Промышленные типы металлических полезных ископаемых

Конгломераты сложены на 80% окатанной галькой кварца или кварцита. Цемент имеет кварц-биотит-хлорит-эпидотовый состав, содержит углистое вещество и рудную минерализацию. В цементе содержится до 5-10% сульфидов. Установлено более 70 минералов, в том числе пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, галенит, арсенопирит, молибденит и другие минералы. Уран представлен уранинитом, тухолитом, браннеритом, настураном. Содержание U₃О₈ около 0,03%, иногда выше. Золото содержится в сульфидах и в виде мелких обломков в цементе. Содержание золота 8-20 г/т, пробность 920-935. Встречаются самородное серебро, прустит, платиноиды с Os, Ir, Rh.

Рис. 24 Рудоносные конгломераты рудника Лесли-Голд, Витватерсранд (по К.Твидлу): 1-4 - палеозой: 1 - дайки долеритов, 2 - угленосные отложения, 3 - долериты, 4 - породы основания; 5-16 - протерозой: Вентердорпская система: 5 - амигдалоидные лавы, 6 - порфириты и их туфы, 7 - диабазы (силлы), 8-16 - Витватерсрандская система - формация Кимберли-Эльсбург: 8 - сланцы, 9 - кварциты, 10 - зона прерывистых рифов, 11 - зона кварцитов, 12 - риф Кимберли, 13 - сланцы Кимберли, формация Мейн-Берд, 14 - амигдалоидные лавы, 15 - кварциты, 16 - голубые гравелиты; 17 - разрывные нарушения

Происхождение месторождения полигенное - осадочно-метаморфогенно-гидротермальное. Большая часть исследователей считает, что конгломераты отлагались в конусах выноса рек. Переотложение урана и золота происходило многократно.

Из руд этого самого крупного месторождения было извлечено 34600 т золота, 1500 т серебра, 1500 т платиноидов, 100 тысяч тонн урана. С 1979 по 1995 годы добыча золота составила 10725 т.

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. Концентрации золота в промышленных масштабах образуются часто на залежах сульфидных золотосодержащих руд. Содержание его в несколько раз выше, чем в первичных рудах. Гипергенное золото встречается в виде кристаллов, пленок.

Россыпные месторождения распространены во всех золоторудных районах мира. На территории России известными районами развития золотоносных россыпей являются Восточная Сибирь (Енисейский кряж, Ленский и Алданский районы), Северо-Восток, Забайкалье, Приамурье.

Золото концентрируется в элювиальных, делювиальных, аллювиальных и прибрежно-морских россыпях, наибольшее значение имеют аллювиальные россыпи.

Источником золота в аллювиальных россыпях являются коренные месторождения, разрушенные в процессе выветривания. Золото отлагается в речных долинах в виде лентообразных, шнурковых, линзо- и гнездообразных тел. Отложение золота из водных потоков происходит под влиянием россыпеобразующих барьеров: изменения уклона реки, положительные формы рельефа, участки расширения или сужения долины, эрозионные канавы и ложбины и другие. Наиболее крупные зерна золота (более 0,5 мм) встречаются вблизи коренных источников.

В России широко известны россыпи Сибири (Бодайбо), Якутии (Туора-Тас), Приамурья, Северо-Востока (Билибинский район).

5.2 Металлы платиновой группы

Общие сведения и области применения

В состав металлов платиновой группы кроме платины входят палладий, иридий, родий, осмий и рутений.

В XVI в. в Южной Америке был обнаружен в золотоносном россыпном месторождении тусклый белый металл, его назвали уменьшительным словом «серебришко» от испанского слова plata. Научное описание этого металла сделано в 1741 году.

В России Pt впервые была найдена на Урале в 1819 году. В конце XIX в. Pt находят в золотых россыпях Восточной Сибири и в Вилюйском районе Якутии.

Использование платиноидов обусловлено их уникальными физико-химическими свойствами: тугоплавкостью, химической стойкостью, электропроводностью, пластичностью и другими. Платиноиды применяются как катализаторы (50%), в электротехнической, нефтехимической, автомобильной, медицинской отраслях промышленности (25%), при производстве химической аппаратуры и антикоррозионных покрытий (15%), а также ювелирном деле (10%).

Обзор ресурсов

Общие запасы платиноидов зарубежных стран составляют 60180т, из которых более 96% приходится на ЮАР, ресурсы оцениваются в 76000 т. Основное количество металлов платиновой группы (МПГ) заключено в недрах следующих стран: ЮАР, Канада, США, Австралия. Главная роль в ресурсах и запасах платиноидов принадлежит платиноидно-хромитовым (42%), малосульфидным платиноиднометальным (34,2%) и сульфидным платиноидно-медно-никелевым (23,4%) месторождениям.

