Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Поиск и разведка месторождений полезных ископаемых >> Геология, поиски и разведка нерудных месторождений | Книги
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Неметаллические полезные ископаемые.

Автор: Н.И.Ерёмин.
Двухсотпятидесятилетию Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова посвящается.
Издательство Московского Университета 2004 г.
Издание второе, исправленное и дополненное.

Глава 11. Магнезит и брусит.

Практическая значимость магнезита и брусита определяется широким использованием в промышленности огнеупоров (около 90% добываемого сырья), сельском хозяйстве и медицине получаемого из них оксида магния MgO (жженой магнезии). В настоящее время приблизительно 2/3 мирового производства оксида магния приходится на обжиг природных магнезита и брусита, а около 1/3 - на экстракцию из морской воды, подземных и поверхностных рассолов.

Магнезит представляет углекислую соль магния MgCO3. Теоретически он состоит из 47,8% MgO и 52,2% СO2, являясь крайним членом двух изоморфных рядов: с сидеритом (FeCO3) и кальцитом CaCO3). Промежуточные члены этих рядов - брейнерит (Mg,Fe)CO3 и доломит CaMg(CO3)3 подобно магнезиту также используются в качестве огнеупорного сырья. Практически в нем всегда содержатся различные количества оксидов железа, кальция, марганца, алюминия и кремния. Выделяется две природных разновидности магнезита: кристаллическая и криптокристаллическая (аморфная). Иногда в ассоциации с магнезитом обнаруживается также гидромагнезит Mg[(OH)2(CO3)4].4H2O, утилизируемые совместно.

Кристаллический магнезит образует зернистые агрегаты, сложенные вытянутыми кристаллами от долей мм до 1 см. Белый или желтоватый, а от примесей углистого вещества - светло- или темно-серый до черного. Текстуры агрегата: полосчатые, радиально-лучистые, массивные. Твердость 3,5-4, плотность 3,02 г/см3.

Криптокристаллический (аморфный) магнезит обычно имеет белый цвет и фарфоровидный облик. Он образует натечные гроздьевидные формы, обладает раковистым изломом. В зависимости от примесей может принимать кремовый, желтоватый, буроватый или серый оттенок. В отличие от кристаллического обладает несколько более высокой твердостью (3,5-5) и меньшей плотностью (2,9-3 г/cм3).

Брусит - гидроксид магния Mg(OH)2 содержит изоморфные примеси железа и марганца. Теоретическое содержание MgO - 69,1%. Типичны таблитчатые и игольчатые кристаллы. Твердость - 2,5, плотность - 2,39 г/см3. Образует почти мономинеральные листоватые, волокнистые и зернистые агрегаты. Цвет белый с зелеными, желтыми и коричневыми оттенками; иногда обнаруживает перламутровый блеск.

Брусит значительно более редок по сравнению с магнезитом, однако он образует более высококачественную руду, причем перерабатываемую с меньшими энергетическими затратами; в сыром необожженном виде он используется как слабощелочной реагент для варки целлюлозы и в некоторых химических производствах. По данным Г.Р.Бочкарева и Г.И.Пушкаревой брусит обладает аномально высокими сорбционными свойствами по отношению к ионам тяжелых металлов в водных средах.

Совместное рассмотрение этих двух минералов обусловлено как едиными областями их применения (и тот и другой - сырье для получения каустического магнезита и искусственного периклаза), так и образованием сравнительно редкого брусита за счет более распространенного в природе магнезита:
MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 + CO2
магнезит вода брусит углекислота

При нагревании (обжиге) до 700-1000°С магнезит теряет большую часть углекислоты и превращается в порошкообразную массу (каустический или малообожженный магнезит), характеризующуюся щелочными свойствами. Содержание СО2 в нем не превышает 3-8%, Порошок каустического магнезита вместе с концентрированным раствором хлористого магния MgCl2 или сернокислого магния MgSO4 образует магнезиальный цемент (цемент Сореля), обладающий высокими вяжущими и пластическими свойствами; он способен связывать различные органические материалы, находя применение в производстве экологически чистых строительных отделочных и термоизоляционных материалов, искусственных жерновов и абразивов, а также в виде растворов и бетона с органическими (опилки, древесные стружки) и минеральными (песок, гравий) наполнителями. Из каустического магнезита получают металлический магний и различные химические соединения.

