Неметаллические полезные ископаемые.

Глава 8. Флюорит.

Флюорит или плавиковый шпат является основным природным минералом фтора. Его теоретическому составу CaF₂ отвечает 51,1 кальция и 48,9% фтора. В малых количествах флюорит содержит примеси редких земель, урана, галлия и др., а также органические вещества. Свое второе название <плавиковый шпат> или <плавик> он получил благодаря способности понижать температуру плавления железных руд.

Минерал образует хорошо оформленные кристаллы кубической сингонии, он чаще встречается в виде кристаллических агрегатов, а также сплошных тонкозернистых и землистых масс. Его окраска варьирует от бесцветной и белой до желтой, зеленой, фиолетовой, голубой и синей. Цвет может меняться при нагревании и воздействии катодных, рентгеновских, ультрафиолетовых лучей и радиоизлучения. Блеск стеклянный, твердость 4, плотность 3-3,25 г/cм³, температура плавления 1360°С.

Крупные бесцветные или слабоокрашенные прозрачные кристаллы с совершенной спайностью, характеризующиеся отсутствием трещиноватости и других внутренних дефектов, называются оптическим флюоритом, по их использованию в оптике. В минералогии кроме обыкновенного (резко преобладает) и оптического флюорита выделяют также хлорофан (флюорит, обнаруживающий свечение в зеленых тонах при нагревании свыше 50°С), ратовкит (землистая или тонкозернистая разновидность флюорита, встречающаяся в осадочных горных породах), иттрофлюорит, в котором часть кальция замещена иттрием, и антозонит (вонючий шпат), содержащий свободные ионы фтора и кальция).

Основная масса флюоритового сырья в виде флотационных и кусковых концентратов (либо заменяющих последние флюоритовых окатышей) используется химической промышленностью, металлургией, атомной энергетикой, сварочным, стекольным, эмалевым и другими производствами. В соответствии с главными областями использования минерала выделяется пять основных промышленных сортов его концентратов: химический (кислотный), керамический (эмалевый), цементный, металлургический (флюсовый) и оптический.

Химический флюорит используется для получения плавиковой кислоты (HF) путем его реакции с серной кислотой: CaF₂ + H₂SO₄ → 2HF + CaSO₄

Плавиковая кислота является исходным сырьем в химической промышленности для получения самых различных органических и неорганических фторсодержащих химических соединений (фторуглеродов, фторполимеров и др.), элементарного фтора, синтетического криолита (Na₃AlF₆), которые, в свою очередь, широко используются для изготовления высокооктанового топлива, всевозможных растворителей, аэрозольных препаратов, хладореагентов, полимерных материалов, в ядерной технике. Синтетический криолит является незаменимым расплавным электролитом, используемым для растворения глинозема с последующим электролитическим извлечением из раствора металлического алюминия. Плавиковая кислота используется также для травления стекла.

Химический флюорит должен содержать не менее 92% CaF₂, не более чем по 3% SiO₂ и CaCO₂ и 0,2% сульфидной или свободной серы; для него недопустимо наличие видимых включений минералов и горных пород, пленок гидроксидов железа. Помимо флюорита элементарный фтор и его соединения получают при переработке самого распространенного природного фосфата - фторапатита, содержащего в своем составе 3-4% фтора. При современном мировом уровне переработки фосфатного сырья порядка 120 млн т/год (в пересчете на P2O5), этот источник получения фтора является весьма существенным.

Керамический флюорит используется при варке белых или окрашенных кварцевых стекол (ускоряется процесс варки), плавке цинка, в производстве стеклянного волокна, для получения эмалей как покрытий металлов, армирования стержней для электродуговой сварки (повышается прочность и качество сварочного шва), получения металлического магния, его соединений, элементарного кальция и для других целей. Содержание CaF₂ для этого сорта в зависимости от использования сырья должно составлять 95-96%, либо 80-95%; кроме того, лимитируется количество SiO₂ (до 2,5-3%), кальцита, оксидов железа (до 0,12%), сульфатов свинца и цинка (допустимы следы).

Цементный флюорит добавляется в цементную шихту для повышения ее качества и понижения температуры ее обжига, что увеличивает производительность печей и ведет к значительной экономии энергии. С этой целью используется флюорит низких марок (содержание CaF₂ составляет 45-55%), либо флюоритсодержащие известняки.

Металлургический флюорит необходим как флюсовая добавка при производстве чугуна и стали; его присутствие в шихте не только понижает температуру плавления, но и разжижает шлаки, облегчая их отделение от расплавленного металла. Для производства 1 т мартеновской стали требуется 1,6 кг плавика, электростали - 4 кг, кислородно-конверторной стали - 6 кг. Содержание СаF₂ для металлургического сорта составляет 60-85%, максимально допустимое количество SiO₂ - 30%, а серы и фосфора - по 0,3%. Кроме того, металлургический флюорит должен быть кусковатым с максимальным размером кусков 300 мм и допустимой массовой долей частиц менее 50 мм - 10% (частицы меньших размеров могут выдуваться из шихты потоком газов). Кусковый флюорит может с успехом заменяться искусственно приготовленными плавикошпатовыми окатышами и брикетами из флотационных концентратов.

