металлургия. Учебное пособие по курсу Минералогия руд Томск2015 Зырянова Л. А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» пределы. Он может переотлагатъся в форме вторичных карбонатов (смитсонита реже монгеймита и олигонита), возникающих метасоматическим путем при замещении карбонатных пород, встречающихся на пути мигрирующих растворов. Растворимость сульфата свинца чрезвычайно мала, благодаря чему свинец фиксируется в зоне окисления сначала в виде сульфата (англезита, который затем замещается карбонатом - церусситом с содержанием РЬ 77,5%, реже минералами других классов соединений. Таким образом, очень часто зоны окисления сульфидных месторождений оказываются практически пустыми относительно цинка, в то время как первичные сульфидные руды обычно содержат цинка в разы, а иногда и на порядок больше, чем свинца. Что касается свинца, то он не только не выносится за пределы зоны окисления, но и концентрируется, слагая богатые окисленные руды, содержание свинца в которых оказывается намного выше, чем его содержание в первичных сульфидных рудах. Если содержание свинца в первичных сульфидных рудах составляет обычно первые проценты, то содержание его в окисленных рудах может достигать В полиметаллических же месторождениях в зоне окисления наряду со свинцовыми минералами присутствуют также кислородные соединения меди и тогда зоны окисления приобретают медно-свинцовый профиль. Минеральный состав окисленных экзогенных руд свинца и цинка резко отличается от состава первичных сульфидных руд. Это разнообразные кислородные соединения свинца и цинка сульфаты, карбонаты, редко ванадаты, молибдаты и даже силикаты. Основным минералом свинца в окисленных рудах является наиболее устойчивый карбонат - церуссит, в значительно меньшем количестве отмечается англезит и другие сульфаты (биверит, осаризаваит - структурные аналоги алунита-ярозита). Что же касается промышленных гипергенных минералов цинка, то они представлены в основном смитсонитом и монгеймитом, которые фиксируются в зоне окисления только в том случае, если во вмещающих первичное сульфидное оруденение породах присутствовали карбонаты. Небольшое количество цинка, обычно небо лее первых процентов, может переотлагаться в виде позднего смитсонита или мон геймита на нижних горизонтах гипергенного разреза даже при отсутствии вмещающих карбонатных пород. При наличии в зоне окисления глинистых минералов, особенно минералов подгруппы смектитов (монтмориллонит, обладающих высокими адсорбционными свойствами, цинк, адсорбируясь, в небольшом количестве может фиксироваться в них. Каламин, редко виллемит - промышленные силикаты цинка, образуют промышленные скопления лишь на позднем (щелочном) этапе формирования зон окисления, когда начинается миграция кремнезема, освобождающегося при выветривании вмещающих алюмосиликатных пород. Силикаты цинка обычно присутствуют в глубоко проработанных зонах окисления. Применительно к силикатным цинковым рудам, сложенным каламином, иногда используется термин «галмейные руды». Окисленные руды имеют обычно порошковатые, землистые, часто натечные, кристаллическизернистые структуры, сплошные, вкрапленные, прожилково- вкрапленные текстуры. Медь Минеральный состав руд Промышленные минералы меди представлены довольно многочисленной группой, представленной разнообразными классами соединений, среди которых основную промышленную значимость составляют сульфиды. По содержанию меди среди них можно выделить высокомедные сульфиды (халькозин - 80% Си, борнит - 63% Си, ковеллин - 66% Сии маломедные (халькопирит - 34,5% Си, кубанит - 24% Си. Несмотря на невысокое содержание Си, основным промышленным минералом является халькопирит, поскольку именно он наиболее распро 36 Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» странен в природе и обеспечивает большую часть запасов медных руд. К промышленным минералам относятся также медные сульфосоли, такие как блеклые руды и энаргит, карбонаты, представленные малахитом и азуритом, сульфаты - брошантит, хлорид - атакамит. На некоторых месторождениях с развитой зоной окисления заметное значение приобретают оксиды меди (куприт, меньше тенорит) и самородная медь. Силикат меди - хризоколла как промышленный минерал имеет небольшое значение. Таким образом, промышленную ценность эндогенных месторождений медных руд представляют минералы класса сульфидов и их аналогов (сульфосоли, а экзогенных - кислородные соединения и наряде объектов