Свинцово-цинковые месторождения
Введение
Металлический цинк был открыт в 1520 г., однако наиболее ранние изделия из него относятся к VI - V вв. до н.э., а греки и римляне, не зная цинка, использовали его для производства латуни. Добыча цинка в Европе началась с 1740 г., а до этого он поступал из Индии и Китая.
Свинец и цинк в большинстве случаев образуют промышленные скопления в комплексных месторождениях, поэтому они традиционно рассматриваются совместно. Свинец известен с древнейших времен. Месопотамии и Египте он использовался за 6-7тыс. лет до н.э. При раскопках Помпеи найдены свинцовые водопроводные трубы. В Китае более чем за 2000 лет до н.э. свинец использовался для чеканки монет и изготовления монетного сплава. Свинец в древности употреблялся для украшений, производства бронз, пайки и т.д. Позднее интенсивно разрабатывались месторождения в Испании, Греции, Пиренеях, Гарце и Силезии.
В настоящее время большая часть производимого свинца используется для изготовления аккумуляторных батарей - 63%; другие сферы использования свинца: производство красителей и химикатов - 13%, проката и штампованных изделий - 7%, оболочек кабеля - 5%, сплавов - 3%, боеприпасов - 3% прочих изделий - 6%. Использование цинка по отраслям промышленности распределяется следующим образом (в %): производство оцинкованной стали - 47, латуни, бронзы и других сплавов - 19, литья под давлением - 14, оксида цинка - 8, проката - 7, прочей продукции - 5.
Свинец и цинк извлекают в основном из комплексных руд, содержащих медь, золото, серебро и другие металлы. Общие запасы свинца в 2002 г. В 70 зарубежных странах оценивалось в 201 млн. т, разведанные запасы составили около 114 млн. т. Общие запасы цинка превышают 455, а разведанные - 250 млн. т. Россия занимает четвертое место в мире во запасам свинца и пятое по запасам цинка. Наиболее крупными запасами свинца и цинка обладают также США, Австралия, Казахстан, Канада, Китай. Обеспеченность уровня добычи подтвержденными запасами свинца и цинка оцениваются в 38-39 лет. Суммарные запасы свинца и цинка в уникальных месторождениях превышают - 5 млн. т; в крупных - колеблются от 5 млн. т до 600 тыс. т; в средних - от 600 до 200 тыс. т; в мелких - менее 200 тыс. т. По масштабам использования в промышленности свинец и цинк каждый в отдельности уступают меди, а в сумме превосходят ее. Ежегодное производство в концентратах составляет (в млн. т): свинца - 2,8-3,0; цинка - 6,2-7,3; рафинированного свинца - 4,9-5,4 (при этом 40-45% его получают из вторичного сырья); металлического цинка - 6,3-6,9. Цена рафинированного свинца в 1994 г. составила 550$/т, а цинка - 1000$/т.
В России месторождения свинца и цинка сосредоточенны на Урале, Северном Кавказе, Рудном Алтае, Енисейском Кряже, Забайкалье, Приморье.
Геохимия и минералогия
Кларк свинца 1,6*10-8%; он увеличивается от ультраосновных (1*10-6) и основных (8*10-4) к кислым магматическим породам (2*10-3). Кларк цинка несколько выше - 8,3*10-2%, при этом наиболее высокое содержание его наблюдается в основных породах (1,3*10-2%) по сравнению со средними (7,2*10-3) и кислыми (6*10-3) породами. По химическим характеристикам свинец и цинк существенно различаются между собой, однако отчетливо выраженные халькофильные свойства обуславливают совместное накопление их месторождениях, генезис которых связан с эндогенными процессами. Эти элементы накапливаются в остаточных дифференциатах магматических очагов и выносятся гидротермальными растворами в виде комплексных соединений. Они осаждаются в форме сульфидов при температурах ниже 300°С в обстановке нейтрализации растворов и присутствии серы. Подавляющая часть промышленных свинцово-цинковых месторождений принадлежит к эндогенно-экзогенному типу, формирование которого обусловлено осадочными, осадочно-метасоматическими процессами, происходящими в областях разгрузки эндогенных гидротермальных растворов на морском дне, в придонных осадках, в трещинных зонах рудоподводящих структур. Различные условия кристаллизации сульфидов цинка (более высокотемпературные) и свинца являются одной из причин рудной зональности залежей, в которых сфалерит концентрируется в нижних частях, а галенит ближе к поверхности.
