2. Свинец, цинк, серебро

Минералы названных металлов обычно встречаются совместно, находятся иногда в парагенезисе с медью и золотом и поэтому руды их получили название полиметаллических. Геохимически они связаны с умеренно кислыми магмами. Среднее содержание в земной коре цинка 0,02%, свинца 0,002%, серебра 0,00001 %.

Свинец идет на изготовление кабеля, свинцовых белил, экранов рентгеноаппаратуры, аккумуляторов, а также применяется в атомной промышленности, в антифрикционных и типографских сплавах.

Цинк употребляется как антикоррозионное покрытие (оцинкованное железо), в цинковых белилах, химической промышленности, сплавах (латунь, бронза, мельхиор), при изготовлении проволоки, а также в виде хлористого цинка для пропитывания дерева (железнодорожные шпалы).

Серебро издавна использовалось для изготовления монет, утвари, украшений. Соли серебра применяются в медицине, фотографии. Оно получило применение также и в точном приборостроении и электротехнике.

Важнейшими минералами полиметаллических руд являются свинецсодержащие — галенит PbS, буланжерит Pb5Sb4Su, джемсонит Pb4FeSb6Si4, церуссит РЬС03, англезит PbS04; цинксодержащие — сфалерит — ZnS (куб), вюртцит ZnS (гекс), каламин Zn/1(OH)2[Si207]Н20, смитсонит ZnC03; серебросодержащие (помимо примеси в галените и самородного серебра) — аргентит Ag2S, стефанит AgsSbS4, пираргирит Ag3SbS3, прустит Ag3AsS3 и др.

95

Среди полиметаллических (Pb, Zn, Ag) месторождений выделяются два главных генетических промышленных типа.

1. Скарповые. Образуются в районах развития карбонатных пород и гранитоидов. Рудные тела располагаются или на контакте этих пород или в удалении от него в породах кровли. Форма тел — пластообразные тела, жилы, столбообразные тела. Руды сплошные и вкрапленные. Главные рудные минералы — галенит, сфалерит, реже сульфиды меди и др. Сопровождающие — гранат, пироксен и др. значение месторождений второстепенное, известны в СССР Алтып-Топкан (Таджикистан), Тетюхе (ДВК), за рубежом — Франклнп-Ферпес (США).

2. Гидротермальные глубинные, главный промышленный тип, разделяется на три подтипа:

а) высокотемпературные – из зарубежных известны месторождения Сулливан (Канада) и Броккен-Хилл(Австралия). Рудные тела линзообразной и сложной форм. Главные рудные минералы: сфалерит, галенит, пирротин, магнетит, касситерит, и др. Сопровождающие – гранат, актинолит, турмалин и др. Производят до 30% мировой добычи свинца;

б) среднетемпературные месторождения залегают как в туфо-эффузивных породах (месторождения Алтая и Флин-Флон в Канаде), так и в карбонатных породах(Нерчинская группа в

Восточном Забайкалье и Ледвиль в США). Образуются путем метасоматоза или путем выполнения трещин. Вещественный состав руд – галенит, сфалерит и другие сульфиды; сопровождающие минералы – кварц, кальцит, реже барит;

в) низкотемпературные, образуются преимущественно метасоматическим путем в толщах карбонатных пород. Примерами являются месторождения долины р.Миссисипи (США) и хребта Каратау в СССР (Турланское и др.). Руды простого состава – галенит, сфалерит, пирит, марказит. Жильные – доломит, барит, немного кварца.

Алтайские полиметаллические месторождения. Систематическая разработка месторождении началась в начале XVIII в. главным образом на серебро и золото. За годы Советской власти стали добывать свинец, цинк, а также медь, благородные и редкие металлы. Месторождения располагаются в пределах Рудного Алтая в полосе северо-западного направления, длина которой около 400 км и ширина до 100 км.

Наиболее распространенными породами здесь являются сланцы и известняки кембро-силура, песчаники, сланцы, мергели, известняки девона, сланцы и туфы нижнего карбона, прорванные штоками кварцевых порфиров.

Рудные месторождения приурочены к двум тектоническим зонам северо-западного простирания. В первой из них развиты существенно медно-цинковые месторождения, во второй зоне, расположенной в 70 км к северо-востоку от первой, — собственно полиметаллические месторождения: Зыряновское, Сокольное, Лениногорское, Змеиногорское и др. На Ленин-огорском месторождении участок рудного поля представляет брахиантиклинальную складку широтного простирания, сложенную эффу-зивно-осадочными породами девона. Рудные тела, обычно залегающие согласно с вмещающими породами, по Морфологическим признакам можно подразделить на две группы:

а) метасоматические залежи сплошных сульфидов и

б) обрамляющие их зоны вкрапленного и прожилкового оруденения. ^

Тела сплошных сульфидов имеют длину в сотни метров, значительную мощность и

прослеживаются на достаточную глубину. Они обычно окружены чехлом почти чисто серицитовых (серицитолиты) и серицито-карбонатных пород (рис. 7.11). Массивные руды очень богаты, вкрапленные подвергаются предварительному обогащению.

96

Рис. 8.11. Геологический разрез Лениногорского (Риддерского) полиметаллического месторождения (по К.Ф. Ермолаеву) :

1 — серицито-карбонатные и серицито-кварцевые породы; 2 — оруденелые серицитизированные породы; 3 — алевролиты; 4 — минерализованные сланцы; 5 — сплошные сульфидные руды; 6 — микрокварциты с вкрапленным, гнездовым и прожилковым оруденением; 7 —зоны разломов и пострудных нарушений; 8 — туфы среднего состава; 9 — минерализованные туфы кислого состава; 10—туфы кислого состава; 11 — аллювиальные отложения

Месторождения Восточного Забайкалья расположены в бассейнах левых притоков р. Аргуни и приурочены к узкой, но длинной зоне северо-восточного простирания. В пределах зоны преобладающую роль играют разнообразные граниты палеозойского и частью верхнеюрского возраста, занимающие свыше половины всей площади Приаргунья. Широко распространены мощные карбонатные и песчано-сланцевые толщи нижнего палеозоя, дислоцированные в сложные складчатые структуры северо-восточного простирания и нередко сопровождающиеся целой серией разрывных

97

нарушений. На размытой их поверхности в прогибах залегают песчаники, конгломераты и эффузивы верхнеюрского и частично нижнемелового возраста.

