Министерство науки и высшего образования
 Скачать 228.97 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный национальный исследовательский университет» Геологический факультет Кафедра поисков и разведки полезных ископаемых Ртуть Реферат по дисциплине «ВВЕДЕНИЕ В ГЕОЛОГИЮ» Составил: студент I курса гр. ГЛ/О ПРГ-1-2018 СП Гуреев Е.В. Проверил: к.г.-м.н., доцент Г.В. Лебедев Пермь 2019 Ртуть - удивительный химический элемент. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы обычно называемым нормальными. В таких условиях ртуть способна испаряться и формировать ртутную атмосферу. Именно эти свойства определили особое положение ртути в нашей жизни. Ртуть оказала человечеству огромные услуги. Много веков она находит применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности - от киноварной краски до атомного реактора. На использовании различных свойств ртути были созданы самостоятельные отрасли промышленности, в том числе, добыча золота методом амальгамации, производство газоразрядных ртутных ламп, химических источников тока, хлора и каустической соды. Ртуть применяется в медицине, фармацевтике, стоматологии. Она служила теплоносителем в одном из первых реакторов на быстрых нейтронах. Ртуть причастна к научным открытиям и техническим достижениям: изобретение Торричелли ртутного барометра, Амантоном и Фаренгейтом ртутного термометра, опыты Паскаля по изучению атмосферного давления, открытие сверхпроводимости Камерлинг-Оннесом, получившего в 1913 г. Нобелевскую премию, знаменитый опыт Майкельсона-Морли, доказавший отсутствие эфирного ветра при движении Земли, эксперименты Дж. Франка и Г. Герца, подтвердившие теорию строения атома Н. Бора, создание вакуум-насоса Ленгмюром и другое. Пары ртути были первым проявителем в фотографическом деле, который использовался Даггером. Особое значение ртуть имела для развития аналитической химии и открытия многих химических элементов и их соединений. В 1922 г. Нобелевской премии был удостоен чешский химик Я. Гейровский, создавший полярографический метод химического анализа, где ртуть играет далеко не последнюю роль. Однако ртуть может быть не только полезной, но и вредной для всего живого. В малых количествах она всегда присутствует в окружающей нас среде. При определенных условиях, особенно в результате промышленной и бытовой деятельности людей, ее концентрации в среде обитания могут заметно возрастать, что способно оказать негативное воздействие на наше самочувствие и состояние здоровья. Одна из самых известных экологических трагедий 20 столетия - болезнь Минамата - вызвана загрязнением окружающей среды ртутью. 1. Общие сведения Ртуть относится ко 2 группе периодической системы элементов, ее порядковый номер 80, атомная масса - 200, 59, в ее составе семь устойчивых изотопов, обладает халькофильными свойствами. Атомный радиус 0,15 нм, ионный радиус Hg2+ 0,11 нм. 1.1. Свойства ртути Ртуть (Hg)химический элемент II группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева; атомный номер 80, относительная атомная масса 200,59. Ртуть в обычных условиях представляет собой блестящий, серебристо - белый тяжелый жидкий металл. Удельный вес ее при 20°С 13,54616 г/см3; температура плавления равна -38,89 °С, кипения 357,25 °С. При замерзании (-38,89 °С) она становится твердой и легко поддается ковке. Даже в обычных условиях ртуть обладает повышенным давлением насыщенных паров и испаряется с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов ртутной атмосферы. Например, при 24 °С атмосферный воздух, насыщенный парами ртути, может содержать их в количестве около 18 мг/м3; такой уровень в 1800 раз превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) ртути в воздухе рабочей зоны и в 60000 раз ПДК в атмосферном воздухе. Ртуть способна испаряться через слои воды и других жидкостей. При действии на ртутные пары вольтовой дуги, электрической искры и рентгеновских лучей наблюдаются явления люминесценции, флюоресценции и фосфоресценции. В вакуумной трубке между ртутными электродами при электрических разрядах получается свечение, богатое ультрафиолетовыми лучами, что используется в технике при конструировании ртутных ламп. Еще одно замечательное свойство ртути связано с тем, что при растворении в ней металлов образуются амальгамы - металлические системы, одним из компонентов которых является ртуть. Они не отличаются от обычных сплавов, хотя при избытке ртути представляют собой полужидкие смеси. Соединения, получающиеся в результате амальгамирования, легко разлагаются