По запасам и добыче платиноидов Россия занимает одно из ведущих мест в мире. При этом 99,4% запасов приходится на сульфидные платиноидно-медно-никелевые месторождения (Норильский район, месторождения Кольского полуострова). Из этих руд в стране добывается 98,5% платиноидов.

Значительные перспективы связываются с новым нетрадиционным типом пластовых платиноидных месторождений гидротермального генезиса в черносланцевых комплексах (золото-платиновые проявления Онежской и Ветренопоясной впадин в Южной Карелии). Проведена детальная разведка Федорово-Панковского месторождения в Мурманской области. Изучаются платиносодержащие рудопроявления ВКМ [ 2, 3] и других районов страны.

Россыпи разрабатываются на Урале более 170 лет. Выявленная в Хабаровском крае Кондерская россыпь по количеству и содержанию платиноидов превышает уральские россыпи. Разрабатываются россыпи Корякского нагорья. Проведены разведочные работы на россыпных месторождениях Сев. Камчатки и на Таймыре.

Кондиции

Промышленными считаются коренные руды с содержанием платиноидов от 3-5 до 10-15 г/т, в россыпях - 0,1 г/м³ песков.

Геохимия и минералогия

Cредние содержания платиноидов в земной коре составляют миллионные доли процента.

В эндогенных процессах платиноиды связаны с глубинными ультраосновными и основными магмами.

В экзогенных процессах металлы платиновой группы накапливаются в аллювиальных и других россыпях.

Платиноиды содержатся в составе более 90 минералов. Среди них выделяются: 1) самородные платиноиды и природные сплавы - изоферроплатина Pt₃Fe, осмирид Ir,Os; иридосмин Os,Ir; рутениридосмин Ru,Os,Ir; 2) интерметаллические соединения с Sn, Pb, Bi, Sb и Te; 3) сульфиды, арсениды, сульфоарсениды - куперит PtS₂, сперрилит PtAs₂.

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

Месторождения разделяются на собственно платиноносные и платиносодержащие. Классификация платиноидных месторождений приводится по Д.А.Додину и Н.М.Чернышову [2, 3]. Ими выделяются среди эндогенных следующие формации:

сульфидная платиноидная медно-никелевая;

малосульфидная платинометальная;

платиносодержащая хромитовая, титаномагнетитовая, черносланцевая, полиметальная, золоторудная.

Среди платиноносных месторождений выделяются раннемагматические типа рифа Меренского в Бушвельдском массиве (платина-хромит-медно-никелевая формация) и позднемагматические типа Нижне-Тагильского месторождения (хромит-платиновая формация).

Месторождения, содержащие платиноиды в качестве попутных компонентов, относятся к следующим группам: ликвационные медно-никелевые и сульфидные никелевые норильского типа (медь-никель-платиновая формация); хромитовые с платиноидами кордильерского типа; комплексные медно и молибден-меднопорфировые месторождения.

Магматические (ликвационные) месторождения, формация платиноидно-медно-никелевая сульфидная - наиболее важный для России тип, к которому относятся крупнейшие Талнахское и Октябрьское месторождения (Норильский рудный район), которые по содержанию и запасам МПГ не имеют себе равных среди других сульфидных платиноидно-медно-никелевых объектов мира. Описание формации приводится в разделе « Никель». Платиновая минерализация сконцентрирована в сульфидных рудах нижних рудоносных толщ интрузивов и в экзоконтактовых метасоматитах. Породы представлены габбро-долеритами.

Платиноносные рудные тела относятся к нескольким типам: пластообразные пологозалегающие слои с вкрапленностью пентландит-халькопирит-пирротинового состава; инъекционно-магматические сплошные руды плитообразных залежей, линз и жил; инъекционно-метасоматические прожилково-вкрапленные руды; брекчиевидные руды.

Наибольшие концентрации платины и палладия установлены в линзах и жилах сплошных руд внутри интрузивов. По содержаниям МПГ месторождения являются уникальными: содержание Pd достигает 200 г/т (ранее до отработки до 2 кг/т), Pt - до 60 г/т, Rh - до 17 г/т. Максимально обогащенными Pd являются руды Октябрьского, а Ir и Ru - Талнахского месторождения.

