Генетические типы месторождений плавикового шпата и их промышленное значение

09.06.2018
Условия образования плавикового шпата отличаются большим разнообразием. Он присутствует в магматических породах, в пегматитах, в пневматолитах и в гидротермальных образованиях от гипо- до эндотермальных. Плавиковый шпат встречается также в морских осадках (ратовкит). Известны осадочные месторождения самородной серы, в рудах которых присутствует в небольших количествах флюорит. В последнее десятилетие во многих странах мира (СССР, США, Индия и др.) обнаружены месторождения флюорита, относящиеся к новым генетическим типам (грейзеновые, карбонатитовые, скарновые, полиформационные и др.).

Плавиковый шпат является полигенетическим минералом, кристаллизация которого происходит при самых разных температурах. Он образовывался на различных стадиях магматического процесса, начиная от пегматитовых стадий, сопровождающихся образованием сурьмяных и ртутных руд и кончая отложением фтористого кальция (ратовкита) в холодных растворах. Такой широкий диапазон кристаллизации плавикового шпата обусловил до некоторой степени большое разнообразие плавиковошпатовой минерализации и минеральных ассоциаций. Наряду с гидротермальными образованиями высоких температур в комплексе с топазом, бериллом, касситеритом, вольфрамитом и литийсодержащими слюдами, он встречается в сообществе с различными сульфидами тяжелых металлов, а также с киноварью и сурьмяным блеском, с баритом, кальцитом, каолинитом и другими низкотемпературными минералами.

По минеральным парагенезисам флюорита, условиям их образования и размещения советскими исследователями выделяются различные флюоритоносные формации. Г.Н. Комаровой выделено восемь формаций: 1) флюорит-слюдисто-бериллиевая; 2) флюорит-бертрандитовая; 3) флюорит-карбонатная; 4) флюорит-магнетит-гематит-бастиезитовая; 5) флюорит-киноварь-антимонитовая, 6) флюорит-галенит-сфалерит-халькопиритовая (флюорит-полиметаллическая); 7) флюорит-кварцевая; 8) флюорит-полевошпатовая. Ведущее промышленное значение имеет флюорит-слюдистая, флюорит-полиметаллическая и флюорит-кварцевая формация.

А.А. Иванова выделяет семь основных флюоритовых и флюоритсодержащих формаций (табл. 18).

Наиболее важными в экономическом отношении являются месторождения редкометально-флюоритовой, полиметаллически-флюоритовой, флюоритовой и редкоземельно-флюоритовой формаций.

Последняя классификация опубликована Л.С. Пузановым в 1975 г. При ее составлении автор исходил из глубинности и способа образования оруденения, поискового значения флюоритсодержащих комплексов, возможности попутного извлечения флюорита из комплексных руд (при содержании его свыше 3%), роли минеральных типов как источников получения плавиковошпатовых руд (табл. 19).

Большинство разведанных и изученных месторождений плавикового шпата приурочено к тектоническим нарушениям. Процессы тектономагматической и тектонической активности имеют различный характер. В наиболее завершенном виде они фиксируются в формировании в две стадии новых наложенных структурных форм. В первую стадию, по Л.С. Пузанову, возникают прогибы, выполненные вулканогенными образованиями, а во вторую — угленоснотерригенные впадины, продолжающие развитие прогибов, или возникших обособленно. При этом происходят интенсивные вулканогенно-интрузивные процессы, перемещения тектонических блоков и формирование серий постмагматических рудных формаций, начиная от высокотемпературных до низкотемпературных.



В другом крайнем случае процессы активизации фиксируются только в формировании поднятий и опусканий различного масштаба, сопровождающихся образованием оперяющих разломы структур, слабым развитием вулканогенно-интрузивных процессов, а также в формировании низко- и среднетемпературных типов оруденения.