ниже температуры их плавления с выделением избытка ртути, что нашло широкое применение при извлечении золота и серебра из руд. Амальгамированию подвержены металлы, смачиваемые ртутью. Стали, легированные углеродом, кремнием, хромом, никелем, молибденом и ниобием, не амальгамируются. Ртуть - весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, что приводит к коррозии и разрушению производственных объектов и транспортных средств. Так, в 1970-е гг. довольно актуальной была проблема загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, вызывающая жидкометаллическоеохрупчивание алюминиевых сплавов. Самолеты направлялись в капитальный ремонт и даже списывались с эксплуатации. На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. При нагреве до температур, близких к температуре кипения (300-350 °С), она соединяется с кислородом воздуха, образуя красный оксид двухвалентной ртути HgO, который при дальнейшем нагревании (до 400 °С и выше) снова распадается на ртуть и кислород. Желтый оксид ртути HgO получается при добавлении щелочей к водному раствору соли Hg(II). Существует и оксид ртути черного цвета (Hg2O), нестойкое соединение, в котором степень окисления ее равна +1. В соляной и разбавленной серной кислотах и в щелочах ртуть не растворяется. Но она легко растворяется в азотной кислоте и в царской водке, а при нагревании в концентрированной серной кислоте. Металлическая ртуть способна растворяться в органических растворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода. Растворимость ее в воде зависит также от рН раствора. Минимальная растворимость наблюдается при рН=8, с увеличением кислотности или щелочности воды она увеличивается. В присутствии кислорода ртуть в воде окисляется до ионной формы Hg (создавая концентрации до 40 мкг/л). Ртуть реагирует с галогенами (хлор, йод, фтор, бром), серой, селеном, фосфором и другими неметаллами. Практическое значение имеют йодная ртуть HgJ, хлористая ртуть (каломель) Hg2Cl2 и хлорная ртутью(сулема) HgCl2. При взаимодействии ртути с серой образуется сульфид ртути HgS - самое распространенное в природе ее соединение, в форме которого добывается почти вся ртуть. Оно известно в трех модификациях: красная (идентичная минералу киноварь), черная (черный сульфид ртути, или метациннабарит) и - β-киноварь (в природных условиях не обнаружена). Из других соединений ртути известны такие, как гремучая ртуть Hg(ONC)2, нитрат Hg(NO3)2, сульфат (HgSO4) и сульфит(HgSO3) ртути, красный и желтый йодид ртути и др. Существует большое количество ртутьсодержащих органических соединений, в которых атомы металла связаны с атомами углерода. Химическая связь углерода и ртути очень устойчива. Она не разрушается ни водой, ни слабыми кислотами, ни основаниями. С позиций опасности для живых организмов (т.е. с позиций токсикологии - науки о ядах) наиболее токсичными из металлоорганических соединений ртути являются алкилртутные соединения с короткой цепью, прежде всего, метилртуть. 1.2. Промышленные типы месторождений Многообразие существующих классификационных схем ртутных месторождений обусловливается в первую очередь различным их назначением. Так, на стадии детальной эксплуатационной разведки главная задача заключается в геометризации промышленных рудных тел, подлежащих выемке. Этому требованию наиболее полно удовлетворяют классификации, основывающиеся на таком ведущем признаке, как морфология рудных тел. В соответствии с этим критерием В.М. Крейтер выделяет два промышленных типа ртутных руд: 1) пластообразные тела и крупные неправильных очертаний залежи и 2) трещинные жилы, мелкие гнезда и брекчированные зоны. В последние годы наблюдается стремление к выделению типов месторождений, в названиях которых были бы синтезированы представления об основных оценочных их критериях как с чисто генетических, так и с геолого-экономических (промышленных) позиций. Эта тенденция особенно четко наметилась применительно к месторождениям спорного генезиса, на происхождение которых пока нет единой точки зрения. В классификации В. И. Смирнова ктакого рода промышленно-генетическим типам относятся месторождения пяти групп: пегматитовой, карбонатитовой, скарновой, альбитито-грейзеновой и колчеданной. В отношении ртутных месторождений наметилась такая же тенденция: стремление к выделению типов, объединяемых общностью состава рудовмещающих гидротермально измененных пород, что обусловлено сходными условиями формирования (однотипность разрезов и близость физико-химических параметров рудогенерирующих растворов