Месторождения горючих и неметаллических полезных ископаемых

Месторождения калийных солей Беларуси. В настоящее время в Припятском прогибе разведаны три месторождения: Старобинское, Петриковское и Октябрьское. Наиболее крупным их них является Старобинское, открытое в 1949 г. На месторождении известны четыре калийных горизонта, из которых два - второй (II) и третий(III) - отрабатываются четырьмя рудоуправлениями РУП ПО «Беларуськалий».

Основным объектом эксплуатации является нижний сильвинитовый пласт III горизонта, залегающий на глубине 450-1000 м и более. Мощность продуктивного пласта 4-5,5 м. В его разрезе выделяются до шести сильвинитовых слоев, сложенных слоистыми микромелкозернистыми красноцветными сильвинитами с прослоями каменной соли и тонкими (от долей миллиметра до нескольких сантиметров) прослоями галопелитов. Выемке подлежат 2, 3 и 4-й сильвинитовые слои мощностью 0,60-1,53 м. Среднее содержание КСl составляет 29,4 (слой 4) - 45,2 % (слой 2).

Второй калийный горизонт распространен на меньшей площади и залегает на глубине 360-700 м. Мощность его - 1,3-2,8 м. Разрез горизонта состоит из двух сильвинитовых слоев, разделенных слоем каменной соли. Мощности сильвинитовых слоев примерно одинаковые (0,50-0,90 м). Содержание КСl в сильвинитовых слоях в среднем составляет (%): 1 РУ - 41,34 % (1-й слой) и 35,61 (2-й слой); 2 РУ - 40,43 и 36,74; 3 РУ - 37,81 и 33, 69; 4 РУ - 37,03 и 34,90. На четырех шахтных полях балансовые запасы сырых калийных солей составляют по категориям А+В+С1 2,7 млрд т и по категории С2 - 0,57 млрд т. В 2002 г. начато строительство нового Краснослободского рудника, который будет разрабатывать калийные руды Краснослободского участка.

Лекция 8. ФОСФАТЫ

Минералогия и геохимия. Фосфор - один из важнейших химических элементов Вселенной. Он входит в число 20 наиболее распространенных элементов Солнечной системы и занимает по своей распространенности 11 место среди элементов земной коры. Элементарный фосфор существует в виде нескольких модификаций, главные из них - белая, красная и черная.

Среднее содержание пентоксида фосфора (Р2О5) в земной коре составляет 0,25 %. Наиболее высокие концентрации Р2О5 характерны для магматических щелочных (0,6-1,0 %) и основных (0,4 %) пород. Содержание Р2О5 в осадочных породах варьирует от 0,04 до 0,17 %.

Известно более 200 фосфорсодержащих минералов. Однако свыше 95 % фосфора в земной коре связано в виде безводного фосфата кальция - аппатита Са5[PO4]3 (F, Cl, OH), встречающегося в магматических породах в качестве акцессорного минерала. Кристаллическая решетка апатита весьма благоприятна для внедрения различных ионов, замещающих Са2+, РО43-, ОН- или F- . Этим обусловливается разнообразие состава минералов группы апатита и их разновидностей. Апатиты магматических и метаморфических пород представлены большей частью фторгидроксильными разновидностями. Апатиты осадочного происхождения, входящие в состав фосфоритов или целиком слагающие их, обычно содержат в своем составе СО3 - ион. Их принято называть карбонатапатитами. Наиболее широко распространены фторсодержащие карбонатапатиты (карбонатфторапати-ты), среди них иногда различают франколиты (с низким содержанием СО2) и курскиты (с высоким его содержанием, до 5-6 %).

Применение в промышленности. Практическое значение имеют два главных вида фосфатов - апатиты и фосфориты. Из-за более легкой обогатимости апатитовые руды являются более ценным сырьем, чем фосфоритовые. Однако в мировом балансе добываемого сырья основная роль принадлежит фосфоритовым рудам (около 80 %).

Области использования апатитовых и фосфоритовых руд одинаковые. Около 90 % фосфатного сырья применяется для производства фосфатных и комбинированных минеральных удобрений: суперфосфата, двойного суперфосфата, преципитата, аммофоса, нитрофоса, термофосфатов, фосмуки и др. В значительно меньших количествах апатит и фосфориты применяются для производства элементарного фосфора, фосфорной кислоты и различных солей, используемых в химической и пищевой промышленности, медицине, фотографии, металлургии и в других отраслях, а также в быту в качестве синтетических моющих веществ.

Общетехнические требования. Требования к фосфатному сырью определяются ГОСТами и ведомственными техническими условиями (ТУ). В фосфоритах, идущих для размола на муку, содержание Р2О5 должно быть не менее 19 % (низший сорт); в фосфоритной муке высшего сорта содержание этого компонента должно быть 30 % и выше.

Для производства суперфосфата (наиболее распространенный вид удобрения) пригодно фосфатное сырье или его концентраты с содержанием Р2О5 не менее 28 %, а для наиболее богатых фосфором сортов - не менее 32 %. В сырье для переработки кислотами вредны оксиды (главным образом Fe2O3 и Al2O3), содержащиеся преимущественно в лимоните и глауконите, и карбонаты, представленные обычно кальцитом и доломитом. Количество Fe2O3 в фосфоритах, обрабатываемых серной кислотой, должно составлять не более 8 % от содержания пентоксида фосфора; содержание СО2 желательно не более 5-6 %. Вреден также магний, входящий в состав карбонатов и некоторых силикатов (тальк, тремолит, серпентин и др.); количество МgO должно быть не более 7-8 % от содержания Р2О5.

При электротермическом способе переработки фосфоритов к сырью предъявляются менее строгие требования, лимитирующие лишь содержание Р2О5 (не менее 23 %) и оксидов железа (не более 3 %).

Добыча фосфатного сырья производится подземным и открытым способами. При подземной разработке промышленными считаются апатитовые руды с содержанием Р2О5 не менее 8 %, а при открытых работах - не менее 6 %. В фосфоритах минимальным считается содержание Р2О5 3-5 %. Возможность рентабельной эксплуатации залежей в каждом конкретном случае обосновывается расчетами. Открытым способом разрабатываются месторождения с коэффициентом вскрыши не более 20 м и при минимальной мощности толщ апатитовых руд 10 м, пластов массивных фосфоритов - 1 м, фосфоритов желвакового типа - 0,5-1,0 м, ракушечниковых фосфоритов 0,3 м.

Ресурсы и запасы. Ресурсы фосфатного сырья (в расчете на Р2О5) в мире оцениваются в 69,6 млрд т, из них на апатитовые руды приходится всего 5,2 млрд т, т. е. около 7,5 %. Наибольшими ресурсами Р2О5 располагают США - 24,2 % мировых. Концентрация подтвержденных промышленных запасов Р2О5 в мире очень высока: почти треть их принадлежит Марокко, далее следуют Казахстан, Россия и Западная Сахара (табл. 4). Промышленные запасы фосфатного сырья в мире составляют 5,70 млрд т, в том числе фосфоритов 4,95 млрд т и апатита 0,75 млрд т.

