ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ

Производство и добыча берилла. Берилловые рудники и месторождения

По сравнению с большинством других минералов, используемых в промышленности, берилл добывается в небольших количествах. В 1945 г. мировая добыча берилла составляла 1085 коротких тонн, а в 1957 г.— 11300 коротких тонн . В последнюю цифру включены данные по добыче в 20 странах. Первые места по добыче берилла, которые несколько меняются год от года, занимали Бразилия, Аргентина, ЮжноАфриканская Республика, Родезия, Ньясаленд и Мозамбик.

США находятся значительно ниже в этом списке. Добыча в США в 1957 г. составляла 521 короткую тонну, или менее 5% общей мировой добычи. Стоимость бериллиевого сырья в США составляет в среднем 529 долл. за тонну, а стоимость импортного сырья — 346 долл. за тонну или 2 522 000 долл. за весь импорт.

В последние годы на первые места по добыче берилла в США выдвинулись штаты Южная Дакота, Нью-Мексико, Колорадо и Нью-Гэмпшир. В каждом из этих штатов количество добытого берилла резко колеблется год от года. В период с 1949 по 1953 г. в. штате Южная Дакота было добыто 39% всего тоннажа добычи берилла в США, в Нью-Мексико— 1,9%, в Колорадо—17%, в Нью-Гэмпшире—14%, а в прочих штатах—11%. Однако в 1957 г. в Южной Дакоте было добыто 51% всего тоннажа добычи берилла в США, в Колорадо — 35%, в Нью-Мексико 6%, а во всех прочих штатах — только 8%.

Месторождения района Блэк-Хилс, штат Южная Дакота

Поскольку берилл добывается из тысяч пегматитов, широко распространенных во многих странах, то здесь невозможно описать все месторождения этого минерала. В -США важные месторождения расположены в районе Блэк-Хилс в штате Южная Дакота (Page et al., 1953; Tullis, 1952); они считаются в общем представительными месторождениями берилла.

Берилл добывается здесь на двух пегматитовых полях, расположенных в южной части района Блэк-Хилс по окраинам батолита Харни-Пик в округах Кастер и Пеннингтон. Наиболее важное из них — это участок Кейстон, который расположен в северо-восточной краевой части батолита Харни- Пик. Другое пегматитовое поле — Кастер — расположено в юго-западной краевой части этого батолита. Районы этих месторождений характеризуются гористым рельефом с абсолютными отметками 4—6 тыс. футов. Растительность представлена преимущественно сосновыми деревьями, разбросанными или образующими небольшие отдельные залесенные участки.

Ни одно из пегматитовых тел не разрабатывается только на берилл; этот минерал получают в качестве побочного полезного ископаемого при добыче слюды, полевого шпата или литиевых минералов. Ежегодно добычей берилла занимаются от 50 до 75 компаний, товариществ и отдельных лиц. На некоторых месторождениях суммарная добыча берилла составляет всего несколько фунтов, тогда как на других—многие тонны. В более крупных и более богатых пегматитах содержится только 0,5—1,0% берилла; иначе говоря, этот минерал всегда акцессорный и никогда не преобладает в породе. Содержание ВеО в бериллах, отобранных вручную на различных рудниках, колеблется от 9,72 до 12,70% (Page et al., 1953).

Пегматиты обоих полей докембрийские и обычно приурочены к кристаллическим сланцам вблизи с интрузией Харни- Пик. Все пегматиты, обогащенные бериллом, имеют зональное строение. В небольших количествах берилл встречается в краевой и боковой зонах и в еще меныхГих количествах — в ядре, но больше всего берилла добывают из промежуточных зон. Минералы, сопутствующие бериллу, представлены в основном альбитом, пертитом, кварцем и мусковитом. Берилл особенно обилен в зонах слюдяной мелочи, где преобладает альбит; действительно, наиболее крупные скопления берилла встречаются в тех пегматитах, в которых содержится много альбита. Протяженность бериллсодержащей зоны зависит от протяженности зоны и самого пегматита. Ширина бериллсодержащих зон составляет в среднем 5—6 футов, а глубина довольно изменчива.

