Лекция 2 Вещественный состав руд, парагенетические ассоциации элементов в минералах и рудах.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 24Следующая ⇒

Под вещественным составом минерального сырья принято понимать минеральный и химический состав руд. Изучение вещественного состава имеет большое научное и практическое значение. Точные данные по составу руд и особенно парагенезису минералов способствуют выяснению условий формирования месторождения.

Знание минерального состава руд помогает определению их качества, выяснению содержания в них полезных и вредных примесей. Не менее важно для научных и практических целей выяснение закономерностей распределения компонентов в рудном теле, что позволяет наиболее рационально направлять разведочные и эксплуатационные работы на месторождении. Знание вещественного состава и структуры руд помогает выбирать наиболее рациональный метод их механического обогащения, металлургической плавки и химической переработки.

Для неметаллических полезных ископаемых кроме минерального и химического состава важно знать физические свойства сырья, например прочность и длину волокна асбеста, прозрачность слюды, электросопротивление мрамора, огнеупорность глин, полевого шпата, кварцита и т. д.

В рудах различают рудные и нерудные минералы. Рудные минералы содержат ряд металлов, используемых в промышленности, например магнетит содержит железо, халькопирит — медь, галенит — свинец и т. д.

Нерудные, или сопровождающие, минералы сопутствуют рудным минералам. Руда редко состоит только из одних рудных минералов, в ней всегда присутствует некоторое количество нерудных минералов. К сопровождающим минералам относятся: а) оливин, пироксен, амфибол, встречающиеся в магматических месторождениях; б) гранат, пироксен, амфибол, хлорит, эпидот — в скарновых месторождениях; в) кварц, серицит, хлорит, карбонаты, барит, флюорит — в гидротермальных жилах ¹ и др.

Парагенетические ассоциации элементов и минералов в рудах

В месторождениях полезных ископаемых часто наблюдаются закономерные ассоциации химических элементов и минералов, называемые соответственно парагенезисом элементов и минералов. Большое внимание парагенезису уделяли В. И. Вернадский и А. Е. Ферсман. А. Г. Бетехтин уточнил и развил это понятие, предложив под парагенезисами минералов понимать не просто ассоциации всех совместно находящихся минералов, а определенные группы совместно образовавшихся минералов. В табл. 9, составленной по материалам А. Г. Бетехтина и др. (Курс месторождений полезных ископаемых, 1964) и И. Г. Магакьяна (1950), приведены некоторые парагенетические ассоциации важнейших элементов и минералов, встречающихся в месторождениях полезных ископаемых различных генетических типов.

Парагенезис элементов и минералов, слагающих руды, имеет большое значение для поисково-разведочных работ и оценки месторождений полезных ископаемых. Если в дунитах, например, встречены шлиры хромита, то возможно нахождение в них и платины. Если габбро содержат пирротин и халькопирит, то в них может присутствовать и никельсодержащий сульфид — пентландит. В гранитных пегматитах, содержащих кристаллы сподумена, следует искать касситерит.

В месторождениях прожилково-вкрапленных руд наряду с сульфидами меди может находиться в промышленных количествах и молибденит, поэтому необходимо производить опробование таких руд на молибден. В колчеданных пиритных рудах помимо основных промышленных элементов (Сu, Au, Ag, Pt) постоянно присутствуют и другие элементы, поэтому необходима комплексная переработка таких руд. Для латеритов характерно наличие в железной руде ценных примесей — никеля и хрома, позволяющих использовать их как природно-легированные руды.

Парагенетические соотношения в рудах, по А. Г. Бетехтину

А. Г. Бетехтин доказал (1950 г., 1955 г), какое большое значение для познания процессов рудообразования имеет изучение закономерных парагенетических ассоциаций в рудах.

Рассмотрим физико-химические условия образования сульфидов и окислов железа. Парагенетические ассоциации минералов в рудах зависят от температуры и состава растворов. Температура оказывает существенное влияние на устойчивость окислов и сульфидов железа. В воздухе, т. е. в условиях высокого парциального давления кислорода при температуре свыше 800°С, происходит термическая диссоциация гематита с переходом его в магнетит.

ЗFe₂О_з=2Fe_з0₄+0

В земной коре с глубиной по мере понижения концентрации кислорода это превращение наступает при более низких температурах. Поэтому в парагенетических ассоциациях минералов, образующихся в глубинных условиях, гематит не встречается как ранний высокотемпературный минерал. На глубине образуется высокотемпературный магнетит в парагенезисе с пироксеном и гранатом. Но это не значит, что магнетит всегда является высокотем-пературным минералом. Известны случаи нахождения низкотемпературного магнетита как в гидротермальных месторождениях в парагенезисе с сульфидами, так и в неметаморфизованных или слабометаморфизованных месторождениях железа типа коры выветривания в ассоциации с сидеритом и хлоритом (месторождения Халилово, Малкинское).