и др.). Так, например, под термином «опалитовый тип» понимается строго определенный комплекс оценочных признаков — от представлений о генезисе (во многом спорных) и тектоно-металлогенической позиции до формы и вероятных масштабов отдельных месторождений. Такими же емкими являются и другие, также давно укоренившиеся применительно к ряду промышленных ртутных месторождений понятия — джаспероидный, лиственитовый и другие типы. Видимо, за определенными группами ртутных месторождений целесообразно закрепить исторически складывающиеся названия, придав им промышленное звучание. Это даст возможность использовать обобщенные особенности месторождений (с присущими им усредненными параметрами) каждого из выделенных промышленно-генетических типов для прогнозирования и оценки вновь выявленных месторождений на всех стадиях их изучения и разведки (табл. 1).   табл. 1.Промышленные типы ртутных месторождений По масштабам добычи и составу руд эксплуатировавшиеся месторождения могут быть разделены на три неравнозначные группы: 1) небольшие — до средних, обычно с комплексными многокомпонентными рудами, 2) средние и крупные — до уникальных, чаще всего монометальные, 3) небольшие ртутьсодержащие.из которых ртуть добывается попутно. Плутоногенные месторождения. Месторождения кварц-хлорит-серицитового типа обычно представлены системами субпараллельных крутопадающих жил, контролирующихся разрывными нарушениями сбросо-сдвигового характера. Вмещающие породы — чаще всего метаморфизованные сланцы. Жилы небольшие — до первых сотен метров по простиранию и столько же по падению, при мощности до 1—2 м. Отличаются четко выраженной вертикальной зональностью. Ртутные минералы — киноварь и ртутьсодержащие блеклые руды (до шватцита включительно) — концентрируются на верхних горизонтах жил, в интервале 0—150 м, редко до 200— 300 м. Месторождения большей частью комплексные или же ртутьсодержащие. Это — кварц-киноварные золотосодержащие жилы Южной Африки, Урала и Забайкалья, шеелит-антимонитовые с золотом и шватцитом жильные месторождения Южного Китая (Воси, Сиань и др.), ртутно-вольфрам-мышьяковые (в виде арсенопирита) месторождения Турции, системы ртутно-медно-полиметаллических жил Рудных гор и Северной Африки (Бир-Бени-Салах и др.), ртутно-золото-серебряные сложно ветвящиеся жильные образования Румынии и Мексики, медно-ртутные месторождения Чили, ртутно-баритовые жилы Северной Африки и др. Месторождения кварц-карбонатного типа отличаются от предыдущих средой рудолокализации: последняя представлена мощными толщами пород карбонатного состава, что предопределяет характер их околорудного изменения (карбонатизация, осветление, перекристаллизация, дебитуминизация и локально — окварцевание, баритизация, флюоритизация) и особенности морфологии рудных тел. Месторождения этого типа менее выдержаны на глубину и отличаются менее четкой зональностью по вертикали. Форма рудных тел — субсогласные и секущие метасоматические залежи, иногда штокверки; линейные жилы с резкими зальбандами встречаются редко. Выделяются небольшие собственно ртутные (киноварные) жильные тела (Карпаты), средние по размерам ртутьсодержащие (в виде блеклых руд) полисульфидные (свинцово-цинковые с серебром) штокверки (Тепар в Средней Азии и др.) и крупные внутриформапионные залежи ртутьсодержащих медных руд (Гортдрам в Ирландии, некоторые месторождения Чили и др.). Телетермальные месторождения. Месторождения кварц-диккитового типа, одного из наиболее перспективных, характерны только для тектонических зон, основу разреза которых составляют породы терригенного комплекса. Ведущим типоморфным жильным минералом месторождений этого типа является даккит, тесно ассоциирующий с кварцем, реже с пиритом и карбонатами. Количественные соотношения главных минералов — диккита и кварца — могут колебаться в значительных пределах. В одних случаях диккит слагает основную часть жильной массы, являясь одновременно и ведущим компонентом зон околорудного изменения (Сахалинское на Кавказе), в других главной нерудной составляющей будет кварц (Альмаден, Никитовское). Тем не менее присутствие диккита обязательно: в отличие от других глинистых минералов (гидрослюда, монотермит, накрит, каолинит, монтмориллонит и др.), будучи наиболее стабильным, диккит является надежным индикатором глубинности условий образования и свидетельствует о значительном (более 1200 м) вертикальном размахе рудоотложения. Признаков вертикальной зональности при этом обычно не наблюдается — ни по минералогическим ассоциациям (кроме главного