Ссминский Ж. В., Летунов С. П., Иньшин Е. Д. Геология месторождений полезных ископаемых. Учебное пособие по лабораторным работам и изучению теоретического курса "Основы учения о полезных ископаемых" - Иркутск: Изд-во ИрГТУ.-2001. - 121 с.

Описаны генетические типы месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых, формы рудных тел, состав и текстурно-структурные особенности руд. Дана характеристика рудных формаций. Пособие рекомендуется студентам-геологам для изучения теоретической части курса и проведения лабораторных работ. Отдельные разделы могут быть использованы студентами негеологических специальностей вузов (по указанию преподавателя).

Рецензент: профессор В.А. Филонюк

© Ж.В.Семинский, С.П.Летунов, Е.Д.Иньшин, 2001

© Иркутский государственный технический университет, 2001

О

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5
Li	Сподумен	I,iAl[Si206]	Li2Oflo 3,5	г
	Литиевые слю-дки (лепидо­лит)		1,5-3,5	г
TR	Монацит	(Се, Ьа...)ГР041	до 35	г
	Ксенотим*	vrP04|	до 63	г
	Бастнезит*	(Ce,La ...)rC03TF	65	г
и	Уранинит и на-стуран	U02	80	г
	Торит	Th[Si04]
	Карнотит*	K2(U02)2(V04)23H20	52	с
	Коффинит*	USi04-(OH)4	до 70	г

сновные нерудные минералы, широко используемые в различных об­ластях народного хозяйства: галит NaCI, сильвин KCI, самородная сера S, кварц Si0₂, графит С, алмаз С, флюорит CaF_2> кальцит СаС0_3] барит BaS0₄, магнезит MgC0₃, апатит Са₅(Р04)₃ (F.CI), хризотил-асбест* 3Mg02Si0₂-2 Н₂0, мусковит K₂0-3AI₂0₃-6SiO_r2H₂0, каолин* Al₂O_r2Si0₂-2H₂0.

По составу рудных минералов выделяют следующие типы руд: 1)оксидные - в форме оксидов, гидроксидов (например, состоящие из магнетита - Fe₃0₄, лимонита - Fe₂0₃nH₂0). Они характерны для месторож­дений железа, марганца, олова, урана, хрома, алюминия и др;

2. сернистые - в форме сульфидов, арсенидов, антимонитов (на­пример, состоящие из халькопирита - CuFeS₂, арсенопирита - CuFeS, стибнита -Sb₂S₃). Они характерны для большинства месторождений цветных металлов;

3. силикатные - наиболее типичны для неметаллических полезных ископаемых (мусковит, тальк, хризотил-асбест);

4. карбонатные - состоящие из кальцита и доломита и содержа­щие сидерит (FeC0₃), малахит (CuC0₃-Cu(OH)₂), родохрозит (МпС0₃), церус-сит (РЬС0₃) и др.;

5. сульфатные - к ним относятся руды бария (барит - BaS0₄) и стронция;

В кафедральной коллекции имеются десятки образцов из зон окисления различных типов эндогенных месторождений, в первичных рудах которых преобладают сульфиды. Здесь представлены образцы из медных, свинцово-цинковых, никель-кобальтовых, молибденовых, золото-сульфидных, сульфид-но-касситеритовых, сидеритовых и других типов месторождений. Эти образцы характеризуют как начальную, так среднюю и конечную стадии окисления. Широко представлены лимониты с различным спектром пористых текстур: ячеистых, ящичных, губковых, кавернозных, почковидных, корковых и других. В ассоциации с лимонитом встречаются касситерит, реликты пирита и галени­та, малахит и азурит, аннабергит и эритрин, англезит и церуссит, смитсонит. Ряд упомянутых минералов отмечается в иных ассоциациях, не связанных с лимонитом. Интересны образцы из молибденовых и сурьмяных месторожде­ний, в которых прекрасно наблюдается замещение первичных минералов мо­либденовыми и сурьмяными охрами: молибденит замещается ферримолибди-том или повеллитом, а антимонит - сервантитом или стибиконитом.

