Свойства и применение в промышленности, генетические типы месторождений, их расположение, ресурсы.
Флюорит - плавиковый шпат(CaF2)
Флюорит в природе встречается в виде кристаллов и зернистых агрегатов.. Физические и технологические свойства: сингония кубическая, оптически изотропен, прозрачен, имеет низкий показатель преломления, способен пропускать ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, химически стоек, спайность совершенная, твердость 4, люминесцирует в катодных и ультрафиолетовых лучах, имеет высокую радиационную устойчивость, цвет разнообразный (от бесцветного, желтого, зелёного, голубого, до темно-фиолетового).
Бесцветные прозрачные кристаллы флюорита являются оптическим сырьём. Оптический флюорит используется в объективах ультрафиолетовых микроскопов, призменной оптике, вакуумных приборах, приборах инфракрасной термографии, в приборах ночного видения, астрономии, космической технике, силовой и квантовой оптике. Новым направлением использования кристаллов является изготовление объективов для производства микрочипов. В настоящее время в качестве оптического сырья в основном используются кристаллы, получаемые методом гидротермального синтеза. Основным мировым производителем искусственных кристаллов флюорита является Германия.
Основная масса флюорита используется как техническое сырьё Технический флюорит используется в химической промышленности для получения плавиковой кислоты и других соединений фтора (60% потребления), которые широко используются для производства высокооктанового топлива, всевозможных растворителей, хладореагентов, полимерных материалов, в ядерной технике. Кроме того флюорит используется при варке кварцевых стёкол, при плавке цинка и аллюминия, при получении металлического магния и др. В металлургии флюорит необходим в качестве флюса для понижения температуры плавления стали и разжижения образующихся шлаков. В цементной промышленности для понижения температуры обжига шихты, в фармацевтической промышленности,, при производстве синтетических моющих средств, особых сортов пластмасс и т.д. Широкое использование плавикового шпата в сталелитейной, алюминиевой, химической и других областях промышленности ставят его в число важнейших видов минерального сырья.
Генетические типы промышленных месторождений.
Наиболее важны в промышленном отношении следующие генетические типы месторождений (с дополнительным разделением по рудным формациям).
Пегматитовый (месторождения оптического флюорита).
Карбонатитовый (флюорит-редкоземельные месторождения).
Гидротермальный глубинный и умеренных глубин, объединяющий формации, связанные: а) с интрузиями лейкокра-товых гранитов (высокотемпературные грейзеновые флюорит-редкометальные и среднетемпературные флюоритовые месторождения во внешних зонах редкометальных рудных узлов); б) с порфировыми интрузивными и вулканогенно-интрузивными комплексами (среднетемпературные флюорит-полиметаллические месторождения); в) со щелочными интрузиями (среднетемпературные флюорит-бертрандитовые и флюорит-редкоземельные месторождения), г)Формации, не имеющие видимой связи с магматизмом, залегающие в осадочных породах--телетермальные (флюорит-сурьмяно-ртутные, флюорит- свинцово-цинковые, флюорит-баритовые, флюоритовы стратиформные (месторождения).
4. Вулканогенно-гидротермальный низкотемпературный малых глубин, включающий формации, связанные с проявлениями наземного базальтового или липарит-базальтового вулканизма (низкотемпературные флюоритовые, барит-флюоритовые, иногда бертрандит-флюоритовые месторождения).
Отдельные крупные объекты известны во всех перечисленных типах и формациях (кроме пегматитов); основное промышленное значение как источники получения плавикового шпата имеют грейзеновые флюорит-редкометальные, стратиформные флюоритовые, флюорит полиметаллические и гидротермальные флюоритовые месторождения малых глубин.
Пегматитовые месторождения являются ведущим природным источником оптического флюорита.
Пегматитовые тела аналогичны рассматриваемым в предыдущей лекции. Для них характерно наличие полостей содержащих крупные кристаллы мориона, раухтопаза и флюорита. Размеры кристаллов флюорита - до десятков сантиметров, окраска различная - от бесцветных до голубых и фиолетовых. Пегматитовые месторождения являются комплексными из них добывают помимо кристаллов флюорита ещё пьезооптический кварц, кварц для плавки, полевой шпат и др. Пегматиты с оптическим флюоритом известны в Казахстане.
