2. Карбонатитовый (Ковдорское месторождение в Мурманской области),
Скарновые месторождения образуются в зонах контактов магнезиальных метаморфических пород с внедряющимися в них гранитными интрузиями, Состав скарнов в основном флогопид-диопсидовый, Форма рудных тел пластообразная, жильная, гнездообразная.
Карбонатитовые месторождения образуются только в условиях платформенного режима на щитах и платформах, в областях завершённой складчатости. Особенностью флогопитовых месторождений является их тесная связь с интрузивными комплексами щелочно-ультраосновного состава. Такие комплексы формируют сложные многофазные интрузии центрального типа, развитие которых начинается с внедрения ультраосновных пород; более поздние магматические образования представлены ийолит-уртитами, нефелиновыми сиенитами; становление комплекса завершается собственно карбонатитами. Всему процессу становления щелочно-ультраосновных комплексов с карбонатитами свойственно сочетание магматических и метасоматических процессов.Флогопит возникает на разных стадиях при воздействии щелочных растворов на магнезиальные породы.
Наиболее важные по масштабам и качеству сырья скопления флогопита возникают до начала собственно карбонатитовых стадий процесса, после формирования щелочных пород, за счет метасоматического замещения флогопитом гигантозернистых разностей гипербазитов.Так основное флогопитоносное тело Ковдорского месторождения приурочено к зоне контакта гипербазитов и щелочных пород. Промышленная флогопитоносность тяготеет к гигантозернистым метасоматитам, которые размещаются в зоне контакта оливинитов с пироксенитами. На Ковдорском месторождении промышленная зона огибает оливинитовое ядро в виде подковы длиной в 8-10 км и мощностью до 1км. Флогопитовые рудные тела в этой зоне имеют линзовидную и жилообразную формы. Главная залежь - линза мощностью 10-100м прослеживается на несколько сотен метров В наиболее богатых рудных телах выход забойного сырца может составлять 400--500 кг/м3, иногда до 1000 кг/м3, а промышленного сырца 25--30 % по отношению к забойному сырцу; выход мелкочешуйчатой слюды -- от 35 до 50 % от объема горной массы.
Флогопитовые месторождения карбонатитового типа являются комплексными, сочетающими ряд рудных компонентов (Fe, Ti, Nb, Zr, TR, иногда Си, Pb и др.) и неметаллических полезных ископаемых (флогопит, апатит, вермикулит, флюорит, карбонатные породы).. На Ковдорском месторождении кроме флогопита добывается вермикулит, получают магнетитовый, апатитовый и бадделеитовый концентраты.
В России известны два района флогопитоносных карбонатитов - Маймеча-Котуйский на севере Сибирской платформы ( м-е Маган) и Карело-Кольский (м-е Ковдорское)
Промышленные месторождения вермикулита связаны с зонами выветривания месторождений флогопита и биотита (Ковдорское месторождение - Россия, Каратасское месторождение - Казахстан).
Мировые прогнозные ресурсы мусковита оцениваются в десятки миллиардов тонн. Наибольшим разведанным и прогнозным потенциалом обладают Индия, Россия, Бразилия, их разведанные и прогнозные ресурсы листового мусковита составляют около 10 млн т, что больше, чем во всех остальных государствах мира.
Россия располагает четырьмя флогопитоносны-ми районами с суммарными запасами 8,4 млн т, в том числе 92,3% - в Ковдорском месторождении (Кольский п-ов). Значительным сырьевым потенциалом флогопита обладают Канада, Малагасийская Республика, КНДР.
Мировые запасам вермикулита составляют порядка 200 млн т. Суммарные запасы вермикулита России составляют 47 млн т, из которых 43 млн т сосредоточено в Ковдорском месторождении.
Графит (С)
Единственный минералообразующий элемент графита - углерод. Свойства графита зависят от его кристаллической структуры. В отличие от алмаза она имеет слоистое строение. В связи с низкой твердостью и весьма совершенной спайностью графит легко оставляет след на бумаге, жирен на ощупь. Эти свойства графита обусловлены слабыми связями между атомными слоями. Графит имеет низкую удельную теплоемкость и высокую температуру плавления ( 3850° С). Благодаря этому, графит обладает чрезвычайно высокой огнеупорностью. Кроме того, он хорошо проводит электричество и тепло, не уступая по этим свойствам ряду металлов, устойчив при воздействии многих кислот и других химических реагентов, легко смешивается с другими веществами, отличается малым коэффициентом трения, высокой смазывающей и кроющей способностью. Все это привело к уникальному сочетанию в одном минерале важных свойств. Поэтому графит широко используется в промышленности.
