Месторождения неметаллов

1.Хибинские месторождения апатитов.

1 - четвертичные отложения; 2 - карбонатиты; 3 - фойяиты массивные;4 - фойяиты трахитоидные; 5 - лявочорриты; 6 - апатит-нефелиновые и сфен-апатитовые руды; 7 - рисчорриты биотитовые; 8 - рисчорриты эгириновые; 9 - ийолит-уртиты; 10 - хибиниты массивные; 11 - хибиниты трахитоидные; 12 - зеленые и другие сланцы, габбро-диабазы, диабазы среднего протерозоя в приконтактовой части, местами ороговикованные; 13 - гнейсовидные диориты и биотитовые гнейсы архея в приконтактовой части, местами фенитизированные.

Хибинский массив щелочных пород находится в центральной части Кольского полуострова. В плане он имеет эллипсоидальную несколько вытянутую в субширотном направлении форму (45x35 км).

Вмещающие породы в экзоконтакте массива изменены: АR гнейсы (на севере и востоке) сиенитизированы и в непосредственном контактепревращены в фениты; зеленокаменные PR породы свиты имандра-варзуга (на юге и западе) в зоне до 400 м ороговикованы. По геофизическим данным контакты массива круто падают, а затем на глубине 6-8 км выполаживаются с образованием воронкообразной формы. Внутреннее концентрически-зональное (в плане) строение Хибинского массива обусловлено последовательным расположением разомкнутых на востоке колец (подков), сложенных от периферии к центру хибинитами, трахитоидными хибинитами, рисчорритами, ийолит-уртитами и апатит-нефелиновыми породами, лявочорритами, фойяитами. В закрытой четвертичными отложениями восточной части массива установлено наличие карбонатитового штока (700 м в поперечнике).

Многочисленные апатит-нефелиновые месторождения массива пространственно игенетически связаны с коническим интрузивом ийолит-уртитов, вытянутым в длину на 75 км при максимальной мощности около 2 км. Комплекс ийолит-уртитов представляет серию разновидностей (уртиты, ийолиты, мельтейгиты, якупирангиты, луявриты), отличающихся структурно-текстурными характеристиками и количественными соотношениями главных минералов. Апатит-нефелиновые и сфен-апатитовые руды связаны с ийолит-уртитами промежуточными образованиями (апатитовые уртиты, сфеновые ийолиты и т.п).

Месторождения различаются по морфологии, размерам, условиям залегания рудных тел и качеству слагающих их руд. Это могут быть простые, весьма значительные по размерам (100-200 м мощностью и протяженностью в несколько км) пологопадающие пластовые апатит-нефелиновые залежи (Кукисвумчорр, Юкспор), либо сложно построенные многоярусные рудные зоны, образованные крутопадающими согласными рудными линзами или горизонтами брекчиевых руд (Коашва, Олений ручей).

Руды сложены апатитом (20-70%), нефелином (20-45%), эгирин-авгитом (5-20%), сфеном (1-18%) и титаномагнетитом (0,5-5%). Повсеместно распространенные апатит-нефелиновые руды обнаруживают пятнистую, пятнисто-полосчатую, линзовидно-полосчатую, крупно- и мелкоблоковую, массивную, сетчатую и брекчиевую текстуры. Наиболее богатые пятнистые и пятнисто-полосчатые руды (среднее содержание Р2O5 около 29%) локализуются обычно в центральных частях рудных тел. Сфен-апатитовые руды характеризуются массивной текстурой и тяготеют к висячему боку крупных пологопадающих залежей, а брекчиевые апатит-эгирин-нефелиновые образования - к их лежачему боку.

Формирование Хибинского щелочного массива происходило путем последовательного многостадийного внедрения щелочного магматического расплава мантийного происхождения в позднедевонское время. При этом апатит-нефелиновые руды представляются продуктом конечной кристаллизационной дифференциации обогащенной фосфором ийолит-уртитовой магмы, поступавшей по конической трещине отслоения между более ранними хибинитами краевых частей и несколько более поздними нефелиновыми сиенитами центральной части массива. Наиболее поздним образованием в массиве является карбонатитовый шток ядра.

