ЭКОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

"ЭКОМОНИТОРИНГ"

СРЕДНЕУРАЛЬСКАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ

620014 г.Екатеринбург ул.Вайнера, 55 (Уралнедра), каб. 513

тел. 257-20-06, 219-39-08 факс 257-20-06

Главная страница

Наши заказчики

Вопрос / Ответ

Справочник

Полезные ссылки

ПИРОФИЛЛИТ И ПИРОФИЛЛИТОВОЕ СЫРЬЕ УРАЛА

Пирофиллит - слоистый водный алюмосиликат (Al2O3·4SiO2·H2O). Теоретический состав минерала: SiO2 - 66,7%; Al2O3 - 28,3%; H2O - 5,0%. В природных разновидностях пирофиллита отмечается наличие MgO (до 9%), FeO (до 5%), а также незначительных примесей СаО, Fe2O3, Na2O, К2О, MnO и других компонентов. Разновидности пирофиллита представлены псевдопирофиллитом (содержащим до 9% MgO) и агальматолитом (пагодитом) - плотным агрегатом пирофиллита.

Кристаллы пирофиллита таблитчатые, пластинчатые, игольчатые; агрегаты - чешуйчатые и радиально-лучистые. Цвет пирофиллита белый с желтоватым или зеленоватым оттенком, бледно-голубой, сероватый, коричневый до яблочно-зеленого. Твердость по шкале Мооса 1-2, после обжига повышается до 7-8. Плотность 2,66-2,90 г/см3. Пирофиллит жирный на ощупь, в порошке обычно обладает высокой белизной, достигающей 80% и более, причем его белизна повышается с повышением дисперсности. Пирофиллит гидрофобен, обладает низкой теплопроводностью и высокой огнеупорностью, химически инертен к действию сильных кислот и щелочей.

По своим физическим, технологическим и техническим свойствам пирофиллит близок к тальку. Тальк и пирофиллит различаются взаимодействием с нитратом кобальта, после прокаливания с которым тальк приобретает бледно-красную окраску, а пирофиллит - синюю. Отличают их также и по величине pH тонкоизмельченных образцов: для талька - 9, для пирофиллита - 6.

В природе чистые мономинеральные пирофиллитовые породы почти не встречаются. В зависимости от содержания минерала пирофиллита (в%), породы разделяют на пирофиллитовые (85-100%), кварц-пирофиллитовые (50-84%) пирофиллит-кварцевые (30-49%), диаспор-пирофиллитовые (50-70%), серицит-пирофиллитовые (50-80%), каолинит-пирофиллитовые (41-51%). По текстуре в России выделяют массивные (агальматолиты) и сланцевые разности. В Уральском складчатом поясе известны все типы пирофиллитового сырья, но наибольшее практическое значение имеют метасоматиты колчеданных месторождений и колчеданоносных вулканогенных толщ. В числе основных объектов, подлежащих более детальному исследованию, необходимо рассмотреть Чистогоровское, Культ-Юрт-Тауское, Гайское и другие месторождения.

Чистогоровское месторождение расположено в 20 км к юго-западу от г. Миасс на западном борту Круглогорской синклинали, ограниченной одним из швов Главного Уральского разлома. Крылья синклинали сложены вулканогенными породами, представленными лавами и туфами андезитобазальтового, реже риолитового состава с линзами известняков и фтанитов.

Главные породообразующие минералы чистогоровского пирофиллита - кварц, пирофиллит; второстепенные - каолин, слюда, карбонаты, альбит, апатит, рутил, пирит, турмалин, серицит, хлорит. На верхних горизонтах залежи широко развиты гидроксиды железа. По результатам геологоразведочных работ на Чистогоровском месторождении усредненный минеральный состав сланцев представлен пирофиллитом - 73,55%; кварцем - 23,9%; слюдой - 1,68%; карбонатами - 0,8%.

Пирофиллит образует чешуйки, реже листочки длиной до 0,1 мм, толщиной 0,03-0,06 мм, которые формируются в агрегаты от тончайших (менее 0,01 мм) до крупночешуйчатых (более 0,2 мм). В сланцах агрегаты пирофиллита образуют полосочки и линзочки, чередующиеся с полосочками кварца.

Кварц в сланцах наблюдается трех типов:

1) реликтовые вкрапленники кварца раздробленные и смятые;

кварц, распределенный равномерно по всей породе в виде мелких зерен;

кварц, расположенный полосами согласно сланцеватости.

Чередование полосок разноразмерных агрегатов пирофиллита и кварца обусловили структуру сланцев. Полосы волнисты и часто выклиниваются.

Выклинивание пирофиллитовых полос происходит обычно тонкими клиньями с заостренными концами, кварцевых - толстыми клиньями с тупыми концами. По всей видимости, каркас из тонких, но крепких полосок кварца придает жесткость сланцам, но в то же время создает впечатление повышенных содержаний кварца при визуальном его определении.

Каолинит и серицит образуют неправильной формы чешуйки и линзочки, местами прослойки.

Рутил и апатит образуют местами скопления мельчайших кристалликов среди пирофиллитовых агрегатов.

Химический состав кварц-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения представлен в табл. 1.

Таблица 1.

