Промышленные типы металлических полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛЕКЦИИ «ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МПИ»

Составил: доц. Босиков И.И.

Содержание

Введение

1. Черные металлы

1.1 Железо

1.2 Марганец

1.3 Хром

1.4 Титан

2. Легирующие металлы

2.1 Ванадий

2.2 Никель

2.3 Кобальт

2.4 Молибден

2.5 Вольфрам

3. Цветные металлы

3.1 Медь

3.2 Свинец и цинк

3.3 Алюминий

4. Малые металлы

4.1 Олово

4.2 Сурьма

4.3 Ртуть

5. Благородные металлы

5.1 Золото

5.2 Металлы платиновой группы

Литература

Введение

Курс «Промышленные типы металлических полезных ископаемых» является продолжением предшествующего курса геологии полезных ископаемых, который освещает условия образования месторождений и их генетическую классификацию.

Промышленным месторождением называется участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества по качеству, количеству, технологическим свойствам, горнотехническим условиям отвечающее требованиям промышленности и экономически выгодное для эксплуатации.

К месторождениям рудных или металлических полезных ископаемых относятся такие виды минерального сырья, которые перерабатываются плавкой с целью извлечения металлов, используемых в черной и цветной металлургии. Описание металлов производится по группам: черные, легирующие, цветные, малые и благородные. Оно приводится по следующему плану. Вначале сообщаются сведения об истории освоения и областях применения, запасах, добыче и кондициях. Далее освещается геохимия и минералогия данного металла, затем характеризуются промышленные типы месторождений. Описание конкретных месторождений приводятся в изданном ранее учебном пособии для лабораторных занятий по геологии полезных ископаемых.

Учебное пособие составлено на основе курса лекций, который читается автором в течение многих лет на горно-геологическом факультете СКГМИ(ГТУ), а также использования материалов учебника « Курс рудных месторождений», составленном коллективом авторов под руководством академика В.И.Смирнова, выдержавшим два издания (1981 и 1986) и курса « Месторождения металлических полезных ископаемых», изданного в 1999 году и составленного коллективом авторов под редакцией В.И.Старостина.

1. Черные металлы

полезный ископаемый месторождение металл

1.1 Железо

Общие сведения и области применения

Начало применения железа относится к IV- III тысячелетию до н.э., когда люди из метеоритов делали орудия труда и охоты, украшения. В I тысячелетии до н.э. люди начали выплавлять железо из руд, на смену бронзовому веку пришел век железа. С развитием металлургии бурые железняки начали плавить в домнах сначала на древесном угле, а с ХIХ в. - на каменном угле и коксе. Из чугуна научились выплавлять сталь, а в ХХ в. - высококачественные легированные стали путем добавок марганца, хрома, титана, никеля, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала и других.

Обзор минеральных ресурсов

По объему производства и потребления железо находится на первом месте. В недрах 130 стран общие запасы железных руд оцениваются в 450 млрд. т, разведанные - 229 млрд. т. Наибольшими запасами обладают Россия, Бразилия, Австралия, Украина, Канада и США. Добывают железо 55 стран, наибольшую добычу осуществляют Бразилия, Китай, Австралия, Россия, Украина, Индия, США. Производство железных руд составило в 2002 г. 1008 млн.т.

В России всего 190 железорудных месторождений. Разведанные запасы железных руд составляют 57 млрд. т, общие - 101 млрд. т, добывается 107 млн. т. Основные железорудные районы находятся в пределах девяти главных железорудных провинций: Курской, Уральской, Карело-Кольской, Алтае-Саянской, Ангарской, Ангаро-Енисейской, Забайкальской, Алданской, Дальневосточной. Потенциально рудоносными следует считать Анабарскую, Северо-Восточную, Саяно-Байкальскую и Колпашевскую провинции.

Основные недостатки состояния минерально-сырьевой базы - удаленность сырьевых баз от металлургических комбинатов (Западно-Сибирский работает на рудах Коршуновского месторождения в Иркутской области), необеспеченность собственной сырьевой базой металлургических заводов юга Урала (дефицит покрывается за счет поставки руды из Казахстана и КМА).

Типы руд и кондиции

Железо извлекают из следующих типов руд:

1. Магнетитовые и титаномагнетитовые (главные минералы - магнетит, ильменит, титаномагнетит).

2. Гематитовые и мартитовые (гематит).

3. Бурые железняки (гидроксиды железа - гетит, гидрогетит).

4. Карбонатные (сидерит).

5. Силикатные (железистые хлориты).

Нижнее содержание железа в руде (кондиционной) устанавливается в пределах от 14 до 25%. Содержания серы и фосфора ограничиваются соответственно 0.3 и 0,2%, мышьяка, меди, цинка и свинца менее 0,1% каждого. Богатые железные руды характеризуются содержаниями более 57%, а самые богатые более 68% и малыми содержаниями примесей. Их используют для получения окатышей, которые перерабатываются в сталь электроплавкой.

Геохимия и минералогия

Железо - самый распространенный после алюминия металлический элемент земной коры. Его среднее содержание в земной коре 4,65%. Повышенные концентрации его наблюдаются в ультраосновных, основных и средних интрузивных породах. Железо обладает двумя валентностями: двухвалентное железо связано преимущественно с эндогенными процессами, а трехвалентное - с экзогенными процессами.

Известно более 300 минералов железа. Промышленное значение имеют магнетит FeFe₂O₄, мартит и гематит Fe₂O₃, гидрооксиды железа - гетит FeO(OH) и гидрогетит FeO(OH) n H₂O, сидерит Fe[CO]₃, силикаты железа - шамозит и тюрингит.

Промышленные типы месторождений

Железо разнообразно по условиям концентрации. Оно способно образовывать промышленные месторождения среди месторождений эндогенной, экзогенной и метаморфогенной серий.

Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

Магматические (позднемагматические) месторождения титаномагнетитовой, перовскит-титаномагнетитовой и апатит-магнетитовой формаций.

Титаномагнетитовые месторождения связаны с основными и ультраосновными породами габбровой, габбро-диабазовой, габбро-анортозитовой и габбро-пироксенит-дунитовой формаций.

Рудные тела имеют форму жилообразных залежей и зон концентрированной вкрапленности. Основным рудным минералом является титаномагнетит со структурой распада твердого раствора, присутствуют магнетит, ильменит, шпинель. Руды характеризуются промышленным содержанием железа, ванадия и титана. Содержание железа низкое, но руды относятся к природнолегированным. Промышленное значение месторождений второстепенное, так как запасы руд невелики.

