07.02.2018

Скарновые месторождения вольфрама


Вольфрамсодержащие скарны повсеместно находятся в известняках, имеющих возраст от докембрия до триаса, и обычно ассоциируются с известково-щелочными интрузивами от среднепалеозойского до позднемелового возраста. Небольшое число чисто метаморфических проявлений вольфрама известно в районах развития метаморфизованных докембрийских пород, в частности в пределах Бразильского щита, но основные запасы вольфрама сосредоточены в известково-силикатных породах, имеющих, по-видимому, метасоматическое происхождение и связанных с известковощелочным плутонизмом. Состав известково-силикатных и рудных минералов вольфрамоносных скарнов свидетельствует о восстановительных условиях, что явно отличает данные скарны от железных, медных и цинково-свинцовых скарнов, связанных с известково-щелочными интрузивами. Эти и другие характерные черты вольфрамоносных скарнов рассматриваются ниже. В табл. 5 приведены в обобщенном виде основные особенности более крупных или лучше изученных вольфрамоносных скарнов мира.

Плутоны, с которыми связаны вольфрамсодержащие скарны, обычно представляют собой штоки и батолиты грубозернистых (мегакристы калиевого полевого шпата) порфировых гранодиоритов и кварцевых монцонитов, как это установлено Бейтманом в районе Бишоп (Калифорния) и Диком на вольфрамово-скарновом месторождении Мак-Миллан-Пасс. Обычной особенностью этих интрузивных массивов является, в частности, наличие аплитовых и пегматитовых линз и даек; Керр заметил эту тесную ассоциацию на многочисленных вольфрамово-скарновых месторождениях западной части США. Отсутствуют признаки, которые бы свидетельствовали о напряжениях при внедрении и быстром высвобождении летучих, а именно нет роя даек, брекчиевых трубок, брекчий дробления и многочисленных трещин. В то же время эти признаки характерны для медно-порфировых плутонов и связанных с ними медьсодержащих скарнов, как это описано Бернемом и Эйнауди. Бернем показал, что избыточное давление, а следовательно, тенденция к трещинообразованию, связанному с высвобождением летучих из магм, уменьшаются с глубиной. Все вышеупомянутые особенности свидетельствуют о том, что крупные, не нарушенные трещинами плутоны, с которыми связаны вольфрамоносные скарны, внедрялись в кору на большей глубине, чем плутоны, с которыми ассоциируется медно-порфировое оруденение.
Видимое изменение интрузивных пород, с которыми связаны вольфрамсодержащие скарны, обычно ограничено узкой зоной эндоскарнов, содержащих близ контактов со скарнами клинопироксен и эпидот, как это отмечалось Тейлором , Эдвардсом и др. и Райтом. Ряд авторов описали обильное развитие кварц-полевошнатовых мирмекитов в интрузивах вблизи скарновых месторождений вольфрамовых руд. В то же время в интрузивных породах отсутствуют признаки высокотемпературных изменений, одновременных с процессом раннего скарнообразования. В небольшом числе случаев изменения, выражающиеся в развитии мусковита (или биотита), кварца и пирита, отмечаются в интрузивных породах рядом с зонами ретроградных изменений в скарнах. Контраст между неизмененными интрузивными породами, связанными с вольфрамоносными скарнами, и сильно измененными интрузивными породами, ассоциирующимися с широко развитыми скарнами медных руд, поразителен, на что указывают Ньюберри и Эйнауди (в печати), и предполагает существенные различия в геологическом положении обоих известково-щелочных типов скарнов.

Вольфрамоносные скарны обычно располагаются в глинистых карбонатных породах и в толщах переслаивающихся карбонатных и пелитовых или карбонатных и вулканических пород (например, Кинг-Айленд, Тасмания; Сангдонг, Южная Корея; Сьерра-Невада, Калифорния). На многих месторождениях вмещающие породы относятся к высококарбонатным, что обусловливает низкую степень окисленности при скарнообразовании. Вольфрамсодержащие скарны обычно находятся в самом нижнем карбонатном слое разреза; типичной вмещающей породой являются загрязненные известняки кембрийского возраста, как это имеет место в Кинг-Айленде (Тасмания), Осгуд-Маунтинсе, Кенеда-Тангстене (Северо-Западные территории), Сангдонге (Южная Корея) и Айванпе (Калифорния).

