ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ

Добыча и переработка литиевого сырья

Месторождение Кингс-Маунтин, Северная Каролина

Хотя сподумен встречается в целом ряде пегматитоносных районов, главные промышленные месторождения приурочены только к узкой полосе длиной около 25 миль и шириной менее 2 миль, простирающейся от южной границы штата Северная Каролина в северо-восточном направлении до Линкольнтона (в центре полосы расположен город Кингс-Маунтин). Этот район находится в пределах провинции Пидмонт и характеризуется полого холмистым рельефом с абсолютными отметками около 1000 футов. Поверхность сложена сильно выветрелыми кристаллическими сланцами и гнейсами, гранитными интрузиями и пегматитовыми дайками. Региональное простирание пород северо-восточное, падение крутое северо-западное.

В пегматитах этого района местами встречается касситерит (SnCb), который спорадически добывался на протяжении многих лет. Вследствие этого район месторождений был назван каролинским оловянным поясом и оловянно-сподуменовым поясом, как иногда и сейчас его именуют в литературе. Сподумен был обнаружен еще в 1930 г., но первый карьер открыт только в 1942 г., когда потребовалось удовлетворить запросы промышленности, возникшие в годы войны. Этот спо- думеновый карьер просуществовал до 1946 г. в 1951 г. с расширением рынка сбыта для лития добыча сподумена возобновилась и были построены обогатительные фабрики. Месторождение Кингс-Маунтин вскоре заняло ведущее место в США по добыче литиевого сырья.

В пределах описываемой узкой полосы месторождений встречается несколько сот пегматитовых тел, которые имеют характерную плитообразную и линзовидную форму. Большая часть этих тел залегает согласно сланцеватости вмещающих пород, а некоторые из них секут породы перпендикулярно их простиранию. Пегматиты достигают в длину 3200 футов, а в ширину почти 400 футов; однако обычно пегматитовые тела имеют значительно меньшие размеры. Одно пегматитовое тело было прослежено при бурении на глубину по крайней мере 900 футов, в связи с чем предполагается, что пегматиты также широко распространены на глубине в несколько тысяч футов, как и на поверхности (Griffitts, 1954). Главные минералы пегматитов представлены альбитом, микроклином, сподуменом и кварцем; в небольших количествах содержится мусковит, касситерит, берилл (стр. 384), амблигонит и турмалин.

В некоторых пегматитах сподумен может слагать до 50% породы, но в среднем его содержание составляет 10— 15%. Гигантские кристаллы сподумена здесь не были обнаружены; средняя длина его кристаллов составляет менее 1 фута. Сподумен обычно встречается повсюду в крупнокристаллических пегматитах, и многие эти пегматиты разрабатываются на всю их площадь распространения. Зональность в пегматитах проявлена слабо или отсутствует, поэтому зоны по отдельности не разведываются и не разрабатываются.

В пегматитах различают несколько текстур, в том числе массивную, гнейсовидную и гребенчатую. Для последней характерно наличие удлиненных, обычно размером с палец, кристаллов сподумена, которые ориентированы перпендикулярно контактам пегматитового тела.

Пегматиты залегают несколько восточнее позднепалеозой- ского интрузивного массива кварцевых монцонитов Черри- вилл. Предполагают, что пегматиты генетически связаны с этим массивом (Griffitts, Overstreet, 1952). История образования пегматитов сложна. Выделяют семь разновременных стадий выделения пегматитовых минералов (Kesler, 1942). В промежутках между некоторыми стадиями имели место региональные подвижки, приводившие к деформации уже сформированных пегматитовых тел и возникновению новых трещин, в которых локализовались более поздние пегматиты. В пределах пегматитовых тел и особенно во вмещающих кристаллических сланцах — повсюду имели место процессы замещения. История образования пегматитов этого района 5аключается в многократном растрескивании, деформации и минерализации пегматитов. Кеслер (Kesler, 1942) полагает, что пегматитообразующие растворы были преимущественно водными, так как они проникали в коренные породы, где в больших участах происходили процессы замещения, вызванные этими растворами. Предполагается, что сподумен образовался на средних стадиях формирования пегматитов (Kesler, 1942; Norton, Schlegel, 1955).

