Изучение гипергенных изменений руд

На поверхности месторождений руды всегда в какой-то степени изменены, изменены они и вдоль зон трещиноватости, вдоль любых тектонических зон (линейные коры выветривания). Это может быть обусловлено современными гипергенными процессами либо же древними, происходившими в предшествовавшие геологические эпохи. В результате первичные руды могут быть нацело изменены на десятки и сотни метров глубины и представлены мощными вторичными образованиями (минералами зоны окисления и цементации, минералами коры выветривания). Если эти процессы практически не проявились, месторождения были слепыми и не обнажались на поверхности или же коры выветривания были смыты, они могут быть весьма мало затронуты вторичными изменениями.

Поэтому с самого начала изучения месторождений необходимо выяснить характер и масштаб развития гипергенных процессов, на какую глубину они проявляются при площадном и линейном их развитии. Если руды сильно изменены и объем их существен, то они выделяются в особый технологический тип, для которого разрабатывается свой технологический режим. Если удовлетворительную технологию для них не удается разработать, заключенные в них запасы металла становятся забалансовыми. Крайне важно при этом установить, где и как проводить границу между первичными и измененными рудами, тем более что переход между ними иногда бывает постепенным. Следует учитывать, что граница это редко бывает ровной и обычно носит волнистый характер, резко опускаясь вдоль всех зон повышенной трещиноватости. Важной задачей является также изучение вертикальной зональности в развитии коры выветривания («профиля выветривания», по И. И. Гинзбургу) и зоны окисления.

Необходимо подчеркнуть, что существенным преобразованиям в зоне гипергенеза подвергаются не только сульфидные руды, на которых развивается специфическая зона окисления (минералогии которой посвящены известные работы В. Эммонса, С.С. Смирнова, Ф.В. Чухрова, Л.К. Яхонтовой и др.), и что интенсивно выветриваются далеко не только ультраосновные породы, на которых возникают коры выветривания, приводящие к возникновению месторождений силикатного никеля. Весьма своеобразные коры выветривания выявлены на рудоносных щелочных породах, карбонатитах, апатит-магнетитовых, карбонат-барит-флюорит-бастнезитовых месторождениях, гельвинсодержащих полевошпатовых метасоматитах и редкометальных пегматитах.

Все измененные гипергенными процессами руды характеризуются рядом специфических особенностей, которые необходимо учитывать при их- минералогическом изучении и при разработке технологии переработки руд.

1. Содержания многих металлов в измененных гипергенными процессами рудах обычно значительно возрастают (золота, серебра, меди, свинца, редких земель, ниобия, фосфора и др.), реже падают (цинк). Поэтому по данным опробования поверхности месторождения нельзя судить об истинных содержаниях.

2. Руды представлены обычно рыхлыми, охристыми, кавернозными и ячеистыми образованиями, сложенными тонкодисперсными агрегативными минералами и их смесями, из которых часто практически невозможно выделить мономинеральные фракции.

3. Минеральный состав руд резко изменяется и усложняется. Например, если первичные руды были представлены одним молибденитом, то в окисленных рудах вместо него встречаются ферримолибдит и другие окислы молибдена, повеллит, вульфенит. Кроме того, существенная часть молибдена бывает связана с гидроокислами железа н ярозитом. Также если в первичных рудах медь бывает представлена одним халькопиритом, то в зоне окисления встречается до 15—20 минералов меди и т. д. Таким образом, резко меняется баланс распределения полезных компонентов по минералам.

4. Некоторые элементы, встречающиеся в первичных рудах в виде изоморфных примесей (например, кадмий в сфалеритах, селен во многих сульфидах, никель в магниевых минералах, серебро в галенитах и др.), образуют в зоне окисления и коре выветривания свои собственные минеральные формы.

5. Если для первичных руд ведущими формами нахождения рудных элементов являются собственные минеральные виды и микровключения в них, а также изоморфные примеси, то для зон гипергенных изменений существенную роль играют процессы сорбции и значительное количество этих элементов находится иногда в сорбированном состоянии на тонкодисперсных охристых образованиях (гидроокислах железа, ярозитах, окислах и гидроокислах марганца и т. д.).

6. Как правило, рудные минералы в зоне гипергенеза покрыты различными пленками и корками, что крайне затрудняет технологические процессы и требует особых приемов для очистки их поверхностей (обтирка, обработка минералов кислотами или другими реагентами, ультразвуком и т. п.).

Все вышесказанное -крайне осложняет как минералогическое изучение руд зоны окисления и кор выветривания, так и разработку для них технологических схем. Для минералогических исследований этих тонкодисперсных агрегативных образований необходимо применение особых методов, подробно изложенных в двухтомном руководстве «Современные методы минералогического исследования», составленном под редакцией Е. В. Рожковой (1969 г.), а также в работе А. Ф. Ли [25].

Окисленные руды, как уже указывалось, необходимо при проведении картирования отдельно оконтурить и во многих случаях (например, при наличии хорошо проработанной зоны окисления на молибденовых месторождениях) проводить для них отдельный подсчет запасов, а если их нерентабельно отрабатывать из-за низкого извлечения, то относить к забалансовым.

На многих месторождениях гипергенные изменения могут быть весьма незначительными, и даже (при не очень детальных минералогических исследованиях) вообще незаметными. Они могут выражаться в появлении вокруг рудных минералов (например, тантало-ниобатов типа пирохлора или редкоземельных минералов) тончайших едва заметных пленок, которые, казалось бы, никак не должны влиять на их технологические свойства. Но обнаружено, что при дроблении руды эти пленки имеют известное значение, способствуя лучшему вскрытию рудных минералов, а при применении флотации или электрической сепарации они играют резко отрицательную роль.

Отобранные технологические пробы, формально представительные по среднему минеральному составу и содержаниям, часто не отражают свойства руд, совершенно не затронутых выветриванием. Поэтому технологические пробы необходимо отбирать только из горных выработок или керна скважин, из участков, не затронутых выветриванием и окислением, на удалении от тектонических зон.