Пирофиллит и пирофиллитовое сырье Урала

Размещено на http://www.allbest.ru/

пирофиллит и пирофиллитовое сырье Урала

Пирофиллит - слоистый водный алюмосиликат (Al2O3·4SiO2·H2O). Теоретический состав минерала: SiO2 - 66,7%; Al2O3 - 28,3%; H2O - 5,0%. В природных разновидностях пирофиллита отмечается наличие MgO (до 9%), FeO (до 5%), а также незначительных примесей СаО, Fe2O3, Na2O, К2О, MnO и других компонентов. Разновидности пирофиллита представлены псевдопирофиллитом (содержащим до 9% MgO) и агальматолитом (пагодитом) - плотным агрегатом пирофиллита.

Кристаллы пирофиллита таблитчатые, пластинчатые, игольчатые; агрегаты - чешуйчатые и радиально-лучистые. Цвет пирофиллита белый с желтоватым или зеленоватым оттенком, бледно-голубой, сероватый, коричневый до яблочно-зеленого. Твердость по шкале Мооса 1-2, после обжига повышается до 7-8. Плотность 2,66-2,90 г/см3. Пирофиллит жирный на ощупь, в порошке обычно обладает высокой белизной, достигающей 80% и более, причем его белизна повышается с повышением дисперсности. Пирофиллит гидрофобен, обладает низкой теплопроводностью и высокой огнеупорностью, химически инертен к действию сильных кислот и щелочей.

По своим физическим, технологическим и техническим свойствам пирофиллит близок к тальку. Тальк и пирофиллит различаются взаимодействием с нитратом кобальта, после прокаливания с которым тальк приобретает бледно-красную окраску, а пирофиллит - синюю. Отличают их также и по величине pH тонкоизмельченных образцов: для талька - 9, для пирофиллита - 6.

В природе чистые мономинеральные пирофиллитовые породы почти не встречаются. В зависимости от содержания минерала пирофиллита (в %), породы разделяют на пирофиллитовые (85-100%), кварц-пирофиллитовые (50-84%) пирофиллит-кварцевые (30-49%), диаспор-пирофиллитовые (50-70%), серицит-пирофиллитовые (50-80%), каолинит-пирофиллитовые (41-51%). По текстуре в России выделяют массивные (агальматолиты) и сланцевые разности. В Уральском складчатом поясе известны все типы пирофиллитового сырья, но наибольшее практическое значение имеют метасоматиты колчеданных месторождений и колчеданоносных вулканогенных толщ. В числе основных объектов, подлежащих более детальному исследованию, необходимо рассмотреть Чистогоровское, Культ-Юрт-Тауское, Гайское и другие месторождения.

Чистогоровское месторождение расположено в 20 км к юго-западу от г. Миасс на западном борту Круглогорской синклинали, ограниченной одним из швов Главного Уральского разлома. Крылья синклинали сложены вулканогенными породами, представленными лавами и туфами андезитобазальтового, реже риолитового состава с линзами известняков и фтанитов.

Главные породообразующие минералы чистогоровского пирофиллита - кварц, пирофиллит; второстепенные - каолин, слюда, карбонаты, альбит, апатит, рутил, пирит, турмалин, серицит, хлорит. На верхних горизонтах залежи широко развиты гидроксиды железа. По результатам геологоразведочных работ на Чистогоровском месторождении усредненный минеральный состав сланцев представлен пирофиллитом - 73,55%; кварцем - 23,9%; слюдой - 1,68%; карбонатами - 0,8%.

Пирофиллит образует чешуйки, реже листочки длиной до 0,1 мм, толщиной 0,03-0,06 мм, которые формируются в агрегаты от тончайших (менее 0,01 мм) до крупночешуйчатых (более 0,2 мм). В сланцах агрегаты пирофиллита образуют полосочки и линзочки, чередующиеся с полосочками кварца.

Кварц в сланцах наблюдается трех типов:

1) реликтовые вкрапленники кварца раздробленные и смятые;

2) кварц, распределенный равномерно по всей породе в виде мелких зерен;

3) кварц, расположенный полосами согласно сланцеватости.

Чередование полосок разноразмерных агрегатов пирофиллита и кварца обусловили структуру сланцев. Полосы волнисты и часто выклиниваются.

Выклинивание пирофиллитовых полос происходит обычно тонкими клиньями с заостренными концами, кварцевых - толстыми клиньями с тупыми концами. По всей видимости, каркас из тонких, но крепких полосок кварца придает жесткость сланцам, но в то же время создает впечатление повышенных содержаний кварца при визуальном его определении.