Состав руд отличается большим количеством минералов и разнообразием минеральных форм платиноидов. На Октябрьском месторождении установлены минералы платины и палладия. Главными являются паоловит Pd₂Sn и соболевскит PdBi. На Норильском месторождении преобладают ферроплатина (Fe,Ni,Cu)Pt и рустенбургит (Pt,Pd)₃Sn, встречаются железистая платина Pt₃Fe₂, плюмбопалладинит Pd₃Pb₂, сперрилит PtAs₂ и другие.

Минералы платиноидов образуют микроскопические мономинеральные выделения размером 1-15 мкм или полиминеральные сростки до 70 мкм.

В Печенгском районе (Кольский полуостров) запасы МПГ более чем в 100 раз уступают норильским. Наиболее значительными в этом районе являются Ждановское и Заполярное месторождения. Из платиновых минералов здесь установлены сперрилит, атокит, меренскит, майченерит и другие. Содержание Pt - 0,02-0,23 г/т, Pd - 0,04-0,39 г/т.

К менее значительным по запасам и ресурсам сульфидным платиноидно-медно-никелевым принадлежит ряд месторождений и рудопроявлений ВКМ, изучаемых группой научных сотрудников под руководством проф. Н.М.Чернышова. Это Мамонский тип месторождений, связанных с интрузиями дунит-перидотит-габбро-норитовой формации. Главным концентратором МПГ являются магнезиальные дифференциаты (дуниты, перидотиты, оливиновые пироксениты). Содержания платиновых металлов составляют: 1,109 г/т (Pt - 0,02-0,8, среднее 0,091; Pd - 0,005-0,06, среднее 0,018) в дунитах. Содержания платиновых металлов заметно снижаются в перидотитах и серпентинитах. Общая закономерность для месторождений мамонского типа - преобладание Pt над Pd.

К этой же формации относится и Еланский тип, характеризующийся платино-палладиево-медно-кобальт-никелевыми рудами, ассоциирующими с телами ортопироксенит-норит-диоритов. Выполненное исследователями [2] изучение распределения МПГ показало, что Еланский комплекс отличается невысокими концентрациями платиноидов и устойчивым преобладанием Pd над Pt (Pt - 0,004-0,015 г/т, Pd - 0,01-0,04 г/т). Наиболее важный интерес представляет сульфидное платиноидно-медно-никелевое оруденение в ортопироксенитах (Центральное рудопроявление).

Из зарубежных к этой формации относится ряд месторождений Бушвельда (ЮАР), Садбери (Канада), Камбалда (Австралия).

Рис. 25 Хромитовые и платиновые месторождения площади Рустенбург массива Бушвельд (по Д.Куну): 1 - граниты; 2 - нориты; 3 - осадочные породы; 4 - тела титаномагнетитов; 5 - Риф Меренского; 6 - тела хромитов; 7 - разрывные нарушения

Раннемагматические месторождения, формация малосульфидная платинометальная. Наиболее крупным и типичным представителем этой формации является Риф Меренского (ЮАР), сюда же относится месторождение Стиллуотер, являющееся главным источником МПГ в США. Риф Меренского сложен перемежающимися пироксенитами и анортозитами с гнездами и прожилками хромитов. По простиранию он прослежен на 230 км при средней мощности 0,8 м, рис. 25. Минеральный состав Рифа: ромбический пироксен, битовнит, биотит, хромит, магнетит, ильменит. Участки вкрапленных руд содержат пирротин, пентландит, халькопирит, кубанит, миллерит. Минералы платиновой группы представлены ферроплатиной, куперитом, сперрилитом, теллуридами платины и палладия. Содержание платиноидов 5-15 г/т. Доля платины в рудах составляет 60%, палладия - 25%, остальное приходится на другие платиноиды. Ресурсы оцениваются в 18 тысяч тонн.

Платиновая минерализация Бушвельда формировалась на разных этапах магматического процесса. Руды Рифа Меренского рассматриваются большинством исследователей как раннемагматические.

Позднемагматические месторождения, формация платиносодержащих хромитовых руд. Для зарубежных стран важнейший в промышленном отношении тип. Он представлен месторождениями Бушвельда, Уральскими месторождениями (Нижне-Тагильское), Кемпирсайско-Рай-изским, Алданским и Гулинским месторождениями.

Платиновая минерализация Бушвельда формировалась на разных этапах магматического процесса. Наряду с раннемагматическими в районе известны позднемагматические крутопадающие трубообразные залежи платиноносных дунитов. Залежи имеют диаметр 10-100 м и прослеживаются на глубину до 300 м.

Минеральный состав - хромшпинелиды, оливин, пироксены, титаномагнетит в сростках с минералами платиноидов: поликсеном, самородной платиной, ферроплатиной, иридистой платиной. Содержание платиноидов в аллювиальных россыпях изменяется от нескольких миллиграммов до сотен граммов на 1м³.

