Где в природе встречаются редкие и рассеянные металлы


В природе месторождения редких и рассеянных металлов следует искать в определенных породах, с которыми они бывают связаны единством происхождения. Минералы таких тугоплавких металлов, как бериллий, цирконий, тантал и ниобий, встречаются в магматических глубинных породах (гранитах и нефелиновых сиенитах). Эти минералы встречаются как в самих этих породах, так и в пегматитовых жилах этих пород (см. стр. 96).

Главный минерал, из которого извлекают металлический бериллий, — берилл. В его составе есть, кроме того, алюминий и кремнезем. Берилл встречается также в различных сланцах (слюдяных, хлоритовых и тальковых). Кристаллы обыкновенного берилла (а не его драгоценных разновидностей) имеют желтовато-зеленый цвет и высокую твердость (от 7,5 до 8). В гранитах, измененных горячими магматическими растворами, берилл встречается вместе с минералами олова, вольфрама и молибдена. Чистый металлический бериллий для промышленности легче получать из другого бериллиевого минерала — фенакита, но находки последнего крайне редки.

Минералы, в состав которых входит другой тугоплавкий металл — цирконий, встречаются в тех же породах, что и берилл. Цирконий имеет в природе сравнительно большое распространение: в земной коре его больше, чем меди, цинка, олова, свинца, он образует около 120 минералов. Но цирконий извлекается в основном из двух его минералов — циркона и бадделеита. Минерал циркон (соединение циркония с кремнеземом) содержит до 67% окиси циркония. Это обычно мелкие полупрозрачные кристаллы светло-желтого, желтого и коричневого цвета, высокой твердости. Циркон добывается из россыпных месторождений. Интересно, что в цирконе отмечается почти постоянная примесь рассеянного металла гафния (до 4%) и радиоактивного металла тория.

В пегматитовых жилах, в гранитах и нефелиновых сиенитах расположены месторождения колумбита и танталита — основных минералов тугоплавких металлов тантала и ниобия. Эти минералы представляют собой соединения железа, марганца, тантала и ниобия с кислородом. Все минералы, в состав которых входят тантал и ниобий, содержат и редкоземельные металлы.

В иных условиях встречаются такие тугоплавкие металлы, как вольфрам, молибден, титан и ванадий. Минералы, из которых извлекают молибден и вольфрам, встречаются в кварцевых жилах и в рудных зонах, расположенных на границе осадочных пород и гранитов.

Главный минерал, из которого в промышленности получают молибден, — молибденит (соединение молибдена с серой). Он встречается в виде чешуйчатых, пластинчатых и радиально-лучистых очень мягких кристаллов свинцово-серого цвета.

Молибденит очень легко изменяется под влиянием грунтовых, поверхностных вод и кислорода воздуха. В результате образуются вторичные минералы — повеллит и молибденовая охра.

Минерал повеллит представляет собой листоватые слюдистые скопления белого и зеленоватого цвета. Наибольший интерес представляет молибденовая охра, которая имеет тонковолокнистое лучистое строение и желтовато-зеленую окраску.

Когда вам встретятся эти вторичные молибденовые минералы, будьте внимательны: на глубине должна быть неизмененная молибденовая руда.

Главные минералы, из которых извлекают тугоплавкий металл вольфрам,— вольфрамит и шеелит. Вольфрамит представляет собой соединение вольфрама с железом, марганцем и кислородом. Цвет его черный и темно-бурый, он имеет металлический блеск. Чаще всего вольфрамит встречается в кварцевых жилах среди гранитов. Поверхностным изменениям вольфрамит почти не подвергается, разрушается тоже незначительно — вот почему он часто встречается в россыпных месторождениях. Шеелит — соединение вольфрама с кальцием и кислородом. Цвет его белый или нежно-телесный, желтый, блеск жирный, шелковистый; твердость равна  4. Шеелит встречается там же, где и минералы молибдена, — в кварцевых и кварцево-полевошпатовых жилах. Он обладает интересной способностью светиться голубым светом при освещении его ультрафиолетовыми лучами. Это помогает обнаруживать его и в горных выработках и при минералогических исследованиях.

Тугоплавкий металл ванадий встречается в природе как в виде своих минералов — ванадинит, тюямунит и др., — так и в виде примеси в других минералах и горных породах. Ванадинит в своем составе имеет ванадий, свинец, хлор и кислород. Кристаллы его игольчатые, волосовидные, призматические; иногда он встречается и в виде землистых масс. Цвет ванадинита яркий — от соломенно-желтого до оранжевого и красного. Чаще всего ванадинит обнаруживается в местах, где происходит окисление свинцово-цинковых месторождений.

Интересным промышленным минералом ванадия является тюямунит, в составе которого есть ванадий, кальций, уран и кислород. Цвет этого слюдоподобного очень мягкого минерала ярко-канареечно-желтый. Чаще всего тюямунит встречается в известняках. Почти все минералы, содержащие ванадий, характеризуются очень яркими желтыми и красно-бурыми цветами, которые всегда обращают на себя внимание и служат хорошим поисковым признак ком. Ванадий обнаружен в остатках окаменелых растений и в телах морских животных (ежей и голотурий). В промышленности ванадий получают также и из руд других металлов, в которых примесь ванадия достигает промышленного содержания. Так, ванадий извлекают из титаномагнетитов, из осадочных железных руд. Он присутствует в апатите, бокситах, а также в золе некоторых углей и в нефти.