Карбонатитовые (флюорит-редкоземельные) месторождения размещаются в щелочных интрузиях, где преобладают нефелиновые сиениты и йолиты.
В карбонатитовых комплексах изредка встречаются собственно флюоритовые месторождения, в которых жилообразные тела флюоритовых, флюорит-баритовых или флюорит-кальцитовых руд секут доломитовые карбонатиты, а иногда размещаются и во вмещающих осадочных породах. Таковы промышленные месторождения Индии, некоторые карбонатитовые массивы Намибии и ЮАР. Длина рудных тел в отдельных случаях достигает 500 м при мощности до 25 м при содержании СаF2 до 60 %.
Чаще, однако, в этом типе месторождений отмечаются комплексные флюорит-редкоземельные руды, в которых основными компонентами являются фторкарбонаты редких земель, флюорит же рассматривается как побочный продукт.
Грейзеновые и скарново-грейзеновые редкометально-флюоритовые месторождения тесно пространственно и генетически связаны с многофазными интрузиями кислых гранитоидов (аляскитов, лейкократовых гранитов). Становление месторождений рассматриваемого типа происходит в обстановке высоких температур на умеренных глубинах в непосредственной близости от куполовидных выступов гранитных массивов. Рудные поля такого типа характеризуются комплексным редкометальным оруденением (олово, вольфрам, бериллий), формирующимся при высокой активности фтора в рудообразующих растворах. Однако скопления флюорита возникают преимущественно при наличии в окружающих породах карбонатных (доломитово-известковистых) толщ.
В грейзенах, замещающих гранитоиды, локализуется в основном касситеритовая минерализация; содержание плавикового шпата в них обычно не превышает 5 %. В подвергающихся грейзенизации скарнах концентрируются флюорит и бериллиевые минералы. Они формируют трубообразные тела, массивных или ритмичнополосчатых руд. Содержание плавикового шпата в подобных образованиях достигает 80%. Бериллий и флюорит являются основными промышленными компонентами таких руд. Примером месторождений такого типа может служить Вознесенское меторождение (Приморье), являющееся одним из основных объектов по добыче флюоритового сырья в России.
Среднетемперытурные флюоритовые месторождения связанные с редкометальными гранитоидами, размещаются во внешних зонах рудных узлов в осадочных породах. В карбонатных породах при этом могут возникать метасоматические пластовые залежи флюоритовых руд. Месторождения могут обладать значительными запасами плавикового шпата, но встречаются сравнительно редко. Состав руд относительно простой -- флюоритовый, карбонатно-флюоритовый. Месторождения такого типа известны в Центральном Казахстане (Солнечное) и Забайкалье. Между высоко- и среднетемпературными месторождениями флюорита нет резких границ и возможно существование месторождений переходного типа.
Флюорит-полиметаллические месторождения, парагенетически связанные с малыми интрузиями или вулканогенно-интру-зивными комплексами умеренно кислого и среднего состава, формируются в областях тектоно-магматической активизации. Рудообразование характеризуется средними температурами и умеренными глубинами.
Рудные тела чаще всего жильные или жилообразные, иногда столбообразные; в карбонатных породах могут развиваться сложные метасоматические залежи. Основные минералы руд -- флюорит, барит, галенит, сфалерит. Встречаются комплексные флюорит-полиметаллические руды,
Месторождения широко распространены, хотя масштабы отдельных объектов обычно не выше средних. Подобные месторождения наиболее характерны для ряда районов Средней Азии (Такоб, Бадам и др.) и Казахстана (Таскайнар).
Среднетемпературные флюорит-бертрандитовые и флюорит-редкоземельные месторождения, парагенетически связанные с интрузиями сиенитов и монцонитов,. Комплексные руды этих месторождений образуют сложные метасоматические залежи в карбонатных породах Флюорит является второстепенным по значению компонентом руд, несмотря на довольно высокое его содержание (иногда более 60%). Кроме флюорита, бертрандита, фенакита, в рудах присутствуют в небольших количествах карбонаты, кварц, сульфиды. Флюорит-редкоземельные месторождения характеризуются содержанием фторкарбонатов редких земель. Но значение их в добыче и запасах флюорита невелико.