Зона цементации представлена несколькими образцами из медно-колчеданных месторождений Урала. Для этих образцов характерно присутст­вие халькозина, частично или почти полностью замещающего первичные

СуЛЬфиДЫ. ; ' ,,• . -. .,_;Т

Тема 12. Осадочные месторождения

Среди осадочных месторождений выделяются три класса: месторожде­ния механических, химических и биохимических осадков. Первый класс, в свою очередь, подразделяется на два типа: месторождения обломочных пород

И рОССЫПИ. .•.,•••..•.-.»•.> f. •,

12.1. Месторождения механических осятгои .

Месторождения обломочных пород - это естественные дезинтегриро­ванные (раздробленные) природные образования, которые используются в строительных целях. Они могут быть как сцементированными (конгломераты, песчаники, алевролиты и аргиллиты), так и не сцементированными (глыбово-валунно-щебеночный материал, галечники, гравий, дресва, пески, глины). В природе они возникают за счет скоплений обломочного материала при физиче­ском выветривании и только глины образуются при физико-химическом и хи­мическим выветривании.

Несцементированные обломочные горные породы образуются различ­ными путями: при деятельности рек (аллювиальные отложения), ледников (мо­ренные и флювиогляциональные отложения), ветра (эоловые отложения). По гранулометрическому составу обломочный материал подразделяется на валу­ны и глыбы (> 25 см), гальку и щебень (1-25 см), гравий и дресву (1-10 мм), пе­сок (0,1-1 мм), глины (< 0,1 мм). Среди них наибольшее значение имеют сле­дующие виды сырья.

Месторождения песков включают строительные пески (кварц-полево­шпатовые), стекольные пески (кварцевые, Si0₂ > 90 %), формовочные пески, абразивные и шлифовальные пески, а также фильтровальные, керамические и другого назначения. В качестве примеров можно указать Ново-Игирминское и Тулунское уникальные месторождения стекольных песков в Иркутской облас­ти, Люберецкое месторождение формовочных песков в Московской области.

Месторождения глин включают кирпичные глины (гидрослюдисто-хлоритовые), огнеупорные глины (с содержанием Si0₂ не менее 65 %), керами­ческие глины (высокосортные каолиновые) и цементные глины (существенно бентонитовые). К этой группе относятся такие месторождения как Торшков-ское и Тулунское в Иркутской области, Глуховцы (Украина) и многие другие.

Месторождения сцементированных обломочных пород имеют более ог­раниченное распространение и используются в основном в строительстве (пес­чаники, конгломераты, туфы).

Россыпные месторождения - образуются вследствие концентрации по­лезных минералов среди обломочных отложений, возникающих при разруше­нии и переотложении вещества горных пород на поверхности Земли. В зависи­мости от условий формирования среди россыпных месторождений выделяются следующие классы: 1 - элювиальный (россыпи на месте разрушения коренных источников); 2 - делювиальный (при смещении выветрелого материала по склону); 3 - пролювиальный (при накоплении выветрелого материала у подно­жья склонов); 4 - аллювиальный (речной), разделяющийся на подклассы: косо-вый, русловой, долинный, дельтовый и террасовый; 5 - литоральный (вдоль бе­регов озер, морей и океанов); 6 - гляциальный (ледниковый); 7 - эоловый (в ре­зультате деятельности ветра).

По времени образования россыпи могут быть современными и древни- ми (ископаемыми). По условиям залегания они подразделяются на открытые и погребенные (под толщей осадков). По форме залежей среди россыпных ме- сторождений выделяют плащевые, пластовые, линзовидные, ленточные, шнур- ковые и гнездовые разновидности. .

В россыпях концентрируются минералы, для которых характерны сле- дующие признаки: 1) высокая плотность; 2) химическая устойчивость в зоне окисления; 3) физическая прочность. В соответствии с этим наибольшее про- мышленное значение в россыпях имеют золото, платина, касситерит, алмаз, монацит, колумбит, танталит, циркон, рутил. k^W '

Наиболее важными являются следующие россыпные месторождения.

