Полезные ископаемые 22 (Ф). 7. Как образуются гидротермальные месторождения Классификация их по
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
2 7. Как образуются гидротермальные месторождения? Классификация их по температуре образования и глубине образования. Какие полезные ископаемые связаны с ними? 22. Кратко охарактеризуйте месторождения алюминиевых руд по плану, указанному в методических указаниях к теме 1.2. 82. Опишите формы залегания магматических пород. Приведите рисунки. 104.Опишите карбонатные породы, их практическое применение. 92. Опишите ультраосновные породы: дунит и пироксенит. Ответ: 7. Как образуются гидротермальные месторождения? Классификация их по температуре образования и глубине образования. Какие полезные ископаемые связаны с ними? Гидротермальные месторождения (от гидро... и греч. therme — теплота, жар), большая группа месторождений полезных ископаемых, образующихся из осадков циркулирующих в недрах Земли горячих водных растворов, Выделяются 4 группы источников воды гидротермальных растворов: 1) магматическая вода, отделяющаяся из магматических расплавов в процессе их застывания и формирования изверженных пород; 2) метаморфическая вода, высвобождающаяся в глубоких зонах земной коры из водосодержащих минералов при их перекристаллизации; 3) захороненная вода в порах морских осадочных пород, приходящая в движение вследствие смещений в земной коре или под воздействием внутриземного тепла; 4) метеорная вода, проникающая по водопроницаемым пластам в глубины Земли. Минеральное вещество, находящееся в растворе, при отложении которого формируются геотермальные месторождения, может быть выделено остывающей магмой или мобилизовано из пород, сквозь которые фильтруются подземные воды. Геотермальные месторождения формировались в широком интервале от поверхности Земли до глубины свыше 10 км; оптимальные условия для их образования определяются глубиной от нескольких сот м до 5 км. Начальная температура этого процесса могла соответствовать 700-600 °С и, постепенно снижаясь, достигать 50-25 °С; наиболее обильное гидротермальное рудообразование происходит в интервале 400-100 °С. На раннем этапе вода существовала как пар, который при постепенном охлаждении конденсировался и переходил в жидкое состояние. Это был истинный ионный раствор комплексных соединений различных элементов, выпадающих при изменении давления, температуры, кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной характеристик. Их отложение могло происходить в открытых полостях и вследствие замещения пород, по которым протекали гидротермальные растворы: в первом случае возникали жильные, а во втором — метасоматические тела полезных ископаемых. Наиболее распространённой формой гидротермальных тел являются жилы, штокверки, пластообразные и неправильные по очертаниям залежи. Они достигают длины несколько км при ширине от несколько см до десятков м. Гидротермальные тела окаймлены ореолом рассеяния составляющих их элементов (первичные ореолы рассеяния), а прилегающие к ним породы бывают гидротермально преобразованы. Среди процессов гидротермального изменения пород наиболее распространено их окварцевание, а также щелочное преобразование, при привносе калия приводящее к развитию мусковита, серицита и глинистых минералов, а под воздействием натрия — к образованию альбита. По составу преобладающей части минералов выделяются следующие главнейшие типы гидротермальных руд: 1) сульфидные, формирующие месторождения меди, цинка, свинца, молибдена, висмута, никеля, кобальта, сурьмы, ртути; 2) окисные, типичные для месторождений железа, вольфрама, тантала, ниобия, олова, урана; 3) карбонатные, свойственные некоторым месторождениям железа и марганца; 4) самородные, известные для золота и серебра; 5) силикатные, создающие месторождения неметаллических полезных ископаемых (асбест, слюды) и некоторые месторождения редких металлов (бериллий, литий, торий, редкоземельные элементы). Гидротермальные руды отличаются большим количеством входящих в их состав минералов. Обычно они неравномерно распределены в контурах рудных тел, образуя чередующиеся зоны повышенной и пониженной их концентрации, определяющие первичную минеральную и геохимическую зональность гидротермальных месторождений. Существует 3 несколько вариантов генетических классификаций. Американский геолог В. Линдгрен (1907) предложил выделять среди