Исчисленные запасы лития (до глубины 400 футов при среднем содержании Li20 1,7%) в полосе месторождений Кингс-Маунтин составляют 4 млн. условных единиц , или 28% всех запасов этой категории в США (Norton, Schlegel, 1955, стр. 343). Менее достоверные, предполагаемые запасы лития (до глубины 450 футов при среднем содержании Li20 1,3%) на этих месторождениях составляют громадное количество— 124 млн. условных единиц, что практически равно всем предполагаемым запасам лития в США. Кажется несомненным, что и в дальнейшем это месторождение сохранит свое важное значение как источник литиевого сырья.

Добыча и частичная переработка литиевого сырья описаны Готером и др. (Goter, Hudspeth, Rainey, 1953), а извлечению сподумена посвящены работы Бэнкса и др. (Banks et al., 1953), Донэйя (Donahey, 1958), а также Нормэна и Джисеке (Norman, Gieseke, 1942).

Месторождения района Блэк-Хилс, штат Южная Дакота

Более 50 лет литиевые минералы добываются из пегматитов в районе Блэк-Хилс в штате Южная Дакота. Здесь в южной части района Блэк-Хилс на краевых частях батолита Харни-Пик расположены три месторождения литиевых минералов— Кейстон, Хилл-Сити и Кастер. Четвертое месторождение— Тинтон—расположено в 43 милях северо-западнее батолита Харни-Пик вблизи границы штата Вайоминг. Пегматиты . обычно прорывают дислоцированные докембрийские метаморфические породы. Они характеризуются отчетливо выраженным зональным строением, сложным минеральным составом и наличием крупных кристаллов. Большинство литийсодержащих пегматитовых тел имеет крупные размеры и очень неправильную форму. Главный литиевый минерал в них представлен сподуменом, в меньших количествах встречаются амблигонит и лепидолит.

Скопления сподумена приурочены главным образом к более мощной части пегматитового тела, а именно к промежуточной зоне или ядру, поэтому их присутствие иногда можно предсказать на основании строения контактов пегматитов с вмещающими породами и строения боковых зон. Согласно Пэйджу и др. (Page et al.. 1953, стр. 55), сподумен образуется последним в парагенети- ческом ряду пегматитовых минералов. Пегматиты редко содержат в среднем более 20% сподумена, а в самом богатом пегматите Этта на месторождении Кейстон среднее содержание извлекаемого сподумена в добытом сырье многие годы держится на уровне только 10%. Извлечение сподумена производится как с применением ручной отборки, так и путем обогащения валовой горной массы. На многих более мелких рудниках сподумен добывается селективно, и, когда спрос на литиевые минералы уменьшается, на этих рудниках добывают слюду, полевой шпат или берилл. Исчисленные запасы (до глубины 100 футов при среднем содержании L102 1,2%) составляют 1,2 млн. условных единиц, или 8% всех запасов этой категории в США. Предполагаемые запасы составляют 400 тыс. условных единиц (Norton, Schlegel, 1955).

Прочие месторождения

Литийсодержащие пегматиты разрабатываются на месторождении Кварц-Крик в округе Ганнисон в штате Колорадо (Hanley, Heinrich, Page, 1950) и на руднике Хардинг в округе Таос в штате Нью-Мексико (Berliner, 1949; Roos, 1926).

С 1900 по 1927 г. из пегматита Стьюарт на месторождении в округе Сан-Диего в штате Калифорния было добыто много лепидолита, но запасы этого минерального сырья уже исчерпаны (Jahns, Wright, 1951)

ЛИТЕРАТУРА

Banks М. К, McDaniel W. Т., Sales Р. N. (1953). A method for concentration of North Carolina spodumene ores, Amer. Inst. Min. Met. Eng. Trans., 196, 181 — 186.