Из оптического флюорита изготовляют всевозможные линзы, призмы, окна в микроскопах, спектрографах и др. оптико-спектральных приборах; он используется для изготовления светоделительных и светопреломляющих оптических элементов, в акустических устройствах для переработки радиосигналов и т.п. Бездефектные и бесцветные кристаллы оптического флюорита в поперечнике должны превышать 10 мм, а получаемые из них моноблоки должны иметь размеры 6x6x5 мм, либо 10x10x3 мм. Пластинки оптического флюорита должны пропускать в ультрафиолетовой области не менее 80% света. Поскольку природные кристаллы оптического флюорита исключительно редки, в ряде стран налажено выращивание их синтетических аналогов путем плавки природного крупнокристаллического флюорита. К последнему предъявляются очень жесткие требования: содержание CaF₂ - не менее 97-99%, отсутствие видимых включений минералов и горных пород, пленок гидроксидов железа.

Содержание CaF₂ в промышленных рудах колеблется в очень широком диапазоне: среди них различают богатые (более 50%), средние (35-50%) и рядовые (до 35%); начинается освоение низкосортных руд с концентрацией CaF₂ 15-30%. В большинстве случаев плавикошпатовые руды обогащаются путем ручной либо автоматизированной разборки (ФК - флюоритовый концентрат кусковый), а также получением флотационного (ФФ) или гравитационного (ФГ) концентратов и их доводкой магнитными, электрическими и другими способами. Обогатимость определяется главным образом минеральным составом руд. По этому признаку выделяют флюоритовые мономинеральные, кварц-флюоритовые, сульфидно-флюоритовые, кальцит-флюоритовые, барит-флюоритовые и барит-кальцит-флюоритовые руды. Последние три типа трудно обогатимы.

Широкое использование плавикового шпата в сталелитейной, алюминиевой, химической и других областях промышленности ставят его в число важнейших видов минерального сырья. Ежегодно в мире получают около 4,5 млн т концентрата плавикового шпата. Ведущая страна по его производству - Китай (свыше 2,5 млн т). Следом идут Мексика (почти 0,6 млн т), Марокко и Монголия, а также Италия, Испания, Россия, Франция и Бразилия. Суммарное производство концентрата в этих десяти странах составляет более 92% от мирового. Остальная часть приходится на Великобританию, Германию, Кению, Намибию и другие страны.

Условия образования плавикового шпата чрезвычайно разнообразны: он зафиксирован как продукт магматических, грейзеновых, пегматитовых, карбонатитовых, скарновых, гидротермальных и осадочных процессов. Это предопределяет известную сложность классификации его месторождений, проводимую как на генетической, так и формационной основе. Причем в последнем случае для выделения формации часто используются различные признаки: минеральный состав, состав вмещающих пород, связь с различными изверженными породами, структурные условия локализации и морфологии рудных залежей и др.

В настоящее время, однако, основное промышленное значение имеют гидротермальные месторождения. Лишь для оптического флюорита основным природным источником являются пегматиты. Подавляющая часть гидротермальных месторождений приурочена к разнообразным разрывным нарушениям в различных по составу и генезису породах; совокупность этих факторов предопределяет морфологию рудных тел, а также в некоторой степени минеральный состав руд.

В изверженных породах (гранитах, порфиритах и др.) преобладают простые жилы выполнения; в осадочных аркозово-сланцевых толщах широко развиты жильные формы более сложной морфологии с раздувами, пережимами, апофизами и пр., обусловленной благоприятностью аркозов для метасоматического замещения; в карбонатных породах (главным образом в известняках) господствуют метасоматические пластовые, седловидные, штокообразные и другие сложной формы залежи.

Термобарометрические исследования газово-жидких включений во флюорите и его ассоциации с различными минералами позволяют с известной долей условности разделить гидротермальные месторождения флюорита на гипо-, мезо- и эпитермальные. Это разделение подкрепляется характером связи с интрузивами - как возможными источниками рудообразующих гидротермальных растворов.

Гипотермальные месторождения локализованы в контакте с <родительским> интрузивом обычно кислого состава; кровля гранитов грейзенизирована, а вмещающие их карбонатные породы скарнированы. Среди минералов присутствуют бесцветные слюды, турмалин, касситерит, топаз, криолит. Кристаллизация флюорита начиналась при температурах 500-300°С в обстановке больших глубин.

Мезотермальные месторождения залегают на большем расстоянии от кровли интрузивов. В числе минералов руд кварц, барит, кальцит, обычны сульфиды цветных металлов, иногда появляются минералы редких земель и урана. Вмещающие породы обычно серицитизированы, окремнены или пиритизированы. Начало кристаллизации флюорита фиксируется при температурах 300-200°С в условиях умеренных глубин.

