25. Месторождения редких земель.

Каждый элемент обладает разными свойствами, содержаниями в земной коре. Иттрий относится к этой группе на основе своих свойств и особенностей.

Сейчас эти элементы пользуются все возрастающим спросом, т.к. они используются в современных высоких технологиях: специальные сплавы (сверхмощные магнитные и др.), стекла и керамика, катализаторы при выработке нефти, люминофоры, кинескопы, лазерные системы. Очень часто эти элементы используются в совокупности, но некоторые из них используются раздельно.

Ежегодно возрастает потребность на редкие земли на 10-15% в год.

Подгруппы:

• Цериевая группа TR_Ce: лантан La, церий Ce, празеодим Pr, неодим Nd.

• Средняя группа: прометий Pm, самарий Sm, европий Eu, гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Ho, эрбий Er.

• Тяжелая группа Ln_Y: тулий Tm, иттербий Yb, лютеций Lu, иттрий Y.

С РЗЭ насчитывается около 50 минералов (эвдиалит, циркон и др.), собственно редкоземельных минералов - около 50-60.

Промышленные минералы:

1. Цериевая группа:

• Бастнезит CeCO₃F - содержит около 75% редких земель. Коренные месторождения.

• Монацит CePO₄ - около 60% РЗ. Россыпи, ассоциируются с титан-циркониевыми россыпями.

• Лопарит NaTR(Ti, Nb)₂O₆ - около 30%. Коренные месторождения.

2. Иттриевая группа:

• Ксенотин YPO₄ - около 55-63%. 80% иттриевых элементов, 7-8% - цериевых. Россыпи, ассоциируются с титан-циркониевыми россыпями.

• Черчит YPO₄*2H₂O - около 55%.

• Иттросинхизит CaY(CO₃)F - 45-50%.

• Браннерит (U, Ca, Th, Y)(Ti, Fe)2O6 - 3-4%.

• Апатит - около 1%.

Единицы измерения: триоксид (РЗЭ₂О₃).

Новый тип месторождений: Китай, ионно-сорбированные руды - глины кор выветривания по щелочным гранитоидам. Дают крупные месторождения.

10% элементов иттриевой группы добывается из отходов уранового производства на месторождениях типа Эллиот-Лейк.

В России основным источником РЗЭ являются лопарит и апатит (Ловозерский массив, Меловое месторождение, Ярегское месторождение, Белозимовское - коры выветривания по карбонатитам Ta-Nb, монацитовые концентраты с торием на многих месторождениях). Запасы в России достаточно солидные, но не являются мировыми.

Ресурсы РЗЭ - 210 млн. тонн. Общие запасы - 110 млн. тонн, подтвержденные - 100 млн. тонн. Владельцы: Китай (41%), Россия (18%), США (12%), Австралия (5,2%), Индия (1,1%). Обеспеченность запасами - 2 тыс. лет. Ежегодная добыча - 80 тыс. тонн в пересчете на триоксид. Ведущие страны по добыче: Китай (60%), США (25%), Россия, Австралия. В настоящее время в России добыча РЗЭ прекращена. Высокочистые руды составляют 25% по добыче, но 75% по стоимости. Основные продукты: разделенные оксиды, смешанные оксиды (полировочные материалы, сплавы), разные соединения (хлориды, карбонаты). Мировое потребление - 60 тыс. тонн. Основные потребители: США (почти половину - 29,5 тыс. тонн), Китай (14,5 тыс. тонн), Япония (8,7 тыс. тонн), Россия (480 тонн). В США и Китае в основном используются смешанные руды, в Японии - раздельные руды (для высоких технологий).

Цены на оксиды РЗЭ: смесь - в среднем это 1,15$/фунт (400 гр.), неодим - 7$/фунт, самарий - 79$/фунт, европий - 800$/фунт.

Группы пород, где проявляются РЗЭ:

1. Карбонатиты.

2. Щелочные и нефелиновые сиениты.

3. Субщелочные и щелочные граниты, сиениты, граносиениты.

4. Фосфориты.

Типы месторождений РЗЭ по рудам:

1. TR_Ce:TR_Y>15 - цериевые месторождения. Это бастнезитовые карбонатиты:

   • Маунтин-Пасс (США).

   • Баюнь-Обо (Китай).

2. Цериево-иттриевые месторождения.

• Кора выветривания карбонатитовых месторождений.

• Прибрежно-морские россыпи (ильменит-рутил-циркониевые, с монацитом). Очень характерны для Индии, Австралии, ЮАР, Бразилии. Запасы эти россыпей оцениваются в сотни млн. тонн.

