассола.
Опыгэксплуатации скв. 7 Наримановской показал принципиаль¬ную возможность добычи бишофита методом подземного раство¬рения. Однако прерывистый характер опытной эксплуатации, огра¬ниченные возможности нефтяных скважин (в силу специфики их конструкции) не позволяют научно отработать оптимальные техно¬логические параметры подземного растворения. В связи с этим была определена целесообразность строительства опытно-промышленной установки (рассолопромысла). Такая установка по добыче бишофита с проектной мощностью 170 тыс. м3 рассола бишофита в год была пущена в эксплуатацию в 1986 г. на Светлоярской площади.
В процессе эксплуатации установки предусматривается разработать технологию процесса растворения, отработать режим подачи растворителя и извлечения рассолов, определить оптимальную скорость размыва камеры и степень насыщенности растворов хлоритого магния на различных этапах развития подземной выработки, сследовать тепловой режим в камере и в стволе скважины, определить себестоимость получаемых в промышленных условиях бишофитовых рассолов, разработать рациональную схему их переработки и т. д. Кроме этого, рассолы будут испытаны с целью определения возможности практического их использования в различных отраслях народного хозяйства в сыром виде, а также для получения продуктов переработки: металлического магния, окиси магния, брома и др. Положительное решение перечисленных вопросов позволит перейти к промышленному освоению участков месторождения, выбранных по результатам поисково-оценочных работ и подготовленных к эксплуатации материалами предварительной и детальной разведок с определением запасов сырья и по утверждениям их промышленных категорий.
Результаты опытного подземного растворения, осуществленного на Светлоярской антиклинальной структуре, по-видимому, будут показательны в той или иной мере для любого участка перспективной площади Приволжской моноклинали.
Бишофитовый рассол, получаемый методом подземного растворения, может широко использоваться не только как товарный продукт, но также в качестве исходного сырья для получения бишофита, карналлита, металлического магния, окиси магния, брома и хлора. Для переработки рассолов используются технологические схемы, разработанные в России, Германии,Австрии (Резников, 1976).
Имеющиеся данные о высоком содержании брома в бишофитовой породе Нижнего Поволжья свидетельствуют о целесообразности его предварительного извлечения. Известно несколько методов получения брома и бромсодержащих рассолов: воздушно-десорбционный, десорбция паром, экстракционный и ионно-обменный. Наиболее эффективным методом (при высоких концентрациях брома в рассолах) является паровой. Он включает следующие стадии производства: подогрев рассола, его подкисление, окисление бромида хлора: 2Br+Cl2  →Br2+2Сl ; паровая десорбция брома; рафинирование паров, конденсация брома из паровой фазы; абсорбция брома из сдувок; осушка брома на цеолите; разлив брома в контейнеры; нейтрализация обезбромленного щелока; нейтрализация вентиляционных выбросов.
Горячие хлормагниевые щелоки, из которых был извлечен бром, поступают в реактор для производства искусственного карналлита, который используется в качестве исходного сырья для получения металлического магния. Схема переработки щелоком предусматривает глубокую очистку от сульфат-иона и от бора. В соответствии с техническими требованиями искусственный карналлит, поступающий на производство металлического магния, должен иметь следующий состав: MgCl2—30—32%, CaSO4—0,06%; В—0,01%; КСl— 23—25%, NaCl—5—8%. Процессы обессульфачивания и удаления бора осуществляются также при производстве кристаллического бишофита.
Получение искусственного карналлита из хлормагниевых щело¬ков состоит из нескольких стадий: обессульфачивание раствором хлористого кальция; вымешивание; выпарка; конверсия; кристаллизация; фильтрация; промывка. Попутно при производстве металлического магния получается анодный хлор.
Для получения окиси магния используют два метода. В России отработан гидратный; другой — метод термического гидролиза — разработан и хорошо освоен калийным исследовательским центром в Зондерсхаузене и комбинатом «Калий» в Стассфурте (Германия), а также фирмой «Рутнер» (Австрия).