Олово

Содержание олова в земной коре достигает 0,0006%, т.е. примерно в 17 раз менее меди и в 3 раза менее свинца.

Олово идет на изготовление белой жести (57%), припоев и антифрикционных сплавов (20%), бронзы (6%), фольги (6%) и на прочие нужды (16%). Мировые запасы олова без стран социалистического лагеря (по данным 1964 г.) оцениваются в 5,7 млн. т, из которых около половины сосредоточено в Малайе, Индонезии и Таиланде.

Генетические типы месторождений олова довольно разнообразны. Опуская пегматитовые и скарновые как месторождения второстепенные, выделяем следующие четыре главных типа.

1. Гидротермальные, высокотемпературные, глубинные. Сюда относятся касситерито-кварцевые и грейзеновые месторождения, связанные с кислой гранитной магмой. Касситерит обычно крупнокристаллический, сопровождаемый топазом, турмалинам, флюоритом, иногда вольфрамитом, молибденитом и др. Коренные месторождения нередко сопровождаются крупными россыпями.

2.Гидротермальные, высоко-среднетемпературные умеренных и малых глубин. Связаны с кислыми умеренно кислыми гранитоидами. Касситерит мелкозернистый, сопровождаемый сульфидами (пирротин, арсенопирит, халькопирит, станин и др.) , а также турмалином, хлоритами, карбонатами.

В РФ к таким месторождениям относится Хапчерангинское ( Восточное Забайкалье) , Эге-Хая и Депутатское (Якутия) , Хрустальное ( Приморье); из зарубежных – Лалагуа ( Боливия ).

3.Гидротермальные, средне-низкотемпературные малых глубин. Связаны с гранитоидами малых глубин. Касситерит тонкозернистый и ассоциирует с галенитом и сфалеритом. Примером их может служить Синанчинское месторождение в Приморье.

Близкими по составу являются месторождения, связанные с малыми интрузиями (риолитами), как, например, Потози в Южной Боливии. Последние имеют крупное промышленное значение.

4. Россыпи. Играют важную промышленную роль и дают 50-60% мировой добычи оловоносных концентратов. Образуются за счет выветривания пегматитов, грейзенов и кассетерито-кварцевых месторождений. Наибольшее значение имеют аллювиальные и делювиальные россыпи. Крупные элювиальные россыпи известны в Малайе, где выветривание ( в условиях тропического климата) распространяется до 20-30м.Касситерит в россыпях сопровождается вольфрамитом, шеелитом, магнетитом, цирконом и др.

В СССР промышленные россыпи олова известны в Восточном Забайкалье и в районе Чаунской губы.

Платина

Содержание платины в земной коре определяется десятимиллионными долями процента. Отмечается связь платины с основными и ультраосновным и породами.

Платина как тугоплавкий и весьма устойчивый в химическом отношении металл употребляется в тиглях, проволоках, электродах и прочих лабораторных изделиях, а также в ювелирном деле. Количество ежегодно добываемой платины в капиталистическом мире составляет около 16 т, палладия — около 12 т.

Платина в природе обычно встречается в самородном виде, образуя естественные

98

сплавы с другими металлами, из которых палладий, осмий, иридий, рутений и родий являются ценными и извлекаются попутно с платиной. Химические соединения платины в природе редки, из них имеют значение сперрилит (PtAs2) и стибиопалладинит (Pt3Sb). Минимальное промышленное содержание платины 2—5 г/т в рудах и 0,1—0,5 г/г песков в россыпях.

Промышленными типами месторождений платины являются магматические месторождения, среди которых выделяются два подтипа: а) кристаллизационные, представленные телами платиноносных хромитов в ультраосновных породах (месторождения Среднего и Северного Урала, в Канаде, Южной Африке, Колумбии); б) ликвационные, в которых платина находится совместно с минералами никеля и меди (Норильское в СССР, Седбери в Канаде). Главный тип месторождений платины — ликвационные месторождения.

. Золото

Кларк золота составляет 5•10~7%. Оно относится к числу широко рассеянных элементов и встречается обычно в очень низких концентрациях в различных горных породах, почвах , растениях. Золото растворено в водах морей и океанов, где оно содержится в количестве до 3-5мг\м3 воды.

Генетические типы месторождений золота довольно разнообразны. Ниже в самом кратком виде охарактеризованы пять основных промышленных типов.

1.Гидротермальные высокотемпературные, глубинные. Залегают среди гранитоидов и метаморфических пород. Чаще это кварцевые жилы, реже окварцованные участки. Характерна парагенетическая связь золота с кварцем и сульфидами (пиритом, арсенопиритом, блеклыми рудами, халькопиритом и др.). Золото самородное, выделения его различных размеров — от микроскопического до самородков. Промышленное значение важное. Месторождения СССР: Кочкарсюое (Южный Урал), Советский рудник (Сибирь). Из зарубежных — Колар (Индия) и Поркюпайн (Канада).

2.Гидротермальные среднетемпературные. Залегают в породах кровли гранитоидов или в самих гранитоидах. Рудные тела обычно имеют форму жил.

Состав руд: кварц, барит, карбонаты, пирит, халько-пирит, сфалерит, блеклые руды. Золото в самородном виде и в виде примесей в сульфидах. Имеют широкое распространение и большое промышленное значение. В СССР к этому типу относятся: Березовское (Урал), Степняк (Казахстан), Дарасун (В ос точи о е Забайкалье) и др. Крупные зарубежные месторождения Беидиго (Австралия), Материнская жила (США) и др.