Уральский (нижнетагильский) тип представлен платиноносным поясом, который прослеживается на 900 км вдоль Главного Уральского разлома. Ряд массивов пояса при разрушении образовали гигантские россыпи платиноидов, которые начали отрабатываться на Урале с 1824 года. Месторождения связаны с массивами дифференцированных ультраосновных пород. Платиноносными являются дуниты (рис. 26). В них отмечаются шлиры, гнезда, жилы, прожилки хромитов (преобладают магнохромит и хромит). Для хромититов Нижне-Тагильского массива характерны следуюшие содержания (в г/т): Pt - 0-19,4; Pd - 0-2,22; Rh - 0-0,043; Ru - 0,26-0,43; Ir - 0-0,2; Os - 0,27-0,56.

Общий перечень платиновых минералов в платино-хромитит-дунитовых месторождениях Платиноносного пояса Урала следующий: Pt самородная, железистая, иридистая, медистая, никелистая, поликсен, изоферроплатина, платинистый иридий, иридий самородный, осмирид, иридосмин, самородный осмий, куперит и др. Были встречены платиновые самородки, наиболее крупный из которых весил 427 г.

Платиносодержащие хромитовые руды, приуроченные к дунит-гарцбургитовому массиву, известны на Полярном Урале (Рай-Изское месторождение). Максимальные содержания платины установлены в дунитах (до 0,1 г/т) и хромитовых рудах (до 0,3 г/т). Платиноиды представлены изоферроплатиной (с Ir), осмиридом, иридоосмиридом, рутениридосмиридом, а в зонах дробления и серпентинизации - самородной платиной, куперитом, лауритом и др.

Потенциально промышленно-значимыми являются месторождения Корякско-Камчатского пояса, относящиеся к этому типу, месторождения Алданского типа (Кондер, Чаф и др.).

Платиносодержащая титаномагнетитовая формация. В целом ряде ванадийсодержащих титаномагнетитовых месторождений установлены Pt минералы. Выделяются пудожгорский, качканарский, волковский и чинейский типы месторождений.

В Пудожгорской габбро-долеритовой интрузии рудный горизонт представлен окисными титаномагнетитовыми рудами. Рудный горизонт - концентратор Pt, Pd, Au, Cu и Ni. Содержание МПГ и золота (в г/т): Pd - 0,075-0,088, Pt - 0,028-0,029, Au - 0,034-0,041. В рудах установлены теллуриды Pd с небольшой примесью Bi и электрум.

В рудах Качканарского и Гусевогорского месторождений установлены МПГ от следов до 0,75 г/т, среди которых преобладают Pt и Pd. Среди минералов установлены сперрилит, стибиопалладинит, медистый Pd, палладистая Pt, поликсен, ферроплатина, иридосмин, осмирид, осмий и др.

Волковский тип охарактеризован в разделе «Медь».

Чинейское месторождение железо-титан-ванадиевых руд (Сев. Забайкалье) является крупнейшим в России по ванадию и намечено для разработки. Оно имеет многие черты сходства с Волковским месторождением. Максимально обогащенными платиновыми минералами являются породы железорудной серии, в которой преобладают Pt (0,2-0,3 г/т) и Pd (0,1-0,5 г/т).

Платиносодержащая меднорудная формация. Медистые песчаники ряда месторождений: Удоканского, Сухаринского, Предуральского прогиба содержат повышенные количества платиновых металлов. На Удоканском месторождении отмечаются следующие содержания благородных металлов (в г/т): Pd - 0,2-0,08; Ag - 77-675; в меньшей мере Au -0,1; Pt -0,03; в месторождениях Предуральского прогиба Pt до 0,6; Pd - 2,4; Rh до 4,1; Вороного бора Заонежья до 7,1 Pd.

Платиносодержащая соленосная формация. В нерастворимом остатке, выделенном из красных сильвинитов Верхнекамского месторождения калийных солей, отмечается содержание благородных металлов (в г/т): Pt - до 24,2; Pd - 3,4; Rh - 0,43; Au - 25 и Ag - 172.

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

К полигенным месторождениям относится платиносодержащая полиметальная формация черных сланцев и метасоматитов. Здесь выделяются:

онежский тип - кратко охарактеризован в разделе «Ванадий»;

сухоложский тип - описан в разделе «Золото»;

тимской тип - ниже приводится его характеристика.

