22. Геолого-промышленные типы месторождений тантала и ниобия.

В 1801 году был открыт ниобий в колумбите и изначально был назван колумбием. Через год был обнаружен другой элемент, названный танталом. Спустя 40 лет выяснили, что в колумбите есть и тантал и колумбий, а колумбий был переименован в ниобий. Металлический ниобий был впервые выделен в 1864 г., это мягкий светло-серый металл с высокой температурой плавления (2477⁰C). Чистый тантал был получен в 1903 г., он более плотный и более тугоплавкий (3017⁰С) - сопоставим с вольфрамом и рением. В чистом виде эти металлы очень устойчивы к различного рода воздействиям. Почти 70% тантала идет на изготовление конденсаторов, для легирования стали, на космические реактивные технологии. Ниобий используется для легирования стали с высокой коррозионной устойчивостью и высокой пластичностью (трубы для нефти и газа).

Общие мировые запасы ниобия (Nb₂O₅) - 12,9 млн. тонн, разведанные - 4,7 млн. тонн. Из общих запасов более 5 млн. тонн сосредоточены в Бразилии и почти столько же в России. Также ниобием обладают Канада, Китай, Австралия. Мировая добыча ниобия - 30 тыс. тонн в год в пересчете на металл. Годовое потребление - более 30 тыс. тонн. Цена ниобиевого концентрата - 18$/кг.

Общие мировые запасы тантала (Ta₂O₅) - 274 тыс. тонн, разведанные - 86,6 тыс. тонн. Они сосредоточены в Бразилии, Австралии и России. Мировая добыча ниобия - 415-425 тонн в год в пересчете на металл. Годовое потребление - 1,5 тыс. тонн. Цена танталового концентрата - 78,8$/кг.

Тантал и ниобий - родственный элементы, всегда встречаются вместе.

Минералогия - чаще всего минералы образуют непрерывные изоморфные ряды:

Другие рудные минералы: лопарит, воджинит и др.

Масштабы месторождений:

• Крупные - более 500 тыс. тонн ниобия, 10-15 тыс. тонн тантала.

• Мелкие - меньше 100 тыс. тонн ниобия, менее 5 тыс. тонн тантала.

Богатые руды: 4,5% ниобия, 0,025% тантала.

Бедные руды: 0,1-0,15% ниобия, 0,012-0,015% тантала.

Основные промышленные типы месторождений тантала и ниобия:

1. Если Nb/Ta<5, то это танталовое месторождение.

1. Месторождения редкометалльных пегматитов (олово):

• Грин-Бушез (Австралия) - крупное месторождение, составляет основу запасов Австралии. Оно представляет собой серию жил альбит-сподуменовых пегматитов. Наиболее крупные жилы достигают длины 2-3 км, мощностью до 300 м. Содержание тантала 0,036%. Запасы - 34 тыс. тонн. В верхней своей части это месторождение подверглось выветриванию (россыпи), что облегчает его эксплуатацию. Попутные - олово, литий.

• Бикита (Зимбабве) - крупное пегматитовое поле (альбит-сподуменовые), разрабатываются рыхлые коры выветривания. Запасы составляют 700 тонн.

• Берник-Лейк (Канада) – пегматитовое тело над купольной интрузией гранитоидов, параллельно ей, образуя чашеобразную залежь в протерозойских комплексах. Это микроклин-альбит-сподуменовые (зональность: кварцевое ядро, поллуцит, кварц-альбит, микроклин-альбит-кварц) пегматиты. Запасы тантала достигают 4300 тонн при очень высоком содержании 0,023%. Это также литиевое, цезиевое месторождение. Почти 90% всей мировой добычи цезия и 40% тантала раньше обеспечивалось этим месторождением.

• Завитинское месторождение (Забайкалье) – несколько свит линзовидных пегматитов сподумен-кварц-альбитового состава, зональные. Добывают Li, Ta (0,0139%), Be, Sn.

• Вишняковское месторождение (Охотско-Чукотский пояс) – приурочено к палеорифтовой структуре, пегматитовые тела залегают среди амфиболитов и сланцев. Выделено 3 серии пологих жил протяженностью до 2,5 км. Руды состоят из танталита, воджинита, микролита, сподумена, петалита. В висячем боку преобладают Ta и Nb, на глубине – Li.

2. Танталоносные редкометалльные граниты: представляют собой объекты, связанные с грейзенами. Месторождения формируются в нижней части грейзеновых образований, образуют вкрапленные руды (Sn, Be, W, Li).

• Вознесенское месторождение.

• Орловское месторождение (Забайкалье) - несколько массивов гранитоидов, один из которых имеют танталовую геохимическую специализацию. Приконтактовый купол гранитов полностью представляет собой рудное тело. Площадь массива 24х22 км. Минералы: мусковит, циннвальдит, лепидолит, топаз, амазонит, микролит, танталит, колумбит (близки к грейзенам).

