Руды редких и рассеянных элементов

Руды редких и рассеянных элементов (тантало-ниобиевые, циркониевые, вольфрамовые и др.) либо входят в состав комплексных руд крупных массивов (Хибинского, Ковдорского), либо образуют ред­кие небольшие проявления, не позволяющие вести промышленную разработку. Например, рудный минерал лопарит, содержащий тантал и ниобий, является составной частью комплекса нефелиновых сиени­тов в Хибинском массиве. Он распределен неравномерно, концентри­руясь в особых слоях, но эти слои, мощностью 0,5 -2м, тянутся на десятки километров. Лопарит хорошо обогащается, его концентрат со­держит 0,5-0,6 % пятиокиси тантала. Циркониевые руды представлены бадделеитом (двуокись циркония), входящим в состав апатитовых руд Ковдорского массива. В некоторых местах Кольского полуострова об­наружены минералы ряда редкометальных руд иольфрамовой (вольфрамит), литиевой (сподумен, лепидолит), бериллевой (берилл) и других, но промышленные скопления их отсутствуют.

Апатито-нефелиновые руды

История геологического и промышленного освоения Кольского Севера в первую очередь связана с крупнейшими в мире месторожде­ниями апатито-нефелиновых руд в Хибинских и Ловозерских тундрах. Горные породы и слагающие их массивы относятся к классу щелочных, т. е. пород, насыщенных щелочами (в том числе щелочными металла­ми - натрием и калием) и другими активными веществами. Щелочные горные породы распространены в земной коре гораздо меньше, чем так называемые обычные - кислые, основные и ультраосновные (отличающиеся друг от друга процентным содержанием двуокиси крем­ния), но являются более сложными по составу. Если обычно породы содержат до 10-12 минералов, то в составе щелочных их бывает до 20 и в основном это редкие соединения.

Хибинские руды, помимо апатита, содержат множество других минералов и их ассоциаций: эвдиалит, лампрофиллит, астрофиллит, эгирин. натролит, дельхайелит, сфен, рамзаит, ферсманит, гакманит, и т. п. Однако главным богатством Хибин, снискавшим им мировую известность, является "камень плодородия" - апатит. Невиданные по размерам и уникальные по минералогическому составу апатито-нефелиновые руды располагаются в центральной части Хибинского массива в виде огромной дуги. Они составляют единое рудное тело, получившее название "Апатитовая дуга".

Из хибинских руд можно получать чистый фосфор, используемый более чем в 120 отраслях экономики, а также хлор, фтор, стронций, редкоземельные металлы и ряд других ценных элементов.

Хибинский щелочной массив представляет собой группу гор, об­разующих в плане неправильный эллипс с осями в 44 и 38 км. Сла­гающие его породы составляют как бы вложенные друг в друга подко­вообразно дуги эллипса. Разомкнутая часть "подковы" обращена на восток. Эти дуги различаются составом пород, которые сменяют друг друга от периферии к центру массива в следующем порядке: хибиниты, рисчорриты, ийолит-уртиты, нефелиновые сиениты, лявчорриты, фойяиты, карбонатиты.

Основные месторождения апатитовых руд ("Апатитовая дуга") связаны с поясом ийолит-уртитов, которые резко отличаются от других пород своим химическим составом: в них повышенное содержание ще­лочей и глинозема и пониженное - кремнезема. "Апатитовая дуга" яв­ляется единственной в мире по мощности скоплений апатита и нефелина и по составу руд. В пределах зоны общей протяженностью свыше 30 км выявлено 9 месторождений.

Комплекс нефелиновых сиенитов образует еще одну дугу - нефе­линовую, которая тянется дальше апатитовой и превышает ее по мощ­ности (местами достигает 1,5 км). Эти горные породы также уникаль­ны - они содержат до 95% нефелина. Общая площадь нефелинового пояса превышает 25 км², запасы пород исчисляются десятками милли­ардов тонн.