Месторождения известны на Урале (Качканарское, Гусевогорское, Первоуральское и др.), Горном Алтае, в Читинской области (Чинейский массив), за рубежом - в США, Норвегии, Швеции и др.

Перовскит-титаномагнетитовые месторождения связаны с щелочноультраосновными интрузиями; главное промышленное значение в них имеют редкие и редкоземельные элементы, железо является побочным компонентом.

Апатит-магнетитовые месторождения связаны либо с ультрабазитами со слабым развитием карбонатитов (месторождения Кольского полуострова) или с сиенито-диоритами Северошведской группы месторождений. Форма рудных тел жилообразная. Минеральный состав руд: апатит и магнетит. Содержание железа высокое, но одновременно отмечаются повышенные концентрации фосфора. Тип месторождений - редкий, промышленное значение второстепенное.

Карбонатитовые месторождения связаны с щелочно- ультраосновными интрузиями. Железорудные тела в таких массивах представляют в основном апатит-форстеритовые породы с обильной вкрапленностью, жилами и прожилками магнетита, неравномерной вкрапленностью пирохлора и бадделиита. Месторождения известны на Балтийском щите (Африканда, Ковдор), на Сибирской платформе (Гулинский массив), за рубежом на Африканской платформе (Уганде, Зимбабве, ЮАР, месторождение Палабор). Месторождения имеют второстепенное значение, так как являются редкими.

Скарновые месторождения, формация железорудных скарнов, связаны с гранитоидными интрузиями. Они подразделяются на известковые и магнезиальные. В составе первых отмечаются следующие минералы - пироксены, гранаты андрадит-гроссулярового типа, эпидот, актинолит, везувиан, хлорит; в магнезиальных характерно развитие магнезиальных силикатов - форстерита, шпинели, флогопита, серпентина. Железорудные минералы - магнетит, мартит, гематит; кроме этого в составе руд встречаются кобальтсодержащий пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, галенит и др.

Формы рудных тел чрезвычайно разнообразны - неправильные, жилообразные, пластообразные и др.

В рудах скарново-магнетитовых месторождений часто присутствуют примесь кобальта, иногда бора, меди, цинка.

Скарново-железорудные месторождения в России очень многочисленны. Они известны на Урале (Магнитогорское, Высокогорское, Лебяжинское, Гороблагодатское и др.), Алтае-Саянской области (Таштагольское и др.), Горной Шории (Шерегешское), Южной Якутии (Таежное, Пионерское), на Дальнем Востоке (Гаринское), за рубежом месторождения США, Болгарии, Румынии и ряд других.

Гидротермальные (вулканогенные) месторождения парагенетически связаны с траппами. Распределение месторождений тесно связано с расположением зон разломов. Форма рудных тел - жильно-метасоматическая. Рудный минерал - магнетит содержит примеси магния и относится к магномагнетиту. Качество руд довольно высокое и запасы - сотни млн. т, но данный тип месторождений редок. Месторождения известны на Сибирской платформе. Наиболее крупные и разведанные месторождения этой группы - Коршуновское, Рудногорское, Нерюндинское и Тагарское.

Экзогенные месторождения

Осадочные месторождения подразделяются на морские и континентальные. Морские месторождения (сидерит-лептохлорит-гидрогетитовая формация) образуются в прибрежной зоне морских водоемов, залегают среди карбонатно-терригенных отложений. Пологозалегающие рудные пласты и линзы имеют мощности от первых метров до первых десятков метров. Руды сложены в основном оолитами различных размеров гидрогетитового, лептохлоритового или сидеритового состава, обломками оолитов и песчано-глинистого материала, сцементированных теми же минералами, которые образуют и оолиты. Наблюдается характерное изменение минерального состава от береговой линии в сторону моря: гидрогетит постепенно уступает место лептохлоритам. На некоторых месторождениях наблюдается более поздняя сидеритизация гидрогетитовых и лептохлоритовых руд.

Этот тип месторождений представлен Западно-Сибирским бассейном в России, Аятским в Казахстане, Керченским на Украине (рис.1). За рубежом месторождения данной формации представлены Лотарингским бассейном (Франция, Германия, Бельгия и Люксембург), к ним относятся также месторождения Китая, Великобритании.



Рис. 1 Геологический разрез Камыш-Бурунской мульды, по Ю. Юрку, Е. Шнюкову, Ю. Лебедеву и О. Кириченко:1- известковые суглинки; 2 - глины песчанистые; 3 - глины; 4-6 железные руды (4 - «табачные», 5 - «коричневые», 6 - «икряные»; 7 - глины песчанистые; 8 - ракушечники глинистые в кровле сидеритизированные

Континентальные месторождения представлены большим числом мелких месторождений. Руды сложены скоплениями гидрогетитовых жеод и оолитов в песчано-глинистых озерно-болотных отложениях. Руды этого типа известны в Тульской и Липецкой областях. Они характеризуются низкими содержаниями железа и в настоящее время практически утратили промышленное значение. Исключением является Лисаковское месторождение в Кустанайской области, связанное с русловыми пойменными отложениями олигоценовых палеорек. Рудные залежи вытянуты на десятки километров вдоль русла, имеют линзовидную и неправильную формы. В составе руд гидрогетит, лептохлориты, сидерит, кварц, глинистые минералы, марказит, гипс. Руды оолитовые.

Вулканогенно осадочные располагаются среди вулканогенных фаций вулканогенно-осадочных формаций. Рудные пласты залегают среди туфов и туффитов с наличием прослоев и линз вулканических пород, присутствием в составе руд пирокластических частиц. В Западно-Каражальском месторождении вмещающими породами служат переслаивающиеся известняки, кремнисто-карбонатные яшмовидные и аргиллитовые породы, а подстилается эта толща типично вулканогенно-осадочными формациями. Рудные пласты и линзы залегают согласно с вмещающими породами. Руды сложены гематитом, в меньшей степени гематитом и сидеритом, встречаются сульфиды.

Промышленное значение этой группы месторождений невелико. Примеры - Западный Каражал (Казахстан), Холзунское (Россия), Лан и Дилль в Германии.

Месторождения коры выветривания (остаточные) образуются при выветривании ультраосновных пород: cерпентинизированных дунитовых и перидотитовых массивов. Железные руды коры выветривания ультрабазитов состоят в основном из гидрогетита и примесей: халцедона, опала, нонтронита, железистых хлоритов, магнезита. Они содержат примеси хрома, никеля и кобальта и относятся к природнолегированным образованиям. Примером подобных месторождений являются Елизаветинское, Аккермановское на Урале. За рубежом крупные месторождения железных руд кор выветривания известны на Кубе, Филиппинах, Гвинее, Гвиане и Суринаме.