Связь эпитермальных месторождений с магматическими образованиями гипотетична. Флюорит в рудах этих малоглубинных месторождений ассоциирует с опалом, халцедоном, каолинитом, пиритом и марказитом; появляются сульфиды ртути и сурьмы. Чрезвычайно характерны текстуры выполнения: брекчиевые, полосчатые и концентрические, кокардовые, а также пустоты в центральных частях рудных тел, инкрустированные по стенкам кристалликами флюорита, марказита и других минералов. Температуры гомогенизации включений в минералах руд не превышают 200°С, иногда составляя несколько десятков градусов.

Если для гипотермальных месторождений источник гидротермальных растворов очевиден, то в случае мезо- и особенно эпитермальных объектов он является предметом дискуссии. Большинство исследователей связывают эти месторождения с глубинным магматическим очагом щелочной, основной или кислой магмы; другие полагают, что происходила мобилизация первичноосадочного флюорита гидротермальными растворами в ходе тектоно-магматической активизации.

Среди зарубежных и российских геологов в качестве важнейших геолого-промышленных типов флюоритовых месторождений принято выделять:
1) неправильные, сложной формы тела дифференцированных камерных пегматитов в апикальных частях гранитных плутонов как господствующий источник кристаллов оптического флюорита;
2) гидротермальные жилы, секущие зоны дробления и трубообразные тела в терригенно-осадочных, изверженных и редко в карбонатных породах;
3) стратиформные гидротермальные залежи преимущественно в карбонатных породах.

Пегматитовые месторождения являются комплексными: помимо крупных кристаллов флюорита они содержат горный хрусталь, кварц для плавки, полевой шпат и др.; их характеристика приведена при описании месторождений пьезооптического сырья (см. главу 13).

Гидротермальные жильные месторождения являются одним из главных промышленных источников плавикового шпата. Их отличает высокое (до 90%) содержание CaF₂ в рудах, простой минеральный состав (флюорит и кварц, реже карбонаты, барит и сульфиды). Типичными представителями этого типа в нашей стране являются многочисленные месторождения Забайкалья (Солонечное, Усуглинское, Абагатуйское, Березовское, Наранское, Калангуйское, Таменгское и др.), а также селлаит-флюоритовое Суранское в нижнерифейских толщах Башкирского мегантиклинория. За рубежом к нему принадлежат месторождения провинций Хубэй, Чжэцзян, Шаньдун и Внутренней Монголии в Китае, большинство месторождений Восточной Монголии (Бороундар, Адаг, Дзун-Цаган_Дель, Хара-Айраг, Хубо-Булак, Ямаатское и Хонгорское рудные поля и др.), месторождения района Минас-де-Навидад в Мексике, Центрального Французского массива (Россиньоль и др., Франция), Пеннинских гор (рудное поле Дарбишир, Англия), Испании (Озор), Италии (Торгола), Южного Иллинойса (Розиклер-Гудхоуп, США), Марокко (Эли-Хаммаи) и многие другие.

Стратиформные гидротермальные залежи обычно имеют пластовую, линзовидную, пластообразную, седловидную и другие формы, залегая согласно с вмещающими стратифицированными толщами пород. В настоящее время эти месторождения являются ведущими как по запасам, так и по добыче плавикошпатового сырья, несмотря на заметно меньшие (15-70%) содержания CaF₂ в своих рудах. В минеральном составе возрастает роль барита. Для них свойственно наличие перекрывающих залежи литологических экранов в сочетании с благоприятными складчатыми и разрывными структурами. К рассматриваемому типу относятся Даринское и Степное в Забайкалье, Амдерминское в Пайхое (Россия), Таскайнарские месторождения в Южном Казахстане, Аурахматское в Средней Азии, Покровско-Киреевское на Украине, многочисленные месторождения района Де-Ан в китайской провинции Цзянси, районов Сарагоса, Рио-Верде и Пико-де-Этерио в Мексике с их высококачественными рудами (80-85% CaF₂, по 5-10% кальцита и кварца или халцедона, незначительные количества барита и сульфидов), штатов Иллинойс, Кентукки и Техас в США, района Морван во Франции, юга и северо-востока ЮАР (Звартклуф и др.) и других стран.

Особняком в составе стратиформных месторождений стоит Пьянчиано в Италии - уникальный объект песчано-глинисто-флюоритовых руд (15,3 млн т руды с содержанием тонкозернистого флюорита 35-44%) в слабо литифицированных озерных пирокластических отложениях вулкана Сабатини.