Химический состав кварц-пирофиллитовых сланцев

Содержание оксидов, %
SiO2	ТiО2	Al2O3	Fe2O3	FeO	MnO	MgO	CaO	Na2О	К2O	Р 2О5	ППП
70,82	0,55	21,01	0,64	н/о	н/о	0,87	1,37	н/о	н/о	н/о	3,94
71,27	0,57	21,11	0,94	н/о	н/о	0,82	1,02	н/о	н/о	н/о	4,06
72,73	0,45	21,01	0,19	н/о	н/о	0,83	0,65	н/о	н/о	н/о	3,50
73,52	0,29	20,80	0,21	н/о	н/о	н/о	н/о	н/о	н/о	н/о	4,16
80,03	0,38	15,04	0,05	<0,05	<0,05	0,10	0,12	0,20	0,20	0,09	3,29
77,15	0,73	17,27	0,05	<0,05	<0,05	0,18	<0,1	0,18	<0,2	0,14	3,70

Пирофиллит Чистогоровского месторождения отличается от пирофиллитов месторождений Куль-Юрт-Тау и Гайского более крупным размером чешуек (0,01-0,2 мм) и окраской в агрегате (серые и темно-серые цвета).

Среднее содержание SiO2 и Al2O3 в кварц-пирофиллитовых сланцах Чистогоровского месторождения ниже теоретического в пирофиллите на 1% и 2,4% соответственно. В четверти частных проб кварц-пирофиллитовых сланцев содержание SiO2 значительно ниже (до 44%), а Al2O3 значительно выше (до 42%) теоретического в пирофиллите. Это указывает на присутствие в кварц-пирофиллитовых сланцах Чистогоровского месторождения примесных минералов с повышенным содержанием глинозема.

Для кварц-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения характерен широкий разброс в содержании оксидов железа и титана от сотых долей% до первых%, составляя в среднем по месторождению 0,33% и 0,79% соответственно.

Технологические испытания кварц-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения проводились, главным образом, в «НИИСтройкерамика» в 1955-1956 гг. Установлено, что кварц-пирофиллитовые сланцы могут быть использованы в керамической промышленности для изготовления технического фарфора, санитарного фаянса, облицовочной плитки и плитки для полов.

Лабораторно-технологические испытания кварцево-пирофиллитовых сланцев данного месторождения были проведены в 1955 г. в Уральском политехническом институте. Исследования показали, что химический состав проб кварцево-пирофиллитовых сланцев, при условии тонкого измельчения, позволяет рекомендовать их для бумажной, резиновой и парфюмерной промышленности. Кроме того, они могут найти применение (в количестве 50-60% от общего состава масс) в производстве электрофарфора, хозяйственного фарфора, облицовочной плитки, для изготовления шамотных и полукислых огнеупорных изделий с низкой кажущейся плотностью. При этом разница в химическом составе проб не оказывает существенного влияния на качество продукции. Более того, изделия из проб с относительно пониженным содержанием глинозема и повышенным - кремнезема, характеризуются большей огнеупорностью.

В лабораторных условиях Южноуральского фарфорового завода также проведены работы по использованию кварцево-пирофиллитовых сланцев Чистогоровского месторождения в составе фарфоровых масс. Результаты положительные.

Проведенные технологические испытания сланцев с различными соотношениями основных компонентов показали широкий диапазон возможного их применения. Однако эти результаты можно считать лишь ориентировочными. Требуется более детальное изучение месторождения и проведение испытаний с целью получения продукции, соответствующей современным требованиям. Суммарные запасы по категориям А+В+С1 - 924 тыс. тонн до глубины 100 м.

Северная залежь расположена в 600 м северо-восточнее разведанной залежи Чистогоровского месторождения, на правом борту реки Татутарчанки. По своему строению Северная залежь подобна залежи Чистогоровского месторождения. Залежь прослежена по простиранию 4 канавами через 80-120 м; имеет установленную протяженность более 300 м и среднюю мощность 6 м. По простиранию данная залежь не оконтурена, по падению - не изучалась.

Форма залежи линзообразная. Вмещающие породы - порфириты и их туфы. Слагающие Северную залежь кварцево-пирофиллитовые сланцы неоднородны, с непостоянным количественным соотношением кварца и пирофиллита, различной степени рассланцованности. Сланцы весьма жесткие за счет значительного количества кварца, от тонко- до груборассланцованных. Цвет их от серого до темно-серого, в выветрелых разностях они окрашены гидроксидами железа в желтовато-бурый цвет.

В табл. 2 приведен химический состав кварцево-пирофиллитовых сланцев Северной залежи.

Таблица 2.

Химический состав кварцево-пирофиллитовых сланцев Северной залежи

Компоненты	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	ППП
Средний состав	67,29	20,94	1,27	0,559	1,64	1,64	4,34
Колебания от до	55,74 75,94	15,61 27,84	0,04 3,6	0,3 1,02	0,04 5,58	0,04 5,58	2,28 6,94

Разведку Северной залежи целесообразно проводить лишь в случае получения положительного результата по Чистогоровскому месторождению и отметим, что геологические материалы по Чистогоровскому месторождению кварцево-пирофиллитовых сланцев недостаточны для проектирования и ведения добычных работ.

Для разведки предлагается участок недр площадью 15 га, включающий собственно Чистогоровское месторождение и вмещающие породы в пределах максимально возможного разноса бортов карьера при отработке месторождения на полную глубину.

Месторождение Куль-Юрт-Тау находится в 6 км от г. Баймак Республики Башкортостан. Месторождение совместно с отработанными золото-полиметаллическими месторождениями Графское, Троицкое, Новотроицкое образует единое рудное поле размеров 2 х 4 км. Большая часть его территории закрыта делювиальными отложениями. Широтные границы обусловлены выклиниванием зон рудоносных метасоматитов.