Крупными считаются месторождения с разведанными запасами (млн т) фосфатного сырья ( их более 200), средними - от 50 до 200 и мелкими -менее 50.

Апатиты. Месторождения апатитов связаны с изверженными и метаморфическими породами и образуются в результате эндогенных процессов. В апатитовых рудах фосфат обычно четко раскристаллизован, его индивиды гораздо крупнее, обособлены от фосфатных минералов. Среди промышленных руд апатита выделяют собственно апатитовые руды, в которых апатит является главным промышленным минералом, и комплексные апатитсодержащие руды, в которых апатит извлекают попутно с другими компонентами. Типизация апатитовых руд представлена в табл. 5.

Апатитоносные провинции. В настоящее время на различных континентах Земли установлено 18 апатитоносных провинций, в пределах которых обнаружено более 100 месторождений апатитовых руд. В СНГ выделено 10 апатитоносных провинций: Карело-Кольская, Украинская, Шорско-Кузнецкая, Восточно-Саянская, Енисейско-Чадобецкая, Байкальская, Маймеча-Котуйская, Уджинская, Алданская и Джугджуро-Становая. По запасам минерального фосфатного сырья крупнейшей из них является Карело-Кольская.

Таблица 4

Ресурсы и запасы фосфатных руд (млн т) и среднее содержание Р2О5 в рудах, % [8]

Страна, часть света	Продукт	Ресурсы	Запасы общие	Запасы подтвержденные	Их % от мира	Среднее содержание
1	2	3	4	5	6	7
Россия	Апатиты	3410	807,2	276,6	4,85	12
	Фосфориты	1417,5	191,9	35,7	0,63	9
Европа		1647,1	328,9	248	4,35	-
Испания	Апатиты	-	32,8	5,3	0,09	20
	Фосфориты	-	0,5	-	0	25
Украина	Апатиты	130	79,1	66,7	1,17	3,5
	Фосфориты	400	12,3	6,7	0,12	2
Эстония	Фосфориты	826	167,6	156,9	2,75	12,5
Азия		17996,1	3607,4	1427,1	25,02	-
Вьетнам	Апатиты	-	162	81	1,42	20
Ирак	Фосфориты	1320	770	108	1,89	23
Казахстан	Фосфориты	4276	1128,1	764	13,4	20
Китай	Апатиты	-	10	7	0,12	17,5
	Фосфориты	9520,4	57,5	57,5	1,01	27,4
Монголия	Фосфориты	450	445	67	1,17	20
Сирия	Фосфориты	-	348	105	1,84	25
Узбекистан	Фосфориты	190	89,5	57,7	1,01	19
Африка		20715,3	8270,4	2887,1	50,62	-
Алжир	Фосфориты	286	240	149	2,61	30
Египет	Фосфориты	-	749	225	3,95	23
Зап. Сахара	Фосфориты	1020	512	294	5,16	30
Марокко	Фосфориты	16230	5917,4	1799,5	31,55	30,5
ЮАР	Апатиты	275	221	221	3,88	8,8
Америка		23509,5	1993,5	600,6	10,53	-
Канада	Апатиты	75	48	11	0,19	17,7
	Фосфориты	-	162	94	1,65	24
Мексика	Фосфориты	4333	98	96	1,68	12
США	Фосфориты	16854,2	902	246	4,31	20,5
Океания и Австралия		927,6	300	228	4	-
Австралия	Фосфориты	741	209	209	3,66	7,4

Таблица 5

Типы апатитовых руд [8]

Группа	Класс	Тип апатитовых руд	Минеральный состав	Содержание Р2О5, %	Показатели обогащения, %	Примеры месторождений
					Р2О5 в концентрате	Извлечение Р2О5
1	2	3	4	5	6	7	8
	Позднемагматический	Апатитнефелиновый	Апатит, нефелин, сфен, эгирин, титаномагнетит	4-18	38-39	90	Хибин-ская группа
Магматическая		Апатит-ильменит-титано-магнети-товый	Апатит, ильменит, титаномагнетит, приоксен, оливин, полевой шпат	3-8	34-39	65-75	Стремигородское, Кручининское, Джугд-журская группа
		Апатитовый	Апатит, биотит, полевой шпат, амфибол, пироксен	3,5-6,0	35-37	75-85	Ошурковское, Укдусское
		Апатитмагнетит-редкометалльнокарбо-натный	Апатит, магнетит, пирохлор, фергюсонит, флогопит, пироксен, полевой шпат	3,5-8,0	36-38	60-80	Ковдорское апатит-магнитовое, Белозиминское апатит-редкометалльное
		Апатит-карбонатный	Апатит, кальцит, доломит, полевой шпат	3,5-5,0	35-37	65-70	Ков-дорское апатит-карбонатное, Новополтав-ское
Метаморфогенная	Гидротермальнометасоматический	Апатит-доломитовый	Апатит, доломит, кальцит, кварц, гематит (мартит)	6-7	35-37	65-70	Селиградское, Хайчжоу, Синпхун
Выветривания	Оста-точно-инфильт-рационный	Апатит-фторкарбонат-апатитовый (штаффелиновый)	Апатит, фторкарбонатапатит, вермикулит, магнетит	14-20	34-38	60-70	Ковдорское штаффелитовое, Ыpaac, Ессей
		Апатит-редкометалльный	Апатит, пирохлор, фторкарбонатапатит	10-15	36-38	70-80	Белозиминское, Сокли

Фосфориты. Они являются продуктом литогенеза морских осадков, образовавшихся химическим, биологическим и механическим путем. Подчиненную роль играют остаточные и инфильтрационные образования в корах выветривания.

Основные разновидности фосфоритов. По составу минеральных компонентов, насыщенности фосфоритами и структурно-текстурным особенностям выделяют следующие основные разновидности фосфоритов: желваковые, зернисто-ракушечниковые, массивные и др. Желваковые фосфориты представляют собой скопления округлых, овальных и неправильных конкреций, состоящих из различных нефосфатных минералов, сцементированных аморфным или кристаллическим фосфатным веществом. Размеры конкреций варьируют от долей миллиметра до 10-15 см. Залегают они в песках, глинах , мелу, конгломератах и других породах. Конкреции иногда сливаются в сплошную массу - фосфоритовую плиту. Содержание Р2О5 в исходной руде 8-14 %.

Зернисто-ракушечниковые фосфориты состоят из мелких отложений (оолитов) и галек фосфатов или из фосфоризированных раковин и их обломков, содержащихся в песках и песчаниках. Фосфориты этой разновидности легко обогащаются, и при содержании Р2О5 более 5 % в руде они являются промышленными.