Каолинит и серицит образуют неправильной формы чешуйки и линзочки, местами прослойки.

Рутил и апатит образуют местами скопления мельчайших кристалликов среди пирофиллитовых агрегатов.

Химический состав кварц-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения представлен в табл. 8.1.

Таблица 8.1. Химический состав кварц-пирофиллитовых сланцев

Пирофиллит Чистогоровского месторождения отличается от пирофиллитов месторождений Куль-Юрт-Тау и Гайского более крупным размером чешуек (0,01-0,2 мм) и окраской в агрегате (серые и темно-серые цвета).

Среднее содержание SiO2 и Al2O3 в кварц-пирофиллитовых сланцах Чистогоровского месторождения ниже теоретического в пирофиллите на 1% и 2,4% соответственно. В четверти частных проб кварц-пирофиллитовых сланцев содержание SiO2 значительно ниже (до 44%), а Al2O3 значительно выше (до 42%) теоретического в пирофиллите. Это указывает на присутствие в кварц-пирофиллитовых сланцах Чистогоровского месторождения примесных минералов с повышенным содержанием глинозема.

Для кварц-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения характерен широкий разброс в содержании оксидов железа и титана от сотых долей % до первых %, составляя в среднем по месторождению 0,33% и 0,79% соответственно.

Технологические испытания кварц-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения проводились, главным образом, в «НИИСтройкерамика» в 1955-1956 гг. Установлено, что кварц-пирофиллитовые сланцы могут быть использованы в керамической промышленности для изготовления технического фарфора, санитарного фаянса, облицовочной плитки и плитки для полов.

Лабораторно-технологические испытания кварцево-пирофиллитовых сланцев данного месторождения были проведены в 1955 г. в Уральском политехническом институте. Исследования показали, что химический состав проб кварцево-пирофиллитовых сланцев, при условии тонкого измельчения, позволяет рекомендовать их для бумажной, резиновой и парфюмерной промышленности. Кроме того, они могут найти применение (в количестве 50-60% от общего состава масс) в производстве электрофарфора, хозяйственного фарфора, облицовочной плитки, для изготовления шамотных и полукислых огнеупорных изделий с низкой кажущейся плотностью. При этом разница в химическом составе проб не оказывает существенного влияния на качество продукции. Более того, изделия из проб с относительно пониженным содержанием глинозема и повышенным - кремнезема, характеризуются большей огнеупорностью.

В лабораторных условиях Южноуральского фарфорового завода также проведены работы по использованию кварцево-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения в составе фарфоровых масс. Результаты положительные.

Проведенные технологические испытания сланцев с различными соотношениями основных компонентов показали широкий диапазон возможного их применения. Однако эти результаты можно считать лишь ориентировочными. Требуется более детальное изучение месторождения и проведение испытаний с целью получения продукции, соответствующей современным требованиям. Суммарные запасы по категориям А+В+С1 - 924 тыс. тонн до глубины 100 м.

Северная залежь расположена в 600 м северо-восточнее разведанной залежи Чистогоровского месторождения, на правом борту реки Татутарчанки. По своему строению Северная залежь подобна залежи Чистогоровского месторождения. Залежь прослежена по простиранию 4 канавами через 80-120 м; имеет установленную протяженность более 300 м и среднюю мощность 6 м. По простиранию данная залежь не оконтурена, по падению - не изучалась.

Форма залежи линзообразная. Вмещающие породы - порфириты и их туфы. Слагающие Северную залежь кварцево-пирофиллитовые сланцы неоднородны, с непостоянным количественным соотношением кварца и пирофиллита, различной степени рассланцованности. Сланцы весьма жесткие за счет значительного количества кварца, от тонко- до груборассланцованных. Цвет их от серого до темно-серого, в выветрелых разностях они окрашены гидроксидами железа в желтовато-бурый цвет.

В табл. 8.2 приведен химический состав кварцево-пирофиллитовых сланцев Северной залежи.

Таблица 8.2. Химический состав кварцево-пирофиллитовых сланцев Северной залежи

Разведку Северной залежи целесообразно проводить лишь в случае получения положительного результата по Чистогоровскому месторождению и отметим, что геологические материалы по Чистогоровскому месторождению кварцево-пирофиллитовых сланцев недостаточны для проектирования и ведения добычных работ.

Для разведки предлагается участок недр площадью 15 га, включающий собственно Чистогоровское месторождение и вмещающие породы в пределах максимально возможного разноса бортов карьера при отработке месторождения на полную глубину.