Рис. 60. Основные виды продукции, получаемые из магнезиального сырья (по А.И.Шевелеву).

При повышении температуры обжига свыше 1000°С каустические свойства пропадают и при температуре 1450-1750°С углекислота исчезает полностью - образуется так называемый намертво обожженный магнезит (металлургический магнезит, искусственный периклаз, зинтер-магнезит):
MgCO3 MgO + CO2
магнезит периклаз углекислота

Образование искусственного периклаза за счет дегидратации брусита происходит при температуре около 450°С:
Mg(OH)2 MgO + H2O
брусит периклаз вода

Металлургический магнезит плавится при температуре около 2800°С, инертен к воде и углекислоте. В зависимости от примесей в исходном сырье совместно с ним фиксируются примеси клиноэнстатита, форстерита и других минералов. Намертво обожженный магнезит получают главным образом из кристаллического. Он очень прочен при спекании порошка, используясь для наварки пода и стенок мартеновских печей, для изготовления огнеупорных кирпичей, используемых в сталелитейном, сернокислотном и портландцементном производствах.

Основные виды продукции, получаемые из магнезиального сырья, приведены на рис. 60. В небольших количествах оксид магния используется для получения металлического магния в химической промышленности, для изготовления различных лечебных препаратов в фармацевтической промышленности (жженая магнезия), для различных целей в резиновой, бумажной, сахарной и керамической отраслях.

В странах с ограниченными ресурсами магнезитового сырья (Англия, Япония) налажено получение оксида магния из морской воды путем смешивания последней с обожженным доломитом или известняком:
CaO.MgO + MgCl2 + 2H2O → 2Mg(OH)2↓ + CaCl2
обожженный
доломит
морская вода гидроксид
магния
хлористый
кальций

Образующийся в результате этой реакции обмена гидроксид магния выпадает в осадок и затем обжигается до оксида магния. Экономическая целесообразность данного способа подтверждается в частности тем, что, например, в США, несмотря на наличие значительных промышленных месторождений магнезита, большую часть оксида магния получают именно из морской воды, а также из подземных рассолов.

Общий объем мировой добычи природного магнезита составил в 1996 году 15,7 млн т, из которых на долю кристаллического приходится 80% и криптокристаллического (аморфного) - 20%. Ведущими добывающими странами являются Китай (5 млн т), Россия (3,6 млн т), КНДР (1,8 млн т) и Турция (1 млн т), производящими почти 3/4 мировой добычи.

Важнейшими геолого-промышленными типами месторождений магнезита и брусита являются:
1). стратиформные залежи кристаллического или оталькованного магнезита спорного генезиса в осадочных карбонатно-магнезиальных толщах протерозоя-раннего палеозоя (Саткинские месторождения на Южном Урале, Савинское в Восточном Саяне, Удерейское на Енисейском кряже, Ляонин в Китае, Заглеркогель в Австрии, Кочинца в Словакии, а также месторождения КНДР, Испании, Бразилии), включающие около 85% мировых запасов;
2). штокверковые и штокверково-жильные образования криптокристаллического магнезита в ультрабазитах экзогенно-инфильтрационного и гидротермального генезиса (Халиловское месторождение на Южном Урале, месторождения Закавказья и Казахстана; месторождения Югославии, Греции, Турции, Италии, Индии), на долю которых приходятся практически остальные 15% мировых запасов;
3). неправильные тела брусититов и бруситовых мраморов контактово-метаморфического генезиса среди толщ доломитов с линзами магнезитов близ контактов с интрузивами гранитоидов (Кульдурское и другие месторождения на Малом Хингане, Габбское в США, Покиондонг в КНДР, месторождения аподоломитовых брусит-кальцитовых мраморов в канадских провинциях Квебек и Онтарио).