Массивные фосфориты представляют собой однородные осадочные породы темно-серого, бурого и черного цвета. Под микроскопом устанавливается, что фосфориты этой разновидности состоят из мельчайших оолитов или кристаллических зерен фосфатного вещества, сцементированных кремнисто-фосфатным веществом. Они характеризуются высоким содержанием Р2О5, достигающим 26-28 % и более.

Классификация фосфоритовых месторождений. Различают платформенные и геосинклинальные месторождения. Для платформенных месторождений характерно: 1) широкое площадное распространение фосфоритоносных отложений; 2) небольшая мощность фосфоритовых пластов (несколько метров); 3) присутствие в разрезе фосфоритоносной толщи обычно одного-двух фосфоритовых пластов; 4) определенный состав вмещающих отложений - пески, глины, мергели, мел и опоки; 5) горизонтальное или слабонаклонное залегание фосфоритовых пластов.

Месторождения геосинклинального типа сложены чередующимися пластами кремнистых пород, известняков и доломитов, а также фосфоритов. Мощность фосфоритоносных толщ достигает 50-75 м. В них выделяется обычно до 7-10 фосфоритовых пластов, причем отдельные из них имеют мощность до 10-14 м. Фосфоритоносные толщи отличаются сложными условиями залегания: смяты в складки, разбиты разломами, сдвигами, иногда прорваны интрузиями, на контакте с которыми фосфориты бывают метаморфизованными до кристаллических апатитов.

Закономерности распределения фосфоритов. В геологической истории развития Земли существовали эпохи значительного фосфоритообразования. А. Л. Яншин и М. А. Жарков выделили три глобальные эпохи фосфоритообразования - венд-раннекембрийскую, мел-палеогеновую
и пермскую. В венд-раннекембрийскую эпоху образовалось почти
20 % всей массы фосфора на Земле. В мел-палеогеновую эпоху фосфориты формировались на огромной территории - в Восточно-Средиземноморском, Египетском, Алжиро-Тунисском, Марокканском, Западно-Сахарском и других бассейнах. В этих бассейнах сосредоточено около 59 % мировых запасов фосфоритовых руд.

Геология месторождений фосфоритов. В СНГ наиболее крупные месторождения фосфоритов находятся в Казахстане в Каратауском бассейне. Он расположен в Джамбульской и Чимкентской областях и приурочен к северо-восточным отрогам хребта Малый Каратау, вытянут в северо-западном направлении на 120 км при ширине 20-25 км.

В сроении бассейна принимают участие палеозойские и кайнозойские осадочные образования, залегающие на мощной докембрийской толще (метаморфические кварц-хлоритовые и тальк-хлорит-серицитовые сланцы, песчаники и др.). Протерозойские образования трансгрессивно с угловым несогласием перекрыты нижнепалеозойскими (нижний кембрий-средний ордовик) отложениями, в составе которых выделяются продуктивная кремнисто-карбонатная чулуктауская свита мощностью 50-100 м и перекрывающая ее карбонатная шабактинская свита. Чулуктауская свита подразделяется на четыре горизонта: нижних доломитов, кремневый, продуктивный и железистых доломитов (или железомарганцевый). Продуктивный горизонт в свою очередь расчленяется на три пачки - нижнюю фосфоритную (кондиционные фосфоритовые руды), среднюю фосфатно-сланцевую (фосфатные глинисто-кремнистые сланцы) и верхнюю фосфоритную. Породы смяты в складки, имеют, как правило, моноклинальное залегание, местами поставлены вертикально, нарушены многочисленными продольными, поперечными и диагональными разломами.

В Каратауском бассейне известно несколько десятков месторождений микрозернистых фосфоритов. Наиболее крупными из них являются Чулактау, Аксай, Коксу, Джанатас и Кокджон. Число продуктивных пластов обычно один-два, а на месторождении Коксу - три. Средняя их мощность 3-17 м, содержание Р2О5 23-27 %.

Месторождения фосфоритов Беларуси. В Могилевской области разведаны два месторождения - Мстиславльское и Лобковичское. Стратиграфически фосфориты связаны с отложениями сеноманского яруса верхнего отдела меловой системы.

На Мстиславльском месторождении мощность продуктивной пачки варьирует от 0,1 до 4,1 м (чаще 1,1-1,8 м). Содержание Р2О5 по подсчетным блокам составляет 6,0-7,6 %. Запасы фосфоритовых руд по категориям С1+С2 оцениваются в 175 млн т. Средняя мощность вскрышных пород в пределах различных блоков изменяется от 27,9 до 36,2 м.

Лобковичское месторождение расположено в 10 км севернее г. Кричева. Полезное ископаемое залегает на глубине 20,6-79,0 м. Мощность продуктивной пачки в среднем 0,75-0,98 м. Содержание Р2О5 в руде колеблется от 2,5 до 14,5 % (в основном 4,9-6,3 %). Запасы фосфоритовых руд по категориям С1+С2 составляют 245 млн т.

В конце 1990-х гг. выявлены два относительно небольших месторождения фосфоритов в Брестской области - Ореховское и Пограничное. Продуктивны палеогеновые отложения (желваковые фосфориты) и кора выветривания верхнемеловых образований (глинистые фосфориты).

Лекция 9. СЕРА

Геохимия и минералогия. Сера - неметаллический элемент с характерным ярко-желтым цветом. В природе она находится как в свободном состоянии, так и в виде неорганических и органических соединений, являясь 13-м элементом по распространенности. Среднее содержание ее в земной коре составляет 5 . 10-2 %, а в морской воде - 0,08-0,09 %. Сера распространена преимущественно в виде соединений, представленных сульфидами (пирит, марказит, халькопирит, сфалерит, галенит и др.), сульфатами (гипс, ангидрит, лангбейнит, полигалит и др.), присутствует в естественных газах (Н2S, SO2), нефтяных водах и водах некоторых минеральных источников, в сырой нефти и природном газе, входит в состав белков и содержится в организмах животных и в растениях.

Самородная сера бывает коллоидной (аморфной) и кристаллической. Известно шесть полиморфных модификаций ее, из которых только одна (альфа-сера), кристаллизующаяся в ромбической сингонии, устойчива в природных условиях. В составе серы преобладают изотопы 32S и 34S, отношение между которыми меняется от 21,61 до 22,60 и косвенно указывает на эндогенное или экзогенное ее происхождение.

Самородная сера встречается в виде зернистых или массивных скоплений. Твердость ее 1,5-2,5, плотность - 1,9-2,1 г/см3. Она плавится при температуре 110 о С, при температуре 248 о С воспламеняется и горит голубым пламенем с образованием SO2. Изоморфными примесями в ее составе являются селен, мышьяк, теллур, реже таллий. Основные механические примеси - карбонаты, глинистое вещество, ангидрит, гипс, твердые углеводороды. Сера нерастворима в воде и почти во всех кислотах, но легко растворяется в сероуглероде (CS3), в нефти, керосине и анилине.