них 3 класса, учитывающих глубину и температуру образования (гипотермальный, мезотермальный и эпитермальный). Другой американский геолог А. Бэтман (1940) намечал 2 класса месторождений — отложенных в пустотах и образовавшихся путём замещения. Швейцарский геолог П. Ниггли (1941) разделял эти месторождения по признакам их отношения к магматическим породам и температуре формирования. Советский геолог М. А. Усов (1931) и немецкий геолог П. Шнейдерхён (1950) расчленяли Г. м. по уровню застывания рудоносных магм. Советские геологи С. С. Смирнов (1937) и Ю. А. Билибин (1950) группировали геотермальные месторождения по их связи с тектономагматическими комплексами изверженных горных пород. В. И. Смирнов (1965) предложил группировать геотермальные месторождения по естественным ассоциациям слагающих их минеральных комплексов, отражающим их генезис. Геотермальные месторождения имеют огромное значение для добычи многих важнейших полезных ископаемых. Особенно они существенны для получения цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов. Геотермальные месторождения, кроме того, служат источником добычи асбеста, магнезита, плавикового шпата, барита, горного хрусталя, исландского шпата, графита и некоторых драгоценных камней (турмалин, топаз, берилл). Гидротермальные месторождения имеют большое промышленное значение. Они являются источниками руд цветных, редких, благородных, радиоактивных, рассеянных и черных металлов и ряда неметаллических полезных ископаемых. Гидротермальные месторождения образуются из многокомпонентных газовожидких растворов в очень широком температурном интервале - от 600 до 50° С. Вертикальный размах оруденения также широк - от первых сотен метров от дневной поверхности до 5 км. В связи с этим ряд ученых предлагают классифицировать гидротермальные месторождения по температуре и глубине их образования. По этой классификации выделяют высокотемпературные (600-300°), среднетемпературные (300-200°) и низкотемпературные месторождения (200-50°). Высокотемпературные месторождения Обычно связаны с кислыми и умеренно кислыми гранитоидами. Рудные тела залегают как в гранитных телах, так и во вмещающих их породах на небольшом удалении от интрузивов. Рудные тела представлены преимущественно сложными жилами, штокверками, залежами вкрапленных руд. Минеральный состав высокотемпературных месторождений довольно разнообразен. Характерны высокотемпературные минералы: магнетит, гематит, вольфрамит, касситерит, шеелит, молибденит, висмутин, пирротин, арсенопирит, самородное золото. Отмечаются галенит, сфалерит и халькопирит, более характерные для среднетемпературных месторождений. Из жильных минералов наиболее распространены кварц (до 80-98 %) и полевые шпаты, составляющие главную массу жильного выполнения. В меньших количествах отмечаются мусковит, литиевые слюды, флюорит, амфиболы, гранат, турмалин, берилл, топаз. Рудные формации высокотемпературных месторождений. 1.Формация золотокварцевая включает месторождения, рудные тела которых сложены, главным образом, кварцем, реже турмалином, актинолитом и магнетитом, при резко подчиненной роли сульфидов, главным образом, ар-сенопирита и пирита (в количествах не более 3 %); золото высокопробное. Примеры месторождений: Любавинское, Карийское и Ключевское (Восточное Забайкалье), Кочкарь (Урал), Колар (Индия). 2.Формация кварц-вольфрамитовая. Помимо главных минералов - кварца и вольфрамита (побнерита) в рудных телах нередко в том или ином количестве присутствуют берилл, мусковит и различные сульфиды поздних стадий минералообразования (пирит, галенит, сфалерит и др.). Месторождения: Джидинского рудного поля (Холтосон, Инкур) и Бом-Горхонское в Бурятии; Букука и Белуха в Читинской области; месторождения Китая, Португалии и других стран. 3.Формация кварц-касситеритовая. Наряду с кварцем в рудных телах в заметных количествах могут присутствовать полевые шпаты, турмалин, флюорит, топаз, а из рудных минералов - вольфрамит, молибденит. Примеры 4 месторождений: Иультинское (Чукотка), Шерловогорское и Ононское (Восточное Забайкалье), месторождения ряда зарубежных стран. 4.Формация кварц-молибденовая. Помимо молибденита промышленный интерес иногда представляет вольфрамит, В рудах обычны различные сульфиды. Месторождения известны в Восточном Забайкалье - Давенда, Бу- гдая. 5. Графитовая. Форма рудных тел штоки и жилы. Графит высокосортный, крупночешуйчатый, иногда с кварцевыми выделениями и редкой вкрапленностью магнетита и пирита. Месторождение Ботогол (В. Саян) и месторождения о. Цейлон. 