Рудовмещающие образования Баймак-Бурибайского комплекса представлены лавами дацитового, риолитового и андезитобазальтового состава, чередующимися с вулканомиктовыми тефроидами типа псаммитовых и псефилитовых туффитов. Лавы кислого состава фельзитовые и мелкопорфировые, зеленовато-серого и фиолетово-серого цвета, имеют подушечное сложение. Вкрапленники представлены кварцем и плагиоклазом. Зеленовато-серые риолиты характеризуются повышенным содержанием К2О; фиолетово-серые разности чисто натриевые. Туффиты сложены обломками лав кислого и основного состава, кристаллов кварца и плагиоклаза, заключенными в алевритовый цемент. Среди субвулканических интрузий преобладают силлы кварц-роговообманково-плагиоклазовых риолитов. Более ограниченно развиты дайки диабазов и плагиоклазовых андезитов.

Важными элементами структуры рудного поля являются две зоны интенсивно рассланцованных и гидротермально измененных пород. В восточной зоне серицит-хлорит-кварцевых метасоматитов, прослеживающейся на 2500 м при ширине 50-100 м, располагались небольшие линзо- и жилообразные залежи медно-цинковых руд. В западной зоне пирофиллит-кварцевых сланцев и кварцитов располагается серно-колчеданная линза месторождения Куль-Юрт-Тау и развита прожилковая молибденитовая минерализация. Данная зона залегает субвертикально, имеет ширину 100-250 м и протяженность около 4 км. В ее составе выделены полосы апориолитовых пирофиллит-кварцевых сланцев, аподацитовых хлорит-серицит-кварцевых сланцев с вкрапленностью пирита. В подошве залежи располагается полоса сульфидизированных кварцитов мощностью 3-10 м. В кровле рудного тела развиты апоалевритовые диаспор-серицит-пирофиллитовые сланцы с будинами пирофиллит-диаспоровых пород. Мощность этого горизонта, включающего отдельные потоки измененных подушечных риолитов, достигает 20 м.

Рудовмещающие метасоматиты на месторождении представлены пирофиллит-кварцевыми сланцами, пирофиллит-серицитовыми кварцитами, кварц-серицит-пирофиллитовыми сланцами с линзами диаспоровых пород, сульфидизированными кварцитами. Строение сложенных ими тел изучено в пределах карьера.

Пирофиллитовое сырье месторождения Куль-Юрт-Тау представлено следующими основными типами.

Пирофиллит-кварцевыми и кварц-пирофиллитовыми сланцами с переменным соотношением кварца и пирофиллита и с незначительной примесью серицита.

Серицит-пирофиллит-кварцевыми, пирофиллит-серицит-кварцевыми и серицит-пирофиллитовыми сланцами с содержанием щелочей 1,5-4%.

Диаспор-пирофиллитовыми, диаспор-пирофиллит-кварцевыми породами, пирофиллитовыми и кварц-пирофиллитовыми сланцами с содержанием Al2O3 более 20%.

Необходимость выделения данных типов пирофиллитового сырья на месторождении Куль-Юрт-Тау определяется требованиями потребителей. Все типы сырья маложелезистые, средние содержания Fe2O3 + FeO - 0,82-0,93%; TiO2 - 0,24% (для диаспорсодержащих пород TiO2 - 0,75%). Таким образом, ценность сырья и его технологические свойства определяются содержанием глинозема и щелочей. Поэтому, помимо рядового сырья - пирофиллит-кварцевых сланцев с содержанием пирофиллита 40-45% (Al2O3 - 11,7-12,3%), выделено высокоглиноземистое сырье с содержанием Al2O3 более 20%. Присутствие в пирофиллитсодержащих породах щелочей исключает возможность их применения в производстве огнеупорных изделий, но улучшает их показатели как керамического сырья, в связи с чем было выделено щелочесодержащее сырье (К2О + Na2O - 1,5-4,0%).

Химический состав наиболее распространенного типа пирофиллит-кварцевого сырья месторождения Куль-Юрт-Тау представлен в табл. 3.

На месторождении Куль-Юрт-Тау в пирофиллит-кварцевых сланцах содержание кварца составляет 50-55%, пирофиллита - 40-45%, кремнезема - 79-82%, глинозема - 10-12%, суммы щелочей - 0,5-1,0%, суммы оксидов железа, марганца, титана - 0,8-1,2%.

Технологические исследования пирофиллитового сырья месторождения Куль-Юрт-Тау, выполненные в последние годы, показали возможность его использования в керамической и огнеупорной промышленности. По данным НИИСтройкерамика установлена пригодность пирофиллит-кварцевого, низкощелочного сырья для производства облицовочной и фасадной плиток, санитарных керамических кислотоупорных изделий.

Таблица 3.

Химический состав пирофиллит-кварцевого сырья месторождения Куль-Юрт-Тау

№ скв.	№ пробы	Содержание оксидов, %
		SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	FeO	К2О	Na2O	ППП
3930	393011 393017	83,15 83,59	0,25 0,23	11,0 10,77	0,21 <0,10	1,98 2,01	0,07 0,08	0,06 0,07	2,22 2,13
3931	393121 393122 393123	83,76 81,53 81,54	0,23 0,23 0,24	11,62 12,68 12,79	<0,10 <0,10 <0,10	1,91 1,73 1,69	<0,010 <0,010 0,05	0,06 0,05 0,08	2,21 2,63 2,77
3933	393303 393304 393308	81,42 81,58 81,99	0,25 0,27 0,27	12,78 12,98 13,26	<0,10 <0,10 <0,10	2,05 1,62 1,44	0,96 0,14 0,06	0,40 0,12 0,09	2,05 2,70 2,55
3939	393913 393914	81,84 80,49	0,24 0,27	12,39 13,95	0,45 <0,10	1,15 1,08	0,13 0,14	0,14 0,14	2,60 2,90
Итого		82,24	0,25	12,41	<0,10	1,51	0,12	0,10	2,49

Сотрудниками Уфимского филиала Росоргтехстром установлена возможность использования пирофиллитового сырья в производстве термокислотоупорной плитки марки ТКШ - ПС-7 в соответствии с требованиями ГОСТ 961-79 для первой категории качества. В состав массы вошли: электрокорунд - 65%; кварц-пирофиллитовые сланцы - 23%; фосфатное связующее - 12%. В Уральском политехническом университете проведены испытания пирофиллитсодержащих пород с получением опытной партии плиток на конвейерных линиях Екатеринбургского завода керамических изделий. Лучшие свойства показали образцы на основе массы следующего состава: кумакская глина - 50%, кварц-пирофиллитовые породы - 30%, нефелиновый сиенит - 20%.

