Рудная минерализация приурочена к пироксеновым и гранат-пироксеновым скарнам. Руды характеризуются комплексным составом, среди них выделяются олово-вольфрамовые, молибден-вольфрамовые и полиметаллически-вольфрамовые. Кроме W, Sn и Mo в рудах содержатся Au, Сu. Главные рудные минералы - шеелит, молибденит, касситерит; в меньших количествах присутствуют магнетит, пирротин, пирит, висмутин, халькопирит, галенит и сфалерит.
Скарновые месторождения имеют важное промышленное значение, в них сосредоточено около 25,6% запасов вольфрама (55% разведанных запасов России), добыча составляет 32%. Наиболее известные скарновые месторождения находятся в Приморье (Восток II - рис. 9, Лермонтовское), на Кавказе (Тырныауз), в Средней Азии (Лянгар, Ингичке, Чорух-Дайрон), в Китае, Канаде, США.
Рис. 9 Схема геологического строения месторождения Восток-П (по А.Н.Ивахину, с дополнениями Б.С.Чернова):1 - песчаники; 2 - кремнистые породы; 3 - известняки; 4 - спессартиты; 5 - роговики; 6 - гранит-порфиры, гранодиорит-порфиры, диоритовые и диабазовые порфириты; 7 - гранодиориты, плагиограниты; 8 - скарны; 9 - шеелит-кварцевые руды; 10 - шеелит-сульфидные руды; 11 - грейзенизация; 12 - разломы; 13 - зоны брекчий; 14 - границы рудовмещающего горизонта
Грейзеновые месторождения вольфрама генетически связаны с кислыми и ультракислыми лейкократовыми гранитами, обогащенными летучими компонентами: F, B, иногда калием и редкими щелочами. Оруденение приурочено к выступам, куполам и может быть локализовано как в самих куполах, так и породах кровли. Рудные тела имеют форму штоков, штокверков, реже жил или жильных зон. Последние прослеживаются по простиранию на десятки и сотни метров и до 300-500 м на глубину при мощности 0,3-0,5, реже до 1м. Вмещающие породы грейзенизированы, наибольшим развитием пользуются кварц-топазовые, кварц-слюдистые, кварцевые грейзены.
В большинстве случаев месторождения имеют комплексный состав руд: олово-вольфрамовый или молибден-вольфрамовый. Главные минералы руд - вольфрамит, молибденит, касситерит. Жильные минералы представлены кварцем, слюдами, плагиоклазом, микроклином, топазом, турмалином, флюоритом. Помимо Sn и Mo попутными компонентами являются Bi, Nb, Ta, Be, Au.
Грейзеновые месторождения играют существенную роль в балансе запасов вольфрама (42% запасов вольфрама зарубежных стран, 25% запасов России), но обеспечивают всего 6% добычи.
К числу наиболее известных районов их локализации относятся Забайкалье (Спокойнинское месторождение), Казахстан (Акчатау, Кара-Оба), Рудные горы Чехии и Германии, Монголия, Китай, Австралия.
Гидротермальные (плутоногенные) месторождения по составу руд, условиям локализации тесно связаны с грейзеновыми месторождениями. В отличие от последних они располагаются на большем удалении от куполовидных выступов рудоносных интрузивов. Нередко эти два типа совмещаются в одном месторождении, будучи связанными постепенными переходами.
Рудные тела представлены штокверками, чаще жилами. Протяженность жил составляет десятки и сотни метров, а их свиты прослеживаются на несколько километров. Средняя мощность - 0,5-1м, глубина по падению - 300-500 м.
Руды характеризуются комплексным составом, среди них выделяются кварц-вольфрамитовые, кварц-гюбнеритовые, касситерит-вольфрамитовые, кварц-сульфидно-вольфрамит-гюбнеритовые. Главные минералы руд - вольфрамит, касситерит, молибденит, висмутин; в меньшем количестве пирротин, пирит, арсенопирит, халькопирит, сфалерит, галенит. Жилы сложены в основном кварцем, которому сопутствуют турмалин, плагиоклаз, мусковит, микроклин, топаз, флюорит, апатит.
Вмещающие породы грейзенизированы, участками наблюдается турмалинизация, окварцевание, березитизация. Иногда на месторождениях наблюдается зональность, связанная со сменой кварц-вольфрамитовой ассоциации сульфидной, кварц-флюоритовой и пострудной карбонатной.