Золото-платинометальное оруденение, ассоциирующее со стратифицированными высокоуглеродистыми образованиями и их метасоматитами, установлено во всех структурно-вещественных комплексах Воронежского кристаллического массива (ВКМ). Наибольшие содержания благородных металлов связаны с высокоуглеродистыми породами оскольской серии (Тим-Ястребовская золото-платиноносная структура КМА и др.), приуроченными к краевым частям позднеархейских зеленокаменных поясов. Среди минералов МПГ установлены [2]: самородный палладий, золото-платиновый палладий, самородная платина, а также селенид платины и палладия и более сложные соединения.

Сложный характер распределения МПГ и Au и сопутствующих им элементов в металлоносном черносланцевом комплексе ВКМ является, вероятно, следствием не только разнотипных первичных источников рудного вещества, но и последующего перераспределения в процессе метаморфизма и метасоматоза.

Экзогенные месторождения

Россыпные месторождения формируются при разрушении сравнительно бедных, но значительных по площади и запасам интрузивных массивов. По типу разрушающихся коренных месторождений россыпи подразделяются на следующие типы: уральский (корякский) иридиево-платиновый; алданский иридиево-платиновый, иридиево-осмиево-золото-платиновый; альпийский платинометальный норильский; золото-родиево-платиновый вилюйский. Наибольшее промышленное значение имеют первые два типа. Россыпи Урала в течение длительного времени были главным источником Pt во всем мире. Наиболее богатые россыпи были установлены в Нижнетагильском, Исовском, Косьвинском районах. Добыча платиноидов продолжается и сейчас. Ведущим минералом уральских россыпй является платина. Нередко встречаются самородки, самый крупный весил 9,6 кг.

В 1991 году были открыты промышленные россыпи корякского (уральского) типа на севере Камчатки.

Зарубежными аналогами данного типа россыпей являются россыпи Британской Колумбии и Аляски.

Россыпное месторождение алданского типа - Кондер является крупнейшим в стране и мире. Преобладающим минералом россыпи является изоферроплатина, встречаются включения осмиридия, платосмиридия, а также мелкие включения других платиноидов. Среднее содержание МПГ составляет 0,2-2 г/т м³.

Рис. 26 Схематическая геологическая карта Нижне-Тагильского платиноносного массива (по Н.Высоцкому): 1 -россыпи платины и золота; 2 - четвертичные отложения; 3 - апогаббровые и аподиоритовые амфиболиты; 4 - габбро-диориты; 5 - уралитизированные габбро; 6 - аподунитовые и аподиоритовые амфиболиты; 7 - аподунитовые серпентиниты; 8- дуниты; 9 -известняки

Платиноиды установлены также в древних метаморфизованных россыпях. Так, в метаморфизованных древних конгломератах ЮАР (район Витватерсранд) содержатся осмистый иридий, платинистый иридий, сперрилит, куперит.

Перспективные типы платиносодержащих месторождений

1. Железо-марганцевые конкреции Мирового океана.

2. Глубоководные полиметаллические сульфидные образования.

3. Платиноносные офиолитовые и черносланцевые комплексы.

Техногенные месторождения

Хвосты, отвалы и различные промпродукты платинометальных и платиносодержащих месторождений (платиноидных, хромитовых, полиметаллических, медно-молибденовых, медных, россыпных золоторудных, в том числе древних метаморфизованных).

Литература

1. Авдонин В.В. Месторождения металлических полезных ископаемых / В.В.Авдонин, Б.Е.Бойцов, В.М.Григорьев и др. М.: ЗАО « Геоинформмарк», 1999. 272 с.

2. Бокситы и другие руды алюминиевой промышленности. М.: Наука, 1988.

3. Додин Д.А. Металлогения платиноидов крупных регионов России /Д.А.Додин, Н.М.Чернышов, О.И.Чередникова. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2001. 300 с.

4. Додин Д.А. Платинометальные месторождения России / Д.А.Додин, Н.М.Чернышов, Б.А.Яцкевич. СПб.: Наука, 2000. 753 с.

5. Железорудные формации докембрия КМА и их перспективная оценка на железные руды. М.: Недра, 1982.

6. Минеральные ресурсы мира. М.: ВНИИ зарубежгеология, 2000. 870 с.

7. Смирнов В.И. Курс рудных месторождений / В.И.Смирнов, А.И.Гинзбург, В.М.Григорьев и др. - 2-е изд. М.: Недра, 1986. 360 с.

8. Рудные месторождения СССР /под ред. акад. В.И.Смирнова: в 3-х т. М.: Недра, 1974.- Т.1-328 с.; Т.2-392 с.; Т.3- 471 с.

Размещено на Allbest.ru