20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Осадочные месторождения марганца

11.07.2018
Пo своим химическим свойствам марганец в некотором отношении напоминает железо; эти два элемента накапливаются в сходных средах и при близких условиях. В окислительной обстановке следует ожидать образования пиролюзита или какой-либо другой формы MnO2. При средних значениях Eh и pH должны отлагаться гаусманит или карбонаты марганца, а в сильно восстановительной среде будут формироваться алабандин (MnS) или манганозит (MnO). Чрезвычайно низкие значения Eh и pH, необходимые для образования алабандина и манганозита, очевидно, не могут быть достигнуты в условиях осадконакопления; другие минералы марганца широко распространены и, видимо, они отлагаются в соответствии с расчетными термодинамическими данными. На фиг. 17.7 показаны поля устойчивости для многих марганцевых минералов. Хотя соединения сложного или переменного состава приходится сводить к более простой формуле, эта диаграмма все же дает достаточно точную картину обстановки отложения марганца и фаций, которых следует ожидать при различных условиях. Например, на диаграмме показано, что пиролюзит будет формироваться в той же обстановке, что и манганит с браунитом, но в иных условиях, нежели родохрозит, алабандин или гаусманит; эти предположения подкрепляются данными изучения природных минеральных ассоциаций.

Окислы и карбонаты марганца широко развиты во всем мире. Карбонаты обычно бывают сложными, содержащими переменные количества кальция, магния, железа, а также и самого марганца. Имеются месторождения, представленные почти одними окислами марганца; в других же местах они содержат в небольшом количестве кобальт, никель, вольфрам, медь и барий или же чужеродные примеси глины, известняка, кремнистого вещества и туфа. Силикаты марганца, как правило, не накапливаются в осадочных отложениях, но на месторождении Сан-Франсиско, штат Халиско (Мексика), установлено, что среди широко распространенных минералов осадочного происхождения имеется браунит (Mn+2 Mn6+3 SiO12).

Осадочные месторождения марганца подразделяются на три типа:

1. Месторождения, связанные с туфами и кластическими осадками вулканического происхождения.

2. Месторождения, образованные независимо от вулканической деятельности.

3. Месторождения, связанные с железистой формацией.

Эти три класса месторождений характеризуются переходными типами; они же могут постепенно переходить в месторождения гидротермального и метаморфического происхождения. В отдельных случаях бывает трудно или даже невозможно отнести какое-либо месторождение к одному из выделенных типов. Например, если марганец привносится горячими источниками на дно озера или океана, часть марганца будет осаждаться из воды и явится неотъемлемым компонентом обычной осадочной породы. Руды, отлагающиеся около места выхода источника или в самом канале, могут классифицироваться как гидротермальные образования. Несмотря на свою ограниченность, приведенная выше классификация ценна тем, что дает общее представление, необходимое для изучения и описания генезиса марганцевых месторождений.

Согласно Михалеву, все крупнейшие марганцевые месторождения мира относятся к осадочным или осадочно-метаморфизованным. Этот исследователь пришел к выводу, что отложение марганцевых руд происходит в прибрежных бассейнах, особенно по периферии материков. За последние годы многие месторождения марганца, которые прежде относились к остаточным продуктам коры выветривания на метаморфических породах, теперь стали рассматриваться как первично-осадочные. Иные месторождения все же сформировались в результате выветривания метаморфизованных осадочных пород. Независимо от того, является ли марганец остаточным или первично-осадочным, его отложение, несомненно, связано с процессами осадконакопления; возможно, он при этом преобразуется под воздействием метаморфических процессов или обогащается в результате выветривания.

Многие богатые марганцеворудные залежи, обычно представленные окисными минералами, переслаиваются с генетически с ними связанными сильно измененными красноватыми или зеленоватыми андезитовыми туфами и кластическими осадками вулканического происхождения. Эти пласты обладают характерными особенностями осадочных пород, аналогичными особенностям перекрывающих и подстилающих их туфогенных отложений. Обычно такие месторождения относятся к осадочным; хотя в тех случаях, когда они локализуются вдоль разломов, им приписывается гидротермальное происхождение. Эти месторождения бывают тонкослоистыми, причем мощность отдельных прослоев равна 4 дюймам и даже менее. В отдельных случаях эти толщи напоминают обычную полосчатую железистую формацию, поскольку марганецсодержащие пропластки отделены один от другого тонкими прослоями и нодулями кремнистого вещества. Однако более часто слои окислов марганца перемежаются с глинами, измененными туфами или пирокластическими образованиями. Местами прослои между пластами марганцевых минералов выклиниваются и руда приобретает массивное сложение.

