ПРОМЫШЛЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Кафедра месторождений полезных ископаемых

Специальность – Геология (011100)

 

 

РЕФЕРАТ

по неметаллическим полезным ископаемым

на тему:

«Асбест»

 

Выполнила ___________ /А. В. Колбанова/

Проверил_____________ /Ю. Г. Майский/

 

г. Ростов-на-Дону

2007 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

СВОЙСТВА АСБЕСТА.. 3

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ.. 6

ПРОМЫШЛЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫМЕСТОРОЖДЕНИЙ.. 8

ПРИМЕРЫМЕСТОРОЖДЕНИЙ.. 14

Молодежное месторождение хризотил-асбеста. 14

Месторождения хризотил-асбеста штата Аризона (США) 16

Месторождения амозита и крокидолита ЮАР. 18

Бугетысайское месторождение антофиллит-асбеста в Казахстане. 20

МИРОВОЙ РЫНОК.. 23

Графические приложения. 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 31

 

СВОЙСТВА АСБЕСТА

 

Термин <асбест> объединяет различные по своему составу и свойствам минералы: хризотил, крокидолит, амозит, антофиллит, иногда тремолит, актинолит, режикит (близок магнезиорибекиту и магнезиоарфведсониту), родусит (разновидность магнезиорибекита) и др., обладающие способностью разделяться на тонкие волокна. Последние отличаются весьма высокой прочностью, эластичностью и прядильными свойствами, термостойкостью, низкой электропроводностью, кислото- и щелочестойкостью. По своей атомной структуре хризотил принадлежит к минеральной группе серпентина, а все остальные - к группе амфиболов.

Асбест выполняет маломощные жилы и прожилки, причем ориентировка его волокон может быть различной: если волокна располагаются перпендикулярно стенкам жилок (наиболее распространенный случай), то это - поперечно-волокнистый асбест (cross fiber), если вдоль стенок, то это - продольно-волокнистый асбест или так называемые волокна скольжения (slip fiber). Для некоторых видов асбеста характерно разноориентированное, иногда радиальное расположение волокон (mass fiber).

Индивидуальные волокна под электронным микроскопом выглядят как тончайшие трубочки с наружными и внутренними диаметрами в сотые-тысячные доли микронов (мкм). Амфибол-асбесты обладают более грубым волокном: диаметр их волокон измеряется десятыми-сотыми долями мкм. Длина волокон от десятых долей до 160 мм и более, наиболее часто она составляет 2-6 мм.

В настоящее время разделение большей части асбестового волокна и отделение его от измельченной горной массы осуществляется механически на ситах в воздушной струе. Поскольку качество волокна при таком обогащении из-за перетирания снижается, в некоторых случаях куски длинноволокнистого асбеста отделяются из породы вручную.

Хризотил («белый асбест») - волокнистая разновидность водного силиката магния - серпентина, состав которого отвечает формуле Mg6[Si₂O₅](OH)₈ или 3MgO.2SiO₂.2H₂O. В природном хризотил-асбесте содержатся примеси Fe2O3, FeO, Al2O3, Cr2O3, NiO, МnО, CaO, Na2O и H2O. Он слагает жилки в темно-зеленых серпентинитах, обнаруживая обычно поперечно-волокнистую структуру. В плотном куске хризотил-асбест обладает зеленой или желтовато-зеленой окраской и перламутровым блеском, но после расщепления (фибризации) на отдельные волокна превращается в белую пухоподобную массу. Хризотил-асбест имеет весьма высокую температуру плавления (1521⁰C), приблизительно при 700^оC теряет кристаллизационную воду и становится хрупким. По сравнению с амфибол-асбестами менее устойчив к воздействию кислот (разлагается в соляной кислоте); однако он щелочеустойчив, отличается высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами.

Крокидолит («голубой асбест») представляет волокнистую разновидность рибекита. Его химический состав выражается формулой: Na2Fe5[Si4O11]2(OH)2 или Na2O.3FeO.Fe2O3.8SiO2.Н2О. Он встречается в поперечно-волокнистых жилках и имеет серо-голубой цвет, сохраняющийся после расщепления. Обладая несколько меньшей температурой плавления (1193^оC), крокидолит превосходит хризотил своей устойчивостью к кислотам и щелочам, а также прочностными свойствами.

