III. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ МЕДЬ

это один из первых металлов, освоенный человеком. Период широкого освоения

плавки меди и бронзы в III-II тысячелетии до н.э. получил название «бронзового века».
Медь обладает комплексом замечательных свойств – высокой электропроводностью, химической устойчивостью, пластичностью, способностью образовывать сплавы с различными металлами.
Наиболее широко применяются сплавы меди с оловом (бронза) и цинком (латунь), с никелем (мельхиор) и алюминием (алюминиевые бронзы).
Сплавы используются в электротехнике, средствах связи, транспорте, машиностроении, пищевой и химической отраслях промышленности.
По объему производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.

млн. т, в том числе подтвержденные – 550 млн. т.

Наиболее крупными запасами владеют Чили, США, Китай, Польша, Перу, Замбия, Канада, Заир, Австралия.
По разведанным запасам Россия занимает III место в мире.
В России запасы меди учтены на 121 месторождении, 72 из которых являются собственно медными, остальные – комплексными; основные запасы сосредоточены на Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье.
Всего в мире добывается свыше 9,3 млн. т меди. Основными производителями являются Чили, США, Канада.

меди выше, чем в кислых. Тем не менее, промышленные концентрации

меди возникают как в связи с основным, так и кислым магматизмом.

Табл. 11.1. Среднее содержание Cu в различных типах пород
Тип пород Среднее содержание Cu в ppm
Перидотиты 47
Базальты 90
Андезиты 53
Граниты 13
Глинистые сланцы 35
Пелагические илы 251
Песчаники 30
Граувакки 11
Известняки 6
Морская вода 0,0015

В экзогенных условиях медь характеризуется высокой миграционной способностью.
Известно более 170 минералов меди,
промышленное значение имеют: самородная медь, халькопирит CuFeS2, борнит Сu5FeS4, халькозин Cu2S, ковеллин Cu2S CuS2, теннантит 3Cu12SAs4S13, тетраэдрит 3Сu12SSb4S13, куприт Cu2O, тенорит CuO, малахит Cu2(OH)2[CO3], азурит Cu3(OH)2[CO3]2.

%).
Остальная добыча приходится на карбонаты, оксиды, силикаты и самородную

медь.
Минимальное промышленное содержание – 1 %, при больших запасах комплексных руд допускается как приемлемое для промышленной отработки содержание 0,5 %.

магматические, карбонатитовые, скарновые, гидротермальные плутоногенные (меднопорфировые), колчеданные, стратиформные (медистые песчаники

и сланцы).
В России основное значение по запасам и добыче имеют месторождения четырех типов: медно-никелевые, медно-порфировые, медно-колчеданные и медистых песчаников и сланцев.

mining company.

World mine production 15.1 m t metal content

Proven probable resources 470 m t metal content
Mine production by country Top 5: 62.9%. Top 10: 83.0%
Chile (35.3%)
USA (7.6%)
Indonesia (7.1%)
Peru (6.7%)
Australia (6.2%)
Major producer Top 5: 39.1%. Top 10: 58.1%
Codelco (Chile 12.5%)
BHP Billiton (Australia 8.6%)
Phelps Dodge (USA 6.8%)
Grupo Mexico (Mexico 5.8%)
Rio Tinto (Great Britain 5.4%)

м е с т о р о ж д

е н и я

Магматические месторождения. В этой группе выделяется два неравноценных типа: сульфидные Cu-Ni месторождения базит-гипербазитовых формаций;
Cu-Ti (или ванадиево-железо-медные) месторождения в габброидах.

В месторождениях первого типа (формация сульфидных медно-никелевых руд) сосредоточено 1,8 % запасов меди зарубежных стран. Значительно более существенное значение они имеют в балансе запасов и добыче меди в России (почти 45 %). Характеристика этих месторождений приводится в разделе «Никель». Два из этих месторождений – Талнахское и Октябрьское - относятся к числу уникальных по запасам меди.