Резко подчиненное значение имеют стратиформные линзовидно-пластовые залежи криптокристаллического магнезита и гидромагнезита с прослоями мергелей, глин, песчаников и конгломератов осадочного континентально-озерного генезиса, миоценового и плейстоценового возраста (месторождения Югославии, Кубы, Турции, штата Калифорния в США). Однако в последнее десятилетие за рубежом в терригенных толщах были выявлены крупные скопления криптокристаллического магнезита на Кубе (месторождение Реденсон) и в Австралии (месторождение Кунварари); в перспективе роль месторождений этого типа будет возрастать.

Рис. 61. Вверху: геологическая карта и разрез Б-Б\ Саткинского рудного поля (по материалам Бакальской ГРП). 1 - алевролиты, песчаники, глинистые сланцы; 2 - кварцитовидные песчаники; 3 - кварц-хлорит-серицитовые сланцы; 4 - алевролиты, песчаники; 5 - аркозовые песчаники; 6 - кварц-хлорит-серицитовые сланцы (бакальская свита); 7 - известняки (верхнесаткинская подсвита); 8 - доломиты (карагайскнй горизонт); 9 - доломиты, мергели, глинистые сланцы (верхнесаткинская подсвита); 10 - доломиты нормальные, глинистые, песчанистые, глинистые сланцы (нижнесаткинская подсвита); 11 - доломиты глинистые, мергели, глинистые сланцы (нижнесаткинская подсвита); 12 - глинистые сланцы; 13 - доломиты, доломитовые известняки, карбонатно-глинистые сланцы; 14 - граниты-рапакиви; 15 - дайки габбро-диабазов; 16 - разрывные нарушения; 17 - магнезитовые залежи; 18 - линия геологического разреза. Месторождения магнезита: I - Саткинское, II - Никольское, III - Березовское (за восточной рамкой карты), IV-Ельничное. Участки Саткинского месторождения (цифры на карте): 1 - Каргинский, 2 - Северо-Карагайский, 3 - Карагайский, 4 - Гологорский, 5 - Мельничный, 6 - Паленихинский, 7 - Волчьегорский, 8 - Степной.
Внизу: геологический разрез Саткинского месторождения магнезита (Карагайский участок) (по Л.В.Анфимову, Б.Д.Бусыгину, Л.Е.Деминой). 1 - глинистые сланцы (верхнесаткинская подсвита); 2 - глинистые и песчанистые доломиты; 3 - доломиты слоистые (карагайский горизонт); 4 - доломиты брекчиевидные (карагайский горизонт); 5 - глинистые сланцы (карагайский горизонт); 6 - магнезиты; 7 - дайки габбро-диабазов; 8 - делювиальные глины с щебнем; 9 - стратиграфические (а) и литологические (б) контакты; 10 - разломы; 11 - скважины; 12 - контуры карьера.

Саткинская группа месторождений кристаллического магнезита.

Саткинские месторождения магнезита (Саткинское, Березовское, Никольское, Ельничное) находятся близ г. Сатка Челябинской области на Южном Урале. Открытые в 1894 году, они начали эксплуатироваться в 1900 году; в настоящее время образуют одну из основных сырьевых баз огнеупорной промышленности страны. Добыча на этих месторождениях осуществляется открытым способом комбинатом <Магнезит> и составляет 95% от общероссийской. Намечается строительство новых карьеров и ввода новых мощностей для подземной добычи, а также переход к глубокому (флотационному и химическому) обогащению магнезита.

Геологически рассматриваемые месторождения находятся в западной части Башкирского мегаантиклинория, сложенного верхнепротерозойскими образованиями. Большинство промышленных залежей магнезита образуют линейно-вытянутую в восток-северо-восточном направлении зону, приуроченную к северо-западному пологому крылу Саткинской синклинали, сложенной карбонатными и карбонатно-глинистыми породами одноименной свиты нижнерифейского возраста (рис. 61).

Вмещающими стратиформные магнезитовые залежи являются породы карагайского горизонта верхнесаткинской подсвиты. В разрезе этого горизонта суммарной мощностью 750 м резко преобладают слоистые, массивные и брекчиевидные доломиты и глинистые доломиты, образующие слои и пачки мощностью в десятки метров. В резко подчиненном количестве встречаются мергели, доломито-глинистые и глинистые сланцы, слагающие слои мощностью до нескольких метров.