Рис. 47. Вверху: схема строения Вознесенского рудного поля в плане (по М.Д.Рязанцевой). 1 - сланцы: а - филлитовидные, б - графитистые; 2 - алевролиты; 3 - известняки; 4 - грейзенизированные граниты; 5 - грейзены; 6 - скарны; 7 - диориты; 8 - кварцевые порфиры; 9 - порфириты; 10 - тектонические нарушения; 11 - флюоритовые руды; 12 - флюоритизированные известняки; 13 - цинковые руды. Цифры в кружках - месторождения: 1 - Вознесенское, 2 - Пограничное, 3 - Лагерное. Внизу: поперечный разрез Главного рудного тела Вознесенского месторождения (по Э.И.Шкурко). 1 - сланцы; 2 - известняки; 3 - граниты; 4 - порфириты; 5 - зоны дробления и милонитизации; 6 - флюоритовые руды; 7 - флюоритизированные известняки.

Вознесенское флюоритовое месторождение в Приморье

Вознесенское месторождение является наиболее крупным флюоритоносным объектом в одноименном рудном районе, расположенном к югу от оз. Ханка (Приморье). Этот район соответствует юго-восточной части Ханкайского кристаллического массива - раннепалеозойской складчатой структуры, сложенной осадочно-метаморфизованными породами позднепротерозойско-раннекембрийского возраста. Породы смяты в крутые, часто опрокинутые на северо-восток изоклинальные складки северо-западного направления, осложненные продольными и поперечными разломами. Последние разделяют площадь рудного поля на отдельные блоки. Размещение гранитных интрузивов и месторождений контролируется глубинными разломами дорифейского фундамента.

Само месторождение приурочено к осевой зоне антиклинальной складки, сложенной органогенными известняками и плотными филлитовидными сланцами нижнего кембрия и прорванной Вознесенским штоком раннепалеозойских лейкократовых порфировидных гранитов. Этот интрузив вытянут на северо-запад согласно с простиранием складки, выходя на поверхность в виде эллипсовидного тела в северной части месторождения; на центральном участке он фикструется на глубине более 300 м. Граниты штока в его апикальной части, осложненной многочисленными субвертикальными апофизами, превращены в кварцево-слюдистые и топазовые грейзены, а в глубоких горизонтах - альбитизированы.

Широким развитием на месторождении пользуются сложно ветвящиеся дайки диоритовых порфиритов северо-западного и северо-восточного простирания, рассекающие гранитный интрузив, но предшествующие апокарбонатной флюоритовой минерализации. Отмечаются также пострудные базальтовые дайки.

Рудная зона этой минерализации находится среди известняков в экзоконтактовой надапикальной части гранитного штока, прослеживаясь на расстояние около 1,5 км (рис. 47). Большая часть запасов месторождения заключена в Главном рудном теле, находящемся в центральном блоке рудной зоны, ограниченном северо-восточными разломами. В его поперечном сечении различаются западный и восточный рудные столбы и центральная часть с бедными рудами. В северо-западном блоке рудной зоны оконтурено рудное тело Северный фланг, а в юго-восточном - рудное тело Южная апофиза пластовой формы и субвертикального падения, соединяющееся с Главным.

Руды месторождения относятся к слюдисто-флюоритовому типу; большей частью они представляют мелкозернистую серовато-сиреневую массу, состоящую из флюорита (63-66 мас.%) и светлых (преимущественно мусковит) слюд (25-35 мас.%), а также небольших количеств турмалина, селлаита, касситерита, графита, апатита, топаза, скаполита, диаспора, корунда, клиноцоизита, сфалерита, пирита, пирротина и кварца). Внутри слюдисто-флюоритовых руд нередки ксенолиты (остатки от замещения) известняка, благодаря чему на месторождении помимо силикатно-флюоритового выделяется еще и карбонатно-флюоритовый технологический тип руд. Текстуры и структуры руд исключительно разнообразны, наибольшим распространением пользуются массивные текстуры с зернистыми, ячеистыми и ситовидными структурами, реже встречаются очковые, фестончато-полосчатые и брекиевидные текстуры. Внутреннее строение рудных тел осложняется многочисленными дайками диоритовых порфиритов, апофизами гранитов, а также различными прожилками. В экзоконтактах рудных тел вмещающие известняки в различной степени флюоритизированы.

По данным И.Н.Говорова и М.Д.Рязанцевой руды месторождения сформировались путем метасоматического замещения известняков в условиях повышенных температур, постепенно снижавшихся, при колеблющейся кислотности- щелочности среды и высокой активности фтора. Кристаллизация основной массы флюорита (по результатам гомогенизации заключенных в нем газово-жидких включений) происходила при температурах 360-170°С. Наличие жидкой углекислоты в газово-жидких включениях свидетельствует о вскипании рудообразующих растворов; давление при этом составляло 480-1330 бар. При более низких температурах (до 60-70°С) формировались поздние эпигенетические прожилки флюорита. Геологическая обстановка рудообразования характеризовалась наличием перекрывающего замещаемые известняки экрана, роль которого выполняли либо сланцы, либо зона пологого надвига западного падения.