Применение в промышленности. Основным потребителем серы (около 80 %) является химическая промышленность, в которой наибольшее количество ее идет для получения серной кислоты, используемой для производства фосфорных удобрений. Для выработки 1 т суперфосфата необходимо около 400 кг серной кислоты. В химической промышленности серная кислота применяется для получения других кислот (фосфорной, соляной и др.), пластмасс, красителей и др. В нефтяной промышленности она используется для очистки нефтепродуктов, в металлургии - для травления металлов.

В элементарном виде она находит применение в резиновой, бумажной, текстильной, пищевой промышленности. Используется также для производства инсектицидов, стекла, взрывчатых веществ.

До начала ХХ в. мировое потребление серы покрывалось в основном за счет месторождений на о. Сицилия. В течение 100 лет Италия была монополистом на мировом рынке серы. В 1904 г. США начали разрабатывать месторождения серы на побережье Мексиканского залива.

При общем мировом уровне получения серы приблизительно 50-55 млн т более 40 % приходится на переработку нефти и природного газа и около 25 % - на разработку месторождений самородной серы. Серу также получают в процессе улавливания из газовых выбросов коксохимического производства и цветной металлургии, при переработке пирита, пирротина и других сульфидов и сульфатов. Тем не менее месторождения самородной серы и ныне остаются одним из ведущих источников ее получения.

Типы руд самородной серы. Рудами считаются сероносные породы с содержанием серы не менее 5-8 %. По литологическому составу среди
них различают кальцитовые, кальцит-доломитовые, мергелистые, песчанистые, гипс-ангидритовые, опаловые, серные кварциты и др. В зависимости от текстурных особенностей выделяют руды вкрапленные, гнездово-прожилковые, полосчатые и иные. По агрегатному состоянию серы руды бывают дисперсные, скрытокристаллические и явнокристаллические.

Общетехнические требования и способы добычи. Общетехнические требования к рудам самородной серы в значительной мере различаются в зависимости от способа добычи и технологии обогащения руд. Добыча серных руд осуществляется открытым или подземным способами, а также путем выплавки серы непосредственно в недрах по способу Фраша. Минимальная рабочая мощность пласта серных руд обычно составляет 0,5-1,0 м. При разработке открытым способом коэффициент вскрыши иногда достигает 20/1-40/1.

При разработке месторождений серы горными выработками обычно учитывают содержание серы в горной массе, степень ее дисперсности, состав вмещающих пород, наличие вредных примесей (селен, мышьяк, битумы и др.). По содержанию серы различают руды: богатые (более 25 %), средние (10-25 %) и бедные (5-10 %).

Одним из наиболее прогрессивных является метод подземного расплавления серы, впервые примененный при разработке месторождений в районе Мексиканского залива в США. Сущность этого метода заключается в нагнетании в сероносные породы через скважины сильно перегретой воды, водяного пара (температура до 163 о С) и сжатого воздуха, расплавлении серы и откачке ее на поверхность. В СНГ метод Фраша применяется при разработке руд самородной серы на Ново-Яворском месторождении во Львовской области Украины. Эксплуатационные скважины расположены по квадратной сетке 50 х 50 м. Глубина скважин около 200 м.

Генетические типы промышленных месторождений. Существуют две группы промышленных месторождений самородной серы - эндогенная и экзогенная. Месторождения первой группы развиты в областях молодой и современной вулканической деятельности и связаны с вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами; месторождения второй группы приурочены к толщам осадочных пород (преимущественно эвапоритовые формации).

Эндогенная группа месторождений. С месторождениями этой группы связано не более 5-10 % запасов серы. В состав группы входят: 1) гидротермальные, 2) эксгаляционные, 3) вулканогенно-осадочные, 4) месторождения-потоки серы.

Гидротермальные месторождения образуются в результате деятельности горячих сернокислых вод, вызывающих интенсивную переработку вулканогенных пород (преимущественно андезитов), их туфов, туффитов и туфобрекчий. Сера выделяется как при химическом взаимодействии сернокислых растворов с силикатами, так и при неполном окислении сероводорода и при реакциях между сероводородом и сернистым газом. Рудные тела сложены сернистыми кварцитами, опалитами, алунитами. Залежи имеют пластообразную, линзовидную и штокверковую форму. Мощность их от 1-2 до 20-25 м. Содержание серы в рудах достигает 30-40 %.

Эксгаляционные месторождения возникают за счет газовых выделений и отложения серы в кратерах вулканов, в полостях, трещинах и т. д. Залежи этого типа невелики по размерам, но содержат руды высокого качества.

Вулканогенно-осадочные месторождения формируются в кратерных озерах, на дне которых по трещинам выходили горячие источники с сероводородом и сернистым газом. Выделявшаяся при этом элементарная сера оседала на дне озера в смеси с пепловыми и иловыми частицами. Залежи серных руд имеют форму плоских линз с размерами в поперечнике до нескольких сотен метров и мощностью до 25 м.

Месторождения-потоки серы возникают в результате излияния расплавленной серы через жерло и боковые трещины вулканов. Расплавленная сера заполняет небольшие трещины, полости и застывает. Залежи имеют неправильную и языкообразную форму. Образование их связано с переплавлением серы из серных руд других генетических типов.

Экзогенная группа месторождений. На месторождения этой группы приходится более 90 % разведанных в мире запасов серы. Среди них выделяют два типа - стратиформный и солянокупольный.

Стратиформный тип месторождений серы является основным в мире. Месторождения этого типа генетически и пространственно связаны с эвапоритовыми толщами (формациями). Известно шесть таких сероносных формаций: 1) верхнеказанская (Р2к) (месторождения Среднего Поволжья: Водинское, Алексеевское, Сюкеевское и др.); 2) очоанская (Р2) (месторождения Делаверского бассейна в США: Дувал, Калберсон и др.); 3) верхнеюрская (J3) (месторождение Гаурдак в Туркмении); 4) тортонская (N1t) (месторождения Предкарпатского бассейна: Тарнобжег, Гржибов, Езерко, Сташув в Польше, Немировское, Язовское, Любеньское, Подорожненское, Раздольское на Украине); 5) мессинская (N1) (месторождение на о. Сицилия); 6) нижнефарская (N1) (месторождение Мишрак в Ираке).

Солянокупольный тип месторождений - второй после стратиформного по промышленной значимости. Месторождения этого типа широко распространены в районе Мексиканского залива (США и Мексика). Сероносные залежи приурочены к кепракам соляных куполов, обнаруживая при этом тесную связь с углеводородами.

Основные закономерности распространения. Месторождения серы крайне неравномерно размещены на Земле. Это побудило А. С. Соколова еще в 1949 г. выделить шесть сероносных провинций: 1) Андийскую (западное побережье Южной Америки); 2) Восточноазиатскую (Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, Индонезия); 3) Техас-Луизианскую, или побережье Мексиканского залива (США, Мексика); 4) Средиземноморскую (о. Сицилия, юг Франции, Испания, Предкарпатье); 5) Среднеазиатскую (Киргизия, Таджикистан, Узбекистан, Туркмения, Кавказ, Аравийский полуостров, Южная и Юго-Восточная Азия); 6) Восточноевропейскую (Среднее Поволжье, Республика Коми, Урало-Эмбинский район, Приуралье).

