Свинцово-цинковые скарновые месторождения в мировом балансе запасов имеют подчиненное значение. Для России роль этих месторождений более существенна. Месторождения известны в Приморье (Николаевское, Верхнее и др.), Забайкалье (Смирновское и др.), Средней Азии (Алтын-Топкан), Швеции, Югославии, США и др.
Гидротермальные месторождения (плутоногенные) представлены жильными рудными телами. Вмещающие породы весьма разнообразны - гранитоиды, известняки, песчано-сланцевые отложения и др. В составе руд преобладают галенит и сфалерит, в меньших количествах содержатся халькопирит, пирит, пирротин, иногда блеклые руды, минералы серебра, нерудные - кварц, карбонаты, барит.
Месторождения чаще мелкие и средние по запасам. Промышленное значение этой группы скромное.
Месторождения известны на Северном Кавказе (Садонское, Згидское), в Средней Азии, Чехии, США, Канаде и других странах.
Колчеданные месторождения представлены двумя типами: колчеданно-полиметаллическими в вулканогенных формациях и колчеданно-полиметаллическими в терригенных формациях. Промышленное значение их весьма существенное, в них сосредоточено более 60% подтвержденных запасов.
Месторождения первой группы представлены широко известным рудно-алтайским типом, близким к нему типом куроко, хандизинским типом и другими. Они связаны с дифференцированными базальтоидными формациями. Среди пород, слагающих рудоносные формации, преобладают кислые вулканиты (лавы, лавобрекчии, туфы, игнимбриты), составляющие 45-50% от общего объема. Базальты, их туфы значительно уступают кислым разностям, составляя 10-15%. На долю осадочных пород - песчаников, алевролитов, известняков приходится до 35-40%.
Основные особенности этих месторождений находятся в прямой зависимости от состава, строения, эволюции рудоносной формации. Формирование рудных залежей происходило в двух основных типах обстановок: на куполовидных поднятиях и в депрессионных структурах.
Месторождениям первого типа свойственна линзовидная форма согласных рудных тел; хорошее развитие подрудных штокверковых зон, где часто сосредоточены значительные запасы руд (рис. 12). Месторождения второго типа, приуроченные к локальным депрессионным структурам, характеризуются пластообразной формой выдержанных по мощности рудных тел; слабым развитием подрудных зон или их полным отсутствием; преобладанием слоистых текстур руд. Пластообразные залежи простираются на сотни метров, иногда 1-2 километра; мощность их колеблется от нескольких метров до 15-20, иногда 50 м.
Рис.12 Разрезы рудных залежей Риддер-Сокольного месторождения: 1 - Юго-Западная, II - Победа (по данным Лениногорского рудника):1 - рыхлые отложения; 2 - алевропелиты; 3 - известковистые алевропелиты; 4 - серицитизированные алевропелиты; 5 - микрокварциты; 6 - серицит-хлорит-кварцевые породы; 7 - серицитизированные микрокварциты; 8 - агломератовые туфы смешанного состава; 9 - миндалекаменные плагиоклазовые порфириты; 10 - кварцевые альбит-порфиры; 11 -диабазы и диабазовые порфириты; 12 - полиметаллическая руда; 13-разломы
Рудные тела сложены в основном медно-свинцово-цинковыми и свинцово-цинковыми рудами, реже присутствуют медноколчеданные, барит-полиметаллические руды.
Зональность рудных залежей проявляется в смене (снизу вверх) серноколчеданных, медноколчеданных, медно-цинковоколчеданных, полиметаллических и барит-полиметаллических руд.
Вулканогенные колчеданные месторождения часто представлены крупными объектами. Это месторождения Рудного Алтая (Риддер-Сокольное, Карбалихинское, Тишинское и др.), Салаирского кряжа (Салаирское), Западного Забайкалья (Озерное). Представителями этого типа являются месторождение Куроко в Японии, месторождения Канады, Испании, США и многие другие.
Колчеданно-полиметаллические в терригенных формациях связаны с углеродистыми терригенно-флишоидными формациями, в состав которых нередко входят вулканические комплексы базальтового или риолит-базальтового ряда. Рудоконтролирующими структурами служат локальные палеодепрессии высоких порядков. Рудные тела, как правило, локализованы среди углеродистых черносланцевых комплексов, приуроченных к средним частям формаций. При этом отмечается, что рудовмещающие углеродистые толщи пространственно связаны с карбонатными и вулканогенными толщами. Предполагается, что именно вулканические комплексы служат основным источником рудообразующих растворов.
Примерами таких месторождений являются месторождения Большого Кавказа (Филизчайское, Катехское), Олокитского прогиба (Холоднинское), Енисеейского кряжа (Горевское и др.), австралийские месторождения - Маунт-Айза и др.
