Чорні та кольорові метали і їх руди

Людина використовує так чи інакше все мінерали і породи Землі. Чорні та кольорові метали. як корисні копалини входять до складу земної кори у вигляді руди.

залізні руди

Типи родовищ заліза найрізноманітніші. Найбільше значення мають так звані залізисті кварцити - тонкополосчатие породи, в яких чорні смуги - залізні мінерали магнетит - магнітний залізняк і менше гематит - червоний залізняк - перешаровуються стрічками світлого кварцу. Такі родовища укладають багато мільярдів тонн залізних руд і відомі головним чином в найдавніших товщах віком два і більше мільярда років! Вони розвинені в древніх кристалічних щитах і платформах. Широко поширені вони в Північній і Південній Америці. на заході Австралії. в Африці. в Індії. Запаси залізних руд цього типу практично безмежні - більше 30 трильйонів тонн, воістину астрономічна цифра! Передбачається, що залізисті кварцити утворилися при дії железобактерий в древніх басейнах за рахунок заліза, що надходив в розчинах з навколишніх пагорбів, а може бути, і в гарячих глибинних розчинах.

Відкладення осадових залізних руд відбувається в озерах, морях - сучасних «природних лабораторіях». В останні роки відкриті виділення залізних конкрецій (жовна) на дні океанів. Вони укладають величезні запаси не тільки заліза, але і супутніх йому марганцю. нікелю та інших елементів.

До типів родовищ заліза відносяться і, так звані, контактовому або скарнові родовища. які розташовуються на кордоні гранітних порід і вапняків і утворені за рахунок розчинів, що приносилися з магматичного тіла. Поклади цього типу складені багатими рудами.

Здається, нечисленні залізні мінерали. Головні з них: магнетит, гематит. а також різні різновиди бурих железняков, сідеріта (карбонат заліза). Ці мінерали дають велику різноманітність типів родовищ.

З залізом схожий за умовами освіти і з технічного застосування марганець.

осадові руди

Він зазвичай супроводжує залозу в осадових рудах і древніх метаморфічних родовищах. Він, як і залізо, основа чорної металургії. застосовується для виробництва якісних сталей.

До чорних металів належить і хром. Головний його мінерал - хромит - утворює чорні суцільні маси і вкраплення кристалів в ультраосновних породах.

хромітові родовища

Хромітові родовища. як і укладають їх масиви ультраосновних порід, зустрічаються в зонах глибинних розломів. Рудоносність магма надходила з підкорових глибин, з мантії. Родовища хромитов відомі в Південно-Західній Африці. на Філіппінах. на Кубі. на Уралі.

Застосовується хром в металургійному виробництві для додання стали особливою твердості. в хромуванні поверхонь металів і у виробництві фарб, він надає з'єднанням зелене забарвлення.

До цієї ж технічної групи належить титан. Він видобувається з основних магматичних порід у вигляді ільменіту і з розсипів, наземних і дуже широко поширених на морських пляжах і шельфах (Бразилія, Австралія, Індія), де джерелом його служать титаномагнетит, ільменіт і рутил.

Титан застосовується при виробництві особливих сортів сталі. Це термостійкий, легкий метал.

Важливий також і ванадій - частий супутник титану в родовищах і в розсипах, який використовується для виготовлення особливо міцних сортів сталей. застосовуваних у виробництві броні і снарядів, в автомобілебудуванні, в атомній енергетиці. Тут все більшу роль набувають нові комбінації елементів в сплавах. Наприклад, сплав ванадію з титаном, ніобієм, вольфрамом, цирконієм, алюмінієм застосовується у виробництві ракет і в атомній техніці. А композиційні нові матеріали теж готують з мінеральної сировини.

Нікель і кобальт

Нікель і кобальт. теж елементи сімейства заліза, зустрічаються частіше в основних і ультраосновних породах, особливо нікель.

нікелеві руди

Він утворює великі родовища в Південно-Західній Африці. на Кольському півострові і в районі Норильська. Це - магматичні родовища. Сульфіди нікелю кристалізувалися з магматичного розплаву, який надійшов з мантії або з гарячих водних розчинів. Особливий тип являють залишкові родовища нікелю, що утворюються в результаті вивітрювання нікеленосний основних порід, наприклад базальтів. габброидов. При цьому виникають окислені мінерали нікелю у вигляді пухких зелених мас. Ці ж залишкові нікелеві руди збагачені залізом, що дозволяє їх використовувати для виготовлення залізонікелевих сплавів. Такі родовища зустрічаються на Уралі. але особливо широко поширені вони в тропічній зоні - на островах Індонезії. на Філіппінах. де інтенсивно відбувається окислення порід на поверхні.

Кольорові метали

Важливе значення для промисловості мають кольорові метали. Багато з них геохимически відносять до групи халькофільних, родинних міді (халькос - мідь): мідь, свинець, цинк, молібден, вісмут. У природі ці метали утворюють з'єднання з сіркою. сульфіди.

Відкладалися мінерали кольорових металів здебільшого з гарячих водних розчинів; головними з них є для міді халькопирит - золотистий мінерал, борної - лілуватий мінерал, постійний супутник халькопирита, а також чорний сажистий халькозин. який зустрічається у верхній частині багатьох мідних родовищ.

мідні руди

Родовища міді вельми різноманітні. В останні роки дуже велике значення придбали бідні вкраплені руди так званого порфірового типу, які залягають часто в вулканічних жерлах. Вони були утворені з гарячих розчинів, що надходили з глибоких магматичних вогнищ. Запаси таких руд величезні, особливо в Південній і Північній Америці.