Помимо фосфора руды содержат в промышленных количествах фтор, алюминий, титан и редкие земли; кроме того, нефелин является ценным сырьем для получения портланд-цемента, содопродуктов и алюмокалиевых квасцов, сфен может использоваться в лакокрасочном производстве, а эгирин - в керамической промышленности для изготовления глазурей.

2. Месторождения фосфоритов Кара-Тау.

В строении бассейна принимают участие PZ и KZ осадочные образования, залегающие на мощной докембрийской терригенной толще с подчиненным количеством карбонатных и вулканогенных пород.

Трансгрессивно, с угловым несогласием PR образования перекрыты PZ1 (C1–O2) отложениями, подразделяемыми на продуктивную кремнисто-карбонатную чулактаускую и перекрывающую ее карбонатную шабактинскую свиты. Породы этих свит смяты в складки; пласты имеют моноклинальное залегание, падая на СВ под углами от 30-60°. В юго-восточной части бассейна они поставлены вертикально и даже отмечаются опрокинутые залегания. Породы нарушены многочисленными продольными, поперечными и диагональными разрывными нарушениями с различной амплитудой смещения крыльев.

В ЮВ части бассейна присутствуют тела О3 гранитоидов, с которыми связан локальный метаморфизм фосфатных и карбонатно-кремнистых нижнепалеозойских толщ.

Продуктивная кремнисто-карбонатная чулактауская свита мощностью в 50-100 м подразделяется на четыре горизонта: нижних доломитов, кремневый, продуктивный и железистых доломитов. Продуктивный горизонт мощностью до 65 м в СЗ части бассейна в свою очередь подразделяется на нижнюю фосфоритную (кондиционные фосфоритовые руды), среднюю фосфатно-сланцевую (фосфатные глинисто-кремнистые сланцы) и верхнюю фосфоритную пачки.

Одно из самых крупных эксплуатируемых месторождений бассейна - Джанатас, находящееся в 90 км к северо-западу от г. Каратау, в составе своего продуктивного горизонта включает все три указанные пачки. Нижняя фосфоритовая пачка мощностью 3-20 м в своем основании представлена тонким переслаиванием кремней с фосфоритами, сменяемым вверх пластами высококачественных субмономинеральных и карбонатных фосфоритов, разделенных маломощными прослоями бедных кремнистых фосфоритов и алевритовых фосфатно-глинистых сланцев.

Схема размещения типов руд на месторождении Джанатас. Фосфоритовые руды: 1 - богатые (а - низкомагнезиальные, б - магнезиальные, в - высокомагнезиальные); 2 - рядовые; 3 - бедные; 4 - фосфатно-кремнистые руды; 5 - кремнистые руды; 6 - доломиты.

Средняя фосфатно-сланцевая пачка сложена фосфатно-кремнистыми, карбонатно-глинистыми породами иногда с прослоями фосфоритов. Мощность пачки 0,5-33 м.Верхняя фосфоритная пачка сложена темно-серыми мономинеральными и карбонатными фосфоритами с прослоями фосфоритного конгломерата до 1-4 м мощностью.

Фосфориты месторождения Джанатас типичны для бассейна в целом. Это плотные серые и темно-серые до черных образования микрозернистой структуры: фосфатные зерна и оолиты диаметром 0,08-0,2 мм тесно сгружены в фосфатном или фосфатно-карбонатно-кремнистом цементе. Ведущий минерал - фторкарбонатапатит.

По содержанию Р2O5 (мас. %) на месторождении выделено четыре основных типа фосфатных руд: богатые, рядовые, бедные, фосфатно-кремнистые. В свою очередь богатые руды по содержанию MgO (мас. %) подразделяются на низкомагнезиальные, магнезиальныеи высокомагнезиальные.

Образование фосфоритоносных толщ Каратауского бассейна связано с морской кремнисто-карбонатной седиментацией в условиях миогеосинклинального режима.

Общие разведанные запасы по промышленным категориям в бассейне Каратау составляли около 1/4 всех запасов фосфатного сырья в бывшем Советском Союзе и более 1/2 запасов фосфоритовых руд; добыча в бассейне (в пересчете на P2O5) составляла от общесоюзной около 1/5. Основная часть фосфоритов пригодна для электротехнической переработки на желтый фосфор.