Некоторые месторождения локализованы в древних протерозойских и нижнепалеозойских комплексах и вместе с ними подверглись метаморфизму (Брокен-Хилл в Австралии, Салливан в Канаде). Вмещающие породы этих месторождений испытали складчатые деформации и метаморфизм, а руды перекристаллизованы.
Стратиформные месторождения. В большинстве случаев свинцово-цинковые стратиформные месторождения связаны с карбонатными формациями. Эти формации сложены известняками и доломитами, часто битуминозными, с прослоями черных сланцев, кремнистых пород. Фациальные особенности пород свидетельствуют о формировании их в мелководных прибрежно-морских, лагунных условиях.
Рудные тела стратиформных месторождений представлены согласными пластовыми и лентовидными залежами и размещаются в одном или нескольких стратиграфических горизонтах. Залежи отличаются большой протяженностью (от сотен метров до первых километров), шириной (800-1000 м) при мощности от 0,5 до 200 м. Руды сложены сфалеритом, галенитом с незначительным количеством пирита, марказита, халькопирита, барита.
Дискуссионным является вопрос о генезисе стратиформных месторождений. Наиболее вероятным представляется двухэтапный процесс формирования. В ранний гидротермально-осадочный этап из гидротермальных растворов эндогенного происхождения, достигавших морского дна, в застойной обстановке локальных палеодепрессий осаждались сульфиды в виде рудных илов. Преобразование сульфидов происходило на стадии диагенеза при участии органического вещества. Второй этап (регенерации) связан с тектоническими и метаморфическими процессами перекристаллизации и перераспределения рудного вещества.
Типичными представителями данной группы могут быть названы месторождения России (Сардана), Казахстана (Миргалимсай, Ачисай - рис. 13), Узбекистана (Уч-Кулач), США (долина реки Миссури и др.), Канады (Паин-Поинт) и других стран.
Рис. 13 Схематический разрез Миргалимсайского свинцово-цинкового месторождения в Каратау, Казахстан: 1 - известняки; 2 - доломиты; 3 - брекчированные известняки; 4 - рудные тела; 5 - тектонические послерудные нарушения.
3.3 Алюминий
Общие сведения и области применения
Алюминий был получен в 1865 году русским химиком Н.Бекетовым. В конце XIX в. его способ получения алюминия нашел применение в Германии и Франции. В 1886 году был изобретен способ получения алюминия путем электролиза криолито-глиноземных расплавов.
Алюминий благодаря своей легкости (плотность 2,7 г/см3), высокой электропроводности, большой коррозионной устойчивости и достаточной механической прочности (особенно в сплавах с Cu, Si, Mg, Mn, Zn, Ni и другими металлами) нашел применение в авиационной (его называют «крылатым металлом»), автомобильной и электротехнической отраслях промышленности, на транспорте, в строительстве, а также при изготовлении упаковочных материалов. Некоторые сорта бокситов используют для производства абразивов и огнеупоров.
Обзор ресурсов
Общие запасы бокситов, оцененные в 58 странах мира, составляют примерно 69 млрд. т, более 90% мировых общих запасов сосредоточено в 18 странах с тропическим и субтропическим климатом. Уникальными запасами обладают Гвинея, очень крупными Австралия, Бразилия, Вьетнам, Индия, Индонезия. В недрах этих стран заключено 63% общих запасов. Наиболее крупными подтвержденными запасами обладают Гвинея (20,8% мировых), Бразилия (14,6%), Австралия (11,3%), Ямайка (7,4%), Камерун (6,1%), Мали (4,5%). В этих странах сосредоточено 65% мировых подтвержденных запасов.
Производство Al составляет 20 млн. т. в год.
В России ощущается острый дефицит алюминиевого сырья, обусловленный отсутствием крупных месторождений высококачественных бокситов. Россия не обладает достаточными для внутреннего потребления запасами бокситов, и ее доля в мировом балансе запасов не достигает и 1%. Наиболее высоким качеством обладают диаспоровые бокситы Северного Урала, наиболее перспективна Среднетиманская группа месторождений. В России используются нефелинсодержащие породы: разрабатываются уртиты Кия-Шалтырского месторождения в Кемеровской области и нефелиновые сиениты Кольского полуострова.
Геохимия и минералогия
Кларк Al 8,05%. В эндогенных условиях алюминий концентрируется в щелочных нефелин- и лейцитсодержащих породах и анортозитах. Он накапливается также при процессах алунитизации, связанных с гидротермальной переработкой кислых вулканических образований.
В экзогенных условиях алюминий в форме коллоидных соединений мигрирует и осаждается в прибрежной зоне водоемов.