Метаморфизм нечистых карбонатных пород под влиянием близлежащих плутонов приводит к образованию метаморфических известковых силикатов, как это впервые было отмечено Линдгреном, Барреллом и Гольдшмидтом. Для районов развития вольфрамоносных скарнов характерны пустые, обычно бедные железом известковые силикаты, залегающие под богатыми железом, как правило, шеелитсодержащими скарнами. Эти бедные вольфрамом или вообще не содержащие его породы обычно тонко переслаиваются с вольфрамоносными скарнами, что создает определенные трудности при отработке. Происхождение и значение таких пустых известковых силикатов были предметом оживленных споров. Бейтман отнес зоны бедных железом известковых силикатов, залегающих между скарнами и мраморами, к «зоне осветленных и окремнелых мраморов» и объяснял их происхождение метаморфической перекристаллизацией, сопровождавшей разрушение карбонатного материала. Грей и др. эти же образования трактовали как «известково-силикатные породы» и высказали предположение вопреки предыдущему автору об их метасоматическом происхождении. Сходным образом Ноклберг приписал метасоматическое происхождение пустым волластонит-везувиановым породам, окружающим гранат-пироксеновые скарны в Строберри (Калифорния). Если такие породы относятся к метасоматическим, то их образование должно было происходить в метасоматическую стадию, богатую магнием и алюминием и бедную вольфрамом; если же они метаморфические, то это предполагает наличие загрязненной глинистым материалом карбонатной протопороды. В ряде случаев в нечистых карбонатах могут располагаться бедные железом известково-силикатные прослои (например, в Джонсон-Кэмпе, Аризона). Тот факт, что исключительно чистые мраморы, как это имеет место в Кенеда-Тангстене и Гарнет-Дайке (Калифорния), лишены зон бедных железом известковых силикатов, подтверждает предположение о том, что образование последних обычно связано с загрязнениями в мраморе.

Мрамор, роговики и мрамор с известково-силикатной минерализацией обычно изменены процессами раннего метасоматоза, что приводит к возникновению сложной зональной картины, наблюдаемой как в обнажениях, так и в прозрачных шлифах. Хотя на типичном вольфрамово-скарновом месторождении все типы пород затронуты метаморфизмом, распространение высоких концентраций шеелита ограничено метасоматически измененным мрамором, как это было отмечено на западе США Хессом и Ларсеном и Краускопфом. На толщи переслаивающихся пелитовых роговиков, реакционных скарнов и мраморов оказывает воздействие связанный с магматизмом инфильтрационный и диффузионный метасоматоз. Возникающая при этом минеральная зональность, описанная в Кинг-Айленде (Тасмания), Мак-Миллан-Пасс-Тангстене (Юкон — Северо-Западные территории, Канада), Фудзигатани (Япония) и в центральной Сьерра-Неваде (Калифорния), чрезвычайно постоянна и обусловлена наличием в роговиках пустых пироксен-плагиоклазовых (эпидотовых) скарнов с внешней амфиболовой зоной, а в мраморах — гранат-пироксеновых скарнов с волластонит-везувиановой внешней зоной.

Вольфрамсодержащие скарны обычно стратифицированы; в некоторых случаях (например, Сангдонг, Южная Корея, Пайн-Крик, Калифорния) скарны протягиваются на сотни метров вдоль литологических контактов, но мощность их не превышает 15 м. Жильные скарны редки. Скарны, которые образуются по нечистым мраморам с известково-силикатной минерализацией, грубозернистые, ноздреватые, с неравномерным распределением вольфрама. Минеральный состав скарнов может рассматриваться как функция состава вмещающих пород, степени окисленности, обусловленной интрузивом, и степени окисленности, связанной с боковыми породами.
Ньюберри предложил выделять две основные разновидности вольфрамовых месторождений в скарнах (табл. 6): «восстановленные» («reduced»), или кантунг-мактунгские, типы, которые формируются в карбонатных вмещающих породах или на большой глубине, и «окисленные» («oxidized»), или кинг-айлендские, типы, образующиеся в некарбонатных или гематитовых вмещающих породах или на меньших глубинах. В табл. 7 перечислены вольфрамоносные скарны, выделенные по этому признаку. Восстановленные скарны, подобные тем, которые встречаются в пределах Северо-Западных территорий и территории Юкон (Канада), сложены широко представленными закисножелезистыми ассоциациями, включающими пироксен геденбергитового состава, гранат альмандинового ряда, биотит и роговую обманку. Окисленные скарны, такие, как скарн Лост-Крик, содержат обильные окисножелезистые ассоциации, включающие гранат андрадитового ряда и эпидот. Минеральные составы вольфрамоносных скарнов (рис. 1) образуют непрерывный ряд от преимущественно закисножелезистых разностей (рис. 1, вверху) до умеренно окисных (рис. 1, внизу), что отражает в некоторых случаях тонкие различия в условиях образования. Однако даже те скарны, которые содержат фазы, богатые окисью железа, характеризуются явно более высоким содержанием закиси железа, нем это обычно наблюдается в медьсодержащих скарновых ассоциациях.
Минералы, содержащие воду, в том числе биотит, роговая обманка, актинолит и эпидот, местами обычны для вольфрамоносных скарнов, в частности когда эти скарны примыкают к интрузиву и литологическим контактам или располагаются вдоль главных каналов гидротермальных систем. Зоны гидросиликатов, как правило, секут ранние метасоматические зоны. Грей и др. и Ноклберг наблюдали ассоциации водных минералов, которые размещались между ранними скарнами и интрузивными контактами. Исследователи пришли к выводу, что эти водные минералы были составной частью изотермальной зональной последовательности от интрузива до мрамора. Однако изучение газово-жидких включений, проведенное на месторождениях Кенеда-Тангстен, Сангдонг (Южная Корея), Кинг-Айленд (Тасмания) и на руднике Тангстен-Джим (Айдахо), а также стабильных изотопов в Осгуд-Маунтинсе (Невада) и Пайн-Крике (Калифорния) показало, что водные ассоциации образовались при более низких температурах, чем ранние безводные ассоциации. Типичные температуры составляют 600—500°С для ранних скарнов и 450—300°С для ретроградно измененных пород. Очень высокое содержание вольфрама неизменно связано с ретроградными ассоциациями, включающими большие количества сфена и апатита. Эти соотношения были отмечены Kpayскопфом, Бейтманом и Диком. Химический механизм для объяснения этого явления был предложен Ньюберри, который предположил, что большое количество кальция, освобождающееся при разрушении пироксеновых и гранатовых минералов во время ретроградных изменений, вызывает осаждение вольфрама из раствора.