На Южноуральском фарфоровом заводе пирофиллитсодержащее сырье опробовано в составе бытового фарфора. Качество изделий удовлетворяет требованиям ГОСТ 28390-89.

В 1991-1992 годах на рудном поле Куль-Юрт-Тау проведены поисково-оценочные работы. По их результатам запасы пирофиллитового сырья по категориям С2+Р1 , подсчитанные в контурах предполагаемых карьеров, составляют 18 млн. тонн.

Гайское медно-цинко-колчеданное месторождение расположено в 30 км к северу от г. Новотроицка Оренбургской области. В центральной части рудного поля месторождения откартированы в промышленных масштабах пирофиллитсодержащие метасоматиты. Они приурочены к периферии экструзивно-эффузивного купола дацито-риолитового состава. Эта часть купола характеризуется пестрым фациальным составом пород, превращенных в серицит-кварцевые и кварц-пирофиллитовые метасоматиты. Среди них выделяются массивные апориолиты с псевдоморфозами серицит-кварцевого состава по плагиоклазу, рассланцованные серицит-кварцевые и пирофиллитовые метасоматиты с прослоями апотерригенных пород.

Основная залежь пирофиллитового сырья прослежена по простиранию на 240 м и имеет мощность 50-65 м. В поперечном разрезе залежи выделяются две части: восточная - протяженностью 150 м и мощностью до 50 м, имеет однородное строение и сложена метасоматитами кварц-пирофиллитового состава, а в западной - преобладают метасоматиты кварц-серицит-пирофиллитового состава с пластовыми телами подушечных апориолитов (превращенных в серицит-кварцевые метасоматиты), линзами пирофиллит-диаспоровых пород и пирофиллитов.

Серицит-пирофиллитовые сланцы желтовато-серого цвета, характеризуются однородносланцеватой текстурой. Основная масса представлена листоватым или чешуйчатым агрегатом пирофиллита и серицита с лепидобластовой структурой. Диаспор-пирофиллитовые метасоматиты представлены массивными породами розовато-серого цвета. Содержание диаспора в породе достигает 15%, что отражает повышение глиноземистости этих разностей метасоматитов. Химический состав пирофиллитового сырья Гайского месторождения представлен в табл. 4.

Таблица 4.

Химический состав пирофиллитового сырья Гайского месторождения

Содержание оксидов, %
SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3+FeO	MnO	MgО	СаО	SO3	Na2O	К2О	R2О5	ППП
75,29	0,52	16,15	2,35	0,05	0,22	0,37	0,12	0,21	0,52	0,08	3,84
71,78	0,86	20,46	0,63	0,05	0,19	0,20	0,10	0,32	2,55	0,06	3,12
75,94	0,52	13,42	3,16	0,02	0,04	0,53	0,73	0,25	1,10	0,05	3,75
77,91	0,55	14,51	1,99	0,02	0,06	0,40	0,62	0,09	0,43	0,05	3,04
75,35	0,59	16,64	1,87	0,02	0,04	0,49	0,29	0,13	0,50	0,06	3,57

Выделенные части залежи различаются по химическому и минеральному составу, что позволяет выделить два типа сырья: низкощелочное и с повышенной щелочностью. Первый тип (восточная часть залежи) является умерено железистым (Fe2O3 + FeO - 2,3%) и умерено глиноземистым (Al2O3 - 16%), содержание в нем оксидов щелочных металлов Na2O + К2О составляет в среднем 0,7%. Второй тип сырья слагает западную часть залежи и характеризуется низкими значениями Fe2O3 + FeO + TiO2 - в среднем 1,5%, содержание Al2O3 достигает 20,5%, щелочность 2,9% при отношении К2О/Na2O - 7,0.

На Гайском месторождении содержание кремнезема в породах составляет 69-79%, глинозема - 15-21%, суммы оксидов железа 0,4-2,5%. Сульфиды и карбонаты в оконтуренных залежах практически отсутствуют.

Пирофиллитсодержащие метасоматиты Гайского месторождения были использованы в различных производствах. В НИИСтройкерамика проведены исследования пирофиллитового сырья для производства керамической облицовочной плитки. Введение этого сырья в состав шихты в количестве 21-25% позволяет получать плитки, обладающие повышенной термической стойкостью, пределом прочности при изгибе, малой усадкой.

В Уральском государственном техническом университете (УГТУ-УПИ) проведены испытания пирофиллитовых пород в составе плиточных масс. Введение пирофиллитового сырья снижает усадку плиток до 1,5%, увеличивает предел прочности при изгибе до 36 МПа.

В производстве электротехнического фарфора пирофиллитовое сырье также испытано в Уральском государственном техническом университете. Материал пробы был представлен диаспор-серицит-пирофиллитовыми породами западной части залежи. Шихта содержала 14% этих пород. После обжига при 1220ºС получен материал, который по своим физико-техническим характеристикам (тангенс угла диэлектрических потерь, объемное сопротивление, диэлектрическая проницаемость) превосходит фарфор Южноуральского арматурно-изоляторного завода.