Таким образом, для магнетита в зависимости от температуры его образования возможны три парагенетические ассоциации:

1) высокотемпературный магнетит в скарновых месторождениях в ассоциации с пироксеном и гранатом;

2) среднетемпературный магнетит гидротермальных месторождений в парагенезисе с сульфидами и гематитом;

3) низкотемпературный магнетит в месторождениях коры выветривания, ассоциирующий с сидеритом и хлоритом.

Та же термическая диссоциация при повышении температуры происходит и с пиритом, который при нагревании в запаянной трубке при температуре 575°С превращается в пирротин. Однако в природных условиях пирротин встречается не только как высокотемпературный минерал. Минераграфические исследования показывают, что в большинстве гидротермальных месторождений пирротин выделяется одним из последних минералов. Например, на месторождении Тетюхе встречен пирротин гексагональной модификации в ассоциации с кальцитом. Такая модификация пирротина устойчива при температуре ниже 138°С.

Следовательно, в зависимости от температуры растворов пара-генетические ассоциации минералов различны, поэтому нельзя по одному характерному минералу (в нашем случае по магнетиту или пирротину) судить о температуре образования руды. Лишь определенная парагенетическая ассоциация минералов может быть надежным температурным критерием.

Еще большее значение для последовательности выделения различных окислов и сульфидов железа имеет изменение состава растворов и, в частности, изменение соотношений концентраций кислорода и серы в процессе рудообразования.

Наблюдения по парагенезисам и последовательности образования минералов, относящихся к системе Ре—5—О, А. Г. Бетехтин (Основные проблемы ..., 1955) сводит в следующую группу пара-генетических рядов:

1. Fе₃0₄-Fе₂0₃; FеS->Fе_з0₄-(Fе₂0_з); FеS —РеS₂ —(Fе₃0₄ —Fе₂0₃); FеS₂ — Fе₃0₄ — Fе₂0₃; FеS₂ —Fе₂0₃.

Примечание. Стрелка, направленная сверху, вниз, показывает увеличение давления (концентрации) сероводорода (Н₂S)

в растворе; стрелки, направленные слева направо,— повышение в растворе концентрации кислорода (O₂).

Рассмотрим эти парагенезисы на конкретных примерах. Пара-генетические ассоциации минералов при различном давлении в этой группе таковы:

Ряд 1. В условиях очень низкого давления сероводорода при повышении концентрации кислорода в растворе вместо магнетита будет выделяться гематит, как, например, на Чатахском гидротермальном месторождении (Грузия). Во многих железорудных месторождениях в этих условиях происходит мартитизация магнетита.

Ряд 2. При повышении концентрации сероводорода вначале образуется пирротин, который затем по мере увеличения концентрации кислорода в растворе замещается магнетитом, что наблюдается в жильных месторождениях медно-никелевых руд. Магнетит после полного исчезновения пирротина иногда замещается более поздним гематитом.

Ряд 3. В условиях более повышенного давления сероводорода пирротин при повышении кислородного потенциала в растворах замещается пиритом или марказитом. Замещение пирротина вторичным пиритом — широко распространенное явление. Реже встречаются псевдоморфозы по пирротину пирита с магнетитом, а иногда и с более поздним гематитом.

Ряд 4. При еще более повышенном давлении сероводорода первоначально выкристаллизовавшийся пирит в случае повышения концентрации кислорода замещается магнетитом. Такие взаимоотношения пирита с магнетитом наблюдаются в колчеданных рудах Карпушинского месторождения на Урале.

Ряд 5. При высоком давлении сероводорода вначале выпадает пирит, а после него при условии резкого повышения концентрации кислорода — гематит. Таковы, например, случаи выделения гематита после пирита в некоторых гидротермальных месторождениях Средней Азии, расположенных неглубоко.

По данным А. Г. Бетехтина, рудоотложение представляет собой сложный процесс и сопровождается неоднократным изменением в растворах режима серы и кислорода. Поэтому последовательность выделения минералов в рудах обусловлена не столько падением температуры, сколько изменением соотношений концентраций компонентов в растворах в процессе рудоотложения. Этим объясняется тот факт, что большинство минералов, особенно в рудах гидротермального происхождения, имеют несколько генераций.

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1280; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!