В некоторых случаях зоны ретроградных изменений пересекают скарны. Они состоят из низкотемпературных ассоциаций, которые располагаются вдоль фронтальной границы мраморов и включают эпидот, хлорит и актинолит с переменными количествами флюорита и шеелита. Такие зоны обычны на Монте-Кристо и Тим-Пиуте в Неваде и иногда встречаются в Пайн-Крике (Калифорния). Сульфиды, в частности халькопирит, пирротин и пирит, как правило, располагаются вместе с продуктами ретроградных изменений у интрузивных контактов и могут переходить на участки развития слюдисто-кварц-сульфидных измененных пород в самом интрузиве. Пирротин и халькопирит обычно присутствуют на месторождении Кенеда-Тангстен; пирит, сфалерит и сульфиды свинца и висмута — в Тим-Пиуте, а халькопирит с подчиненными количествами магнетита, пирита и пирротина располагается вблизи интрузивных контактов на Пайн-Крике. Во всех трех случаях сфалерит находится на удалении от халькопирита и присутствует в меньшем количестве.

В общем по минеральному составу и геологическим характеристикам вольфрамоносные скарны резко отличаются от медных и цинково-свинцовых скарновых месторождений, ассоциирующихся с известково-щелочными интрузивами. Эти различия в основном указывают на то, что образование вольфрамоносных скарнов происходило при более высоких температурах и на большей глубине, чем формирование медных и цинково-свинцовых скарновых месторождений.

Общая мировая добыча вольфрама из скарнов и его запасы рассчитаны по небольшому количеству месторождений: Сангдонг (Южная Корея), Кинг-Айленд (Тасмания), Кенеда-Тангстен (Северо-Западные территории) и Мак-Миллан-Пасс (территория Юкон) в Канаде, Пайн-Крик (Калифорния). Все эти месторождения заключают более 10 млн. т руды (см. табл. 5). Добыча из более мелких (от 1 тыс. до 0,1 млн. т) скарновых тел экономически оправдана только в военное время, когда стратегическая важность вольфрама учетверяет его цену, или же в том случае, когда скарны располагаются вблизи крупных рынков сбыта или непосредственных потребителей. Другие аспекты экономики и истории добычи вольфрама из скарновых месторождений рассмотрены Керром, Ларсеном и др. и Хоббсом и Эллиотом.

Бортовое содержание вольфрама зависит от запасов, метода отработки, географического положения, размеров шеелитовых зерен и извлечения побочных продуктов. При среднемасштабных карьерных операциях на западе США с успехом добываются скарны со средними содержаниями менее 0,35% WO3; при подземных работах на той же площади требуется среднее содержание 0,7% WO3 и больше. В менее доступных районах мира для успешной добычи требуются значительно более высокие средние содержания; например, в пределах Северо-Западных территорий (Канада) при крупномасштабной добыче требуются средние содержания, равные 1% WO3 и больше. Поскольку вольфрамоносные скарны располагаются в нечистых глинистых известняках и в толщах, сложенных переслаивающимися известняками и глинистыми сланцами, то в карьерах при менее селективных методах отработки приходится извлекать значительные количества бедных пелитовых и известково-силикатных роговиков.

Количество шеелита, размер его зерен и содержание молибдена в нем варьируют в зависимости от характера известково-силикатного жильного материала в скарнах, и все три показателя влияют на экономический потенциал месторождения. В общем ранние безводные скарны заключают умеренные и относительно постоянные концентрации тонкозернистого высокомолибденистого шеелита; скарны, измененные ретроградными флюидами, характеризуются очень высокими до низких содержаниями средне- и крупнозернистого низкомолибденистого шеелита. Например, на руднике Сангдонг экономически рентабельные содержания вольфрама отмечаются в скарнах, сложенных ассоциациями биотита и преобладающей роговой обманки (среднее содержание 0,3—2,5% WO3), в то время как неизмененные гранат-пироксеновые скарны характеризуются средними содержаниями 0,5% WO3, лежащими на грани экономической рентабельности. Скарны, в значительной степени подвергшиеся ретроградному изменению, частично пригодны для небольшой селективной отработки, поскольку они характеризуются присутствием эрратических богатых жил и зон измененных пород.





Яндекс.Метрика