Месторождение Куль-Юрт-Тау находится в 6 км от г. Баймак Республики Башкортостан. Месторождение совместно с отработанными золото-полиметаллическими месторождениями Графское, Троицкое, Новотроицкое образует единое рудное поле размеров 2 х 4 км. Большая часть его территории закрыта делювиальными отложениями. Широтные границы обусловлены выклиниванием зон рудоносных метасоматитов.

Рудовмещающие образования Баймак-Бурибайского комплекса представлены лавами дацитового, риолитового и андезитобазальтового состава, чередующимися с вулканомиктовыми тефроидами типа псаммитовых и псефилитовых туффитов. Лавы кислого состава фельзитовые и мелкопорфировые, зеленовато-серого и фиолетово-серого цвета, имеют подушечное сложение. Вкрапленники представлены кварцем и плагиоклазом. Зеленовато-серые риолиты характеризуются повышенным содержанием К2О; фиолетово-серые разности чисто натриевые. Туффиты сложены обломками лав кислого и основного состава, кристаллов кварца и плагиоклаза, заключенными в алевритовый цемент. Среди субвулканических интрузий преобладают силлы кварц-роговообманково-плагиоклазовых риолитов. Более ограниченно развиты дайки диабазов и плагиоклазовых андезитов.

Важными элементами структуры рудного поля являются две зоны интенсивно рассланцованных и гидротермально измененных пород. В восточной зоне серицит-хлорит-кварцевых метасоматитов, прослеживающейся на 2500 м при ширине 50-100 м, располагались небольшие линзо- и жилообразные залежи медно-цинковых руд. В западной зоне пирофиллит-кварцевых сланцев и кварцитов располагается серно-колчеданная линза месторождения Куль-Юрт-Тау и развита прожилковая молибденитовая минерализация. Данная зона залегает субвертикально, имеет ширину 100-250 м и протяженность около 4 км. В ее составе выделены полосы апориолитовых пирофиллит-кварцевых сланцев, аподацитовых хлорит-серицит-кварцевых сланцев с вкрапленностью пирита. В подошве залежи располагается полоса сульфидизированных кварцитов мощностью 3-10 м. В кровле рудного тела развиты апоалевритовые диаспор-серицит-пирофиллитовые сланцы с будинами пирофиллит-диаспоровых пород. Мощность этого горизонта, включающего отдельные потоки измененных подушечных риолитов, достигает 20 м.

Рудовмещающие метасоматиты на месторождении представлены пирофиллит-кварцевыми сланцами, пирофиллит-серицитовыми кварцитами, кварц-серицит-пирофиллитовыми сланцами с линзами диаспоровых пород, сульфидизированными кварцитами. Строение сложенных ими тел изучено в пределах карьера.

Пирофиллитовое сырье месторождения Куль-Юрт-Тау представлено следующими основными типами.

1. Пирофиллит-кварцевыми и кварц-пирофиллитовыми сланцами с переменным соотношением кварца и пирофиллита и с незначительной примесью серицита.

2. Серицит-пирофиллит-кварцевыми, пирофиллит-серицит-кварцевыми и серицит-пирофиллитовыми сланцами с содержанием щелочей 1,5-4%.

3. Диаспор-пирофиллитовыми, диаспор-пирофиллит-кварцевыми породами, пирофиллитовыми и кварц-пирофиллитовыми сланцами с содержанием Al2O3 более 20%.

Необходимость выделения данных типов пирофиллитового сырья на месторождении Куль-Юрт-Тау определяется требованиями потребителей. Все типы сырья маложелезистые, средние содержания Fe2O3 + FeO - 0,82-0,93%; TiO2 - 0,24% (для диаспорсодержащих пород TiO2 - 0,75%). Таким образом, ценность сырья и его технологические свойства определяются содержанием глинозема и щелочей. Поэтому, помимо рядового сырья - пирофиллит-кварцевых сланцев с содержанием пирофиллита 40-45% (Al2O3 - 11,7-12,3%), выделено высокоглиноземистое сырье с содержанием Al2O3 более 20%. Присутствие в пирофиллитсодержащих породах щелочей исключает возможность их применения в производстве огнеупорных изделий, но улучшает их показатели как керамического сырья, в связи с чем было выделено щелочесодержащее сырье (К2О + Na2O - 1,5-4,0%).

Химический состав наиболее распространенного типа пирофиллит-кварцевого сырья месторождения Куль-Юрт-Тау представлен в табл. 8.3.

На месторождении Куль-Юрт-Тау в пирофиллит-кварцевых сланцах содержание кварца составляет 50-55%, пирофиллита - 40-45%, кремнезема - 79-82%, глинозема - 10-12%, суммы щелочей - 0,5-1,0%, суммы оксидов железа, марганца, титана - 0,8-1,2%.