1. Золотоносные россыпи. Наиболее характерны аллювиальные россы­пи золота, известные во многих районах мира. В Сибири и на Востоке страны это Ленские (Бодайбинские) россыпи, россыпи Муйского, Алданского районов, Приамурья, Колымского района, Енисейского кряжа. Богатыми являются рос­сыпи Калгурли (Австралия), Аляски. Ленто- и линзообразные тела этих россы­пей могут протягиваться на несколько десятков километров, часто имеют 2-3 золотоносных горизонта (рис. 48).

2. Россыпи платины и металлов платиновой группы. Имеют промыш­ленное значение в ряде стран: Колумбия, Заир, Зимбабве. Формируются при разрушении платиноносных магматических комплексов (типа Бушвельдского батолита), сложенных норитами, дунитами, анартозитами, габбро, содержащи­ми ликвационные пластообразные тела хромитов, сульфидов железа, никеля, меди и минералов платины и платиноидов.

3. Алмазоносные россыпи. Являются источниками алмазов в ряде стран мира (Индия, Шри-Ланка, Южная Африка, Якутия). Образуются в основном

при разрушении кимберлитовых и других алмазоносных комплексов древних платформ. В Якутии это россыпи рек Малая Ботуобия, Далдын, Ви­люй, в Австралии - район Кимберли, в Африке - россыпи p.p. Оранжевой и Лимпопо.

Условные оБозначения -1-россыпи глубокого тальвега; 2-6 -россыпи террас; 2--4--7-метрового уровня, 3-Ю-12-метрового уровня, А-16-20-метрового уровня,

5. - 20-25-метрового уровня,

6. - ЗО-36-метрового уровня; 7- песок; в-галечник;

9-галечник с песччным за­полнителем; Ю-галечмик с глинистым за­полнителем;

4 . Россыпи ювелирно-поделочных камней* - являются наиболее важным источником камнесамоцветного сырья в мире. Содержание цветных камней в россыпях в десятки и сотни раз выше, чем в коренных породах. Эти месторож- дения легче отрабатываются.

В настоящее время из россыпей добывается практически весь рубин (месторождения Северной Бирмы), сапфир (район города Ратнапур на юго-западе Шри-Ланка), циркон (штат Кашмир в Индии и Квинсленд в Австралии), благородная шпинель (Таиланд) и янтарь (Калининградская область в России), гелиодор и аквамарин (р. Педра-Асул в Бразилии).

5. Монацитовые, циркониевые и танталит-колумбитовые россыпи* Относятся к типу современных прибрежно-морских россыпей, в кото- рых данные минералы встречаются в переменном количестве, нередко все три совместно. Это россыпи побережий Австралии, Бразилии, Индии, Нигерии, Новой Зеландии, Индонезии.

6. Ильмснит-рутил-магнетитовые россыпи (с цирконом и монацитом). Это как современные (побережье Бразилии, Мадагаскара, Индии, Австралии, США - штат Флорида), так и древние (Средне-Днепровские на Украине) при-брежно-морские россыпи. ...

7. Касситерит-вольфрамитовые россыпи. Типичными представителями крупных прибрежно-морских россыпей являются россыпи Юго-Восточной Азии. В России к подобным оловоносным образованиям относятся пляжные отложения бухт Валькумей и Дыркыкай на Чукотке.

В кафедральной коллекции рудных месторождений образцы шлихов рассмотренных россыпей отсутствуют, т.к. студенты специальности РМ изуча­ют промышленные типы россыпей и их минеральный состав в специальном курсе, по которому имеется отдельная коллекция. Студенты также могут озна­комиться с отдельными типами шлихов, которые находятся в выставочной коллекции в аудитории Е-312 или в минералогическом музее им. А.В. Сидоро­ва.