3.Гидротермальные низкотемпературные малых глубин. Тесно связаны с альпийской вулканической деятельностью и представлены жилами и штокверковыми зонами. Характерны золото-серебряные руды с очень неравномерным содержанием металла. Встречаются теллуриды золота и серебра. Золото ассоциирует с халцедоновидным кварцем, баритом, адуляром и сульфидами. Классическими месторождениями этого типа, имеющими очень важное значение, являются Ком шток и Крипль-Крик (США), Эль-Оро (Мексика). В СССР близко к этому типу Балейское (Восточное Забайкалье).

Россыпи. Важное значение имеют элювиальные, аллювиальные и морские россыпи золота.

Элювиальные россыпи известны в СССР, но особенно крупные находятся в Западной Австралии в округе Кальгурли.

Аллювиальные россыпи очень широко распространены. Среди них выделяют русловые и долинные, известные в СССР в бассейнах рек Колымы и Алдана, и террасовые, особенно характерные для Ленского (Бодай-бинского) района.

99

Морские россыпи имеют меньшее распространение, но среди них встречаются крупные объекты (Аляска).

5. Метаморфизованные. К этому типу относятся золотоносные конгломераты, из которых крупнейшим в мире является Витватерсранд в Трансваале (ЮАР).

Рудные тела представлены пластами (рифами) конгломератов, которые прослеживаются по простиранию на десятки километров. Кроме золота, в рудах промышленное значение имеют уран, платиноиды и редкие земли. Месторождение Витватерсранда стоит па первом месте по запасам и добыче золота капиталистических стран. Подобного типа месторождения известны и в СССР, но они недостаточно еще изучены и разведаны.

Березовское месторождение находится на Среднем Урале. Разрабатывается свыше 200 лет. Район сложен зеленокаменными породами (порфириты, альбитофиры, хлоритовые и серицитовые сланцы). К югу и северу от месторождения обнажаются интрузии серпентинизированных ультраосновных пород, в 7км к югу находится Шарташский гранитный массив.

Балейское месторождение. Балейский район сложен палеозойскими метаморфическими породами и верхнепалеозойскими ундинскими гранитоидами, в которых расположена депрессия, выполненная юрскими и меловыми отложениями (рис. 7.12.). В северной части района находится крупный массив гранитоидов.

Риг. 8.12.. Схематический геологический разрез месторождения Балейской группы (Аu) (по Бернштейну и Мирчинк):

1 — песчаники с линзами конгломератов Сr12; 2 — полимикатовые песчаники Сr12; 3 — песчано-

конгломератовыё отложения Сr12; 4 — конгломераты Сr11; 5 — гранодиориты и граниты (варисские); 6 — дорудные дизъюнктивы (меловые); 7 — послерудные дизъюнктивы (третичные); 8 — кварцевые жилы и зоны оруденения

Ленские золотоносные россыпи. Ленский золотоносный район, первые россыпи в котором открыты в 1846г., занимает площадь более 80 000 км2.

100

Алюминий

Кларк алюминия составляет 7,45%. Он является одним из самых распространенных элементов земной коры. Имея небольшой удельный вес (2,7), алюминий в сплавах с медью, марганцем, магнием, никелем, цинком и другими обладает достаточной механической прочностью, что обусловливает его широкое применение в современной технике. Свыше 40% алюминия употребляется в авиа- и автопромышленности, 16%—в электропромышленности, 9% —в машиностроении.

Рудами на алюминий являются в настоящее время главным образом бокситы. Важное значение приобретает алюминиевое сырье из нефелина Na4Al3[AlSi50i7], силлиманита AloSiOs, алунита КА1з(504)2(ОН)б, каолинита AUiSi^n) (ОН)а и некоторых глин.

Алюминиевые руды разнообразны. Главное промышленное значение имеют бокситы. Но в последние годы СТАЛИ находить применение и другие виды алюминиевого, сырья. Генетические типы месторождений следующие.

1.Магматические. Представляют массивы щелочных пород — нефелиновых сиенитов, уртитов и др. Известны месторождения на Кольском полуострове (Хибины), в Красноярском крае (Горячегорское, Кия-Шалтырское) и др. Главным алюминийсодержащим минералом является нефелин. Запасы руд грандиозные, но использование их вследствие сложности технологии ограниченное.

2.Остаточные в коре выветривания. В условиях тропического климата возникают крупные латеритного типа месторождения бокситов, имеющие плащеобразную форму тел. Большое значение имеют месторождения Бразилии, Африки и штата Арканзас в США. В СССР такие месторождения редки (Красноярский край).

3.Осадочные месторождения бокситов разделяют на 2 подтипа:

1. Геосинклинальный. Крупные месторождения связанные с прибрежными морскими осадками и залегающие в мощных толщах карбонатных пород. Пластовые рудные тела, иногда собранные в складки, прослеживаются по простиранию на несколько десятков км. Руды диаспоровые и бёмитовые (моногидрата: с высоким содержанием глинозема. Имеют исключительно важное промышленное значение. Примером их могут служить бокситовые месторождения Северное («Красная шапочка» и др.) рич. 7.13 и др.

Рис. 7.13.. Схема геологического строения месторождения «Красная Шапочка» (по Д. В. Наливкину):

1 — темные битуминозные известняки среднего девона; 2 — пласт бокситов; 3 —

101

розовые известняки верхнего силура; 4 — порфириты; 5 — песчаники; 6 —. сланцы;

7 — сбросы

2. Платформенный. Месторождения связаны континентальными осадками, главным образом с отложениями озерно-болотной фации. Рудные тела разнообразны по форме: пластообразные, линзовидные, гнездообразные. Руды преимущественно гидраргиллитовые (тригидратные). В РФ к этому типу относятся месторождение Тихвинское (Ленинградская обл.), Амангельдинское (Казахстан) и группа Каменских (Урал). По промышленному значению они уступают геосинклинальным.