Магнезитовая минерализация в пределах карагайского горизонта прослеживается на трех стратиграфических уровнях, нижний из которых, включающий пластовые и неправильной формы залежи, является промышленным, а два верхних трассируются небольшими линзами, гнездами, прожилками и вкрапленностью магнезита. Многочисленные промышленные (преимущественно пластовые) залежи широко варьируют своими размерами: их длина по простиранию колеблется от 45 до 170 м, по падению - от 40 до 950 м, средние мощности от 13 до 30 м. Падение рудных тел юго-восточное под углами от 5 до 80° (преобладают углы 20-40°). Иногда пластовые рудные тела кулисообразно перекрываются, разделяясь друг от друга маломощными прослоями доломитов; в этих случаях в поперечных разрезах создается впечатление единых мощных (до 75 м) пластовых залежей (центральная часть Карагайского участка Саткинского месторождения). Промышленные рудные тела сложены на 94-98% кристаллическим магнезитом и характеризуются резкими контактами, согласными со слоистостью. Маломощные (до 10 м) тела с глубиной выклиниваются постепенно, более мощные имеют тупые окончания или расщепляются. Внутреннее строение магнезитовых залежей осложнено наличием гнезд и прожилков доломита.

Рудные тела рассечены разломами северо-западного и чаще северо-восточного направлений с амплитудами смещения по ним в десятки метров. Вдоль этих разломов, сопряженных с ними зон рассланцевания, а также вдоль контактов локализованных в них секущих даек диабазов и габбро-диабазов широко проявлены поверхностный и глубинный карст, осложняющий морфологию залежей и снижающий качество магнезита. Это - всевозможные воронки, карманы, щели, полости сложной формы, достигающие по удлинению 100м и более.

Секущие магнезитовые залежи верхнепротерозойские дайки имеют северо-восточное простирание и крутые (от 50 до 90°) падения на северо-восток и юго-восток. Они могут прослеживаться на несколько км по простиранию, имея мощность от 0,5 до 10 (редко до 20) метров. Вмещающие доломиты в зоне экзоконтакта этих даек превращены в бруситовые мраморы и бруситовые породы, сложенные кальцитом, доломитом и бруситом с прожилками ашарита и зернами магнетита; иногда доломиты подвержены простой перекристаллизации в мрамор; известняки - слабо перекристаллизованы, а глинистые породы - ороговикованы. Магнезит в приконтактовых частях с этими дайками иногда обнаруживает маломощные зоны доломитизации и серпентинизации.

Наибольшим распространением в залежах пользуется средне- и крупнозернистый магнезит с размерами зерен 3-10 мм. Мелкозернистая разновидность минерала встречается в виде маломощных прослоев и гнезд, гигантозернистая - на контактах с породами висячего бока, либо также в виде единичных гнезд. Магнезит характеризуется высокой чистотой: спектральный анализ показывает почти полное отсутствие элементов-примесей; содержание MgO в минерале - близко к теоретическому, количество СаО не превышает 1-1,5%.

Помимо магнезита в составе руды в незначительном количестве встречаются доломит, кальцит, тальк, кварц и пирит. В тяжелой фракции магнезитов установлены единичные мелкие зерна граната и сфалерита. Качество сырого магнезита Саткинских месторождений определяется главным образом ограничением содержаний в нем оксида кальция и кремнезема (табл. 14).

Образование крупных стратиформных залежей кристаллического магнезита, согласно залегающих в разрезе карбонатных осадочных толщ, является дискуссионным. Применительно к Саткинским месторождениям ранее были высказаны представления о гидротермально-метасоматическом (А.Н.Заварицкий и др.) и альтернативные - об осадочном раннедиагненетическом (М.И.Гарань) их образовании. В настоящее время первая гипотеза развивается в частности В.А.Тимесковым, согласно которому магнезитовые залежи образовались в ходе посторогенной тектоно-магматической активизации гидротермально-метасоматическим путем с участием гидротермальных растворов, связанных с гранитоидными интрузиями и привносивших с собой магний из глубинного источника. Химизм этого процесса может быть следующим:
2CaCO3 + MgCl2 CaMg(CO3)2 + CaCl2; CaMg(CO3)2 + Mg+2 2MgCO3 + Ca+2.
кальцит доломит доломит магнезит

Главным аргументом в пользу этих представлений является наличие секущих взаимоотношений магнезита и вышележащих доломитов, наблюдаемых в карьерах.