рудного минерала — киновари, чаще всего кристаллической, в рудах иногда присутствуют антимонит и арсенопирит), ни по набору элементов-примесей (мышьяк, медь, цинк). Месторождения кварц-диккигового типа формируются обычно в спокойных тектонических условиях, тяготея, как правило, к зонам активизации платформ (Донбасс, Испания), а также к периферическим частям жестких массивов (Западно-Верхоянская зона Якутии) и геосинклинальных зон (Северный Кавказ, Чукотка, Корякское нагорье, Аляска), отличающимся развитием сравнительно пологих складчатых структур, практически лишенных интрузивных образований. По многообразию структурно-морфологических форм месторождения кварц-диккитового типа заметно выделяются на фоне других групп. Как и для остальных трех типов телетермальных месторождений, для них характерно структурно-морфологическое несоответствие рудных тел и вмещающих их горизонтов (зон, блоков) гидротермально измененных пород. По форме последних месторождения описываемого типа могут быть подразделены на четыре группы: 1) согласно-пластообразные; 2) штокверко- или столбообразные; 3) жильносекущие; 4) контактово-столбообразные (рис. 2). Месторождения джаспероидного типа формируются в условиях завершенной складчатости в пределах геосинклинальных областей (Тянь-Шань, Центральная Америка) и зон активизации платформ (Южный Китай), не обнаруживая пространственной связи с проявлениями магматизма. Главной отличительной особенностью месторождений этого типа является ведущая роль структур экранирования: основная масса ртутного оруденения тяготеет к более или менее выдержанным горизонтам джаспероидов, формирующихся метасоматическим путем в сводовых частях куполовидных складок в зоне контакта известняков и перекрывающих их (экранирующих) сланцев (рис. 3). Промышленные типы ртутных месторождений Мощность и морфология джаспероидных залежей определяются характером разреза и степенью интенсивности процесса рудообразования; наиболее оптимальным является случай трехчленного разреза: сланцы — известняки — сланцы, при условии, что средний член разреза — толща карбонатных пород — достаточно выдержан и значителен по мощности (не менее 300—500 м). Косвенным критерием интенсивности процесса может служить количество кремнезема, заимствуемого рудогенерирующими растворами из нижележащих сланцевых толщ и идущего затем на образование джаспероидных залежей. Общая масса перемещенного таким образом кремнезема достигает иногда многих десятков миллионов тонн (Хайдаркан). Морфологически тела рудовмещающих джаспероидов представляют собой мощные (до 40 м) пластообразные залежи сливных кварцитовидных пород (Главное поле Хайдаркана), седло- и плащеобразные залежи в сводовых частях многогорбых складок (Восточный участок Хайдаркана), прерывистые горизонты неравномерно окварцованных массивных известняков на крыльях антиклинальных структур (Чаувайское), сложно ветвящиеся залежи в неравномерно окварцованных (вдоль разломов) известняках (Северо-Восточный и Южно-Плавиковогорский участки Хайдаркана), штокверкообразные тела кварц-известняково-кальцитовых брекчий в ядерных частях сжатых антиклинальных складок (Промежуточное поле) и др. Кроме монометальных ртутных выделяются комплексные ртутно-сурьмяные месторождения, подразделяющиеся на две резко различные подгруппы: в одной комплексность обусловливается наложением киноварной минерализации на более раннюю антимонитовую (Северо-Плавиковогорский участок), а в другой — одновременным выделением из растворов как ртути, так и сурьмы, с образованием сложного сульфида этих металлов — ливингстонита (Гуитцуко в Мексике). Для описываемых месторождений наблюдается частое несоответствие структурно-морфологических типов рудовмещающих (джаспероиды, разнообразные брекчии) и непосредственно рудных тел. Тем не менее подавляющая масса промышленного оруденения (80—90%) тяготеет к зоне контакта известняков и перекрывающих их сланцев, не удаляясь от экранирующей поверхности более чем на 40—60 м. Исключение составляют лишь крупные штокверки в ядрах сжатых антиклиналей, нижние части которых могут отстоять от контакта на 80—120 м, и разобщенные гнезда, локализующиеся в подстилающих массивных известняках вдоль зон крутопадающих разрывов (максимальная удаленность от кровли — до 800—1000 м). В перекрывающих сланцах известны небольшие, но достаточно богатые штокверкообразные тела, связанные с блоками массового дробления в апикальных частях сжатых антиклиналей. Месторождения карбонатного типа структурно и генетически иногда связаны с