В пределах какой-либо одной зоны содержание берилла резко меняется, и в ней могут встречаться богатые скопления. В одной из залежей массивный кристалл берилла весом 61 т простирался почти поперек всей бериллсодержащей зоны. Очень крупные кристаллы могут выходить даже за пределы той зоны, в которой берилл обычно встречается. Горняк может извлечь многие тонны берилла из такого кристалла, а затем не встретит вообще кристаллов берилла в продолжение нескольких дней и даже недель работы.

Кроме массивных кристаллов разнообразных размеров, берилл встречается также в виде скелетных («shell») кристаллов. Такие кристаллы состоят из внешней берилловой скорлупки с нормальной гексагональной кристаллической формой, в которую заключена неоднородная смесь других минералов, главным образом кварца и полевого шпата, а также небольшого количества мусковита и турмалина. Скелетные кристаллы могут достигать нескольких дюймов в диаметре и иметь размеры более фута в длину с толщиной бериллового слоя около одного дюйма. Конечно, эти кристаллы менее ценны, чем массивные, так как ручная отборка берилла в этом случае очень трудоемка.

Содержания ВеО несколько различаются в бериллах из разных залежей, а иногда даже в бериллах, отобранных из разных участков одной залежи. Главная причина такой неустойчивости состава заключается в различном содержании щелочей (Na20, Li20, CS2O). Как показатель преломления, так и цвет берилла меняются с изменением его химического состава; таким образом, по окраске берилла можно уже в поле приблизительно судить о его составе. Белые, очень бледно-голубые, сине-зеленые и розовые бериллы имеют высокие показатели преломления и содержат менее 12% ВеО, тогда как бериллы зеленой, желтовато-зеленой, золотисто- желтой и бледно-бурой окраски имеют низкие показатели преломления и содержат больше ВеО (Page et al., 1953). Качество берилла* может зависеть от минеральных включений, встречающихся в некоторых образцах в виде темных участков; они состоят из субмикроскопических зерен и трудно поддаются идентификации.

Довольно крупные кристаллы берилла, отличающегося по цвету от вмещающей породы, легко диагностируются, но зернистые агрегаты берилла белого цвета или бледных оттенков можно спутать с кварцем, полевым шпатом или амблигони- том. Поэтому при поисках и разведке берилла очень важно хорошо знать физический облик этого минерала, а также его минералогические и структурные взаимосвязи. Поскольку лучшие залежи берилла встречаются в крупнокристаллических альбит-мусковитовых зонах в зональных пегматитах, то, вероятно, разведка этих зон должна дать особенно интересные результаты.

Природа залежей берилла такова, что точные запасы берилла в зонах или пегматитах нельзя подсчитать, поэтому для берилла отсутствуют данные по достоверным или исчисленным запасам. Наиболее крупные предполагаемые запасы берилла имеются на месторождении Кейстон. В отвалах на рудниках также содержатся довольно большие количества берилла, и некоторую часть этого берилла можно извлечь при ручной переборке отвалов. Наибольшие потенциальные запасы берилла имеются в пегматите Хелен-Берилл (Gries, 1949) в пегматитовом поле Кастер, но берилл здесь очень мелкозернистый и он может быть извлечен только путем помола.

Залежи берилла в районе Блэк-Хилс описаны Пэйджем и др. (Page et al., 1953), а также Таллисом (Tullis, 1952). Геологическое строение одного из важных пегматитов богатого бериллом пегматитового поля Кейстон, а именно пегматита Пирлесс, описано Шериданом и др. (Sheridan et al., 1957).