М е т а м о р ф о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

К этой серии относятся залежи метаморфизованных железистых кварцитов.

Осадочно-метаморфизованные месторождения железистых кварцитов залегают в метаморфизованных осадочных комплексах докембрийских кристаллических щитов, складчатых фундаментов древних платформ. В подавляющей части железистые кварциты являются первично морскими хемогенными осадками, залегают среди терригенных и вулканогенно-осадочных вмещающих комплексов. Форма рудных залежей - пластообразная. Главные минералы - кварц, магнетит, гематит, куммингтонит, биотит, хлорит, иногда щелочные амфиболы. Структура преимущественно тонкозернистая и мелкозернистая. Текстура полосчатая, плойчатая. Метаморфизм фации зеленых сланцев. В более глубоко измененных месторождениях амфиболитовой фации метаморфизма главные минералы - кварц, магнетит, гематит, роговая обманка, диопсид, геденбергит, гранат. Структура среднезернистая, текстура неясно полосчатая. Наиболее глубоко метаморфизованные месторождения гранулитовой фации архейского возраста имеют крупнозернистую структуру, неясно полосчатую текстуру. В составе железистых кварцитов - кварц, магнетит, гиперстен, актинолит, тальк, куммингтонит, гранат.

Месторождения железистых кварцитов относятся к крупнейшим, характеризуются запасами руды в миллиарды и десятки миллиардов тонн. Среднее содержание железа 20-40%, чаще всего 32-37%, они бедны фосфором и серой, при преобладании среди рудных минералов магнетита хорошо обогащаются.

В России железистые кварциты сосредоточены на Кольском полуострове и в Карелии (Оленегорское, Кировогорское, Костомукшское месторождения и др.), в бассейне Курской магнитной аномалии (Коробковское, Лебединское, Стойленское - рис.2, Михайловское и др.), на Южном Урале (Тараташское), в Читинской области и республике Саха (Чара-Токкинское), на Дальнем Востоке (Мало-Хинганская группа), на Украине (Криворожско-Кременчугский бассейн). За рубежом широко известны крупные районы распространения кварцитов в Канаде, США, Бразилии, Индии, ЮАР, Австралии, Китае и других странах.



Рисунок 2 Схема геологического строения Стойленского месторождения (по Н.Голивкину):1 - песчано-глинистые и карбонатные отложения девонско-четвертичного возраста; 2 - диориты и кварцевые диориты; 3 - габбро-диориты; 4-8 - породы курской серии (4 - сланцы верхней свиты, 5 - железистые кварциты средней свиты, 6 - сланцы средней свиты, 7 - сланцы нижней свиты, 8 - метапесчаники и конгломераты нижней свиты); 9 - кварцевые порфиры, сланцы и амфиболиты михайловской серии; 10 - гнейсы и мигматиты архея; 11 - богатые железные руды (на разрезе); 12 - тектонические нарушения

Богатые железные руды представляют продукт природного обогащения железистых кварцитов, образующиеся при процессах древнего выветривания. Выделяются два морфологических типа залежей - плащеобразные и линейные. Плащеобразные залегают на головах крутопадающих железистых кварцитов, имеют значительную площадь, карманообразную подошву и относятся к типичным корам выветривания. Линейные возникли в зонах разломов, трещиноватости, смятия, дробления.

В минеральном составе богатых руд участвуют мартит, мартитизированный магнетит, гетит и гидрогетит, глинистые минералы. Руды характеризуются высоким содержанием железа 54-69% и низкими содержаниями серы и фосфора.

1.2 Марганец

Общие сведения и области применения

Марганцевые руды использовались с конца XVIII в. для изготовления красок и медицинских препаратов. В связи с развитием черной металлургии марганцевые руды начали широко применяться со второй половины XIX в. В настоящее время металлургия является главным потребителем марганца. Добавка марганца повышает вязкость стали, ее твердость и ковкость, способствует переходу в шлак многих вредных примесей. В небольших количествах марганец используется в электротехнической, химической и керамической промышленности.

Обзор ресурсов

Общие мировые запасы марганца в 56 странах равны 106 млрд. т, в том числе половина из них - подтвержденные. Наиболее богата марганцевыми рудами Африка (район Калахари и месторождение Моанда в Габоне), значительная часть запасов заключена в рудах Никопольского месторождения на Украине, далее идут Казахстан, Австралия, Бразилия, Китай и Грузия. Добыча составляет 20 млн. т. Более половины марганца добывают Украина и Китай.

В России крупных месторождений нет. Всего известно 15 месторождений, среди которых преобладает карбонатный тип (месторождения Полуночное, Ивдельское на Урале, Усинское в Западной Сибири, Порожнинское в Красноярском крае). Начата разработка Тыньиского месторождения на Урале и Громового в Читинской области, подготовлены к разработке Парнокское месторождение в республике Коми, Ивдельское и Марсятское на Урале. В ближайшее десятилетие попутная добыча марганца будет начата на двух гайотах Тихого океана (западный сектор севера приэкваториальной зоны - Магеллановые горы, подводное продолжение Маршальских островов).

Кондиции

Кондиционное содержание для легкообогатимых руд определяется в 10%, для труднообогатимых руд более 20% марганца. В металлургии используются руды с содержанием марганца 30-36% и менее 0,2% фосфора.

Геохимия и минералогия

Кларк марганца 0,1%. Повышенное содержание наблюдается в ультраосновных и основных породах. Марганец обладает двумя устойчивыми валентностями: Mn²⁺ и Mn⁴⁺.

Известно более 150 минералов марганца. Промышленными являются пиролюзит MnO₂, манганит MnO(OH), псиломелан BaMn²Mn⁴₉O₂₀3H₂O, браунит Mn²Mn³₆SiO₁₂, гаусманит MnMn₂O₄, родохрозит Mn[CO₃], манганокальцит Ca,Mn[CO₃]₂.

Промышленные типы месторождений

Эндогенные проявления марганца не имеют промышленного значения. Основное значение имеют месторождения экзогенной серии.

Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

Осадочные (хемогенно-осадочные и вулканогенно-осадочные) заключают 92,5% запасов руд.

