» » Уголь с сульфидными прожилками

Уголь с сульфидными прожилками

Уголь с сульфидными прожилками

На фото — кусок угля из месторождения Норильск-1 в Красноярском крае (ширина фрагмента, попавшего в кадр, — около 2 см). Трещины в этом куске угля заполнены минералом халькопиритом, он золотистого цвета.

Халькопирит (CuFeS2) — это основной промышленный минерал, из которого добывают медь. Он получил свое название от греческого слова ????o? — «медь, руда» и слова «пирит» (греч. ??????? ????? — «камень, высекающий огонь») — минерал, дисульфид железа (FeS2). Старое его название — медный колчедан. Термин колчедан, служивший для обозначения минералов из классов сульфидов, восходит тоже к греческому: ??????????? — «халкидонский», от названия города Халкидон, греческой колонии в Малой Азии, где раньше добывали многие минералы (отсюда же слово халцедон — название разновидности кварца).

Халькопирит обычно золотисто-желтый или зеленоватый, с металлическим блеском. На его поверхности образуется тонкая оксидная пленка (побежалость), отливающая всеми цветами радуги — их называют цвета побежалости. Этот радужный отлив возникает из-за интерференции световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхности пленки. В природе халькопирит распространен очень широко, он встречается в виде сплошных масс, редко — кристаллов. Халькопирит образуется при гидротермальном, метаморфическом, осадочном и магматическом процессах совместно с галенитом, сфалеритом и другими минералами, это важнейший компонент полиметаллических руд.


Уголь с сульфидными прожилками

A — кристалл халькопирита (желтый), черные скопления — минерал шамозит из группы хлоритов; B — скопления халькопирита с побежалостью на доломите (белый). Изображения с сайта mindat.org


Сосредоточенные на севере Красноярского края месторождение Норильск-1, где был найден кусок угля с халькопиритом, показанный на главном фото, а также месторождения Октябрьское и Талнахское относятся к крупнейшим медным месторождениям в мире. Они уникальны также по своим запасам никеля и металлов платиновой группы. Образование месторождений Норильска связывают с обильными излияниями трапповых магм, которые происходили на границе перми и триаса около 251–250 млн лет назад (см. Норильская мульда). Траппами называют базальты, излившиеся на континенте за короткий промежуток времени и занимающие значительные площади. Сибирские траппы площадью около 7 млн км2 образуют одну из крупнейших трапповых провинций в мире.


Уголь с сульфидными прожилками

Сибирские траппы. Мощность базальтов в некоторых местах достигает 3,5 км. Несмотря на значительный объем материала, излившегося на поверхность, считается, что случилось это за очень короткий по геологическим меркам период (около 1 млн лет). фото с сайта reddit.com


Большинство исследователей связывают формирование месторождений меди, никеля и металлов платиновой группы норильского региона именно с трапповым магматизмом. Хотя точный механизм образования месторождений пока не известен, важную роль в нем, по-видимому, играют процессы сульфидно-силикатной несмесимости (см. Immiscible melts) — распад единой, однородной магмы при понижении температуры и давления на две и более несмешивающиеся магмы. Примерно так капли масла, размешанные в воде, будут образовывать самостоятельную фазу, которая не сможет полностью смешаться с водой. Отличие в том, что распад на две (или более) несмешивающиеся магмы происходит из единого расплава.

Дело в том, что трапповые магмы по составу являются силикатными, их главные компоненты — кислород, кремний, железо, кальций, натрий, калий, магний и некоторые другие элементы. Однако силикатные магмы также содержат некоторое количество серы. На глубине, при высоких давлениях и температуре, магма однородна. Но при ее движении наверх давление и температура падают и растворимость серы в магме также становится меньше. Сера начинает образовывать соединения с металлами (главным образом, с железом, медью, никелем) и обособляться от окружающего силикатного расплава.

Из-за разных физико-химических свойств силикатные и сульфидные соединения не могут смешаться друг с другом. Сульфидный расплав, как капли масла в воде, находится в силикатной магме. Также он обогащается халькофильными элементами, проявляющими сродство к сере, — серебром, мышьяком, висмутом, кадмием, медью, галлием, свинцом, селеном, цинком, теллуром и др. (халькофильные элементы способны в определенных условиях накапливаться, образуя рудные месторождения: слово ????o?, как мы уже знаем, означает не только «медь», но и «руду»). В норильских месторождениях часть капель сульфидного расплава под действием сил гравитации упала ниже и сформировала горизонт массивных руд (их мощность в некоторых местах достигает 50 метров), другая часть застыла во взвешенном состоянии и образовала так называемые вкрапленные руды.