Медно-титановые месторождения немногочисленны и невелики по запасам меди. Они связаны с дифференцированными массивами габброидов платиноносного пояса Урала, где известно несколько небольших объектов. Наиболее известное и типичное – крупное Волковское месторождение на Урале (2,5 % общероссийских запасов меди). Медные руды образуют зону протяженностью свыше 3 км. На месторождении насчитывается около 200 рудных тел, большая часть их сложена медносульфидными, титаномагнетитовыми и апатитовыми рудами.
Главные минералы – борнит, халькопирит, немного халькозина, ванадийсодержащий титаномагнетит, апатит. Медносульфидное оруденение имеет вкрапленный характер. Среднее содержание Cu 0,65 %. Главным промышленным компонентом является медь, существенное значение имеют Fe, V, Ti и P. Отмечены примеси Au, Ag, Pd, Pt, Se и Te.

уникального по запасам, но пока единственного в мире промышленного месторождения

Палабора в ЮАР (рис. 11.1).
Это комплексное месторождение, приуроченное к массиву ультраосновных щелочных пород, представляющему трубообразное тело диаметром 0,5-0,7 км, прорывающее архейские граниты.
Карбонатиты находятся в центральной части массива.
Медная минерализация локализована в карбонатитах и представлена прожилками и зонами вкрапленности.
Главные минералы меди – борнит, халькопирит, кубанит. Отмечаются примеси других минералов – торианит, бадделеит и др.
Среднее содержание Cu – 0,68 %.
Рудное тело прослежено до глубины 900 м.
Запасы Cu – 1,5 млн. т.
Помимо Cu, магнетита и апатита из руд извлекают U, Th, Au, Ag.

a) Массивный пироксенит, обогащенный диопсидом, флогопитом и вермикулитом. b) Полосчатый

пироксент, состоящий из диопсида, флогопита, биотита и вермикулита. c) Фоскорит, обогащенный магнетитом.

Возникающие в этих условиях известковые скарны гранат-пироксенового состава образуются и

по вмещающим породам и по гранитоидам.
Промышленные рудные тела характеризуются сложной морфологией, небольшими размерами, комплексным составом руд.
В этих месторождениях обычно сочетание борнит-халькопиритового и магнетитового оруденения.
Руды прожилково-вкрапленные.
Содержание меди высокое, но неравномерное, в среднем 1,5-3%. Сопутствующими компонентами являются Fe, Au, Co, Ag, Se, Te, Mo.
Скарновые месторождения многочисленны, но обычно невелики по масштабам.
Доля их в мировых запасах 3,2 %, в России роль этого типа более существенна.
К скарновым относятся месторождения Турьинской группы на Урале, Юлия в Западной Сибири, Саякское в Казахстане, месторождения США, Мексики, Перу и др.

с гипабиссальными порфировыми интрузиями умеренно-кислого состава и жильные (рис. 11.2).

Меднопорфировые месторождения играют главенствующую роль в запасах и добыче меди таких стран, как Чили, США, Перу, Мексика, Индонезия, Иран, Филиппины.
Им свойственен ряд особенностей: связь оруденения с порфировыми интрузиями гранитоидного состава; прожилково-вкрапленный штокверковый характер минерализации, развитой в эндо- и экзоконтактовых зонах порфировых штоков; устойчивый минеральный состав руд (главные минералы – пирит, халькопирит, магнетит, молибденит); относительно низкие содержания меди в первичных рудах; выдержанная зональность оруденения и гидротермально измененных пород; крупные и гигантские масштабы; комплексный многометальный состав руд, их высокая технологичность, пригодность для отработки большими карьерами.
Они заключают 61,9% мировых подтвержденных запасов.
Наблюдается зависимость состава руд от состава рудоносных интрузий, в связи с чем выделяются молибден-медно-порфировые, медно-молибден-порфировые, собственно молибден-порфировые, медно-порфировые и золото-медно-порфировые.
Рудные тела меднопорфировых месторождений располагаются в апикальной части рудоносных штоков: 65 % в эндоконтактовых зонах, 25 % - в их ближайшем экзоконтакте (300-500 м), 10 % - в далеком экзоконтакте (500-1500 м).
Они представляют собой систему пересекающихся прожилков и рассеянной рудной вкрапленности среди гидротермально измененных пород рудоносных штоков и вмещающих образований.
Форма штокверков в плане различна, чаще всего это изометричные тела, овальные, кольцевые, иногда линейно-вытянутые.
Рудные тела не имеют четких границ и оконтуриваются по данным опробования.
В качестве попутных компонентов, кроме Mo и Au, из руд извлекают Ag, As, Se, Te, Re и другие элементы.

