Марганцовисті породи і марганцеві руди.

Mn широко розповсюджений у земній корі. Його кларк у літосфері 0,1%. Найбільші концентрації Mn приурочені до порід ультраосновного і особливо основного складу. Кларки концентрації Mn у промислових рудах високі і складають 200 – 400, але, не дивлячись на це, родовища Mn осадочного генезису зустріча-ються порівняно часто.

Поняття “ марганцовиста порода” і “ марганцева руда” досить невизначені. До групи марганцовистих порід звичайно відносять породи, що містять перші проценти Mn, в якій би формі він не знаходився. Знаходження таких порід вже свідчить про минулу аномальну поведінку Mn і вимагає обов’язкової оцінки території на марганцеві руди.

Єдиного Госту на марганцеву руду немає. Це пояснюється в першу чергу тим, що Mn застосовується в різноманітних галузях народного господарства: в чорній мета-лургії, як легуюча добавка при виплавці якісних сталей (головний споживач), у кольо-ровій металургії, в хімічній промисловості, в скляній та керамічній промисловості, тощо. Кожне виробництво пред’являє свої вимоги до марганцевої руди.

В СРСР для кожної групи родовищ, які експлуатуються (а їх всього чотири: Нікополь-ська в Україні, Чіатурська в Грузії, Карахсальська і Джездинська у Центральному Казахстані) були встановлені свої вимоги.

Детальна технологічна класифікація Mn руд була розроблена А.Г.Бетехтіним, але зараз вона має лише наукове значення.

Для загального орієнтування при геологічних дослідженнях досить мати на увазі наступне: промислові руди Mn, що не потребують збагачення, повинні вміщувати 35-40% металу. Сира ж руда при умові її легкого збагачення (флотації, розсіювання та ін.) може містити порядку 10-20% Mn. Руди, які важко збагачувати (наприклад, представлені силікатами Mn), поки що взагалі не використовуються промисловістю.

Мінеральний та петрографічний склад Mn руд і марганцовистих порід. Переважна більшість рудних мінералів Mn зустрічається у формі тонкоди-сперсних коломорфних утворень, які важко піддаються діагностиці. Більше того, у складі Mn мінералів дуже часто присутні різноманітні домішки, форма входження котрих у гратку мінералів неясна.

Найбільшу промислову цінність складають кисневі сполуки Mn (таб 1). Варто мати на увазі, що під псиломеланом звичайно розуміється група гідрооксидів Mn складного і непостійного складу. Порошкуваті ризновиди псиломелану часто називають вадом. Відмічається здатність псиломелана сорбувати Ва, Сі, Со та інші елементи.

Таблиця 1.

Вміст Mn в промислових мінералах Mn руд.

Назва мінералів	Хімічний склад	ВмістMn в %	Примітка
Псиломелан	MnO, MnO2, nН2О	До 65
Піролюзит	Mn O2	63,2
Манганіт	MnOOH	62,5
Гаусманіт	Mn3O4	72,0
Брауніт	3Mn2O3. MnSiO3	70,7
Родохрозит	MnCO3	47,8
Олігоніт	(Fe,Mn) СО3	32,2
Манганокальцит	(Mn,Са) СО3	35,5
Родоніт	(Fe,Са, Mn)SiO3	До 35,6
Спессартин	Mn3Al2 (SiO4)3	33,3
Рамсделіт	MnO2
Криптомелан	К2, (Н2О),Mn8-х(О,ОН)16
Романешит	(Ва,Н2О)2 Mn5O10
Тодорокіт	(Na,Ca,K,Mn)(Mn,Mn,Mg)6O12 3H2O; або (Mn,Mg,Ca,Ba,K,Na)2Mn5O12 3H2O; або (Ca,Na,K,Ba,Al)(Mg,Mn,Zn)Mn5O12 3H2O
Ранс’єіт	Ca2Mn,(Mn6 Mn2O16) 6H2O
Бьорнесит	(Ca,Mg,Na2K2)* (Mn,Mn,)(O,OH)2 де Х < або=1
Нсутит	MnO2
Вернадит	MnO2 (R2O,RO,R2O3),де R-Na,K,Ca,Fe та ін.

