Месторождения лития

11.01.2017

Среди редких щелочных металлов Li является наиболее рудогенным и образует различные типы собственных и комплексных месторождений. Мировой металлогенический потенциал Li оценен примерно в 250 млн т. Общие запасы за рубежом составляют ~30 млн т, ресурсы P1 и P2 ~10 млн т (1989—1990 гг.). Из запасов за рубежом ≥75%, а из ресурсов ~50% приходится на экзогенные месторождения. Технофильность высокая (~2*10в7). Зарубежное производство Li в конце 80-х годов составляло 6—7 тыс. т, на 2000 г. прогнозировалось удвоение производства, к 2010 г. — новое удвоение, в связи с перспективами развития ядерной энергетики и др.
Главным источником добычи Li с давних времен являются редкометалльные гранитные пегматиты литиевого ряда со сподуменом. Сподуменовые пегматиты отличаются от остальных рядом принципиальных геолого-геохимических особенностей и могут иметь крупные запасы — до 1—2 млн т при содержании Li2O 1—2% (до 15—25% сподумена). С учетом минерального состава Н.А. Солодовым они подразделяются на два типа: альбит-сподуменовые (AC) и сподумен-микроклин-альбитовые (CMA). Пегматиты типа CMA имеют меньшие средние содержания Li2O (0,5—0,9%) по сравнению с типом AC (1,1—1,5%) и более комплексный состав (в %): Rb2O 0,2—0,5, Cs2O 0,1—0,6, Ta2O5 0,015—0,(13, BeO 0,04—0,06, содержат поллуцит. Являясь важным источником получения Li, Rb, Cs, они, однако, уступают типу AC по добыче Li. В обоих типах Li, Rb и Cs в виде примеси присутствуют (%): в альбите (0,005—0,01 Li; 0,01 Rb; 0,005 Cs), микроклине (0,005 Li; 0,5—1,5 Rb; 0,1 Cs), мусковите (0,04—0,06 Li; 0,8—1,8 Rb; до 1,5 Cs), лепидолите (2,5 Li; 1,5 Rb; 0,5 Cs), берилле (0,3 Li; 0,15 Rb; 2 Cs), кварце (0,003 Li; 0,005 Rb; 0,002 Cs). Кроме этих элементов в альбите, микроклине и слюдах содержатся примеси (г/т): Be 1—5, Sn 5—30, Tl 5—69. В сподумене выявлены (%): Rb 125, Cs 1300, Be 5, Sn 200, Rb 5—540, Zn 100—950 и др. ГЭ сподуменовых пегматитов в среднем 2*10в4.
Кроме сподуменовых пегматитов значительные количества Li заключены в холмквистит-цезий-биотитовых околопегматитовых метасоматитах и особенно в слюдитах. Среди последних установлены литиеносные породы разного происхождения — глинистые, углистые сланцы, туфогенные образования, околоинтрузивные метасоматиты. Детально изучены околопегматитовые Li-Cs слюдяные метасоматиты.
Высокие концентрации Li (0,1—0,6%) в гекторите установлены в вулканогенных образованиях кальдер (Макдермит и другие в США), максимальные содержания приурочены к опализированным туфам с ртутным оруденением, где встречается и U. В других случаях Li ассоциирует с В, Sr, Be, Ag. Нередко литием среди туфогенных образований особенно обогащены пропластки глин (Невада, США). Во многих штатах США повышенные и очень высокие (до 0,5%) количества Li отмечаются в окремнелых глинах, в которых он приурочен к кукситу. Куксит, содержащий 2,5% Li2O, известен в глинистых породах Донбасса. Наряду с ним присутствует донбассит-судоит (0,0—0,78% LiaO) и литийсодержащие каолинит, диккит, гидрослюды, серицит (до 0,02—0,15% Li2O). Кроме этих минералов часть Li находится в сорбированном состоянии в глинистом и органическом веществе. Литиевая (с цезием — до 0,0n% Сs2О) минерализация связывается с гидротермальной аргиллизацией пород и имеет метасоматическое происхождение.