Месторождение «Красная шапочка» является из наиболее крупных месторождений Северо-Уральских бокситовых рудников (СУБР). Они располагаются в полосе бокситоносных пород протяженностью в 27км. в сл. порядке (с севера на юг): Сосьвинское, Черемуховское, Кальвинское, Красная Шапочка, Вагранское, Козьереченское.

Китойское месторождение силлиманитовых сланцев, находящееся в Восточном Саяне, было открыто в 1958 г.

В районе месторождения распространены глубоко метаморфизованные породы архея, образующие крупную синклиналь, крылья которой усложнены складчатостью высших порядков. Породы китойской свиты слюдянской серии архея представлены биотитовыми, биотито-амфиболовыми, пироксено-амфиболовыми гнейсами. Подчиненное значение имеют амфиболовые и силлиманитовые сланцы. Метаморфические породы прорваны гранитными интрузиями различного возраста и дайками диабазов.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ РУД РЕДКИХ, РАССЕЯННЫХ, РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ

Бурное развитие и достижения современной техники — автоматики, электроники, радиотехники, ракетной и атомной техники — в значительной мере связаны с использованием редких, рассеянных и редкоземельных металлов.

Редкие металлы

К редким металлам относятся литий (Li), бериллий (Be), цирконий (Zr), гафний (Hf), тантал (Та), ниобий (Nb). В этой же группе рассмотрим и бор (В), хотя он и не является типичным редким металлом.

Литий. Кларк лития составляет 0,005%; удельный вес его 0,56, почти в 5 раз легче алюминия. Он используется в цветной металлургии, входит в сплавы, отличающиеся высокой электропроводностью и пластичностью, в атомной промышленности (получение тяжелого водорода), в производстве смазочных масел, которые сохраняют физические свойства в температурных пределах от —60° до + 120°, при изготовлении аккумуляторов, в керамической промышленности.

Бериллий. Кларк бериллия составляет 0,0006%. Удельный вес 1,8, вдвое легче алюминия. В металлическом виде используется при работе атомных реакторов как источник и замедлитель нейтронов. Идет для изготовления бериллиевой бронзы и других сплавов, из которых производят детали машин и механизмов, подверженных усиленному напряжению и трению (рессоры,

пружины и др.). В виде солей применяется для изготовления бериллиевых светящихся составов (люминофоров), а в виде окиси — для специальных электрорадиоизоляторов.

Цирконий. Высокая термостойкость (1600—1700° у циркония и до 2500° у его двуокиси), химическая инертность к кислотам и расплавленным средам и другие его

102

ценные свойства определяют использование циркония в производстве быстрорежущих инструментов (сплавы циркония с медью, никелем, вольфрамом и молибденом), для изготовления стекловидных эмалей, электротехнического и химического фарфора и как огнеупорный материал для обкладки электропечей.

Рассеянные металлы

К рассеянным металлам могут быть отнесены цезий (Cs), рубидий (Rb), скандий (Sc), галлий (Ga), рений (Re), селен (Se), гафний (Hf), кадмий (Cd), индий (In), таллий (Т1), германий (Ge), теллур (Те), селен (Se).

Рассеянные металлы играют важную роль в современной технике и области их использования разнообразны; они применяются в сплавах с алюминием, магнием, медью, серебром в радиопромышленности, радарных установках (германий, рений); в телевидении, рефлекторах, подшипниковых сплавах авиационных моторов быстроходных самолетов (индий); в производстве трамвайных проводов (медно-кадмиевая проволока); в производстве красок (кадмий); для изготовления медицинских лечебных препаратов (германий) в виде рениевых и индиевых покрытий и т. д.

Редкоземельные металлы

Редкоземельные металлы, находящиеся в природе обычно в рассеянном состоянии, могут быть подразделены на две подгруппы:

а) цериевую — лантан (La),церий (Се), празеодим(Pz), неодим (Nd), прометий (Рт) и самарий (Sm);

б) иттриевую — иттрий (Y), европий (Ей), гадолиний (Gd), тербий (ТЬ), диспрозий (Dy), гольмий (Но),эрбий (Ег), туллий (Ти), иттербий (Yb), лютеций (Lu) искандий (Sc).

Радиоактивные элементы

Содержание в земной коре составляет (в весовых процентах) урана

3- 10~4, радия 1 •10-10, тория 8 -10~4.

В настоящее время, когда ядерное сырье имеет огромное промышленное и стратегическое значение, поиски, разведка и разработка месторождений радиоактивных элементов, особенно урана, проводятся большинством стран форсированными темпами.

Современные аллювиальные и прибрежно-морские россыпи с монацитом, шералитом и другими уран- и торийсодержащими минералами. Это знаменитые россыпи Траванкора в Индии, россыпи Бразилии, Цейлона, Нигерии.

Метаморфизованные докембрийские конгломераты, ураноносные и золотоносные. К этому типу относится очень крупное месторождение Витватерсранд в Южно-Африканской республике с запасами около 200 тыс. т урана (с содержанием 0,02—0,05% U3Os) и Блайнд-Ривер в Канаде с запасами около 300 тыс. т. металла при содержании в среднем 0,14% U308 в руде.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

103

Строительные материалы

Различают естественные строительные материалы, к которым относят различные осадочные, изверженные и метаморфические горные породы, и искусственные строи­тельные материалы, получаемые путем соответствующей обработки естественных строительных материалов.

Естественные каменные строительные материалы

Строительные материалы используются для кладки фундамента и стен зданий, для их облицовки, в качестве наполнителя в бетонах, для дорожного строительства, в виде кровельного материала и пр.

Месторождения естественных каменных строительных материалов разнообразны, среди них известны примеры почти всех генетических типов месторождений. Но следу­ет заметить, что наибольшее использование получили магматические, метаморфические горные породы и оса­дочные— известняки, песчано-гравийные породы. Ис­пользование того или иного месторождения естественных строительных материалов определяется качественными показателями сырья, удаленностью или близостью к по­требителю, транспортными условиями и условиями отра­ботки. Практически все месторождения каменных строи­тельных материалов отрабатываются открытыми спосо­бами.