Амозит («коричневый асбест»), являющийся волокнистой разновидностью грюнерита, имеет состав MgFe6[Si4O11]2(ОН)2 или МgО.6FeO.8SiO2.Н2О. Встречается в жилках поперечно-волокнистого строения. Пепельно-серый до коричневого, после извлечения из породы становится белым. Амозит устойчив к действию кислот и щелочей. Имеет сравнительно невысокие температуру плавления (1000-1200^оС) и прочностные свойства.

Антофиллит-асбест имеет состав (Mg,Fe)7[Si4O11]2(ОН)2, характеризуясь переменным содержанием железа. Цвет светло-серый до белого и коричневато-серого. Чаще всего встречается в виде продольно-волокнистых выделений, звездчатых или радиально-лучистых агрегатов. Обладая высокой температурой плавления (1468^оC) и устойчивостью к кислотам и щелочам, он имеет короткое твердое волокно относительно невысокой прочности.

Помимо огнестойкости, устойчивости к воздействию кислот и щелочей и других свойств, промышленная ценность асбеста определяется длиной волокна и его прочностью. Так, по длине волокна хризотил-асбест подразделяется в нашей стране на 8 сортов (от 0 до 7). Для нулевого сорта длина волокна превышает 13 мм, а для седьмого - менее 1 мм. Близкая группировка хризотил-асбестового волокна принята в Канаде: 1 группа (крюд No 1) 18 мм и более; 2- (крюд No 2) 10-17 мм; 3 - (текстильное) 6-9 мм; 4 - (кровельное) 4-6 мм; 5 - (бумажное) 2-4 мм; 6 - (штукатурное) 1-2 мм; 7 - до 1мм.

По прочностным свойствам асбест разделяется на нормальной или высокой прочности (прочность на растяжение около 300 кг/мм2), полуломкий или пониженной прочности и ломкий или слабой прочности (прочность на растяжение 110-220 кг/мм2). Хризотил-асбест пониженной прочности фиксируется в зоне выветривания; для него характерна белесая окраска, низкая распушиваемость, меньшая эластичность и некоторое снижение количества MgO. Ломкий асбест рассматривается в качестве продукта высокотемпературного преобразования нормального хризотил-асбеста; его отличают упругость, меньшая прочность на растяжение, небольшое снижение количества MgO и кристаллизационной воды, увеличение количества FeO.

 

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

 

В промышленности используется волокно длиной более 0,5 мм высокой и пониженной прочности. Оно широко применяется в различных областях промышленности как в чистом виде, так и в соединении с другими материалами (цементом, тканями, картоном и др.). Номенклатура асбестовых изделий насчитывает свыше 3000 наименований.

Основное количество асбеста идет на производство всевозможных асбоцементных (трубы, кровельная плитка, шифер), асбестобитумных и асбестосмоляных изделий, как заполнителя при производстве асфальта и бетона, изготовление различных фрикционных прокладок, дисков сцепления, трансмиссионных и приводных ремней, всевозможных картонно-бумажных изделий.

Хризотил-асбест, не содержащий железа, является электроизолятором и используется в промышленности. Лучшие длинноволокнистые сорта хризотил-асбеста применяются в текстильной промышленности. Наиболее качественное волокно идет на изготовление фильтров. Низкосортный коротковолокнистый асбест используется в черной металлургии как связующий материал при производстве железорудных окатышей.

Крокидолит и амозит широко используются в химической промышленности для производства различных кислото- и щелочестойких изделий. Их длинноволокнистые сорта являются текстильным сырьем. Крокидолит - хороший фильтрующий материал для очистки воздуха от радиоактивной пыли. Он также весьма эффективен в производстве асбоцементных труб, выдерживающих высокое давление.

Амозит находит широкое применение в производстве изоляционных материалов. Основные области потребления антофиллит-асбеста - изготовление кислотостойких фильтров, прокладок и пластмасс.

Асбест широко применяется в технике и строительстве; из него (или из композиций асбеста с другими материалами) получают несколько тысяч изделий.

Асбест групп 0—2 нередко называют текстильным. При его использовании в волокно часто добавляют 20—25 % хлопка. Изделия этого типа (огнезащитные костюмы и фартуки, шлемы, перчатки) необходимы при работе в горячих цехах. Кроме того, из асбеста производят тормозные ленты, уплотняющие про­кладки и набивки для тепловых двигателей, диски сцепления, электроизоляционные тепловые ленты, ткань для турбогенера­торов, трансмиссионные и приводные ремни (термо- и хими­чески стойкие).