Детально изучены углисто-глинисто-карбонатные литийсодержащие породы Средней Азии. Высокие содержания Li приурочены к глинистым разностям этих пород: туфоалевролитам, алевропелитам, глинистым известнякам; кроме Li в глинистой составляющей присутствуют Rb (до 0,16%), Cs (до 0,1%), F (4—8%), Mo, As (В до 100), В (В до 30), Be (В до 5). Установлены корреляции Li, Mg, Rb, Cs, К, приуроченность Li к слюдам изоморфного ряда полилитионит-тайниолит и гйдротермально-метасоматический генезис литиеносных образований (температура газово-жидких включений в полилитионит-тайниолите до 660° С).
Выявлены Li-Rb-Cs метасоматиты, связанные с месторождениями Sn. Редкометально-щелочные ореолы (0,5—1% Li2O, Cs2O, Rb2O) имеют значительное площадное распространение в экзоконтактной зоне рудоносных массивов и приурочены к углисто-глинистым и другим породам (Саха, Россия; Кацерос, Испания). Широко известны также околоинтрузивные и околожильные циннвальдитовые грейзены (Li, Rb, Cs), сопровождающие минерализацию Sn.
Перспективными источниками Li могут также явиться комплексные редкометальные щелочные граниты с полилитионитом-циннвальдитом. Содержание литиевых слюд в одном из полно изученных массивов Тувы составляет 2—2,6%. Породы-руды, по Н.А. Акелину, В.А. Павловой, содержат широкий комплекс элементов в высоких концентрациях — Li, Rb, Ta, Nb, Zr, Hf, Y и др. (табл. 21). ГЭ этих месторождений в среднем 1*10в4.
Широко распространен Li в природных водах; он участвует в аридной испарительной концентрации и осолонении вод, а также обогащает вулканогенные термальные и глубинные рассолы. Наиболее полно поведение лития в различных классах и типах природных вод рассмотрено Т.Ф. Бойко и Л.С. Балашовым (табл. 22—24). Особенно высокие концентрации его типичны для некоторых озерных, пластовых артезианских и термальных вод. Именно они могут иметь или уже имеют практическое значение. ГЭ этих вод в среднем 5*10в5. Среди различных высокоминерализованных хлоридных вод, в которых установлены литий и рубидий, их поведение изучено в нескольких классах.
Месторождения лития
Месторождения лития

В Cl-Mg-Na водах среднее содержание Li (по 35 озерам) составляет всего 3,7 мг/л, а максимальное отмечено в Большом Соленом озере (шт. Юта, США) — 56 мг/л; среднее содержание Rb 0,5 мг/л, максимальное — 4,7 мг/л — в оз. Индер (Казахстан). Кроме Li и Rb может присутствовать большое количество Na, К, Mg, Br, В, I. В Большом Соленом озере воды смешанного сульфатно-хлоридного типа содержат от 20 до 80 мг/л Li; запасы LiCl ~4 млн т.
Cl-Na-Mg озерные воды, возникающие при испарительной концентрации вод предыдущего типа, а также при разгрузке подземных рассолов по разломам, изучены на примере Мертвого моря, которое приурочено к рифтовой впадине. Они имеют высокие содержания Rb (60 мг/л) и меньшие Li (20 мг/л) и запасы 6 млн т Rb и 2 млн т Li.
Среди озер с водами смешанного состава наиболее интересны высокоминерализованные карбонатно-хлоридные высокощелочные воды классов CO3-Cl-K-Na и CO3-Cl-Na с низким (~0,05 г/л) содержанием Mg и Ca. К этому типу относятся оз. Клайтон (Невада, США) с максимальным содержанием Li (400 мг/л) и соленосное бывшее оз. Серзл (Калифорния, США) — наиболее крупный известный источник многих металлов. Сухое оз. Серзл расположено в бессточной котловине. Соляная толща имеет площадь 82 км2, мощность 30—40 м и состоит из двух соляных пластов (галит и другие соли), между которыми находится пласт соляных илов; последние также подстилают и перекрывают соль—высокопористую, пропитанную рапой с минерализацией ≥450 г/л, pH 9,4. В верхнем пласте Содержание Li 96—115 мг/л, в нижнем 40 мг/л. Кроме Li, содержание которого составляет в среднем 81 мг/л, в соли концентрируются ( в г/л): Na 110, К 23, В 3,4, Cl 121, SO4 46, CO 27, а также (в мг/л): Ca 16, Br 198, As 850, W 5,4, F 70, Sb 6, Mo 0,7, Ge 0,3, S2- 386, PO4 922. Оз. Серзл существует 30 млн лет. Интересно, что в аналогичном по типу и составу рассолов оз. Катве (Уганда) установлен только Rb (25 мг/л) при отсутствии Li и Cs.