Окрім кисневих сполук, в деяких промислових родовищах широко розповсюджені його карбонати. Найбільш цінний карбонат – родохрозит, як правило, у чистому вигляді не зустрічається, тому що завжди вміщує ізоморфну домішку заліза, кальцію, магнію і часто переходить у манганокальцит або ж олігоніт.

Силікати Mn самостійного промислового значення не мають, але по ним часто розвиваються високоякісні окисні руди. Найбільш розповсюджені серед силікатів Mn – родоніт (орлець), який використовується як цінний виробний камінь, бустаміт і марганцевий гранат – спесартин.

Типи Mn руд. Марганцеві руди підрозділяються на три мінералого-петрографічні типи, різко відмінні за своїми технологічними властивостями: окисні, карбонатні і силікатні. До них тісно примикають окиснені, що виникли в корах вивітрювання на карбонатних і силікатних марганценосних породах.

Окисні руди складаються переважно з мінералів оксиду і гідрооксиду Mn. Серед окисних руд виділяються два різновиди: неметаморфізовані руди та руди, що в тій чи іншій мірі піддалися метаморфізму.

Неметаморфізовані руди вміщують головним чином псиломелан, піролюзит, вернадит і в меншій мірі манганіт. Це,звичайно, легко збагачувані, найбільш цінні для промисловості конкреційні або ж оолітові різновиди. Вміст Mn в концентратах, які з них отримуються досягає 45-50%. Цей же мінеральний склад характерний і для залізо-Mn конкрецій, що утворюють обширні поля на дні сучасних океанів.

Метаморфізовані окисні руди Mn вміщують переважно брауніт і гаусманіт. Це щільні, часто окремнілі чорного кольору породи, які окрім мінералів Mn, вміщують різноманітні форми кремнезему. При збагаченні частина кремнезему завжди лишається з мінералами Mn, що не дозволяє отримувати з цих руд високоякісні концентрати. Метаморфізовані окисні руди характерні для Mn родовищ складчастих областей. Промислові скопичення їх відомі в кремнисто-карбонатних і ефузивно-кремнистих марганценосних формаціях Казахстану (верхній девон), Уралу (девон-нижній карбон), Кавказу (крейда-палеоген).

Окиснені руди виникають в обстановках широкого розвитку кір вивітрювання на породах та рудах, котрі вміщують Mn. Вони завжди представлені сполуками гідрооксиду Mn, і лише у невеликих кількостях вміщують конкреції манганіту і піролюзиту.

Особлово широко окиснені руди розвинуті в сучасній тропічній зоні Землі, де вони входять до складу молодих (кайнозойських) латеритних покровів. Крупні родовища високоякісних окислених руд Mn відомі в Індії, Бразилії, Західній Африці, Австралії. Повсюдно вони приурочені до кайнозойських кір вивітрювання на докембрійських гондитах.

Карбонатні руди за своєю природою бідні на Mn. Часто вони представлені вапняками та доломітами з більш-менш багатим вкрапленням родохрозиту і мангнокальциту.

Вміст Mn у “сирій” карбонатній руді не перевищує 13-20%, але, не зважаючи на це, карбонатні руди, особливо позбавлені фосфору, представляють інтерес для металургійної промисловості, тому що одночасно являються і флюсом, необхідним при доменній плавці залізних руд.

Свіжі карбонатні руди являють собою щільні, відносно важкі (густина родохрозиту 3,6 – 3,7 г /см³.) світло – сірі породи, які зовні іноді важко відрізнити від вапняків або доломітів. У природних відслоненнях вони виділяються постійною присутністю чорних гнізд і тонких прошарків гідрооксидів Mn. Карбонатні руди найбільш широко розповсюджені у фанерозойських і верхньопротерозойських Mn родовищах. Вони утворюють або самостійні пластові тіла серед карбонатних товщ (наприклад, Усинське родовище в Кузнецькому Алатау), або фаціально заміщують окисні руди по мірі руху вглиб басейну рудонакопичення (Чіатурський, Південно-Український марганценосні басейни).