Важную роль в образовании месторождений плавикового шпата играют вмещающие породы. Л.С. Пузанов выделяет три типа флюоритоносных регионов, в которых роль вмещающей среды четко индивидуализирована: 1) регионы, в которых от 70 до 85% месторождений и проявлений приурочено к породам алюмосиликатного состава, входящих в структуры складчатого основания (все Забайкалье, Средняя Азия, Горный Алтай); 2) регионы, в которых от 70 до 90% всех объектов приурочено к карбонатсодержащим породам, слагающим чехол (Алданский и Украинский щиты); 3) регионы смешанного типа, в которых к алюмосиликатным породам складчатого фундамента приурочено от 40 до 45%, а к карбонатным породам, слагающим наложенные впадины, — от 35 до 50% месторождений и проявлений (Казахстан, юг Красноярского края).

Положение месторождений и контактное их воздействие на вмещающие породы для разных типов месторождений различно. Месторождения высокотемпературного типа располагаются либо в самих гранитоидах, либо в непосредственной близости от контакта их с вмещающими породами, тогда как низкотемпературные удалены от интрузива и его контактов на расстояние порядка 3—5 км. Месторождения промежуточного характера бывают удалены от гранитоидов на 1—2 км.

Для высокотемпературных месторождений характерно изменение боковых пород, которое заключается в их серицитизации и силификации, мощность зоны измененных пород достигает нескольких десятков метров. Низкотемпературные месторождения отличаются весьма слабым изменением боковых пород, распространяющихся на расстоянии нескольких десятков сантиметров.

Среди разнообразных месторождений плавикового шпата по морфологическим признакам можно выделить 5 промышленных типов.

1. Жилы и линзообразные тела с единичными апофизами и субпараллельными жилами. Жильные месторождения приурочены к зонам крупных региональных разломов и сопряженными с ними тектонически ослабленными зонами. Жилы приурочены или непосредственно к крупным крутопадающим нарушениям сбросового характера или к оперяющим их трещинам, выполняя их. Жильные тела характеризуются обычно правильной формой с более или менее выдержанной мощностью и прослеживаются на значительные расстояния по простиранию и на глубину. Формы жил и их размеры обусловлены размерами трещин, которые они выполняют, последующими пострудными нарушениями и характером вмещающих пород.

Протяженность жил этого типа по простиранию превышает 700 м, по падению достигает 200 м и более. Мощность жил изменяется от 0,5 м в пережимах до 10 м в раздувах. Содержание фтористого кальция, как правило, высокое и по отдельным месторождениям колеблется от 40 до 75%. На некоторых участках жилы имеют почти мономинеральный состав, на других содержание фтористого кальция снижается до 30—15% и менее. Текстуры руд даже в пределах одного месторождения весьма разнообразны: массивные, кокардовые, брекчиевые, полосчатые и прожилково-вкрапленные. Это обусловлено образованием флюорита в несколько стадий, число которых иногда достигает 5—7.

В месторождениях этого типа руды имеют различный состав, но преобладают кварцево-флюоритовые и сульфидно-флюоритовые, легко поддающиеся обогащению; карбонатно-флюоритовые и барит-флюоритовые руды имеют подчиненное значение. Для обогащения руд рассматриваемого типа применяется ручная рудоразборка, отсадка и разделение в тяжелых жидкостях с целью получения металлургических сортов плавикового шпата. Однако основная часть руд обогащается флотацией с получением химических сортов флюорита. Кроме флюорита в рудах некоторых месторождений содержатся в промышленных концентрациях галенит, сфалерит, барит, серебро и другие компоненты, которые при разработке месторождения попутно извлекаются из руд.

Содержание в руде вредных примесей колеблется в значительных пределах: кальцита до 20% глинистого материала до 30%, окислов железа до 1,5%, серы до нескольких процентов, фосфора до 1,5%. При флотации часть вредных компонентов переходит в плавиковошпатовые концентраты, ухудшая их качество.

Типичными представителями месторождений этого типа являются Калангуйское, Ново-Бугутурское, Горинское, Шахтерское, Волдинское и другие месторождения Читинской области.