Общим для размещения на Земле эндогенных и экзогенных месторождений серы является то, что они не характерны для областей, переживающих современную стадию покоя или консолидации с эпейрогеническими движениями блоков, а также для древних геосинклинальных поясов - шовных зон, закрывшихся в разное время океанических бассейнов. Промышленных залежей серы нет на щитах, они редки и обычно невелики по масштабам в глубине плит платформ, в поясах доальпийской складчатости, особенно байкальской, каледонской и герцинской.

На Земле наблюдается стратиграфическая приуроченность большинства промышленных экзогенных месторождений самородной серы к отложениям перми, юры и неогена. Эндогенные месторождения ее формировались в основном в кайнозое.

Ресурсы и запасы. Мировые запасы полезного компонента в месторождениях самородной серы оцениваются в 1,7-1,8 млрд т. Основные запасы ее сосредоточены в США, Мексике, России, Ираке, Италии. Более 50 месторождений самородной серы с разведанными запасами (млн т) считаются весьма крупными, 10-50 - крупными, 1-10 - средними, менее 1 - мелкими.

В связи с тем что в настоящее время основным источником получения серы являются углеводороды, отметим страны, обладающие наиболее крупными запасами этого вида минерального сырья. Странами-лидерами по подтвержденным запасам нефти и газоконденсата (млрд т) являются: Саудовская Аравия - 35,86 (23,1 % от мировых запасов), Россия - 21,25 (13,7 %), Ирак - 15,34 (9,9 %), Кувейт - 12,97 (8,4 %) и Иран - 12,40 (8,0 %). По подтвержденным запасам природного газа (трлн м3) лидируют следующие страны: Россия - 47,38 (33,9 %), Иран - 21,00 (15,07 %), Катар - 7,08 (5,08 %), ОАЭ - 5,80 (4,16 %), Саудовская Аравия - 5,36 (3,84 %) и США - 4,68 (3,36 %).

Геология месторождений самородной серы. Основное практическое значение имеет стратиформный тип месторождения, характерным представителем которого является месторождение Мишрак.

Месторождение Мишрак - одно из наиболее крупных в мире (запасы элементарной серы более 100 млн т). Оно расположено примерно в 300 км к северу от Багдада на левом берегу р. Тигр. В тектоническом отношении приурочено к складчатым образованиям Месопотамской депрессии - зоне шириной около 200 км, выполненной осадочными породами миоцена. Собственно месторождение контролируется Мишракской антиклиналью, вытянутой в северо-западном направлении на 11 км при ширине ее 3,5 км. В северо-западной части этой антиклинали имеются промышленные скопления природного газа.

Сероносными являются породы формации нижний фарс (средний миоцен, тортон), залегающие с несогласием на биогенных битуминозных евфратских известняках. В составе продуктивной толщи выделяются три рудные зоны, характеризующиеся преобладанием вторичного перекристаллизованного кальцита и самородной серы с битумом над первичными гипс-ангидритовыми породами. Мощность каждой из рудных зон около 30 м. Площадь контура промышленной минерализации составляет 10 км2. Среднее содержание серы в рудах 23,14 %. По текстурным особенностям руды весьма разнообразны - полосчатые, гнездовидные, рассеяно-вкрапленные, псевдобрекчиевые, прожилковые и рассеяно-прожилковые. Серные руды месторождения отличаются повышенной битуминозностью (до 10 %); другие примеси практически отсутствуют.

Образование Мишракского месторождения было обусловлено благоприятным сочетанием ряда факторов - наличием мощных сульфатных толщ, крупных скоплений УВ, благоприятных структурно-тектонических и гидродинамических условий. В результате взаимодействия углеводородов с сульфатными породами при участии сульфатредуцирующих бактерий произошло образование сероводорода и вторичного кальцита по реакции:

CaSO4 + CH4 + (бактерии анаэробные) среда восстановительная Н2S + + CaCO3 + H2O.

Образовавшийся сероводород, благодаря инфильтрации богатых кислородом поверхностных вод р. Тигр, окислялся и переходил в элементарную серу:

2H2S + O2 окислительная среда 2S + 2H2O.

Руды месторождения разрабатываются методом Фраша. Ежегодная добыча составляет около 600 тыс. т элементарной серы.

Лекция 10. БОР

Геохимия и минералогия. Как химический элемент бор впервые был получен Ж. Гей-Люссаком в 1808 г. при нагревании борной кислоты с металлическим калием. Кларк бора (по А. П. Виноградову) в земной коре составляет 1,2 . 10-3 %. Повышенные концентрации его наблюдаются в глинах и в глинистых сланцах (1,1 . 10-2 %), фосфоритах (1,3 . 10-2 %), железо-марганцевых конкрециях (1,1 . 10-2 %), а также в подземных водах вулканически активных районов и в нефтяных водах. Известны два стабильных изотопа бора 11 B и 10 B с соотношением примерно 4,2 : 1.

Бор входит в состав многих минералов, общее число которых достичает ста шестидесяти. Большинство из них являются боратами магния, кальция, натрия и калия. Известны также боросиликаты и боралюмосиликаты. Однако промышленное значение имеет сравнительно небольшое количество минералов (табл. 6).

Применение в промышленности. Основными потребителями бора являются стекольная и керамическая промышленность: оптические стекла, кислото- и огнеупорные изделия, теплоизолирующие стекловолокна, эмали, глазури и др. В значительных объемах (15-30 %) борное сырье используется в мыловарении и производстве отбеливающих средств.

В небольшом количестве бор применяется в медицине, в металлургии как присадка к стали, в резиновой, парфюмерной, лакокрасочной и кожевенной промышленности. Используется он также и в сельском хозяйстве.

Особенно расширились области применения бора в последнее время. Бориды (соединения бора с металлами) используются при производстве особо прочных деталей газовых турбин и деталей реактивных двигателей. Карбид бора (В4С) ввиду его способности поглощать нейтронт используется для регулирования работы атомных реакторов.

Типы руд. В зависимости от технологии переработки выделяются следующие промышленные типы руд: 1) бораты, растворимые в воде (бура, кернит, сассолин и др.); 2) бораты, растворимые в кислотах (пандермит, гидроборацит и др.); 3) боросиликаты, растворимые в кислотах (датолит); 4) боросиликаты, нерастворимые в кислотах (данбурит); 5) борсодержащие воды, рапа соляных озер, нефтяные воды, горячие источники.

Общетехнические требования. Боратовые руды (первый и второй типы) отличаются хорошими технологическими свойствами и при содержании В2О3 более 13 % идут в переработку без обогащения. Максимальное содержание В2О3 в них нередко составляет 20-30 %, а минимальное - 2-6%. Вредные примеси в рудах - кальций, магний, сульфаты железа и алюминия.