Асбест групп 3—5 применяют при изготовлении асбесторезиновых листов, асбестобитумных и асбестосмоляных изделий, ас­бестовых пластмассовых материалов, в том числе химически стойких. Из асбеста групп 4—6 получают асбестовую бумагу и картон, термоизоляционные изделия (с диатомитом и другими минеральными добавками). Асбест используется также как но­ситель катализаторов при получении асбестосиликатных красок и лаков, фильтров, асбестопластиков, асбестоцементных труб (водопроводных, канализационных, мусоропроводных и др.). Ас­бест и цемент входят в состав конструктивных строительных па­нелей для жилых и промышленных зданий, электроизоляцион­ных досок и щитов для электростанций. Асбест — необходимый компонент шифера, широко используемого кровельного мате­риала. Фильтры из картона с добавкой некоторых асбестов (на­пример, боливийского родусит-асбеста) используют, по данным В. Синклера, для очистки воздуха от радиактивной пыли.

Асбест группы 7 используют как связующий материал при получении железорудных окатышей.

 

ПРОМЫШЛЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫМЕСТОРОЖДЕНИЙ

 

В настоящее время ясно выделяются четыре главнейших геолого-промышленных типа месторождений асбеста.

1. Линзо- и трубообразные залежи и жилы с хризотиловой минерализацией в серпентинизированных альпинотипных и стратиформных ультрамафитах дунит-гарцбургитовой (Россия, Канада, Казахстан, КНР и др.) и габбро-пироксенит-перидотитовой (ЮАР. Зимбабве) формаций (на первые из них приходится 92-93 % мировых запасов асбестов и 90% добычи, на вторые - 2-3 % и 8 % соответственно).

2. Пластовые и жилообразные зоны серпентинизации с хризотиловой минерализацией в апокарбонатных магнезиальных породах - скарноидах (США, Россия, КНР).

3. Пластовые жилы с крокидолитом и амозитом в железо-кремнистых породах типа железистых кварцитов и яшм близ контактов с доломитами (ЮАР и др.), включающие до 1,5 % мировых запасов асбестов и около 1,5 % добычи.

4. Гнездо-, линзо- и штокообразные тела с антофиллит-асбестовой минерализацией в апоультрамафитах амфиболито-гнейсовых комплексов (Мозамбик, Индия, Казахстан, Россия и др.), на которые приходится 1,5% мировых запасов и 1,5% добычи асбестов.

Среди месторождений хризотил-асбеста наиболее крупные промышленные образования принадлежат первому типу, в составе которого по характеру жилкования (строению жил асбеста и их взаимному расположению) иногда выделяют баженовский, лабинский и карачаевский подтипы.

Асбестоносные залежи баженовского подтипа представляют собой крупные (до 600 м) крутопадающие тела, вытянутые на значительные (до 4500 м) расстояния; они, как правило, характеризуются концентрически-зональным строением, обусловленным различными типами асбестоносности: просечек, мелкопрожила, мелкой и крупной сеток, простых и сложных отороченных жил (рис. 1).

Простые отороченные жилы находятся в слабо серпентинизированных ультрамафитах, окаймляясь с обеих сторон полосами плотного массивного серпентинита; мощность такой серпентинитовой оторочки в 4-6 раз превышает мощность самой жилы, достигая 5-10, а иногда и 20 см. Для простых отороченных жил характерен наиболее длинноволокнистый асбест (8-25 мм, реже 50-60 мм), а содержание волокна в породе составляет 0,5-2% (реже более).

Сложные отороченные жилы в отличие от простых состоят из серии параллельных прожилков в серпентинитовой массе, причем наиболее мощные из них располагаются по краям таких серий, а к центру их мощность постепенно уменьшается. Такой тип асбестоносности дает более высокий выход волокна из горной массы (от 2 до 10-15%), но содержит меньше длинноволокнистого (текстильного) хризотил-асбеста по сравнению с простыми отороченными жилами.