Последними исследованиями И.И.Куприяновой и других формирование редкометалльно-флюоритовых месторождений Вознесенского рудного поля (месторождения Вознесенское и Пограничное) было многоэтапным и многостадийным с преобладанием апокарбонатных метасоматических процессов. При этом отложение флюорита происходило на всех этапах (раннем и позднем альбититовых, грейзеновом и гидротермальном).

Рис. 48. Геологическая карта месторождения флюорита Дзун-Цаган-Дель (по Д.И.Фрих-Хар и др.). Верхнеюрско-нижнемеловые вулканиты: 1 - базальты, 2 - риолиты, 3 - зона лавобрекчий кислого состава; 4 - линии контактов; 5 - разломы: установленные (а) и предполагаемые (б); 6 - рудные (кварц-флюоритовые) тела; 7 - зоны окварцевания.

В настоящее время Вознесенское месторождение является основным объектом по добыче флюоритового сырья в России.

Флюоритовые месторождения Восточной Монголии

Монгольская Народная Республика - третья страна в мире после Китая и Мексики по добыче плавикового шпата. Главнейшие месторождения этого сырья сосредоточены в ее восточной и центральной частях, объединяясь в так называемый Восточно-Монгольский флюоритовый пояс, совпадающий с одноименным вулканическим поясом мезозоид, вытянутым на северо-восток в пределах страны более чем на 1000 км при ширине 200 км. В составе этого пояса, пока еще недостаточно изученного, к настоящему времени выявлено свыше 300 месторождений и рудопроявлений флюорита.

Месторождения находятся среди пород дифференцированной базальт (трахибазальт)-андезит-риолитовой (трахириолитовой) и контрастной базальт-риолитовой (трахириолитовой) формаций, представленных эффузивными, пирокластическими, экструзивными, эруптивными, приповерхностными и субвулканическими фациями магматизма. Установлено, что самые поздние кислые эффузивы и субвулканические тела субщелочного и кислого составов этих формаций могут давать непрерывный ряд с гипабиссальными интрузиями подобного состава, группируясь в определенные вулкано-плутонические ассоциации.

Чрезвычайно характерно широкое развитие локальных вулкано-тектонических структур: вулканических аппаратов центрального типа, кальдер проседания, кольцевых и радиальных трещин и т.п.

Практически все месторождения представлены рудными телами выполнения (жилами, зонами брекчирования и т.п.), значительно реже - метасоматическими линзообразными залежами в карбонатных породах. По составу это - кварц-флюоритовые образования, в которых кроме ведущего флюорита и сопутствующего ему кварца в подчиненном количестве присутствуют также адуляр, карбонаты, барит, глинистые минералы, пирит, реже галенит и киноварь. Текстуры руд чаще всего массивные, полосчатые и брекчиевые, реже - прожилковые и гнездообразные, иногда - кокардовые, бурундучные, друзовые и др. В массивных рудах содержание CaF₂ превышает 65%, в других оно как правило ниже. Вокруг рудных тел во вмещающих вулканитах отчетливо проявлены околорудные изменения - окварцевание и аргиллизация.

В размещении рудных тел большое значение имеет структурный контроль: практически на всех известных рудных полях и месторождениях устанавливается определяющая роль разнообразных разрывных нарушений.

Так, месторождение Дзун-Цаган-Дель (рис. 48) представляет систему субпараллельных рудных жил субмеридионального простирания и крутого близвертикального падения, расположенных в зоне дробления и интенсивного смятия шириной 100-150 м. Эти жилы кварц-флюоритового выполнения с преобладающими брекчиевыми и прожилковыми (в меньшей степени с полосчатыми и массивными) текстурами, мощностью в метры и протяженностью в десятки-сотни метров, имеют простую морфологию и ориентацию, строго подчиненные рудовмещающим трещинным структурам линейного типа, отчетливо рассекающим контакты окружающих пород. Рудовмещающие породы - основные и средние эффузивы, граниты и трахириолиты - интенсивно брекчированы, хлоритизированы, окварцованы и каолинизированы. Указанная тектоническая зона входит в систему прибортовых параллельных меридиональных разломов, осложняющих крупную региональную структуру - Олонгийн-Уханскую позднемезозойскую впадину и контролирующих размещение поясов даек основного и кислого состава.

Значительно более широко развиты месторождения с локализацией рудных тел в кольцевых и радиальных трещинных вулканокупольных структурах. Это отчетливо видно на примере месторождений Ямаатского и Хонгорского рудных полей. Ямаатское рудное поле сложено разнообразными вулканическими породами от основного до кислого состава, в том числе дайкообразными телами субщелочных автомагматических брекчий. Эти же породы фиксируют положение жерловой части вулканического аппарата центрального типа. Простые жилы протяженностью до 100 м, сложенные преимущественно массивными и полосчатыми кварц-флюоритовыми рудами, локализованы в полукольцевых конических центриклинальных трещинах; несколько более протяженные жилы фиксируются в линейных <касательных> и радиальных трещинах. Примечательно, что субщелочные автомагматические брекчии вулканического жерла и секущее их тело сферолитовых трахириолитов несут флюоритовую минерализацию сингенетического и эпигенетического типов.