Боросиликатные руды (датолитовые и данбуритовые) по качеству делятся на высокосортные (содержание В2О3 более 10 %), среднесортные (5-10 %) и низкосортные (3-5 %). Эти руды требуют обогащения. Рапа соляных озер (солары) характеризуется отностительно невысоким содержанием В2О3 (0,5-2,2 %). Однако в связи с простой технологией извлечения В2О3 из рапы эксплуатация таких месторождений экономически является рентабельной.

Ресурсы и запасы. Бораты до недавнего времени относились к стратегическому сырью, поэтому полной информации о ресурсах и запасах их не имеется. Подтвержденные запасы борного сырья в мире (без учета России, Китая и стран бывшего социалистического лагеря) составляют около 200 млн т В2О3. Наиболее крупные запасы В2О3 (около 50 % от мировых) имеются в США и Турции (около 30 %). Значительными запасами этого вида минерального сырья обладают Аргентина, Чили, Боливия, Перу, а также Россия и Китай.

Уникальные месторождения с запасами руды более 10 млн т крайне редки (Крамер в США). Наиболее характерны средние (от 250 до 1000 тыс.т) и мелкие (менее 50 тыс т) месторождения.

Генетические типы промышленных месторождений. Известны следующие генетические типы промышленных месторождений боратов: 1) скарновый (контактово-метасоматический); 2) эксгаляционный; 3) вулканогенно-осадочный; 4) химический (галогенный); 5) остаточный и инфильтрационный.

Скарновый тип месторождений бора подразделяется на известково-скарновый и магнезиально-скарновый подтипы. Известково-скарновые месторождения приурочены к скарнам, образовавшимся в результате метасоматического замещения карбонатных пород при воздействии на них гранитоидных интрузивов. Борсодержащие минералы представлены датолитом, данбуритом и аксинитом. Форма рудных тел - линзо- и пластообразные залежи, жилы, тела неправильной формы. Содержание В2О3 в рудах варьирует от 5 до 15 %. К месторождениям этого подтипа относятся Дальнегорское в Приморье и Золотой Курган на Кавказе (Россия), Лиштице (Чехия) и др.

Магнезиально-скарновые месторождения формируются на контакте доломитов с интрузивными породами, преимущественно с гранитами, гранодиоритами и диоритами. Скарны сложены в основном диопсидом, шпинелью, форстеритом. По составу боратов магнезиально-скарновые месторождения делятся на три группы: суанитовую, котоитовую и людвигитовую. Содержание В2О3 в котоитовых рудах составляет 6-8 %, людвигитовых - 4-10 %, суанитовых - 12-17 %. Месторождения этого подтипа известны в России (Таежное на Алданском массиве), КНДР (Холь-Гол), Казахстане, США, Италии, Турции и других странах.

Эксгаляционный тип - это бороносные термальные источники (фумаролы и сольфатары с температурой 90-200 о С). Они содержат борную кислоту (сассолин), количество которой колеблется от сотых долей процента до 0,5 %. Месторождения этого типа эксплуатируются в Италии (Тоскана).

Вулканогенно-осадочный тип месторождений образует пластовые и линзообразные залежи, сложенные вулканогенно-соленосно-глинистыми породами, содержащими большое количество боратов. Источником бора являются вулканические эксгаляции или вулканогенные породы обычно базальтового состава, из которых бор легко выщелачивался и накапливался в бессточных или слабо проточных котловинах (пресных или соленых озерах). Выпадение борных минералов присходило в результате химических реакций, протекавших в водах озер, или частично путем замещения известковистых осадков борными минералами. На месторождениях этого типа базируется борная промышленность США, Турции, Аргентины и Чили.

Химический (галогенный) тип месторождений бора парагенетически связан с сульфатными залежами калийных солей. Бор осаждался в лагунах и усыхающих морских бассейнах при весьма высокой солености рапы. Он входил в состав калиборита, гидроборацита, борацита и других магниевых и кальциево-магниевых боратов. Залежи - пластообразной и линзообразной формы. Содержание В2О3 в первичных бедных рудах увеличивается до 10-25 % за счет выноса из вмещающих пород легкорастворимых солей натрия и калия.

Остаточные и инфильтрационные месторождения обычно приурочены к гипсовым шляпам соляных куполов. В результате проявления гипергенных процессов первично осажденные бораты замещаются улекситом, ашаритом и иньоитом. Содержание В2О3 в первичных бедных рудах увеличивается до 10-25 % за счет выноса из вмещающих пород легкорастворимых солей натрия и калия.

Бораты могут растворяться в грунтовых водах и переотлагаться в пределах гипсовой шляпы, образуя инфильтрационные залежи линзообразной формы. Бораты представлены вторичным гидроборацитом, улекситом, иньоитом и другими минералами.

Геология месторождений боратов. Одним их крупнейших в мире является месторождение боратов Крамер (Борон). Оно расположено в пустыне Мохаве (штат Калифорния) и относится к типу вулканогенно-осадочных. Приурочено к озерным отложениям миоценового возраста, залегающим со стратиграфическим несогласием на изверженных и метаморфических породах. С верхней частью разреза озерных отложений (слои Крамер) связано бороносное рудное тело, расположенное среди синих и зеленых сланцев.

Главное рудное тело представляет пластовую залежь мощностью 25-90 м, залегающую на глубине 40-340 м и распространенную на площади около 2 км2. Рудное тело представлено переслаиванием пластов и прослоев боросодержащих пород мощностью до 10 см, а также линзами, желваками и включениями кернита, буры и тинкаконита. Изредка встречаются улексит, сирлезит и проберит. Бороносные пласты разделяются тонкими слоями монтмориллонитовых глин и вулканических туфов. На участках распространения богатых руд среднее содержание В2О3 составляет 25-30 %.

В восточной и южной частях месторождения выявлено несколько разломов типа сбросов. На участках спокойного залегания рудного тела борная минерализация представлена в основном бурой, а в пределах тектонически осложненных зон - бурой, кернитом и тинкаконитом.

Запасы боратов этого месторождения составляют около 100-120 млн т. Оно разрабатывается с 1926 г. открытым способом. Руда (бура и кернит) после добычи здесь же измельчается, просеивается и растворяется с получением насыщенной бурой жидкости. Эта жидкость фильтруется; в процессе ее кристаллизации получают рафинированные кристаллы декагидрата и пентагидрата буры.

Дальнегорское месторождение боратов расположено в Приморье (Россия). В тектоническом отношении рудное поле с наложенным свинцово-цинковым и боросиликатным оруденением представляет собой горстовую структуру складчато-глыбового строения. Собственно Дальнегорское борное месторождение приурочено к тектонической структуре 2-го порядка (горст-антиклинали), вытянутой в северо-восточном направлении на 4,5 км при ширине ее 1-2 км. Промышленная залежь (скарнированные известняки триасового возраста) расположена в пределах юго-восточного крыла этой структуры.