Цементное сырье

Цементы относятся к строительным вяжущим вещест­вам, которые представляют собой порошкообразные ма­териалы, обладающие способностью при затворении с водой образовать пластичное тесто, затвердевающее в прочное камневидное тело.

Строительные вяжущие вещества подразделяются на 3 группы — гидравлические (твердеют на воздухе и в воде), воздушные (сохраняют прочность только на воз­духе) и автоклавного твердения (твердеют только в авто­клавах). Наибольшее применение в строительстве полу­чили гидравлические строительные вяжущие вещества, среди которых основным является портландцемент и его разновидности.

Основу портландцемента составляет тонкоизмельченный клинкер, который получается путем обжига искус­ственно приготовленной смеси известняка и глины. Обжиг ведется до спекания при температуре 1400—1500° в клинкерно-обжигательных вращающихся печах. Вместо известняка применяют также мел, известковый туф и другие материалы, содержащие углекислый кальций, а вместо глины — трепел, доменный шлак.

Растворы и бетоны на портландцементе обладают недостаточной стойкостью против выщелачивающего дей­ствия мягких вод, морской воды. Устойчивыми в таких условиях являются специальные пуццолановый портланд­цемент, пуццолановый сульфатостойкий портландцемент и др. Цементная промышленность выпускает свыше 20 видов гидравлических цементов.

При оценке качества цементного сырья исходят из свойств готового продукта — клинкера. Свойства клинке­ра характеризуются коэффициентом насыщения, сили­катным и глиноземным модулями, т.е. соотношениями главных окислов, обеспечивающими в наибольшей степе­ни процесс образования главных минералов клинкера (аллита 3Ca0-Si02 и др.).

Известняки ¹. Известняком называют осадочную гор­ную породу, состоящую из кальцита (СаС03) и некоторо­го количества доломитовых и глинистых примесей. Основ­ными типами известняков, выделяемыми по структурным признакам, являются кристаллические (обычно

перекристаллизованные осадочные), органогенные (состоят из скелетных остатков животных или растительных организ­мов, сложенных кальцитом или арагонитом, и цементи­рующей их массы тонкозернистого кальцита) и со сме­шанной структурой. Литологической разновидностью из­вестняков является мел.

Месторождения известняков являются осадочными, иногда осадочно-метаморфизованными (мраморы).

Мергель является осадочной породой и представляет смесь кальцита, иногда доломита, глинистого вещества и тонкого кварцевого песка. При содержании СаСОз более 78—80% мергель называется «высоким», менее 77— 76% —«низким». Мергель, не требующий для производ­ства портландцемента корректирующих добавок, назы­вается натуралом.

Комплекс мергелистых пород характеризуется частым чередованием пестроцветных слоев малой мощности. Не­которые месторождения мергеля характеризуются круп­ными пластообразными залежами мощностью до 100 м.

Мел — это разновидность известняка (СаСОз 96— 99%), состоящая в основном из остатков мельчайших ске­летных образований (остатков микроорганизмов) и тон­козернистого порошковатого кальцита, отложившегося химическим путем. Мел мягок; имеет землистый излом, не имеет отчетливой слоистости. Ценным качеством мела является чистота химического состава. При существенной примеси глинистого материала мел переходит в мергель.

Известны крупные месторождения мела осадочного генезиса, с запасами его в десятки миллионов тонн.

Глины

Глины представляют собой землистую горную породу сложного минерального состава с преобладанием алюмо­силикатов, размеры частиц менее 0,01 мм

В народном хозяйстве глина применяется для произ­водства кирпичей и черепицы, цемента, гончарной посу­ды, фарфора и фаянса, труб, плит, химической посуды, красок, для приготовления литейных форм, глинистых растворов, для очистки нефтепродуктов, органических масел и жиров, а также в бумажной, резиновой, химиче­ской и других отраслях промышленности. Промышленное использование глин основано на их свойствах принимать любую форму в сыром виде, твер­деть при обжиге и давать материал, не размокающий в воде, на их сорбционной способности, клейкости, связую­щей способности.

Среди глин, учитывая их применение, различают кера­мические, огнеупорные, кислотоупорные, формовочные, цементные, кирпичные и бентонитовые глины.

По минеральному составу различают следующие наи­более распространенные разновидности глин:

Каолинитовые, галлуазитовые и монотермитовые породы (глины); отличаются светлой (белой, желтой) ок­раской; в воде не разбухают.

Монтморилонитовые («бентониты») и бейделитовые глины восковидные, окрашенные в желтоватые, голу­бовато-зеленоватые или коричневые тона. С водой дают высокопластичное, липкое, мылкое тесто.

Гидрослюдистые глины, часто пестроцветные; как правило, песчанисты и пылеваты; малопластичны, в воде не разбухают.

Генезис месторождений глин различный. Различают глины и суглинки остаточные (в коре глинистого вывет­ривания на полевошпатовых породах) и переотложенные осадочные — морские, озерные, ледниковые, речные.

Сырье для химической промышленности и сельского хозяйства

105

В качестве сырья для основной химической промыш­ленности и сельского хозяйства используются природные минеральные вещества: фосфатные образования, соли, бораты, сера и серный колчедан, барит, флюорит и др. ².

1. Фосфатное сырье

Среднее содержание фосфора в земной коре состав­ляет 0,08—0,12% (по весу).

Природным фосфатным сырьем являются минералы из группы апатита.

Наиболее распространены фторапатит Са5[Р04]зF и хлорапатит Са5[Р04]зCl. Эти минералы входят в состав магматических и некоторых метаморфических горных пород. Аморфные и микрокристаллические разности апа­тита являются основной составной частью фосфоритов.

Фосфориты представляют осадочную горную породу, состоящую из фосфатов кальция и ряда других минера­лов— кварца, глауконита, кальцита и др. Окраска фос­форитов желтовато-серая, зеленовато-серая, коричнева­тая, бурая до черной.

Основу фосфатного вещества фосфоритов составляет высокодисперсный апатит.

