ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2011, № 4, с. 352-361
УДК 552.11:552.331.2
НИКЕЛЕВЫЕ ХЛОРИТЫ ОКСИДНО-СИЛИКАТНЫХ НИКЕЛЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАЛА
© 2011 г. В. Г. Лазаренков, И. В. Таловина*, Н. И. Воронцова**, О. П. Мезенцева***, С. О. Рыжкова****
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, 2; E-mail: lazarenkov@ mail.ru * ital@mail.ru **natvoron@yandex.ru ***mezentseva@yandex.ru **** ryzhkova2007@mail.ru Поступила в редакцию 16.11.2009 г.
Показаны исследования хлоритов Сахаринского, Еловского, Буруктальского, Черемшанского и Синарского месторождений Уральской провинции методами рентгенофазового, термического и микрорентгеноспектрального анализов. Выявлены и изучены разновидности хлоритов, в том числе новые, что позволяет расширить поисковые признаки на никель и ассоциируемые с ним минералы.
Сырьевой базой никелевой промышленности Урала на протяжении последних ста лет являются многочисленные месторождения гипергенных оксидно-силикатных руд, на основе которых в регионе работают два металлургических комбината ("Южуралникель" и "Уфалейникель") и два завода (Режский и Буруктальский). На базе латеритных никелевых руд подобного типа, заключающих в себе более 70% мировых запасов никеля, сейчас активно строятся новые металлургические заводы в Австралии, Новой Каледонии, на Кубе, в Индонезии, в Самоа-Новой Гвинее, Бразилии, Колумбии, Венесуэле и в других странах. По минеральному составу и частично условиям залегания уральские руды сходны с рудами никеленосных латеритов современного тропического пояса Земли, не являясь, однако, их полными аналогами. Основная масса уральских месторождений характеризуется преобладанием бедных низкокондиционных руд с содержанием никеля 0.7—1.0%, для них характерно большое разнообразие состава рудных и нерудных породообразующих минералов, что существенно влияет на технологию переработки никеля. Основными носителями никеля в рудах являются магнезиальные силикаты — серпентины, хлориты и нонтрони-ты, реже гидроксиды железа и марганца. Содержание никеля в них составляет 1—3%, возрастая в некоторых разновидностях хлоритов и серпентинов до 7—12 % и более. Анализу минеральных разновидностей хлоритов оксидно-силикатных никелевых месторождений посвящена настоящая статья.
Хлориты изучались нами в метасоматитах и рудах Сахаринского, Еловского, Буруктальского, Че-
ремшанского и Синарского месторождений Уральской провинции. Химические анализы выполнялись в лаборатории СПГГИ (ТУ) атомно-абсорбционным методом, аналитик О.Л. Галанки-на; термические — на установке Netzsch STA 449C в термической лаборатории СПГГИ (ТУ), аналитик В.Л. Уголков; рентгенофазовые — на рентгеновском порошковом дифрактометре Geigerflex-D/max (Rigaku) в лаборатории АО "Механобр-Аналит", аналитик М.А. Яговкина, в лаборатории ВСЕГЕИ на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6, аналитик В.Ф.Сапега; микрорентгеноспектральные — на растровом электронном микроскопе JEOL JSM 6400 с энергодисперсионной приставкой Explorer фирмы Noran в лаборатории Фрайбергской Горной Академии (Германия), аналитик д-р У. Кемпе (U. Kempe); на электронном микроанализаторе JXA 8600S в лаборатории СПбГГИ (ТУ), аналитик И.М.Гайдамако; лаборатории РИАН на сканирующем электронном микроскопе CAMSCAN-4DV с полупроводниковым спектрометром AN-10000, аналитик Ю.Л. Крецер.
Результаты исследования хлоритов уральских месторождений приведены в работах И.И. Эдельш-тейна [1968], Е.Н. Куземкиной [Никеленосные ..., 1970], К.Г Бородиной [1980], И.В. Витовской [Технологическая ..., 1988]. Эти исследования показали, что хлориты часто являются главными породообразующими минералами гипергенных метасоматитов уральских кор выветривания и представлены в них многочисленными минеральными разновидностями, содержащими промышленные концентрации никеля. Тем не менее, на сегодняшний день мине-
ральный состав хлоритов на современном уровне практически не изучен.
Общепринятая классификация хлоритов в настоящее время отсутствует. Номенклатура триокта-эдрических хлоритов была предложена П. Бейлиссом [Bayliss, 1975], и его рекомендации приняты в 1980 году Номенклатурной комиссией Международной ассоциации по глинистым минералам AIPEA [Bailey, Chairman, 1980]. Согласно этой номенклатуре, для существенно магниевых разновидностей хлоритов используется термин клино-хлор (Mg5Al)(Si3Al)O10(OH)8, железистых — шамозит (Fe5Al)(Si3Al)O10(OH)8, никелевых — нимит (Ni5Al)(Si3Al)O10(OH)8 и марганцевых — пеннантит
(Mnf Al)(Si3Al)O10(OH)g. По данным Дж. Бриндли и У. Брауна [Brindley, Brown, 1980], все разнообразие хлоритов представлено четырьмя структурными политипами: IIb, Ib орторомбический, Ib моноклинный и Ia, при этом отмечено, что каждая разновидность хлорита по химическому составу может иметь структуру любого из четырех политипов.
МИНЕРАЛЬНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ
ХЛОРИТОВ УРАЛЬСКОЙ ПРОВИНЦИИ
В никелевых рудах уральских месторождений нами обнаружены все вышеперечисленные минеральные разновидности хлоритов, но максимальным распространением в них пользуется клинохлор IIb, который встречается в 80% всех изученных образцов. По данным рентгеновского анализа, помимо клинохлора IIb широким распространением в уральских рудах пользуется также шамозит IIb, реже встречаются нимит IIb, пеннантит IIb и метаста-бильные шамозит Ib и пеннантит Ia.