Прочие месторождения

Значительная часть добычи берилла в США приходится на отдельное пегматитовое тело на руднике Хардинг в округе Таос на севере центральной части штата Нью-Мексико. Это месторождение расположено в сильно изрезанной местности на участке распространения докембрийских пород в западном предгорье хребта Сангре-де-Кристо на высоте около 7400 футов. Главный пегматит Хардинг представляет собой дайко- подобное тело мощностью 40—60 футов, которое полого падает на юг. История разработки этого пегматита довольно интересна. Пегматит Хардинг, известный с 1900 г., впервые начали разрабатывать в 1920 г. на лепидолит и сподумен. В течение последующего десятилетия на восток США было отправлено 12 тыс. т литиевого сырья для применения в стекловарении. Этот рудник не функционировал с 1930 по 1942 г., а затем он снова стал разрабатываться на редкий минерал микролит (СагТагО?)—танталовую руду. В течение второй мировой войны этот рудник был самым крупным в США по добыче танталовой руды.

В 1947 г. рудник закрылся, но с 1951 г. снова начал действовать, и это месторождение сразу стало самым продуктивным в США по добыче берилла и единственным крупным месторождением, разрабатываемым только на берилл. Белый и розовый берилл встречаются здесь в виде громадных зернистых масс весом до 50 т и более. Содержание ВеО в этих скоплениях составляет 11 —12%. Пегматит Хардинг четко расслоен, причем каждый слой представлен определенным типом пород, и устойчиво занимает определенную позицию в пределах всей дайки, поэтому из пегматита Хардинг можно получать довольно большие количества различных минералов. Большей частью берилл встречается в двух зонах этого кварц- микроклин-альбит-мусковит-апатитового пегматита, одна из которых расположена вблизи нижнего зальбанда дайки, а другая —у верхнего. Верхняя зона более богата бериллом, причем самые крупные скопления берилла встречаются вдоль хорошо выраженных неровностей у контакта висячего бока. Пегматит Хардинг описан Русом (Roos, 1926) и Джастом (Just, 1937), а кратко Джансом и Райтом (Jahns, Wright, 1944). Горное бюро США проводило обширные разведочные работы с опробованием и бурением (Berliner, 1949; Soule, 1946).

Залежи берилла, имеющие практическое или потенциальное значение, обнаружены в трех районах в Скалистых горах в штате Колорадо. Два из этих района — Кристал-Маун- тин, округ Лаример.и Эйт-Майл-Парк, округ Фремонт,— расположены в Передовом хребте, а третий — Кварц-Крик, округ Ганнисон, — расположен на западной стороне континентального водораздела. Пегматиты здесь встречаются в докембрий- ских метаморфических и изверженных породах. По своим общим чертам эти залежи берилла очень сходны с залежами в районе Блэк-Хилс. Все скопления берилла приурочены к зональным пегматитам, а берилл, который можно извлечь вручную, встречается в наибольших количествах в промежуточных зонах. В боковых зонах некоторых пегматитов содержится много тонкозернистого берилла, который можно извлечь только путем помола. Содержание берилла в продуктивных залежах колеблется от 0,5 до 1,0%, а в нескольких пегматитах до 2%. Общее геологическое строение пегматитового поля Колорадо описано Хэнли и др. (Hanley, 1950), а геология трех вышеперечисленных месторождений — соответственно Тёрстоном (Thurston, 1955), Хейнрихом (Heinrich, 1948) и Стаатцем и Трайтсом (Staatz, Trites, 1955). Арджелл (Argall, 1949) и Уилльямсон (Williamson, 1958) составили кадастры бериллоносных пегматитов штата Колорадо.

На месторождениях Новой Англии (Cameron et al., 1954; Cameron, Shainin, 1947) и Бразилии (Johnston, 1945), а вероятно и в большинстве других разрабатываемых месторождений мира, берилл также встречается в промежуточных зонах зональных пегматитов, но имеет несколько иные условия залегания.

В штате Северная Каролина в сподумен-пегматитовом поясе Кингс-Маунтин, описанном на стр. 372, добыча мелкозернистого берилла будет возможна после разработки методов обогащения этого вида сырья. Предполагают, что запасы здесь составляют более 820 тыс. т берилла или в пересчете на ВеО— 122 800 т (Griffitts, 1954). Если удастся извлечь все это количество берилла, то картина добычи берилла в США резко изменится и зависимость промышленности от крупнокристаллического берилла, добываемого ручной отборкой из зональных пегматитов, значительно уменьшится .