Графитовые руды подразделяются на явнокристаллические (плотнокристаллические и чешуйчатые) и скрытокристаллические. Содержание углерода в минеральном агрегате (концентрате) определяет качество графита.
Благодаря своим уникальным свойствам графит находит применение в различных отраслях промышленности. Он широко используется в качестве огнеупорного материала, который в основном (до 70%) потребляется в черной и цветной металлургии. Как электропроводящий и химически стойкий материал графит применяется в электротехнике, химической и нефтехимической промышленности; в качестве смазочного материала -- в машиностроении, где используется для смазки трущихся деталей машин и приборов, а также при обработке металлов давлением. Находит применение графит также в производстве строительных материалов, красок и т.п.
В литейном производстве применяют в составе формовочных смесей, для присыпок, натирки стержней. Наиболее графитоемким является производство огнеупорных кирпичей и плавильных тиглей для выплавки особых сталей, цветных и благородных металлов.
В электротехнической промышленности графит используется для изготовления электродов, щелочных аккумуляторах. Одной из традиционных областей применения природного графита является производство карандашей.
Используется графит при производстве резины, копировальной бумаги, синтетических алмазов. В атомной промышленности из графита изготавливаются блоки и детали ядерных реакторов
В России и за рубежом основными потребителями графита являются металлургия, машиностроение, электротехника, химия и нефтехимия, карандашное производство.
Промышенно-генетические типы месторождений графита.
Выделяют 5 типов месторождений графита:
1. Магматические месторождения. Месторождения плотнокристаллического, чешуйчатого и скрытокристаллического графита образуются путём кристаллизации из магм кислого и щелочного состава. Плотнокристаллический графит образует неравномерные скопления в штоках, гнёздах, жилах; содержание его достигает 85%. Небольшие по запасам, но содержат высококачественный, плотнокристаллический графит (Черемшанское и Миасское месторождения на Урале);
2. Контактово-метасоматические месторождения локализуются в зоне контакта интрузий с карбонатными породами, К месторождениям такого типа относится Ботогольское месторождение в Восточных Саянах расположенное в зоне контакта осадочных и метаморфических пород с интрузией нефелиновых сиенитов. В нефелиновых сиенитах и в кристаллических известняках вблизи контакта находится около 30 рудных тел различной формы и размеров. Наиболее крупный из них Корнельский шток размерами 50х35м в плане и 80м глубиной. Наиболее богатые массивные плотнокристаллические руды содержат 60 -98% углерода, более бедные полосчатые и вкрапленные от 5% до 20%, но они легко обогащаются. Таким образом, месторождения этого типа сравнительно небольшие по масштабам, но содержат высококачественный, плотнокристаллический графит.
3. Высокотемпературные гидротермальные месторождения залегают в виде жил и линз среди гнейсов и кристаллических сланцев. Графитовые жилы мощностью до нескольких метров и протяженностью до несколько десятков метров образуют серии и группы на крыльях антиклинальных складок. Жилы зональные, сложены в центре плотнокристаллическим графитом, а у зальбандов - крупночешуйчатым графитом. К типичным для этого типа принадлежат месторождения Шри-Ланка.
4. Метаморфические в гнейсовых комплексах являются основным промышленным типом месторождений графита. Высококачественные чешуйчатые графитовые руды образовались за счёт рассеянного органического вещества в условиях глубокого регионального метаморфизма. Чешуйчатые вкрапленные руды образуют пластообразные и линзовидные тела с содержанием графита 2-30%. Завальевское месторождение входит в группу месторождений Украинского кристаллического массива, имеющих большую промышленную ценность благодаря высокому качеству графита, большим масштабам оруденения, лёгкости обогащения руд и возможности разработки открытым способом. Графитоносная толща состоит из нескольких горизонтов гнейсов, содержащих крупночешуйчатый графит. Месторождения такого типа имеются на восточном склоне Южного Урала, в Прибайкалье и на Дальнем Востоке.
