ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.05.2021
Просмотров: 1945
Скачиваний: 7
Технические алмазы широко применяются в машиностроении, электронной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Они используются для изготовления резцов, сверл, подшипников, армирования буровых колонок, шлифовальных кругов, дисковых пил и др.
Запасы и добыча
Подавляющая часть запасов алмазов России (около 82 %) и практически вся добыча (почти 99,8 %) сосредоточены в республике Саха (Якутия). Добычные работы производятся горно-обогатительными комбинатами акционерной компании «АЛРОСА». Общая доля АК «АЛРОСА» в мировой алмазодобыче оценивается в 22-23 %. С 2000 года ведутся поисковые работы на перспективных площадях Архангельской и Мурманской областей. В 2005 году компания «АЛРОСА» начала вести добычные работы на месторождении им. М.В. Ломоносова в Архангельской области. Более 40 лет назад установлена алмазоносность Воронежской антеклизы при изучении титан-циркониевых россыпей. Коренными источниками могли служить графитсодержащие гнейсы, кимберлиты, эклогиты ВКМ, а также вулканогенные образования юго-восточной части Воронежской антеклизы. Обнаружены алмазы в коре выветривания железистых кварцитов Лебединского месторождения КМА. Многолетние исследования не привели к выявлению кимберлитовых тел, но показали принципиальную возможность их прогно-
за.
По официальным данным Министерства Финансов РФ Россия занимает первое место в мире по объему производства алмазов в физическом выражении (33 млн. карат в 2004 году: это 6,6 тонн), а по их стоимости – второе после Ботсваны. Всего в мире за год добывается около 150 млн. карат или 30 тонн. Основная часть добычи приходится на Россию, Ботсвану, ЮАР и Канаду. Однако по стоимости добытой продукции ранжировка этих стран иная: Ботсвана, Россия, ЮАР, Австралия, Заир. В настоящее время на 5-е место по стоимости добытых алмазов вышла Канада, на территории которой выявлено свыше 500 кимберлитовых трубок и даек. Россия сохраняет лидирующее положение на начало 2006 года.
Промышленные типы месторождений
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Магматические (раннемагматические) – формация алмазоносных кимберлитов и лампроитов. Образование алмазов связано с продуктами платформенного магматизма – кимберлитами (в настоящее время их известно более 3000, из них 10 % алмазоносны и только 2,5 % промышленные) и лампроитами. Эти породы выполняют трубки – конусообразные, суживающиеся вниз тела в плане округлой, эллипсовидной, реже более сложной формы, прослеживаемые на глубину до 2 км и более. В разрезе трубок различают кратерную, диатремовую и канальную части (рис.1.). Площади выхода наиболее крупных из них достигают десятков и первых сотен гектаров. Самая крупная кимберлитовая трубка Мвадуи в Танзании достигает размеров на поверхности 2525 х 1068 м. Возраст большинства южноафриканских трубок – меловой, трубки района Претория (трубка Премьер и др.) имеют докембрийский возраст. На Сибирской платформе кимберлитовый магматизм проявился от позднего протерозоя до юры, кимберлиты и лампроиты Западной Австралии имеют возрастной диапазон от протерозоя до миоцена.
Кимберлиты представляют собой серпентинизированную и карбонатизированную ультраосновную породу повышенной щелочности (K преобладает над Na), имеющую порфировую либо кластически порфировидную структуру с вкрапленниками оливина, талька, флогопита, магнетита, ильменита, апатита и других минералов. Характерной особенностью кимберлитов является присутствие в них обломков вмещающих терригенных, карбонатных и трапповых пород чехла, метаморфизованных образований
Рис. 1. Графическая модель южноафриканских кимберлитовых трубок (по Дж. Хаусону) с упрощением):
1— туфы вулканического конуса; 2 — кратерные осадки; 3 — эксплозивные кимберлитовые брекчии (агломераты, туфы); 4 — интрузивные брекчии и кимберлиты; 5 — породы системы Карру (С3—Р—Т): а — основные лавы, б — сланцы, песчаники, в — долериты; 6 — система Вентердорп (PR1): а — андезитовые лавы, б— конгломераты, кварциты; 7-—Первичная система (AR): а — сланцы, б — гранитогнейсы; 8 — границы систем; 9 — современная поверхность трубок и силлов в поле Кимберли. Части трубок: I — кратерная; II — диатремовая, III – канальная.
