Курс лекций минск бгу 2004 +553. 4 Ббк рецензент ы: доктор геолого-минералогических наук А. К. Карабанов

Минерально-сырьевая база оловодобывающей промышленности мира характеризуется высокой степенью концентрации запасов: в восьми ведущих странах-держателях запасов олова (Китай, Бразилия, Малайзия, Индонезия, Таиланд, Боливия, Россия и Австралия) сосредоточено почти 84,5 % мировых подтвержденных запасов этого металла.

В Китае, занимающем ведущее место в мире по подтвержденным запасам олова, около 75 % их количества заключено в коренных месторождениях. Преобладающее значение имеют месторождения касситерит-сульфидного типа, залегающие в карбонатных толщах. В рудном узле Дачан (Гуанси-Чжуанский автономный район) такие месторождения представлены в основном многочисленными крутопадающими жилами протяженностью 150–450 м, мощностью 0,2–2 м и прослеженными на глубину до 350 м. В оловорудном районе Гэцзю (провинция Юньнань) наиболее крупные месторождения представлены пологозалегающими рудными телами известковых и магнезиальных оловоносных скарнов с наложенным касситерит-сульфидным оруденением. Комплексные руды таких месторождений содержат до 5–7 % олова.

При промышленной оценке коренных месторождений олова руды разделяются на богатые (содержание Sn более 1%), среднего качества, содержащие 0,4–1,0 %, и бедные – 0,2–0,4 % Sn. Для россыпных месторождений, разрабатываемых гидравлическим способом, предельное содержание касситерита в песках составляет около 300 г/м³, при дражной разработке – около 200 г/м³. Россыпи, пригодные к подземной разработке, должны иметь содержание касситерита примерно 800–850 г/м³ при выемочной мощности продуктивного пласта не менее 1,6 м.

По запасам металла (тыс. т) оловянные месторождения подразделяются на весьма крупные (100), крупные (от 25 до 100), средние (5–25) и мелкие (менее 5).

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. Добыча оловосодержащих руд и производство олова в концентратах осуществляются более чем в двадцати странах. Суммарный объем рудничного производства олова в 1995–2000 гг. составлял 200–220 тыс. т. В мировом рудничном производстве олова в течение последних десяти лет продолжалось постепенное снижение роли россыпных месторождений. На них в 1996 г. было получено уже менее половины оловянных концентратов, против более 60 % в 1992 г. Основными странами-продуцентами олова в концентратах являются: Китай (28,5 % мирового производства), Индонезия (24,4 %), Перу (12,8 %), Бразилия (9,6 %), Боливия (7,2 %), Австралия (4,3 %) и Россия (3,8 %). Крупнейшими оловодобывающими компаниями являются «P. T. Tambang Timah» (Индонезия), «Minsur» (Перу), «Yunnan Tin Corp.» (Китай), «Dachang Mining Bureau» (Китай) и «Paranapanema» (Бразилия).

МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. Эндогенные месторождения олова формировались на средней и поздней стадиях геосинклинального этапа и связаны с кислыми и умеренно-кислыми магмами. Оловоносные районы разведаны также на щитах и древних платформах, окаймленных складчатыми поясами. Особенно продуктивны по олову древние активизированные щиты и платформы Гондваны.

Оловоносные гранитные массивы и отдельные рудные поля оловянных месторождений контролируются в основном шарнирами крупных антиклинальных сооружений и участками изгиба осей складок, осложненных глубинными разломами, особенно в местах их пересечения и изгибов.

Месторождения олова, также как и месторождения большинства других металлов, образовывались в различные эпохи, причем наблюдается закономерное увеличение числа месторождений и количества запасов от древних эпох к молодым.

В докембрийскую эпоху формировались месторождения олова Карелии, а также в Африке и Австралии. Это преимущественно оловоносные пегматиты и грейзены, а также контактово-метасоматические месторождения. Самый крупный район развития докембрийского оловянного оруденения расположен в Заире. Здесь находится месторождение Маноно-Китотоло (среднее содержание Sn в руде 0,1–0,13 %, главный рудный минерал торолит). В Австралии с оловоносными пегматитами связано месторождение Вуджина.

Месторождения олова нехарактерны для раннепалеозойской (каледонской) эпохи и редко встречаются в породах этого возраста. Промышленная оловононосность, связанная преимущественно с гранитами, известна в России (Дальний Восток), Китае, США (штат Северная Королина) и Нигерии.

Позднепалеозойская (герцинская) эпоха. Промышленные месторождения олова этого возраста также не имеют большого экономического значения, но встречаются более часто, чем раннепалеозойские. В Австралии выявлены месторождения олова в восточной зоне герцинид, протягивающейся через весь континент до о. Тасмания. Наиболее крупным является месторождение Эйберфойл (содержание в руде Sn 0,6 % и W 0,7 %). Небольшие месторождения олова имеются в Великобритании, Португалии и Испании. Относительно крупные месторождения разрабатываются в Германии (Альтенберг) и Чехии (Циновец).