Низкотемпературные месторождения залегающие в осадочных породах, и образованные в обстановке умеренных глубин при очень слабом проявлении магматизма (телетермальные месторождения). По составу они разделяются на две группы: свинцово-цинково-барит-флюоритовые месторождения, и сурьмяно-ртутно-флюоритовые.
Первые залегают в карбонатных породах, образуя как пластовые метасоматические тела, так и жилы., но всегда подчиняются литологическому контролю. Вторые образуют месторождения с комплексным оруденением, содержание флюорита в них невысокое.
Вулканогенно-гидротермальные низкотемпературные малых глубин. Чаще всего месторождения представлены сериями жил или минерализованных зон дробления, реже - метасоматическими залежами в карбонатных породах Месторождения этого типа парагенетически связаны с проявлениями базальтового или липарит-базальтового вулканизма (Рис. 5).
Рис. 5. Разрез Даринского флюоритового месторождения.
1. осадочные породы; 2. интрузии; 3. кальцит-флюоритовые залежи.
Для данного типа месторождений первоисточником фтора являются мантийные очаги основных магм.
Состав руд прост: флюорит может образовывать мономинеральные рудные тела, может находиться вместе с кварцем и кальцитом, иногда в заметных концентрациях присутствуют барит и пирит.
Рудные тела представлены чаще всего жилами протяженностью от сотен метров до первых километров и мощностью от 1 м до нескольких метров, часто с чередующимися раздувами и пережимами. Жильные тела выполнения формируются даже в известняках и доломитах.
Масштабы отдельных месторождений достигают сотен тысяч тонн, реже--: первых миллионов тонн флюорита. Наряду с высокими сортами металлургического флюорита подобные месторождения дают иногда сырье для получения искусственного оптического флюорита.
В России месторождения этого типа распространены в Восточным и Западном Забайкалье, где выделены два протяженных северо-восточных пояса их развития -- северный, прослеживающийся через Бурятию и северо-восточную часть Читинской области (месторождения Наранское, Эгита, Усугли и др.), и южный, трассирующийся из юго-восточной части Читинской области на территорию МНР (месторождения Абагайтуйское, Солнечное, Шахтерское, и др.)..
За рубежом флюоритоносные провинции подобного типа имеются в Мексике и США..
Кроме флюорита источником фтора может служить апатит, содержание фтора в котором достигает 4%.,с ним из недр извлекается огромное количество фтора.
По данным на 1998 год добыча плавикового шпата велась в 32 странах и составила 4,7 млн. т. Лидерами по производству флюоритового концентрата являлись КНР ( 54,2% объёма мирового производства), Мексика и ЮАР.
Барит (BaSO4) и витерит (BaCO3).
В природе барит встречается в крупно- и мелкозернистых агрегатах и очень редко образует крупные прозрачные кристаллы (оптический барит). Барит.имеет высокую плотность (4,2- 4,7), поэтому его называют тяжелым шпатом. Твёрдость 2,5-3,5; у мелкокристаллического барита - обычно выше, чем крупнокристаллического; хрупок. Химически чистый барит характеризуется высокой белизной (эталон белизны), инертностью и безвредностью. Барит часто содержит примеси стронция и кальция, иногда - свинца, радия и кадмия. Барит отличается высокой поглотительной способностью по отношению к жесткому рентгеновскому и гамма-излучению. Он нерастворим в воде и кислотах.
Витерит имеет одинаковые с баритом физические, но резко отличающиеся химические свойства. Он относительно легко растворяется в углекислых водах и слабых кислотах, ядовит. В месторождениях встречается совместно с баритом.
Основной потребитель барита -- нефтяная и газовая промышленность (83--85%0) Барит (флотационный концентрат) используют в промывочных жидкостях при бурении скважин, при этом вредной примесью являются частицы с высокой твердостью (кварц и др.).
Существенное количество барита потребляет химическая промышленность. Барит (молотый и кусковой) используют для получения белой краски (литопона), а также для производства хлорида бария (яд для грызунов), нитрита и других соединений бария. Титанат бария ВаTiO3 -- сегнетоэлектрик, обладающий пьезоэлектрическими свойствами, применяют в радиосхемах и автоматических системах. Платиноцианат бария применяют для покрытия светящихся экранов приборов.