3. Месторождение самородной серы Мишрак. Ирак

Гигантское месторождение Мишрак (Ирак), содержащее как минимум 100 млн. т элементарной серы. В региональном плане месторождение приурочено к складчатым образованиям Месопотамской депрессии - краевого прогиба, разделяющего окраину Аравийской платформы на западе от надвиговой зоны гор Загрос на востоке. Эта депрессия шириной около 200 км, выполненная осадочными породами миоцена, смятыми в линейно-вытянутые на СЗ складки, характеризуется широким проявлением серной минерализации.

Участок месторождения соответствует одной из таких линейных складок (Мишракская антиклиналь), вытянутой в СЗ направлении на 11 км при ширине 3,5 км. Залегание пластов пород пологое в осевой части структуры и более крутое на крыльях, что предопределяет ее сундучную форму.

Серосодержащие породы принадлежат формации нижний Фарс (средний миоцен, тортон), подразделяемой здесь на четыре толщи. Продуктивной является базальная нижняя толща мощностью 60-140 м, перекрывающая с несогласием биогенные евфратские известняки.

Продуктивная (нижняя) толща сложена тонкозернистым первичным карбонатом, вторичным кальцитом с серой и гипс/ангидритом. В составе толщи три рудные зоны, характеризующиеся резким преобладанием перекристаллизованного (вторичного) кальцита и самородной серы с битумами над первичными гипс/ангидритовыми образованиями. Мощность каждой рудной зоны около 30 м; зоны разделены друг от друга слабо минерализованными пластами доломитов, мергелей и глинистых сланцев. В осевой части антиклинали каждая зона представляет единую массивную залежь, которая во фланговых окончаниях (в крыльях складки) расщепляется на множество маломощных слойков. По латерали зоны переходят в гипс/ангидритовые и первичные карбонатные образования. Ширина рудных зон сокращается вверх по разрезу.

Выше по разрезу продуктивная толща сменяется сульфатной (гипс/ангидрит с прослоями битуминозного мергеля) и карбонатно-кластической (известняк, гипс, глина) толщами, выходящими на поверхность в центральной части структуры. Верхняя сульфатно-кластическая толща (гипс, известняк, известковистый песчаник и глина) толща нижнего Фарса окаймляет по периферии Мишракскую антиклиналь, обнажаясь на флангах месторождения.

Хотя самородная сера достаточно широко развита в трех нижних толщах формации нижний Фарс и даже в нижезалегающих евфратских известняках, ее промышленные концентрации связаны с тремя рудными зонами нижней (продуктивной) толщи; эти рудные зоны представляют независимые сближенные рудные тела. Их суммарная мощность варьирует от 2 до 123,9 м. Среднее содержание серы в рудах для месторождения в целом - 23 мас.%.

Серная минерализация в рудах проявлена разнообразно. Выделяется семь ее текстурных типов: полосчатый, гнездовый, рассеянно-вкрапленный, псевдобрекчиевый, брекчиевый, прожилковый и рассеянно-прожилковый. Руды месторождения отличаются повышенной битуминозностью.

Образование уникального по масштабам Мишракского месторожденияобусловлено благоприятным сочетанием мощных толщ сульфатных пород (гипс и ангидрит), крупных скоплений УВ (залежь природного газа на СВ фланге месторождения и обилие битумов во вмещающих породах), их тесной гидродинамической связью по разломам, трещинам и пористым закарстованным породам, наличием антиклинальной структуры как ловушки для сероводорода, образовавшегося за счет сульфатов, присутствием сульфатредуцирующих бактерий (Desulfovibrio desulfuricans).

В результате взаимодействия сульфатных пород с УВ при участии сульфатредуцирующих бактерий произошло образование сероводорода и вторичного кальцита: CaSO4 + СH4 + (анаэробные бактерии) + восстановительная среда→ H2S + СаСO3 + Н2О. Накопившийся практически на месте сероводород, оказавшись благодаря инфильтрации богатых кислородом поверхностных вод р. Тигр в окислительных условиях, переходил в элементарную серу, кристаллизовавшуюся в пустотах и порах вторичного известняка: 2H2S + О2+ окислительная среда→ 2S + 2Н2О

В последние годы месторождение интенсивно разрабатывалось методом подземного расплавления с ежегодным уровнем добычи серы около 600 тыс т.