Таблица 14. Требования к качеству сырого дробленого
магнезита месторождений Саткинской группы.
Марка магнезитаСодержание, %
СМ - 1460,81,2
CМ - 2451,21,5
СМ - 3432,82,4
СМ - 4397,02,5

Гипотеза осадочного формирования магнезитовых залежей Сатки, изложенная Гаранем, образование магнезитов связывает с замещением рыхлого неметаморфизованного донного осадка доломитового состава углекислым магнием. То есть, магнезитовые залежи, согласно этим представлениям являются раннедиагенетическими, по существу седиментогенными. В основе рассматриваемой гипотезы лежит факт четкой приуроченности минерализации к определенным стратиграфическим уровням рифейских толщ, крупные размеры и согласная пластовая морфология залежей. Представления о седиментогенной природе миогеосинклинальных магнезитов, в том числе и залежей Сатки, в настоящее время развиваются П.П.Смолиным, А.И.Шевелевым и др., полагающими что такого рода залежи явились результатом седиментации материала, привносимого из формировавшихся кор выветривания базитовых пород.

Своеобразным компромиссом выглядит третья гипотеза, выдвинутая Л.В.Анфимовым, Б.Д.Бусыгиным и Л.Н.Деминой, по которой источником рудного вещества Саткинских месторождений является экзогенная рассеянная магнезитовая минерализация в доломитах карагайского горизонта. При катагенезе часть этой минерализации была мобилизована циркулировавшими пластовыми седиментогенными водами с последующим метасоматическим замещением доломитов, сопровождавшимися формирование практически мономинеральных магнезитовых залежей. Высвобождавшийся при этом оксид кальция выносился пластовыми водами за пределы месторождений

По генетической модели М.Т.Крупенина и Р.Эллимиса с учетом новейших геохимических данных по распределению элементов-примесей, редких земель и изотопов кислорода в разновидностях кристаллического магнезита и вмещающих доломитах, метасоматические магнезитовые залежи Сатки сформировались вскоре после литификации карбонатных толщ при латеральном либо нисходящем прохождении сквозь них флюидных потоков обогащенных магнием грунтовых вод, образованных при выветривании зеленокаменных архейских поясов, окружавших рифейский бассейн осадконакопления.

Рис. 62. Схематическая геологическая карта района Вавдос, Греция (по С.Г.Дабитзиасу). 1 - четвертичные отложения; 2 - неогеновые отложения; 3 - дуниты, бурые серпентиниты и подчиненные оливиновые клинопироксениты; 4 - вебстериты; 5 - габбро; 6 - переслаивание габбро, вебстеритов и амфиболитов; 7 - плагиограниты; 8 - доломит-кварцевые породы; 9 - участки интенсивной магнезитовой прожилковой минерализации; 10 - филлиты, хлоритовые сланцы, слюдистые сланцы; 11 - палеозойские гнейсы; 12 - зона надвига; 13 - карьеры.

Месторождения криптокристаллического магнезита Вавдос, Греция

Месторождения Вавдос на полуострове Калкидики образуют одно из трех наиболее крупных рудных полей криптокристаллического магнезита в Греции, связанных с офиолитовыми комплексами. Их разработка проводилась еще в начале минувшего столетия. В конце ХХ века на долю этого рудного поля приходилась 1/4 часть производства намертво обожженного и 1/6 часть каустического магнезита годовой продукции страны. Геологически магнезитовая (и хромитовая) минерализация Калкидики связана с позднемеловым прерывистым поясом базит-ультрабазитовых интрузивов, вытянутым в северо-западном направлении почти на 100 км и прорывающим осадочную толщу карбонатных, глинисто-сланцевых, граувакковых и вулканокластических пород, метаморфизованных в фации зеленых сланцев (зона Вардар).