На Нижне-Тагильском металлургическом комбинате испытаны кварц-пирофиллитовые породы в производстве шамотных огнеупорных изделий. Введение в составы масс этого сырья в количестве 25-30% позволяет снизить пористость и повысить механическую прочность изделий (изделия общего назначения, для сифонной разливки сталей и футеровки ковшей).

В составах масс кислотоупорных изделий кварц-пирофиллитовые породы испытаны в УГТУ-УПИ. В состав шихты вводилось от 50% до 60% пирофиллитового сырья. Полученные кислотоупорные изделия отличались высокой кислотостойкостью (98,6%), механической прочностью (60-65 МПа), водонепроницаемостью (более 72 часов), водопоглощением в пределах 5,0-5,3%, и удовлетворяли требованиям ГОСТ 474-80.

Испытанные горные породы поставляются в количестве 1000 тонн в год в керамический цех Гайского ГОКа. Годовая производительность цеха 250 тыс. м2 плитки различных расцветок.

В переделах Южного Урала в Уйском районе Челябинской области отмечено месторождение, сложенное минералом сходным с пирофиллитом. Месторождение связано с интрузивными породами и представлено светло-серыми плотными породами, в виде неправильной формы тел, залегающих в метаморфических породах. Мощность продуктивной толщи 50 м. Запасы не подсчитывались.

Химический состав породы Уйского месторождения представлен в табл. 5.

Таблица 5.

Химический состав породы Уйского месторождения

Проба	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3+TiO2	Fe2O3	СаО	MgO	К2О	Na2O	ППП
1 2 3 4	44,02 46,76 46,39 44,4	37,44 42,76 40,66 41,66	0,54 0,41 0,49 0,56	0,26 0,53 0,55 0,81	2,83 0,40 0,32 0,31	8,23 3,68 6,08 6,34	1,66 0,88 1,04 1,72	4,94 4,59 4,44 4,8

Рентгенофазовым анализом установлено, что порода состоит в основном из гидрослюд и глинистых минералов, кроме того содержит тонкодисперсный кварц. Огнеупорность 1540ºС.

1. Пирофиллитсодержащие метасоматиты Домбаровского рудного района (Южный Урал)

Домбаровский рудный район расположен в южной части восточного крыла Магнитогорского синклинария.

Сложное геологическое строение района обусловлено его положением на сочленении двух крупных мегаструктур Магнитогорского синклинория и Восточно-Уральского поднятия. Северная часть района носит название Мазарского. В пределах района отложения представлены в основном лавами базальтов с прослоями туфов и экструзивными телами липарито-дацитов. На Мазарском участке эти образования слагают клиновидный блок на севере площади.

В процессе проведения поисковых работ на колчеданное оруднение были вскрыты пирофиллитсодержащие породы и каолинит-серицит-кварцевые и установлено, что западная часть Мазарского участка является перспективным объектом на пирофиллит и щелочные каолины. Зона пирофиллитсодержащих пород протягивается в субмеридианальном направлении и прослежена на 800 м при мощности от 30 до 80 м. Преобладают породы серицит-пирофиллит-кварцевого состава. Цвет светло-серый, серый, буровато-серый с лиловыми оттенками в случае присутствия гидроксида железа. Породы тонко рассланцованны (иногда до листоватых разностей). Над зоной пирофиллитсодержащих пород и на ее флангах отмечается мощная кора выветривания. Непосредственно над зоной кора выветривания имеет каолинит-серицит-пирофиллит-кварцевый состав, а на флангах в полосе шириной около 300-400 м - каолинит-серицит-кварцевый и каолинит-кварцевый. Каолинизированные серицит-пирофиллит-кварцевые породы представлены сыпучей массой светло-серого и желтовато-серого цвета с фрагментами более плотных рассланцованных пород. Наличие каолинита подтверждено рентгенографически. Химический состав характеризуется высокой чистотой по содержанию вредных оксидов. Мощность зоны каолинизации над пирофиллитсодержащими породами составляет 15-35 м.

2. Месторождения Кабанского и Красноуральско колчеданоносных районов

Кабанский рудный район находится в западном крыле Тагильского мегасинклинария в пределах Левихинско-Шемурской рудоносной зоны.

Рудоносная свита расчленяется на три толщи. Нижняя сложена андезитами и андезито-дацитами с прослоями слоистых туфов и вулканических брекчий и в виде полосы шириной 600-1500 м тянется вдоль извилистого контакта с плагиогранитами Арбатского массива. Вторая толща сложена риолитами и дацитами, имеющими мощность 250-280 м, и быстро выклинивается в северном направлении. Третья толща сложена базальтоидами. Все породы района подвержены зеленокаменным изменениям, на участках месторождений интенсивно рассланцованы и гидротермально изменены с развитием в околорудных метасоматитах зон светлоокрашенных пород, сложенных высокоглиноземистыми минералами - корундом, андалузитом, диаспором, пирофиллитом.

Пирофиллитсодержащие породы являются частью гидротермально измененных пород, среди которых выделяются корундо-андалузитовые, диаспор-андалузитовые, пирофиллит-диаспоровые, зуниит-диаспоровые, серицит-зуниитовые, зуниит-кварцевые, топаз-кварцевые, топаз-серицитовые и другие.