Апатитовые магматические месторождения, связан­ные с комплексом щелочных пород (Хибины).

Фосфоритовые осадочные месторождения геосинклинального типа, к которым относятся крупнейшие ме­сторождения РФ (Каратау), Северной Африки (Ал­жир, Тунис, Марокко), западных штатов США. Необхо­димо отметить, что некоторые месторождения фосфоритов этого типа имеют промышленный интерес не только как источник фосфорита, но также урана, ванадия, циркония и редких земель. Вмещающими породами для фосфоритов являются мощные толщи карбонатных пород с подчинен­ным значением терригенных осадков. Фосфатные пачки содержат большое количество фосфоритовых пластов общей мощностью в десятки метров. Фосфориты преиму­щественно пластового типа с высоким содержанием Р205 — 22—36"%.

Фосфоритовые осадочные месторождения платформенного типа характеризуются широким распространени­ем на больших площадях, но имеют небольшую мощность пластов и соответственно меньшие запасы фосфатного сырья сравнительно с геосинклинальными месторождени­ями. К платформенным месторождениям фосфоритов от­носятся Вятско-Камское месторождение в Кировской об­ласти, Егорьевское месторождение в Московской области, Богдановское и Ново-Украинское в Северном Казахстане месторождения в Красноярском крае (Гурьевское), в Кемеровской области, в Ленинградской области и др. Вмещающими породами для фосфоритов являются слабо сцементированные песчаные, реже глинистые породы. Преимущественный тип фосфоритов желваковый. Содержание Р2О5—12—16%, но при обогащении получают промышленный концентрат с содержанием Р205 26— 35%.

Метаморфогенные месторождения образуются из осадочных фосфоритов на контакте с интрузивными по­родами или в процессе регионального метаморфизма. В результате раскристаллизации фосфатного вещества образуется апатит (месторождение Чулак-Тау в районе Каратау, Слюдянка в Восточной Сибири).

106

Рис. 8.13. Геологическая карта Хибинских тундр (по Е. Н. Володину):

1 — апатито-нефелиновые руды; 2 — ийолит-уртиты, малиньиты, рисчорритьг 3 — нефелиновые сиениты; 4 — фойяиты; 5 — щелочные сиенит-порфиры; 6 — хибиниты трахитоидные; 7 —хибиниты гравитоидные; 8— контактовые роговики; 9 — эффузивно-осадочная толща (докембрий); 10 — гнейсы (докембрий)

Было открыто в 1921 г. научно-исследовательской экспедицией, возглавляемой А. Е. Ферсманом. Эти месторождения, уникальные по сво­ему составу, строению и промышленному значению, име­ют мировую известность. Расположены они в центральной части Кольского полуострова и приурочены к массиву щелочных пород. Хибинский массив занимает площадь 1327 зале­гает среди докембрийских образований в форме лополита и имеет зонально-кольцевое строение (рис. 7.14.). Возраст щелочной интрузии последевонский (герцинский). В на­правлении от периферии к центру массива следуют разно­видности щелочных пород: нефелиновые сиениты, хибини­ты, ийолит-уртиты, рисчорриты, эгириновые нефелиновые сиениты, фойяиты

По генезису, апатитовые тела Хибинского массива представляют тип магматических месторождений. Они образовались при внедрении апатитонефелиновой маг­мы, обогащенной летучими и редкими элементами, в коническую полость внутри массива щелочных пород. Подчиненное значение имеют апатитонефелиновые поро­ды метасоматического происхождения, связанные с гид­ротермальной деятельностью щелочной интрузии является крупным объектом нашей фосфатной промышленности. В настоя­щее время здесь разведано и эксплуатируется несколько месторождений. Среди них известны Кок-Су, Ак-Джар, Ак-Сай, Чулак-Тау, Джаны-Тос, Герес и др

Соли

Среди известных в природе галоидных и сульфатных солей наиболее широкое потребление в промышленности имеют хлористый натрий (каменная соль) и калийно-магиезиальные соли.

Большое значение в качестве минерального удобрения имеют калийные соли. Общее

107

производство калийных удобрений капиталистических стран в 1964 г. составило 7,3 млн. г; из них США дали 2,6 млн. т, ФРГ — 2,9 млн. т, Франция — 1,7 млн. т.

Каменная соль — галит NaCl — используется в пище­вой промышленности (до 65%), в химии (получение со­ляной кислоты и всех солей натрия).

Калийная соль — сильвин КС1 — в качестве удобре­ния используется в сельском хозяйстве (90%) и исполь­зуется химической промышленностью для получения хлористого и каустического калия, поташа, селитры и других химических продуктов.

Соляные месторождения представлены следующими типами:

Залежи ископаемых солей, имеющие форму пла­стов, линз, куполов и штокообразных тел. Последние приурочены к брахиантиклинальным структурам. Мощ­ность залежей достигает 800—1000 м, площадь их выхо­дов— до десятков квадратных километров. Соляные за­лежи обычно перекрыты терригенными осадками — мер­гелями, известняками, глинами и глинистыми сланцами. В состав залежей входят галит, полигалит, сильвин, карналлит, гипс, ангидрит и другие минералы. Накапли­вались соли в третичный, юрский, пермский и кембрий­ский периоды. Это главный промышленный тип месторождений солей.

Накопления солей в современных соляных озерах (Баскунчак и Эльтон), а также в морских заливах и бух­тах (Кара-Богаз-гол).

Природные рассолы и соляные воды, находящиеся в недрах Земли.

К числу крупных месторождений калийных солей от­носятся Соликамское (Верхнекамское) в Пермской обла­сти и месторождения Западной Украины (Сгебникское, Калуш-Голынское), Белоруссии, Казахстана (Жилинское).

Самородная сера

Самородная сера характеризуется следующими свой­ствами: цвет обычно желтый, но при наличии примесей (мышьяка, селена, теллура, глины, гипса и др.) красно­ватый, коричневый до черного, удельный вес 2,03—2,07, твердость 1,5—2,5, плавится при температуре 114—119°, легко загорается на воздухе.