Хемогенно-осадочные месторождения залегают среди морских отложений олигоценового возраста. Форма рудных тел пластовая. В фациальном профиле месторождений выделяются три рудные зоны: оксидных, смешанных (оксидно-карбонатных) и карбонатных руд. Оксидные руды сложены пиролюзитом, псиломеланом, манганитом; карбонатные - преимущественно манганокальцитом, в незначительном количестве родохрозитом. Вмещающие породы - монтмориллонитовые глины с примесью песка и алеврита. Текстуры - конкреционные, ноздреватые, сажистые.

К этому типу месторождений относится Никопольский бассейн на Украине (рис. 3); Чиатурское в Грузии; Полуночное, Ивдельское, Усинское в России; Мангышлакское в Казахстане.

Рис. 3 Схема размещения марганцеворудных площадей в Никопольском бассейне (по В.Грязнову): 1-3-марганцевые руды: 1 - оксидные, 2 -оксидно-карбонатные (смешанные), 3 - карбонатные; 4 - площадь, на которой карбонатные руды полностью или частично размыты в четвертичное время; 5 - пойма Днепра, ныне Каховское водохранилище; 6 - глины олигоцена; 7 - песчанистые глины олигоцена; 8 - "островки " олигоценовых отложений; 9 - северная граница олигоценовых отложений; 10 - южная предполагаемая граница накопления карбонатных руд; 11 - выходы кристаллических пород на поверхность и под четвертичные отложения; 12 - изогипсы поверхности докембрийских пород. Рудоносные площади: I - Западно-Никопольская, II - Восточно-Никопольская, III- Больше-Токмакская, IV- Ингулецкая, V - междуречье Днепр-Ингулец

Вулканогенно-осадочные месторождения (формация браунит-гаусманитовая) приурочены к областям интенсивного проявления подводного вулканизма, характеризующимся накоплением лав и туфов с подчиненным количеством осадочных пород. Для месторождений установлена отчетливая связь с кремнистыми (яшмы, туфы), карбонатными (известняки, доломиты) и железистыми (магнетит, гематит) породами и рудами. Источником Mn, Fe и других компонентов являлись поствулканические подводные эксгаляции и гидротермы. Месторождения располагаются как у очагов вулканической деятельности, так и в удалении от них среди пирокластических пород. Месторождения характеризуются браунит-гаусманитовым составом. Залежи имеют пластообразную форму, мощность 1-10м. Содержание Mn - 40-55%, P - 0,03-0,06%. Месторождения, как правило, по запасам небольшие. Они известны на Урале, Горном Алтае, в Кузнецком Алатау.

В связи с прогрессирующим истощением минеральных ресурсов на континентах, все большее внимание привлекают железо-марганцевые конкреции дна океанов. Огромное количество марганцевых руд сосредоточено в железо-марганцевых конкрециях, выстилающих крупные площади дна Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Основная часть их находится в Тихом океане. Запасы - 3,5 трл. т, запасы ежегодно возрастают на 10 млн. т. Конкреции и рудные корки обнаружены в пелагической области практически повсеместно как на дне котловин, так и на склонах поднятий. Мощность их изменяется от нескольких миллиметров до 10-15см. Размеры конкреций - от 1мм до 1м в диаметре, наиболее распространены конкреции размером 3-7 см в поперечнике. Морфологические типы конкреций - сферические, эллипсовидные, лепешковидные, плитчатые, желвакообразные, гроздевидные. Текстуры - скорлуповато-слоистые, оолитовые, колломорфные. Главные рудные минералы - вернадит и гидрогетит, реже встречаются другие гидроксиды и оксиды Mn и Fe. Содержание Mn 25-20%, Fe 10-15%, Ni 1-2%, Co 0,3-1,5%, Cu 1-1,5%.

США, ФРГ и Япония, не имеющие крупных месторождений марганца на своих территориях, производили опытную добычу конкреций со дна Тихого и Атлантического океанов на глубинах до 7 км.

Источником Mn, Fe и сопутствующих элементов одни геологи считают донные вулканические эксгаляции, другие - инфильтрацию из донных базальтов, третьи - снос с континентов.

Месторождения выветривания образуются главным образом по марганецсодержащим метаморфизованным породам. Форма рудных тел плащеобразная. Рудные залежи сложены пиролюзитом и псиломеланом. Глубина распространения руд - 10-70 м. Залежи прослеживаются по простиранию от сотен метров до 10 км. Содержание Mn 30-50%, P обычно до 0,2%, иногда до 2%. Месторождения распространены главным образом в Индии и Бразилии, а также в Канаде, Габоне, Гане, ЮАР и Австралии

Метаморфогенная серия

Месторождения этой серии представлены группой метаморфизованных месторождений, на долю которых приходится 5% мировых запасов руд.

Метаморфизованные марганцевые месторождения связаны с марганецсодержащими протерозойскими силикатными породами - гондитами и кодуритами. Гондиты сложены кварцем, спессартином, браунитом, гаусманитом и родонитом. Кондуриты состоят из калиевого полевого шпата, спессартина и апатита. Они переслаиваются с мраморами, кварцитами и сланцами. Протяженность рудных залежей до 3-8 км, мощность - 3-60 м, среднее содержание Mn 10-20%. Наиболее крупные месторождения отмечены в Индии и Бразилии. В настоящее время разрабатываются наиболее мощные рудные тела окисленных марганцевых руд зоны окисления; гондиты и кондуриты не разрабатываются.

1.3 Хром

Общие сведения и области применения

Хромитовые руды были впервые выявлены на Урале в 1799 году. В начале XIX в. они использовались в качестве огнеупорного материала для футуровки металлургических печей, получения красок и дубителей кожи. В конце XIX в. хром начал широко использоваться в качестве легирующего металла. В настоящее время основным потребителем хромитовых руд является металлургическая промышленность (65%), остальные используются в огнеупорной и химической промышленности. Хром применяют для производства нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных, инструментальных и других сталей.

Обзор ресурсов

Мировые запасы хромитов в 27 странах составляют 3,5 млрд. т. Около 80% их сосредоточено в Казахстане и ЮАР, остальные в Зимбабве, Индии, Турции, Филиппинах. Добыча хромитовой руды составляет 13 млн. т, 60% добычи приходится на Казахстан и ЮАР.

Главная хромитоносная провинция в России и Казахстане - Урал, где известно 25 районов, в которых в разное время производилась добыча хромитов. В настоящее время разрабатывается Донская группа хромитовых месторождений, находящихся в юго-восточной части Кемпирсайского массива на Южном Урале и Сарановское месторождение на западном склоне Среднего Урала.