Технологические исследования пирофиллитового сырья месторождения Куль-Юрт-Тау, выполненные в последние годы, показали возможность его использования в керамической и огнеупорной промышленности. По данным НИИСтройкерамика установлена пригодность пирофиллит-кварцевого, низкощелочного сырья для производства облицовочной и фасадной плиток, санитарных керамических кислотоупорных изделий.

Таблица 8.3. Химический состав пирофиллит-кварцевого сырья месторождения Куль-Юрт-Тау

пирофиллит месторождение сланец сырье

Сотрудниками Уфимского филиала Росоргтехстром установлена возможность использования пирофиллитового сырья в производстве термокислотоупорной плитки марки ТКШ - ПС-7 в соответствии с требованиями ГОСТ 961-79 для первой категории качества. В состав массы вошли: электрокорунд - 65%; кварц-пирофиллитовые сланцы - 23%; фосфатное связующее - 12%. В Уральском политехническом университете проведены испытания пирофиллитсодержащих пород с получением опытной партии плиток на конвейерных линиях Екатеринбургского завода керамических изделий. Лучшие свойства показали образцы на основе массы следующего состава: кумакская глина - 50%, кварц-пирофиллитовые породы - 30%, нефелиновый сиенит - 20%.

На Южноуральском фарфоровом заводе пирофиллитсодержащее сырье опробовано в составе бытового фарфора. Качество изделий удовлетворяет требованиям ГОСТ 28390-89.

В 1991-1992 годах на рудном поле Куль-Юрт-Тау проведены поисково-оценочные работы. По их результатам запасы пирофиллитового сырья по категориям С2+Р1 , подсчитанные в контурах предполагаемых карьеров, составляют 18 млн. тонн.

Гайское медно-цинко-колчеданное месторождение расположено в 30 км к северу от г. Новотроицка Оренбургской области. В центральной части рудного поля месторождения откартированы в промышленных масштабах пирофиллитсодержащие метасоматиты. Они приурочены к периферии экструзивно-эффузивного купола дацито-риолитового состава. Эта часть купола характеризуется пестрым фациальным составом пород, превращенных в серицит-кварцевые и кварц-пирофиллитовые метасоматиты. Среди них выделяются массивные апориолиты с псевдоморфозами серицит-кварцевого состава по плагиоклазу, рассланцованные серицит-кварцевые и пирофиллитовые метасоматиты с прослоями апотерригенных пород.

Основная залежь пирофиллитового сырья прослежена по простиранию на 240 м и имеет мощность 50-65 м. В поперечном разрезе залежи выделяются две части: восточная - протяженностью 150 м и мощностью до 50 м, имеет однородное строение и сложена метасоматитами кварц-пирофиллитового состава, а в западной - преобладают метасоматиты кварц-серицит-пирофиллитового состава с пластовыми телами подушечных апориолитов (превращенных в серицит-кварцевые метасоматиты), линзами пирофиллит-диаспоровых пород и пирофиллитов.

Серицит-пирофиллитовые сланцы желтовато-серого цвета, характеризуются однородносланцеватой текстурой. Основная масса представлена листоватым или чешуйчатым агрегатом пирофиллита и серицита с лепидобластовой структурой. Диаспор-пирофиллитовые метасоматиты представлены массивными породами розовато-серого цвета. Содержание диаспора в породе достигает 15%, что отражает повышение глиноземистости этих разностей метасоматитов. Химический состав пирофиллитового сырья Гайского месторождения представлен в табл. 8.4.

Таблица 8.4. Химический состав пирофиллитового сырья Гайского месторождения

Выделенные части залежи различаются по химическому и минеральному составу, что позволяет выделить два типа сырья: низкощелочное и с повышенной щелочностью. Первый тип (восточная часть залежи) является умерено железистым (Fe2O3 + FeO - 2,3%) и умерено глиноземистым (Al2O3 - 16%), содержание в нем оксидов щелочных металлов Na2O + К2О составляет в среднем 0,7%. Второй тип сырья слагает западную часть залежи и характеризуется низкими значениями Fe2O3 + FeO + TiO2 - в среднем 1,5%, содержание Al2O3 достигает 20,5%, щелочность 2,9% при отношении К2О/Na2O - 7,0.

На Гайском месторождении содержание кремнезема в породах составляет 69-79%, глинозема - 15-21%, суммы оксидов железа 0,4-2,5%. Сульфиды и карбонаты в оконтуренных залежах практически отсутствуют.