6. Корундовая. Распространены рубины и сапфиры, а также корунд. Минералы концентрируются в мелкочешуйчатой биотит-мусковитовой массе. Месторождение Семиз-Бугы (Казахстан). Среднетемпературные месторождения Среднетемпературные месторождения могут быть связаны с интрузивными породами самого разнообразного состава - от кислых до ультраосновных, в массивах которых нередко локализуются рудные тела. Во многих случаях месторождения приурочены к осадочным и метаморфическим породам кровли. Форма рудных тел преимущественно жильная: наряду с преобладающими простыми жилами встречаются лестничные, седловидные и сетчатые жилы, а также штокверки, линзы и пластообразные залежи. Размеры рудных тел от небольших до весьма крупных. Минеральный состав месторождений очень разнообразен: золото и серебро самородные, пирит, халькопирит, энаргит, борнит, блеклые руды, сфалерит, галенит, джемсонит, буланжерит, бурнонит, сульфиды и арсениды никеля и кобальта (никелин, смальтин, хлоантит, раммельсбергит, скуттерудит и др.), касситерит, станнин, молибденит. В сумме количество сульфидов варьирует от 8 до 80 % (в среднем около 40 %). Характерна большая группа неметаллических полезных ископаемых, представленных хризотил-асбестом, тальком, магнезитом, горным хрусталем, флюоритом. Главными жильными минералами являются кварц, карбонаты (кальцит, анкерит и др.), барит. Рудные формации среднетемпературных месторождений 1.Формация золото-кварц-сульфидная. Рудные тела многочисленных месторождений этой формации представлены кварц- сульфидными жилами и штокверками со значительным содержанием сульфидов. К этой формации относятся многие месторождения России - Дарасунское, Берикуль, Березовское; Узбекистана - Мурунтау; Казахстана - Степняк и др.; ряд месторождений Австралии, США, Канады. 2. Формация сульфидно-касситеритовая. В составе руд наряду с касситеритом значительная роль принадлежит сульфидам: пирротин, арсенопирит, пирит, сфалерит, галенит. Месторождения: Депутатское в Якутии, Хапчеран-гинское в Центральном Забайкалье, Комсомольская группа, (Солнечное) в Хабаровском крае, месторождения Приморья (Смирновское). Из жильных минералов отмечаются кварц, хлорит, реже турмалин. Форма рудных тел - в основном жилы и минерализованные зоны. 3. Формация молибденит-сульфидных руд (она также известна как мед-но-молибденовая или медно-порфировая). В месторождениях этой формации заключены огромные запасы меди и молибдена. Характерен прожилково-вкрапленный (штокверковый) тип оруденения. Основными рудными минералами являются халькопирит и молибденит, обычен пирит, блеклые руды, а также галенит и сфалерит. Из жильных минералов - кварц, барит, турмалин, ангидрит, кальцит. Примеры месторождений: Эрденэт (Монголия), Коунрад и Бощекуль (Казахстан), Сорское (Кузнейкий Алатау), Алмалык (Узбекистан), Каджаран (Армения), Клаймакс (США), Браден (Чили). 4. Формация свинцово-цинковая (полиметаллическая). Минеральный состав руд разнообразен: сфалерит, галенит, пирит, халькопирит, блеклая руда, пирротин, арсенопирит, буланжерит, джемсонит и др. К этой формации относятся 5 многочисленные месторождения Рудного Алтая (Зыряновское, Змеино-горское), Восточного Забайкалья (Кличкинское, Савинское- 2, Кадая), Кавказа, ряда зарубежных стран. 5. Формация медно-колчеданных руд. Характерны пластообразные залежи, сложенные массивной и вкрапленной сульфидной рудой. В ней главную массу представляет мелкозернистый агрегат пирита (до 80 % от объема руды) с вкрапленностью халькопирита, часто сфалерита, пирротина и блеклых руд. На нерудную массу приходится всего 5-25 % (кальцит, кварц). Месторождения: Сибайское, Гайское (Урал). 6. Формация настуран-сульфидная (или настуран-полиметаллическая). Это жильные и штокверковые тела кварц-карбонатного состава с настурановой минерализацией. Сопутствующие - галенит, сфалерит, гематит, халькопирит, иногда висмутин. Пример: месторождения Передового хребта (США). 7.Формация настуран-флюорит-молибденитовая. Характеризуется сложным минеральным составом руд, образовавшихся в несколько стадий преобладают настуран, молибденит, флюорит, пирит, блеклые руды, халькопирит; из жильных - кварц, карбонаты. Широко развиты околорудные изменения: окварцевание, геметитизация, карбонатизация, аргиллизация, гидрослюди-зация и другие. К данной формации относится уникальное жильно-штокверковое Стрельцовское рудное поле, находящееся в Приаргунье. 