12.2. Месторождения химических осадков

Месторождения класса химических осадков образуются в условиях морских и озерных водоемов за счет минеральных веществ, находившихся ра­нее в растворенном состоянии в воде и выпавших на дно вследствие изменения физико-химических условий среды. В зависимости от характера природных растворов эти месторождения делятся на два типа: осадки из истинных рас­творов, к которым принадлежат соли, гипс, ангидрит, бораты, барит, и осадки из коллоидных растворов, к которым относятся руды железа, марганца, алю­миния, а также некоторых цветных и редкие металлов. ■ •■-

Истинными, или ионными, являются растворы различных солей, в том числе и морская вода. Она имеет среднюю соленость 3,5 %, что составляет 35 г солей на 1 л, и представляет собой истинный раствор в основном хлоридных, сернокислых и углекислых соединений Na, К, Mg, Са.

Осадки из коллоидных растворов формируются в результате выноса рудных компонентов поверхностными водами в условиях гумидного климата в форме тонких взвесей (коллоидных растворов) и последующего их отложения в водных бассейнах.

Источником соединений тяжелых металлов в основном являются облас­ти латеритного выветривания. Особенно интенсивно этот процесс идет в тро­пических странах в условиях жаркого и влажного климата. При образовании латеритных месторождений обязательным условием осаждения соединений железа и марганца является отсутствие гумусовых соединений в поверхност­ных водах. Ближе к берегу накапливаются бокситы, затем в верхней части шельфа отлагаются железные руды, в нижней части шельфа происходит садка марганцевых руд.

Формации месторождений химических осадков

Данные месторождения отличают крупные размеры и пластовая форма рудных тел горизонтального или слабонаклоиного залегания. Отдельные пла­сты таких месторождений протягиваются на десятки километров, мощность пластов колеблется в широких пределах - от 0,5 м до 500 м.

1. Формация опал-пиролюзитовая. Руды преимущественно окисные, со- стоят из пиролюзита, псиломелана, манганита, опала и глинистого вещества. В тех или иных количествах присутствуют лимонит, барит, родохрозит. К ним относятся крупнейшие пластовые месторождения марганца, связанные с тре- тичными осадками - Чиатурское (Грузия) и Никопольское (Украина). В России это небольшое Успенское месторождение в Кузнецком Алатау. Текстуры руд конкреционные, сажистые, пористые.

2. Формация шамозит-гетит-гидрогетитовая. Главные рудные минера- лы - гидроокислы железа (лимонит, гидрогетит, гетит) и железистые хлориты (гидроферрихлорит, шамозит, гидроферримонтмориллонит). Встречаются си- дерит, окислы марганца, гематит, кальцит, барит, халцедон. Руды, как правило, фосфористые. Текстуры руд оолитовые, бобовые, пизолитовые, табачные. К данной формации относятся крупнейшие осадочные месторождения железа - Керченское третичного возраста (Украина), Эльзасское месторождение юрско- го возраста в Западной Европе, Клинтон (США). В России - это Ангаро- Питское месторождение протерозойского возраста.

3. Формация диаспор-бемитовая. Руды состоят из диаспора, бемита, ге­матита, гидрогетита, гиббсита, сидерита и др. Формация представлена круп­ными пластовыми месторождениями бокситов в известняках; это ряд месторо­ждений СУБР (Северный Урал), Боксонское (Восточный Саян).

4. Формация гипс-ангидрит-галитовая. Представляет собой крупные пластовые месторождения солей, залегающих среди осадочных пород различ­ного возраста. Соленосные толщи, как правило, сложены чередующимися пла­стами каменной соли, ангидрита, гипса, глин, доломитов и т.д. К этой форма­ции относятся месторождения Ангаро-Ленского бассейна (нижний кембрий -Усольское, Тыретское, Зиминское), Украины (верхний палеозой - Артемов-ское). В этих толщах промышленное значение имеют гипс, ангидрит, реже ба­рит и бор.

5. Формация галит-карналлитовая. Основные минералы представлены галитом, карналлитом, сильвином, ангидритом, карбонатами. К этой формации относится крупное пластовое месторождение калийных солей - Верхнекам­ское (Пермь), Непское (Иркутская область).

