Природа жильных минералов

К жильным относятся любые минералы рудного месторождения, непредставляющие практической ценности. Известная неопределенность этого термина объясняется тем, что один и тот же минерал в одном месторождении считается жильным, а в другом — рудным, а тот минерал, который в любом месторождении сегодня считается жильным, завтра может стать рудным, если технология будет усовершенствована настолько, что его добыча станет выгодной. Определяющим критерием следует считать концентрацию минерала: акцессорный флюорит обычно относится к жильным минералам, а жилы, сложенные чистым флюоритом, становятся богатым месторождением.

К жильным минералам относятся главным образом силикаты и карбонаты, а также ассоциирующие с ними второстепенные фториды, сульфаты и окислы. Другие минералы, даже такие, как сульфиды, тоже могут быть жильными, но по отношению к ним прилагательное «жильный» не употребляется. Геологи любой сульфид и любой металлоносный минерал классифицируют как рудный, вне зависимости от того, является ли он на данном месторождении объектом добычи или нет; к рудным минералам они относят даже пирит, который, как правило, является жильным. Если быть последовательным, пришлось бы безоговорочно считать рудным любой непрозрачный минерал, упоминаемый при петрографическом описании пород. Подобные модификации терминов рудный минерал и жильный минерал широко употребляются; квалифицированный геолог всегда поймет, о чем именно идет речь.

Изучение жильных минералов имеет большое научное и практическое значение. Состав жильных минералов и их возрастные взаимоотношения с рудой рассматриваются во всех гипотезах о природе рудоносных растворов и истории рудоотложения. Металлосодержащие рудные минералы обычно замещают несульфидные жильные, так как при нормальном развитии процесса первые отлагаются вскоре после вторых; обратные соотношения также возможны, но лишь при определенных условиях и соответствующей последовательности образования минералов.

Прозрачные жильные минералы часто используются для изучения жидких включений, что позволяет оценить температуру процесса рудоотложения и состав рудообразующих растворов; при оценке необходимо, конечно, учитывать возрастные соотношения между жильными и рудными минералами. Кроме того, в процессе поисков исключительно важно быть уверенным, что рудное тело и жильные минералы сформировались в ходе одного и того же процесса; если такая общность установлена, жильные минералы могут служить индикаторами рудоносных структур или потенциально благоприятной для рудоотложения обстановки. Горные инженеры, металлурги и геологи должны знать физические и и текстурные соотношения между жильными и рудными минералами месторождения, поскольку весь цикл переработки руды, а возможно, и экономические критерии, помогающие отличать руду от близкого к ней минерального агрегата, зависят от относительной плотности, магнитных свойств, способности к увлажнению и характера смеси двух составных частей породы — рудного концентрата и отходов.

Некоторые жильные минералы весьма характерны для гидротермальных условий независимо от того, распространены ли они широко или локально. Например, дымчато-бурый кварц может, вероятно, служить указанием на присутствие урана, поскольку такая окраска обычно бывает связана с бомбардировкой этого минерала радиоактивными частицами. Наблюдались также устойчивые ассоциации темно-фиолетового флюорита и промышленных концентраций урановых минералов, флюорита и берилла, флуоресцирующих разностей кальцита и некоторых руд. Некоторые кальциты под влиянием ультрафиолетового облучения светятся желто-розовым или розовым светом, что позволяет предполагать наличие в них следов марганца или каких-то вторичных примесей-активаторов, например свинца, обусловливающих это явление. Ho в данном случае мы не рассматриваем причину свечения, а подчеркиваем, что устойчивая ассоциация способного люминесцировать кальцита с рудами, отмеченная на нескольких рудниках, говорит о совместном образовании этого кальцита и этих руд.

Следы ионов металлов могут быть установлены в жильных минералах спектральными или химическими методами. Логично предположить, что в жильных минералах, выпавших из растворов, содержащих металлы, можно обнаружить примеси этих последних, и тогда их можно будет рассматривать как признак близости рудоносных структур. Такие металлы, как золото и некоторые другие, даже если они присутствуют в минерале в виде примеси, могут образовывать руды, несмотря на то что сами минералы, содержащие такую полезную примесь, выглядят внешне пустыми. Например, пирит должен идти в отвал только в том случае, если содержание золота в нем не установлено лабораторными анализами.