Если разноориентированные простые отороченные жилы располагаются поблизости, так что их серпентинитовые оторочки сливаются, образуется асбестоносность типа крупной сетки. В ячейках последней размером 0,3-0,6 м иногда сохраняются ядра несерпентинизированных ультрамафитов. В таком типе руд содержится 3-10% волокна, длина которого не превышает 10-20 мм.

В отличие от крупной сетки асбестоносность типа мелкой сетки проявляется в нацело серпентинизированных ультрамафитах, а размер ячейки чаще всего составляет 10-20 см. Средняя длина волокна - 4-10 мм, его содержание в горной массе 8-10% (изредка достигая 20-25%).

Системы параллельных прожилков хризотил-асбеста в сплошном серпентините соответствует типу асбестоносности, называемому мелкопрожил. Руда этого типа характеризуется самым коротким промышленным волокном (1-3 мм), при его содержании в 5-10% (редко до 30%).

Если массивные серпентиниты содержат тончайшие (0,5-1,0 мм) прожилки хризотил-асбеста, то такой тип асбестоносности называется просечками.

В контурах промышленной асбестоносности обычно преобладают мелкосетчатые руды, реже - крупносетчатые и отороченных жил. Наиболее длинное волокно (1,2,3 сортов) содержится в рудах отороченных жил и крупной сетки, однако его содержание невелико (до 8%). В мелкосетчатых и мелкопрожильных рудах количество асбеста иногда может достигать 20-30%, но по длине волокна - это низкие сорта (5,6,7). К рассматриваемому подтипу относятся все крупные месторождения Урала (Баженовское, Киембаевское) и Мугоджар (Джетыгаринское в Казахстане), многие месторождения Сибири (Молодежное, Актовракское, Саянское, Ильчирское и др.), а также месторождения Канады (Блэк-Лейк, Джеффри, Байе-Верте, Кассиар, Клинтон-Крик и др.), Зимбабве (Шабани, Машаба) и других стран.

Рудные тела лабинского подтипа представлены простыми или сложными жилами поперечно-волокнистого асбеста, залегающими вдоль контактов серпентинитов и даек различного состава и прослеживающимися на десятки и сотни метров по простиранию, от нескольких сантиметров до 3-4 метров по мощности. Это месторождения Лабинское на Северном Кавказе, Хавелок в Свазиленде, Нью-Амиантус в ЮАР и др.

Особенностью месторождений карачаевского подтипа является продольно-волокнистое жилкование по плоскостям трещин скольжения в серпентинитах. Представителями подтипа помимо Карачаевского месторождения на Северном Кавказе, являются Ешкеульмесское (Казахстан), Бунайское (Памир), Ист-Броутон (Канада), месторождения штата Вермонт (США) и др. Образование хризотил-асбеста в серпентинизированных и стратиформных массивах ультрамафитов связано с гидротермальными растворами, природа которых дискуссионна. По мнению одних исследователей процессы серпентинизации и асбестообразования обусловлены воздействием гидротермальных растворов собственно ультраосновной магмы, то есть автометаморфическими. Другие полагают, что серпентинизация и сопровождающая ее хризотил-асбестовая минерализация являются продуктом более молодых гидротерм, дериватов гранитоидных интрузий, наложившихся на уже частично серпентинизированные при автометаморфизме тела ультрамафитов.

Процесс серпентинизации ультраосновных пород под действием кремнекислых либо углекислых гидротерм можно представить в следующем виде:

 

3(Mg,Fe)2SiO4	+ 4Н2О	+ SiO2 →	2H4(Мg,Fe)3Si2O9;
оливин	вода	кремнезем	серпентин

 

2(Mg,Fe)2SiO4	+ 2Н2О	+ СО2 →	(Мg,Fe)3SiO9	+ (Мg,Fe)СО3
оливин	вода	углекислота	серпентин	брейнерит

 

При разложении оливина заключающееся в нем железо может частично связываться в виде свободных окислов, образуя цепочки мелких кристалликов магнетита в жилках хризотила. В случае медленного проникновения и циркуляции гидротермальных растворов образуется антигоритовый серпентинит, практически не содержащий хризотила; в условиях быстрого прохождения этих растворов по многочисленным тектоническим и контракционным трещинам в серпентините развивается хризотиловая минерализация.