Большое значение как возможный источник щелочных и ряда других металлов, по Л.С. Балашову, имеют хлоридные артезианские воды, в отдельных типах которых эти металлы находятся в высоких концентрациях. Концентрация Li, а также Rb и Cs возрастает с увеличением степени минерализации и идет в Cl-Na-Ca и Cl-Mg-Ca водах для Li Гораздо интенсивнее, чем рост общей минерализации. Слабо изучены, но наиболее литиеносны (х = 148 мг/л при минерализации 320—450г/л) воды Cl-Mg типа (см. табл. 24). Охарактеризована литиеносность и других типов вод. Технология извлечения щелочных металлов из самоизливающихся артезианских минерализованных вод разработана и близка к экономически выгодной.
В целом литиеносность водоемов конечного стока контролируется не столько их гидрохимическим типом, сколько обогащенностью литием питающих вод, степенью минерализации рассолов, тектоническим и климатическим режимом, который мог приводить к неоднократной садке легко растворимых солей в водоемах и соответственно к обогащению литием их рассолов. Наиболее перспективны длительно существующие высокоминерализованные озера, занимающие впадины тектонического происхождения; обычно они приурочены к районам молодого тектогенеза и в их питании участвуют глубинные воды, отличающиеся гораздо большей литиеносностью, чем океан.
В осадочных рудах других типов, кроме галолитов и эвапоритов, Li не концентрируется.
По В.А. Тенякову, в бокситах разных типов Li при генеральном среднем содержании 30 г/т присутствует в различных количествах (в г/т): в платформенных 8, в геосинклинальных 17, в «осадочных» терригенных 80, в осадочно-элювиальных терригенных 118. В примере, приводимом А.А. Кременецким, в исходных слюдистых сланцах установлено 53 г/т Li, в глинистой зоне 112, в зонах аллитов 242, а бокситов — 169 г/т. Во временном разрезе распределение Li следующее (г/т): PZ 147, MZ 38, KZ 1,6, т. е. значительно снижается.
Месторождения лития
Месторождения лития

В Fe-Mn океанических конкрециях оценка среднего содержания Li 80 г/т при разбросе от 2 до 1055 г/т. В стандартной пробе таких конкреций радиоляриевой зоны Тихого океана среднее 129 г/т. Конкреции из южной части океана беднее (х = 40 г/т), а самые бедные (2—5 г/т) — рудные корки с поднятий Мид Пасифик. Обнаружена тенденция повышения содержаний в нижних частях, соприкасающихся с осадком, и в наружных сферах конкреций. В металлоносных осадках южной части Тихого океана среднее содержание Li 32 г/т (n≥100) при более высоком среднем в глубоководных красных глинах — 45,6 г/т.
В фосфоритах содержание Li обычно составляет 1 — 10 г/т.
В каустобиолитах Li обнаружен в незначительных количествах: среднее 7±2 г/т в углях нашей страны при более низких содержаниях в бурых углях — 2 г/т; в «черных» сланцах оно немного выше — 10—35 г/т. В законтурных водах газо-нефтяных месторождений В.И. Петренко установлено 18 мг/л Li, в конденсационных — 0,11 мг/л. He установлено повышенных концентраций Li в рудах марганца, хотя среднее содержание в них (14 г/т) и максимальное (69 г/т) значительно выше, чем в оксидных рудах железа (0,4—14 г/т). В единичных случаях высокие концентрации Li установлены в гидроксидах Mn (до 0,6%), глауконитах (0,12%), фосфатах (сиклерит до 3,8% Li2O).