6. Формация марганцовистых известняков. Главная масса руд пред­ставлена марганцовистыми известняками, состоящими из манганокальцита и кварца. К этой формации относится Усинское месторождение (Западная Си­бирь).

7. Формация засолоненных озер и подземных соляных рассолов. Это современные соляные месторождения, приуроченные к мелководным лагунам, заливам и озерам, постепенно утратившим связь с морем и находящимся в зо­не жаркого и сухого климата. Их отличает комплексный состав: в воде преоб­ладают хлориды и сульфаты натрия, калия, магния, кальция, карбонаты натрия, нитраты калия, а также сравнительно редкие бораты, бромиды и ноднды. В хе-могенных осадках широко распространены: из хлоридов - галит (NaCl), силь­вин (КС1), карналлит (MgCl₂ • КС1 -6Н₂0), бишофит (MgCl₂ • 6Н₂0); из сульфа­тов - глауберит (NaS0₄ • CaS0₄), мирабилит (Na₂S0₄ -ЮН₂0), тенардит (Na₂S0₄), ангидрит (CaS0₄), гипс (CaS0₄ -2Н₂0).

В зависимости от химического состава вод и рассолов различаются ти­пы озер:

а) хлоридные (оз. Баскунчак, Эльтон в России, Астраханская область. Большое Соленое озеро в США, Мертвое море в Израиле). Для них характерно преобладание NaCl и MgCI₂;

б) сульфатные (залив Кара-Богаз-Гол в Туркмении; оз. Кучук, Алтай- ский край, лиманы Крыма, Сиваша на Украине). Они обогащены Na₂S0₄, NaCl, MgS04, MgCl₂, т.е. много мирабилита, глауберита, гипса и ангидрита;

в) содовые (озера Кулиндинской степи в Западной Сибири); они пере- сыщены бишофитом, но есть карналлит и галит;

г) карбонатные (оз. Серлз в США) - преобладают Na₂C0₃, NaHC0₃ при подчиненной роли NaCl и СаС0₃.

В соляных водах некоторых озер содержатся йод и бром, а в поверхно­стной рапе - литий (оз. Сильвер-Пик в штате Невада).

8. Формация известково-доломитовая*. Это многочисленные крупные месторождения известняков и доломитов (Западный Урал, Донбасс, Крым). В Иркутской области - это Олхинское, Введенское, Правдинское, Забитуйское и др.

Помимо этих основных формаций, представленных наиболее значи­тельными по масштабам месторождениями, следует назвать еще ряд рудных формаций, не имеющих большого промышленного значения. К ним следует отнести сидерит-лимонитовую формацию, формацию серы, кремнистых пород (трепел, опоки) и ряд других.

В заключение следует сказать о перспективных видах минерального сырья, добываемого со дна мирового океана. Это прежде всего железо-марганцевые конкреции, содержащие в промышленных концентрациях железо, марганец, медь, никель, кобальт и другие элементы. Их запасы оцениваются астрономической цифрой в 2,5 х 10¹² тонн. Затем, это красная глина (или крас­ные илы), залегающая в глубинах мирового океана, состоящая из окислов алю­миния, железа, содержащая в значительном количестве медь и никель. В пер­спективе добыча названных видов минерального сырья может обеспечить ми­ровую потребность в алюминии, меди, никеле на многие годы. Следует отме­тить, что по генетическим особенностям эти месторождения относятся к слож­ным, т.к. в их формировании значительная роль принадлежит эндогенным про­цессам, имеющим место на дне океанов.