Велике значення мають також пластові поклади мідних руд. утворені при вулканічних виверженнях на дні морів. Це так званий Колчедан тип, в якому мідний колчедан - халькопірит - зустрічається спільно з залізним колчеданом - пиритом. Ці родовища довгий час служили головним джерелом руд на Уралі.

Нарешті, велика роль так званих мідистих піщаників. містять мінерали міді. До цього типу належать родовища в Читинській області. а за кордоном найбільші родовища Катанги в Африці.

Свинець і цинк

Свої особливості мають родовища свинцю і цинку. цих нерозривно пов'язаних між собою металів. Головним мінералом свинцю є свинцевий блиск, або галенит. мінерал сріблясто-білого кольору в кристалах кубічної форми.

свинцеві руди

З свинцевих концентратів витягають срібло, вісмут, сурма. Останні утворюють в свинцевому блиску лише незначну домішку, однак при величезному масштабі виплавки свинцевих руд вони становлять дуже важливу добавку до видобутку цих цінних елементів з їх власних мінералів.

Головний мінерал цинку - сфалерит (цинкова обманка). Обманкою його називають тому, що він має скоріше алмазний блиск, а не металевий, як у руди. Колір у нього різний: від коричневого до чорного і кремового. Ці два мінерали, галеніт і сфалерит, як було сказано, постійно зустрічаються спільно.

цинкові концентрати

Вони мають велику цінність! Наприклад, кадмій застосовується при виробництві ядерних реакторів, акумуляторів, низкоплавких сплавів. Галій завдяки його низькоплавких (температура плавлення всього 30 градусів Цельсія) використовується як замінник ртуті в термометрах. Кадмій з оловом і вісмутом дає сплав Вуда з температурою плавлення 70 градусів. Індій, доданий до сріблу, надає останньому великий блиск, а в сплаві з міддю захищає корпуси суден від корозії в морській воді. Германій вживається при виробництві напівпровідників.

сульфідна руда

Часто разом зі свинцем і цинком в рудах зустрічаються срібло, вісмут, миш'як, мідь. тому свинцево-цинкові родовища називають поліметалічних. Ці родовища утворюються з гарячих водних розчинів і особливо часто зустрічаються у вигляді покладів і жив серед вапняків. які заміщені сульфидной рудою.

Олово і вольфрам

Олово і вольфрам відносяться до більш рідкісних металів і становлять особливу групу (в практиці їх тепер відносять до групи «кольорових»). Застосування кольорових металів дуже широко: в машинобудуванні, інших областях техніки, у військовій справі.

Уявімо на хвилину, що виснажилися ресурси такого металу, як олово, відразу б встала вся життя: адже сплави олова йдуть на підшипники, необхідні в будь-якому механізмі, без сплавів олова можна було б виробляти автомобілі, електровози, верстати, впало б виробництво консервів (олово - метал консервних банок). Здавалося б, такий малопомітний метал, як олово, є вкрай необхідною ланкою всієї техніки.

Мінерали рідкісних металів

Ці метали зустрічаються у вигляді кисневих сполук: олово - в оксиді, касситерите. або олов'яному камені, вольфрам - в солях вольфрамової кислоти: вольфраму і Шеєле. Мінерали цих елементів часто знаходять в кварцових жилах серед гранітів або поблизу них. Блискучі чорні або коричневі кристали вольфраміту різко виділяються на тлі білого кварцу. Іноді вони зустрічаються і в інших типах родовищ: шеелит на контактах гранітів з вапняками в скарнах, каситерит - в сульфідних жилах.

Кисневі сполуки утворюють багато так звані рідкісні метали. літій, рубідій, цезій, берилій, необ, тантал - вони часто зустрічаються в пегматитових жилах. Особливо багаті на них стародавні докембрійські пегматити (Африка, Бразилія, Канада).

Важливого значення набувають в даний час легкі метали - алюміній і його ще більш легкі побратими - магній і берилій. Ці метали - конкуренти всесильного заліза, покликані в багатьох областях його замінити. Ці метали і їх сплави широко використовуються в техніці, особливо в літакобудуванні, ракетобудуванні, у виробництві бурових труб - усюди, де потрібен легкий метал.

Сировина для алюмінію - боксити

Алюміній, як відомо, дуже широко поширений в земній корі, і його в майбутньому можна буде отримувати з будь-яких алюмосилікатних гірських порід, багатих цим елементом. Поки ж традиційною сировиною для алюмінію є боксити. Вони складаються з водних з'єднань глинозему, що утворюються як осадовим шляхом при відкладенні в морських басейнах, так і при вивітрюванні алюмосилікатних гірських порід.

Останнім часом розроблений метод отримання алюмінію з древніх кристалічних сланців. утворених при метаморфизме глинистих відкладень, а також з лужних магматичних порід. Таким чином, проблема джерел отримання алюмінію ніколи не встане перед людиною: цього металу з надлишком вистачить для всіх наступних поколінь. Справа тільки за технологією його вилучення і електроенергією для створення потужних енергоємних виробництв.

Інша річ берилій. Це відносно рідкісний метал. Він входить до складу берилу і інших мінералів, які зустрічаються в високотемпературних родовищах, в пегматитах, а також в жилах, що утворюються з гарячих водних розчинів. Цей цінний метал застосовується в спеціальних сплавах для виготовлення рентгенівських трубок.

Зростає комплексне використання корисних копалин. Наприклад, з вугілля витягуються рідкісні елементи, головним чином вкрай цінний германій.

Такий елемент, як селен. не часто зустрічається в самостійних мінералах, але присутній в піриті і інших сульфідах у вигляді незначної домішки, займаючи місце сірки; він використовується для створення напівпровідників, оптичних приладів, зокрема біноклів, телеграфної апаратури, безбарвного скла.