Вопрос о происхождении окислов марганца, ассоциирующих с вулканическими проявлениями, представляет большой теоретический и практический интерес. Горячий вулканический материал, выброшенный в подводных условиях, дробится до мельчайших обломков. Эти обломки перемешиваются в процессе вулканической деятельности и оказываются идеально подготовленными для выщелачивания их озерными или морскими водами, нагретыми в процессе вулканической деятельности, или же гидротермальными водами, сопутствующими вулканическим процессам. В таких условиях ферромагнезиальные минералы, в которых и содержится марганец, легко поддаются изменению. Вулканические эманации, проникающие сквозь туфы, способствуют разложению ферромагнезиальных минералов и обеспечивают возможность переноса марганца. Растворенный марганец перемещается кверху, попадает на дно озера или океана и отлагается близ верхней части туфового пласта. Эти руды можно назвать эксгаляционными. Если отложение происходит при ограниченном содержании или без доступа кислорода, нодули окислов марганца будут образовываться до тех пор, пока весь имеющийся кислород не исчерпается; тогда оставшийся марганец начинает отлагаться в виде карбоната или же остается в растворе, пока не переместится в область, более насыщенную кислородом. Количество кислорода в воде зависит от глубины и, следовательно, находится в прямой связи с расстоянием от береговой линии. Итак, марганцевые месторождения образуются в основном при тех же условиях, что и железистая формация, и, как и многие другие осадки, они напоминают рифы. Одним из примеров месторождений такого типа может служить долина реки Элки в центральной части Чили, где лентообразный пласт марганцевых окислов средней мощностью около 8 дюймов залегает в сильно измененных пирокластах. Рудная лента прослежена в долине на 18—20 миль по простиранию, но ширина ее, насколько это можно было выяснить, не превышает 1 мили. Согласно геологическим наблюдениям, эта рифоподобная залежь вытянута параллельно древней береговой линии. Такое утверждение подкрепляется тем, что марганец и туфы почти повсеместно ассоциируют с глинистыми известняками.

К чилийским марганцевым месторождениям близки месторождения Кубы — Чарко-Редондо, Эль-Кристо, Понупо и Таратана, месторождения Мексики — Паридеро и Сан-Франсиско в штате Халиско, а также месторождения США — близ озера Мид, в Неваде, и в Аризоне.

Марганцевым минералам в породах осадочного происхождения обычно сопутствует кремнезем, связанный с измененными туфами и прочим вулканогенным материалом. На Кубе и Гаити марганцевые руды отчетливо ассоциируют с тонкозернистым красноватобурым кремнеземом, называемым байате. Байате напоминает джаспероид, столь обычный для гидротермальных рудных месторождений запада США. Вероятно, он образовался одновременно с минералами марганца. Ho полевым данным, байате отложился на выходах горячих источников или вдоль их каналов. В штате Халиско (Мексика) отложения кремнезема того же типа установлены вдоль трещин, пересекающих рудный пласт, а местами и вдоль границ рудного тела.

Осадочные марганцевые месторождения, образовавшиеся независимо от вулканических процессов, содержат как карбонатные, так и окисные минералы. Вероятное объяснение генезиса этих пород заключается в том, что марганец выщелачивался из окружающих пород при обычных процессах выветривания, переносился речными водами до практически замкнутых бассейнов и осаждался вследствие электролитической коагуляции или какого-либо иного химического процесса. Отложение марганца, снесенного речными потоками в озеро или море, в химическом отношении должно быть подобно отложению марганца, привнесенного в результате вулканической деятельности. И в этом случае руды, как правило, концентрируются в лентообразных залежах, параллельных береговой линии.