Кондиции

Наиболее строгие требования к качеству руд предъявляет металлургическая промышленность, здесь используются руды с содержанием Cr₂O₃ более 49%, при соотношении Cr₂O₃: FeO более 2,5 и содержании S и P менее 1%. В химической промышленности применяются руды с содержанием Cr₂O₃ более 44%, Fe₂O₃ менее 14%, SiO₂ менее 5%; в огнеупорной - Cr₂O₃ более 32%, SiO₂ менее 6%, CaO менее 1%.

Геохимия и минералогия.

Кларк хрома в земной коре 0,0083%. Повышенные содержания отмечаются в ультраосновных породах.

Известно 25 минералов хрома. Промышленными являются хромшпинелиды («хромиты»), имеющие общую формулу (Mg,Fe)O (Cr,Al,Fe)₂O₃. Состав хромитов изменчив. Наибольшее значение имеет магнохромит (Cr₂O₃ - 50-60%), меньшее - алюмохромит и хром-пикотит. Другие хромсодержащие минералы - хромвезувиан, хромдиопсид, хромовый гранат, хромовая слюдка часто сопровождают хромитовые руды и имеют поисковое значение.

Промышленные типы месторождений

Раннемагматические месторождения образуются на ранней стадии кристаллизации магматических пород. Руды преобладают вкрапленные. Границы рудных тел (шлиры, гнезда) нечеткие. Иногда в результате гравитационной дифференциации происходит концентрация хромитов в ультрамафитовой зоне плутона. Такие месторождения известны в ЮАР (Бушвельдский массив), Зимбабве (Великая Дайка). Они представлены пластообразными телами хромитовых руд в расслоенных массивах ультраосновных пород. В Бушвельдском массиве месторождения хромитов приурочены к двум рудоносным горизонтам протяженностью 110-160 км. Руды вкрапленные, массивные, встречаются хромиты с нодулярной текстурой. Мощность пластов 0,2-1,8 м. Запасы хромитов оцениваются в 1 млрд. т, среднее содержание Cr₂O₃ 45%.

Позднемагматические месторождения распространены более широко. Они известны на Урале, Кавказе, Сибири, на Чукотке, Сахалине, а также за рубежом - Албании, Греции, Турции, Иране, Пакистане, Индии, Филиппинах. Месторождения связаны с ультраосновными породами: в различной степени серпентинизированными дунитами, перидотитами, пироксенитами. Наиболее распространенная форма рудных тел - линейно вытянутые жилоподобные линзы. Размеры отдельных тел варьируют от нескольких десятков метров до 1,5 километра по простиранию при мощности от нескольких до 150 м (рис.4). Контакты хромитов с вмещающими породами резкие. Руды массивной, вкрапленной и нодулярной текстуры сложены в дунитах магнохромитом, в перидотитах - алюмохромитом и хром-пикотитом. В хромитовых рудах Кемпирсайского дунит-гарцбургитового массива содержатся платиноиды (металлы платиновой группы - МПГ), суммарное содержание доходит до 0,8 г/т (в том числе Os, Ru, Ir, Rh, Pt и Pd). В богатых хромитовых рудах количество платиноидов достигает 0,7-2,0 г/т. Минералы группы платины выявлены как идиоморфные включения размером до 100 мкм внутри зерен хромитов. Они представлены твердыми растворами Os-Ir-Ru, Ir-Os-Fe, Ni (самородные Ir и Os, Ru,Os-Ir, Ru-As, Ir-Ru-As-S. По мнению исследователей [2,3], эти месторождения являются крупными платиносодержащими объектами.

Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

Россыпные месторождения хромитов (элювиально-делювиальные) образуются в результате выветривания магматических месторождений. Это валунчатые руды Сарановского месторождения и порошковатые руды коры выветривания Кемпирсайского района. Подобные месторождения известны на Кубе, Филиппинах, в Новой Каледонии. Россыпные месторождения по своему промышленному значению являются несущественными.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4 Схема геологического строения хромитоносного Кемпирсайского массива, по Н.Павлову и И.Григорьевой:1-4 - вмещающие кремнистые и карбонатные породы: 1 - девонские, 2 - силурийские, 3 - ордовикские, 4 - протерозойские; 5 - габброамфиболиты; 6-8 - серпентинизированные образования: 6 -перидотиты и дуниты, 7 - дунит-перидотитовый шлирово-полосчатый комплекс, 8 -перидотиты; 9, 10 - контуры ультраосновных пород: 9 -массива, 10 -комплексов; 11, 12 - оси: 11 - сводовых поднятий, 12 - межсводовых опусканий; 13 - контур проекции рудоподводящего канала; 14 - тектонические нарушения; 15, 16 - месторождения руд: 15 - высокохромистых, 16 - низкохромистых

1.4 Титан

Общие сведения и области применения

Титан был открыт в 1791 году, но применяться начал лишь с середины XX в. Свойства титана уникальны: температура плавления 1725⁰, удельный вес 3,6 г/см³. Титан отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Титановые сплавы, отличающиеся высокой прочностью, ковкостью и свариваемостью, применяются в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Карбид титана применяется для изготовления сверхтвердых сплавов, двуокись титана для производства стойких титановых белил, пластмасс и в целлюлозно-бумажной промышленности.

Обзор ресурсов

Общие запасы двуокиси титана в 20 зарубежных странах оцениваются в 420 млн. т. Около 90% этих запасов сосредоточено на Украине, Бразилии, ЮАР, Австралии, Индии, Китае, Норвегии и Канаде. Производство титановых концентратов в зарубежных странах составляет 5,2 млн. т. Основные производители титановых концентратов Австралия, ЮАР, Канада и Норвегия. Добыча титанового сырья осуществляется в 14 странах на 36 разрабатываемых месторождениях, из которых только три относятся к коренным: Теллнес (Норвегия), Аллард Лейк (Канада), Панчджихуа (Китай). Среди россыпных месторождений крупнейшими являются россыпи ЮАР, Австралии, Индии, Бразилии.

В России запасы титана сосредоточены в 20 месторождениях (53,1% - в россыпных и 46,9% в магматогенных). После завершения эксплуатации Кусинского месторождения титан получают попутно из лопаритовых концентратов и апатит-нефелиновых руд Кольского полуострова. Кроме того, производится импорт титана из Украины, Австралии, Канады.

Кондиции

Промышленными являются коренные месторождения, которые содержат в рудах более 10% TiO₂ и россыпные, в которых более 10% ильменита или 1,5% рутила.

Геохимия и минералогия

Кларк титана 0,45%. Повышенные концентрации титана отмечаются в основных, ультраосновных (габбро, анортозитах, горнблендитах, пироксенитах) и щелочных породах.