Уголь с сульфидными прожилками

Массивные руды (a) и вкрапленные руды (b) норильских медно-никелевых месторождений. фото © Александр Марфин


Таким образом возникли залежи сульфидов, состоящих в основном из пирротина, халькопирита и пентландита. Так как у сульфидов температура кристаллизации ниже, они дольше оставались в жидком состоянии. И под действием различных факторов (например, литостатического давления) могли течь наподобие жидкости и кристаллизоваться в других местах — трещинах, ослабленных зонах в горных породах. Из-за этого некоторые сульфиды оказались «выжаты» в осадочные породы, которые находятся под покровом базальтов.

Среди осадочных пород в регионе встречаются угли. По трещине в угольном пласте в угли внедрился сульфид. Поскольку температура сульфидного расплава была очень высокой, угли подверглись коксованию, то есть прокаливанию без доступа кислорода. Из-за термической усадки углей образовались характерные полигональные отдельности, между которыми проник сульфид, заполнив каркас «сот». Так и сформировался образец с главного фото — черные угольные соты с золотистыми прожилками халькопирита.


Уголь с сульфидными прожилками

Сульфидные жилы в угле из месторождения Норильск-1 (ширина фрагмента угля в кадре — около 5 см). фото © Александр Марфин


Еще одним интересным примером взаимодействия углей, на этот раз с силикатными расплавами, служит образование самородного железа. Впервые самородное железо было обнаружено на острове Диско у западного побережья Гренландии в 1883 году. Оно встречается в виде вкрапленности в базальте и использовалось местными инуитами для изготовления орудий. Самородное железо встречается редко и практически не образует значительных скоплений, представляя минералогический интерес. Если силикатная магма внедряется в породы, содержащие угли, то происходит реакция восстановления углеродом (углем) оксидов железа (магнетита), который содержится в расплаве. В результате помимо самородного железа образуется когенит (карбид железа). В России находки самородного железа связаны с траппами базальтов, которые во время своего подъема из глубины захватили угли. По сути, это природный металлургический (доменный) процесс.


Уголь с сульфидными прожилками

Самородное железо в Сибирских траппах (серое), черное — порода. фото с сайта mineralys.ru


фото © Александр Марфин.

Александр Марфин

30 июль 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Кристаллы-деревья

На фото — не отпечатки древних растений, а кристаллы...

Медно-никелевые трубы

Медно-никелевые трубы используется в судостроительных инженерных коммуникациях, с морской водой, для изготовления конденсаторов и теплообменников для паровых турбин, функционирующих, при высоких

Глубоко под поверхностью Луны находятся драгоценные металлы, считают ученые

Новое исследование, проведенное геологами из Канады и США, показывает, что глубоко под поверхностью Луны могут быть расположены большие запасы драгоценных металлов....

Подтверждается магматическое происхождение железных руд типа Кируна

Дискуссия о том, как образовались железные руды типа Кируна, продолжается уже полтора столетия, и пожалуй, высказаны уже все возможные гипотезы происхождения этих гигантских по запасам залежей

Интересные факты о железе.

Железо (обозначается химическим симво­лом Fe, произносится по-латыни как ferrum) - это серебристо-белый металл. Железо без примесей других элементовмягкое, гибкое и пластичное (его можно вытягивать в

15 фактов о драгоценных металлах

Благородные металлы — металлы, не подверженные коррозии и окислению, что отличает их от большинства металлов. Все они являются также драгоценными металлами, благодаря их редкости. Основные
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Существует 50% вероятность того, что мы живем в симуляцииВремя эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?Кого и зачем приносили в жертву Древние Египтяне?Ученые пытаются понять, как могла появиться жизнь на ВенереНа МКС найдено место утечки воздуха. Что дальше?Почему птицы летают клином11 живописных мест на планете, раскрашенных самой осеньюКрупнейшая озоновая дыра зафиксирована над Антарктидой