2. Если 5,1<Nb/Ta<20, то это тантал-ниобиевое месторождение. Есть сходство с танталовыми месторождениями.

1. Колубмитоносные граниты - плато Джосс (северная Нигерия). В основании - субщелочные граниты, высота 1200-1300 м, площадь гранитов составляет 2000 км². С плато стекают реки и ручьи, разносящие россыпи на 8000 км². Есть несколько таких плато, общей площадью 28 тыс. км². Изначально там извлекали касситерит, затем нашли колумбит и начали отрабатывать старые отвалы. В 90-х годах Нигерия давала 95% добычи ниобия в мире. Возраст гранитоидов - мезозой, в местах активизации платформ. Колумбит здесь - акцессорный минерал гранитов, к акцессорным относятся и касситерит, циркон, монацит. В ряде участков есть грейзенизация, где помимо касситерита есть и вольфрамит. Здесь также есть кора выветривания, перекрытая мезозойскими осадками - россыпи коры выветривания, мощность коры выветривания 30 м. Есть и аллювиальные россыпи с касситеритом и колубмитом. Завпасы тантала – 5,5 тыс. тонн. Питинга (Бразилия) – россыпи колумбита и др. минералов.

2. Редкометалльные щелочные граниты - Улуг-Танзекское месторождение (Тува). Древние толщи прорываются мезозойскими гранитоидами в виде малых интрузий субщелочных биотитовых гранитов, представляющих собой почти полностью рудные тела. Есть метасоматические зоны кварц-альбит-микроклинового состава, с литий-содержащими слюдами, цирконом, минералами РЗЭ, урана. Размер массива 2х1,5 км. Наибольшее количество рудных минералов обнаруживается на его контакте с мраморами и амфиболитами. В краевых частях - пирохлор, в центральных - колумбит. Попутные: РЗЭ, цирконий, гафний, уран, литий, рубидий.

3. Лопаритоносные нефелиновые сиениты - Ловозерский плутон. Это магматическое щелочное месторождение. Это каледонский плутон чашеобразной формы среди архейских гранитоидов, площадь 650 км². Стадии внедрения массива:

1. Сиениты - нижняя часть.

2. Расслоенные луявриты, уртиты, фойяиты - занимают большую часть массива. Расслоенность достаточно тонкая, образует достаточно больше количество фаз. Лопарит - акцессорный минерал, образует скопления, выделяющиеся в виде рудных тел. Больше всего лопарита в нижних частях фаз. Здесь выделено 12 продуктивных лопаритовых горизонтов. Запасы – десятки тыс. тонн.

3. Эвдиалитовые луявриты - крутопадающие тела, расширяющиеся кверху.

3. Если Nb/Ta>20, то это ниобиевое месторождение. Это карбонатитовые месторождение. 25% запасов ниобия - в карбонатитах, 75% - в корах выветривания этих карбонатитов. С карбонатитовыми месторождениями связаны железо, медь (Палабора), апатит, радиоактивные и редкие металлы. Все карбонатиты приурочены к периферическим частям древних платформ.

1. Боррейру-ди-Араша (Бразилия) - 40% нероссийских запасов ниобия, 65% добычи. Это изометричный массив (27 км²) карбонатитов, сложенный пироксенитами, якупирангитами, нефелиновыми сиенитами, карбонатитами. Вмещающие породы - раннепротерозойские кварциты, известняки, филлиты. В самом массиве - полосчатые породы, сложенные магнетитом, флогопитом, пирохлором. Типы руды: магнетит-апатит, магнетит-пирохлор. Содержание ниобия в коренных рудах - 0,1%, в корах выветривания - до 0,4% (мощность коры до 120 м). Общие запасы - 11 млн. тонн, подтвержденные - 4,3 млн. тонн. Мощность коры выветривания 70-120 м. Попутные: торий, уран, РЗЭ.

2. Якупиранга (Бразилия) - карбонатитовый массив овальной формы (7х7,5 км). Внешняя зона - якупирангиты, пироксениты, ядро - карбонатиты. Вмещающие породы – докембрийские сланцы и гранодиориты. Развита зона выветривания и ее делювий (1,5 м). Добывают апатит, титаномагнетит, пирохлор. Месторождение крупное, разрабатывается уже 60 лет.

3. Тапира (Бразилия) - карбонатитовый массив среди докембрийских сланцев, кварцитов. Запасы руды - 200 млн. тонн руды, ниобия - 192 тыс. тонн. В депрессионной структуре развита кора выветривания мощностью до 100 м. Состав: апатит, пирохлор, магнетит, минералы тантала, анатаз - месторождение титана.

 В ряде случаев рудные минералы тантала и ниобия образуют россыпи. Т.е. часто это комплекс коренных месторождений, кор выветривания и россыпей.