джаспероидными, лиственитовыми, карбонатно-полиаргиллитовыми и др. Однако к собственно карбонатному типу относятся только месторождения, локализующиеся в пределах мощных (не менее 1—2 тыс. м) толщ известняков и доломитов — вне связи с экранирующей поверхностью (перекрывающими сланцами). В структурном отношении они подразделяются на два подтипа: согласные и секущие. Основную промышленную ценность представляют согласные месторождения, контролирующиеся многоярусными структурами внутриформационного расслоения, развивающимися обычно в местах небольших (от 2—3 до 10—20°) перегибов полого залегающих толщ слоистых доломитов, часто глинистых. Зоны расслоения представлены системами приоткрытых трещин, параллельных слоистости пород. Приоткрывание по каждой из трещин — от долей миллиметра до первых сантиметров, длина — от первых дециметров до нескольких десятков метров. По простиранию трещины кулисообразно смыкаются друг с другом, что создает единую систему циркуляции растворов в субгоризонталь-ном направлении. Удельное расслоение колеблется от долей (несколько миллиметров на 1 м мощности) до 10—20%, а удельнаятрещиноватость может изменяться от 2—3 до 100—200 и иногда более. Суммарная мощность зон расслоения варьирует от 1—2 м (всего лишь 2—3 согласных прожилка жильного доломита — Молипин, КНР) до многих десятков и даже первых сотен метров (Вань-шань). Трещины расслоения заполняются обычно крупнокристаллическим жильным доломитом с подчиненным количеством кальцита, битумов и кварца, с которыми ассоциирует киноварь. Процесс прямого заполнения трещин жильным материалом сопровождается явлениями послойного осветления, развивающегося в результате метасоматоза, и послойной же перекристаллизации отдельных пачек доломита. В результате возникают специфические, характерные только для месторождений описываемого типа горизонты полосчатых (ленточных или «зебровидных») доломитов — важнейший поисковый признак и ведущий оценочный критерий для ртутных месторождений карбонатного типа, контролирующихся структурами внутриформационного расслоения в доломитах. При крутом (более 30°) залегании толщи рудовмещающих доломитов ведущую роль играют процессы не прямого заполнения зияющих трещин, а селективного послойного замещения (осветления и перекристаллизации) литологически наиболее благоприятных горизонтов, что приводит к образованию ленточных (а не полосчатых, как при пологом залегании) доломитов. Иным будет и структурно-текстурный облик руд: вместо крупновкрапленных руд, часто с идеально сформированными кристаллами киновари и сопутствующих ей минералов, здесь преобладают массивные «печеночные» разности. Киноварь в них часто ассоциирует с гнездами мелкокристаллического антимонита, реальгаром, а также с первичной самородной ртутью, что свидетельствует о более значительной температуре образования (Даньчжай). Месторождения карбонатного типа наибольшим развитием пользуются в платформенных областях — в пределах зон, опоясывающих древние стабильные массивы: Цзяньнаньский и Тонкинский в Юго-Восточной Азии, Колымский на Северо-Востоке бывш. СССР, Приазовский на юге Украины и др. Среди геосинклинальных зон в этом отношении выделяется лишь Южный Тянь-Шань, где подобного типа месторождения выявлены в Алайском (Сымапское, Адыракоу), Туркестанском (Бирксу) хребтах и в отдельных районах Западного Узбекистана (Карасу, Алтыаул и др.). Месторождения секущего подтипа по масштабам резко уступают согласным. Выделяются месторождения с жильными, гнездовыми и штокверкообразными телами. Обычно они относятся к категории небольших. Протяженность на глубину отдельно взятых тел и месторождений невелика — от первых десятков до первых сотен метров, однако в масштабах рудных полей и кулис вертикальный размах будет весьма значительным — не менее 2—3 тыс. м (Сымапское, Адыракоу — Кштутская группа). Это максимальная из зафиксированных цифра вертикального размаха рудоотложения для всех типов ртутных месторождений вообще. Месторождения листве китового типа, как и предыдущие, будучи телетермальными, имеют глубинный источник рудных компонентов и поэтому отличаются крайней простотой вещественного состава. Для них также характерна строго определенная тектоническая позиция: все они располагаются в непосредственной близости от крупных глубинных (краевых) разломов, разделяющих фациально различные зоны и маркирующихся выходами гипербазитов глубинного происхождения. Последние всегда серпентинизированы. Вмещающие породы — мощные толщи терригенных, иногда терригенно-эффузивных отложений, с