Гидратный метод применяется при переработке рассолов Сиваша, карбонатного сырья — известняков и доломитов и рассолов Калушского химико-металлургического комбината. Технологический процесс получения окиси магния этим методом включает следующие операции: приготовление известкового молока; осаждение гидроокиси магния; сушка и брикетирование гидроокиси магния. Недостатком этого метода является наличие большого количества промышленных стоков — растворов СаСl2, которые необходимо захоронить в подземные резервуары или поглощающие горизонты, однако преимущество этого процесса перед термическим заключается в отсутствии токсичных газовых отходов.
Метод термического гидролиза на установках фирмы «Рутнер» позволяет получать чистую окись магния (99,5%) и 100%-й хлористый водород. Стадии технологического процесса производства окиси магния методом термогидролиза следующие: термическое разложение обезбромленного рассола хлористого магния в реакторе при температуре 1000—1200°С на окись магния и хлористый водород; отмыв порошкообразной окиси магния от примесей хлори¬дов, частично сульфатов, и фильтрация образующейся при этом гидроокиси магния; кальцинация при температуре 900—1000°С; брикетирование; спекание при температуре 1800—2000°С с получением периклаза. Хлористый водород поглощается водой с образованием 20%-й соляной кислоты и направляется на концентрирование до получения 100%-го сухого хлористого водорода.
Комплексная переработка хлормагниевых рассолов Волгоградского месторождения бишофитов позволит обеспечить многие отрасли промышленности ценными, высококачественными продуктами.

Практическое использование бишофита и продуктов его переработки


Бишофит в нашей стране выпускается в количестве нескольких десятков тысяч тонн и поставляется в основном для нужд химической и целлюлозно-бумажной промышленности. С открытием бишофитовых залежей Нижней Волги появилась возможность значительно расширить потребление бишофита и его производных в народном хозяйстве.

Рассол бишофита, получаемый непосредственно из скважин, обладает целым набором полезных свойств и является продуктом многоцелевого назначения.
Морозозащитное средство. При температурах до —30...—33°С поверхность каких-либо объектов, политая рассолом бишофита, не замерзает. Это его свойство используется для борьбы с гололедом, облегчения уборки снега и предотвращения смерзания грузов (руда, флюсы, инертные материалы, уголь).
Общеизвестно, что применение поваренной соли в качестве морозозащитного средства на дорогах приводит к засолению придорожной почвы и угнетению растительности, износу авторезины, обуви и коррозии металла. В этом отношении рассол хлористого магния является менее агрессивным. Так, использование его в Германии для оттаивания замерзшей почвы при мелиоративных работах показало, что культурные растения при этом не повреждались. Рассолы бишофита используются при приготовлении морозозащитных составов для стрелочных переводов.
В зимний период 1986—1987 гг. Минчермет СССР успешно использовал рассол бишофита со скв. 7 Наримановской для поливки дорог в карьерах Костомукшского комбината и обработки отгружаемой руды на Михайловском горно-обогатительном комби¬нате объединения «КМА-Руда». При этом значительно уменьшались затраты времени и средств при разгрузке руды на металлургических заводах.
Пылезащитное средство. Способность бишофита поглощать атмосферную влагу используется в противопыльных целях. Поверхность, смоченная рассолом бишофита, остается влажной в самое жаркое время года. Применение рассолов при производстве землеройных работ (котлованы под сооружения, траншеи) на городских стройках позволяет уменьшить запыленность воздуха; ими можно смачивать и улицы, не имеющие твердого покрытия. Особенно эффективно применение бишофитового раствора на проселочных дорогах в страдную пору жатвы, когда интенсивность движения автотранспорта резко возрастает. При этом не только улучшаются условия труда водителей, но и создается возможность более эффективной и безаварийной работы. Рассол бишофита или составы на его основе используются для борьбы с пылью как в открытых, так и в закрытых горных выработках. Перспективно их применение для предотвращения пылеуноса ряда грузов с открытых железнодорожных платформ.
Противопожарное средство. Весьма эффективен рассол бишофита при лесных пожарах. В прошлые годы с его помощью были потушены многие пожары в сибирской тайге. Находит он применение и для смачивания ряда легкозагорающихся материалов, и при устройстве пожарозащитных полос.