Рудные тела имеют форму линзо- и пластообразных залежей. Структура руд - разнозернистая (преимущественно среднезернистая), текстура - пятнистая, полосчатая, друзовая, брекчиевидная. Основным промышленным минералом является датолит, подчиненное значение имеют данбурит и аксинит. В составе руд широко представлены волластонит, геденбергит, андрадит, кальцит, кварц и другие минералы. Содержание В2О3 в рудах составляет 2-11 %.

Дальнегорское месторождение боратов разрабатывается открытым способом более 40 лет ПО «Бор». Руда обогащается, и после разложения серной и угольной кислотами получают около десяти различных видов боропродуктов.

Таблица 6

Главнейшие минералы бора промышленных месторождений

Группа	Минерал	Химический состав	Содержание В2О3, %
1	2	3	4
	Борная кислота (сассолин)	B(OH)2	56,4
Натровые	Бура (тинкал)	Na2B4O7 . 10H2O	36,5
бораты	Тинкаконит	Na2B4O7 . 5H2O	47,8
	Кернит	Na2B4O7 . 4H2O	51,0
Натрово-кальциевые	Улексит	NaCaB5O9 . 8H2O	43,0
бораты	Проберит	NaCaB5O9 . 5H2O	49,6
Кальциевые	Иньоит	Ca2B6O11 . 13H2O	37,6
бораты	Колеманит	Ca2B6O11 . 5H2O	50,8
	Пандермит	Ca4B10O19 . 7H2O	49,8
Кальциево-	Курчавит	Ca6MgMnB12O30	40,7
(калиево)-магниевые	Сахаит	Ca12Mg4(CO3)4(BO3)7Cl(OH)2 . H2O	18,5
бораты	Калиборит	KMg[B3O3(OH)5]2B5O6(OH)4 . 2H2O	57,0
	Гидроборацит	CaMgB6O11 . 6H2O	50,6
Магниевые бораты	Борацит	Mg3B7O13C	62,2
	Ашарит	Mg2B2O5 . H2O	41,4
	Котоит	Mg3(BO3)2	35,5
	Суанит	Mg2B2O5	46,3
	Преображенскит	Mg8[B5O7(OH)4] . H2O	51,2
	Людвигит	(Mg,Fe)2Fe(BO3)O2	12-17
Боросиликаты	Датолит	Ca2B2(SiO4)2(OH)8	21,8
	Данбурит	CaB2(SiO4)3	28,3
Боралюмосиликаты	Аксинит	Ca2(Mg,Fe)Al2BSiO4O15(OH)	5-8
	Турмалин	(Na,Ca)(MgAl)6[B3Al3Si6(O,OH)30	7-12

Лекция 11. АСБЕСТ

Общие сведения об индустриальном сырье. Многие виды неметаллического минерального сырья представлены вполне определенными минералами с их специфическими физическими свойствами и химическим составом и непосредственно используются в промышленности в своем естественном виде. Такое сырье обычно принято называть индустриальным, или индустриально-техническим. Его переработка сводится к извлечению из горной массы промышленно ценных минералов и осуществляется механизированным способом (флотация, воздушная, магнитная, электромагнитная сепарация и т. п.) либо вручную. Наиболее характерными представителями этой группы минерального сырья являются асбест, графит, слюды, барит, магнезит, флюорит и др.

Минералогия. Асбестами называются минералы, которые легко расщепляются на тончайшие прочные и гибкие волокна, выдерживающие высокие температуры. К ним относятся хризотил-асбест, крокидолит, амозит, антофиллит, иногда тремолит, актинолит, режикит и др. По своей атомной структуре хризотил-асбест принадлежит к минеральной группе серпентина, а все остальные - к группе амфиболов.

Хризотил-асбест («белый асбест») - волокнистая разновидность водного силиката магния - серпентина. Состав его отвечает формуле Mg6[Si2O5](OH)8 или 3MgO . 2SiO2 . 2H2O. В качестве изоморфной примеси, замещающей оксид магния, присутствует FeO, а механическими примесями являются Fe2O3, Al2O3, Cr2O3, MnO, NiO, CaO, Na2O и Н2О. Элементарные кристаллы-волокна обладают трубчатым строением и имеют форму полых цилиндров с внешним диаметром 260 А, внутренним - 130 А и толщиной стенок 65 А. Хризотит-асбест слагает жилки в темно-зеленых серпентинитах. Характеризуется высокой температурой плавления (1521 0С), при температуре 700 о С теряет конституционную воду и становится хрупким. Твердость его 3-3,5, средняя плотность - 2,5 г/см3. Хризотит-асбест щелочеустойчив, но мало устойчив к воздействию кислот, обладает высокими сорбционными, тепло-звуко- и электроизоляционными свойствами. Волокна его имеют длину от сотых долей миллиметра до 250-300 мм, обычно до 6-7 мм.

Крокидолит («голубой или синий асбест») - волокнистая разновидность рибекита. Кристаллизуется в моноклинальной сингонии. Химический состав крокидолита выражается формулой Na2Fe5[Si4O11]2(OH)2 или Na2O . 3FeO . Fe2O3 . 8SiO2 . H2O. Встречается в поперечно-волокнистых жилках. Температура плавления - 1193 о С. По механической прочности не уступает хризотил-асбесту, но теряет конституционную воду при температуре 200-500 о С. Обладает высокими тепло- и электроизоляционными свойствами. Обычная длина волокна 1,5-30 мм, максимальная - 75 мм.

Амозит («коричневый асбест») - это водный магнезиальный силикат сложного и непостоянного состава с большим содержанием глинозема. Его химический состав MgFe3[Si4O11]2(OH)2 или MgO . 6FeO . 8SiO2 .H2O. Цвет амозита пепельно-серый до коричневого, после извлечения из породы - белый. Температура плавления - 1100-1200 о С, устойчив к воздействию кислот и щелочей. Для него характерна большая длина волокна, в среднем 100-175 мм.

Применение в промышленности. Асбесты широко применяются во многих отраслях промышленности. Использование их основано на охарактеризованных выше свойствах асбестовых минералов, а также в зависимости от длины волокна. Существует два класса асбестов - текстильное волокно и группа строительных сортов.

Особенно широкое применение имеет хризотил-асбест. К текстильному асбесту относят сорта с длиной волокна более 8 мм. Асбестовое волокно используется в производстве пряжи и тканей, идущих для изготовления защитных огнестойких костюмов, брезентов, тормозных лент, дисков сцепления, электроизоляционных лент, прокладок, фильтров и других видов продукции.

В шиферно-картонно-бумажном производстве хризотил-асбест применяется для изготовления шифера, асбоцементных труб для канализации, водопровода, для получения асбестовой бумаги и картона, а также в производстве тепло- и электроизоляционных смесей и теплостойких пластмасс. Сорта асбеста с короткой длиной волокна в смеси с цементом широко используются в производстве строительных материалов (асбоцементные плиты, листы для внутренней облицовки зданий и т. п.).