подчиненным количеством пропластков пород другого состава. Ртутноеоруденение тяготеет к зонам лиственитизации, формирующимся вдоль разломов, осложняющих контакты серпентинитовых тел с вмещающими их сланцами. Процессы лиственитизации стимулируются глубинными растворами, обогащенными углекислотой. Кварц и карбонаты (преимущественно магнезиальные — магнезит, доломит, анкерит, а также железистые — сидерит, анкерит) и в меньшем количестве кальцит — основные составные части лиственитовых тел. Количественные соотношения кварца и карбонатов непосредственно в зонах лиственитизации изменяются в широких пределах — от 1:10 до 2:1. За пределами приконтактовых зон лиственитизации отмечаются системы связанных с ними секущих тел, сложенных преимущественно карбонатами. Морфологически тела лиственитов и сопровождающих их лиственито-подобных пород представляют собой обычно крутопадающие контактовые залежи с раздувами в местах перегиба локализующей поверхности и большим количеством сложно ветвящихся апофиз, развивающихся вдоль плоскостей напластования вмещающих пород и систем оперяющих трещин. Ртутноеоруденение локализуется в зонах трещиноватости и брекчирования, ассоциируя преимущественно с кварцевыми составляющими лиственитов. Киноварь — единственный рудный минерал — выделяется в виде сплошных скрытокристаллических масс и мельчайшей вкрапленности, пропитывающей лиственитоподобные породы; отмечаются и прожилки как в самих лиственитах, так и в зальбандах отходящих от них карбонатных жил. Последние отстоят иногда от рудоконтролирующих приконтактовых нарушений на столь значительном расстоянии, что могут рассматриваться в ряде случаев (Шунк и Птоу в Южной Фергане) в виде структурно самостоятельных тел. Промышленные рудные тела представлены главным обрааом крутопадающими столбами, которые при небольшом, в общем, сечении в плане прослеживаются на глубину многих сотен метров, а в отдельных случаях (Нью-Альмаден) 1000 и более метров. При этом вещественный их состав практически не меняется. Наиболее распространены месторождения этого типа в США, где они относятся к категории ведущих, так как на их долю приходится более 2/3 всей добычи ртути. В бывш. СССР ртутные месторождения лиственитового типа выявлены во многих областях развития серпентинизированныхгипербазитов, маркирующих зоны глубинных разломов: в Южной (Чонкойское) и Северной Фергане, в Закавказье (Агятагское, Шорбулах), в Горном Алтае (Чаган-Узунское), в Восточном Казахстане (Чарская зона), на Южном и в Приполярном Урале, на о. Сахалинца Чукотке (Тамватнейское) и др. Вулканогенные месторождения. Месторождения карбонатно-полиаргиллитового типа занимают ведущее место в классе вулканогенных месторождений ртути, широко развитых как в областях современной (Камчатка, Юго-Восточная Азия, Северное Средиземноморье, Центральная и Южная Америка), так и недавней (Карпаты, Северная Африка, Закавказье, Северная Америка) вулканической деятельности. Главная их отличительная особенность — отсутствие четко выраженных в минеральном и структурно-морфологическом отношении зон предрудного изменения: последние представлены морфологически неопределенными зонами аргиллизированных и карбонатизированных пород, не образующих в противоположность телетермальным месторождениям геологическиоконтуриваемых рудовмещающих тел. Ведущим и иногда единственным типом околорудного изменения является аргиллизация (месторождения Закарпатья), однако в случае присутствия в разрезе горизонтов карбонатных пород развиваются и процессы карбонатизации, в частности доломитизации (Идрия, Рас Эль-Ma). Промышленное оруденение, характеризующееся наличием сливных агрегатов киновари и метациннабарита, иногда с большим количеством самородной ртути, образует самостоятельные скопления, обычно вне структурной связи с зонами аргиллизации. Массивный характер руд — доказательство кратковременности рудного импульса и относительно высокой концентрации рудообразующих гидротерм. Следующая отличительная черта месторождений описываемого типа — малая (сравнительно) глубина образования: от первых десятков до нескольких сотен метров. Верхние части рудных залежей формировались в пределах зоны циркуляции вадозных, обогащенных кислородом вод. Смешение их с глубинными ртутьсодержащими растворами, часто высокотемпературными, иногда даже перегретыми, обусловливало образование приповерхностных грибо-и плащеобразных залежей, сложенных в основном нестабильными как рудными (метациннабарит, марказит), так и жильными (монтмориллонит, галлуазит и др.) минералами. Существенную