Пирофиллитсодержащие породы светло-серого, серого цвета, тонкорассланцованные, состоящие в основном из мелкочешуйчатых агрегатов пирофиллита в сочетании со сноповидными выделениями из чешуек длиной 0,1 мм. Содержат рассеянную вкрапленность рутила, зуниита, апатита. При возрастании количества зуниита и диаспора порода становится мелкозернистой. В пирофиллитовом мелкочешуйчатом базисе содержатся идиоморфные зерна зуниита размером до 0,01 мм, агрегат зерен диаспора - до 0,3 мм и более крупные по отношению к базису сноповидные пучки и сферолиты пирофиллита размером 0,2-0,5 мм. Второй разновидностью пирофиллитсодержащих пород являются диаспор-пирофиллитовые породы с содержанием пирофиллита 20-70%. Прожилки существенно пирофиллитового состава чередуются с диаспоровыми при толщине тех или других в десятые доли миллиметра. Иногда порода состоит из агрегатов удлиненных идиоморфных лейст диаспора размером 0,5-0,7 мм, а в интерстициях наблюдается пирофиллит в виде мелкочешуйчатого агрегата и микросферолитовой массы с поперечником сферолитов 0,2-0,3 мм. В небольшом количестве пирофиллит встречается в серно-колчеданной руде в ассоциации с серицитом и хлоритоидом.

На Кабанском месторождении четко проявлена, хотя и не всегда идеально, зональность в околорудно-измененных породах, выражающаяся в симметрично построенных ореолах метасоматитов с развитием во внутренних зонах высокотемпературных, высокоглиноземистых минералов - корунда и андалузита, сменяющихся к периферии диаспоровыми и пирофиллитовыми агрегатами, а далее зуниитовыми и серицитовыми, переходящими в частично измененные породы. Повсеместно присутствуют в метасоматитах такие галоидсодержащие минералы, как топаз, зуниит, апатит, флюорит.

Красноуральский рудный район расположен в восточной части Тагильского вулканического пояса. На западе он ограничен Туринским разломом, на востоке - Серовско-Маукским, к которым приурочены тела гипербазитов. Отложения рудоносной формации натриевых базальтов - риолитов в районе Красноуральских месторождений представлены лавами от основного до кислого состава; в подчиненном количестве развиты пирокластические и вулканомиктовые образования. Отмечается грубая зональность: в восточной части рудного поля преобладают породы основного состава; в западной части развиты кислые лавы и пирокластические образования, прорванные субвулканическими телами и дайками базальтов и риолитов. Зоны околорудных метасоматитов сложены серицито-кварцевыми, кварц-хлоритовыми и пирофиллитсодержащими породами, подверженными рассланцеванию. Мощность зон кварц-серицитовых сланцев вблизи крупных колчеданных линз составляет 30-50 м, а в участках раздувов достигает 100 м. Зоны чередуются с линзами рассланцованных кварцитов, серицитовых, кварц-хлорит-серицитовых и кварц-хлоритовых сланцев. Во внешних зонах эти породы переходят в зону пропиллизации с альбитом, эпидотом, хлоритом.

Пирофиллит обнаружен в околорудно-измененных породах и рудах четырех месторождений: Красногвардейского, Старо-Левинского, Чернушинского, Заводского.

Кварц-серицитовые сланцы представляют собой сильно измененные породы с очковой, лепидобластовой, лепидогранобластовой структурами, обусловленными наличием крупных зерен кварца и чешуек серицита. Пирофиллит отмечается в виде агрегатов чешуек в основной ткани породы и в виде тонких прожилков и просечек в серицитовых сланцах. Вторичные кварциты, являясь внутренней зоной гидротермально измененных пород, распространены на Красноуральских месторождениях локально. Это существенно кварцевые породы с серицитом, пирофиллитом, зуниитом, топазом, рутилом. Серицит и пирофиллит заполняют микротрещины, образуют скопления неправильной формы в базисе мелкозернистого кварца.

В районе Старо-Левинского рудника в одном из шурфов вблизи контакта измененных вулканитов и штока гранитов была отмечена пирофиллит-диккитовая порода. На выклинивании главной линзы Красногвардейского месторождения, в западном ее контакте, находится зона пирофиллитсодержащих пород мощностью 10-12 м. В западной части зоны преобладают кварц-серицитовые сланцы с желваками серицит-топазовой породы. Внутренняя зона сложена диаспор-пирофиллитовыми породами с участками диаспоритов. Пирофиллит отмечается в виде чешуек размером до 2 мм и в маломощных (до 1,5 см) линзовидных прожилках шестоватого строения.

Оценка пирофиллитсодержащих пород колчеданных месторождений Среднего Урала как полезного ископаемого не проводилась. В связи с этим целесообразна ревизия кернового материала, полученного при поисках и разведке на пирофиллит. Актуальность этой задачи обусловлена тем, что после отработки сульфидных руд может оказаться рентабельной добыча пирофиллитового сырья.

3. Фарфоровые камни Урала

Фарфоровые камни - это продукт гидротельмальнометасоматического изменения кремнеземных палеовулканических пород, тонкозернистость которых, низкое содержание красящих оксидов и благоприятный минеральный состав позволяет использовать их без обогащения в качестве основного или корректирующего компонента в составах керамических (фарфоровых) масс.

Изучение фарфоровых камней - измененных кремнекислых вулканитов севера Урала, - показало, что они относятся к двум основным типам : капканвожскому (серицит-кварцевому) и свиягинскому (кварц-микроклиновому).

Наиболее перспективными на поиски месторождений фарфоровых камней являются участки развития измененных пород в бассейнах рек Изъяшор, Пайпудыны, Лемвы, Балбанью, Лимбекаю, Няртасюю, в верховьях реки Косью (г. Манарага, ручей Капкан-Вож) и другие.