Силікатні руди звичайно представлені родонітом і спессартином, часто з домішкою брауніту, а іноді йоганситу (Mn. СаО. 2SiO2) та інших алюмосилікатів, які вміщують Mn. Силікатні руди Mn поки що не використовуються промисловістю, тому що вміст металу в них невеликий і руди практично не збагачуються існуючими методами. Силікітні (метаморфізовані) руди Mn найбільш характерні для докембріських утворень, де вони асоціюють з кварц-гранатовими породами – гондитами.

Особливе місце серед силікатних руд Mn займають руди болгарського родовища “ Оборочище” палеогенового віку. Ці руди представлені гідросилікатом Mn, який вміщує до 28% металу.

Генезис і класифікація Mn порід. Марганцеві руди осадочного походження утворилися в результаті хемогенного і біохемогенного осадження в умовах мілководних морських заток і прибережної частини моря, а також в озерно-болотних умовах на суходолі. Тому ці утворення класифікуються як за мінеральним складом (про що вже йшлося вище), так і за умовами утворення (таблиця 2).

Таблиця 2. Класифікація Mn руд за Логвиненком (1984).

Генезис	Мінеральний склад: Окисний і гідрооксиди Mn.	Мінеральний склад: Карбонатний
1. Хемогенні або хемобіогенні
А. прибережно-морські, що утворилися у спокійних водних умовах.	Пластові скопичення серед кремнистих порід.	_
Б. Те саме, але утворене у відновній у відновній обстановці.		Марганцовисті вапняки і карбонатні руди Mn.
В прибережно-морські.що утворилися в умовах хвилювань і течій.	Пластові і лінзовидні скопичення Mn серед уламкових порід.
Г. озерно-болотні	Залізо-марганцеві утворення переважно сучасних боліт і озер Півночі.
Д. Глибоководні морські	Сучасні конкреції ложа океану
П. Хемогенні Кори вивітрювання	Руди кори вивітрювання.

Джерелом Mn являються кристалічні породи. Переноситься,мабуть, у вигляді колоїдів гідрооксиду Mn, частково в йонній формі. Причиною осадження Mn являються коагуляція колоїдів і, можливо, діяльність бактерій.

Пластові скопичення Mn руд, які асоціюють з кремнистими породами, утворилися в прибережній області неглибокого моря, про що свідчить характер осадків, домішка теригенного матеріалу (в тому числі і піщаного), органічні рештки.

Нагромадження Mn пов’язане з коагуляцією колоїдів чотирьохвалентного Mn, принесеного з суходолу.

У мілководній області, де, завдяки хвилюванням, у великих кількостях присутній кисень, формуються окисні руди, на більших глибинах у відновній обстановці – карбонатні руди (двохвалентного Mn). В такий же спосіб утворюються багаточисельні марганцеві конкреції у глибоководних океанічних мулах.

Рідше зустрічаються марганцеві руди, які асоціюють з вапняками і пісковиками. Для руд першого типу характерна значна домішка карбонату кальцію, для руд другого типу – підвищений вміст кремнезему за рахунок уламкового кварцу. Виникнення подібних родовищ також пов’язують з привносом колоїдів окису Mn і їх коагуляцією у області накопичення хемогенних мулів і піщаних осадків.

І, нарешті, широко відомі болотно-озерні руди Mn, в яких він у вигляді гідрооксидних сполук асоціює у різних пропорціях з оксидами і гідрооксидами Fe (лімоніт – псиломеланові руди боліт, торфовиськ Фінляндії, Карелії, Швеції та ін).

Марганценосні відклади та марганценосні руди приурочені до суворо визначених парагенетичних комплексів порід – марганценосних формацій. Останні об’єднуються в три крупних групи: теригенну, карбонатну і кремнисту. Крім того, окремо можуть бути виділені гондитова формація, як комплекс глибокометаморфізованих порід і формація марганценосних кір вивітрювання.