В экзогенных условиях пути свинца и цинка расходятся. В зоне выветривания свинец слабо мигрирует и накапливается в форме малорастворимых англезита, церуссита, тогда как цинк, переходящий в хорошорастворимый сульфат, выносится на значительные расстояния и может накапливаться в карбонатной среде в виде смитсонита.
Главные минералы свинца - галенит PbS (86,6%) - обычно содержит примеси Ag, Bi, Sb, джемсонит Pb4FeSb6S14 (50,8), буланжерит Pb5Sb4S11 (55,4), бурнонит CuPbSbS3 (42,6); в зоне окисления церуссит PbCO3 (77,6) и англезит PbSO4 (68,3). Основные минералы цинка - сфалерит ZnS (67%- Zn), содержащий примеси Cd,In,Ga,Ge, вюртцит ZnS (63); в зоне окисления смитсонит - ZnCO3 (52) и каламин Zn4[Si2O7](OH2)*H2O (53,7). Главные промышленные минералы свинцово-цинковых руд - галенит и сфалерит.
Руды свинцово-цинковых месторождений всех типов являются комплексными и характеризуются сложным минеральным составом. Помимо двух главных металлов в рудах в том или ином количестве могут присутствовать медь, сурьма, висмут, олово. Почти во всех случаях цинк в большей или меньшей степени преобладает над свинцом. Попутные компоненты руд - кадмий, серебро, золото, селен, теллур, германий, таллий, галлий, индий. В свинцово-цинковых рудах сосредоточено более 80% мировых запасов кадмия, 40-50% - таллия, 25-30% - германия, 20-25% - селена, теллура, индия, 15-20 - галлия и висмута. Эти руды дают 50% мировой продукции серебра. Свинцово-цинковые руды относятся к богатым при содержании свинца свыше 4% или суммы свинца и цинка свыше 7%; руды среднего качества содержат свинца 2-4% или 4-7% суммы свинца и цинка не ниже 4%. Технологические свойства свинцово-цинковых руд определяются в первую очередь, их структурными особенностями, поскольку крупнозернистые легко обогащаются и разделяются, а для селективной флотации тонкозернистых руд требуется их очень тонкое измельчение.
Типы промышленных месторождений
цинк свинец месторождение руда
Среди промышленных месторождений свинца и цинка выделяются: скарновые, плутоногенные гидротермальные, месторождения экзогенно-эндогенной серии. Последние могут быть подразделены на три типа: колчеданно-полиметалические месторождения в вулканогенных формациях; стратиформные месторождения в карбонатных формациях.
Скарновые месторождения
Свинцово-цинковые скарновые месторождения приурочены к складчатым поясам, формировавшимся в поздние стадии развития подвижных зон. Характерной особенностью месторождений этой группы является связь их с вулкано-плутоническими ассоциациями и формирование в периоды завершения вулканической деятельности, локализация в пределах вулкано-тектонических структур. Рудные тела ассоциируют с известняковыми скарнами, развивающимися в известняках и вдоль контактов их с терригенными и вулканогенными породами. Они располагаются на удалении от контактов с интрузивами, характеризуются сложной морфологией, обусловленной особенностями рудоносных контактов, сочетанием дорудных тектонических структур.
Состав скарнов определяется преобладанием геденбергита, в меньших количествах присутствуют гранаты, волластонит, аксинит. Руды обычно богатые сплошные и вкрапленные. Соотношение свинца и цинка близко 1:1. Содержание свинца колеблется в пределах 6-12%, цинка 6-14%. Содержание меди незначительно, серебра - 30-300 г/т. Типичные элементы-примеси - железо, кадмий, марганец, олово, медь, индий, висмут, серебро, сурьма. В процессе минералообразования обычно выделяется несколько стадий: предрудная скарновая, одна или несколько продуктивных и поздние безрудные. Месторождениям свойственна горизонтальная и вертикальная зональность: в верхних частях и по периферии развиты галенитовые руды, с глубиной увеличивается роль сфалерита, а затем преобладает арсенопиритовая и пирротиновая минерализация. Вертикальный размах сульфидного оруденения достигает 1000м.