Алюминий входит в состав около 250 минералов, но промышленное значение из них в настоящее время имеют бемит и диаспор AlO(OH), гиббсит (гидраргиллит) Al(OH)3, нефелин Na3[AlSiO4]4, лейцит K[AlSi2O6] и алунит KAl3(OH)6[SO4]2. Перспективны для извлечения алюминия кианит, силлиманит, андалузит и каолинит.
Промышленные типы руд и кондиции
1. Бокситы - важнейшая алюминиевая руда. Это горная порода, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, глинистых минералов и кварца. В промышленных бокситах содержание Al2O3 больше 28%, соотношение Al2O3/SiO2 не меньше 2,6, содержание железа должно быть меньше 7,5%.
2. Небокситовое алюминиевое сырье.
Магматические породы: нефелиновые (в нефелиновых сиенитах Кия-Шалтырского месторождения установлено 0,825 г/т Pd и 0,04 г/т Au), уртитовые (содержат примеси платиноидов - в уртитах Кия-Шалтырского месторождения содержится 0,049 г/т Rh, в уртитах Горячегорского месторождения выявлено 2,9 г/т металлов платиновой группы), апатит-нефелиновые Кольского полуострова, Прибайкалья, Забайкалья и др. Al2O3 > 22,5%, SiO2 < 45%, Na2O+K2O > 9,5; Fe2O3 < 7%. Среди магматических пород перспективны анортозитовые, лейцитовые и другие высокоглиноземистые изверженные породы.
Гидротермальные алунитовые руды формируются в областях молодого вулканизма в результате воздействия вулканических сернистых газов и растворов, обогащенных серной кислотой, на вмещающие вулканические алюмосиликатные породы. Месторождения известны на Кавказе, Закарпатье, Казахстане, Средней Азии, Приморье. Руды, которые не требуется обогащать, должны содержать > 50% алунита и < 10% глинистых минералов.
Каолиновые глины, высокоглиноземистые аргиллиты (содержание Al2O3 > 30-35%).
Метаморфические руды: высокоглиноземистые сланцы кианитовые, андалузитовые, силлиманитовые. Крупнейшие месторождения кианитовых сланцев разведаны на Кольском полуострове, где могут разрабатываться открытым способом. Месторождения силлиманитовых сланцев имеются в Карелии, на Урале, в Иркутской области, Бурятии, Красноярском крае и в Казахстане. Используемые концентраты должны содержать (в %): Al2O3 > 54, Fe2O3 < 1,2, СaO < 0,8; K2O+Na2O < 1,6.
Геотехногенные отходы металлургических и горнодобывающих предприятий (хвосты обогащения углей, золы углей, отходы при переработке руд черных, цветных металлов и химической промышленности).
Промышленные типы месторождений
Все бокситовые месторождения относятся к экзогенным образованиям.
Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Месторождения выветривания (остаточные) образуются при латеритном выветривании алюмосиликатных пород шелочного, среднего и кислого, иногда основного состава в условиях тропического и субтропического климата. Основными рудообразующими минералами являются гиббсит и гематит с примесью бемита. Цвет бокситов обычно светло-розовый, бурый или красновато-коричневый. В верхней части бокситы представлены плотными каменистыми рудами с массивной, полосчатой и сланцеватой текстурой; в нижней - встречаются рыхлые и землистые разновидности. Помимо этого отмечаются бокситы брекчиевые, конгломератовидные или пористые.
Бокситы характеризуются высоким содержанием глинозема (51-62%), низким содержанием кремнезема (1-2%), оксидов железа (2-6%) и титана (2-3%).
Подавляющая часть мировых запасов (88%) заключена в месторождениях латеритного типа. Основное их количество располагается в Африке, Индии, Южной Америке, Австралии. К латеритному типу относятся и некоторые месторождения России (Висловское - рис.14, Шебекинское). В России погребенные латеритные месторождения бокситов выявлены в пределах Белгородского района КМА.
Рис. 14 Геологический разрез Висловского месторождения по В.Н. Клеклю и В.И.Сиротину: 1 - четвертичные суглинки; 2 - мергели; 3 - мел; 4 - пески; 5 - глины; 6 - глинистые пески, песчаные глины; 7 - известняки; 8, 9 - бокситы; 10 - аллиты; 11 - мартитовые и мартит-гидрогематитовые руды; 12 - магнетитовые кварциты; 13 - филлитовидные и хлорит-серицитовые сланцы
Осадочные платформенные месторождения залегают в континентальных отложениях преимущественно озерно-болотной фации, часто связаны с угленосными осадками. Они приурочены к краевым частям синеклиз, к эрозионно-тектоническим котловинам и долинам.