Група теригенних морганценосних формацій включає піщано-глинисту і конгломерато-пісковикову. Загальними ознаками цієї групиє:

1.Переважання у розрізі піщаних і глинистих відкладів. Пісковики і піски часто поліміктові, польовошпатово-кварцові з глауконітом. Глини звичайно монтморилонітові, кремнисті або карбонатні, іноді переходять у мергелі і опоки;

2. Приуроченість до прибережних фацій крупних середконтинентальних басейнів, розташованих на стабільних ділянках земної поверхні. Максимально рудоносні нижні частини трансгресивних серій, що утворилися, мабуть, в умовах семиарідного клімату;

3. Присутність у складі областей зносу кір вивітрювання або порід основного чи ультраосновного складу з підвищеним вмістом Mn.

4. Приуроченість до відклаадів пізньопротерозойсько-ранньокембрійської, пізньодевонської, пермської та палеогенової епох марганценагромадження.

Група карбонатних марганценосних формацій. Загальними ознаками цієї дуже різнорідної групи є:

1.С кладний поліпородний склад з обов’язковою присутністю змішаних кремнисто-глинисто-вуглисто-карбонатних порід, часто залізних руд, іноді туфового матеріалу. Характерний підвищений кларк Cu, Pb, Zn, іноді Со і V.

2. Приуроченість до крайових частин морських басейнів, вірніше, до зон зміни теригенного осадконагромадження карбонатним. Карбонатні марганцеві утворення звичайно несуть ознаки арідних обстановок часу їх накопичення: наявність шарів гіпсів, ангідритів, червонокольорових поліміктових пісковиків (карбонатні марганцеві відклади Передуралля, Прикарпаття (В.Х., Марокко та ін). Навіть високопродуктивні вуглисто-кремнисто-карбонатні марганценосні відклади верхнього девону в Центральному Казахстані можуть бути віднесені до субарідних утворень, оскільки органічна речовина, що міститься в них, у значній мірі відноситься до бітумного ряду, тобто формувалася у морських басейнах;

3. Нагромадження осадків в умовах неспокійного тектонічного режиму, звичайно вслід за проявом в районі інтенсивної вулканічної діяльності. Це або міогеосинклінальні зони древніх геосинкліналей, або схили передових прогинів і областей пізньої активізації.

Роль вулканічного матеріалу в карбонатних марганценосних утвореннях, як правило, невелика. Більшість з них (наприклад, карбонатні марганценосні товщі Башкірського Передуралля, Центрального Казахстану та ін.) вміщують мало вулканогенного матеріалу. В той же час відомі розрізи марганценосних товщ (наприклад, родовища Кузнецького Алатау), де поряд з карбонатними відкладами істотну роль у складі утворів відіграє ефузивний матеріал. Правда, необхідно особливо підкреслити, що рудні тіла у всіх випадках приурочені виключно до прошарків осадочних порід;

1. Дуже строкатий склад руд. Родохрозит і манганокальцит, які, здавалось би, повинні переважати у рудах цієї групи утворень, широко розвинуті тільки у власне доломітово-вапняковій. В інших утвореннях карбонатної групи переважають окисні руди цілком задовільної якості;

2.приуроченність родовищ до відкладів пізньопротерозойсько-ранньокембрійської, пізньодевонської та кам’яновугільної епох марганценагромадження.