кристаллического фундамента, глубинных мантийных ксенолитов эклогитовой и перидотитовой магм. Типоморфными акцессорными минералами кимберлитов являются пироп, хромшпинелиды, хромдиопсид, энстатит, пикроильменит и др. В лампроитах значительно повышается роль K и появляется лейцит.
Кимберлитовые и лампроитовые трубки обычно характеризуются гнездово-кластерным распределением, подчиненным зонам глубинных разломов и их пересечений. Очень богатые трубки содержат 3 – 4 карата алмазов на одну тонну породы. С глубиной содержание алмазов обычно снижается.
При выветривании в условиях теплого и влажного климата кимберлит разрушается, гидратируется, приобретает синевато-зеленую окраску («синяя земля»), первичная структура породы при этом сохраняется. Дальнейшее разрушение и окисление превращают его в землистую глиноподобную массу, окрашенную гидроокислами железа в желтый цвет («желтая земля»).
Р
ис.
2. Схема размещения
алмазоносных районов, кимберлитовых
полей и россыпей алмазов в Якутской
алмазоноcной
субпровинции (по А.Д.Харькиву, Н.Н.Зинчуку,
В.М.Зуеву):
1 - алмазоносные районы: I – Малоботуобинский, II – Далдыно-Алакитский, III – Среднемархинский, IV – Муно-Тюнгский, V – Среднеоленекский, VI – Нижнеоленекский, VII – Анабарский, VIII – Приленский; 2 – рудно-россыпные поля: 1 – Мирнинское, 2 – Алакитское, 3 – Далдынское, 4 – Накынское; 3 – кимберлитовые поля: 5 – Чомурдахское, 6 – Западно-Укукитское, 7 – Восточно-Укукит-ское, 8 – Огонер-Юряхское, 9 – Куранахское, 10 – Лучаканское, 11 – Дюкенское, 12 – Ары-Мастахское, 13 – Старореченское, 14 – Орто-Ыаргинское, 15 – Мерчимденское, 16 – Молодинское, 17 –Толуопскское, 18 – Куойкское, 19 – Мунское; 20 – Хорбусуонское, 21 – Моторчунское, 22 – Анабарское; 23 – Моркокинское; 4 – россыпные поля (Эбеляхское); 5 – отдельные промышленные россыпи алмазов; 6 - границы Якутской алмазоносной субпровинции.
Проблема генезиса кимберлитов и лампроитов представляется следующим образом. Соответствующие магмы поступали из глубинных мантийных очагов, о чем свидетельствуют ксенолиты эклогитового и перидотитового слоев верхней мантии. Взрывной, многостадийный характер заполнения трубок магматическим материалом подчеркивается появлением в них ксенолитов вмещающих пород кристаллического фундамента и других, морфологией и внутренним строением самих трубок и другими признаками.
Р
ис.
3. Схема размещения основных видов и
геохимических типов магматических
пород Архангельской провинции (по О.А.
Богатикову и др.). Поля магматизма: 1 –
Нёнокское (Онежский п-ов); 2 – Ижмозерское;
3 – Золотицкое; 4 – Верхотинское; 5 –
Кепинское; 6 – Турьинское; 7 – Полтинское;
8 – Пинежское. Типы пород: 1 – кимберлиты
I группы; 2 –оливиновые мелилититы I
группы; 3 – кимберлиты II группы; 4 –
оливин-флогопитовые мелилититы II группы;
5 – оливиновые мелилититы II группы; 6 –
оливин-пироксеновые мелилититы; 7 –
толеитовые базальты.