В настоящее время отрабатываются методы пропитки им древесины, что позволит снизить ее возгораемость и расширить диапазон применения.
В нефтяной промышленности рассолы употребляются для приготовления буровых растворов, для законтурного заводнения на нефтяных месторождениях в целях повышения нефтеотдачи пласта. Используется бишофит в качестве эффективной присадки и при сжигании сернистых мазутов на тепловых электростанциях. Добавка рассола в количестве 1 —1,5 кг на тонну мазута позволяет в значительной степени уменьшить загрязнение поверхностей нагрева котлов продуктами сгорания и облегчить процесс их очистки, за счет чего увеличивается теплоотдача топлива, экономится 0,5% мазута. Кроме того, добавки рассола снижают скорость сернокислой коррозии поверхностей нагрева котлов, тем самым увеличивая безремонтный период их работы примерно в 3 раза.
Из приведенных примеров видно, что рассол бишофита позволяет более экономно расходовать нефть, относящуюся к группе наиболее важных невосполнимых природных ресурсов.
В химической промышленности в значительном объеме (десятки тысяч тонн) бишофит используется для производства хлората магния, применяемого для дефолиации (сброса листьев) хлопчатника перед машинной уборкой, синтетических моющих веществ и искусственного волокна. А при создании полистирола он участвует в очистке сточных вод.
Важное значение имеет хлористый магний при синтезе металлорганических соединений. Магнийорганические реактивы употребляются для синтеза стабилизаторов свойств поливинилхлорида, хлоркаучуков, катализаторов реакций образования полиуретанов, лекарств, ингибиторов коррозии, теплостойких полимерных покрытий. Из хлорида магния может быть получен сульфат магния, широко применяющийся в промышленности.
При переработке рассолов может быть получен и хлор, значение которого в химической промышленности общеизвестно.
Применение в цементной промышленности и других отраслях. Крупным потребителем рассола бишофита может явиться цементная промышленность. Небольшая его добавка в цементное сырье позволяет перевести заводы на технологию низкотемпературного синтеза. Низкотемпературная технология производства цемента с использованием бишофита разработана НИИстройпроектом (г. Ташкент) и прошла испытания на Састюбинском цементном заводе. Новая технология позволяет за счет снижения температуры обжига цементного сырья на 300°С и более легкого размола клинкера увеличить производительность цементных печей и сократить расход топлива на 30%, а электроэнергии — на 20%.
Приготовление магнезиальных цементов, применяемых для заливки полов на элеваторах и на других объектах пищевой промышленности, как правило, ведется с использованием рассола.
Традиционно применение бишофита при шлифовке мраморных и фрезеровке гранитных плит, но оказалось, что использование его в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) позволяет резко увеличить скорость обработки и ряда сплавов.
Получены авторские свидетельства на употребление бишофитового рассола в качестве закалочной жидкости. Применение негорючих закалочных сред на основе бишофита (вместо масел) при термической обработке металлов позволяет исключить из техно¬логического процесса нефтепродукты, а также повысить прочностные характеристики деталей за счет увеличения глубины и твердости закаленного слоя, уменьшения размеров и количества микротрещин.
В сельском хозяйстве бишофит может использоваться для получения магнезиальных удобрений. Применение их особенно эффективно на легких подзолистых, дерново-подзолистых, красноцветных и верховых торфянистых почвах. Особенно важны магнийсодержащие удобрения для таких культур, как картофель, сахарная свекла, кукуруза. Магний входит в состав ядра молекулы хлорофилла и непосредственно участвует в процессах фотосинтеза. Не-достаток магния в почве снижает урожайность. В перспективе — использование рассола при очистке семян и обработке фруктов для увеличения сроков их хранения, применение в различных биотехнических процессах и в качестве минеральной подкормки сельскохозяйственным животным.