Група кремнистих марганценосних формацій. Загальними ознаками цієї групи є:

1. різке переважання кремнистих порід-яшм, кремнистих сланців;

2. частота, майже обов’язкова присутність вулканогенних порід-порфіритів кислих ефузивів, а такої їх туфів і туфітів. При цьому марганцеві руди завжди приурочені до кремнистих порід. Рудопрояви або підвищені концентрації Mn, що іноді спостерігаються безпосередньо серед ефузивних порід кремнистих утворів, завжди виявляються безперспективними, що мають лише мінералогічний інтерес;

3. приуроченість головним чином до геосинклінальних структур (частіше до їх евгеосинклінальних зон). Нагромадження Mn руд відбувалося у морських басейнах, які звичайно характеризувалися проявом вулканічної діяльності;

4. практична відсутність якісних руд;

5. часто спостерігається підвищений вміст Cu, Pb, Zn, іноді Ni,Co,V і Cr

. Гондитові марганценосні формації являють собою глибокометаморфізовану товщу гранулітової і частково зеленосланцьової фацій метаморфізму, яка складається переважно з кварц-спесартинових кристалічних сланців (гондитів), кварцитів, залізистих кварцитів, глибокометаморфізованих вулканітів. Іноді присутні лінзовидні тіла брауніт-гематитових і браунітових руд, практично відсутні промислові родовища Mn, котрі, як правило, входять до складу не використуваних промисловістю вбогих силікатних руд. Гондити широко розвинені на багатьох древніх щитах серед архейських і, головним чином, протерозойських відкладів. В бувшому СРСР гондити відомі на Балтійському щиті, на півдні Сибірської платформи і на Далекому Сході.

Марганценосні кори вивітрювання виникають в умовах відносно розчленованого рельєфу (горбистого, низькогірного) і вологого теплого клімату, зумовлюючого розвиток древесної, а потім трав’янистої рослинності та інтенсивну фільтрацію прісних агресивних вод через товщу марганценосних порід.Утворення власне елювіальних родовищ Mn, що відбувається шляхом відносного збагачення Mn порід у процесі їх вилуговування, вимагає присутності в материнській породі не менше 2-5% Mn – в силікатних. При менших вмістах в корінних породіх можливе виникнення так званих, або інфільтраційних, або гіпергенно-метасоматичних руд.

Марганценосні кори вивітрювання часто вміщують родовища високоякісних руд, що особливо характерно для сучасної тропічної зони Землі.

Еволюція марганценагромадження в історії Землі. Докембрійський етап розвитку Землі явився часом нагромадження величезних кількостей Mn (М.М.Страхов,1968 р.). Але не дивлячись на загальні великі запаси Mn у докембрії не утворює промислових родовищ, а головним чином у силікатній формі (спесартин, менше родоніт) входить у склад гондитових формацій. Вміст Mn в гондитах звичайно не перевищує 10-15%.

Гондити з бідними силікатними рудами найбільш характерні для архею. Дрібні родовища Mn з запасами у перші десятки млн. т. з’являються лише у відкладах протерозою, де вони представлені шарами і лінзами браунітових руд, які залягають серед різноманітних кристалічних сланців і гнейсів.

Інший тип Mn утворень, який характеризується широкою участю в їх будові карбонатних і кремнисто-карбонатних відкладів з’являються в ранньому кембрії (Дурновське родовище – на Салаїрі, Усинське – в Кузнецькому Алатау). Відповідно із зміною складу відкладів змінюється і тип руд: від силікатних до окисних і карбонатних, суттєво родохрозит-манганокальцитовим.

Новий потужний етап марганценагромадження відноситься до девону. В цей час були сформовані чисельні дрібні родовища на західному борту Магнітогорського синклінорія і в евгеосинкліналі Алтаю. Ці родовища, які входять до складу ефузивно-кремнистих утворів, вміщували звичайно силікатні руди Mn з більшою або меншою домішкою родохрозиту і брауніту. Важливою особливістю цих утворень являється відособлене перешарування ефузивних і осадочно-кремнистих відкладів, що свідчить про накопичення Mn не в періоди активізації вулканізму, а, навпаки, при його різкому затуханні. Взагалі безпосередній зв’язок промислового нагромадження Mn з вулканічними процесами досить проблематичний, а в ряді випадків – просто недовідний.

В кінці девону – початку пермі марганценагромадження інтенсивно продовжувалося в прибережних частинах морських басейнів Уралу та Казахстану. Характерною особливістю цих басейнів являлось періодичне поступлення до них вулканогенного матеріалу.