Вопрос об образовании самих алмазов в трубках решается неоднозначно. Большинство геологов связывают образование алмазов с мантийными условиями за счет углеводородов: CH4 = C + 2H2. Ряд геологов считает, что кимберлиты формировались на глубине 3 – 5 км в промежуточных магматических камерах щелочно-ультраосновного вулканизма, а алмазы в них кристаллизовались за счет свободного углерода либо углекислоты.
Алмазоносные кимберлитовые трубки известны в Южной Африке (Премьер, Кимберли, Де-Бирс и другие в ЮАР, в Лесото, Ботсване, Танзании, Зимбабаве и др.), на Сибирской (Мир, Удачная, Зарница, Ботуобинская, Нюрбинская, Айхал и др. рис. 2.) и Восточно-Европейской (Архангельская, им.Ломоносова, Пионерская, Поморская, им.Карпинского, им.В. Гриба и др. рис. 3.) платформах. Они известны также в Анголе, Сьерра-Леоне, Бразилии, Индии и других странах. Лампроитовые трубки сравнительно недавно выявлены в Западной Австралии, ряд трубок (Аргайл и др.) разрабатывается.
Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Россыпи. Высокая стойкость алмазов позволяет им накапливаться в россыпях различных генетических типов: элювиальных, делювиальных, аллювиальных и морских. Главнейшими являются современные аллювиальные и морские россыпи. В аллювиальных россыпях алмазы концентрируются в гравелитах и галечниках речного русла, поймы и террас, максимальные их концентрации фиксируются в приконтактовой части залежей. Содержание алмазов снижается по мере удаления от коренных источников. Протяженность таких россыпей может достигать десятков километров, ширина – десятков – первых сотен метров, мощность – несколько метров, средние содержания алмазов в них местами могут достигать десяти каратов и более.
Классическими районами современных аллювиальных россыпей являются россыпи Заира и Анголы, Зап. Африки ( в Сьерра-Леоне, Гане, Гвинее, Мали, Либерии и др.), Бразилии (штат Минас-Жераис), россыпи Зап.Австралии, Ботуобинская и Эбеляхская россыпи на Сибирской платформе (рис.4.).
Наиболее выдающимися в мире представителями морских россыпей являются россыпи Атлантического побережья Южной Африки (ЮАР и Намибия).
Рис. 4. Геологический разрез россыпи р.Эбелях по линии 252 (по С.А. Граханову). 1 – лед; 2 – русловой аллювий; 3 – аллювий низкой поймы; 4 – аллювий высокой поймы; 5 – аллювий первой надпойменной террасы; 6 – кора выветривания; 7 – доломиты.
Ископаемые россыпи самостоятельного значения обычно не имеют. Алмазы извлекаются при попутной добыче (золотоносные конгломераты Витватерсранд в ЮАР), однако ископаемые россыпи могут являться источниками алмазов для формирования современных россыпей.
КВАРЦ SiO2
Общие сведения
Кварц является одним из самых распространенных и хорошо изученных минералов в земной коре.
Практическое использование жильного кварца связано с возможностью изготовления из него специальных стекол, характеризующихся прозрачностью, химической и термической стойкостью. В качестве пьезокварца применяется горный хрусталь и его окрашенные разности – лимонно-желтый цитрин, дымчатый кварц (раухтопаз), смоляно-черный морион. Масса большинства кристаллов 250 – 500г, встречаются кристаллы, масса которых достигает сотен килограммов, а иногда нескольких тонн. Промышленное значение имеет кварц, кристаллизующийся в тригональной сингонии. Различают правые и левые формы кристаллов кварца, которые обусловлены отсутствием плоскости и центра симметрии, вследствие чего у кристаллов образуются пьезоэлектрические свойства.