В настоящее время известно около 70 минералов титана. Во многие из них титан входит в качестве примеси. Промышленными являются ильменит FeTiO₃ и рутил TiO₂. Извлечение ильменита из титаномагнетита возможно при размерах зерен ильменита более 0,3 мм. Частично титан извлекают из лейкоксена и лопарита.

Промышленные типы месторождений

Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

Магматические (позднемагматические) месторождения связаны с основными и ультраосновными породами. Наиболее значительные месторождения приурочены к крупным массивам анортозитовой формации, интрузиям габбро-норитов и габбро-долеритов. Рудные тела имеют жилообразную форму. Преобладают массивные текстуры. Руды по составу ильменит-магнетитовые. Содержание TiO₂ 32-36%, Fe 39-43%.

В России к ним принадлежат месторождения Восточного Саяна (Мало-Тогульское и др.), месторождения Урала (Кусинское); Карелии (Пудожгорское); в Канаде - Лак-Тио, Аллард-Лейк; в США - Тегавус; в ЮАР - Бушвельд; в Норвегии - Теллнес.

С интрузиями щелочного состава связаны вкрапленные руды лопаритового, перовскитового и титаномагнетитового состава, в которых титан является побочным компонентом, главное промышленное значение в них имеют редкие (Nb) и редкоземельные элементы.

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. Современные и погребенные титаноносные коры образуются на габброидных и метаморфических породах. Мощность кор достигает нескольких десятков метров. Титан представлен ильменитом и рутилом. Содержание ильменита может достигать нескольких сотен, а рутила десятков килограммов на кубический метр. Коры имеют самостоятельное промышленное значение и являются источником рудного материала для образования россыпных месторождений.

Россыпные месторождения имеют важное промышленное значение. Среди них различают два типа: прибрежно-морские и континентальные. Более важными являются прибрежно-морские, меньшее значение имеют континентальные аллювиально-делювиальные россыпи. По времени образования среди прибрежно-морских россыпей выделяют древние (ископаемые) и современные.

В России главное значение имеют древние россыпи, распространенные в отложениях неогена и палеогена Ставрополья, палеогена Зауралья, Северного Приаралья, юго-западной части Сибирской плиты, палеогена и мезозоя Чулымо-Енисейской и Амуро-Зейской впадин, мезозойских депрессий Уральской складчатой системы, Иркутского угленосного бассейна, палеозоя Тиманского и Томь-Колыванского поднятий.

Прибрежно-морские ильменит-рутил-цирконовые комплексные россыпи отличаются большими размерами и крупными запасами. Для них характерны пласто- и линзообразные залежи, мощность которых достигает десятков метров, а протяженность нескольких десятков километров. По составу эти россыпи обычно олигомиктовые: главный породообразующий минерал - кварц. Пески тонко- и мелкозернистые. Содержание в россыпях ильменита и рутила от десятков до сотен кг/м³ (рис. 5).



Рис. 5 Поперечный разрез одной из залежей сарматской россыпи Правобережного месторождения и график изменения содержания тяжелых минералов в среднесарматских продуктивных песках, по М. Векличу и др.:1 - лессы и лессовидные суглинки; 2 - глины и суглинки; 3 - глины; 4 - пески кварцевые мелко- и среднезернистые; 5 - пески кварцевые мелко- и тонкозернистые; 6 - пески кварц-глауконитовые. Содержание тяжелых минералов: 7 - низкое, 8 - высокое, 9 - очень высокое; 10 - циркониево-титановые залежи в отложениях полтавской серии

Континентальные россыпи ильменита распространены в четвертичных, палеогеновых и нижнемеловых отложениях. Рудные тела аллювиальных россыпей имеют обычно лентовидную форму. Рудные минералы накапливаются в нижних горизонтах. По составу континентальные россыпи обычно полимиктовые (кварц, полевой шпат, каолинит). Содержание ильменита изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен кг/м³.

Из современных прибрежно-морских россыпей ильменит и рутил добывают в Австралии, Индии, Шри-Ланке, частично в Бразилии и США. Это пляжевые пески океанических побережий тропических и субтропических климатических поясов. Россыпи имеют большую протяженность, измеряемую сотнями и тысячами километров. Мощность их 1 - 1,3 м. Рудоносные пески или совсем не перекрыты или перекрыты маломощным слоем безрудных песков. Россыпи постоянно возобновляемы. По составу они аналогичны ископаемым россыпям.

Вулканогенно-осадочные месторождения приурочены к титаноносным вулканогенно-осадочным образованиям на юге Воронежской области. Месторождение сложено осадочными и вулканогенно-осадочными породами палеозоя, мезозоя и кайнозоя, залегающими на докембрийском фундаменте. Рудоносными являются отложения ястребовского горизонта девонского возраста мощностью от нескольких до 35 м. Общая протяженность примерно 100 км при ширине 20-40 км. Наибольшее количество ильменита приурочено к грубообломочным туфам, туффитам и туфопесчаникам. Образование вулканогенных пород, обогащенных ильменитом, вероятно, происходило в мелководном морском бассейне и явилось следствием подводной вулканической деятельности.

М е т а м о р ф о г е н н а я с е р и я

В этой серии выделяются месторождения метаморфизованной и метаморфических групп.

Метаморфизованные месторождения образуются при метаморфизме древних россыпей и коренных магматических руд.

Метаморфические месторождения образуются при метаморфизме интрузивных, эффузивных и осадочных пород, обогащенных титаном. На Кузнечихинском месторождении (Средний Урал) в амфиболитах содержится около 1,5% рутила, а в эклогитах Шубинского месторождения (Южный Урал) - 4,5%. Промышленное значение таких месторождений невелико.

2. Легирующие металлы

2.1 Ванадий

Общие сведения и области применения

Ванадий был открыт в 1801 году, используется с начала XX в. для легирования чугуна и стали. Он повышает твердость, упругость, износоустойчивость и сопротивление разрыву. Титано-ванадиевые сплавы применяются для изготовления реактивных самолетов и космической техники. Известны также сплавы V с Cu, Ta, Nb, Zr, Ni, Co, Al и Mg. В химической промышленности ванадий применяется в качестве катализатора при крекинге нефти, производстве красок, каучука.

Обзор ресурсов

Общие запасы пятиокиси ванадия в 19 странах мира 60 млн. т, 90% из них сосредоточено в России, ЮАР, Венесуэле, США и Китае. Производство ванадиевых продуктов (V₂O₅) достигло 52 тыс. т. Главными производителями являются ЮАР, Россия, Китай и США.