так называемые вторичные сульфиды, представленные в основном халькозином и значительно меньше ковеллином и борнитом. Комплексность руд Медные руды, как правило, комплексные. Вместе с медью промышленную ценность этих руд составляют Zn, Pb, Mo, Fe, Ni. В качестве попутных ценных компонентов медные руды содержат Au, Ag, Se, Те. Руды отдельных промышленных типов месторождений в переменных количествах содержат Re, Cd, Ge, In, TI, Ga, Co, Pt и др. Наряде объектов халькопирит оказался носителем необычного для этих руд ценного компонента - вольфрама, который может присутствовать в нем в промышленных количествах. Эндогенные руды с учетом условий образования и комплексности представлены следующими группами. Магматические лнквационные медно-никелевые (Си) руды , генетически связанные с дифференцированными массивами основных и ультраосновных пород. Руды концентрируются преимущественно в придонной части интрузовов, реже во вмещающих интрузивы породах. Обычно руды представляют сплошные до густовкраплен- ных сульфидные агрегаты, сложенные минералами собственно магматической стадии- пирротином, халькопиритом, пентландитом и кубанитом с переменным количеством магнетита и платиноидов. На руды магматической стадии накладывается более поздний гидротермальный парагенезис, связываемый рядом исследователей с автоме- тасоматическими явлениями, включающий целый комплекс разнообразных сульфидов, сульфоарсенидов, что весьма усложняет как минеральный, таки химический состав этих руд. В случае небольших глубин и более быстрого остывания магматической камеры процесс ликвации магмы с пространственным обособлением сульфидной и силикатной составляющей не доходит до конца. В этом случае возникают руды вкрапленной текстуры. Магматические ликвационные медно-никелиевые руды характеризуются весьма богатым набором попутных ценных компонентов, среди которых наибольшую ценность имеют платиноиды. Медно-порфировые руды представляют собой крупные скопления медной (Сии ли bмедно-молибденовой (Cu-Мо) прожилково-вкрапленной минерализации в порфировых интрузиях умеренно кислого состава. Рудные тела имеют форму штокверков. Ш токверк представляет собой некоторый объем интрузивного тела, содержащий прожилково-вкрапленную рудную минерализацию. В плане такие штокверки кольцевой или овальной формы при цилиндрической или конической в разрезе. Медно порфировые руды относятся к высокотемпературным гидротермальным образованиям Рудная минерализация, представленная в основном халькопиритом и молибденитом в разных соотношениях, приурочена к кварцево-сульфидным прожилкам. В рудах присутствуют также в различных соотношениях борнит, халькозин, сульфосоли меди, галенит, сфалерит, пирит, иногда самородное золото, серебро. Руды содержат попутные ценные компоненты (Se, Те, Re, Au, Ag, Zn, Pb). Вмещающие породы метасома тически изменены, что выражается в окварцевании, пропилитизациии и аргиллизации. 37 Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Медноколчеданные (Си, колчеданные медно-цинковые (Cu-Zn), полиметаллические и колчеданно-полиметаллические (Cu-Pb-Zn) руды в вулканогенно-осадочных толщах относятся к среднетемпературным образованиям Основным промышленным минералом меди в них является халькопирит. В значительно меньшем количестве в них отмечаются такие медные минералы как эндогенные борнит и халькозин, медные сульфосоли. Постоянные компоненты этих руд Pb-Zn представлены галенитом и сфалеритом. В рудах в переменном количестве постоянно присутствует пирит. В случае трехкомпонентных руд (Cu-Pb-Zn) при небольшом количестве пирита они относятся к полиметаллическим. При этом основные рудные компоненты находятся в соотношении Cu рита и особенно пирита они относятся к колчеданно-полиметаллическим. Большинство этих месторождений согласно последним представлениям относятся к гидротер- мально(вулканогенно)-осадочному типу и приуроченны к вулканогенно-осадочным толщам связанным в одних случаях с гомодромным, в других с антидромным базальт- риолитовым магматизмом. Руды имеют зернистые, реже колломорфные структуры, сплошные, слоистые, вкрапленные, прожилково-вкрапленные текстуры. Вмещающие породы обычно интенсивно метасоматически изменены, особенно со стороны лежачего бока рудных тел. Это выражается в окварцевании, серицитизации, хлоритизации, аргиллизации, реже карбонатизации и отальковании. Соответствующие названным процессам минералы представляют нерудную составляющую руд. Ряд