Волдинское месторождение входит в состав Бугутуро-Абагай-туйской группы. В его геологическом строении принимают участие метаморфические породы верхнепротерозойского — нижнекембрийского возраста, эффузивные и туфогенно-осадочные образования верхней юры, породы верхнеюрского дайкового комплекса и карбоновые гранитоиды. Рудное тело (рис. 11) представлено зоной брекчий, в которой обломки вмещающих пород и ранних генераций кварца и флюорита цементируются более поздним по времени выделением кварца и кварц-флюоритовым агрегатом. Контакты рудного тела большей частью нечеткие, расплывчатые, что обусловлено наличием зоны интенсивного оплавикования вмещающих пород. Рудное тело имеет среднюю протяженность по простиранию 440 м, по падению 210 м. Мощность тела как по простиранию, так и по падению невыдержанная и колеблется от 0,25 до 13,44 м, составляя в среднем 2,48 м. Содержание фтористого кальция изменяется от 11,64 до 68,03% при среднем 34,15%.

Руды месторождения относятся к кварц-флюоритовому типу и характеризуются простым минеральным составом. Основу их образуют флюорит (30—35%) и кварц (60—65%), в незначительных количествах присутствуют каолинит, слюды, пирит, галенит и сфалерит.

2. Сложные жилы и линзообразные тела с апофизами и ответвлениями. Приурочены они обычно к крупным разломам и оперяющим их трещинам. Жильные тела характеризуются сложной формой с наличием пережимов, раздувов, апофиз, ответвлений и сопровождаются зонами брекчированных пород. Месторождения этого типа характеризуются меньшей протяженностью жил (длина их не превышает 700 м по простиранию и 100 м по падению). Мощность жил изменяется в весьма значительных пределах — от 0,2 м в пережимах до 45 м в раздувах.

Содержание фтористого кальция высокое (35—70%). Руды имеют различный минералогический состав, но преобладают кварц-флюоритовые. Запасы месторождений этого типа небольшие: от нескольких сотен тысяч тонн до 1, млн. т. Небольшой масштаб месторождений не позволяет организовать на них крупные горнодобывающие предприятия — обычно годовая производительность их находится в пределах 10—60 тыс. т руды. Месторождения этого типа встречаются в Казахстане. Они сложены терригенными и карбонатными породами девон-карбона. Плавиковошпатовое оруденение концентрируется в метасомахических телах, залегающих в мраморизованных известняках фаменского яруса. Выделяются массивные и брекчированные руды карбонатно-топазово-флюоритового состава и прожилково-вкрапленные карбонатно-флюоритовые руды (оплавикованные известняки).

В России удельный вес жильных месторождений в настоящее время составляет около 32%, однако основная часть добычи плавикового шпата в стране обеспечивается за счет разработки жильных месторождений.

3. Трубообразные, линзообразные, столбообразные, крутопадающие тела, седловидные залежи и пологозалегающие тела, связанные с межпластовыми и межформационными брекчиями и нарушениями.

К этому типу относятся месторождения плавикового шпата, образовавшиеся главным образом в карбонатных породах, иногда в скарнах в результате метасоматического замещения кальцита флюоритом или выполнения последним мелких трещин и пустот в карбонатных породах. В отдельных случаях флюорито-вые тела образуются в результате замещения грейзенизирован-ных гранитов в их апикальных частях.

Месторождения этого типа иногда располагаются непосредственно на контакте интрузивов с карбонатными породами, чаще — удалены от интрузий на значительные расстояния. Протяженность рудных тел изменяется от 60 до 350 м, ширина их в плане достигает 200—250 м, глубина оруденения прослеживается до 350 м от поверхности. Содержание фтористого кальция находится в пределах 30—60%. Руды представлены большей частью кварц-флюоритовыми, кальцит-флюоритовыми и силикатно-флюо-ритовыми разностями. С флюоритом ассоциируют сульфиды свинца, цинка, топаз, турмалин, кварц, барит, некоторые редкометальные минералы. Типичными представителями крупных месторождений сложной формы являются Вознесенское в Приморье, Покрово-Киреевское на Украине, Таскайнар в Казахстане и др.