Пирофиллитсодержащие метасоматиты Гайского месторождения были использованы в различных производствах. В НИИСтройкерамика проведены исследования пирофиллитового сырья для производства керамической облицовочной плитки. Введение этого сырья в состав шихты в количестве 21-25% позволяет получать плитки, обладающие повышенной термической стойкостью, пределом прочности при изгибе, малой усадкой.

В Уральском государственном техническом университете (УГТУ-УПИ) проведены испытания пирофиллитовых пород в составе плиточных масс. Введение пирофиллитового сырья снижает усадку плиток до 1,5%, увеличивает предел прочности при изгибе до 36 МПа.

В производстве электротехнического фарфора пирофиллитовое сырье также испытано в Уральском государственном техническом университете. Материал пробы был представлен диаспор-серицит-пирофиллитовыми породами западной части залежи. Шихта содержала 14% этих пород. После обжига при 1220оС получен материал, который по своим физико-техническим характеристикам (тангенс угла диэлектрических потерь, объемное сопротивление, диэлектрическая проницаемость) превосходит фарфор Южноуральского арматурно-изоляторного завода.

На Нижне-Тагильском металлургическом комбинате испытаны кварц-пирофиллитовые породы в производстве шамотных огнеупорных изделий. Введение в составы масс этого сырья в количестве 25-30% позволяет снизить пористость и повысить механическую прочность изделий (изделия общего назначения, для сифонной разливки сталей и футеровки ковшей).

В составах масс кислотоупорных изделий кварц-пирофиллитовые породы испытаны в УГТУ-УПИ. В состав шихты вводилось от 50% до 60% пирофиллитового сырья. Полученные кислотоупорные изделия отличались высокой кислотостойкостью (98,6%), механической прочностью (60-65 МПа), водонепроницаемостью (более 72 часов), водопоглощением в пределах 5,0-5,3%, и удовлетворяли требованиям ГОСТ 474-80.

Испытанные горные породы поставляются в количестве 1000 тонн в год в керамический цех Гайского ГОКа. Годовая производительность цеха 250 тыс. м2 плитки различных расцветок.

В переделах Южного Урала в Уйском районе Челябинской области отмечено месторождение, сложенное минералом сходным с пирофиллитом. Месторождение связано с интрузивными породами и представлено светло-серыми плотными породами, в виде неправильной формы тел, залегающих в метаморфических породах. Мощность продуктивной толщи 50 м. Запасы не подсчитывались.

Химический состав породы Уйского месторождения представлен в табл. 8.5.

Таблица 8.5. Химический состав породы Уйского месторождения

Рентгенофазовым анализом установлено, что порода состоит в основном из гидрослюд и глинистых минералов, кроме того содержит тонкодисперсный кварц. Огнеупорность 1540оС.

Пирофиллитсодержащие метасоматиты Домбаровского рудного района (Южный Урал)

Домбаровский рудный район расположен в южной части восточного крыла Магнитогорского синклинария.

Сложное геологическое строение района обусловлено его положением на сочленении двух крупных мегаструктур Магнитогорского синклинория и Восточно-Уральского поднятия. Северная часть района носит название Мазарского. В пределах района отложения представлены в основном лавами базальтов с прослоями туфов и экструзивными телами липарито-дацитов. На Мазарском участке эти образования слагают клиновидный блок на севере площади.

В процессе проведения поисковых работ на колчеданное оруднение были вскрыты пирофиллитсодержащие породы и каолинит-серицит-кварцевые и установлено, что западная часть Мазарского участка является перспективным объектом на пирофиллит и щелочные каолины. Зона пирофиллитсодержащих пород протягивается в субмеридианальном направлении и прослежена на 800 м при мощности от 30 до 80 м. Преобладают породы серицит-пирофиллит-кварцевого состава. Цвет светло-серый, серый, буровато-серый с лиловыми оттенками в случае присутствия гидроксида железа. Породы тонко рассланцованны (иногда до листоватых разностей). Над зоной пирофиллитсодержащих пород и на ее флангах отмечается мощная кора выветривания. Непосредственно над зоной кора выветривания имеет каолинит-серицит-пирофиллит-кварцевый состав, а на флангах в полосе шириной около 300-400 м - каолинит-серицит-кварцевый и каолинит-кварцевый. Каолинизированные серицит-пирофиллит-кварцевые породы представлены сыпучей массой светло-серого и желтовато-серого цвета с фрагментами более плотных рассланцованных пород. Наличие каолинита подтверждено рентгенографически. Химический состав характеризуется высокой чистотой по содержанию вредных оксидов. Мощность зоны каолинизации над пирофиллитсодержащими породами составляет 15-35 м.

