Месторождения Тантала и Ниобия

Главнейшие промышленные месторождения ниобия и тантала представлены несколькими генетическими типами, основные из них следующие:

• нефелиновые сиениты с лопаритом,
• редкометальные пегматиты,
• альбитизированные и грейзенизированные граниты (апограниты),
• редкометальные карбонатиты,
• коры выветривания колумбитонооных гранитов и пегматитов,
• элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи.

 

Нефелиновые сиениты с лопаритом представлены Ловозерским месторождением. Это большой массив стратифицированных нефелиновых сиенитов воронкообразной, в плане округлой формы. Он прорывает глубокометаморфизованные породы докембрия и сформировался в несколько фаз. Промышленное редкометальное оруденение связано со второй фазой — образованием лопаритоносного комплекса пород, состоящего из ритмично чередующихся и повторяющихся многократно пачек пород, в каждую из которых входит от двух до пяти горизонтов разновидностей нефелиновых сиенитов: фойяитов, луявритов, уртитов, ийолитов. Эти разновидности отличаются друг от друга количественными соотношениями полевых шпатов, нефелина, содалита и темноцветных компонентов. Каждый горизонт хорошо выдерживается по всему месторождению.

Основной рудный минерал — лопарит образует вкрапленность во всех породах, но его промышленные скопления связаны с определенными горизонтами мельтейгитов, включающими породы двух смежных пачек: нижний горизонт вышележащей пачки (луявриты) и верхний горизонт нижележащей пачки (фойяиты). Кроме лопарита руды содержат нефелин, калий-натровый полевой шпат, эгиритг, щелочной амфибол, содалит, цеолиты, апатит, эвдиалит, рамзаит, мурманит-ломоносовит, биотит, сфен, магнетит. На глубоких горизонтах появляются ильменит, пирохлор, сульфиды.

Редкометальные гранитные пегматиты. Тантало-ниобаты часто наблюдаются в гранитных пегматитах, но промышленные скопления их находятся только в пегматитах натриево-литиевого типа, в которых широко развиты процессы высокотемпературного замещения — альбитизация и грейзенизация. Тантало-ниобаты (колумбит, танталит, иногда микролит) тяготеют преимущественно к участкам развития альбитового, кварц-мусковитового и кварц-лепидолитового замещающих комплексов, где их содержание достигает промышленных значений. Для гранитных пегматитов, особенно на поздних стадиях их формирования, характерно обогащение танталом, который в этом типе месторождений нередко преобладает над ниобием и отношение Ta₂O₅ : Nb₂O₅ в рудах различных месторождений варьирует от 6: 1 до 1: 10. Минеральный состав пегматитов натриево-литиевого типа богат и разнообразен: помимо основных породообразующих минералов — кварца, микроклина, альбита и мусковита — в них в переменных количествах находятся минералы группы колумбита (колумбит, колумбит-танталит, танталит), иногда микролит и тапиолит и другие тантало-ниобаты, сподумен, лепидолит, касситерит, берилл, апатит и ряд других, менее распространенных минералов. Руды комплексные: из них могут рентабельно извлекаться тантал, ниобий, литий, бериллий, олово, рубидий, цезий, а также породообразующие минералы — полевые шпаты, пригодные для керамической промышленности, кварц и слюда.

Крупные месторождения пегматитов интенсивно эксплуатируются в Канаде, Бразилии, КНР, Зимбабве. До недавнего времени редкометальные гранитные пегматиты служили основным источником тантала, ниобия, бериллия, лития, но сейчас их значение уменьшилось в связи с промышленным освоением более крупных источников сырья этих элементов.

 

Карбонатиты. Карбонатитовые месторождения ниобия отличаются большими масштабами оруденения и наиболее высоким содержанием этого элемента, обычно резко преобладающего над танталом. Они сложены эндогенными, существенно карбонатными породами. В их формировании обычно различаются четыре стадии: в две первые стадии, при температурах от 630 до 420 °С, образуются ранние карбонатиты существенно кальцитового состава, в последние две, при температурах от 420 до 190 °С, формируются поздние доломит- кальцйтовые, доломитовые, доломит-анкеритовые, анкеритовые и сидеритовые карбонатиты. Первая стадия большей частью безрудная, с карбонатитами второй стадии связаны железные, ниобиевые, циркониевые и фосфорные руды, для поздних стадий характерны редкоземельные руды.

Наиболее богаты ниобием и танталом два типа руд: пирохлорсодержащие кальцитовые карбонатиты и гатчеттолитсодержащие кальцитовые карбонатиты.

Пирохлорсодержащие руды состоят из кальцита и доломита с примесью щелочных амфиболов, серпентина (развивающегося по форстериту), эгирина, апатита, магнетита. Редкометальные минералы представлены пирохлором и цирконом. Руды большей частью мелко- и среднезернистые, среднее содержание Nb₂O₅ обычно около 0,3—г- 0,5%, в отдельных рудных телах 1—2 и даже 3—4% (Баррейру-ди-Араша, Бразилия).

