Железо-марганцевые конкреции дна океанов

Впервые железо-марганцевые конкреции на дне Тихого океана были открыты английской экспе­дицией на судне "Челленджер" более 100 лет назад. Однако реальные представления об их развитии получены во второй половине текущего столетия, когда стало применяться подводное фотографирова­ние и телевидение морского дна и были разработаны методы подъема глубоководных осадков. Этими исследованиями установлено, что железо-марганцевые конкреции формируются преимущественно в пелагической области океанов и практически отсутствуют в приконтинентальных зонах.

Конкреции и рудные корки на поверхности коренных пород обнаружены в пелагической области прак­тически повсеместно как на дне котловин, так и на склонах поднятий. Мощность железо-марганцевых корок на базальтах и туфобрекчиях изменяется от нескольких миллиметров до 10-15 см. Размеры конкреций - от 1 мм до 1 м в диаметре, наиболее распространены конкреции размером 3-7 см в поперечнике.

Морфологические типы конкреций - сферические, эллипсовидные, лепешковидные, плитчатые, желвакообразные и гроздевидные. Часто эти формы обусловлены конфигурацией обломков пород и ор­ганических остатков, служащих ядрами конкреций. Среди них встречаются обломки эффузивных и ту-фогенных пород, зубы акул и другие органические остатки. Текстуры конкреций и рудных корок -скорлуповато-слоистые, оолитовые, петельчатые, колломорфные, пятнистые и прожилковые - характери­зуют различные стадии их образования в процессе осаждения рудного вещества и в последующих про­цессах метасоматоза и метаморфизма. Главные рудообразующие минералы в конкрециях - вернадит и гидрогетит, реже встречаются другие гидроксиды и оксиды марганца и железа (тодорокит, пиролю­зит, бернессит, раньсеит, криптомелан, браунит и гематит).

Месторождения выветривания

Месторождения выветривания образуются по марганецсодержащим метаморфизованным сили­катным и карбонатным породам. Распространены они главным образом в Индии и Бразилии, а также в Канаде, Венесуэле, Габоне, Гане, ЮАР и Австралии.

В Индии промышленное значение имеют залежи богатых марганцевых руд, сложенные пиролю­зитом и псиломеланом, образовавшиеся в корах выветривания (марганцевых шляпах) гондитов и коду-ритов протерозойского возраста, содержащих (в % мае): Мп - 30-50; SiOj - до 12; Fe - до 14; Р - обычно до 0,2, иногда до 2. Глубина распространения оксидных руд - 10-70 м. Несколько десятков крупных и сотни мелких месторождений богатых марганцевых руд выявлены в центральных и южных штатах Индии.

В Бразилии марганцевые месторождения связаны с железистыми кварцитами, марганецсодержа-щимн карбонатными породами и гондитами в штатах Минас-Жерайс, Байя, Гоя, Мату-Гросу, на терри­тории Амапа. Месторождения в штате Мату-Гросу кембрийского и ордовикского возраста, остальные -протерозойские. В штате Минас-Жерайс имеется более 50 марганцевых месторождений, связанных с железистыми кварцитами и более 100, связанных с марганецсодержащими известняками, доломитами, кварцитами и сланцами, входящими в состав нижнепротерозойских пород серии Минас.

В железистых кварцитах, средняя мощность которых 150 м, обычно встречаются от одного до пяти пластов или линз мощностью 0,5-6 м, обогащенных марганцем. Они прослеживаются по прости­ранию от сотен метров до 10 км. Содержание марганца в них 40-50 %. Отношение Mn:Fe - 3:1, а в гондитах - 8-И 0:1, что позволяет различать руды этих формаций.

Содержание марганца в оксидных гипергенных рудах, образованных по марганецсодержащим доломитам, 30-53 %, кремнезема и железа - до 3 %, фосфора - до 0,1 %. Эти руды отличаются от руд, образованных по силикатным породам, низким содержанием кремнезема и железа.

В ЮАР в районе Куруман (Калахари) месторождения марганца приурочены к основанию толщи железистых кварцитов, перекрытых известковистыми доломитами верхнего докембрия системы Трансвааль. Рудная толща состоит из трех рудных пластов суммарной продуктивной мощностью от 20 до 50 м. Пласты прослеживаются на несколько километров. Руды сложены браунитом, криптомеланом, реже гаусманитом и манганитом. Содержание марганца в рудах - 38-48 %, железа - 4-20. Здесь разра­батываются мощные рудные залежи оксидных марганцевых руд зоны окисления.

НИКЕЛЬ

Кларк никеля - 5,8*10^-3 %, его значение повышается от кислых пород (8*10^-4) к основ­ным (1,6*10^-2) и ультраосновным (2,2*10^-1). Этим определяется связь промышленных концентраций ни­келя с базит-гипербазитовыми магмами подкоровых очагов. В ультраосновных породах никель связан с оливинами, в которых он изоморфно замещает железо и магний, и его концентрации достигают ино­гда 0,4 %. Никель характеризуется большим сродством с серой, поэтому при достаточной концентра­ции ее в магматическом расплаве он обособляется в виде сульфидов вследствие ликвации расплава на силикатную и сульфидную фазы. Вместе с никелем в сульфидный расплав переходят медь, кобальт, платиноиды, часть железа. Вследствие этого образуются специфические по составу сульфидные медно-никелевые руды.

Из гранитоидных магм никель может иногда выноситься гидротермальными растворами вместе с кобальтом, мышьяком, серой, а также висмутом, серебром, ураном и образовывать жильные место­рождения арсенидов и сульфидов.

В гипергенных условиях никель накапливается в корах выветривания, формирующихся на мас­сивах серпентинизированных гипербазитов.

Известно 45 минералов никеля, из них промышленное значение имеют в сульфидных рудах: пентландит (Fe, Ni)₉S₈(22-42 % Ni), миллерит NiS (65), никелин NiAs (44), хлоантит NiAs₂.₃ (4,5-21,2), полидимит Ni₃S₄ (40-54), герсдорфит NiAsS (26-40); в силикатных рудах: гарниерит NiO • Si0₂ • H₂0(NiO - 46 %), непуит 12NiO • 3 Si0₂ ■ 2H₂0 (20-46), ревденскит 3(Ni,Mg)0 • 2Si0₂- 2H₂0 (46) и никельсодержащий нонтронит Fe₂[AlSi₃O₁₀] (ОН)₂ • пН₂0. В зонах окисления мышьяковистых руд развивается аннабергит Ni₃As₃ O_g • 8Н₂0 (37 % NiO), имеющий в основном поисковое значение.

Основные типы никелевых руд - сульфидные медно-никелевые и силикатные никелевые.

В настоящее время выделяют две группы промышленных типов месторождений - магматические и кор выветривания.

В магматических месторождениях сульфидных медно-никелевых руд сосредоточено около 29 % запасов никеля, в латеритных рудах месторождений кор выветривания - более 71 %. Кроме того, ни­кель попутно извлекается из комплексных руд плутоногенных гидротермальных месторождений, в пер­вую очередь принадлежащих рудным формациям - арсенопирит-глаукодот-кобальтиновой, шмаль-тин-хлоантит-никелиновой, пятиэлементной (Ni-Co-Ag-Bi-U).