месторождений меди относятся к скарновому типу Медносульфидные руды соответствуют среднетемпературной гидротермальной стадии, наложенной на собственно скарновый парагенезис, представленный гранат пироксеновым агрегатом с амфиболами, эпидотом. В состав нерудного агрегата входят и более поздние кварц, кальцит, хлорит. Основным рудным минералом меди является халькопирит. Обычно руды этого типа комплексные. Помимо меди в них промышленную ценность представляют железо (магнетит, свинец (галенит, цинк (сфалерит, золото, кобальт (в составе пирита, реже молибден (молибденит). Промышленные скопления самородной меди генетически относящиеся к низкотемпературным гидротермальным образованиям, обычно являются близповерхностными и связаны с основными породами. Это жильная либо вкрапленная минерализация, представленная бессульфидными минеральными комплексами, в состав которых входят такие низкотемпературные минералы, как пренит, цеолиты, кальцит, хлорит. Источником меди в этом случае выступают основные породы, которые характеризуются повышенным кларком меди. Поднимающиеся гидротермальные растворы рафинируют из пород медь и вблизи дневной поверхности переотлагают её в самородной форме. И хотя количество подобных месторождений невелико, а их запасы небольшие, они интересны в генетическом плане. Экзогенные медные руды слагают зоны окисления, сформированные за счет вышеописанных эндогенных объектов. Основными минералами окисленных руд являются кислородные соли, среди которых явно преобладают карбонаты и сульфаты. На некоторых объектах промышленное значение в окисленных рудах приобретают самородная мель, куприт и вторичные сульфиды, представленные в основном халькози ном. Длительно существующие хорошо проработанные зоны окисления имеют обычно зональное строение, наиболее четко выраженное на месторождениях с рудами сложного минерального и элементного состава. Так в процессе формирования зоны окисления за счет полиметаллических (Cu-Pb-Zn) руд происходит перераспределение элементов по вертикали. В идеальном варианте в разрезе зоны окисления таких месторождений формируются следующие подзоны, сложенные характерными минералами и имеющие соответствующий геохимический профиль Верхняя часть рудных Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» тел, когда-то вышедших в условия дневной поверхности, сложена полностью окисленными и выщелоченными образованиями, представляющими железную шляпу состоящую из гидроксидов и оксидов железа с примесью глинистых минералов, кремнезема и др. Далее вниз по разрезу располагается горизонт сулъфатов(ярознт) и богатых окисленных руд карбонатного состава с церусситом, малахитом и азуритом, который на глубине часто сменяется горизонтом богатых оксидных руд, сложенных в основном оксидом меди (купритом) и самородной медью с примесью церуссита. Далее, ниже уровня грунтовых вод располагается горизонт, называемый подзоной вторичного сульфидного обогащения, основными компонентами которого являются гипергенные сульфиды меди - халькозин и меньше ковеллин часто с реликтами первичных сульфидов, в том числе свинца и цинка. Таким образом, в гипергенном разрезе полиметаллических месторождений происходит переход сверху вниз от железной шляпы, сложенной в большей мере оксидами и гидроксидами железа практически при полном отсутствии Cu, Pb, Zn к карбонатным рудам Си состава и далее к рудам существенно Си состава, сложенных вторичными сульфидами и самородной медью, которые на глубине уже за пределами зоны гипергенеза переходят в первичные сульфидные Cu-Pb-Zn состава (рис.). зю з ВС в и абсолютные отметки, м границы зоны окисления границы первичных сульфидных руд Fe SO* СО, подзона полного выщелачивания - железная шляпа" сульфатный горизонт карбонатный горизонт горизонт богатых оксидных руд подзона вторичного сульфидного обогащения Рис. Идеализированный разрез зоны окисления одного из рудноалтайских кол чеданно-полиметаллических месторождений. а) Рис. Окисленные медные карбонатные образец б) стенка забоя шахты. 