Рудное поле Вавдос ограничено контурами одного из таких интрузивов размером на поверхности 5x10 км в центральной части этого пояса (рис. 62). Интрузив сложен дунитами, вебстеритами, оливиновыми пироксенитами, бурыми серпентинитами и габброидами. В подчиненном количестве присутствуют амфиболиты, переслаивающиеся с габброидами и пироксенитами, а также светло-коричневые доломит-кварцевые породы. Среди дунитов присутствуют многочисленные мелкие тектонические линзовидные включения плагиогранитов. Самые распространенные породы комплекса - дуниты, сложенные практически нацело зеленым оливином. Около 90% всей магнезитовой минерализации связаны с этими породами, либо с их измененными эквивалентами - бурыми серпентинитами, сложенными лизардитом (30-60% породы), измененным оливином, идиоморфными кристаллами хромита и многочисленными доломитовыми прожилками. В верхних частях участков интенсивной магнезитовой минерализации находятся также минерализованные светло-коричневые доломит-кварцевые породы, тонкозернистые, массивные и очень крепкие. Породы сложены мельчайшими зернами доломита (7%) и кварца (25%); в них присутствуют эвгедральные зерна хромита и отмечаются единичные псевдоморфозы доломита и кварца по оливину.

Имеющиеся минералого-геохимические данные свидетельствуют о том, что доломит-кварцевые породы отражают конечную стадию изменения дунитов минералообразующими растворами, следовавшую за промежуточной стадией образования бурых серпентинитов.

Промышленные участки интенсивной магнезитовой минерализации в плане имеют неправильные изометричные либо несколько вытянутые контуры, иногда осложненные языковидными выступами. Наиболее крупные в поперечнике достигают 0,5-1 км; шесть из них: Рахи Грива, Лусовитис, Цурнара, Гилдаки, Фот Рахи и Силади вскрыты карьерами. Во всех карьерах массивный криптокристаллический магнезит выполняет многочисленные, различной величины и ориентировки жилы, мощность которых варьирует от нескольких см до 2 м. Контакты жил резкие, извилистые. Их протяженность может быть значительной. Все это множество магнезитовых жил образует густой незакономерный штокверк, хотя местами в нем намечается некоторая упорядоченность в ориентировке трещин. Магнезитовые жилы установлены на глубинах 70-80 м от поверхности, устойчиво продолжаясь на глубину без каких-либо признаков выклинивания. Мощность жил, их морфология и особенности состава варьируют в зависимости от вмещающих пород.

Большинство жил, находящихся среди дунитов, редко превышают по мощности 60-70 см и в общем случае имеют простую, неветвящуюся форму. При средней мощности около 40 см они обычно окружены серо-бурым измененным дунитом, переходящим на расстоянии 15-20 см от обоих контактов в неизмененный зеленый дунит. Сами контакты жил подчеркиваются оторочкой (до 2 см по мощности) массивного серпентина с небольшим количеством хлорита. В участках выклинивания жил помимо серпентина и хлорита появляются тальк и тремолит. Жилы практически нацело сложены магнезитом: включения доломитовых зерен и обломки вмещающих пород в них не превышают 3-5%. Магнезит отличается высокой чистотой: 97-99% MgCO3, остальные 1-3% приходятся в основном на CaCO3 и следы FeCO3.

Магнезитовые жилы в бурых серпентинитах иногда достигают мощности 2 м, однако в среднем она составляет 60-70 см. Возле наиболее мощных жил развит штокверк маломощных жил и прожилков. Среди последних появляются также прожилки карбонатного состава. Магнезит в этих прожилках также отличается высокой чистотой, однако в его массе отмечается повышение количества мелких зерен и прожилков доломита, появляются халцедон и тонкокристаллический кварц.

Магнезитовые жилы в доломит-кварцевых породах маломощные (5-20 см), содержат большое количество доломита и микрокристаллического кварца и поэтому практического интереса не представляют.