Рис. 49. Схема геологического строения вулканотектонической структуры Хонгор-Урх (по Ш.Батжаргалу и Ж.Лхамсурэну). 1 - четвертичные отложения; позднеюрско-раннемеловые: 2 - дациты, дацит-порфиры; 3 - трахилипариты, кварцевые латиты (покровы и субвулканические тела); 4 - трахиандезиты, их агломератовые туфы; 5 - базальты, андезито-базальты, их лаво- и туфобрекчии; 6 - докембрийские слюдисто-глинистые сланцы с прослоями известняков; 7 - вторичные кварциты; 8 - кварц-флюоритовые рудные тела: а - установленные, б - предполагаемые; 9 - площадь развития каолиновой минерализации; дайки: 10 - кислого состава; 11 - основного состава; 12 - разрывные нарушения; 13 - геологические границы.

Своеобразие вулкано-тектонической структуры центрального типа на Хонгорском рудном поле (рис. 49) состоит в том, что определяющие ее позднеюрско-раннемеловые вулканиты (дациты, дацит-порфиры, трахириолиты, кварцевые латиты, трахиандезиты, андезито-базальты и базальты, а также их туфы, лаво- и туфобрекчии) распространены лишь в северной ее половине, тогда как в южной - широко проявлены полукольцевые и радиальные трещины, рассекающие докембрийские слюдисто-глинистые сланцы с прослоями известняков. Именно здесь и фиксируется флюоритовая минерализация: жилы массивных и брекчиевых кварц-флюоритовых руд в полукольцевых, а дайки флюоритизированных автомагматических брекчий - в радиальных разрывах. Отметим, что совершенно иной состав и возраст вмещающих рудные тела пород не меняет облик слагающих их руд.

Как это установлено монгольскими и российскими геологами, флюоритовая минерализация в Восточной Монголии сопряжена с наиболее дифференцированными фациально и по составу магматитами позднемезозойской вулкано-плутонической ассоциации щелочно-базальтовой магмы, обогащенной фтором. Возраст этой минерализации устанавливается как неокомовый (с максимумом проявления в валанжине). Отложение кварц-флюоритовых руд в полостях трещин происходило на глубинах 600-800 м от поверхности из гидротермальных растворов, температура которых не превышала 180°С.

Таскайнарские месторождения флюорита в Южном Казахстане

Таскайнарское рудное поле, объединяющее месторождения Таскайнар Южный, Восточный, Промежуточный, Западный, I, II и два рудопроявления, приурочено к участку сопряжения Кендыктас - Чу-Илийского и Заилийского антиклинориев в Южном Казахстане. В геологическом строении месторождений принимают участие крутопадающие среднеордовикские известняки и пологозалегающие нижнекаменноугольные красноцветные образования. На западном фланге рудного поля между этими отложениями появляются кварцевые порфиры девонского (?) возраста. Весь этот стратифицированный разрез пород прорван редкими дайками основного и среднего состава, а также телами диоритов.

Среднедевонские известняки, тонкокристаллические и мраморизованные, содержат редкие пласты песчаников небольшой мощности. Кварцевые порфиры предположительно девонского возраста образуют прерывистые пластовые тела типа покровов. Красноцветные нижнекаменноугольные отложения представлены разнозернистыми песчаниками с подчиненным количеством аргиллитов, алевролитов, гравелитов и конгломератов.

Граница между ордовикскими и девонско-каменноугольными образованиями подчеркивается межформационными брекчиями широкого площадного распространения средней мощностью в 18 м. В обломках этих брекчий - известняки, реже песчаники, в цементе - рыхлый песчанистый материал силурийско-девонской коры выветривания.

Рис. 50. Схема размещения рудных залежей Таскайнарских флюоритовых месторождений - продольный разрез (вверху) и геологический разрез месторождения Таскайнар-Южный (внизу) (по Я.П.Самсонову). 1 - терригенно-осадочные отложения нижнего карбона; 2 - кварцевые порфиры верхнего девона; 3 - известняки среднего ордовика; 4 - контуры межформационной брекчии: а - безрудной, б - с промышленным содержанием флюорита; 5 - основные тектонические нарушения; типы руд: 6 - кварц-флюоритовый, 7 - кварц-кальцит-флюоритовый, 8 - барит-кварц-флюоритовый, 9 - жильные руды кварц-флюоритового и кварц-кальцит-флюоритового состава; 10 - пострудная кальцитовая жила; 11 - стратиграфическое несогласие; 12 - контур межформационной брекчии.