Месторождения Кабанского и Красноуральско колчеданоносных районов

Кабанский рудный район находится в западном крыле Тагильского мегасинклинария в пределах Левихинско-Шемурской рудоносной зоны.

Рудоносная свита расчленяется на три толщи. Нижняя сложена андезитами и андезито-дацитами с прослоями слоистых туфов и вулканических брекчий и в виде полосы шириной 600-1500 м тянется вдоль извилистого контакта с плагиогранитами Арбатского массива. Вторая толща сложена риолитами и дацитами, имеющими мощность 250-280 м, и быстро выклинивается в северном направлении. Третья толща сложена базальтоидами. Все породы района подвержены зеленокаменным изменениям, на участках месторождений интенсивно рассланцованы и гидротермально изменены с развитием в околорудных метасоматитах зон светлоокрашенных пород, сложенных высокоглиноземистыми минералами - корундом, андалузитом, диаспором, пирофиллитом.

Пирофиллитсодержащие породы являются частью гидротермально измененных пород, среди которых выделяются корундо-андалузитовые, диаспор-андалузитовые, пирофиллит-диаспоровые, зуниит-диаспоровые, серицит-зуниитовые, зуниит-кварцевые, топаз-кварцевые, топаз-серицитовые и другие.

Пирофиллитсодержащие породы светло-серого, серого цвета, тонкорассланцованные, состоящие в основном из мелкочешуйчатых агрегатов пирофиллита в сочетании со сноповидными выделениями из чешуек длиной 0,1 мм. Содержат рассеянную вкрапленность рутила, зуниита, апатита. При возрастании количества зуниита и диаспора порода становится мелкозернистой. В пирофиллитовом мелкочешуйчатом базисе содержатся идиоморфные зерна зуниита размером до 0,01 мм, агрегат зерен диаспора - до 0,3 мм и более крупные по отношению к базису сноповидные пучки и сферолиты пирофиллита размером 0,2-0,5 мм. Второй разновидностью пирофиллитсодержащих пород являются диаспор-пирофиллитовые породы с содержанием пирофиллита 20-70%. Прожилки существенно пирофиллитового состава чередуются с диаспоровыми при толщине тех или других в десятые доли миллиметра. Иногда порода состоит из агрегатов удлиненных идиоморфных лейст диаспора размером 0,5-0,7 мм, а в интерстициях наблюдается пирофиллит в виде мелкочешуйчатого агрегата и микросферолитовой массы с поперечником сферолитов 0,2-0,3 мм. В небольшом количестве пирофиллит встречается в серно-колчеданной руде в ассоциации с серицитом и хлоритоидом.

На Кабанском месторождении четко проявлена, хотя и не всегда идеально, зональность в околорудно-измененных породах, выражающаяся в симметрично построенных ореолах метасоматитов с развитием во внутренних зонах высокотемпературных, высокоглиноземистых минералов - корунда и андалузита, сменяющихся к периферии диаспоровыми и пирофиллитовыми агрегатами, а далее зуниитовыми и серицитовыми, переходящими в частично измененные породы. Повсеместно присутствуют в метасоматитах такие галоидсодержащие минералы, как топаз, зуниит, апатит, флюорит.

Красноуральский рудный район расположен в восточной части Тагильского вулканического пояса. На западе он ограничен Туринским разломом, на востоке - Серовско-Маукским, к которым приурочены тела гипербазитов. Отложения рудоносной формации натриевых базальтов - риолитов в районе Красноуральских месторождений представлены лавами от основного до кислого состава; в подчиненном количестве развиты пирокластические и вулканомиктовые образования. Отмечается грубая зональность: в восточной части рудного поля преобладают породы основного состава; в западной части развиты кислые лавы и пирокластические образования, прорванные субвулканическими телами и дайками базальтов и риолитов. Зоны околорудных метасоматитов сложены серицито-кварцевыми, кварц-хлоритовыми и пирофиллитсодержащими породами, подверженными рассланцеванию. Мощность зон кварц-серицитовых сланцев вблизи крупных колчеданных линз составляет 30-50 м, а в участках раздувов достигает 100 м. Зоны чередуются с линзами рассланцованных кварцитов, серицитовых, кварц-хлорит-серицитовых и кварц-хлоритовых сланцев. Во внешних зонах эти породы переходят в зону пропиллизации с альбитом, эпидотом, хлоритом.

Пирофиллит обнаружен в околорудно-измененных породах и рудах четырех месторождений: Красногвардейского, Старо-Левинского, Чернушинского, Заводского.