Магнезитовые месторождения Вавдос по представлениям греческих геологов (Дабитзиас и др.) сформировались в конечную стадию локализации офиолитов. Отложение магнезита началось с момента появления и раскрытия трещин в дунитах из гидротермальных растворов, обогащенных СО2. Источником этих растворов явились подстилающие офиолиты карбонатные морские осадки. Восходящая миграция этих растворов с их последующим взаимодействием с ультрамафитами началась с момента появления трещинных структур в последних, служивших для растворов подводящими каналами. Взаимодействие растворов с ультрамафитами, в результате которого они насыщались магнезией, происходило значительно глубже уровня интенсивной минерализации, наблюдаемого в настоящее время. Отложение магнезита из растворов происходило в обстановке малых глубин как результат резкого падения давления и потери СО2 в растворах, приводивших к снижению растворимости в них этого минерала.

Халиловское месторождение магнезита

Месторождение находится на Южном Урале близ ж/д станции Халилово в 270 км к востоку от Оренбурга. Залежи магнезита приурочены к крупному серпентинизированному массиву ультрабазитов (гарцбургитов), вытянутому в северо-западном направлении. Серпентиниты рассечены мощными дайками диабазового состава.

В участках промышленной магнезитоносности наблюдается изменение серпентинитов с глубиной: близ поверхности (до глубин 5-6 м) они сильно раздроблены и брекчированы, переходя далее в прочную темно-зеленого цвета монолитную породу с прожилками хризотил-асбеста. Магнезит выполняет многочисленные неправильной формы жилы и прожилки мощностью в первые десятки см, образующие штокверковую зону до глубины 17,5 м. Иногда в составе этого штокверка встречаются уплощенные гнездообразные тела мощностью до 2 м. Среднее содержание магнезита в участках промышленной минерализации достигает 3% от общего объема горной массы.

Преобладает однородный плотный скрытокристаллический магнезит с раковистым изломом; иногда он обнаруживает мелкие включения серпентина. Контакт индивидуальных жил с вмещающими серпентинитами отчетливый, с неровной почкообразной поверхностью. Химический состав магнезита крайне невыдержан, причем содержание вредных примесей - кремнекислоты и оксида кальция может быть значительным. В последнем случае среди магнезитовой массы появляются опал и халцедон.

Считается, что Халиловское месторождение магнезита является классическим примером инфильтрационных образований, генетически связанных с химическим выветриванием серпентинитов под действием углекислых поверхностных вод, происходившим на Урале в доюрское время. Магнезия, как полагают, переходила в раствор и переносилась в зону грунтовых вод нижних горизонтов коры выветривания, где и отлагалась по трещинам в слабо разрушенных серпентинитах в виде скрытокристаллического магнезита:
H4Mg3Si2O9 + 2H2O + 3CO2 MgCO3 + 2SiO2 + 4H2O
серпентин магнезит опал, халцедон

Рис. 63. Схема геологического строения Кульдурского месторождения брусита (по материалам Н.А.Самойловой). 1 - порфириты и их туфы; 2 - доломиты мурандавской свиты; 3 - глинистые, глинисто-и углисто-серицитовые сланцы ингинчинской свиты; 4 - плагиограниты, гранодиориты; 5 - дайки диабазов; 6 - кальцифиры; 7 - магнезиальные скарны; 8 - брусититы; 9 - разрывные нарушения.

Кульдурское месторождение брусита

Кульдурское месторождение является единственным в России эксплуатируемым месторождением брусита. Оно находится в Хабаровском крае в 14 км к северу от ж/д станции Известковая. Участок месторождения, приуроченный к докембрийскому ядру Хинган-Буреинского антиклинория, сложен осадочно-метаморфическими образованиями позднепротерозойского возраста, смятыми в опрокинутую складку северо-восточного направления и прорванными на юге небольшим (500г200 м) палеозойским интрузивом гранитоидов. На всей площади месторождения фиксируются среднепалеозойские дайки преимущественно северо-восточного простирания и крутого падения.