8.Формация флюоритовая (флюорит-кварцевая). Наряду с полицветным флюоритом, имеющим симметрично-зональное строение, в жилах в небольших количествах (до 5-20 %) присутствуют кварц, кальцит, пирит и марказит, каолин, барит, хлорит и др. Жильные месторождения этой формации распространены в Забайкальской области - Калангуйское, Усугли, Солонечное, Абагайтуйское, Эгитинское, Гарсонуйское. 9.Формация магнезитовая. Для магнезита этих месторождений характерны серовато-белые и хлопьевидные агрегаты. В составе руд постоянны кальцит, доломит, тальк, сидерит, реже барит, хлорит, пирит и др. Формы рудных тел - пластовые залежи. Месторождения известны в Восточном Саяне (в Черемховском районе). Это крупное Савинское, а на Урале - Саткинское (уже отработанное). 10.Формация тальковая. Месторождения возникают на контактах карбонатных пород с серпентинизированными ультраосновными породами (змеевиками, серпентинитами). Форма рудных тел - пластовые залежи. В парагенезисе с тальком в небольшом количестве присутствуют: кальцит, тремолит, актинолит, хлорит, диопсид, реже кварц. Это Онотское месторождение (Восточный Саян), Киргитейское (Красноярский край). 11.Формация хризотил-асбестовая прожилки хризотил-асбеста возникают в процессе серпентинизации ультраосновных пород. Поперечно-волокнистые разности образуются при медленном приоткрывании стенок трещин. В зальбандовой части жилок нередко фиксируется вкрапленность магнетита и хромита, в жилках могут присутствовать кальцит, магнезит, тальк, хлорит и др. Примеры месторождений - Баженовское и Джетыгаринское (Урал), Ильчирское и Саянское (Восточный Саян), Молодежное (Витимо-Патомское нагорье). Низкотемпературные месторождения Низкотемператрные гидротермальные месторождения залегают в осадочных, эффузивных и редко в интрузивных породах. Их связь с магматическими очагами устанавливается только для части месторождений. Рудные тела чаще имеют форму жил, выполненных нередко брекчиро-ванными образованиям. Жилы имеют раздувы и пережимы. Метасоматические тела образуют пластообразные и линзовидные залежи. Размеры рудных тел чаще средние и крупные. Минеральный состав месторождений разнообразен: киноварь, антимонит, реальгар, аурипигмент, самородное золото и серебро их теллуриды и селениты, самородная медь, халькопирит, блеклая руда, халькозин, борнит, галенит, сфалерит, аргентит, прустит, пираргирит, марказит. Главные жильные минералы - кварц, халцедон, опал, кальцит, родохрозит, барит, алунит, каолинит, цеолиты, адуляр, флюорит. 6 22. Кратко охарактеризуйте месторождения алюминиевых руд по плану, указанному в методических указаниях к теме 1.2. Алюминий — элемент III группы периодической системы, порядковый номер 13, атомная масса 26,98, кларк 7,45%. По распространенности в земной коре занимает третье место (после кислорода и кремния). В горных породах среднее содержание аллюминия неодинаково: в осадочных 10,45%; в основных 8,76%; в средних 8,85%; в кислых 7,7% и в ультраосновных 1,74%. Алюминий легко соединяется с кислородом и кремнием. При окислении на его поверхности быстро образуется тонкая, но прочная окисная пленка, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления и делает его устойчивым против коррозии. Из кислот наиболее сильно действуют на алюминий соляная, слабее серная; концентрированная азотная действует на него незначительно. Органические кислоты на алюминий не действуют. Алюминий и его сплавы обладают весьма ценными техническими качествами — легкостью, прочностью, антикоррозионной стойкостью, благодаря которым они находят широкое применение в авиационной и автомобильной промышленности, в строительстве и железнодорожном транспорте, машиностроении и электропромышленности (в качестве заменителя меди и свинца — токонесущие провода, оболочки кабелей, шипы трансформаторов и т.