Россыпи

Редкометальные минералы, устойчивые к химическому и физическому выветриванию, накапливаются в россыпях. Минералы группы танталита — колумбита концентрируются в россыпях ближнего сноса, коренным источником которых могут быть редкометальные граниты и пегматиты. Запасы таких россыпей обычно невелики, но в Африке они отрабатываются в основном дешевым старательским способом. До 1960 года главным поставщиком ниобиевых (колумбитовых) концентратов была Нигерия, где на плато Джое разрабатывались выветрелые граниты и россыпи в рыхлых отложениях, намытых реками. В настоящее время, когда на мировом рынке ощущается острая нехватка тантала, его старательская добыча из россыпей и кор выветривания активизировалась во многих странах Африки — Конго, Нигерии, Бурунди, Руанде. Тяжелые минералы циркония и РЗЭ (циркон и монацит) концентрируются в крупных пластоообразных прибрежно-морских россыпях, главными полезными минералами которых являются ильменит (FeTi0₃) и рутил (ТЮ₂), служащие сырьем для производства титана. Несмотря на относительно низкое содержание тяжелых минералов (обычно 5—15% в кварцевых песках), россыпи выгодно отрабатываются сравнительно простыми и дешевыми способами. Из прибрежно-морских россыпей и по сей день извлекают 100% добываемого в зарубежных странах циркона, а также некоторое количество монацита.

1Карбонатиты и коры их выветривания

Карбонатиты — продукты кристаллизации глубинных карбонатных расплавов (магм). Месторождения карбонатитов и их кор выветривания (Nb), а также коренных карбонатитовых месторождений (La, Ce, Pr, Nd) были открыты и разведаны уже после второй мировой войны, когда интерес к использованию редких металлов начал стремительно расти. По сравнению с пегматитами и россыпями это были богатые и очень крупные месторождения, два из которых были быстро освоены промышленностью и стали основными источниками ниобиевого и редкоземельного сырья в мире: Араша в Бразилии и Маунтин-Пасс в США. Запасы полезных компонентов в них измерялись уже несколькими миллионами тонн при содержании в первом из них 2,5% Nb₂O_s (в коре выветривания), во втором 7—8% TR₂0₃. Щелочные интрузивные комплексы, включающие карбонатиты, залегают среди древних пород, возраст которых на сотни миллионов лет превышает возраст самих месторождений: мезозойский (120—90 млн лет) и палеозойский (550—250 млн лет) для пирохлоровых карбонатитов и позднепротерозойский (-1400 млн т) для бастнезитовых. К настоящему времени на земном шаре известно около 20 месторождений пирохлоровых карбонатитов и их кор выветривания. Из коренных карбонатитовых месторождений, в которых содержание пирохлора в руде обычно не более 1—1,5%, разрабатывается только месторождение Сент-Оноре в Канаде (0,9% Nb₂O_s в руде). В корах выветривания карбонатитов концентрация пирохлора увеличивается в несколько раз, поскольку породообразующие минералы кальция и магния при выветривании растворяются и выносятся. Вертикальная протяженность кор выветривания в тропических странах достигает сотен метров, а занимаемая ими площадь — нескольких десятков квадратных километров. Только одно месторождение Араша в Бразилии способно обеспечивать современный уровень производства и потребления ниобия в течение 500 лет, а в мире известны еще более крупные и богатые месторождения этого типа. Уникальное по богатству руд Томторское месторождение (рис. 4), недавно разведанное на севере Якутии, на отдельных участках содержит руды с 6—8% Nb₂O_s и 12% TR₂0₃. По запасам пирохлоровых руд держит первенство месторождение Сейс-Лагос в Бразилии, ресурсы Nb₂O_s в котором определены в 80 млн т при его содержании 2,5%. Среди бастнезитовых (редкоземельных) карбонатитов теперь также известны гигантские по запасам и очень богатые месторождения. В Китае в начале 80-х годов XX века освоено коренное карбонатитовое месторождение Баюнь Обо, запасы в котором составляют 36 млн т TR₂0₃ при содержании 5—6 %, а прогнозные ресурсы — около 100 млн т. Самое богатое по содержанию полезного компонента в руде редкометальное месторождение Маунт-Уэлд было в 80-х годах разведано в Австралии. Богатые участки коры выветривания карбонатитов содержат 23,6% TR₂0₃ в расчете на 1 млн т их запасов, а при содержании 16,7% TR₂0₃ запасы увеличиваются до нескольких миллионов тонн. На месторождении Маунт-Уэлд известны также зоны с высокой концентрацией тантала (0,034% Ta₂O_s) и ниобия (0,9% Nb₂O_s). В настоящее время месторождение подготавливается к освоению. В России редкие металлы добывают в бедном по содержанию, но крупном по запасам нескольких металлов Ловозерском месторождении лопарита (см. табл. 1), открытом в 1934 году. Оно расположено на Кольском полуострове и связано с крупным массивом нефелиновых сиенитов — магматических пород, в основном состоящих из алюмосиликатов Na и К. Такие массивы на Земле исключительно редки. Возраст Ло-возерского массива — 300 млн лет. Ловозерское месторождение — главный в России промышленный источник многих видов редких металлов: тантала, ниобия и редкоземельных элементов (лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия и гадолиния).