В геологическом строении Покрово-Киреевского месторождения принимают участие отложения турнейского и визейского ярусов нижнего карбона, верхней юры — мела, неогена и четвертичного возраста (рис. 12). На месторождении выделяются два типа плавиковых руд: коренные и делювиально-пролювиальные. Коренные руды приурочены к известнякам турнейского яруса, прорванным дайками кератофиров и ортофиров. Отложения визейского яруса имеют весьма ограниченное распространение и встречены лишь двумя скважинами в южной части месторождения. На размытой поверхности известняков турнейского яруса почти на всей площади месторождения залегают туфогенные глины верхнеюрского — нижнемелового возраста, к нижней части которых приурочены делювиально-пролювиальные руды. Выше по разрезу туфогенные глины сменяются базальным конгломератом, известняком-ракушечником, глауконито-кварцевыми песчаниками верхнего мела, разнозернистыми песками с прослоями огнеупорных глин неогена и глинистыми отложениями четвертичного возраста. Общая мощность указанных пород изменяется от 80 до 190 м.

В структурном отношении месторождение приурочено к восточному крылу синклинальной складки субмеридионального простирания. Крыло складки осложнено разрывными нарушениями. Среди них выделяются Главный надвиг и две зоны разломов субмеридионального направления, между которыми располагаются рудные тела. Всего в пределах месторождения установлено три рудных тела.

Основная залежь содержит около 95% запасов руды месторождения. Она сложена преимущественно карбонатно-флюоритовыми, частично карбонатно-полевошпатово-флюоритовыми рудами, а также выветрелыми, частично переотложенными делювиально-пролювиальными рудами. Выветрелые руды представляют собой щебень, реже песок коренных руд с примесью глинистого или песчано-глинистого материала. Длина основной залежи по простиранию 250 м, ширина (в плане) 70—180 м. Мощность коренных руд в залежи изменяется от 4,4 до 70 м. Развитые в их кровле выветрелые руды мощностью от 1 до 30,6 м занимают ограниченную площадь (70х110 м). Коренные руды по содержанию CaF2 разделяются на богатые и рядовые. Богатые руды содержат 73,5—83,1% CaF2. Они представлены карбонатно-флюоритовым типом. Широко распространенные рядовые руды представлены карбонатно-флюоритовым и карбонатно-полевошпатово-флюоритовым типами. Содержание CaF2 в рядовых рудах варьирует от 38 до 71%. Выветрелые руды в пределах основной залежи характеризуются наиболее высоким содержанием CaF2 (73,5—92,6%).

Вторая рудная залежь, расположенная на северном фланге месторождения, также ограничена разрывными нарушениями. Она занимает площадь примерно 20х50 м. Мощность карбонатно-флюоритовых руд, вскрытых единичной скважиной, 21,6 м и выветрелых руд, смещенных к востоку от залежи коренных руд, 6 м. Содержание CaF2 в коренных карбонатно-флюоритовых рудах составляет 66,8%, в выветрелых рудах 41,6%.

Третья рудная залежь, выделенная на южном фланге месторождения, занимает площадь 100X75 м и имеет мощность 1 м. Слагающие залежь карбонатно-флюоритовые руды в связи с низким содержанием CaF2 (21,9%) промышленного интереса не представляют.

По результатам изучения вещественного состава руд на месторождении выделяются богатые карбонатно-флюоритовые руды с содержанием CaF2 73—83%; рядовые — карбонатно-флюоритовые и карбонатно-полевошпатово-флюоритовые руды с содержанием CaF2 38—71% и выветрелые руды с содержанием CaF2 73—93%.