Характерными структурами рудного поля являются линейно-вытянутые горст-антиклинали северо-западного простирания эрозионно-тектонического происхождения - так называемые валы (Южно-Таскайнарский и Северо-Таскайнарский), хорошо прослеживаемые по геологическим и геофизическим данным, благодаря сокращенному разрезу перекрывающих нижнекаменноугольных отложений. Они унаследовали ордовикские складчатые структуры, продолжая существовать как линейные поднятия древнего рельефа в додевонско-раннекаменноугольной седиментации. Валы осложнены продольными (северо-западными) и поперечными (субмеридиональными и северо-восточными) крутопадающими посленижнекаменноугольными разломами.

Флюоритовые плащеобразные залежи в своем размещении на рудном поле приурочены к куполовидным частям этих горст-антиклиналей (валов). С Южно-Таскайнарским валом связаны месторождения Таскайнар Восточный, Южный, II, Промежуточный и Западный, а с Северо-Таскайнарским - Таскайнар-I, Бериктас Ргайты.

Месторождение Таскайнар-Южный является наиболее крупным объектом рудного поля, располагаясь в центральной части Южно-Таскайнарского вала. Основная структура месторождения - линейная горст-антиклиналь, сложенная среднеордовикскими известняками, перекрытыми нижнекаменноугольными песчано-сланцевыми отложениями. Флюоритовая минерализация приурочена к межформационной брекчии в основании среднепалеозойских пород, а также к крутопадающим разломам среди среднеордовикских известняков.

Основная рудная залежь имеет плащеобразную куполовидную форму, облекая выступ каледонского рельефа (рис. 50). Она вытянута в северо-западном направлении на 1260 м при ширине от 70 до 500 м и средней мощности в 9,4 м. Залежь повсеместно перекрыта нижнекаменноугольными отложениями, имея глубину залегания от 40 до 250 м. Центральная часть этой залежи (560x440 м, средняя мощность 13,3 м) имеет форму свода с углами падения крыльев в продольном разрезе 8-10°, а в поперечном - 30-40°.

Более половины залежи выполнено кварц-флюоритовыми рудами, остальная часть - кварц-кальцит-флюоритовыми и барит-флюоритовыми. Характерно, что центральная и купольная части залежи сложены кварц-флюоритовыми рудами, а на флангах появляются кварц-кальцит-флюоритовые; кварц-барит-флюоритовые руды образуют небольшие гнезда.

По Я.П.Самсонову формирование месторождения происходило в три этапа: дорудный, рудный и пострудный. В дорудный этап образовался кварц, а в кровле межформационных брекчий терригенные нижнекаменноугольные отложения подверглись окварцеванию, серицитизации и карбонатизации. Рудный этап состоял из нескольких последовательных стадий, в течение которых в полости межформационных брекчий произошло образование рудной залежи главным образом путем выполнения пустот и трещин, в меньшей степени - метасоматически. В пострудный этап отлагались карбонаты (кальцитовые жилы). С учетом данных температур образования флюорита (200-80°С) месторождение рассматривается как низкотемпературное телетермальное: гидротермальные растворы в эпоху мезо-кайнозойской активизации повидимому мобилизовали первично-осадочный флюорит, рассеянный во вмещающих толщах. Другая точка зрения предполагает наличие генетической связи фторных эманаций с субщелочным гранитоидным магматизмом посткаменноугнольного возраста (В.С.Знаменский).

Запасы этого крупного месторождения, подсчитанные при бортовом содержании 15% CaF₂, составляют 8 млн т руды. Среднее содержание CaF₂ в подсчетном контуре - 30%. При флотационной схеме переработки руды обеспечивается получение концентрата марки ФФ-95Б.

Рис. 51. Геологическая карта и разрез флюоритового месторождения Пьер-Петюи (район Морван, Франция) (по Д.Суле де Ляфон и Ж.Лежу). 1 - средняя юра; 2 - тоар-аален; 3 - верхний домер; 4 - нижний домер; 5 - синемюр; 6 - геттанг; 7 - пачка Шитри с флюоритовой минерализацией; 8 - двуслюдяные граниты; 9 - кристаллофиллиты цоколя.

Стратиформные месторождения флюорита района Морван во Франции

Большинство флюоритовых месторождений Франции - одной из ведущих стран по добыче этого сырья в Европе - связаны с Центральным Французским срединным массивом и его обрамлением в трех флюоритоносных районах: Морван, Марше и Альбижуа.

Район Морван находится в юго-восточной части Парижского бассейна севернее г. Оутун и включает горст герцинского фундамента, являющийся северо-восточным меридиональным выступом Центрального массива. Помимо давно известных флюоритовых и флюорит-баритовых жил в породах цоколя массива (месторождение Волтенье и др.), здесь в последние десятилетия установлена стратиформная минерализация аналогичного состава, отчетливо локализующаяся по ближней периферии массива в основании мезозойского платформенного чехла среди триасовых, геттангских или синемюрских трансгрессивных отложений на герцинском фундаменте.