Клинохлор — магнезиальная разновидность три-октаэдрических хлоритов, но в гипергенных никелевых метасоматитах он, как правило, всегда содержит то или иное количество никеля. Наиболее стабильный политип клинохлора — IIb — обнаружен нами в метасоматитах всех без исключения месторождений Уральской провинции.
На Сахаринском месторождении никелевый клинохлор IIb является главным рудным минералом в полно проявленной на месторождении нон-тронитовой зоне и в верхних горизонтах серпенти-нитовой зоны. В зоне нонтронитов содержание его на отдельных участках месторождения составляет 10—45 вес. %, до 75 вес. %, где клинохлор IIb слагает мощные зоны хлоритовых метасоматитов, ассоциируя с нонтронитом, сапонитом, смектитами, вермикулитом и тальком. В серпентинитовой зоне месторождения клинохлор IIb — это типичный контактовый минерал, который развивается по зернам амфибола и пироксена на контактах многочисленных жильных пород с серпентинитами и по прожилкам в лизардитовых серпентинитах. Встречается он здесь также повсеместно, часто в весьма суще-
ственном количестве (до 50 вес. %) в ассоциации с лизардитом 1Т, тальком, реже рихтеритом и цеолитами. В рудных метасоматитах обеих зон клинохлор IIb присутствует в виде тонкочешуйчатых или пластинчатых образований зеленого цвета с голубоватым оттенком. Отдельные крупные чешуйки и пластинки зеленовато-бурого, зеленого клинохлора IIb образуют пачки псевдогексагональных столбчатых кристаллов, а тонкочешуйчатый серебристо-зеленый хлорит слагает линзы и прожилки. Толщина прожилков редко достигает 15 см, часто не превышает 1—3 см, они быстро выклиниваются. Размер чешуек колеблется от долей миллиметра до 1—2, иногда 4 мм. Спайность совершенная по (001). Показатель преломления клинохлора IIb Nm = = 1.579, Np = 1.573, в скрещенных николях некоторые чешуйки обнаруживают веерообразное строение, двупреломление 0.004—0.006, 2V +40—42, погасание прямое, у некоторых листочков волнистое. Химические составы клинохлоров IIb Сахаринско-го месторождения приведены в табл. 1. Они содержат повышенные концентрации NiO (от 0.06 до 1.83, среднее 0.66 мас. %) и относятся к никелевым клинохлорам. Их средний состав, пересчитанный на кристаллохимическую формулу, —
(Mg4.33Fe0.77Ni0.04AW)6.0[(Si3.25AW4O10](OH)8 • ЯН2О.
Более высокие концентрации никеля характерны для клинохлоров, подвергшихся различным вторичным изменениям в коре выветривания месторождения, — глинизации (нонтронитизации, са-понитизации и др.) или вермикулитизации, с возникновением частичных или полных псевдоморфоз этих минералов по клинохлору. Последнее особенно характерно для метасоматитов нонтрони-товой зоны Сахаринского месторождения, где часто наблюдаются высоконикелевые вермикулитизиро-ванные клинохлоры со средним содержанием никеля около 5 (до 10) мас. % и более. Содержание никеля увеличивается в них по мере возрастания степени вермикулитизации (см. табл. 1). Из данных табл. 2 видно, что содержание никеля последовательно возрастает от клинохлора IIb в образцах 1 и 2 к вермикулитизированному клинохлору IIb в обр. 3 (45% вермикулита), затем к хлорит-вермикулитам образцов 4 и 5 (55% и 65% вермикулита соответственно) и, наконец, к чистому никелевому вермикулиту (обр. 6). Ранее эти образования носили название шухардиты (вермикулитизированные никелевые хлориты) и джефферезиты (никелевые вермикулиты), однако в 1978 г. эти термины были упразднены AIPEA, поскольку при гидратации и сорбции никеля хлориты не разрушаются, и кристаллическая решетка их почти не меняется. Процесс последовательной вермикулитизации клино-хлора IIb проиллюстрирован дифрактограммами на рис. 1, номера кривых на нем соответствуют нумерации образцов в табл. 2. Из рисунка видно, что данные рентгеновского анализа клинохлоров Саха-ринского месторождения отвечают эталонным дан-
Таблица 1. Химический состав никелевого клинохлора IIb Сахаринского месторождения, по данным микро-рентгеноспектрального анализа, мас. %
Комп. 1 2 3 4 5 6 7 8 Среднее
S1Ü2 35.19 37.85 40.26 45.03 36.74 50.24 49.42 47.82 42.82
A12O3 17.88 15.87 12.9 13.18 16.76 8.8 11.98 13.57 13.87
Fe2Ü3 9.49 11.96 7.02 4.18 7.99 - - - 5.08
FeO - - - - - 9.47 8.07 7.78 3.17
MgO 37.38 33.83 39.41 35.78 38.1 30.9 27.66 28.36 33.93
MnO - - - - - - 0.39 0.12 0.06
NiO 0.06 0.49 0.51 1.83 0.41 0.59 1.97 1.81 0.96
CoO - - - - - - 0.05 0.03 0.01
CaO - - - - - - 0.46 0.27 0.09
&2O3 - - - - - - - 0.24 0.03
Сумма 100.00 100.00 100.10 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Примечание. Анализы 1—5 выполнены на электронном микроанализаторе JXA-8000, лаборатория СПГГИ (ТУ), аналитик И.М. Гайдамако; анализы 6—8 выполнены
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.