Свинц и цинк

Свинец и цинк в большинстве случаев образуют промышленные скопления в комплексных месторождениях, поэтому рассматриваются совместно.

Содержание свинца в земной коре 1,6 • 10^-8%, максимальные содержания характерны для кислых интрузивов — 2 • 10^_3 %. Содержание цинка в земной коре 8,3 • 10^_3, повышенные содержания в основных интрузивах составляют 1,2 • 10^-2.

Свинец — это металл синевато-серого цвета, имеющий плотность 11,34 г/см³ и температуру плавления — 327,4 °С. Он мягкий и ковкий (режется ножом).

Цинк — это металл синевато-белого цвета, имеющий плотность 7,13 г/см³ и температуру плавления — 419,5 °С.

Основной промышленный минерал свинца — галенит. В зоне окисления образуются такие минералы как церуссит (РЬС0₃) и англезит (PbS0₄). Основной промышленный минерал цинка — сфалерит, в зоне окисления образуются смитсонит (ZnC0₃) и каламин (Zn₄[Si₂0₇] (ОН)₂).

Свинец применяется для изготовления аккумуляторов (63%), штампованных изделий и проката (7%), свинцовых белил (в виде РЬ₃0₄), стекла, красителей и химикатов (13%), оболочек кабелей (5%), сплавов (3%), боеприпасов (3%) и других целей (6%). Цинк применяется для оцинкования железных листов (47%), изготовления сплавов — латуни, бронзы и других (17%), гальванических элементов, цинковых белил и др.

Общие мировые запасы (70 стран) свинца составляют 201 млн т, цинка — 455 млн т, в том числе разведанные запасы соответственно составляют — 114 и 250 млн т. Основные запасы сосредоточены в США, Австралии, Казахстане, России, Канаде, Китае.

Россия по разведанным запасам свинца занимает третье место после Австралии и Казахстана. Минерально-сырьевая база свинца в РФ представлена 98 месторождениями. Основные запасы (—84%) сосредоточены в Сибирском округе, из них 65% на разрабатываемом Горевском месторождении, остальные на месторождениях Холоднинском и Озерном, находящихся в госрезерве.

Несмотря на значительные запасы цинка, в РФ минерально-сырьевая база по качеству руд и горнотехническим условиям эксплуатации месторождений уступает зарубежным. Так, среднее содержание цинка по месторождениям составляет: Австралия — 12,8%, Канада — 7,3%, Китай — 8%, Индия — 5%, Казахстан — 3,2%, РФ — 2,2%. Минерально-сырьевая база РФ содержит 140 месторождений. Большинство (68%) запасов цинка находится в Сибирском округе, в т. ч. 53% в Корбалихинском, Озерном и Холоднинском месторождениях. Вторым по запасам цинка и первым по добыче является Приволжский округ (18% запасов и 60% добычи).

Свинцово-цинковые руды месторождений всех типов являются комплексными со сложным минеральным составом, и в них сосредоточены мировые запасы кадмия (80%), таллия (40—50%), германия (25—30%), селена (20—25%), галлия и висмута (15—20%), серебра (50%). В том или ином количестве содержатся Си, Sb, Bi, Sn.

За рубежом наиболее значительные свинцово-цинковые месторождения находятся в Австралии (Брокен-Хилл), Канаде (Сулливан, ПайнПойнт), США (Миссисипи-Миссури, Три-Стейтс).

Суммарные запасы свинца и цинка в уникальных месторождениях превышают 5 млн т, в крупных — колеблются от 5 млн т до 600 тыс т, в средних — от 600 до 200 тыс т, в мелких — менее 200 тыс т.

Ведущими по запасам и добыче полиметаллических руд в зарубежных странах являются полигенные колчеданно-полиметаллические месторождения (70% запасов и —50% добычи) и стратиформные в карбонатных и терригенных толщах (—25—30%). Менее значимые скарновые и гидротермальные месторождения.

Свинцово-цинковые полигенные месторождения — это месторождения колчеданно-полиметаллические в вулканогенных, терригенных формациях и стратиформные в карбонатных формациях. Руды этой серии образуют единый эволюционный ряд, в котором состав руд меняется от сернои медноколчеданных до свинцово-цинковых.