В кафедральной коллекции широко представлены основные формации химических осадков, в частности, имеются образцы железных руд Керченского месторождения. Для них характерна бурая окраска и "рыхлый" облик за счет глинистых образований, содержащих в своем составе железо. Присутствуют образцы существенно лимонитового, сидеритового и гематитового состава. Есть марганцевые руды Никопольского района (Украина) с характерной чер­ной окраской. Они представлены порошковатой (псиломелановой) рудой или имеют конкреционно-оолитовую текстуру (пиролюзит). Есть бокситы ураль­ских месторождений, а также месторождения Боксон в Восточном Саяне, кро­ме этого имеется ряд образцов крупнейшего в мире месторождения бокситов Боке (Гвинея). Для руд этого месторождения типична более светлая (светло-розовая) окраска и неоднородный характер строения. Бокситы же уральских месторождений и месторождения Боксон по текстурным признакам можно подразделить на две категории: массивного облика и оолитового. Окраска их может быть разнообразной - от кирпично-красного до черного (через все от­тенки зеленовато-серого) цвета.

12.3. Месторождения биохимических осадков

Биохимические осадки образуются в результате жизнедеятельности ор­ганизмов. Некоторые организмы (особенно морские) способны концентриро­вать в себе большие количества тех или иных элементов. К числу таких орга­низмов можно отнести определенные разновидности растений, бактерий, планктона, моллюсков и ряд других. Таким образом могут возникать скопления известняков, доломитов, мергелей, диатомитов, фосфоритов, урана, ванадия, серы и каустобиолитов.

Установлено, что биохимические процессы игтТают большую роль в об­разовании осадочных месторождений урана, меди, ванадия, молибдена, строн­ция и германия. Эти месторождения представлены формациями черных слан­цев, фосфорсодержащих пород, пестроцветных отложений и широко эксплуа­тируются в основном в развитых зарубежных странах (США, Швеция, Норве­гия, Франция). К биохимическим осадкам также следует отнести все виды го­рючих полезных ископаемых: уголь, нефть, газ, горючие сланцы.

Рудные формации месторождений биохимических осадков

1. Формация фосфоритовая. В минеральный парагенезис с фосфоритами обычно входит кальцит, глауконит, хлорит, сидерит, гетит, органическое веще- ство, каолинит. Месторождения фосфоритов имеются в Южном Казахстане (Каратаусское), в Подмосковье (Егорьевское), в Прибалтике (Кингисеппское), в Восточном Саяне (Ухагольское).

Фосфор этих месторождений имеет двойственную природу. Некоторая его часть поступила при разложении органического вещества, скопившегося в результате массовой гибели рыб, планктона и моллюсков. Содержащийся в ра­ковинах и скелетах рыб фосфорнокислый кальций высвобождается и отлагает­ся в илах в виде конкреций. Другая часть выносится поверхностными водами с континентов в виде растворов и минеральных суспензий в морской бассейн и каогулирует в илах.

2. Формация ракушечного камня, писчего мела и органогенных извест- няков. Месторождения образуются при накоплении и уплотнении скелетных образований и раковин моллюсков, содержащих углекислый кальций (СаС0₃). Мощные пласты органогенных пород состоят из кораллов, губок, мшанок, бра- хиопод, фораминифер. Различают органогенные цельнораковинные ракушеч- ные известняки (ракушечный камень) и микроракушечные (мел). Примеры ме- сторождений: южное побережье Крыма (окрестности Одессы, Севастополя), месторождения Альп. В Восточной Сибири в верховьях р. Малой Белой из- вестно месторождение органогенных известняков Цаган-Ходинское.

3. Формация органогенной серы образуется в морских бассейнах в ре- зультате преобразования сульфатов и возникновения сероводорода под дейст- вием анаэробных бактерий. Сероводород при окислении разлагается с образо- ванием порошковатой самородной серы, которая, погружаясь, скапливается в пласты. Сейчас подобный процесс образования серы идет в зоне сероводород- ного заражения глубин Черного моря.

Крупнейшими являются месторождения Среднего Поволжья (Алексеев-ское), Средней Азии (Шорсу, Гаурдакское), Предкарпатья (Раздольское); из за­рубежных - месторождения серы Мексиканского залива.

6. фосфатные - образующие руды фосфора, состоящие из апатита и фосфорнокислого кальция;

7. галоидные - типичны для месторождений солей, содержащих галит (NaCl), сильвин (КО) и флюорит (CaF₂);

8. само родные - сложенные самородными металлами и сплавами, известные для золота, платины, меди.