Кінець палеозойської і мезозойської ери характеризується порівняно незначним накопиченням Mn руд. Марганцеворудний процес найбільш широко і потужно проявився на наступному – кайнозойському етапі розвитку Землі. В середині палеогену спостерігається формування родовищ Південно-Українського марганценосного басейну, виникають родовища у Болгарії, в Закавказзі, на Уралі.

Марганцеві руди цих родовищ накопичувалось в окраїнних зонах крупних басейнів в умовах повільної спокійної трансгресії моря на суходіл, складений у значній мірі елювієм порід, відносно збагачених Mn (габро-амфіболіти та ін).

До кінця палеогену і ло четвертинного періоду відноситься формування крупних промислових родовищ Mn формаціх кір вивітрювання. І, нарешті, на сучасному етапі розвитку Землі широке розповсюдження отримало накопичення Mn на великих просторах дна Світового океану. Генезис цих рудних нагромаджень поки що не зовсім зрозумілий. Досить вірогідно, що вони являються продуктами гальміролізу – підводного вивітрювання, що супроводжується частково сорбцією Mn з океанічних вод

Деякі рекомендіції по пошукам і польовому визначенню Mn руд.

Окисні і окиснені руди Mn мають характерний чорний колір і чорну риску. Їх важко сплутати з будь-яким іншим типом порід, за винятком вуглистих. Від останніх вони у штуфі відрізняються більшою масою. Більш визначену відповідь дає обпалювання зразка на вогнищі: марганцеві сполуки знебарвлюються.

Оскільки навіть невеликий вміст окисних сполук Mn надає породі темного кольору, слід мати на увазі, що не кожна чорна марганцовиста порода виявиться марганцевою рудою. Дуже часто виявлення багаточисельних чорних плівок, кірочок і навіть прошарків з вмістом Mn до 30-50%, які виникають на поверхні порід, що вивітрюються, приводило до хибного заключення про виявлення родовищ Mn. При перевірці заявок вивлялося, що зона окислення збагачена Mn, має потужність перші десятки см. і формується або над бідними непромисловими силікатними рудами, або над карбонатними породами з підвищеним кларком Mn. Особливо часті подібні випадки в Сибіру і на Далекому Сході, де практично відсутні потужні кори вивітрювання, здатні сформувати промислові родовища окислених руд.

У зв’язку з цим виявлення на поверхні і у відслоненнях Mn завжди вимагає проведення гірничих робіт для встановлення складу, “материнських” не окислених порід, тобто формаційної належності виявленого рудопрояву.

Значно складніше вирішується питання з макроскопічним розпізнаванням силікатних і особливо карбонатних руд Mn, Першою ознакою у цьому випадку знову-таки являються примазки, плівки, характерні дендрити оксидів Mn чорного кольору, які виникають на поверхні карбонатних і силікатних порід. У випадку присутності серед силікатних руд родоніту останній пізнається за дуже характерним рожевувато-лиловим кольором. Карбонатні ж руди, які підняті з глибини із свердловини чи взятими із забою штольні, тобто неокиснені, зовні не відрізняються від вапняків і особливо від нескипаючих від НСІ доломітів лише забільшою густиною і не завжди вловлюваному рожевуватому кольору.

У зв’язку з цим при роботах в областях можливого розвитку морганценосних карбонатних утворень, особливо манганокальцитових, необхідно використовувати польові методи діагностики Mn або відбирати на аналізи всі “підозрілі” зразки. При виявленні Mn рудопроявів слід мати на увазі, що:

1. марганцеві руди в карбонатних формаціях часто асоціюють із стратиформними родовищами свинцю і цинку і можуть являтися своєрідною пошуковою ознакою на останні;

2. Mn у корах вивітрювання і продуктах їх перевідкладення часто знаходиться в парагенезисі з кобальтом. Асболани – Со-носні вади являються головними носіями Со в його родовищах, пов’язаних з корами вивітрювання ультраосновних порід;

3. Відомі також Mn руди, які вміщують золото.

Дата добавления: 2015-08-10