В мезозойскую эпоху сформировалась преобладающая часть мировых ресурсов олова, сосредоточенных в Малаккской оловоносной провинции Юго-Восточной Азии. Все коренные месторождения олова генетически связаны с мезозойскими порфировидными биотит-мусковитовыми гранитами. Здесь самое крупное месторождение Сангей-Лембанг. В России большинство месторождений олова этого возраста сосредоточено в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Месторождения олова широко распространены на юго-востоке Китая. Образование их тесно связано с интрузиями яньшаньских гранитов. Из разнообразных типов оловянного оруденения наибольший практический интерес представляют касситерит-сульфидные руды.

Преобладающая часть мировых ресурсов олова заключена в месторождениях, образовавшихся в кайнозойскую эпоху. Это в основном россыпные месторождения. Среди них по своим масштабам и запасам выделяются богатейшие россыпные месторождения Малаккской оловоносной провинции. Россыпи, содержащие касситерит, разрабатываются также в Нигерии, Заире, Австралии и других странах. Крупные коренные месторождения третичного возраста сосредоточены в Южно-Американской оловоносной провинции. Особенно большими запасами олова располагает Боливия. Здесь полоса распространения месторождений приурочена к Боливийским Андам. По особенностям геологического строения и характеру оруденения в Боливии выделяются два района: Северный (Кордильера-Реаль) и Южный.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. Среди промышленных месторождений олова известны: 1) пегматитовые, 2) скарновые, 3) грейзеновые, 4) плутоногенные гидротермальные, 5) вулканогенные гидротермальные, 6) россыпные.

Пегматитовые месторождения. Это, как правило, высокотемпературные образования, генетически связанные с интрузивами порфировидных гранитов с повышенной глиноземистостью и с преобладанием натрия над калием. В пределах интрузивных массивов тела оловоносных пегматитов представлены линзами, трубообразными залежами и шлировыми образованиями. Размеры рудных тел небольшие, но в отдельных случаях могут достигать сотен метров по простиранию и десятки метров по мощности. Главным рудным минералом является касситерит, который распределен в рудных телах весьма неравномерно и приурочен к зонам альбитизации и грейзенизации. Руды комплексные: касситерит ассоциирует с мусковитом, топазом, турмалином, флюоритом, кварцем, колумбитом, вольфрамитом и др. Месторождения этого типа отличаются низким средним содержанием Sn (не выше 0,1–0,2 %) и в целом их роль в добыче олова невелика. Пегматитовые месторождения олова известны в России (Забайкалье), в Центральной Африке, США (Сильвер-Хилл), Канаде (Берд-Ривер).

Скарновые месторождения олова выявлены в России в Забайкалье (Ярославское) и в Карелии (Кителя, Питкяранта), а также в Китае (Лаочан), Малайзии (Беатрис), Индонезии (Кампит, Клаппа), Мексике. Оруденение приурочено, как правило, к известковым скарнам. Рудные тела образуют круто- и пологозалегающие залежи на контакте гранитоидов и известняков, трубы на пересечении разрывов, их сопряжениях и искривлениях. Олово заключено в основном в касситерите, который находится в тесной парагенетической ассоциации с другими рудными минералами – магнетитом и различными сульфидами (арсенопирит, пирротин и др.).

Е. А. Радкевич среди касситерит-скарновых месторождений выделил магнетитовые и сульфидные. Первые характеризуются резким преобладанием среди рудных минералов магнетита. В касситерит-скарновых сульфидных месторождениях широко развиты пирротин, сфалерит, халькопирит, станнин, борнит, кубанит, а также разнообразные бораты, в том числе данбурит, датолит и др.

Типичным и относительно хорошо изученным является месторождение Альтенберг, расположенное в Германии. Оно приурочено к купольной части Альтенбергского гранит-порфирового штока герцинского возраста, который внедрился в кварцевые порфиры. Рудное тело представляет собой штокверк трубообразной формы с поперечным сечением 0,4 х 0,5 км, который пронизан сетью мельчайших трещин. Состав рудовмещающих грейзенов: кварц (60 %), слюды (30– 35 %), топаз (5–7 %). Основными рудными минералами являются циннвальдит (литиевая слюда) и касситерит, второстепенными – висмутин, самородный висмут, арсенопирит, халькопирит и пирит. Центральная зона месторождения сложена богатыми рудами, а периферические участки менее богаты оловом и содержат относительно повышенное количество сульфидов.