39 б) малахит-азуритовые руды а) штуфной Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Установлено, что появления в окисленных рудах в заметных количествах медного силиката - хризоколлы, отмечается лишь при окислении скарновых медных руд. Считается, что присутствующие в первичных рудах гранаты в процессе выветривания становятся источником кремнезема, необходимого для образования хризоколлы. Рис. Основные районы расположения месторождений медных руд и их балансовые запасы в России. Окисленные руды характеризуются зернистыми, порошковатыми, колломорф- ными структурами, сплошными, вкрапленными, натечными, прожилковыми, друзовыми текстурами. Часто окисленные руды по содержанию меди относятся к богатым Алюминий (Al) -Главные рудные минералы: Второстепенные рудные минералы Потенциальные рудные минералы: гидроксиды, гиббсит (гидраргиллит) - А1(0Н)з> бёмит - у-АЮ(ОН), диаспор - а-АЮ(ОН) алюмосиликаты нефелин - сульфаты алунит - КА1з(0Н)б[504]2. алюмосиликаты, лейцит - K[AlSi 2 О о]. силикаты, дистен (кианит) - Al 2 0 [Si 04 ], андалузит - Al 2 0 [Si 04 ], силлиманит - Al 2 0 [Si 04 ], каолинит - Al 4 [Si 40 io] (OH)s; карбонаты, давсоиит - NaAl(OH)2 СО сульфаты, алюминит - А1г (ОН)г [504]'7Нг0 Г енетический тип месторождений Главные рудные минералы А1 Второстепенные и попутные рудные минералы Главные нерудные минералы Попутные ценные компо ненты Характерные структуры и текстуры руд Примеры месторождений. Бокситовые месторождения кор выветривания в том числе переотло- женные) по породам основного, среднего и кислого состава в условиях тропиков и субтро пиков М оногидратные бокситы бёмит; тригидратные бокситы гиббсит Диаспор, рутил, гематит, гётит Каолинит Ga,V, Ti, Землистая полосчатая, сланцеватая, псевдобобовая Висловское (Россия, Африка, Индия, Южная Америка, Австралия. Бокситовые месторождения осадочны е: а) континентальные озёрно-болотной фации; б) прибрежно-морские (переотложенные) а) Гиббсит, бёмит; б) диаспор, бёмит а) Гётит; б) гиббсит, гётит, гематита) Каолинит, карбонаты, унифицированный материал; б) карбонаты, глинистые минералы а) Каменистая, рыхлая, глинистая обломочная, оолито бобовая, брекчие- вая, сплошная; б) оолитовая, обломочная слоистая а) Тихвинская, Тиманская группа, Восточная Сибирь (Россия); б) Северо-Уральский бокситовый район (Россия, Венгрия, Франция, Южная Америка. Магматическое в связи со щелочными породами: а) уртиты, ийолиты, тералиты; б) сынныриты а) Нефелин; б) нефелина) Апатит, лопарит, титаномагнетит б) лейцита) Пироксены, полевые шпаты, сфен; б) калиевый полевой шпат, пироксен а-б) Ga, Rb, Cs, Y, Sr, Nb, Ti б) К Зернистая; массивная, пятнистая Кузнецкий Алатау, Кольский полуостров, Северное Прибайкалье, Забайкалье (Россия Генетический тип месторождений Главные рудные минералы А1 Второстепенные и попутные рудные минералы Главные нерудные минералы Попутные ценные компо ненты Характерные структуры и текстуры руд Примеры месторождений. Гидротермальные: а) в связи с процессами алунитизации алюмосиликатных пород в районах молодого вул канизма; б) низкотемпературные близповерхностные а) Алунит б) давсонит а) Диаспор б) киноварь, галенита) Кварц, глинистые минералы, барит б) карбонаты, флюорит, кварца, Р, V, б) Hg, а) Зернистая, землистая вкрапленная, сплошная; б) зернистая вкрапленная, прожил- ково-вкрапленная а) Загликское (Кавказ, Казахстан, Приморье (Россия); б) Кузнецкий Алатау Россия, Италия, Канада, США. Метаморфогенные: высокоглинозёмистые сланцы амфиболитовой фации Дистен, силлиманит, андалузит Ставролит Кварц, слюды - Зернистая; вкрапленная, сланцева тая Кольский полуостров, Урал, Иркутская область, Красноярский край (Россия. Экзогенные: а) коры выветривания глинистого профиля по кислыми щелочным породам; б) воздействие сернокислых растворов на терригенно-карбонатные породы а) Каолинит; б) алюминит а) Кварц, галлуазит, нонтронит; б) Карбонаты, глинистые минералы- а) Поропжоватые, сплошные массы; б) натёчные, сплошные массы а) Франция, Южная Америка б) Восточная Сибирь Россия, Германия, Франция Медь (Cu) -Главные рудные минералы самородные медь - Си; сульфиды: халькопирит - C u F e S 2 , халькозин - C 112 S, борнит - C u sF eS 4 , кубанит - C u F Второстепенные рудные сульфиды ковеллин - C u S ; сульфосоли блеклые руды - Си 1+ioCu2+2(As, Sb) 4S13, энаргит - минералы оксиды куприт - СО, тенорит - СиО; кислородные соли малахит - Си 2 (ОН)г[СОз], азурит - Сиз(ОН)г[СОз] 2 , брошаитит - Cu 4 ( 0 H)e[S 0 4 ], атакамит - СигС1(ОН)з; силикат: хризоколла - Cu 4 (QH) 4 [Si 4 0 io] -пНгО__________________________________________________ Г енетический тип месторождений Главные рудные минералы Второстепенные и попутные рудные минералы Главные нерудные минералы, породы Попутные ценные ком поненты Характерные структуры и текстуры руд Примеры месторождений. Магматический в расслоенных интрузивах формаций базит-гипербазитового ряда |