Геохимия и минералогия

Кларк ванадия 0,02%. Повышенные концентрации ванадия отмечаются в габбро и базальтах. Близость ионных радиусов V³ и широко распространенных в магматических породах Fe³⁺ и Ti⁴⁺ приводит к тому, что ванадий находится в гипогенных процессах в рассеянном состоянии в минералах железа и титана - титаномагнетите, сфене, рутиле, ильмените, пироксенах, амфиболах и гранатах.

В экзогенных условиях V переносится водами, обладает высокой миграционной способностью, а также адсорбируется гидроксидами железа, алюминия и органическим веществом.

Известно около 90 минералов ванадия. Промышленными минералами являются: титаномагнетит с содержанием 0,3-10% V₂O₅, роскоэлит KV₂[АlSiO₃]O₁₀(OH)₂, карнотит K₂U₂[VO₄]O₄3H₂O, ванадинит Pb₅[VO₄]Cl, деклуазит (Zn,Cu)Pb[VO₄]OH, кулсонит Fe(Fe,V)₃O₄ и патронит VS₄.

Минимальное кондиционное содержание ванадия в титаномагнетитовом концентрате 0,3%, вредные примеси - CaO и P.

Промышленные типы месторождений

Большинство месторождений, из руд которых извлекают ванадий, комплексные: ванадий получают попутно с добычей главных компонентов - Fe, Ti, U, Pb, Zn, P, а также нефти. В США две трети ванадия связано с его получением из нефти, поставляемой из Венесуэлы. В России сырьем для производства ванадия служат титаномагнетитовые руды. В зарубежных странах около 90% ванадия получают из титаномагнетитовых и ильменит-магнетитовых руд, остальное - из уран-ванадиевых (карнотитовых), ванадиевых (роскоэлитовых) руд, фосфоритов, бокситов, глин зоны аргиллитизации, окисленных полиметаллических руд и нефти.

Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

Магматические (позднемагматические) месторождения. Наиболее крупные массивы ванадиеносных ультраосновных и основных пород приурочены к анортозитовой формации (Канадский щит) и формации габбровых и норитовых интрузий (бушвельдский комплекс). Меньшие площади имеют породы габбро-пироксенит-дунитовой формации, с которыми связаны месторождения ванадийсодержащих титаномагнетитов на Урале. Содержание ванадия в рудах 0,1-1%. Запасы на отдельных месторождениях составляют несколько миллионов тонн. Главные минералы-концентраторы ванадия - титаномагнетит и магнетит. Примером уникальных месторождений ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд являются Качканарское месторождение на Урале и ильменит-магнетитовые месторождения бушвельдского комплекса в ЮАР.

Метасоматически-гидротермальные месторождения уран-благороднометально-ванадиевых руд обнаружены в конце 70-х - начале 80-х годов на юге Карелии (Онежский прогиб). В районе выявлено 11 рудоносных зон. Рудоносные зоны представлены антиклинальными складками, ядра сложены доломитами и глинисто-карбонатными породами, а крылья - углеродистыми сланцами и алевролитами. Рудные залежи тесно связаны с углеродсодержащими алевролитами, приурочены к контакту алевролитов и высокоуглеродистых глинисто-карбонатных сланцев. Рудные тела имеют шнуровидную и ленточную форму мощностью до 40 м, протяженностью до 2,5 км. Среднее содержание V₂O₅ 2,5-3,5%, урана 0,15- 0,25%, наблюдаются также повышенные содержания Au, Ag, Pt, Pd и других элементов. Ванадий заключен в слюдах - роскоэлите, флогопите и других минералах, уран представлен настураном, коффинитом и частично уранинитом. Благородные металлы связаны с сульфидами и селенидами Pb, Bi, Cu. Условно устанавливается три типа соединений Pd и Bi: интерметаллический, сульфоселенидный и селеносульфидный. В гнездах и прожилках битуминоидов отмечаются Pt и Pd. Содержание Pd варьирует от 0,5 до 400 г/т, Pt - от 0,05 до 30 г/т. Выявлены также Ir и Rh, а в отдельных пробах Os. Концентрация Au cоставляет от 0,01 до 2, в отдельных случаях 250 г/т, а Ag - от 5г/т до 1500 г/т. По многообразию минералов и элементов месторождения Онежского прогиба уникальны и не имеют близких аналогов ни в нашей стране, ни за рубежом. Месторождения полиминеральны и многокомпонентны. Разработана комплексная гидрометаллургическая технология извлечения урана, ванадия и благородных металлов.

Месторождения относятся к полигенным. Существуют доказательства проявления процессов палеозойской активизации в формировании месторождений Онежского прогиба.

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. Месторождения зоны окисления полиметаллических месторождений широко распространены в Африке (Тсумеб, Брокен-Хилл), встречены в Австралии, России, США. Это небольшие по запасам месторождения, которые концентрируются только в окисленных рудах (до 5,6%). Коренные сульфидные руды содержат ванадий в небольших количествах. Рудные тела имеют трубообразную форму, верхняя часть их сложена окисленными рудами, содержащими минералы ванадия - ванадинит и деклуазит, а также сопутствующие церуссит, смитсонит, малахит, азурит. Глубина зоны окисления - несколько сот метров.

Карнотитовые и роскоэлитовые месторождения в пестроцветных отложениях (алевролиты, песчаники, гравелиты, конгломераты) мезозойского чехла (тип «плато Колорадо») распространены во многих странах, но наибольшее значение они имеют в США.

Россыпные месторождения. Крупные прибрежно-морские россыпи ванадийсодержащих титаномагнетитовых песков известны в Новой Зеландии. Подобные россыпи обнаружены на побережье Черного и Каспийского морей, на восточном побережье Камчатки и Курильских островов.

Осадочные месторождения. В пластовых фосфоритах Скалистых гор (США) пермского возраста отмечены концентрации V (до 0,22%).

Повышенной ванадиеносностью характеризуются высокосернистые сорта нефти Урало-Волжской провинции, Венесуэлы и Ирана.

Патронит в асфальтитах успешно отрабатывался в единственном месторождении этого типа Минас-Рагра (Перу). Содержание V около 6%.

Незначительное количество V концентрируется в ряде осадочных месторождений железа (V₂O₅ 0,05-0,1), бокситов, углей и углеродисто-кремнистых сланцев (0,1-0,2% V₂O₅).