Кварц-серицитовые сланцы представляют собой сильно измененные породы с очковой, лепидобластовой, лепидогранобластовой структурами, обусловленными наличием крупных зерен кварца и чешуек серицита. Пирофиллит отмечается в виде агрегатов чешуек в основной ткани породы и в виде тонких прожилков и просечек в серицитовых сланцах. Вторичные кварциты, являясь внутренней зоной гидротермально измененных пород, распространены на Красноуральских месторождениях локально. Это существенно кварцевые породы с серицитом, пирофиллитом, зуниитом, топазом, рутилом. Серицит и пирофиллит заполняют микротрещины, образуют скопления неправильной формы в базисе мелкозернистого кварца.

В районе Старо-Левинского рудника в одном из шурфов вблизи контакта измененных вулканитов и штока гранитов была отмечена пирофиллит-диккитовая порода. На выклинивании главной линзы Красногвардейского месторождения, в западном ее контакте, находится зона пирофиллитсодержащих пород мощностью 10-12 м. В западной части зоны преобладают кварц-серицитовые сланцы с желваками серицит-топазовой породы. Внутренняя зона сложена диаспор-пирофиллитовыми породами с участками диаспоритов. Пирофиллит отмечается в виде чешуек размером до 2 мм и в маломощных (до 1,5 см) линзовидных прожилках шестоватого строения.

Оценка пирофиллитсодержащих пород колчеданных месторождений Среднего Урала как полезного ископаемого не проводилась. В связи с этим целесообразна ревизия кернового материала, полученного при поисках и разведке на пирофиллит. Актуальность этой задачи обусловлена тем, что после отработки сульфидных руд может оказаться рентабельной добыча пирофиллитового сырья.

Фарфоровые камни Урала

Фарфоровые камни - это продукт гидротельмальнометасоматического изменения кремнеземных палеовулканических пород, тонкозернистость которых, низкое содержание красящих оксидов и благоприятный минеральный состав позволяет использовать их без обогащения в качестве основного или корректирующего компонента в составах керамических (фарфоровых) масс.

Изучение фарфоровых камней - измененных кремнекислых вулканитов севера Урала, - показало, что они относятся к двум основным типам : капканвожскому (серицит-кварцевому) и свиягинскому (кварц-микроклиновому).

Наиболее перспективными на поиски месторождений фарфоровых камней являются участки развития измененных пород в бассейнах рек Изъяшор, Пайпудыны, Лемвы, Балбанью, Лимбекаю, Няртасюю, в верховьях реки Косью (г. Манарага, ручей Капкан-Вож) и другие.

Фарфоровые камни капканвожского типа - плотные и рассланцованные мелкозернистые светлые породы белого, желтоватого и голубоватого цвета, часто с сохранившейся кварц-порфировой структурой. Состав пород серицит-кварцевый или пирофиллит-серицит-кварцевый. Таким образом, фарфоровые камни относятся к пирофиллитовому и серицитовому минеральным типам. Местами среди пород пирофиллит-серицит-кварцевого состава наблюдаются мономинеральные кварцевые жилы, иногда ассоциирующиеся с мощными (до 10 м) линзовидными телами пирофиллита (северный склон г. Манараги, истоки реки Лимбекаю и другие). Наибольшее развитие фарфоровые камни получили в истоках рек Манараги, Лимбекаю, Балбанью, Няртасюю и в районе хребта Пайпудынского, где они слагают либо отдельные измененные зоны среди кремнекислых вулканитов, либо целиком штоко- и дайкообразные тела измененных вулканитов, имеющие длину от нескольких метров до 2-3 км.

Фарфоровые аповулканиты капканвожского типа севера Урала содержат почти все необходимые компоненты фарфоровой и фаянсовой массы (глинозем, кремнезем, щелочи), отличаются однородностью состава. В их состав входит много кремнезема и щелочей при очень высоком калиевом модуле, количество глинозема наблюдается в большинстве случаев на уровне японских фарфоровых камней и ниже китайских и гусевских (12-13%). Обращают на себя внимание низкие потери при прокаливании. В зависимости от типа фарфора и состава используемого камня в керамическую массу, по-видимому, будет необходимо добавлять некоторое количество каолина и пластичной глины.

Фарфоровые камни сивягинского типа представляют собой тонкозернистые породы голубовато-зеленовато-серого и светло-кремового цвета, имеющие почти мономинеральный калишпатовый состав; в незначительных количествах присутствуют кварц и серицит. Ближе всего они к полевошпатовому минеральному типу, однако выгодно отличаются от известных представителей этого типа низким содержанием свободного кварца. Сивягинские фарфоровые камни встречаются в истоках рек Б.Усы, Пайпудыны, Грубею, Лемвы, Седью, Потемью, Сивяги, Няртасюю и др. Калишпатовые вулканиты образуют экструзивные тела или эндоконтактовые залежи в пределах этих тел, маркирующих зоны тектонических нарушений. Тела эти обычно выдержаны по мощности, простиранию и падению, размерами от первых метров до 200 х 100 х 30 м и более, с объемом до 1,5 млн.м3.