Колчеданно-полиметаллические месторождения в вулканогенных формациях связаны с дифференцированными базальтоидными формациями, в частности с базальт-риолитовой, базальт-андезито-дациториолитовой и другими, развивающимися в пределах островодужных систем. На долю песчаников, алевролитов, известковистых сланцев, известняков приходится 35—40%.

Размещение месторождений определяется вулкано-тектоническими структурами, состав руд — петрохимическими особенностями рудоносных комплексов, положение и морфология рудных тел — строением рудоносных вулканических структур и их элементов. Формирование рудных залежей происходило в двух основных типах обстановок — на куполообразных поднятиях и в депрессионных структурах после завершения активной вулканической деятельности. Характерны пластообразная форма рудных тел, слабое развитие зон прожилково-вкрапленной минерализации или их полное отсутствие, тонкое переслаивание рудных и безрудных прослоев, слоистая текстура.

Длина рудных тел от сотен метров до 1—2 км, мощность — от нескольких метров до 15—20 и 50 метров.

Рудные тела сложены в основном Cu-Pb-Zn и Pb-Zn рудами, реже присутствуют медноколчеданные, барит-полиметаллические, свинцовые руды.

Находятся месторождения этого генетического типа в РФ на Рудном Алтае (Риддер-Сокольское, Корбалихинское, Николаевское и др.), Салаирском Кряже (Салаирское, Урское), в Западном Забайкалье (Озерное), в Японии (Куроко), Канаде (Кидд-Крик, Фаро), Испании (Рио-Тинто), США (Ред-Дог).

Озерное месторождение расположено в Западном Забайкалье и приурочено к останцу нижнекембрийских вулканогенно-осадочных пород среди гранитоидов среднепалеозойского возраста. Район является частью Удино-Витимской островодужной системы окраинно-океанического типа. Рудоносная формация образовалась в результате проявления дифференцированного базальт-андезит-дацит-риолитового вулканизма. Преобладающая роль принадлежит андезитам и дацитам. В составе формации развиты разнообломочные туфы, глаувакки, брекчии, пестроцветные обломочные и хемогенные породы. Выделяются реликты вулканических построек центрального типа (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Поперечный разрез Озерного месторождения (по Р. С. Тарасовой):

1 — автомагматические брекчии риолито-дацитовых порфиров; 2 — туффиты известковистые; 3 — известняки; 4 — известковистые брекчии с туфогеннокарбонатным цементом; 5 — туфы кислого состава: 6 — известковистые туфогравелиты и туфопесчаники; 7 — сидеритовые руды; 8 — колчеданнополиметаллические руды; 9 — диабазовые порфириты; 10 — тонкое переслаивание туффитов и известняков; 11 — кварцевые порфиры Гидротермально-осадочные руды месторождения формировались в локальной депрессии размером 0,8—25 км. Сульфидные и сидеритсульфидные руды залегают в ритмично-слоистых туфогенно-терригенно-карбонатных породах. В наиболее продуктивном горизонте в пачке туфогенно-карбонатных пород мощностью 360 м располагается 12 сближенных пластовых залежей максимальной мощностью до 40 м и протяженностью до первых км.

Главные рудные минералы — пирит, сфалерит и галенит, в незначительных количествах встречаются халькопирит, арсенопирит, пирротин, тетраэдрит. Отношение свинца и цинка 1:6. Элементы примеси — Cd, Sb, As, Ag, Tl. В рудах широко развита баритовая минерализация. Из нерудных минералов присутствуют сидерит, кальцит, анкерит, немного кварца, гипс, хлорит, гидрослюды. Типичны слоистые, ритмично-слоистые текстуры.

По запасам свинца (1,6 млн т) и цинка (8,3 млн т) при их средних содержаниях 1,2 и 6,2% соответственно месторождение относится к уникальным.

Колчеданно-полиметаллические месторождения в терригенных формациях связаны с углеродистыми терригенно-флишоидными формациями, в состав которых часто входят вулканогенные комплексы базальтового или риолито-базальтового ряда.

Рудоносные формации накапливаются в рифтогенных структурах палеоконтинентов, авлакогенах, терригенных эвгеосинклиналях. Месторождения формировались в основном в застойных обстановках осадконакопления окраинных и внутриконтинентальных морей. Рудоконтролирующие структуры — локальные палеодепрессии высоких порядков.