Типы месторождений самородной серы разнообразны и относятся к двум основным генетическим группам: экзогенной — осадочной и эндогенной-вулканогенной, причем основным промышленным типом является оса­дочный, на долю которого падает около 90% учтенных запасов.

Осадочные месторождения самородной серы свя­заны с химическими и биохимическими процессами.

По форме серосодержащие залежи подразделяют на:

1) пластовые, пластообразные и линзообразные (ме­сторождения Поволжья, Раздольное, Гаурдакское (рис. 69), Каракумское и др.);

2)гнездообразной формы (Шор-Су);

3)солянокупольные, приуроченные к соляным ку­полам.

Вулканогенные и вулканогенно-осадочные месторождения в основном связаны с вулканиче­ской деятельностью и представлены либо отложениями серы из сублиматов (газовых выделений) непосредствен­но в кратерах вулканов, либо осадками с серой (иногда до 30—50%) в отложениях озер, вблизи действующих вулканов (месторождения Камчатки, Курильских остро­вов, Японии,

Чили и Перу). Размеры их невелики и про­мышленное значение подчиненное, но некоторые из них успешно разрабатываются (Япония).

Флюорит

Флюорит (плавиковый шпат) CaF2. Некоторые раз­новидности флюорита содержат существенное количест­во иттрия и церия.

108

Области применения флюорита разнообразны. Глав­ными потребителями его являются химическая промышленность (в первую очередь производство плавиковой кислоты) и черная металлургия, которая использует флюорит в качестве флюса. Кроме того, он применяется для производства алюминия, в керамической промышлен­ности, для производства стекол и эмалей. Чистые, про­зрачные кристаллы представляют ценное оптическое сырье. В соответствии с этим различают следующие то­варные разновидности флюорита: 1) кислотный (химиче­ский), 2) металлургический (флюсовый), 3) эмалевый (керамический) и 4) оптический.

Калангуйское месторождение находится в Читинской области. Рудное поле сложено осадочными породами юрского возраста, представленными полимиктовыми песчаниками, перемежающимися с углистыми и углисто- глинистыми сланцами. Простирание пород близкое к ши­ротному, падение - крутое на юг. Флюоритные руды локализовались вдоль разрывного нарушения (сбросо — сдвига), секущего вкрест простирания породы юрской толщи. К этому нарушению приурочена главная жила флюорита гидротермального происхождения.

Сырье, используемое различными отраслями народного хозяйства

Слюда

Группа слюд, используемых в промышленности, представлена калиевой разностью — мусковитом К А12 [ А1S i з 01 о] [ОН]2 и магнезиально-калиевой слюдой — флогопитом KMg3[AlSi3O10][F,OH].

Благодаря таким свойствам, как способность изоли­ровать высокие напряжения (до 250—300 квт пластиной толщиной до 1 мм), жароупорность до 450° (темпера­тура плавления мусковита 1255—1260°), кислотоупор­ность, гибкость, эластичность и совершенная спайность (способность разделяться до тончайших пластин), слюда нашла широкое применение в электропромышленности и является незаменимой во многих электро- и радиоустановках и приборах. Слюдяная мелочь и порошок исполь­зуются как теплоизоляционный материал при изготовлении кровельных и смазочных материалов и др.

Различают забойный сырец — слюда, добытая в за­бое. Содержание забойного сырца определяется в кило­граммах на 1 м3 породы. Подвергнутый грубой обработ­ке (очистке) забойный сырец называют промышленным сырцом.

Товарная слюда по стандартам классифицируется на 9 номеров³ в зависимости от величины пластин, № 1 имеет площадь более 155 см2, а последний, № 9, — пло­щадь в 2—4 см2. Кроме того, слюда в зависимости от ее качества (чистоты, волнистости, трещиноватости) раз­деляется по сортам: мусковит — на 4 сорта и флогопит — на 3 сорта.

Мусковит извлекается из слюдоносных гранитных пегматитов. Такие пегматиты обычно находятся в докембрийских кристаллических комплексах, среди толщ , кристаллических сланцев и гнейсов (слюдяных, гранато­вых, дистеновых, амфиболовых, ставролитовых), в кото­рых они образуют многочисленные жилообразные, стол­бообразные, линзообразные и неправильные по форме тела протяженностью от десятков до сотен- метров и мощностью до десятков метров. Поля развития пегмати­тов обычно вытягиваются на десятки и сотни километров.

Месторождениями мусковита в СССР являются Мамайско-Чуйские, Карельские и др. За рубежом наиболее крупными являются месторождения в Индии (в 1961 г. добыто 28 195 т), Канаде, США, Мадагаскаре и Южно- Африканской республике.

Месторождения флогопита представлены двумя генетическими типами. Первый тип связан с породами архейских комплексов — гиперстеновыми, силлиманитовыми,

109

диопсидовыми и другими гнейсами, мраморами, доломитами и амфиболитами.

Месторождения флогопита в указанных породах представлены флогопит-кальцитовыми или флогопитовыми жилами, гнездами и минера­лизованными зонами, содержащими, кроме флогопита, диопсид, скаполит и апатит. Они образовались на кон­тактах известково-доломитовых пород с гранитоидами, вдоль которых просачивались высокотемпературные растворы, вызвавшие разложение породообразующих минералов и встречную диффузию компонентов, и имеют метасоматическое происхождение.

Флогопитовые месторождения первого типа находят­ся в Восточной Сибири (Слюдянка, Алдан).

Второй тип флогопитовых месторождений представлен зонами флогопита в ультраосновных магматических породах. Эти зоны образовались в процессе метасоматического изменения ультраосновных пород с образованием флогопита под воздействием постмагматических растворов, связанных со щелочными интрузиями. Представителями этого типа являются Ковдорское месторождени вермикулита и флогопита в Мурманской области Гулинское месторождение флогопита на севере Сибирской платформы. Запасы флогопита по этим месторождениям значительны.