Известно около 60 минералов титана, главные из которых — рутил, ильменит и титаномагнетит. Кроме того, титан присутствует в виде примесей во многих породообразующих минералах. Большинство наиболее важных месторождений титана связано с глубинными магматическими породами (габбро и др.). За счет разрушения коренных месторождений титана образуются россыпные месторождения рутила и ильменита. Самая богатая титановая руда — рутил (окись титана). Он содержит 60% чистого титана. Рутил обычно имеет вид очень красивых призматических кристаллов желто-бурой и темно-красной окраски с характерной отчетливой штриховкой граней кристаллов (см. стр. 288—289, табл. 6).

Ильменит, в составе которого, кроме титана, присутствуют железо и кислород, встречается в сплошных массах и в виде тонких табличек. Цвет минерала и его черты железночерный, чем он и отличается от гематита (у гематита черта вишнево-бурая).

Титаномагнетит представляет собой магнетит, проросший ильменитом. Для титаномагнетита характерно повышенное содержание ванадия; этот минерал разрабатывают для получения не только титана, но также и ванадия и железа.

Легкоплавкие металлы входят в состав минералов, которые в своем подавляющем большинстве встречаются в пегматитовых жилах, расположенных в гранитах.

Наиболее распространенный из всех легкоплавких металлов — литий. Его добывают из сподумена, в состав которого входят, кроме лития, алюминий, кремний и кислород. Сподумен образует призматические кристаллы светло-зеленого и изумрудно-зеленого цвета. Эти кристаллы могут достигать в длину нескольких метров. Цезий и рубидий встречаются чаще всего в рассеянном состоянии, в качестве примесей в розовой разновидности берилла — воробьевите. Именно присутствием цезия объясняют красивую розовую окраску воробьевита.

Цезий образует в природе только один промышленный, но весьма редкий минерал — поллуцит (состоящий из цезия, натрия, алюминия, кремния и кислорода). Обладая чисто белой окраской, поллуцит бывает водянопрозрачен. Он встречается вместе с литиевыми минералами.

Минералы, содержащие легкоплавкие редкие металлы, обычно извлекаются из пегматитовых жил попутно с полевыми шпатами, слюдой и драгоценными камнями.

В природе известно только несколько минералов, образованных рассеянными металлами. К ним относятся соединения теллура с золотом и никелем, германит (мышьяково-сернистое соединение германия, меди и цинка). В самородном виде из рассеянных металлов встречаются теллур (его содержание в земной коре равно примерно содержанию в ней золота) и селен (встречается очень редко). Последний чаще всего присутствует в небольших количествах в сернистых соединениях свинца и цинка. Вместе с теллуром селен присутствует в темноокрашенных разновидностях цинковой обманки (сфалерит), в небольшом количестве он бывает в сере вулканического происхождения ив медных рудах. Интересно нахождение селена вместе с ураном в черных кремнистых битуминозных сланцах.

В месторождениях свинца и цинка находятся обычно вместе галлий, индий и таллий. Наиболее высокая концентрация галлия отмечается в редком минерале германите. В виде незначительных примесей галлий отмечается в железных и марганцовых рудах осадочного происхождения, в бокситах, в каменных углях, в медистых сланцах. Галлий встречается, так же как и селен, в цинковой обманке, но не в темной, а в светлоокрашенной разновидности. Значит, цвет цинковой обманки может служить поисковым признаком для определения, какой редкий металл находится в ней в качестве примеси. Необходимо знать, что технология извлечения галлия из руд очень сложна; это удорожает получение его в чистом виде. Поэтому стоимость галлия пока выше стоимости золота. Основной источник получения галлия — бокситы, откуда он извлекается попутно с алюминием.

Рассеянный металл германий, кроме германита, содержится в цинковых рудах, примеси его отмечаются в минеральных водах. Наиболее ценно для промышленности присутствие германия в угольных месторождениях. Его извлекают из золы каменного угля.

Редкие рассеянные металлы рений и гафний встречаются крайне редко; гафний присутствует в качестве постоянного спутника в минерале цирконе; рений же в виде примеси очень часто отмечается в молибдените.

Редкоземельные металлы связаны с магматическими породами типа гранитов и нефелиновых сиенитов и с их пегматитами. Они входят в состав некоторых минералов, но чаще встречаются в виде примесей. Наибольший интерес представляют минералы лопарит, монацит, самарскит, пирохлор; в них присутствуют тантал, ниобий и титан. Лопарит имеет вид черных, бурых и красно-бурых кубических кристаллов. У монацита краснобурые кристаллы в форме табличек обычно врастают в полевой шпат. Монацит, кроме упомянутых выше пород, встречается и в кварцево-полевошпатовых жилах. Кроме того, он часто образует промышленные скопления в россыпях.

Повышенное содержание металла скандия отмечается в вольфрамите.

Известно более ста природных химических соединений, содержащих уран. Урановые минералы встречаются в гранитах, в пегматитовых и гидротермальных жилах, в различных осадочных породах: углистых и кремнистых сланцах, в песчаниках, известняках и фосфоритах.

Одним из главных промышленных минералов урана является уранинит — окисел урана, в котором присутствуют в качестве примесей торий, свинец и редкоземельные металлы.

Уранинит (или урановая смоляная руда) имеет смоляно-черный цвет, полуметаллический блеск, твердость, равную 6. В результате вторичных поверхностных изменений—окисления урановых руд — образуются так называемые вторичные урановые минералы — торбернит и отунит, относящиеся к группе урановых слюдок. Цвет у них яркий — изумрудно-зеленый или канареечно-желтый.

Обе слюдки имеют характерный перламутровый блеск. Именно эти вторичные урановые минералы встречает чаще всего геолог. На них нужно обращать особое внимание, зная, что они часто свидетельствуют о наличии на глубине богатых урановых руд.