Амфибол-асбесты (крокидолит, амозит и др.) применяются в химической промышленности для производства различных кислото-щелочных изделий (фильтров, прокладок, пластмасс и др.), а их длинноволокнистые сорта являются текстильным сырьем.

Типы руд. В природе волокна асбеста встречаются в агрегатах трех типов. Наиболее часто наблюдаются поперечно- и косоволокнистые агрегаты, слагающие жилы, в которых волокна асбеста ориентированы строго параллельно друг другу, но располагаются или перпендикулярно к стенкам жилы (поперечно-волокнистые жилки), или под косым углом (косоволокнистые жилки). Они характерны в основном для хризотил-асбеста, крокидолита и амозита. Выделяются четыре типа жилкования: 1) простые отороченные жилы (нередко с просечками в центре их); 2) сложные отороченные жилы (серия взаимно параллельных жилок); 3) жилы типа крупной сетки, представленные разнообразно ориентированными поперечно-волокнистыми жилами, иногда пересекающимися между собой, но чаще плавно сопряженными друг с другом; 4) мелкопрожил - серия взаимно параллельных поперечно-волокистых жилок мощностью 2-3 мм, реже 5-6 мм.

Продольно-волокнистые агрегаты образуют жилки, в которых волокно располагается параллельно стенкам. Это обычно длинное волокно, но в основном низкого качества. Продольно-волокнистый асбест встречается в месторождениях хризотил-асбеста и антофиллита. Типичный представитель этой группы - Карачаевское месторождение асбеста на Северном Кавказе.

Спутанно-волокнистые агрегаты образованы разно ориентированными пучками, радиально-лучистыми гнездами или тончайшими жилками радиально расположенных иголок и волокон асбеста. Под микроскопом мельчайшие пучки, гнезда и тончайшие жилки волокон представляют так называемое волокно массы («mass fiber»). Агрегаты этого типа свойственны антофиллиту, родуситу и режикиту.

Общетехнические требования и способы добычи. Ценность асбеста помимо огнестойкости и устойчивости к воздействию кислот определяется также длиной его волокна и прочностью. По длине волокна выделяют восемь групп: от 0 (нулевой) до 7-й. Для нулевой группы длина волокна превышает 13 мм, а для седьмой составляет менее 1 мм.

По прочностным свойствам выделяют следующие разновидности асбеста: 1) высокой прочности (прочность на растяжение около 300 кг/мм2); 2) полуломкий, или пониженной прочности; 3) ломкий, или слабой прочности (прочность на растяжение 110-220 кг/мм2).

Асбестовые руды, как правило, разрабатываются с помощью открытых работ. Высокосортное волокно «крюд» нередко добывают вручную. При добыче хризотил-асбеста производят валовую выемку асбестоносных пород. Поскольку содержание волокна в них составляет лишь немногие проценты, приходится при этом перерабатывать огромные объемы горной породы. В настоящее время в мире (Канада, США и др.) наблюдается тенденция к переходу на подземные работы с применением системы отработки с магазинированием или более производительной системы с массовым поэтажным обрушением.

Ресурсы и запасы. Запасы (общие) асбестового волокна всех минеральных видов в мире (без России и Китая) составляют около 100 млн т , из них на хризотил-асбест приходится около 95 %. В странах СНГ общие запасы хризотил-асбеста превышают 180 млн т. Основные ресурсы и запасы этого минерального сырья сосредоточены в России и Канаде.

Крупными считаются месторождения хризотил-асбеста с запасами волокна (млн т) более 5, средними - 0,5-5, мелкими - менее 0,5. Для месторождений амфибол-асбеста принято следующее деление (тыс. т): крупные - более 50, средние - 5-50 и мелкие - менее 5.

Генетические типы промышленных месторождений. В настоящее время выделяются четыре главнейших геолого-промышленных типа месторождений асбеста.

Первый тип - линзо- и трубообразные залежи и жилы с хризотиловой минерализацией в серпентинизированных ультрабазитах. С этим типом связаны наиболее крупные месторождения хризотил-асбеста (Баженовская группа на Урале, Тетфордский пояс в провинции Квебек в Канаде и др.). По характеру жилкования (строению жил асбеста) выделяются три подтипа - баженовский, лабинский и карачаевский.

Месторождения баженовского подтипа представляют собой крупные (до 600 м) крутопадающие тела, характеризующиеся концентрически-зональным строением, обусловленным различными типами асбестоносности: мелкопрожила, мелкой и крупной сеток, простых и сложных жил. К этому типу относится большинство месторождений Урала (Баженовское, Киембаевское, Джетыгаринское), Сибири (Саянское, Молодежное и др.), Канады (Джеффри, Блэк-Лейк, Клинтон-Крик и др.), Зимбабве (Машаба, Шабани) и других стран.

Месторождения лабинского подтипа представлены простыми или сложными жилами поперечно-волокнистого асбеста. Наиболее типичные представители - месторождение Лабинское на Северном Кавказе, Нью-Амиантус в ЮАР и др.

Месторождения карачаевского подтипа характеризуются продольно-волокнистым жилкованием по плоскостям трещин и скольжением в серпентинитах (Карачаевское месторождение в России, Ешкеульмесское в Казахстане, Ист-Броутон в Канаде и др.).

Образование хризотил-асбеста в серпентинизированных и стратиформных массивах ультрабазитов связано с воздействием гидротермальных растворов, природа которых дискуссионна. Процесс серпентинизации ультраосновных пород происходил под действием кремнекислых либо углекислых гидротерм:

3(Mg, Fe)2SiO4 + 4H2O + SiO2 = 2H4(Mg, Fe)3Si2O9;

оливин серпентин

2(Mg, Fe)2SiO4 + 2H2O + CO2 = H4(Mg, Fe)3Si2O9 + (Mg, Fe)CO3

оливин серпентин брейнерит

Второй тип - пластовые и жилообразные зоны серпентинизации с хризотиловой минерализацией в метаморфизованных магнезиальных карбонатных толщах. Втречаются значительно реже месторождений первого типа. Для них наиболее характерны единичные жилы (Аспогашское месторождение в России, месторождения в штате Аризона). Иногда наблюдаются сетчатые жилы, мелкопрожил, просечки (Вангырское месторождение на Полярном Урале, месторождения в Китае и др.). Все месторождения этого типа считаются контактово-метасоматическими. Они локализованы в магнезиальных карбонатных породах вблизи контакта с изверженными основными или кислыми породами. Серпентинизация и асбестообразование происходили в гидротермальную стадию контактового метасоматоза по доломитам в условиях привноса кремнекислоты:

3CaMg(CO3)2 + 2H2O + 2SiO2 = H4Mg3Si2O9 + 3CaCO3 + 3CO2.