Нефелин - серовато-зеленый или розовато-серый (иногда крас­новатый, бесцветный) минерал, алюмосиликат натрия и калия, непре­менный спутник апатита. Его куски плотно прирастают к апатиту, запол­няют пустоты, щели и углубления в породе. Свое на'звание нефелин получил от греческого слова нефеле - "облако", поскольку при раство­рении в кислотах образует облакоподобные дисперсные системы (гели)кремнезема.

Нефелиновый концентрат, который извлекают попутно с апатито­вым при обогащении апатито-нефелиновых руд, является идеальным сырьем для многих отраслей промышленности: химической, строи­тельной, текстильной, кожевенной, стекольной, металлургической и др. Из него можно получать глинозем (сырье для производства алюминия), соду, поташ, цемент и т. д. Потребности в нефелине исчисляются мил­лионами тонн, повышение коэффициента его извлечения из руд может, по оценкам специалистов, дать прибыль, составляющую половину стоимости руды.

В апатито-нефелиновых рудах почти всегда присутствует сфен -силикат кальция и титана. Его содержание в руде обычно не превы­шает 15%, однако в верхних породах он иногда составляет 50-60%, а в районе Юкспора известны даже участки самостоятельных сфеновых месторождений. Нигде в мире таких участков больше нет.

Сфен является прекрасным сырьем для получения ценного ме­талла - титана, а из сфенового концентрата, который можно извлекать попутно с апатитовым и нефелиновым, получается двуокись титана -основа для производства титановых белил - одних из самых лучших.

Комплексное использование хибинских руд позволяет извлекать из них и другие ценные концентраты - титаномагнетитовый, эгириновый,

полешпатовый.

Еще более богатым по минеральному Ловозерский щелочной массив. Он пород разного возраста. Здесь имеют ся почти все минералы, найденные в Хибинах, и много других, которые можно встретить лишь в одном-двух местах в мире или вообще больше нигде не встретить. Например, пока не обнаружен в других местах иль-майкоит - разлагающийся в воде минерал желтого цвета или золо­тисто-солнечный раит (названный в честь знаменитой лодки "Ра", на которой совершал плавание Тур Хейердал), а виллиомит, найденный в Ловозерском массиве, до этого встречался лишь у берегов Юго-Западной Африки.

Хибинский массив и связанные с ним Ловозерские Тундры представляют совершенно исключительный интерес как научный так и практический по своим минералам и тем химическим элементам, из которых они слагаются. Это действительно одно из немногих мест земного шара, где мы наблюдаем, накопления редчайших минеральных видов, из которых очень многие до сих пор больше нигде не встречены, а также скопления редких химических элементов в грандиозных масштабах, определяющих их промышленную ценность.

Хибинские и Ловозерские Тундры замечательны не столько разнообразием тех химических элементов (всего 36 элементов, считая за 1 всю группу редких земель), из которых они сложены, сколько исключительною распространенностью некоторых более редких тел, как циркония, титана и редких земель.

В порядке понижения роли отдельных химических элементов пропорционально большей или меньшей их встречаемости их можно разделить на пять групп:

I. Характерные, наиболее распространенные, накопленные в особенно значительных количествах: натрий, алюминий, фосфор, титан, цирконий.

П. Элементы играющие роль: кислород, фтор, кремний, хлор, калий, железо, редкие земли, стронций, сера.

III. Элементы среднего значения: магний, кальций, марганец, водород, углерод, барий, ванадий.

IV. Элементы малого значения: молибден, свинец, цинк, медь, торий, галлий.

V. Элементы редкие (в следах): иттрий, гафний, литий (?), серебро, висмут, никель, золото (?), бериллий, мышьяк.

Мы видим уже из этого списка, что промышленное значение должны иметь в Хибинах именно элементы первой группы - фосфор (апатит), натрий и алюминий (нефелин) и руды титана и циркония. Самые замечательные минералы Хибин образованы из сочетания кремнезема, окиси титана, циркония, редких земель и иногда фтора,и редкоземельного минерала – лопарит.