Нижняя часть стратиграфического разреза протерозойских пород представлена серицит-кварцевыми, хлорит-серицитовыми, глинистыми, углисто-серицитовыми сланцами и роговиками игинчинской свиты мощностью до 1100 м, а верхняя - магнезиальными карбонатными породами (преимущественно доломитами) и кальцифирами мурандавской свиты мощностью до 700 м. В южной части месторождения развиты раннемеловые вулканиты (порфиры и их туфы), несогласно перекрывающие протерозойские и палеозойские образования; местами этот контакт осложнен разрывными нарушениями.

Основная структура месторождения - синклинальная складка - имеет северо-восточное простирание и опрокинута под углом 50-70° на северо-запад. Ядро складки выполнено породами мурандавской свиты, а крылья - породами ингинчинской свиты (рис. 63).

Бруситовая минерализация приурочена к экзоконтакту гранитоидного интрузива, преимущественно сложенного плагиогранитами и гранодиоритами, с магнезиальными карбонатными породами мурандавской свиты, превращенными здесь в доломитовые мраморы, магнезиальные скарны, кальцифиры и брусититы. Породы игинчинской свиты преобразованы в серицит-биотит-кварцевые, кварц-биотитовые, кварц-биотит-мусковитовые сланцы.

Главная (основная) промышленная залежь, локализованная в ядре складки, имеет четкие контакты, линзовидную форму и размеры до 680 м в длину, до 350 м в ширину, мощность около 150 м на северо-восточном фланге и 20-30 м в центральной части; внутреннее строение осложнено наличием прослоев, линз и гнезд вмещающих карбонатных и других пород, развитых на месторождении. В северо-восточной части залежь разведана на глубину 230 м, а в юго-западной - на 200 м. Кроме Главной, на месторождении выявлено еще пять небольших залежей брусититов, самая крупная из которых - Южная - имеет размеры 80x40x20 м и низкое качество сырья.

Брусититы на 90-95% сложены бруситом, а также магнезитом, доломитом, кальцитом и серпентином; кроме того, отмечаются единичные зерна форстерита и периклаза. Брусит, представленный пластинками, чешуйками и микроволокнами размером 0,001-0,005 мм, предопределяет плотный, массивный облик породы преимущественно светло-серого, бледно-розового и белого цвета. Собственно брусититы составляют около 2/3 от всего объема залежей: внутреннее строение последних осложнено включениями и прослоями кальцифиров, бруситовых мраморов, дайками диабазовых порфиритов и бостонитов.

По содержанию MgO на месторождении выделяются пять промышленных сортов руд, для каждого из которых лимитируется также количество CaO, SiO2 и Fe2O3. Промышленностью используется брусит с содержанием оксида магния 64-62% (I-III cортов), а сырье с содержанием MgO - 60-55% (IV-V сортов) отнесено к забалансовому, отрабатываемому попутно и складируемому в спецотвалы.

Образование месторождения связывают с процессами контактового метаморфизма интрузии гранитоидов. По представлениям П.П.Смолина и других геологов вначале (в стадию прогрессивного метаморфизма) происходила диссоциация магнезиальных карбонатных пород (доломита и магнезита) с образованием периклаза:
CaMg(CO3)2 → CaO + MgO + 2CO2-,
MgCO3 → MgO + CO2-, а затем (в стадию регрессивного метаморфизма) при участии термальных вод за счет гидратации периклаза в условиях малых глубин формировались брусититы и бруситовые мраморы:
MgO + H2O → Mg(OH)2

Технологические испытания руды показали возможность ее применения в областях, где требуется сырье с высоким содержанием оксидов магния и низким содержанием вредных компонентов Брусититы месторождения пригодны для варки целлюлозы на магниевом основании, для производства высокоогнеупорных изделий, жженой магнезии для резиновых смесей, в изготовлении магнезиального бетона, высококачественных электроизоляторов. Горно-геологические условия позволяют вести отработку месторождения открытым способом. Месторождение разрабатывается Богдановичским АО <Огнеупоры>.

Назад | Содержание | Вперед


 См. также
Биографии ученыхЕремин Николай Иосифович

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100