3. TR_Ce:TR_Y<7 - иттриевые месторождения.

• Редкометалльные щелочные граниты с ксенотином.

• Коры выветривания редкометалльных щелочных гранитов (ионно-сорбированные руды).

• Ураноносные конгломераты.

Промышленные типы месторождений РЗЭ:

1. Магматические. Связаны с агпаитовыми нефелиновыми сиенитами.

• Ловозерский массив: расслоенный массив уртитов, луявритов, фойяитов. РЗЭ добываются из лопарита.

• Хибинский массив: апатит среди нефелиновых сиенитов, содержащий цериевыми и иттриевыми элементами. Перспективные минералы: сфен. Массив находится в центре Кольского полуострова. В плане имеет эллипсоидальную форму. Вмещают его архейские гнейсы и зеленокаменные протерозойские породы. Массив в разрезе имеет форму воронки. Расположение пород в плане имеет концентрическую структуру, обусловленную последовательным расположением подковообразных зон (от периферии к центру): хибиниты, рисчорриты, ийолит-уртиты, апатит-нефелиновые породы, фойяиты. Многочисленные месторождения пространственно связаны с коническим интрузивом ийолит-уртитов.

2. Полевошпатовых метасоматитов: РЗЭ входят в пирохлор, фергуссанит. Эти тантал-ниобиевые месторождения с попутной добычей РЗЭ. К полевошпатовым метасоматитам относятся альбитизированные щелочные граниты, альбититы. Примеры: Катугинское, Улуг-Танзекское.

3. Скарновые: связаны со щелочными гранитами и сиенитами. На их контакте с известняками образуются скарны. Месторождение Бастнез (Швеция) - магнетитовые, актинолитовые скарны. В них содержится церит, ортит, бастнезит и др. Среднее содержание РЗЭ - 1,5%. Запасы - млн. тонн руды. Ни одни скарны не обходятся без минералов и руд железа.

4. Альбититовые: часто содержат РЗЭ, параллельно с ураном.

5. Грейзеновые: молибденовые и др. руды с РЗЭ.

6. Карбонатитовые: РЗ часто приурочены к самим карбонатитам, локализуются в центральных частях массивов. Сначала образуются кальцитовые карбонатиты, которые затем замещаются анкеритовыми карбонатитами, при этом высвобождаются редкие земли и образуют легкорастворимые минералы. Содержание РЗЭ в коренных месторождениях - 1-3%, в корах выветривания - до 8-10%.

• Маунтин-Пасс (Калифорния) - карбонат-барит-бастнезитовая формация. Это месторождение сложное, т.к. одни геологи считают его карбонатитовым, другие - гидротермальным (оно расположен не на платформе, а на срединном массиве). Вмещающие породы - докембрийские гнейсы, развиты щелочные габброиды (шонкиниты), сиениты, щелочные граниты. Сама рудная залежь имеет размеры 230х800 м, неправильно формы, ее сопровождают жилы. Сама залежь - минерализованная зона дробления. Минералы: кальцит, доломит, сидерит (более 60% рудной зоны), барит (до 20%), бастнезит (5-15%), есть силикаты (ортит, торит), апатит, флюорит, монацит, сульфиды. Недавно еще это месторождение давало 66% добычи РЗЭ.

• Баюнь-Обо (Китай) - располагается в условиях консолидированной коры: стык архейского фундамента с герцинской складчатой областью. Ассоциация: доломитизированные известняки (поздний протерозой), массивы щелочных гранитоидов, граносиенитов, сиенитов (девон). Характерно большое количество магнетитовых руд, гематита, прожилков бастнезита, монацита, флюорита. Часто руды тонкополосчатые. Присутствуют тантало-ниобаты, титан, фосфор, фтор. Имеются магнезиальные и известковистые скарны. Генезис: одни считают это месторождение гидротермальным, другие - метаморфическим, а первично это были осадочные породы, превращенные в железные руды, на которые наложена редкоземельная минерализация.

• Коры выветривания карбонатитовых массивов: ниобий, цирконий, фосфор, РЗЭ. Часть редкоземельных металлов содержится в сорбированной форме.

7. Россыпные: в основном прибрежно-морские. Источник - древние комплексы с монацитом, цирконом. Это россыпи не очень удаленного сноса: дальность переноса составляет не более 30 км. Примеси: торий, уран.

8. Гидротермально-вулканогенные.

9. Осадочные: Меловое месторождение. Есть ураноносные глины с фосфатами, угольные пласты, торфяники.