К группе скарновых также относятся месторождения так называемого приаргунского типа в юго-восточном Забайкалье. Месторождения располагаются в пределах мезозойского вулкано-плутонического пояса, сформировавшегося на фундаменте, сложенном Аргунского эпигерцинского массива. Особенность этих месторождений заключается в том, что они размещаются преимущественно в фундаменте, сложенном породами углисто-кремнисто-карбонатной формации, и в меньшей степени в вулканитах позднеюрской трахириолит-трахиандезитовой формации. Учитывая имеющиеся данные о том ,что рудные тела локализованы не только в скарнированных контактах известняков фундамента и гранитов вулкано-плутонической ассоциации, но и среди чистых известняков, а также свидетельства об имевшейся в карбонатных породах фундамента минерализации стратиформенного типа, Е. Филатов высказал предложение о генерированном характере этих месторождений. По его мнению, фактором рудоносности для месторождений приаргунского типа является взаимодействие двух формаций - углисто-кремнисто-карбонатной и трахириолит-трахиандезитовой. В ряде случаев эти и подобные им месторождения выделяются в самостоятельную группу метасоматических залежей свинцово-цинковых руд в карбонатных породах.
Свинцово-цинковые скарновые месторождения в мировом балансе запасов имеют подчиненное значение, обеспечивая 6% запасов и 9-11% добычи. Для России роль этих месторождений более существенна.
Скарновые месторождения , обычносредние и мелкие по масштабу запасов, распространены достаточно широко. Они известны в Приморье (Николаевское, Верхнее и др.), Забайкалье (Кадаинское, Смирновское, Алгачинское и др.), Казахстане (Кызыл-Эспе, Аскоран), Средней Азии (Алтын-Топкан, Кансай), Швеции (Сала, Аммаберг), Югославии (Стари Трг), США (Франклин-Фернас, Лоуренс), Перу (Серро-де-Паско), Мексике (Эль-Потоси), Аргентине (Агилар), Китае (Тембушань).
Николаевское месторождение расположено в борту вулкано-тектонической дипресии. Как и другие месторождения в дальнегорском районе оно приурочено к телу триасовых известняков, заключонному в раннемеловую олистострому. Рудное тело расположено на контакте известняков с позднемеловыми вулканитами и имеет форму пологой пластообразной залежи, осложненной трубообразными ответвлениями.
Геологический разрез Николаевского месторождения (по А. Седых и А. Натарову)
- туфы и туфобрекчии липаритов; 2 - известняки; 3 - полимерные брекчии; 4 - кремнистые и кремнисто-глинистые сланцы;
- брекчии, прослои алевролитов; 6 - диориты, габбро-диориты;
- дайки диабазовых порфиритов; 8 - скарново-полимиталические рудные тела; 9 - кварц-сульфидные жильные тела в эффузивах;
- тектонические нарушения
Руда сложена скарновыми силикатами, сульфидами и кварцем, в перекрывающих вулканитах распространенны кварцево-сульфидные жилы. По данным В. Раткина в формировании дальнегорских скарновых месторождений выделяется два этапа - скарново-полиметаллический и серебро-сульфосольный. Первый этап состоит из ряда последовательных, не прерывавшихся стадии предрудной скарновой (500-400°С), допродуктивной арсенопиритовой, продуктивной галенит-сфалеритовой (430-275°С), в течении которой был образован весь объем полиметаллических руд, пост-продуктивной феррофильной (пиритпирротин-марказит-халькопиритовая ассоциация). В серебро-сульфосольный этап, появившийся после структурной перестройки, сформировалась низкотемпературная (180°С) ассоциация (галенит, халькопирит, блеклые руды, антимонит, сульфосоли серебра, самородная сурьма, мышьяк и др.), развитая в рудном теле и за его пределами.
Скарны характеризуются ильваитгранат-геденбергитовым составом. Нижние части рудных тел обогащены цинком и висмутом, верхние - свинцом, серебром и сурьмой.
Николаевское относится к числу средних разрабатываемых месторождений. Содержание цинка - 1,36-10,5%, свинца - 1,5-8,7% , серебра - 62 г/т.
Возраст Николаевского Месторождения оценивается в 68-66 млн. лет. Геологические и радиометрические данные свидетельствуют, что скарновые месторождения Дальнегорского района не проявляют связи с конкретными интрузивными телами, они были образованны в период завершения вулканической деятельности, сформировавшей дальнегорский вулкано-плутонический комплекс. Глубина формирования месторождений не превышает 1 км, и они, таким образом, должны относиться к ряду типичных вулканогенных образований. Предполагается, что рудогенерирующими служили промежуточные вулканические очаги, образовавшие локальные вулкано-тектонические сооружения.
Список литературы
Авдонин В.В., Бойцов В.Е., Григорьев В.М., Семинский Ж.В.,
Солодов Н.А., Старостин В.И., Месторождения металлических
полезных ископаемых. М.: Академический проект, 2005, с.198-205