Богатые карбонатно-флюоритовые руды по химическому составу в естественном виде удовлетворяют требованиям ГОСТ 7618-70 на плавиковый шпат марки Ф-75А

В геологическом строении Таскайнарского рудного поля принимают участие кристаллические известняки, песчаники и сланцы среднего ордовика, кварцевые порфиры и их туфы верхнего девона и красноцветные терригенные породы нижнего карбона, представленные часто переслаивающимися косослоистыми конгломератами, брекчиями, песчаниками, маломощными прослоями алевролитов и аргиллитов. Мощность пологозалегающей нижнекаменноугольной толщи в пределах рудного поля колеблется от 60 до 170 м. Породы толщи редко несогласно с базальными конгломератами перекрывают кристаллические известняки ордовика, и лишь на западном фланге рудного поля между ордовиком и карбоном сохраняются покровы кислых эффузивов верхнего девона. С юга рудное поле ограничено региональным Таскайнарским разломом северо-западного простирания, имеющим почти вертикальное падение, к югу от которого на поверхность подняты известняки ордовика, оконтуривающие рудное поле с севера. Породы ордовика и карбона прорваны дайками андезитовых порфиритов, а также небольшими интрузиями гранодиоритов.

В пределах Таскайнарского рудного поля расположено детально разведанное месторождение Таскайнар Южный (рис. 13), а также разведуемые в настоящее время месторождения Таскайнар Восточный, Промежуточный Таскайнар и др.

Наиболее крупные рудные тела встречаются в узлах пересечения крутопадающими разломами пологозалегающего межформационного нарушения, которое разделяет ордовикский и нижнекарбоновый геологоструктурные этажи. Мощность флюоритовых тел здесь достигает 43,7 м; падение крутое под углом 70—80°. По мере удаления от разломов флюоритовые тела приобретают пологое или горизонтальное залегание.

Рудное тело, залегающее в межформационной брекчии, образует единую куполовидную залежь размером 800х600х10 м. Рудные тела, приуроченные к известнякам, представлены крутопадающими к кварц-кальцит-флюоритовыми жилами протяженностью до 500—600 м и мощностью от 10 см до 20—30 м.

На месторождении установлено два типа руд: кремнистые (90% всех руд), связанные с породами кремнистого состава, и карбонатные (около 10%), залегающие среди известняков. Содержание фтористого кальция в рудах колеблется от 15 до 70% и в среднем составляет 35%. Содержание SiO2 изменяется от 2,28 до 76% и в среднем составляет 48,34%, a CaCO3 — от 0 до 78% при среднем 11,9%. В рудах встречается барит. Обычно рудные тела не имеют четких геологических границ. Технологическими исследованиями установлено, что из руд месторождения Таскайнар Южный возможно получение флотационного флюоритового концентрата марки ФФ-92 при извлечении плавикового шпата в концентрат 80—85%.

4. Карманы, гнезда и линзы, быстро выклинивающиеся рудные зоны. Протяженность тел этого типа небольшая — от нескольких до 30—60 м, глубина оруденения до 50 м. Месторождения этого типа в настоящее время промышленного значения не имеют.

5. Пластообразные пологопадающие залежи сложной формы. Месторождения этого типа относятся к метасоматическим и связаны с карбонатными породами. Приурочены они к определенным горизонтам известняков, характеризующимся благоприятными для локализации плавиковошпатовых руд условиями: наличием мелкой трещиноватости и экрана (глинистых сланцев и др.) в висячем боку залежи. Обычно рудные тела ориентированы согласно с вмещающими их породами. Руды разнообразны по составу: кварц-флюоритовые, кальцит-флюоритовые, барит-флюоритовые. Содержание в них фтористого кальция колеблется в пределах 60—90%, лишь на некоторых месторождениях снижаясь до 30—50%. В рудах, помимо флюорита, содержатся галенит (иногда до 12—14%), сфалерит (3—5%), марказит, кварц, кальцит.

Промышленные пластообразные месторождения в России пока не выявлены. Месторождения этого типа играют существенную роль в запасах США, известны они и в Африке.

Кроме рассмотренных выше, в последнее время открыты месторождения, которые не могут быть отнесены ни к одному из указанных типов. Так, в одном из карбонатитовых массивов Восточной Сибири имеются зоны дуговидной формы, обогащенные флюоритом, где содержание его достигает 25—50%, кроме флюорита здесь присутствуют гематит (10—15%) и апатит (3—4%).