2.2 Никель

Общие сведения и области применения

Никель известен с глубокой древности, но промышленное производство началось в первой половине XIX в. Никель используется для покрытия металлических изделий для придания им высокой химической и термической стойкости. Добавка к сталям повышает их вязкость, упругость, антикоррозионные свойства. Применяются также сплавы Ni с Cu, Zn, Al, Cr, монетный сплав содержит 75% Cu + 25% Ni.

Обзор ресурсов

Мировые запасы Ni (без стран СНГ) около 50 млн. т, а добыча 1 млн. т. Наиболее крупными запасами обладают Новая Каледония, Куба, Канада, Индонезия, Австралия. Разработка месторождений ведется в 26 странах мира. Основу минерально-сырьевой базы Ni составляют 35 крупных месторождений, в которых сосредоточено 91% мировых разведанных запасов и 95% мировой добычи. Ежегодное производство металлического Ni превышает 850 тыс. т. Основными производителями являются Россия и Канада.

В России преобладающая часть запасов Ni (около 90%) и добычи металла (около 97%) приходится на сульфидные медно-никелевые месторождения Норильского района. Около 7% запасов Ni заключено в богатых рудах Заполярного месторождения (Кольский полуостров) и Курско-Воронежском регионе. Остальные 3% связаны с силикатными Ni рудами месторождений Урала. В зарубежных месторождениях на силикатные кобальто-никелевые месторождения приходится 66,8%.

В ближайшие годы начнется промышленное освоение железо-марганцевых конкреций океанического дна (новый промышленный тип месторождений). Среднее содержание Ni в конкрециях 1,3%, а ресурсы Ni, заключенные в железо-марганцевых конкрециях составляют 73 млрд. т.

Все большая часть металла накапливается в «техногенных месторождениях» («хвосты» обогащения, шламы, шлаки, пирротиновые концентраты и некоторые другие отходы горной промышленности и металлургии). Данные по ним приводятся крайне редко.

Геохимия и минералогия

Кларк Ni 0,0058%. Повышенные концентрации Ni наблюдаются в основных и ультраосновных породах. В ультраосновных породах никель связан с оливином, в котором он изоморфно замещает железо и магний. В этих условиях никель характеризуется большим сродством с серой и обособляется в виде сульфидов в ассоциации с медью, кобальтом, платиноидами. Из гранитоидных магм никель может выноситься гидротермальными растворами вместе с Co, As, S, а также Bi, Ag, U и образовывать месторождения арсенидов и сульфидов.

В гипергенных условиях Ni накапливается в корах выветривания массивов серпентинизированных гипербазитов.

Известно 45 минералов Ni. Промышленное значение имеют пентландит (Fe,Ni)₉S₈, миллерит NiS, никелин NiAs, гарниерит Ni₄(OH)₈[Si₄O₁₀]4H₂O, ревдинскит 3(Ni,Mg)O 2SiO₂ 2 H₂O. В зонах окисления руд образуется аннабергит, который имеет в основном поисковое значение.

Промышленные типы руд и кондиции

Никель извлекается из двух типов руд: сульфидных (минимальное промышленное содержание - 0,1%) и силикатных, в которых содержание никеля должно быть более 1,3%.

Промышленные типы месторождений

В настоящее время выделяют две группы месторождений - магматические и коры выветривания. Кроме того, никель попутно извлекается из комплексных плутоногенно-гидротермальных месторождений, принадлежащих рудным формациям - арсенопирит-глаукодот-кобальтиновой, шмальтин-хлоантит-никелиновой, пятиметальной (Ni, Co, Ag, Bi, U).

Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я

Магматические (ликвационные) месторождения, формация сульфидных медно-никелевых руд. В них сосредоточено около 30% мировых запасов никеля. В России в сульфидных месторождениях заключено 89% разведанных запасов. Это месторождения Кольского п-ова (Печенга, Мончегорское, Аллареченское), Красноярского края (Норильское, Талнахское (рис. 6), Октябрьское), Воронежского кристаллического массива (Нижнемамонское, Еланское), Северного Прибайкалья (Чайское, Иоко-Давыренское), из зарубежных - Садбери (Канада), Бушвельд (ЮАР), Камбалда (Австралия).

Рис. 6 Схема внутреннего строения залежи сплошных руд в юго-западной части Талнахского месторождения, по Л.Сухову и В. Изоитко (1971): 1 - доломиты, мергели; 2 - песчаники, алевролиты, аргиллиты; 3 - габбро-долериты Талнахской интрузии; 4 - долериты дифференцированных силлов; 5 - контактово-измененные породы; 6 - пентландит-халькопирит-пирротиновые руды; 7 - пентландит-халькопирит-пирротин-кубанитовые руды; 8 - пентландит-кубанит-халькопиритовые руды; 9 - тектонические нарушения

Месторождения связаны с расслоенными интрузивами базит-гипербазитового ряда. Рудоносные интрузии располагаются в зонах активизации платформ. Они приурочены к архейским зеленокаменным поясам, протерозойским рифтогенным структурам, каледонским и герцинским зонам тектоно-магматической активизации древних платформ. Интрузивные массивы имеют форму лополитов. Рудные тела обычно размещаются внутри рудоносных материнских массивов или в непосредственной близости от них. Это пластообразные, линзообразные, жилообразные тела. Руды вкрапленные, прожилково-вкрапленные, массивные, брекчиевые. В составе руд преобладают пирротин, пентландит, халькопирит, широко развиты кубанит, магнетит, встречаются пирит, миллерит, платиноиды и др. Руды медно-никелевых месторождений характеризуются комплексным составом: помимо меди и никеля из них извлекаются кобальт, платиноиды, золото, серебро, селен, теллур.

Состав руд месторождений, относительные количества основных рудообразующих элементов и концентрации попутных компонентов определяются, в первую очередь, петрохимическими особенностями рудоносных формаций. Выделяется шесть рудоносных формаций:

габбро-троктолитовая с богатыми медью никелево-медными рудами (дулутский тип), отношение Ni/Cu - 1:10 - 1:12,5;

трапповая (габбро-долеритовая) с обогащенными медью никелево-медными рудами (норильско-талнахский тип), отношение Ni/Cu - 1:1,2 - 1:2,5;

габбро-норит-пироксенит-перидотитовая с медно-никелевыми рудами (мончегорско-бушвельдский, стиллуотерский тип), отношение Ni/Cu - 1:1 - 2:1;

габбро-пироксенит-перидотитовая с обедненными медью медно-никелевыми рудами (печенгский тип), отношение Ni/Cu - 2:1 - 5:1;

пироксенит-перидотитовая с бедными медью медно-никелевыми рудами (камбалдийский тип), отношение Ni/Cu - 5;1 - 25:1;

...