Рудные тела приурочены к средним частям углеродистых черносланцевых комплексов. Вмещающие породы испытали складчатые деформации и метаморфизм. Руды этих месторождений перекристаллизованы.

Представители этого типа — месторождения Большого Кавказа, Северного Прибайкалья (Холоднинское), Енисейскиго Кряжа (Горевское) и др.

Стратиформные свинцово-цинковые месторождения в карбонатных формациях образовались в подвижных зонах платформ, в эпиплатформенных рифтовых структурах, и значительно реже в складчатых областях — на срединных массивах, в краевых зонах, сопряженных с платформами или срединными массивами.

Рудоносные формации сложены известняками и доломитами с прослоями черных сланцев, кремнистых пород, реже песчаников и конгломератов. Породы формировались в мелководных прибрежно-морских лагунных условиях с резко расчлененным рельефом. Эффузивные и пирокластические породы присутствуют в формациях, приуроченных к геосинклинальным прогибам.

Рудные тела стратиформных месторождений представлены согласными пластовыми и лентовидными залежами и размещаются в одном или нескольких стратиграфических горизонтах. Длина рудных тел от сотен метров до первых километров; ширина — до 800—1000 м; мощность — от 0,5 до 200 м.

Руды сложены сфалеритом, галенитом с незначительным количеством пирита, марказита, халькопирита, барита, сульфосолей свинца. Жильные минералы — доломит, кальцит, реже барит, кварц, флюорит.

Наиболее вероятный процесс формирования стратиформных месторождений двухэтапный. Ранний этап — гидротермально-осадочный с отложением металлов гидротермальными растворами эндогенного происхождения, достигавшими морского дна. В застойной обстановке локальных палеодепрессий осаждались сульфиды в виде рудных илов. Преобразование сульфидов происходило на стадии диагенеза при участии органического вещества. Второй этап связан с тектоническими и метаморфическими процессами перекристаллизации и перераспределения рудного вещества, возможно, с участием гидротермальной деятельности.

Примеры месторождений: в РФ (Сардана, Барвинское), Казахстане (Миргалимсай, Ачисай), Узбекистане (Уч-Кулач), США (долина р. Миссури); Канаде (Пайн-Пойнт), Италии (Райбл), Польше (Верхняя Силезия).

Скарновые месторождения свинца и цинка наиболее существенны для РФ. Они приурочены к складчатым поясам, формировавшимся в поздние стадии развития подвижных зон. Рудные тела ассоциируют с известковыми скарнами, развивающимися в известняках и вдоль контактов их с терригенными и вулканогенными породами. Они располагаются на удалении от контакта с интрузивами, характеризуются сложной морфологией — сложные жилы, гнезда, пластообразные тела, залежи неправильной формы.

Состав скарнов: преобладающий минерал — геденбергит, в меньших количествах гранат, волластонит, аксинит. Рудные минералы галенит и сфалерит, меньше — халькопирита, пирротина, арсенопирита. Руды сплошные и вкрапленные. Соотношение Pb/Zn равно 1:1. Содержание РЬ — 6—12%; Zn — 6—14%; Ag — 30—300 г/т; Си — незначительно; элементы примеси Fe, Cd, Mn, Sn, Cu, In, Bi, Sb.

Формирование руд происходило в несколько стадий: предрудная скарновая, одна или несколько продуктивных, поздняя безрудная.

На месторождениях наблюдается зональность: в верхних частях и по периферии развиты галенитовые руды, а с глубиной сначала увеличивается количество сфалерита, затем арсенопирита и пирротина.

Вертикальный размах сульфидного оруденения — 1000 м. Месторождения мелкие и средние по запасам.

Пример месторождений скарнового типа — Николаевское, Верхнее и другие в Приморье; Кадаинское, Алгачинское и другие в Забайкалье; Кызыл-Эспе, Аскоран в Казахстане; Алтын-Топкан, Кансай в Средней Азии; Сала, Аммаберг в Швеции; Стари Трг в Югославии; Серро-деПаско в Перу; Эль-Потоси в Мексике; Агилар в Аргентине; Тембушань в Китае.