Мамско-Чуйские месторождения мусковита расположены в Байкало-Патомском нагорье, в пределах Иркутской области. Известны с XVIIв. Месторождения приурочены к полосе сложнодислоцированных протерозойских гнейсов и кристаллических сланцев, прослеживающихся с юго-запада (от р. Большая Чуя) на северо-восток до р. Большой Патом) на протяжении около 300 км, при ширине выходов 30—50 км.

Асбест

Асбестом называют тонковолокнистый минерал, лег­ко распадающийся на отдельные волокна, причем эти волокна достаточно прочны и настолько гибки, что позво­ляет использовать их для изготовления текстильных или картоноподобных изделий высокой огнеупорности (до 700—800°).

Различают две группы асбестов: 1) хризотил-асбест Mg6[Si4O11][OH]6*Н20, тесно связанный с процессами серпентинизации ультраосновных пород и доломитов; 2) амфибол-асбест, амозит-асбест Fe7"[Si4011]2[0H]2; ан- тофилит-асбест H2(Mg, Fe)7Si8024; тремолит-асбест и актинолит-асбест Ca2(Mg, Fe)5(OH)2[Si4On]2.

Наибольшее применение асбест находит при изготов­лении асбесто-цементных изделий и строительных мате­риалов, асбестовых картонных и бумажных листов, в качестве термо и электроизоляционного материала (без­железистый хризотил). Значительное количество асбеста идет на изготовление автотормозных лепт. В настоящее время па основе асбеста вырабатывается около 2000 раз­личных видов продукции.

По длине волокна выделяют 8 сортов. Лучшие сорта используются в асбесто-текстильной промышленности, более низкие сорта (от 3-го до 6-го) —в асбесто-цементной (производство асбесто-цементных труб, электроизо­ляционных досок и др.).

Месторождения хризотил-асбеста являются эндоген­ными. Они связаны с процессами серпентинизации ультраосновных магматических пород и значительно реже доломитов под воздействием среднетемпературных гид­ротермальных кремнекислых или углекислых растворов на умеренных глубинах. Большинство геологов считают, что источником таких растворов являются гранитные интрузии.

Тальк

Применение в промышленности тальк получил благо­даря следующим его свойствам: белому цвету в порош­ке, жирности, скользкости, мягкости, прилипаемости, хи­мической инертности, электроизоляционной и флюсующей способности, высокой твердости после прокаливания. Тальк нашел применение в бумажной, парфюмерной, фармацевтической, керамической, резиновой, химической и других отраслях промышленности.

110

Магнезит

Магнезит представляет собой карбонатную породу, состоящую из минерала магнезита MgC03 и примесей кварца, талька и других минералов. Различают кристал­лическую и скрытокристаллическую разности магнезита.

Магнезит используется для производства огнеупорно­го кирпича и других изделий (90% всего добываемого магнезита), в металлургии — для получения металличе­ского магния, для производства абразивных изделий, термо- и звукоизоляционного материала, в химической и других отраслях промышленности.

Доломит

Доломит — (карбонатная порода, состоящая в основ­ном из минерала доломита CaMg[C03]2. Чистый доломит содержит, в процентах, СаО — 30,41; MgO — 21,86; С02— 47,73. Однако такой доломит очень редок, в нем часто присутствуют примеси кальцита, магнезита, карбонатов железа и марганца, гипса и др.

Доломиты используются во многих отраслях промыш­ленности как в сыром, так и в обожженном виде: для про­изводства огнеупоров, в качестве флюсов в черной метал­лургии, для производства магния, в промышленном, жи­лищном и дорожном строительстве, при изготовлении абразивов, в резиновой, бумажной, кожевенной, керами­ческой промышленности и в сельском хозяйстве.

Месторождения доломитов по генезису разнообраз­ны. Главными промышленными типами являются гид­ротермальные метасоматические залежи, образо­вавшиеся за счет пластов известняков при воздействии на них гидротермальных растворов, приносивших магний (Саткинское месторождение на Урале) и морские оса­дочные пластовые месторождения, входящие в состав карбонатных, галогенных и других формаций.

Графит

Графит представляет одну из кристаллических разно­видностей углерода и встречается в природе в форме пластинчатых кристаллов, а также в форме чешуйчатых, шестоватых и зернистых агрегатов. Главнейшие физико- химические свойства графита: серебристо-серый и черный цвет, металлический блеск; жирность и маркость; мягкость; высокая электропроводность и теплопроводность; огнеупорность и химическая инертность.

Графит и графитовые материалы нашли следующее применение в народном хозяйстве, часто не в чистом ви­де, а в составе сложных смесей:

при производстве графитовых тиглей для плавки цветных металлов и специальных сортов стали. Приме­няется кристаллический графит, содержащий не менее 85% графита и не более 3% летучих;

для смазки подшипников и других трущихся час­тей машин. Применяется мягкий крупночешуйчатый гра­фит без примеси твердых минералов (кварца);

при изготовлении электродов, осветительных углей, щеток для электромашин. Графит должен быть чистым и свободным от разлагающихся минералов;

при изготовлении блоков и деталей атомно-ядерных реакторов, в которых графит служит замедлителем нейтронов, вызывающих распад атомных ядер;

в литейном деле для покрытия форм. Применяется кристаллический и скрыто-кристаллический графит, со­держащий 60—70% графита и даже ниже;

для производства карандашей — мягкий, однород­ный графит без твердых примесей;

7) при изготовлении красок.

На территории СССР все главнейшие промышленные месторождения графита приурочены преимущественно к породам докембрия и палеозоя. К докембрийским отно­сятся крупное Завальевское месторождение Украины и очень крупные Союзное и Бироканское в Амурской об­ласти. С архейскими гнейсами и кристаллическими слан­цами связало крупное месторождение Иркутской обла­сти — Безымянское. Месторождения каменноугольного возраста поставляют главным образом аморфный

111

гра­фит: к ним относится Курейское месторождение Красно­ярского края