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 %.