5. Метаморфизованные в зоне контакта каменных углей с магматическими породами в результате контактового (термального) метаморфизма. Графитоносные тела имеют пластовую форму и сложены скрытокристаллическимграфитом. В Тунгузской графитоносной провинции, приуроченной к окраине Тунгузского каменноугольного бассейна, имеется несколько подоьных месторождений(Ногинское, Курейское и др.) Это пологозалегающие пачки пластов, состоящих из скрытокристаллического, иногда чешуйчатого графита с примесью пирита, кальцита, апатита. Мощность пластов составляет 6-20м. Месторождения считаются крупными, запасы графита в них составляют миллионы тонн.)
Мировые извлекаемые запасы графита всех разновидностей оцениваются в 1500 млн. т, а его мировое производство (добыча) (тыс.т) составляло в 1990 г. -- 669, в 1991 г. -- 621; крупными производителями графита являются КНР (185), Южная Корея (101), Украина (48,3), Россия (46,5), Австрия (39,4), Мексика (37). А производство наиболее ценного кристаллического графита в мире составило в 2000г - 478,8 тыс т.: из них в Китае -200 тыс. т.; в России - 7,45 тыс т., что не обеспечивает потребностей нашей страны.
Литература: [3] с.359-375; [2] с.42-64; [4] c.132-151, 231-241; [1] с. 93-119; [27,30, 3].
Лекция 7. (2часа). Магнезит. Тальк
Физические и технологические свойства, применение в промышленности, генетические типы месторождений ,размещение на территории России, ресурсы.
Магнезит MgCO3 и брусит Mg(OH)2.
Высокомагнезиальные минералы представленные в месторождениях кристаллической и скрытокристаллической разновидностями
Магнезит кристаллизуется в тригональной сингонии, форма кристаллов -ромбоэдры и скаленоэдры. Твёрдость 3,5- 4,5; плотность -3г/см3, совершенная спайность,. Практически в нём всегда содержатся примеси оксида железа, кальция, марганца, алюминия, кремния. Кристаллический магнезит образует зернистые мраморовидные агрегаты. Цвет кристаллического магнезита белый или желтоватый, а от примесей углистого вещества приобретает серую до черной окраску. Аморфный магнезит имеет белый цвет и фарфоровидный облик, образует натёчные гроздевидные формы, обладает раковистым изломом. Примеси окрашивают магнезит в кремовые, желтоватые, бурые или серые тона.
При обжиге до температуры 600-1000°С магнезит превращается в порошкообразную массу, называемую «каустическим магнезитом». Он входит в состав магнезиального цемента, обладающего исключительно высокими вяжущими, пластическими и гидравлическими свойствами и способен связывать различные минеральные и органические материалы. Магнезиальный цемент используется для производства строительных, отделочных, термо- и звукоизоляционных материалов, а также для изготовления абразивных изделий (карборундовые круги, жернова) Каустический магнезит используется для выработки огнестойких красок и как флюс в керамике.
При обжиге до температуры 1450-1800°С магнезит переходит в искусственный периклаз (MgO), называемый намертво обожжённым магнезитом, с температурой плавления 2800°С. Он абсолютно инертен к воде и углекислому газу, является ценным огнеупором. Он очень прочен при спекании порошка и применяется для наварки пода и стенок металлургических печей, для изготовления магнезитовых кирпичей, магнезитовых стаканов для сталелитейного, сернокислотного и цементного производства. Он также используется для получения металлического магния, лечебных препаратов (жжёная магнезия) удобрений и ядохимикатов, для различных целей в резиновой, бумажной ,керамической отраслях. На производство магнезитового порошка идёт 90% добываемого магнезита и весь брусит. В Японии,Англии,США налажено производство оксида магния из морской воды.
Брусит - мягкий минерал (твёрдость 2,5) с приятным перламутровым блеском, окраска его обычно белая, голубовато-белая, зеленовато-белая, бледно-розовая. Он менее распространён в природе, чем магнезит, но образует более качественные руды, перерабатываемые с меньшими энергетическими затратами. Переход брусита в периклаз происходит при 450°С.
Генетические типы промышленных месторождений