Плутоногенные месторождения пользуются широким распространением, в них находится около 15% разведанных запасов и более 50% добычи вольфрама. Наиболее известные месторождения находятся на Чукотке (Иультин), в Забайкалье (Холтосон - рис. 10, Букука), Казахстане, Португалии, Великобритании, Франции, Канаде, Австралии.
Гидротермальные (вулканогенные) месторождения - редкий тип месторождений. Месторождения характеризуются комплексным составом руд (Sn-W-Bi, Sn-Ag-W, Hg-Sb-W), в которых вольфрам имеет обычно подчиненное значение. Месторождения располагаются в областях современного и молодого вулканизма и обнаруживают связь с вулканитами андезит-дацит-риолитового состава. Рудоносными структурами служат вулканические купола, жерловые зоны. Рудные тела представлены штокверками и жильными зонами. Наиболее существенными по масштабам являются месторождения боливийского типа, охарактеризованные в разделе «Олово». Помимо этого известны месторождения киноварь-антимонит-шеелит-ферберитовые, которые как вольфрамовые большого значения не имеют.
Стратиформные месторождения. Этот тип месторождений выделен сравнительно недавно - с 70-х годов. Существуют противоречивые точки зрения на генезис рудных объектов, не имеющих связи с магматическимим формациями.
Рис. 10 Схематический геологический разрез через центральную часть Холтосонского месторождения (по А.Щеглову и Т.Буткевичу):1 - кварцевые диориты; 2 - микродиориты и диоритовые порфириты; 3 - бостониты; 4 - серые сиениты; 5 - серые кварцевые сиенит-порфиры; 6 - установленные (а) и предполагаемые (б) кварц-сульфидно-гюбнеритовые жилы; 7 - тектонические зоны и нарушения
Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Россыпи вольфрама тесно связаны с коренными грейзеновыми и плутоногенными гидротермальными месторождениями, расположены в непосредственной близости от них и отрабатываются часто совместно с ними. Элювиальные и аллювиальные россыпи характеризуются небольшими масштабами. Содержание вольфрамита в них от 0,3 до 20 кг/м3. Месторождения известны в Магаданской области, Якутии, Забайкалье (Шерлова Гора), Казахстане, Китае, Бирме, Таиланде, США.
3. Цветные металлы
3.1 Медь
Общие сведения и области применения
Медь известна с древнейших времен - это один из первых металлов, освоенный человеком. Период широкого освоения плавки меди и бронзы в III-II тысячелетии до н.э. получил название «бронзового века».
Медь обладает комплексом замечательных свойств - высокой электропроводностью, химической устойчивостью, пластичностью, способностью образовывать сплавы с различными металлами. Наиболее широко применяются сплавы меди с оловом (бронза) и цинком (латунь), с никелем (мельхиор) и алюминием (алюминиевые бронзы). Сплавы используются в электротехнике, средствах связи, транспорте, машиностроении, пищевой и химической отраслях промышленности. По объему производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.
Обзор ресурсов
Общие запасы меди в 92 зарубежных странах превышают 800 млн. т, в том числе подтвержденные - 550 млн. т. Наиболее крупными запасами владеют Чили, США, Китай, Польша, Перу, Замбия, Канада, Заир, Австралия. По разведанным запасам Россия занимает III место в мире. В России запасы меди учтены на 121 месторождении, 72 из которых являются собственно медными, остальные - комплексными; основные запасы сосредоточены на Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье.
Всего в мире добывается свыше 9,3 млн. т меди. Основными производителями являются Чили, США, Канада.
Геохимия и минералогия
Кларк Cu 0,00473%. В основных породах содержание меди выше, чем в кислых. Тем не менее, промышленные концентрации меди возникают как в связи с основным, так и кислым магматизмом.
В экзогенных условиях медь характеризуется высокой миграционной способностью.
Известно более 170 минералов меди, промышленное значение имеют: самородная медь, халькопирит CuFeS2, борнит Сu5FeS4, халькозин Cu2S, ковеллин Cu2S CuS2, теннантит 3Cu12SAs4S13, тетраэдрит 3Сu12SSb4S13, куприт Cu2O, тенорит CuO, малахит Cu3(OH)2[CO3], азурит Cu3(OH)2[CO3]2.
Типы руд и кондиции
Медь извлекается из сульфидных руд (до 80%). Остальная добыча приходится на карбонаты, оксиды, силикаты и самородную медь. Минимальное промышленное содержание - 1%, при больших запасах комплексных руд допускается как приемлемое для промышленной отработки содержание 0,5%.
Промышленные типы месторождений
Месторождения меди весьма разнообразны. Среди промышленных месторождений выделяют: магматические, карбонатитовые, скарновые, гидротермальные плутоногенные (меднопорфировые), колчеданные, стратиформные (медистые песчаники и сланцы).