В настоящее время здесь известно семь месторождений: Пьер-Петюи, Понтобер, Марини-сюр-Ионн, Курсель-Фремой, Антюлли-Маркиза, Эргёй, Антюлли-Шароньер. Доказанные запасы всех этих месторождений значительны (свыше 13 млн т руды при содержании CaF₂ в 32-40%), что выдвигает район Морван в число весьма заметных в мире. Помимо флюорита в рудах присутствует попутная промышленная минерализация барита (от 5 до 24% BaSO₄), а также примеси сульфидов цветных металлов.

Несмотря на некоторые индивидуальные особенности, все эти месторождения характеризуются пластовой, согласной формой залежей, стратиграфически приуроченных к узкому интервалу триас-синемюр, палеогеографически - к границе бассейн-континент, литологически - к заметно силицифицированным карбонатным породам, реже к песчаникам, тектонически - к разломам в цоколе массива, контролирующим и локализацию жильных месторождений на сопредельных участках.

Одно из этих месторождений Пьер-Петюи (рис. 51) расположено в северо-западной части морванского горста в тектоническом блоке, ограниченном с запада краевым разломом горста, а с востока - системой трещин ССВ-ЮЮЗ ориентировки. Породы фундамента, обнажающиеся в узкой долине р. Кюры, представлены здесь сильно раздробленными и измененными на несколько метров двуслюдяными гранитами; в зоне их изменения - обилие субвертикальных и субгоризонтальных кварцевых прожилков.

Продуктивная пачка Шитри, залегающая практически горизонтально в основании платформенного чехла, обнажается по обоим бортам р. Кюры и имеет мощность от 3 до 10 м. Она сложена сильно окварцованными брекчированными кавернозными известняками геттанга (нижняя юра), содержащими неравномерную флюорит-баритовую минерализацию. В основании пачки содержатся обломки нижележащих двуслюдяных гранитов и других пород фундамента.

Пачка Шитри перекрыта пластом мощностью 0,6 м зеленых плотных аргиллитов, переходящих в песчаники. Выше по разрезу следуют геттангские мергели с прослоями известняков, сменяемые вверху известняками средней юры. Общая мощность перекрывающих пород кровли составляет около 10 м. Весь комплекс пород мезозойского платформенного чехла слабо погружается к северу.

Промышленная рудная залежь месторождения в разрезе не выходит за пределы пачки Шитри, имея среднюю мощность 4 м, а в плане оконтуривается скважинами по бортовому содержанию 32% CaF₂ среди минерализованной зоны протяженностью в 4 км и шириной 200 м в виде двух блоков - северного (Дамньер) и южного (Эпней), разделенных рекой Кюрой. Площадь северного блока - 25 га, коэффициент вскрыши - 0,92, а южного - 23 га и 1,35 соответственно.

Внутреннее строение залежи неравномерно: в вертикальном разрезе по керну скважин оно характеризуется чередованием богатых и бедных (порой безрудных) интервалов мощностью до 1 м и четким возрастанием кремнезема SiO₂ в сторону кровли. Ясно проявлена латеральная зональность в плане: с юго-востока на северо-запад концентрация флюорита в рудах возрастает от 33,2 до 37,6% CaF₂, содержание барита, наоборот, падает от 22,5 до 9,1% BaSO₄.

Руды представляют собой брекчированный кавернозный известняк, сильно окремненный. Агрегаты субидиоморфных миллиметровых кристалликов беловатого, сероватого, бежевого и коричневатого флюорита образуют кокарды вокруг обломков известняков. Эти кокарды могут соприкасаться друг с другом и руда приобретает кокардово-брекчиевую текстуру. Пустоты между кокардами часто инкрустированы кубиками бесцветного и желтого флюорита размером до 2 см с образованием жеод.

Барит представлен беловатыми и розоватыми кристаллами сантиметровых размеров; его желтоватые таблитчатые кристаллы появляются также в жеодах совместно с кубиками флюорита. Кроме флюорита и барита в рудах встречаются галенит, сфалерит, реже пирит и халькопирит. Их общее количество невелико (максимально 1% суммы свинца и цинка в руде), однако галенит может образовывать сантиметровые кристаллы или видимые скопления мелких кристаллов; мельчайшие кристаллики других сульфидов рассеяны и плохо заметны невооруженным глазом.

Рассматривая генезис стратиформных флюорит-баритовых месторождений района Морван, французские геологи обращают внимание на перемещение береговой линии в позднетриасово-синемюрское время и приуроченность к этой границе (континент-бассейн) рассеянной флюорит-баритовой минерализации, опоясывающей массив Морван на расстояние свыше 200 км; одновременно они подчеркивают эпигенетический, наложенный характер этой минерализации на карбонатные породы геттанга. По мнению А.Д.Щеглова стратиформные месторождения района Морван являются гидротермальными, сформировавшимися одновременно с жильными месторождениями в раннеюрское время как результат поступления глубинных фторсодержащих растворов по регионально единым зонам разломов в геттангские брекчированные известняки, благоприятные для отложения флюорита и барита. Глубинный источник гидротерм и их связь с определенными магматическими породами пока не установлены.

Назад | Содержание | Вперед