Некоторые ассоциации рудных и нерудных минералов хорошо изучены. Такой обычный минерал жильных месторождений, как кварц, бывает особенно тесно связан с золотом. Дымчатый кварц многих золоторудных месторождений часто образует в рудном районе характерные и хорошо заметные в рельефе гребни. Проспекторы издавна учли связь дымчатого кварца и золота и взяли за правило опробовать на золото все кварцевые жилы. Необходимость такого опробования стала очевидной, когда обнаружилось, что стоимость тонны руды, содержащей всего около трех унций золота, достигает 100 долл. Иными словами, в блоке дымчатого кварца объемом 12 куб. футов на долю рассеянного золота приходится примерно 1/4 куб. дюйма, или 1 часть золота на 80 000 частей кварца. На примере многих золоторудных районов известно, что руда при стоимости 100 долл. за тонну должна рассматриваться как высокосортная.

Другим примером обычной ассоциации рудного и нерудного минерала может служить пара апатит — магнетит. Железорудные месторождения, для которых характерна эта пара в различных соотношениях, описаны во многих районах мира. Ассоциация апатит — магнетит представлена магматическими сегрегациями, гидротермальными жилами и метасоматическими рудами. Состав жил в любом районе может меняться от чисто апатитового до чисто магнетитового. В центральной части Чили многие небольшие рудники начинали с разработки мощных апатитовых жил, которые с глубиной стали апатитоносными магнетитовыми. Фишер указывает, что если допустить образование несмешивающихся частей силикатного расплава, то можно объяснить образование многих магматических сегрегационных магнетитово-апатитовых месторождений. Чтобы можно было уверенно говорить о генезисе гидротермальных метасоматических и «латераль-секреционных» (или «позднемагматических остаточных») руд, необходимо либо пересмотреть эту теорию, либо разработать новую.

Хорошо известны, но менее распространены ассоциации флюорита со свинцовыми и цинковыми рудами, барита со свинцовыми, серебряными и медными рудами, турмалина и топаза с касситеритом, арсенопирита — с золотом, минералами олова и вольфрама.

Почти любой минерал может быть объектом добычи и промышленного использования, если он образует мономинеральные скопления большого объема. Многие жильные минералы, поступающие в отходы при разработке металлоносных месторождений, на других месторождениях являются единственным или главным ценным компонентом. Пирит в большинстве случаев представляет собой жильный минерал, но если месторождение расположено близ промышленных районов, его иногда добывают как железную руду. Чаще же он извлекается из недр совместно с другими минералами и используется как сырье для производства серной кислоты или для выплавки железа в плавильнях того же рудника, где он добыт.

К широко распространенным минералам гидротермальных руд относятся барит и флюорит, которые образуются при сходных условиях и часто присутствуют одновременно в жилах одного и того же месторождения. Оба они в качестве ценного сырья добываются, вероятно, везде, где их концентрация достигает уровня, соответствующего крупному месторождению. Барит известен в природе как в гидротермальных жилах, так и в массивных метасоматических рудах, образованных, возможно, в процессе окисления сульфидных растворов. Флюорит добывается из трещинных жил и метасоматических залежей; последние встречаются в различных породах, но чаще всего — в известняках. Следует назвать один из самых крупных мировых источников флюорита — район Кентукки — Иллинойс, площадь которого составляет 700 кв. миль. Большая часть месторождений представлена жилами выполнения в разломах с чередующимися раздувами и пережимами, что приводит на небольших интервалах к резкому изменению мощностей рудпых тел — от 0 до 60 футов. Большая часть флюорита этого района образовалась в процессе замещения известняков Миссисипи. Главным жильным минералом флюоритовых и баритовых месторождений обычно бывает кальцит.

Даже кварц иногда разрабатывается как ценное минеральное сырье. Потребность в кремнии, который получают путем удаления из кварца кислорода, непрерывно возрастает. Чистый жильный кварц из небольших месторождений — более подходящий источник кремния, чем загрязненные разности, содержащиеся в металлоносных месторождениях в качестве жильного минерала. Промышленная ценность других кварцевых месторождений определяется присутствием в них крупных кристаллов оптического кварца. Наиболее мощным мировым поставщиком оптического кварца является Бразилия.

Изучение соотношений рудных и нерудных минералов особенно важно для инженеров и геологов, разрабатывающих способы обогащения руд. По размерам зерен руды определяют, насколько мелко руда должна быть раздроблена. По относительной способности смачиваться, характерному удельному весу и магнитным свойствам рудных и жильных минералов определяют способ отделения одних от других после размола. Во многих окисленных рудах, например медных, представленных карбонатами и силикатами меди, физические свойства рудных и нерудных минералов, а также вмещающих пород настолько близки, что механическое обогащение становится невозможным. В этих случаях руды без обогащения поступают в плавильные печи.