роль играют в них иногда барит и гипс. Месторождения карбонатно-полиаргиллитового типа в геолого-структурном отношении подразделяются на несколько групп: 1) контролирующиеся надвиговыми структурами (рис. 4) (Идрия, Рас Эль-Ма), 2)связанные с вулканическими аппаратами (Монте-Амиата), 3) локализующиеся в экзоконтактовых зонах субвулканических штоков и некков (Боркут, Большой Шаян), 4) приуроченные к разрывным нарушениям в молодых эффузивных образованиях (Ланское). Месторождения алунит-опалитового типа характерны для областей развития вулканической деятельности — преимущественно современной (Чемпуринское на Камчатке) или недавней (Опалит в США); однако они отмечаются иногда и в некоторых палеовулканических районах (Дальний Восток, Средняя Азия) Ведущим их признаком является проявление процессов опалитизации и реже алунитизации. Эти процессы развиваются в близповерхностных условиях в среде алюмосиликатного состава — чаще всего в кислых эффузивах и их туфах — в результате взаимодействия поствулканических ртутьсодержащих щелочно-сероводородных растворов с вадозными водами, обогащенными кислородом воздуха. В итоге такого взаимодействия формируются залежи, практически целиком сложенные минеральными новообразованиями, иногда без каких-либо следов исходных пород. Тела рудовмещающих гидротермально измененных пород в месторождениях опалит-алунитового типа подразделяются на три группы: 1) приповерхностные плаще- и трубообразные залежи опалитов, 2) секущие зоны интенсивно аргиллизированных пород и 3) крупные грибо- или кольцеобразные залежи алунитов. Для месторождений собственно опалитового типа характерно двухъярусное строение: на верхнем ярусе располагаются субгоризонтальные залежи рудоносных опалитов, а на нижнем часто обнаруживаются скрытые рудные тела, связанные с зонами рудоподводящих разрывных нарушений. Локализуются они, как показывает опыт отработки месторождения Кордеро в США, в 80—120 м ниже лежачего бока опалитовых залежей; основную массу их слагают стабильные минералы (вместо каолинита — диккит, вместо метациннабарита — киноварь и т. д.), отлагавшиеся ниже приповерхностной зоны окисления. Месторождения второй геолого-структурной группы, представленные секущими зонами в измененных породах эффузивно-терригенного комплекса, часто соответствуют, по-видимому, глубоко эродированным корневым системам месторождений собственно опалитового типа (Чемпуринское и др.). В месторождениях третьей группы, представленных крупными залежами существенно алунитовых руд, ртуть играет роль попутного компонента (Гушсай и Аксагата в Приташкентском районе, рудопроявления в верховьях р. Колымы на Северо-Востоке бывш.СССР и др.).Алунитовые залежи увязываются обычно с вулканическими структурами, тяготея к неккам гипабиссальных пород кислого и среднего состава, прорывающих толщу соответствующих им эффузивов и их туфов. Месторождения травертинового типа установлены лишь в районах еще не завершенной вулканической деятельности, где они обычно связаны непосредственно с самоизливающимися термальными источниками. Ртутная минерализация в виде метациннабарита и киновари концентрируется в травертиновых образованиях кремнистого (гейзерит, опал, халцедон, кремень) и карбонатного (арагонит, кальцит) состава. По форме и условиям отложения это или поверхностные образования типа потоков и «шляп», или секущие тела, выполняющие зияющие трещины, а также карстовые полости (см. рис. 5). Отложение ртути в приустьевых частях ныне действующих термальных источников наблюдается в областях как современной (Пуи-Пуи в Новой Зеландии, Апапель на Камчатке), так и недавней (Сульфур-Бенк и др. в Калифорнии) вулканической деятельности. Значительную промышленную ценность представляют иногда месторождения, в которых разгрузка ртутьсодержащих термальных вод происходит в приповерхностном слое — в породах, подвергшихся интенсивному сернокислотному выщелачиванию. Примером может служить Сульфур-Бенк — месторождение, обладающее одновременно чертами как опалит-алунитового, так и травертинового типа. Киноварь и метациннабарит отлагались здесь и непосредственно на поверхности, однако основная масса их сосредоточена в грибообразной залежи нацело каолинизированныхмолодых базальтов и озерных отложений, приуроченной к зеркалу грунтовых вод. Травертиновые месторождения секущего типа представлены двумя подгруппами: жильными телами кремнистых образований в породах алюмосиликатного состава и неправильной формы гнездами, залежами и столбами в известняках и доломитах. К