2.1.1 Загальна характеристика

Сірка у природі розповсюджена у вигляді сірчаних і кисневих сполук, які представлені сульфідами (пірит, марказит та ін.) і сульфатами (гіпс, ангідрит та ін.). Також сірка присутня у природних газах (H₂S, SO₂), нафтах, водах деяких джерел і входить до складу тваринних і рослинних організмів.

Лише незначна частина сірки, у верхніх горизонтах земної кори, зустрічається у самородному вигляді, але, як раз, ця сірка має основне промислове значення.

Основним споживачем сірки є хімічна промисловість, де вона використовується для отримання сірчаної кислоти, штучного волокна (віскози), різних технічних солей, для виготовлення пластмас, збагачення і переробки руд кольорових металів і урану, для вироблення фарб, синтетичного каучуку.

Також сірка широко використовується у паперовій, гумовій, фармацевтичній, харчовій, скляній, текстильній, промисловості, при виготовленні сірників і вибухових речовин. У сільському господарстві сірка використовується як засіб для боротьби із шкідниками і у якості мікродобрива, а також при лікуванні тварин.

Промислове значення мають сірконосні породи із вмістом сірки не менше 5 %.

Шкідливими домішками у сірці є селен, миш’як і бітуми.

У деяких випадках сірку отримують з колчеданних руд, ангідритів, гіпсів і сірчаних нафт.

2.1.2 Геохімія і мінералогія

Кларк сірки 4,7^.10^-2 %. Густина 2,05-2,08 г/см³, температура плавлення 112,8 ^оС, колір жовтий.

Самородна сірка буває аморфною і кристалічною, але у природних умовах стійка лише кристалічна сірка.

Ізоморфними домішками у складі сірки можуть бути селен, миш’як, телур, дуже рідко талій. До механічних домішків відносяться глиниста і органічна речовина, гіпс, краплини нафти, бульбашки газу. Домішки надають сірці червоне і буре забарвлення різної інтенсивності, навіть до чорного.

На повітрі сірка загоряється і горить синім полум’ям. У воді вона нерозчинна, а у нафті розчинна. Сірка погано проводить тепло і електричний струм, при терті заряджається негативно.

Руди сірки бувають мономінеральними або полімінеральними, але мономінеральні скупчення рідко мають промислове значення.

Сірка зустрічається в породах у вигляді лінз, гнізд, прошарків, прожилків, корок, натічних агрегатів, друз, щіток кристалів, а також у вкрапленому вигляді.

За літологічним складом серед руд самородної сірки розрізняють: вапнякові (кальцитові), кальцит-доломітові, мергелисті, глинисті, піщанисті, гіпсові, опалові, кварцитові, цілестинові руди. За текстурними ознаками виділяють руди вкраплені, прожилково-вкраплені, гніздово-прожилкові, смугасті та ін. За структурними ознаками відрізняють сірку дисперсну, прихованокристалічну та явнокристалічну. За вмістом сірки руди діляться на: дуже багаті (більше 40 % сірки), багаті 925-40 %), середні (10-25 %) і бідні (5-10 %).

2.1.3 Генетичні типи родовищ

За генезисом родовища сірки поділяються на ендогенні та екзогенні.

Ендогенні (вулканогенні) родовища розвинуті у областях молодої і сучасної вулканічної діяльності, виникають при поствулканічних процесах і поділяються на гідротермальні, ексгаляціонні (сублімати), вулканогенно-осадочні і родовища сірчаних потоків.

Гідротермальні родовища. Утворюються у результаті діяльності гарячих сірчанокислих вод, під дією яких відбувається переробка вулканогенних порід – андезитів, туфів, туфітів і туфобрекчій. При цьому, мінерали вказаних порід метасоматично заміщуються кварцом, опалом, сіркою, алунітом, сульфідами заліза та іншими низькотемпературними гідротермальними мінералами. Сірка виділяється при цьому у вигляді самородної, як при хімічній взаємодії розчинів із силікатами, так і при окисленні сірководню. Руди, частіше за все, представлені сірчаними кварцитами та опалітами. Сірка знаходиться в рудах у вигляді вкраплин і прожилків. Родовища даного типу нерідко мають великі розміри і характеризуються високим вмістом сірки – до 30-40 %.

Ексгаляціонні (сублімати) родовища. Утворюються за рахунок виділень газу в межах вулканів. При цьому, сірка відкладається в кратерах вулканів та у порожнинах і тріщинах на схилах вулканів безпосередньо з газового стану, а також при взаємодії різних газів між собою і з киснем атмосфери. Сірка накопичується у вигляді корок, щіток кристалів, жил, прошарків, гроноподібних агрегатів. Поклади даного типу мають невеликі розміри, але містять руди високої якості.