ЛИТЕРАТУРА

Argall G. О., J г., (1949). Industrial minerals of Colorado, Colo. School of Mines Quart., 44, № 2, 48—69.

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

Brown ell G. M. (1958). A beryllium detector for field exploration, Econ. Geology, 53, 916—917.

Cameron E. N. et al. (1954). Pegmatite investigations, 1942—1945, New England, U. S. Geol. Survey Prof. Paper, 255.

Cameron E. N., S h a i n i n V. E. (1947). The beryl resources of Connecticut, Econ. Geology, 42, 353—367.

Gries J. P. (1949). Sampling of Helen Beryl pegmatite, Custer County, Siuth Dakota, U. S. Bur. Mines Rept. Inv., 4396.

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

H a n 1 e у J. В., H e i n r i с h E. W., Page L. R. (1950). Pegmatite investigations in Colorado, Wyoming, and Utah, 1942—1944, U. S. Geol. Survey Prof. Paper, 227.

Heinrich E. W. (1948). Pegmatites of Eight Mile Park, Fremont County, Colorado, Amer. Mineralogist, 33, 420—448.

Jahns k. H„ Wright L. A. (1944). The Harding beryllium-tantalum-lithium pegmatites, Taos County, New Mexico, Econ. Geology, 39, 96—97.

Johnston W. D., Jr. (1945). Beryl-tantalite pegmatites of northeastern Brazil, Bull. Geol. Soc. Amer., 56, 1015—1070.

Just E. (1937). Geology and economic features of the pegmatites of Taos and Rio Arriba Counties, New Mexico, N. M. School of Mines Bull., 13.

Kennedy J. S., O'Meara R. G. (1948). Flotation of beryllium ores, U. S. Bur. Mines Rept. Inv., 4166.

Kulcsar F. (1943). How prospectors can detect beryllium In ores, Eng. and Min. Jour., 144, № 12, 103.

Maillot E. E., Boos M. F., M osier M. (1949). Investigation of Black Mountain beryl deposit, Oxford County, Maine, U. S. Bur Mines Rept. Inv., 4412.

Page L. R. et a 1. (1953). Pegmatite investigations, 1942—1945, Black Hills, South Dakota, U. S. Geol. Survey Prof. Paper, 247.

Roos A. (1926). Mining lepldolite in New Mexico, Eng. and Min Jour.- Press, 121, 1037—1042.

Runke S. M. (1954). Petroleum sulfonate flotation of bervl U. S Bur. Mines Inf. Circ., 5067.

Sheridan D. M. et a 1. (1957). Geology and beryl deposits of the Peerless pegmatite, Pennington County, South Dakota, U. S. Geol Survey Prof. Paper 297-A.

Snedden H. D., Gibbs H. L. (1947). Beneficiation of western beryl ores, U. S. Bur. Mines Rept. Inv., 4071.

Soule J. H. (1946). Exploration of Harding tantalum-lithium deposits, Taos County, N. M., U. S. Bur Mines Rept. Inv., 3986.

Staatz М. Н, Trites A. F. (1953). Geology of the Quartz Creek pegmatite district, Gunnison County, Colorado, U. S. Geol. Survey Prof. Paper, 265.

Stevens R. E, Carron M. K- (1946). Determination of beryllium in

Ores, U. S. Geol. Survey Bull., 950, 91—119. Thurston W. R. (1955). Pegmatites of the Crystal Mountain district,

Larimer County, Colorado, U. S. Geol. Survey Bull, 1011. Tullis E. L. (1952). Beryl resources of the Black Hills, South Dakota,

U. S. Bur. Mines Rept. Inv., 4855. Williamson D. R. (1958). Beryllium, Colo. School of Mines, Min. Ind. Bull, 1, Ho 1.