С. С. Смирнов среди плутоногенных гидротермальных месторождений выделил две рудные формации – касситерит-силикатно-сульфидную (Валькумей, Депутатское, Хрустальное, Хапчеранга, Крофти, Долкоатс, Маунт-Плезант) и касситерит-сульфидную (Дальнее, Смирновское в Приморье, Ренисон-Белл в Австралии, Менсон-Лод в Малайзии).

Рудные тела представлены ветвящимися жилами, реже штокверками. Мощность рудных жил изменяется от 0,1 до 2–3 м (чаще составляет около 1 м). Они прослеживаются по простиранию на десятки и сотни метров, а на глубину до 700–800 м. Руды оловянные, часто комплексные (Sn–Ag; Sn–Pb–Zn). Минеральный состав их сложный. Главные рудные минералы: касситерит, станнин, висмутин, арсенопирит, пирротин; нерудные (жильные) – кварц, турмалин, серицит.

Наиболее крупные месторождения россыпного олова находятся на Малайском архипелаге (Малайзия, Индонезия). В Малайзии известно около 500 приисков и рудников. Наиболее важные из них Перак, Селангор, Сембилан, Негрри и др. Основные месторождения сосредоточены в долине р. Кинта. Здесь разрабатываются преимущественно аллювиальные россыпи. Плотик россыпных месторождений сложен известняками, кристаллическими сланцами, перекрытых мощным латеритным покровом. Касситерит вначале накапливался в результате разрушения оловоносных грейзенов и кварц-касситеритовых жил в элювии, а затем сносился в долину. В других районах Малайзии плотиком является гранит.

В Индонезии месторождения сосредоточены преимущественно на трех островах – Банка, Биллитон и Сингкип. Главным районом добычи касситерита являются россыпи о. Банка. Здесь в результате выветривания послетриасовых гранитов, содержащих оловоносные штокверки, образовались остаточные элювиальные россыпи. Часть этих россыпей была смыта в прилегающие долины и перекрыта аллювиальными песчаными наносами. Происшедшее в четвертичный период погружение местности привело к затоплению нижних участков речных долин, которые вместе с подстилающим плотиком погрузились на глубину до 30 м ниже современного уровня моря. Затопленные россыпи в настоящее время разрабатываются морскими драгами.

Лекция 13. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИСМУТА
КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Первые сведения о висмуте появились в начале XVI в. в трудах минералога и металлурга Георга Бауэра (Агриколы). В 1739 г. немецкий химик Погт установил самостоятельность элемента висмута (раньше его считали разновидностью других элементов – свинца, олова или сурьмы). Окончательно как элемент он был открыт в 1799 г. шведским химиком Т. Бергманом.

Висмут – белый металл с розоватым оттенком. Он обладает диамагнитностью, плохой теплопроводностью, низкой температурой плавления (271,3 С), высокой температурой кипения (1560 С) и способностью расширяться в объеме при затвердевании. Висмут и его соединения обладают дезинфицирующими и антисептическими свойствами.

На магматическом этапе висмут не концентрируется. Его накопление связано с постмагматическими процессами гранитоидных магм. Из магматических очагов он выносится в хлоркомплексах (BiCl²⁺, BiCl⁰) и гидрооксокомплексах (Bi(OH)⁰_3, Bi(OH)^-1₂). При экзогенных процессах первичные сульфидные соединения висмута окисляются (образуются оксидные и карбонатные соединения). При слабом проявлении процессов окисления висмутин и самородный висмут могут образовать россыпи.

В металлургии висмут применяется как добавка к нержавеющим сталям. Он широко используется также в производстве оптических стекол и стекол с защитными свойствами против радиации, в химической промышленности (в качестве катализатора), в керамике (изготовление цветных эмалей и глазури), в электронике, ядерной технике, а также в фармацевтической промышленности.

Общие запасы висмута в мире (без учета стран СНГ) составляют около 130 тыс. т. ведущими странами-держателями запасов висмута являются: Япония (более 40 тыс. т), США (30 тыс. т) и Австралия (20 тыс. т). Значительные запасы этого металла сосредоточены в Боливии, Мексике, Перу, Канаде, Китае, России и других странах.

Уникальные месторождения висмута встречаются редко (месторождение Теннант-Крик в Австралии). Богатые руды содержат Bi более 1 %, рядовые – 1–0,2 %, бедные – менее 0,2 % (в комплексных рудах).

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. В мировой практике висмут в основном добывается в качестве попутного компонента из комплексных руд: Co–Ni–Bi–Ag–U, As–Bi, Cu–Bi, а также из висмутсодержащих свинцовых и медных руд. Общая добыча и производство висмута составляла: в 1937 г. – 600–700 т, в 1960 г. – 2600 т, в 1975 г. – 5380 т и в 2000 г. – более 10000 т. Главными производителями висмута в настоящее время являются Боливия, Перу, Мексика, Австралия и США.

МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. Эндогенные месторождения висмута формировались на средней и поздней стадиях геосинклинального этапа, а также в процессе тектоно-магматической активизации консолидированных участков складчатых областей и платформ. Собственно висмутовые месторождения не имеют широкого распространения и обычно этот металл образует комплексные руды с другими металлами в ряде рудных формаций.

Месторождения висмута и висмутсодержащих руд формировались в различные эпохи рудообразования. В докембрийскую эпоху образовались месторождения висмутсодержащих руд в Канаде (Большое Медвежье озеро, Эльдорадо и др.), в позднепалеозойскую (герцинскую) – месторождения в Рудных горах (Яхимов в Чехии), Средней Азии (Адрасман в Таджикистане, Брич-Мулла и Устарасай в Узбекистане), в мезозойскую эпоху – месторождения в Южной Корее (Санг-Донг и др.). Значительное количество месторождений висмутсодержащих руд принадлежит альпийской металлогенической эпохе (Тасна в Боливии, Сан-Грегори в Перу).

В качестве примера месторождений арсенопирит-висмутовой формации охарактеризуем месторождение Устарасай. Оно расположено в Узбекистане в пределах Брич-Муллинского рудного поля (Чаткальский хребет). Участок месторождения сложен кварцитами, песчаниками, известняками и доломитами верхнего девона. Интрузивные породы представлены штоком моцонитов, дайками сиенит-аплитов, а также гранодиоритами и дайками диабазов и диабазовых порфиритов. Верхнедевонские отложения слагают юго-восточное крыло Коксуйской антиклинали, осложненной продольными разломами, надвигами и крутыми сбросами. Оруденение развито в известняках в виде секущих кварц-висмутовых жил, пластообразных рудных залежей и столбообразных мышьяк-висмутовых метасоматических тел.

Формирование месторождения протекало в течение трех стадий: мышьяковую, свинцово-висмутовую и свинцово-сурьмяную. Первая стадия проявлена слабо и представлена метасоматическими пластообразными телами, сложенными арсенопиритом (70–80 %) и кварцем (20–30 %). Вторая стадия характеризовалась образованием разнообразных рудных минералов – пирита, пирротина, висмутина, самородного висмута, висмутовых сульфосолей и жильных минералов (кварц, доломит, кальцит). Третья стадия минерализации развита незначительно в виде маломощных (до 2–7 см) крутопадающих жил. На этой стадии выделялись кварц и ассоциирующие с ним сфалерит, галенит, буланжерит, бурнонит, арсенопирит.

Вулканогенные гидротермальные месторождения висмута встречаются относительно редко. Они известны в Таджикистане (Адрасман), Швейцарии (Аннивере), Германии (Шварцвальд), Италии (Бочегиано), Боливии (Тасна). Генетически тесно связаны с вулканогенными комплексами дацит-липаритовой формации, а пространственно – с субвулканическими дайками, жерловинами и некками и локализуются в вулканических структурах, синвулканических разломах и трещинах. Рудные тела представлены ветвящимися жилами, линзами, штокверками, реже трубами. Глубина формирования месторождений 0,5–1,0 км. Среди них выделяются халькопирит-висмутовая и касситерит-вольфрамит-висмутовая рудные формации.

Типичным представителем халькопирит-висмутовой рудной формации является месторождение Адрасман. Оно расположено в Восточном Карамазаре (Таджикистан). Участок сложен верхнепалеозойской эффузивной толщей. Собственно месторождение приурочено к некку кварцевых порфиров и контролируется пересечением разломов субширотного и субмеридионального направлений (рис. 14). Главное рудное тело имеет трубообразную форму и прослеживается на глубину более 200 м от земной поверхности. Другие рудные тела представлены линзами, штокверками и жилами.

Разрывные нарушения, определяющие положение Главной зоны и Свинцового разлома, являются наиболее древними. В последующее время движения по Свинцовому разлому возобновлялись. Они фиксируются приуроченностью к нему на отдельных участках даек кварцевого сиенит-порфира и диабазового порфирита, более молодых, чем туфолавы, слагающие некк. Дальнейшее развитие месторождения связано с проявлением гидротермальной деятельности. Наиболее ранние гидротермальные образования представлены кварц-сульфидно-висмутовыми метасоматическими телами и рудными жилами, сложенными кварцем, халькопиритом, висмутом и другими медно-висмутовыми минералами. Вторая стадия характеризовалась развитием кварцевых жил и метасоматических тел тонкозернистого халцедоновидного кварца с галенитом и халькопиритом.

Главная рудоносная зона представляет собой минерализованный тектонический разрыв, в висячем боку которого развиты многочисленные рудоносные жилы северо-восточного простирания. Главные рудные минералы: пирит, гематит, арсенопирит, висмутин, самородный висмут, борнит, сфалерит.