Области применения
Для производства прозрачного кварцевого стекла в настоящее время применяются следующие разновидности кварцевого сырья: кристаллы и обломки кристаллов горного хрусталя, прозрачный жильный кварц и метаморфизованный гранулированный кварц. Кварцевое стекло применяется в светотехнической, оптико-механической и других отраслях промышленности. Особо чистое стекло идет на изготовление высокотемпературных реакторов, оптических телескопов, тиглей для выращивания полупроводниковых монокристаллов; оно используется в радарных установках, быстродействующих ЭВМ и др. В оптике из кварца делают линзы, концентрирующие ультрафиолетовые лучи, призмы для спектрографов.
Прозрачные крупные кристаллы кварца встречаются редко. Те, из которых могут быть получены бездефектные монокристаллы определенных размеров, называются пьезооптическим кварцем. Если для оптических целей пригодны лишь прозрачные кристаллы (горный хрусталь), то для пьезотехнических целей возможно использование окрашенных разновидностей. Пьезооптический кварц применяется главным образом в радиотехнике, ультразвуковой технике и оптике. В радиотехнике пьезооптические пластины служат деталями стабилизаторов и частотных фильтров. В ультразвуковой технике пьезоэлементы применяются для изготовления различных приборов: эхолотов и пьезодатчиков.
В связи с тем, что потребность в пьезокварце не обеспечивается природным сырьем, во многих странах, в том числе и России, налажено производство синтетического кварца.
Требования к качеству сырья
В соответствии с требованиями промышленности можно выделить следующие виды кристаллического сырья: пьезокварц и оптический кварц.
Наиболее высокие требования предъявляются к пьезооптическому сырью.
Для пьезоизделий пригодны кристаллы, гальки, куски и обломки кварца, имеющие бездефектную поверхность – моноблок, в котором отсутствуют включения минералов, пород, газа и жидкости. Кристаллы должны иметь совершенную решетку, лишенную двойников, включений, деформационных нарушений.
Основным качеством, которым должно обладать сырье для получения оптического стекла, является его исключительная химическая чистота: содержание SiO2 более 99,9 %, Al и Fe – менее тысячных долей процента, Mg и Ti – не более десятитысячных долей процента. Вредными являются все виды примесей.
Обзор ресурсов
Свыше 95 % добычи кристаллов пьезооптического кварца приходится на долю Бразилии, в последние десятилетия добыча составляет 7 – 4 т/год. Менее дефицитный жильный кварц добывается во многих странах. В 1971 году получено 1300 т. кварцевого стекла, в том числе в США – 650 т. США являются не только производителем кварцевого стекла, но и наиболее крупным его импортером. Импорт из Англии, Франции, Германии и Японии достигает 350 т. в год. Высококачественный кварц добывается во Франции, Австралии, Японии, Швейцарии и других странах. Разработка месторождений осуществляется в России, Китае, Германии. Масса кристаллов, полученных искусственным путем, значительно превышает продукцию природных источников. В США в 1981г было синтезировано около 300 т. кристаллов.
Промышленные типы месторождений
Среди промышленных типов пьезооптического кварца и кварца для плавки можно выделить следующие типы месторождений: пегматитовые, гидротермально-метаморфические, метаморфизованные и россыпные.
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Пегматиты. Пегматиты с полостями-занорышами, содержащими кристаллы дымчатого кварца или мориона, встречаются довольно часто, но часто оказываются непромышленными из-за низкого качества кристаллов или небольших масштабов минерализации. Известные крупные месторождения тесно связаны с гранитными интрузиями и расположены часто в зоне их внутреннего контакта.
Пегматитовые тела с кристаллами кварца и флюорита характеризуются изометричной формой, наличием хорошо развитого кварцевого ядра. Наиболее дифференцированные пегматитовые тела обычно являются самыми продуктивными.
Рис. 5. Схематический разрез камерного пегматита. По Е. Я. Киевленко: 1 — гранит; 2 — аплитовая оторочка; 3 — 6 — зоны: 3 — графического пегматита, 4 — пегматоидная, 5 — микроклиновая, 6 — кварцевое ядро; 7 — полость с кристаллами мориона.