Фарфоровые камни капканвожского типа - плотные и рассланцованные мелкозернистые светлые породы белого, желтоватого и голубоватого цвета, часто с сохранившейся кварц-порфировой структурой. Состав пород серицит-кварцевый или пирофиллит-серицит-кварцевый. Таким образом, фарфоровые камни относятся к пирофиллитовому и серицитовому минеральным типам. Местами среди пород пирофиллит-серицит-кварцевого состава наблюдаются мономинеральные кварцевые жилы, иногда ассоциирующиеся с мощными (до 10 м) линзовидными телами пирофиллита (северный склон г. Манараги, истоки реки Лимбекаю и другие). Наибольшее развитие фарфоровые камни получили в истоках рек Манараги, Лимбекаю, Балбанью, Няртасюю и в районе хребта Пайпудынского, где они слагают либо отдельные измененные зоны среди кремнекислых вулканитов, либо целиком штоко- и дайкообразные тела измененных вулканитов, имеющие длину от нескольких метров до 2-3 км.

Фарфоровые аповулканиты капканвожского типа севера Урала содержат почти все необходимые компоненты фарфоровой и фаянсовой массы (глинозем, кремнезем, щелочи), отличаются однородностью состава. В их состав входит много кремнезема и щелочей при очень высоком калиевом модуле, количество глинозема наблюдается в большинстве случаев на уровне японских фарфоровых камней и ниже китайских и гусевских (12-13%). Обращают на себя внимание низкие потери при прокаливании. В зависимости от типа фарфора и состава используемого камня в керамическую массу, по-видимому, будет необходимо добавлять некоторое количество каолина и пластичной глины.

Фарфоровые камни сивягинского типа представляют собой тонкозернистые породы голубовато-зеленовато-серого и светло-кремового цвета, имеющие почти мономинеральный калишпатовый состав; в незначительных количествах присутствуют кварц и серицит. Ближе всего они к полевошпатовому минеральному типу, однако выгодно отличаются от известных представителей этого типа низким содержанием свободного кварца. Сивягинские фарфоровые камни встречаются в истоках рек Б.Усы, Пайпудыны, Грубею, Лемвы, Седью, Потемью, Сивяги, Няртасюю и др. Калишпатовые вулканиты образуют экструзивные тела или эндоконтактовые залежи в пределах этих тел, маркирующих зоны тектонических нарушений. Тела эти обычно выдержаны по мощности, простиранию и падению, размерами от первых метров до 200 × 100 × 30 м и более, с объемом до 1,5 млн.м3.

Оценивая химический состав сивягинских фарфоровых камней, полезно иметь в виду не только валовое содержание оксидов в породе, которое в целом находится в пределах кондиций. Поскольку эти породы состоят в основном из полевых шпатов, с подчиненным содержанием свободного кварца, следует обратить внимание также на состав полевых шпатов, используемых в составе керамических масс.

Большие запасы (по предварительной оценке, 80 млн. м3 в пределах капканвожского участка, до 1000 млн.м3 - в районе Пайпудынского липаритового массива и 3 млн.м3 в пределах экструзии в истоках р. Сивяги), поверхностное залегание (возможна разработка открытым способом) и близость к железной дороге повышают экономическую целесообразность эксплуатации данного вида минерального сырья.

Результаты химического анализа фарфоровых аповулканитов севера Урала, а также результаты проведенных огневых проб с образцами минерального сырья позволили сделать заключение о пригодности нового сырья для получения керамических масс.

Химический состав проб фарфоровых камней севера Урала приведен в табл. 6 и 7.

Для выявления участков, перспективных на обнаружение фарфоровых аповулканитов в других районах Урала, задача сводилась к тому, чтобы найти формации, содержащие породы, состав которых в наибольшей степени приближался бы к составу кондиционных фарфоровых камней. Важнейшим критерием качества сырья является содержание щелочей. Наиболее дефицитными разновидностями фарфоровых камней являются щелочные калиевые (K2O + Na2O > 3, K2O/Na2O > 3).

Помимо уже описанных месторождений фарфорового камня, к ним можно отнести липариты г. Константинов Камень, хр. Хахарем-Пе и г. Борзовой на крайнем севере Полярного Урала, субвулканические интрузии верховий рек Погурей и Кок-Пела, более древние липариты в верхнем течении р. Хельмерью, в районе г. Мартай, на правобережье р. Торговой, на хр. Кваркуш, на хр. Басег (щегровийская свита), в Верхнесергинском районе (билимбаевский комплекс), Учалинской зоне развития улутайской формации, верховье р. Урал (область развития Березовской и Кизильской формаций), Еманжелинском районе (карьер на берегу р. Бергильды и обнажения к юго-западу от с. Ново-Троицкого), Кунашакском районе (близ оз. Урукуль), в районе р. Пышма (левый берег ниже Рудянского Лога) и другие.

Имеются сведения о локальных проявлениях среди липаритов и туфов магнитогорского синклинария интенсивных поствулканических процессов; крайнее развитие этих процессов приводило иногда (г. Соколок и др. районы) к почти полному выносу щелочей и красящих оксидов из исходных вулканитов и к накоплению глинозема, к образованию пород, по валовому химическому составу приближающихся к каолину или кварц-пирофилитовых пород. О существовании на Урале месторождений таких пород нелишне здесь вспомнить еще и потому, что они также представляют собой керамическое сырье.

Наибольший интерес представляет Покровский участок (окрестности с. Покровского, Сухоложский район). Развитые здесь ультракалиевые липариты характеризуются пониженным содержанием SiO2 и повышенной щелочностью, что позволяет считать их аналогами свиягинского типа. Наличие в аповулканитах избыточного калишпатового компонента является не недостатком, а достоинством данного типа пород как исходного минерального сырья для фарфоровых камней, так как в технологических схемах для производства бытового и хозяйственного фарфора в сырьевую смесь вводится до 25% полевого шпата, который в нашем случае в достаточном количестве уже имеется в исходной породе.