Berliner M. H. (1949). Investigation of the Harding tantalumlithium deposits, Taos County, N. Мех, U. S. Bur. Mines Rept. Inv,, 4607.

Browning J. S. (1958). Spodumene — major source of lithium, U. S. Bur. Mines Inf. Circ, 7824.

Clark J. D. (1950). Petalite — a new commercial mineral, Min. Eng., 187, 1068-1070.

Donahey J. W. (1958). Foote Mineral Company operates world's largest lithium plant in Virginia, Va. Polytechnic Inst., Min. Ind. Jour, 5, № 3, 1—3.

Gale W. A. (1945). Lithium from Searles Lake, Chem. Inds, 57, 442—446.

Goter E. R, Hudspeth W. R, Rainey D. L. (1953). Mining and milling of lithium pegmatites at Kings Mountain, N. C., Amer. Inst. Min. Met. Eng. Trans., 196, 890—893.

Griffitts W. R. (1954). Beryllium resources of the tin-spodumene belt, North Carolina, U. S. Geol. Survey Circ, 309.

Griffitts W. R., Overstreet W. C. (1952). Granitic rocks of the western Carolina Piedmont, Amer. Jour. Sci, 250, 777—789.

Hanley J. В., Heinrich E. W, Page L. R. (1950). Pegmatite investigations in Colorado, Wyoming, and Utah, 1942—1944, U. S. Geol. Survey Prof. Paper, 227, 12—14.

Heinrich E. W, Levinson A. A. (1955). Geological, mineralogical, and crystallographic factors in the exploitation of lepidolite deposits, Econ. Geology, 50, 99.

Hess F. L. (1940). The spodumene pegmatites of North Carolina, Econ. Geology, 35, 942—966.

I n g h a m W. N., L a t u 1 i p p e M. (1957). Lithium deposits of the Lacorne area, Quebec, Geology of Canadian Industrial Mineral Deposits, Montreal, Can. Inst. Min. and Met, 159—163.

Jahns R. H, Wright L. A. (1951). Gem- and lithium-bearing pegmatites of the Pala district, San Diego County, California, Calif. Div. Mines Spec. Rept., 7-A.

Kesler Т L. (1942). The tin-spodumene belt of the Carolines, U. S. Geol. Survey Bull., 936-J.

Landolt P. E. (1957). New horizons for lithium, Min. Eng., 9, 460—464. Norman J., Gieseke E. W. (1942). Beneficiation of spodumene rock by froth flotation, Amer. Inst. Min. Met. Eng. Trans., 148, 347—355. Norton J. J., Schlegel D. M. (1955). Lithium resources of North

America, U. S. Geol. Survey Bull., 1027-G. Page L. R. (1954). Petrology of spodumene-bearing pegmatites, Bull.

Geol. Soc. Amer., 65, 1293. Page L. R., et a I. (1953). Pegmatite investigations, 1942—1945, Black Hills, South Dakota, U. S. Geol. Survey Prof. Paper, 247, 53—58. Roos A. (1926). Mining lepidolite in New Mexico, Eng. and Min. Jour.-

Press, 121, 1037—1042. Rowe R- B. (1954) Pegmatite lithium deposits in Canada, Econ. Geology, 49, 501—515.

Schaller W. T. (1925). The genesis of lithium pegmatites, Amer. Jour. Sci., 10, 269—279.

U. S. Bureau of Mines (1948). Investigation of the Mateen spodumene deposit. Pennington County, S. D., U. S. Bur. Mines Rept. Inv., 4339.

Ver Planck W.,E. (1957). Lithium and lithium compounds, Calif. Div.

Mines Bull, 176, 307—312. Williamson D. R. (1958). Lithium, Colo. School of Mines, Min. Ind. Bull., 1, № 2.