Опыты, проведенные Волгоградским сельскохозяйственным институтом, показали, что микродобавки рассола бишофита повышают сбалансированность кормов и дают увеличение суточных привесов по сравнению с контрольными группами у свиней на 16%, у молодняка крупного рогатого скота — до 23% и цыплят — до 8—12%. У кур существенно повышается яйценоскость, увеличивается выводимость цыплят на 7—8%. В настоящее время практически все птицефабрики Волгоградпищепрома используют этот минерал. В 1987 г. начали завозить бишофитовый рассол на птицефермы Нижегородской области, Краснодарского края.
Большие перспективы у бишофита в биотехнологии, где он может использоваться для активизации биохимических процессов. В течение нескольких лет использует для этих целей бишофит Светлоярский завод белково-витаминных концентратов.
В здравоохранении в последнее время рассол бишофита завоевал широкую популярность как лечебное средство. Доклинические и клинические его исследования были проведены в Волгоградском мединституте, а в 1985 г. Минздрав СССР разрешил использование рассола в бальнеотерапии. Главное аптечное управление определило современную потребность в рассоле -— 24 млн т л в год.
В 1987 г. бишофитом пользовалось более 20 санаториев-профилакториев г. Волгограда и области и порядка 15 санаториев- профилакториев других городов и областей, в том числе «Озеро Белое» (Москва), «Дзинтари» (Рига), «Алые паруса» (Тольятти), «Сосновый бор» (Нижний Тагил).
Успешно применяется бишофит для лечения методом аппликаций, причем в этом случае значительно сокращается его расход: обычно на курс лечения требуется всего 0,5—1 л, что упрощает обеспечение им лечебных учреждений. Такая методика с активизацией ее электрофорезом и фонофорезом применяется во многих лечебных и лечебно-профилактических учреждениях в разных районах страны.
Другая сфера использования бишофита состоит в возможности получения из него ценных продуктов. Рассол бишофита является наилучшим сырьем для получения таких важнейших продуктов для народного хозяйства, как окись магния и магний. Из 1 м3 рассола с концентрацией 420 кг/м3 MgCl2 теоретически можно получить около 177 кг MgO или 107 кг металлического магния.
Рынок для этих продуктов огромный и, как утверждают специалисты, чем больше их будет производиться, тем больше будет возникать потребностей, а предел насыщения пока еще трудно предсказать.
Применение окиси магния. Важным потребителем бишофита является огнеупорная промышленность. Окись магния — тугоплавкое соединение с температурой плавления 2800°С (температура плавления железа 1539°С), поэтому оно находит широкое применение при изготовлении основных огнеупоров: магнезиальных, магнезиально-известковых и др.
В настоящее время для изготовления этих огнеупоров используют природные магнезит MgCO3 и доломит CaMg(CO3)2. Но месторождения высококачественных природных магнезитов весьма редки. Кроме того, природный магнезит все же содержит примеси окислов кальция, кремния и железа, снижающих качество огнеупоров.
Из рассолов бишофита можно получить окись магния высокой чистоты, до 99%, а из первосортного магнезита — лишь 92—94%. Магнезиальные огнеупоры широко применяются в мартенах и конверторах, в печах для выплавки цветных металлов, в цементной и стекольной промышленности.
Как показал опыт, стойкость сводов мартеновских печей, футерованных огнеупорами, полученными из рассола хлористого магния, повышается на 21%. Украинские специалисты подсчитали, что переход на огнеупоры из окиси магния даст только на Украине приращение выплавки стали около 3,5 млн т в год.
Окись магния применяется при производстве резины, в медицине, в ветеринарии, при варке целлюлозы, производстве трансформаторной стали. Окись магния является основой гаммы магнезиальных бетонов, обладающих жаростойкостью, стойкостью к действию морской и минерализованной воды, а также к растворам солей и щелочей.
Окись магния с рассолом бишофита или сернокислого магния в смеси с отходами деревообрабатывающей промышленности (стружка, опилки) используется при изготовлении ряда строительных материалов (ксилолит, фибролит). Ксилолитовые полы обладают износоустойчивостью, бесшумностью, теплоизоляционными свойствами, негорючи. Он находят применение на текстильных фабриках, в типографиях и других помещениях. Из ксилолита изготавливаются подоконные доски, из фибролита — стенные плиты. Таким образом, магнезиальные цементы способствуют лучшему использованию древесины, а также применяются в качестве связки в абразивной промышленности, для изготовления мельничных жерновов, искусственного мрамора.