травертиновому типу могут быть отнесены также отдельные рудные залежи месторождений, связанных с карстовыми структурами (Терлингуа в США). Вторичные месторождения киновари могут представлять самостоятельный интерес в случае, если это будут достаточно крупные остаточные россыпи, или если из аллювиально-пролювиальных россыпей добыча киновари производится попутно (например, с золотом). Месторождения первого типа распространены в субтропиках, где в условиях карстового рельефа небольшие, но иногда весьма богатые скопления киновари устанавливаются в воронках, заполненных рыхлым глинистым материалом. Более крупные остаточные россыпи встречаются в «красных глинах», представляющих кору выветривания латеритного типа — конечный продукт эрозии рудовмещающих пород алюмосиликатного состава. В аллювиально-пролювиальных россыпях киноварь может накапливаться лишь в том случае, если руды представлены плотными массивными разностями. Киноварь в них встречается в виде хорошо окатанных галек, концентрирующихся у плотика (Нью-Альмаден). На некоторых месторождениях практическое значение имеют развалы богатых ртутных руд, располагающиеся в непосредственной близости от рудных выходов (Пламенное). Ртутьсодержащие месторождения выделяются в обособленную группу вследствие того, что в последние годы в ряде стран увеличилось количество ртути, добываемой попутно при переработке различных видов минерального сырья: от комплексных полисульфидных руд до стройматериалов и каустобиолитов. Извлечение ртути в этом случае диктуется и санитарно-гигиеническими требованиями, обусловливающими необходимость создания технологических схем переработки ртутьсодержащего сырья, при которых не происходило бы заражения окружающей среды ртутью (в том числе ее парами) и особенно соединениями, отличающимися высокой токсичностью (диметилртуть). Ртутьсодержащие месторождения являются гетерогенными, поэтому их подразделение производится с учетом технологического типа минерального сырья, из которого возможно попутное извлечение ртути. 2. География размещения месторождений ртути Ртуть — относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе — рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути — 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам. Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути — тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита). Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого оруденения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе. В обычных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но в присутствии некоторых веществ (Fe2(SO4)3, озон, пероксид водорода) растворимость в воде этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах щелочных металлов с образованием, например, комплекса HgS•nNa2S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроксидами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями[6]. В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2 % Hg). В редких случаях предметом добычи является самородная ртуть, метациннабаритHgS и блёклая руда — шватцит (до 17 % Hg). На единственном месторождении Гуитцуко (Мексика) главным рудным минералом является ливингстонит HgSb4S7. В зоне окисления ртутных месторождений образуются вторичные минералы ртути. К ним относятся, прежде всего, самородная ртуть, реже метациннабарит, отличающиеся от таких же первичных минералов большей чистотой состава. Относительно распространена каломель Hg2Cl2. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg2ClO, эглестонит Hg4Cl. Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен), Донбассе (Горловка,Никитовский ртутный комбинат). В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке — Западно-Палянское и Тамватнейское. До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на 1 кубический дециметр льда. Природные источники, такие, как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. Причиной появления остальной половины является деятельность человека. В ней основную долю составляют выбросы в результате сгорания угля (главным образом в тепловых электростанциях) — 65 %, добыча золота — 11 %, выплавка цветных металлов — 6,8 %, производство цемента — 6,4 %, утилизация мусора — 3 %, производство соды — 3 %, чугуна и стали — 1,4 %, ртути (в основном для батареек) — 1,1 %, остальное — 2 %. Одно из тяжелейших загрязнений ртутью в истории случилось в японском городе Минамата в 1956 году, что привело к более чем трём тысячам жертв, которые либо умерли, либо сильно пострадали от болезни Минамата. |