Вулканогенно-осадочні родовища. Утворюються в озерах на дні кратерів вулканів, де по тріщинах виходять гарячі джерела із сірководнем і сірчаним (SO₂) газом. Сірка при цьому осідає на дні озер разом із попелом та озерним намулом. Руди даного типу характеризуються шаруватою будовою і представлені сумішшю зерен сірки, опалу, сірчаного колчедану, частинок попелу.

Вищезгадані три генетичних типи родовищ самородної сірки зустрічаються разом і відомі у районах сучасної вулканічної діяльності – на Камчатці і Курильських островах, на Японських островах, у гірських районах західного узбережжя Північної і Південної Америки (США, Колумбія, Еквадор, Перу, Чилі, Болівія, Аргентина).

Родовища сірчаних потоків. Утворюються в результаті виливання розплавленої сірки через жерло та бокові тріщини вулканів. Сірка при цьому заповнює пониження рельєфу і поклади мають неправильну язикоподібну форму. Відомі сучасні утворення даного типу – вулкан Сіретоко-Єсан на острові Хоккайдо, 1936 р. Родовища даного типу відносяться до рідкісних.

Екзогенні родовища самородної сірки різноманітні, багаточисельні і мають найбільше практичне значення. Вони містять близько 90 % розвіданих запасів сирки світу і дають приблизно 95 % усього її світового видобутку. Щодо генезису цих родовищ, то він остаточно не з’ясований, існують лише різноманітні гіпотези. Найбільш обґрунтованою є гіпотеза біохімічного походження екзогенних родовищ. Згідно із цією гіпотезою родовища поділяються на сингенетичні та епігенетичні.

Сингенетичні родовища. Утворюються осадочним біохімічним шляхом. Накопичення сірки відбувається у басейнах лагунно-морського типу одночасно із накопиченням вміщуючих товщ сульфатно-карбонатного складу і при активній участі бактерій. Родовищам даного типу властива пластова, пластоподібна і лінзовидна форми покладів. Площа покладів досягає десятків квадратних кілометрів, товщина – до перших десятків метрів. Сірка концентрується у карбонатних осадах, тому руди даного типу родовищ є переважно кальцитовими, доломітовими і мергелистими. Сірка рівномірно розсіяна у таких рудах, але деяка її частина утворює корки, прожилки, включення неправильної форми. Вміст сірки у руді досягає 15-25 %, а інколи і більше.

Прикладами родовищ даного типу є родовища України (Передкарпаття – Роздольське, Язівське, Немирівське, Подорожнянське, Тереблянське, Буданівське), Росії (Водинське, Алєксєєвське, Сюкєєвське), Італії, Південної Франції, Іспанії.

У той же час, слід підкреслити, що генезис вказаних родовищ України є до сих пір однозначно не встановленим.

Епігенетичні родовища. Утворюються інфільтраційним біохімічним шляхом у межах вже сформованих гірських порід, які мають високу пористість і проникність. Пластові води, рухаючись у цих породах, розчиняють гіпси та ангідрити і насичуються сульфатами. Після цього, у результаті життєдіяльності бактерій у цих сульфатних водах, виникає сірководень, при наступному окисленні якого поверхневими водами сірка випадає в порожнинах порід у вигляді окремого мінералу.

Поклади даного типу розміщуються вздовж зон тектонічних порушень і часто пов’язані із верхніми частинами антиклінальних складок. Форма покладів різноманітна – лінзи, штокверки, або взагалі неправильної форми. Поклади не пов’язані із конкретними стратиграфічними горизонтами, як у родовищах попереднього типу. За літологічним складом руди бувають різноманітні – карбонатні, піщанисті, глинисті, конгломератові та ін. Середній вміст сірки 12-15 %, але в окремих ділянках може бути значно більшій.

Характерною рисою даних родовищ є розташування у межах нафтогазоносних районів.

Типовими прикладами даних родовищ є родовища Середньої Азії – Шорсу, Гаурдак та ін.

Особливим різновидом епігенетичних родовищ самородної сірки є родовища, пов’язані із породами соляних куполів (родовища соляних “капелюхів”). Поклади даних родовищ розташовані у нижній частині вапнякової зони соляних “капелюхів”. Виникли вони у результаті біохімічної переробки ангідритів, які містяться в розрізі вапнякової зони. У процесі цієї переробки спочатку виникав сірководень, а потім у результаті його окислення в порожнинах відкладалась самородна сірка.

Великі родовища даного типу відомі у США (штати Техас, Луїзіана і родовища під дном Мексиканської затоки), та у Мексиці. Багаточисельні рудопроявлення даного типу відомі на Україні (Дніпровсько-Донецька западина) і в Росії (Прикаспійська западина).

Крім вищезгаданих гіпотез утворення родовищ самородної сірки існують і інші гіпотези. Наприклад, припускають, що виділення сірки у самородному вигляді може відбуватись у результаті дії метану (CH₄) на ангідрит (CaSO₄) із утворенням кальциту (CaCO₃), води та сірки. Цим пояснюється зв’язок родовищ сірки із родовищами нафти і газу, де у значних кількостях присутній метан.