При обжиге до температуры 1500—1650°С окись магния меняет молекулярную структуру и переходит в кристаллическое состояние. Кристаллическая окись магния, называемая периклазом, обладает рядом ценных свойств и используется в различных отраслях промышленности. Периклаз имеет малые диэлектрические потери, высокие электрическое сопротивление и огнеупорность, что позволяет применять его для изготовления электротермического оборудования, необходимого для точной термообработки цветных и черных металлов. Без периклаза не обходится и производство электрических кухонных плит.
Швейцарскими специалистами разработан новый способ обогрева помещений с помощью электрических «грелок», представляющих собой проводники, изолированные периклазом, которые монтируются под полом.
Периклаз употребяется для изготовления жаростойких электрических кабелей, выдерживающих температуру до 1800°С, большие потоки ядерных излучений (до 1022 нейтр/см2). В этих условиях не работают кабели и провода с различными другими видами изоляции.
Окись магния совместно с окисью кремния образует целый ряд минералов, из которых изготавливаются огнеупоры, электрорадиокерамика.
Несмотря на важность окиси магния в народном хозяйстве и технически несложные установки по ее получению методом термогидролиза, организация производства задерживается, по утверждению специалистов-химиков, из-за трудностей реализации попутной соляной кислоты. Однако при комплексном подходе к разработке и использованию бишофита эта проблема разрешима, ведь потребителями дешевой попутной соляной кислоты явятся предприятия.
разрабатывающие фосфатные, алюминиевые и другие бедные руды по хлорному способу.
Закачка соляной кислоты в карбонатные подземные структуры позволяет получать углекислый газ, повышающий нефтеотдачу в различных отраслях перерабатывающей промышленности.
Наличие такого крупного и уникального источника магниевого сырья позволит в перспективе значительно расширить производство магния и магниевых сплавов для нужд машиностроительного комплекса.
Использование металлического магния, металла серебристо-белого цвета с ярким блеском. Он в 4,5 раза легче железа и в 1,5 легче алюминия. Плавится при температуре 651 °С; нагретый на воздухе до 550°С, вспыхивает ослепительно-ярким пламенем и мгновенно сгорает. Магниевая вспышка использовалась еще на заре фотографии. При сгорании 1 кг магния дает столько же тепла, сколько 1,3 кг угля; температура при этом достигает 2500—3000°С. На воздухе магний тускнеет, так как покрывается окисной пленкой, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Магний не боится едких щелочей, соды, керосина, бензина и минеральных масел, но не выносит действия морской и минерализованной воды; реагирует с горячей водой. Он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов, поэтому его применяют как восстановитель при производстве ванадия, хрома, титана, циркония.
Магний, как и алюминий, относят к «летающим» металлам. Он входит в большинство алюминиевых сплавов (1 —10%), которых разработана большая гамма. На первых порах они обладали небольшой коррозионной и термоустойчивостью, недостаточной прочностью и пластичностью, плохими литейными свойствами, которые затем были улучшены как за счет выплавки более чистого металла, так и за счет добавки таких легирующих элементов, как цирконий, торий, лантан, иттрий, неодим, никель, церий. Это придало сплавам пластичность, термостойкость, исключило опасность воспламенения. Новые типы магниевых сплавов на 20—30% легче алюминиевых, превосходят их по вибропрочности. Разработаны сверхлегкие композитные материалы на основе магниево-литиевых сплавов, армированных стальной проволокой. Отливки (особенно под давлением) магниевых сплавов отличаются большой точностью. Магниевые сплавы обрабатываются резанием в 2 раза быстрее алюминия и в 10 раз быстрее стали. Комплексная защита их от коррозии за счет устранения вредных примесей, ввода легирующих элементов и применения защитных покрытий обеспечила им долговечность.
В целом же вовлечение в комплексное освоение месторождений бишофита позволит получить мощную сырьевую базу для многих отраслей народного хозяйства страны и организовать экспортные поставки бишофита и продуктов его переработки.

 
 
Галлерея