п.). В большом количестве алюминий применяется для изготовления посуды, мебели, красок и т. п. Основные виды алюминиевых руд В современном производстве алюминия главным исходным материалом является глинозем (окись алюминия), из которого электролитическим путем добывают металлический алюминий. Основной рудой на алюминий являются бокситы; кроме них используются также нефелин- и лейцитсодержащие породы, алунитовые руды, а также силлиманитовые, кианитовые и андалузитовые сланцы, каолины. Главными минералами, из которых извлекается глинозем, являются следующие: диаспор НАlO 2 (84,97% Аl 2 О 3 ); бёмит АlOОН(84,9% Аl 2 О 3 ); гидраргиллит (гибсит) Аl(ОН) 3 (65,4% Аl 2 О 3 ); нефелин Na[AlSiO 4 ] (34% Аl 2 О 3 ); лейцит K[AlSi 2 O 6 ] (23,5% А1 2 О 5 ); алунит KAl 3 (SO 4 ) 8 (OH) 6 (37% Аl 2 О 3 ); каолинит Al 4 [Si 4 O 10 ](OH) 8 (до 40% Аl 2 Оз); силлиманит Al[AlSiO 5 ] (63,1% Аl 2 О 3 ); дистен (кианит) Al 2 [SiO 4 ]O (63,1% А1 2 О 3 ); андалузит Al 2 [SiO 4 ]O (63,1% AljO s ). Бокситы представляют собой породу, состоящую в основном из различных минералов алюминия: диаспора, бёмита или гидраргиллита; подчиненное значение в составе бокситов имеют окислы и гидроокислы железа, кремнезем, окислы титана, карбонаты кальция и магния и другие примеси. Общая классификация пород бокситоносных отложений по химическому составу следующая: - бокситы — порода с отношением Al 2 O 3 /SiO 2 (кремневый модуль) выше 2,1 и содержанием глинозема не ниже 28%; - аллиты — породы с кремневым модулем от 0,87 до 2,1 с различным содержанием окислов железа; - сиаллиты — глины и плотные сухаристые породы с кремневым модулем около 0,87 и ниже. Окись кремния, являющаяся основной вредной примесью, присутствует в бокситах как в форме кварца, так и в составе минералов глин и лептохлоритов. Железо в бокситах присутствует в форме гепатита, в боксите содержатся титан, сера и в рассеянном состоянии /итий, медь, серебро, золото, бериллий, цинк, стронций, кадмий, барий, скандий, редкие земли, бор, галлий, цирконий, олово, гафний, свинец, фосфор, ванадий, ниобий, сурьма, висмут, хром, молибден, марганец, кобальт, никель, уран. Некоторые из этих элементов (стронций, барий, фосфор, уран) иногда образуют локальные концентрации, входя в состав минералов, образующих стяжения и т.п. По структурным особенностям среди бокситов выделяют следующие разновидности: каменистые, рыхлые, бобовой структуры, «глинистые» бокситы, содержащие в той или иной 7 мере примесь каолинита. Цвет бокситов вишнево-красный, кирпично-красный, зеленоватый, серый, белый. В зависимости от предполагаемого использования бокситов в них устанавливается определенное содержание вредных примесей; например, в бокситах, предназначенных для производства глинозема, серы должно быть не более 0,7—1% (по разным маркам), а в боксите для мартеновского производства — серы не более 0,2%; фосфора не более 0,6% в расчете на Р 2 О 5 Нефелиновые породы являются вторым после бокситов по значению типом алюминиевого сырья. Промышленная ценность этих пород определяется содержанием минералов нефелина Na[AlSiO 4 ]. Теоретический состав нефелина следующий: А1 2 О 3 35,7%; SiO 2 42,4% и Na 2 O 21,9%. Встречаются разновидности, богатые калием, а также содержание совместно калий и натрий. Значительные размеры месторождений нефелиновых руд и сравнительно простые горно- технические условия их добычи делают этот вид сырья вполне рентабельным. Алунит KA1 3 [SO 4 ][OH] 6 , относящийся к группе основных двойных сульфатов алюминия и щелочных металлов, является также весьма важным сырьем для производства алюминия, хотя масштабы его месторождений уступают масштабам месторождений бокситов и нефелиновых пород. Теоретический состав минерала алунита следующий: А1 2 О 3 37%; К 2 О 11,4%; SO 3 38,6%; Н 2 О 13%. Химический состав алунитовых пород чрезвычайно непостоянен, содержание главного компонента колеблется в широких пределах; кроме того, присутствуют акцессорные компоненты, содержащие SiO 2 , СаО, Fe 2 O 3 и др. Благодаря содержанию калия и серы алунит является комплексным сырьем, позволяя получать кроме глинозема калийные удобрения и серную кислоту. Дистен (кианит), силлиманит, андалузит являются высококачественным сырьем для электротермического способа получения алюминия и его сплавов. Минералы группы дистен — андалузит — силлиманит представляют собой полиморфные модификации вещества состава AlOA1 [SiO 4 ]. Теоретический химический состав следующий: А1 2 О 3 63,2%; SiO 2 36,8%. Каолин. Довольно жесткие требования по содержанию железа и глинозема, предъявляемые к каолину технологией производства глинозема, обусловливают возможность использования только наиболее качественных их разностей. Чаще всего это каолинитовые породы, связанные с платформенными угленосными толщами. |