Прибрежные морские россыпи флориды

11.07.2018
Во всем мире есть немало промышленных морских прибрежных россыпей, но далеко не все из них привлекали такое внимание, как титановые месторождения восточной Флориды. Часть россыпей этого района приурочена к современным пологим морским берегам, другая — к приподнятым береговым линиям во внутренней части Флориды. Два основных месторождения представлены приподнятыми песчаными отмелями; одно из них находится восточнее Джексонвилла, другое, Трейл-Ридж, расположено восточнее Старка. Среднее содержание тяжелых минералов в обоих месторождениях весьма мало, отработка этих россыпей стала возможной лишь при сочетании дешевой добычи драгами с обогащением на эффективных спиральных концентраторах Хемфри.

В концентратах песков месторождения Трейл-Ридж содержатся ставролит, циркон, силлиманит, турмалин, кианит, рутил, андалузит, пироксен и в небольшом количестве корунд, ганит, гранат и монацит. В иных местах встречаются эпидот, роговая обманка, сфен и некоторые другие минералы, но на месторождении Трейл-Ридж их не обнаружили. Большая часть титана здесь находится в виде лейкоксена (продукта изменения ильменита, сфена или других титаносодержащих минералов, состоящего в основном из микрокристаллического рутила, анатаза или брукита). В процессе изменения часть окиси титана (TiO2), по-видимому, проходит через аморфную фазу, в связи с чем часть лейкоксена бесструктурна. Постоянные дискуссии возникают вокруг истинной природы этого минерала титана. Согласно ранним исследователям, он считался ильменитом. Впоследствии было установлено, что отношение железа к титану не соответствует стехиометрическому отношению этих компонентов в ильмените; тогда предположили, что это почти аморфная разность аризонита, который является аналогом ильменита с трехвалентным железом и характеризуется формулой Fe2Ti3O9. При дальнейшем исследовании образцов так называемого аризонита оказалось, что этот материал не новый самостоятельный минеральный вид, а, возможно, скрытокристаллический агрегат, заместивший ильменит и состоящий из смеси гематита, ильменита, анатаза и рутила. Возможно, изменение ильменита развивается по двум направлениям: окисление железа ведет к образованию агрегата, называемого аризонитом, а выщелачивание железа приводит к образованию лейкоксена. Ho каков бы ни был истинный минеральный состав титановых руд Флориды, важно то, что характерный для них минерал — называйте его лейкоксеном или измененным ильменитом — более благоприятен для извлечения титана в металлургических процессах, чем ильменит.

Титаноносные россыпи во Флориде распространены довольно широко, но по большей части они не характеризуются промышленными содержаниями. При изучении современных песчаных берегов, имеющих сходный минеральный состав песков и такое же строение, как у приподнятых песчаных отмелей (типа Трейл-Риджа), удалось установить закономерность в концентрации и источники поступления тяжелых минералов. Самые крупные концентрации тяжелых минералов образуются у подножия дюн со стороны океана, на тех участках, где волны во время шторма размывают дюнные пески (фиг. 17.10). Титаноносные прибрежные пески несколько более тонкозернисты по сравнению с обычными прибрежными песками, по-видимому, они накапливаются там, где размываются старые дюны. Тяжелые минералы имеются во всей массе песков, но промышленные концентрации обнаруживаются только в местах селективного обогащения.

Все тяжелые минералы прибрежных песков Флориды содержатся в древних метаморфических и интрузивных породах южного Пидмонта. Геологи, изучавшие эти пески, согласились в том, что наиболее вероятный источник тяжелых минералов находится в Пидмонте, в отдельных районах Джорджии, в Северной и Южной Каролине. Пески, очевидно, были перенесены к берегу океана текучими водами, и там переотложены вдольбереговыми морскими течениями, перемещавшими их к югу. Залежи тяжелых песков обнаружены и севернее, на значительном расстоянии от Флориды, но там они в общем становятся более бедными. К северу уменьшается содержание титана, но количество магнетита увеличивается.

Мартенс обратил особое внимание на тонкозерпистость тяжелых песков и на присутствие в этих песках относительно крупных обломков раковин и глаукофана из местных осадочных толщ. Он высказал предположение, что значительная часть обломочного материала прибрежных песков поступала не непосредственно из древних пород Пидмонта, а из осадочных образований Береговой равнины. Изменение структуры и состава песков можно объяснить примесью, поступавшей из местных источников в результате размыва берега во время высоких приливов и штормов. Спор возник относительно вопроса: если пески южной Флориды в общем более крупнозернистые, чем такие же пески на севере, то непонятно, почему размер зерен увеличивается с удалением от вероятного источника этого материала. Мартенс предположил, что топкий материал был почти полностью вымыт из песков южного побережья, так как дно моря на юге круче, чем на севере. Однако смена тонкозернистого песка на крупнозернистый происходит довольно резко; большая часть прибрежных песков к северу от мыса Кеннеди тонкозернистая, а к югу пески становятся преимущественно крупнозернистыми. Следовательно, можно предположить, что северное вдольбереговое течение около мыса Кеннеди отклоняется в сторону океана. Если это так, то большую часть своего песка южное побережье непосредственно получает в результате размыва континентального массива Флориды (значительная часть которого сложена материалом, снесенным из района Пидмонта во время более раннего цикла эрозии).