Гатчеттолитсодержащие руды состоят из кальцита с небольшим количеством диопсида, форстерита и флогопита и содержат гатчеттолит, пирохлор, бадделеит, циркелит. Структура руд средне- и крупнозернистая, иногда пегматоидная. Содержание Ta₂O₅ около 0,01—0,02% при отношении Ta:Nb = 1:5 — 1: 10.

Ниобий и тантал могут также извлекаться в качестве попутных компонентов из других типов карбонатитовых руд, содержащих гатчеттолит: апатит-магнетитовых, форстерит-кальцит-магнетитовых и др. Ввиду огромных запасов карбонатиты представляют собой важный сырьевой источник ниобия и тантала. И, несмотря на то что они только недавно стали осваиваться промышленностью, из них за рубежом уже добывают 70—80% всего потребляемого ниобия.

Альбитизированные и грейзенизированные граниты (апограниты). Месторождения этого типа приурочены к апикальным частям небольших массивов гранитов, их куполообразным выступам, зонам эндоконтакта и тектонически ослабленным зонам. Руды представляют собой средне- и крупнозернистые граниты, измененные постмагматическими процессами. По парагенетическим и геохимическим особенностям среди них различаются месторождения субщелочных и щелочных гранитоидов.

Субщелочные гранитоиды состоят из альбита, микроклина (часто зеленоватой или голубовато-зеленой его разновидности — амазонита), кварца, небольшого количества слюд (лепидолита, протолитионита, циннвальдита) и топаза, среди которых рассеяны тантало-ниобаты (колумбит, колумбит-танталит, микролит, пирохлор) и другие акцессорные минералы (монацит, циркон, флюорит, танталсодержащий касситерит и др.). Размер зерен рудных минералов обычно не превышает 0,1—0,2 мм, и визуально они, как правило, не наблюдаются.

Руды бедные (Ta₂O₅ 0,0012—0,025%, иногда до 0,04%), но относятся они к собственно танталовым (отношение Ta₂O₅ к Nb₂O₅ от 1:2 до 2:1) и характеризуются большими запасами. Попутно с тантало-ниобатами из этих руд могут добываться литиевые слюды.

 

Редкометальные щелочные гранитоиды также состоят в основном из альбита, микроклина и кварца, но в отличие от субщелочных для них в качестве второстепенных минералов характерны рибекит, эгирин, биотит. Тантало-ниобаты представлены колумбитом и пирохлором, образующими редкую мелкую вкрапленность. С ними часто ассоциируют малакон, редкоземельные фторкарбонаты, гадолинит, иттриалит, ксенотим, касситерит. Отношение Ta₂O₅ к Nb₂O₅ обычно около 1:10 — 1:15, среднее содержание Ta₂O₅ 0,01—0,05%, Nb₂O₅ 0,1—0,5%. Месторождения характеризуются большими запасами руд (Нигерия и др.).

Остаточные месторождения и россыпи. Тантало-ниобаты, как стойкие в химическом отношении минералы, довольно хорошо сохраняются в коре выветривания месторождений, содержащих эти минералы. Горнотехнические условия эксплуатации рыхлых руд коры выветривания месторождений пегматитов, апогранитов и карбонатитов более благоприятны, чем плотных коренных руд, так как они позволяют добывать их без применения дорогостоящих взрывных работ, а обогащать без предварительного дробления. Поэтому выветрелые руды могут разрабатываться при меньших содержаниях полезных компонентов.

Особенно интенсивно разрабатываются руды коры выветривания пегматитов (Бразилия, Зимбабве), а также колумбитоносных гранитов (Нигерия). В условиях тропического климата в приповерхностных частях этих месторождений полевые шпаты и слюды полностью разрушаются и превращаются в рыхлую глинистую массу, среди которой сохраняются только наиболее устойчивые к выветриванию минералы — кварц, касситерит, тантало-ниобаты, берилл и некоторые другие. Промышленное значение могут иметь не только современные, но и древние коры выветривания.

При размыве кор выветривания тантало-ниобаты могут переноситься водными потоками на расстояние до нескольких километров от источников сноса, образуя элювиальные, делювиальные и аллювиальные россыпи. Механическая прочность тантало-ниобатов невелика, поэтому в водных потоках они не могут переноситься на значительное расстояние от коренных источников питания и отлагаются поблизости, часто вместе с касситеритом, реже с вольфрамитом, образуя россыпи ближнего сноса. Наиболее устойчив фергусонит, менее — колумбит и танталит.

Примером могут служить россыпные месторождения в Южном Киву (Заире). В долине р. Люнгулю, вблизи массива мусковитовых гранитов, содержащих акцессорный; колумбит, элювиально-делювиальные отложения обогащены касситеритом и тантало-ниобатами. Наиболее высокие содержания этих минералов отмечаются в непосредственной близости к контакту источника сноса в приплотиковой части россыпи и приурочены к прослоям гравия, лежащим на коренных породах метаморфической толщи. Получаемые здесь концентраты содержат в среднем 92% касситерита и 7% колумбита. До последнего времени коры выветривания пегматитов и связанные с ними россыпи являются одним из основных источников танталового сырья за рубежом.

Помимо упомянутых типов месторождений значительная часть тантала попутно извлекается из касситерита, при металлургическом переделе оловянных концентратов.