Часть крупнейших марганцевых месторождений мира представлена осадками, не обнаруживающими видимой связи с вулканизмом. Сюда относятся известные месторождения Советского Союза — близ Никополя на Днепре и Чиатурское рудное поле на южном склоне Кавказского хребта. В Чиатурах рудные пласты мощностью порядка 4—8 футов развиты на площади около 50 кв. миль. Привнос марганца был обеспечен за счет выветривания близлежащих гранитов, сиенитов и, возможно, вулканогенных пород андезитового состава. Руды состоят из оолитового и нодулярного пиролюзита, заключенного в массе окислов марганца; рудные тела залегают в осадочных породах — глинистых сланцах, мергелях и песчаниках. Менее крупные месторождения того же типа известны в США — это месторождение окисных руд Артиллери-Пик в Аризоне и пластовые карбонатные залежи в Арканзасе, Вирджинии и Мэне. В общем пласты марганцевых карбонатов не имеют промышленного значения, если только они не подверглись выветриванию и не произошла концентрация марганца в виде окислов.

Третий тип осадочных марганцевых руд связан с железистой формацией; такая ассоциация установлена во многих частях света. Марганценосные пласты обычно содержат окислы, концентрирующиеся в слоях, отделенных от железистых пластов, как это установлено на месторождении Морру-ду-Урукум в Бразилии. На других же месторождениях, например Куйуна в Миннесоте и Лагоа-Гранде в штате Минас-Жераис (Бразилия), марганец распространен во многих пластах окисных железных руд.

В обширном списке литературы, посвященной железистой формации, редко можно встретить работу, в которой бы ставился вопрос о происхождении сопутствующей марганцевой минерализации. Почему на одних месторождениях марганец встречается отдельно от железа, а на других — в железистых горизонтах,— вот давняя загадка для геологов. Действительно, ассоциация окислов марганца с железистой формацией настолько характерна, что объяснение генезиса железистой формации должно вместе с тем осветить и вопрос о происхождении окислов марганца. Юнггрен показал, что марганец и железо разделяются в процессе осаждения из болотных вод, а также во время движения минерализованных вод сквозь почвы и подпочвы. В Швеции и Финляндии железо и марганец в изолированных озерах и узких морских заливах установлены в виде раздельных осадков. Степень разделения, по-видимому, непосредственно зависит от pH вод, поскольку в кислых водах растворенный марганец сохраняется дольше, чем железо, а в щелочных или слабо кислых водах окислы этих двух металлов осаждаются одновременно. Растворимость марганца и железа — функция их окислительного состояния. В восстановительной обстановке оба они хорошо растворяются, но каждый из них образует почти нерастворимый окисел. Как указал Краускопф, известные в природе соединения железа, как правило, менее растворимы, чем соответствующие соединения марганца, а ион закисного железа окисляется значительно легче иона двухвалентного марганца в любых возможных в природе условиях Eh — pH. Следовательно, из любых растворов, содержащих оба металла, железо должно осаждаться раньше марганца, если только отношение Mn/Fe не будет слишком велико. Также и марганец должен значительно легче, чем железо, рассеиваться при выветривании или иных поверхностных процессах. Проблема разделения железа и марганца — как в пределах отдельных прослоев железистой формации, так и на месторождениях каждого металла — до сих пор не решена. Наиболее логичным объяснением представляется дифференциальное окисление и разница в величинах растворимости, если исключить отдельные частные условия.

Силикаты марганца в неметаморфизованных железистых формациях в подавляющем большинстве случаев не установлены, несмотря на обилие в этих породах кремнезема. Образование силикатов, вероятно, находится в прямой зависимости от деятельности теплых или горячих вод, которые в общем не характерны для процесса отложения железистой формации.

Известны бактерии, которые накапливают марганец так же, как и железо, но степень их участия в образовании месторождений не установлена. Цапффе изучал поведение марганца в грунтовых водах и пришел к выводу, что бактерии могут играть активную роль в процессе осаждения. Эту гипотезу подтверждают данные изучения осадочных руд Тенненгебирге в Австрии, образование которых связывают с деятельностью бактерий. Помимо бактерий, марганец может осаждаться и другими организмами, например морскими водорослями. Предполагается также, что разделение железа и марганца отчасти может быть связано с жизнедеятельностью бактерий, которые захватывают лишь один из этих двух металлов. Как и в случае железа, общее влияние бактерий может оказаться значительным, но имеющиеся на этот счет данные неубедительны, а накопление марганца в огромных количествах можно, по-видимому, удовлетворительно объяснить и другими процессами.