Таблица 6.

Химический состав аповулканитов севера Урала, мас.%

Оксиды	Капканвожский тип														Сивягинский тип
	руч. Капканвож, район Манараги										руч. Нартасюю, район г. Тельроз-Из			Б. Хатакамба	хр. Пайпудынский	р. Грубелю
SiO2	69,82	65,97	74,9	78,28	77,72	78,54	76,50	76,50	77,62	78,13	77,83	79,58	76,07	77,79	76,94	78,40	78,50
NiO2	0,16	0,91	0,15	0,15	0,21	0,15	0,20	0,15		0,21	0,18	0,20	0,10	0,28	0,27	0,08	0,11
Al2O3	13,46	19,65	12,52	11,67	12,59	11,54	11,60	12,28	11,22	11,63	11,45	11,35	12,84	12,94	12,67	11,59	10,83
Fe2O3	0,75	1,44	0,89	0,68	1,06	0,79	0,72	1,40	0,43	0,11	1,08	0,75	0,87	0,64	0,37	0,77	1,02
FeO	1,58	1,03	0,49	0,60	0,50	1,03	0,24	0,26	0,80	0,43	0,44	0,11	0,43	0,14	0,29	0,06	0,06
CaO	0,14	необн.	0,21	0,22	0,36	0,43	1,24	0,39	0,62	0,20	0,08	0,37	0,60	0,25	0,21	0,27	0,03
MgO	0,71	0,78	0,87	0,43	0,61	0,98	0,94	1,59	0,11	0,28	0,97	0,46	0,21	0,60	0,30	0,06	0,18
K2O	4,77	6,39	8,12	5,82	4,24	3,96	6,56	3,96	5,32	8,79	4,33	1,50	4,50	3,72	5,84	5,48	7,86
Na2O	4,10	0,16	0,19	0,12	0,52	0,11	1,69	0,11	2,75	0,08	2,56	4,31	3,68	2,75	1,75	1,77	0,54
ППП	2,75	3,18	1,57	1,66	0,20	2,28		2,99	0,66	0,12	0,59	0,87	0,87	1,15	0,67
Сумма	99,76	99,56	99,95	99,65	100,03	99,58		99,68	99,65	100,0	99,53	99,51	100,28	100,28	99,37	99,53	99,58
K2O+Na2O	8,87	6,55	8,31	5,94	4,76	4,07	8,25	4,07	8,07	8,87	6,89	5,81	8,18	6,47	7,59	7,25	8,40
K2O/Na2O	1,16	39,9	40,6	48,5	8,1	36,0	3,8	36,0	1,9	109,9	1,6	0,3	1,2	1,4	3,7	3,1	14,0

Таблица 7.

Химический состав аповулканитов севера Урала исходный состав и после магнитной сепарации, мас.%

Оксиды	Исходный состав (капканвожский тип)			После магнитной сепарации				Исходный состав (сивягинский тип)			После магнитной сепарации
SiO2	74,40	77,49	78,47	78,76	70,19	74,28	76,34	71,48	79,96	77,46	77,0	79,66	75,90
NiO2	0,32	0,21	0,14	0,24	0,37	0,33	0,24	0,50	0,38	0,33	0,29	0,27	0,31
Al2O3	16,14	14,08	12,66	13,55	18,97	16,31	13,12	13,94	9,62	10,47	11,88	10,50	12,16
Fe2O3	0,94	1,43	0,76	0,70	1,23	0,98	0,75	0,74	0,40	1,48	0,51	0,48	1,02
FeO	0,04	0,06	0,13	0,07	0,06	0,06	0,65	0,14	0,04	0,14	0,09	0,14	0,13
CaO	0,24	0,25	0.06	0,18	0,18	0,24	0,67	0,60	0,60	0,54	0,36	0,24	0,36
MgO	0,25	0,70	0,21	0,18	0,35	0,22	0,34	0,51	0,17	0,21	0,31	0,22	0,09
K2O	4,16	2,36	5,41	3,49	4,97	4,32	4,37	9,04	5,57	6,40	7,20	6,09	7,10
Na2O	0,57	0,27	0,18	0,50	0,62	0,54	1,02	1,56	2,08	1,72	1,40	1,47	2,06
ППП	2,67	2,82	1,61	1,76	2,45	2,12	1,99	1,09	1,12	0,75	0,46	0,33	0,15
Сумма	99,73	99,59	99,63	99,43	99,39	99,40	99,49	99,60	99,94	99,50	99,50	99,40	99,28
K2O+Na2O	4,73	2,63	5,59	3,99	5,59	4,86	5,39	10,60	7,65	8,12	8,60	7,56	9,16
K2O/Na2O	7,30	8,74	30,06	6,98	8,02	8,00	4,28	5,80	2,68	3,72	5,14	4,14	3,45

Таким образом, Покровский участок можно рекомендовать в качестве одного из первоочередных объектов на разведку фарфорового камня, с отбором проб для промышленных испытаний, тем более что этот участок расположен в непосредственной близости от главных центров Уральской фарфоро-керамической промышленности.

Из всего вышеизложенного следует, что Урал можно рассматривать в качестве новой геологической провинции фарфорового камня. Проведение специализированных поисково-разведочных работ приведет к расширению сырьевой базы керамического сырья.

(Солодкий Н.Ф. и другие «МСБ Урала…». Томск, Издательство ТПУ, 2009)

uralgidrogeo@narod.ru