Месторождения хризотил-асбеста второго типа, связанные с зонами серпентинизации в доломитовых известняках и доломитах, встречаются значительно реже и по масштабу промышленной минерализации невелики. Иногда этот тип месторождений называют аспогашским или аризонским. Для них наиболее характерны единичные жилы (Аспогашское месторождение в России, месторождения Аризоны в США, месторождения Цзиньчжоу и Чаоян в Ляонине и Лайюань в Хебэйе, КНР). Но иногда встречаются и другие типы минерализации: сетчатые жилы, мелкопрожил, просечки (Вангырское месторождение на Полярном Урале). К этому типу относятся также небольшие месторождения в КНР (Пао-Чоу, Лай-Юань), КНДР (Пчогори, Кине), ЮАР.

Все месторождения этого типа считаются контактово-метасоматическими, локализованными в существенно магнезиальных карбонатных породах близ контактов с основными или кислыми изверженными породами. Карбонатные породы близ этого контакта перекристаллизованы и содержат типичные минералы скарнов: форстерит, диопсид, тремолит, гранат и др. Серпентинизация и асбестообразование происходили в гидротермальную стадию контактового метасоматоза по доломитам в условиях привноса кремнекислоты:

 

3СаMg(CO3)2	+ 2Н2О	+ SiO2 →	H4Mg3Si2O9	+ 3CaСО3	+ 3CO2
доломит	вода	кремнезем	серпентин	кальцит	углекислота

 

По трещинам, возникавшим вдоль плоскостей напластования, циркулировали растворы, из которых кристаллизовался обычно поперечно-волокнистый хризотил-асбест; вблизи трещин порода нацело преобразовывалась в серпентинит, а на некотором расстоянии от них происходило лишь частичное замещение с образованием офикальцита (смесь серпентина и кальцита).

Достоинством асбестового волокна месторождений этого типа является исключительно низкая железистость, что предопределяет его использование в электротехнической промышленности.

Месторождения третьего типа, представленные согласными пластовыми жилами поперечно-волокнистого крокидолита или амозита в железо-кремнистых породах, известны в Южной Африке (Трансвааль и Капская провинция, ЮАР) и в Западной Австралии (крокидолит). В разрезе вмещающих пород непременным членом являются доломитовые образования. Формирование этих месторождений связывают с гидротермально-метаморфическими растворами контактового или регионального метаморфизма, привносившими из подстилающих доломитов магнезию и циркулировавшими по межпластовым трещинам в слоях железистых кварцитов, обогащенных натрием. Присутствие здесь графита обуславливало наличие в растворах восстановленных форм железа. При недостатке натрия в замещаемых породах вместо крокидолита кристаллизовался амозит.

Для месторождений антофиллит-асбеста (четвертый тип) характерна связь с метаморфизованными ультраосновными породами и серпентинитами, представленными оливин-пироксеновыми, тальк-брейнеритовыми и другими образованиями в составе амфиболито-гнейсовых комплексов регионального метаморфизма. Их типичными представителями являются месторождения Среднего Урала (Сысертское и др.) и Мугоджар (Бугетысайское и др.) в России и Казахстане, месторождения Финляндии, США, Египта, Сьерра-Леоне и других стран.

Метаморфизованные асбестоносные апоультрамафитовые тела имеют небольшие размеры (десятки-сотни метров), уплощенную вытянутую форму в направлении общего простирания вмещающих гнейсов и амфиболитов, зональное строение. Последнее имеет метаморфическую и контактово-метасоматическую природу. Метаморфическая зональность выражена ядром вторичных крупнокристаллических оливин-пироксеновых и пироксеновых пород, промежуточной зоной существенно антофиллитовых пород и внешней зоной тальксодержащих и актинолитовых пород. Контактово-метасоматическая зональность, как продукт биметасоматоза на контакте апоультрамафитов и алюмосиликатных пород, выражены актинолитовой и тальковой зонами по апоультрамафитам, хлоритовой и слюдитовой - по алюмосиликатным образованиям.

Промышленная асбестоносность целиком включает промежуточную метаморфическую зону, захватывая периферию ядра и внутреннюю часть внешней зоны. Образование антофиллит-асбеста происходило в конце главных этапов метаморфизма на фоне уже обозначившейся метаморфической зональности за счет ранее сформированных антофиллита, ортопироксена и оливина, но предшествовало контактово-метасоматическим процессам, реакционные зоны которых частично замещали рудные тела.

ПРИМЕРЫМЕСТОРОЖДЕНИЙ