В России основное значение по запасам и добыче имеют месторождения четырех типов: медно-никелевые, медно-порфировые, медно-колчеданные и медистых песчаников и сланцев.
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Магматические месторождения. В этой группе выделяется два неравноценных типа: сульфидные Cu-Ni месторождения базит-гипербазитовых формаций; Cu-Ti (или ванадиево-железо-медные) месторождения в габброидах.
В месторождениях первого типа (формация сульфидных медно-никелевых руд) сосредоточено 1,8% запасов меди зарубежных стран. Значительно более существенное значение они имеют в балансе запасов и добыче меди в России (почти 45%). Характеристика этих месторождений приводится в разделе «Никель». Два из этих месторождений - Талнахское и Октябрьское - относятся к числу уникальных по запасам меди.
Медно-титановые месторождения немногочисленны и невелики по запасам меди. Они связаны с дифференцированными массивами габброидов платиноносного пояса Урала, где известно несколько небольших объектов. Наиболее известное и типичное - крупное Волковское месторождение на Урале (2,5% общероссийских запасов меди). Медные руды образуют зону протяженностью свыше 3 км. На месторождении насчитывается около 200 рудных тел, большая часть их сложена медносульфидными, титаномагнетитовыми и апатитовыми рудами. Главные минералы - борнит, халькопирит, немного халькозина, ванадийсодержащий титаномагнетит, апатит. Медносульфидное оруденение имеет вкрапленный характер. Среднее содержание Cu 0,65%. Главным промышленным компонентом является медь, существенное значение имеют Fe, V, Ti и P. Отмечены примеси Au, Ag, Pd, Pt, Se и Te.
Карбонатитовые месторождения. Этот тип месторождений был выделен недавно благодаря открытию уникального по запасам, но пока единственного в мире промышленного месторождения Палабора в ЮАР. Это комплексное месторождение, приуроченное к массиву ультраосновных щелочных пород, представляющему трубообразное тело диаметром 0,5-0,7 км, прорывающее архейские граниты. Карбонатиты находятся в центральной части массива. Медная минерализация локализована в карбонатитах и представлена прожилками и зонами вкрапленности. Главные минералы меди - борнит, халькопирит, кубанит. Отмечаются примеси других минералов - торианит, бадделеит и др. Среднее содержание Cu - 0,68%. Рудное тело прослежено до глубины 900м. Запасы Cu - 1,5 млн. т. Помимо Cu, магнетита и апатита из руд извлекают U, Th, Au, Ag.
Скарновые месторождения формируются в экзоконтактовых зонах гранитоидных интрузий, прорывающих известняки. Возникающие в этих условиях известковые скарны гранат-пироксенового состава образуются и по вмещающим породам и по гранитоидам. Промышленные рудные тела характеризуются сложной морфологией, небольшими размерами, комплексным составом руд. В этих месторождениях обычно сочетание борнит-халькопиритового и магнетитового оруденения. Руды прожилково-вкрапленные. Содержание меди высокое, но неравномерное, в среднем 1,5-3%. Сопутствующими компонентами являются Fe, Au, Co, Ag, Se, Te, Mo.
Скарновые месторождения многочисленны, но обычно невелики по масштабам. Доля их в мировых запасах 3,2%, в России роль этого типа более существенна.
К скарновым относятся месторождения Турьинской группы на Урале, Юлия в Западной Сибири, Саякское в Казахстане, месторождения США, Мексики, Перу и др.
Гидротермальные плутоногенные месторождения. Среди плутоногенных гидротермальных месторождений выделяют меднопорфировые, связанные с гипабиссальными порфировыми интрузиями умеренно-кислого состава и жильные. Меднопорфировые месторождения играют главенствующую роль в запасах и добыче меди таких стран, как Чили, США, Перу, Мексика, Индонезия, Иран, Филиппины. Им свойственен ряд особенностей: связь оруденения с порфировыми интрузиями гранитоидного состава; прожилково-вкрапленный штокверковый характер минерализации, развитой в эндо- и экзоконтактовых зонах порфировых штоков; устойчивый минеральный состав руд (главные минералы - пирит, халькопирит, магнетит, молибденит); относительно низкие содержания меди в первичных рудах; выдержанная зональность оруденения и гидротермально измененных пород; крупные и гигантские масштабы; комплексный многометальный состав руд, их высокая технологичность, пригодность для отработки большими карьерами. Они заключают 61,9% мировых подтвержденных запасов.