Оценивая химический состав сивягинских фарфоровых камней, полезно иметь в виду не только валовое содержание оксидов в породе, которое в целом находится в пределах кондиций. Поскольку эти породы состоят в основном из полевых шпатов, с подчиненным содержанием свободного кварца, следует обратить внимание также на состав полевых шпатов, используемых в составе керамических масс.

Большие запасы (по предварительной оценке, 80 млн. м3 в пределах капканвожского участка, до 1000 млн.м3 - в районе Пайпудынского липаритового массива и 3 млн.м3 в пределах экструзии в истоках р. Сивяги), поверхностное залегание (возможна разработка открытым способом) и близость к железной дороге повышают экономическую целесообразность эксплуатации данного вида минерального сырья.

Результаты химического анализа фарфоровых аповулканитов севера Урала, а также результаты проведенных огневых проб с образцами минерального сырья позволили сделать заключение о пригодности нового сырья для получения керамических масс.

Химический состав проб фарфоровых камней севера Урала приведен в табл. 8.6 и 8.7.

Для выявления участков, перспективных на обнаружение фарфоровых аповулканитов в других районах Урала, задача сводилась к тому, чтобы найти формации, содержащие породы, состав которых в наибольшей степени приближался бы к составу кондиционных фарфоровых камней. Важнейшим критерием качества сырья является содержание щелочей. Наиболее дефицитными разновидностями фарфоровых камней являются щелочные калиевые (K2O + Na2O > 3, K2O/Na2O > 3).

Помимо уже описанных месторождений фарфорового камня, к ним можно отнести липариты г. Константинов Камень, хр. Хахарем-Пе и г. Борзовой на крайнем севере Полярного Урала, субвулканические интрузии верховий рек Погурей и Кок-Пела, более древние липариты в верхнем течении р. Хельмерью, в районе г. Мартай, на правобережье р. Торговой, на хр. Кваркуш, на хр. Басег (щегровийская свита), в Верхнесергинском районе (билимбаевский комплекс), Учалинской зоне развития улутайской формации, верховье р. Урал (область развития Березовской и Кизильской формаций), Еманжелинском районе (карьер на берегу р. Бергильды и обнажения к юго-западу от с. Ново-Троицкого), Кунашакском районе (близ оз.Урукуль), в районе р. Пышма (левый берег ниже Рудянского Лога) и другие.

Имеются сведения о локальных проявлениях среди липаритов и туфов магнитогорского синклинария интенсивных поствулканических процессов; крайнее развитие этих процессов приводило иногда (г. Соколок и др. районы) к почти полному выносу щелочей и красящих оксидов из исходных вулканитов и к накоплению глинозема, к образованию пород, по валовому химическому составу приближающихся к каолину или кварц-пирофилитовых пород. О существовании на Урале месторождений таких пород нелишне здесь вспомнить еще и потому, что они также представляют собой керамическое сырье.

Наибольший интерес представляет Покровский участок (окрестности с. Покровского, Сухоложский район). Развитые здесь ультракалиевые липариты характеризуются пониженным содержанием SiO2 и повышенной щелочностью, что позволяет считать их аналогами свиягинского типа. Наличие в аповулканитах избыточного калишпатового компонента является не недостатком, а достоинством данного типа пород как исходного минерального сырья для фарфоровых камней, так как в технологических схемах для производства бытового и хозяйственного фарфора в сырьевую смесь вводится до 25 % полевого шпата, который в нашем случае в достаточном количестве уже имеется в исходной породе.

Таблица 8.6. Химический состав аповулканитов севера Урала, мас. %

Таблица 8.7. Химический состав аповулканитов севера Урала исходный состав и после магнитной сепарации, мас. %

Таким образом, Покровский участок можно рекомендовать в качестве одного из первоочередных объектов на разведку фарфорового камня, с отбором проб для промышленных испытаний, тем более что этот участок расположен в непосредственной близости от главных центров Уральской фарфоро-керамической промышленности.

Из всего вышеизложенного следует, что Урал можно рассматривать в качестве новой геологической провинции фарфорового камня. Проведение специализированных поисково-разведочных работ приведет к расширению сырьевой базы керамического сырья.

Размещено на Allbest.ru