architecture of a porphyry copper deposits. b) An open pit

and its primary Cu ore stained with malachite, Majdanpek, Serbia. c) Potassium feldspar phenocryst in a syenitic to monzonitic matrix at Skouries, Greece, resulting from hydrothermal alteration in the potassic zone.

сфалерит, галенит, часто магнетит (рис. 11.3.).
Встречаются борнит, энаргит, блеклые

руды, халькозин. Из нерудных наиболее широко распространены кварц, серицит, биотит, минералы группы каолина.
Среднее содержание Cu в первичных рудах 0,2-0,7 %.

порфировидные монцониты с халькопиритовой, ковеллиновой и халькозиновой минерализаией, Чукикамата, Чили.

b) Вторичное замещение хризоколой, Chuquicamata, Chile. c) Кварцевые монцониты, претерпевшие К метасоматоз и эжпидотизацию, Bingham—Utah, USA. d) Медные руды с энаргитом, Bingham—Utah, USA. e) Окремненные лейкократовые кварцевые диориты с рассеянной халькопирит-пиритовой минерализацией Panguna Mine—Папуа, Новая Гвинея.

километрами, объемы достигают 1 км3, а иногда и больше.
Меднопорфировым месторождениям

свойственна зональность.
Центральные зоны характеризуются слабым проявлением Cu-Mo оруденения.
Внутренние зоны окружают центральные в виде колпака.
Здесь наблюдаются процессы интенсивного окварцевания, серицитизации, хлоритизации пород. В этих зонах сосредоточены основные промышленные концентрации медных и медно-молибденовых руд.
Внешние зоны характеризуются развитием аргиллизации, алунитизации, интенсивной пропилитизации вмещающих пород. В этих зонах локализована в основном жильная полиметаллическая минерализация.

the supergene alteration and vertical zonation of copper sulfide deposits.

a) Халькопирит-кальцитовая жильная минерализация. b) Ковеллин (CuS) -халькозиновая (CuSO4·5H2O) минерализация. c) Атакамит [Cu2CI(OH)3]-псевдомалахит-малахит [CuCO3·Cu(ОН)2] - купритовая (Cu2O) минерализация. d) Малахит-азуритовая [Cu3(СО3)2(ОН)2] минерализация.

вторичную вертикальную зональность руд.
Зона окисления сложена малахитом, азуритом, купритом,

хризоколлой; зона вторичного сульфидного обогащения, мощность которой иногда достигает 200-300 м, сложена халькозином, ковеллином (рис. 11.4, 11.5).
В последней зоне содержание меди в 1,5-2,5 раза выше, чем в первичных рудах.

— supergene alteration of porphyry copper deposit. b) Morenci, USA

— supergene alteration of porphyry copper deposit. c) Copiapo, Chile — supergene alteration of copper deposit. d) La Chah, Iran — hypogene mineralization in amygdulal basalt. e) Karkaralinsk near Semipalatinsk, Kazakhstan — siliceous black shales.

porphyry Cu-Mo-W deposits in Kazakhstan. a) Map showing the lithology

and alteration pattern porphyry copper deposit. b) Alteration pattern at outcrop in the open pit porphyry copper deposit. c) Ore from the Konyrad-East molybdenum–tungsten deposit.

Выделяется три пояса распространения меднопорфировых месторождений: Тихоокеанский (Чили, Перу, США,

Мексика, Канада), здесь сосредоточена преобладающая часть запасов;
Средиземноморский (Югославия, Болгария, Армения, Турция, Иран, Афганистан);
Казахстано-Монгольский (Казахстан, Узбекистан, Китай) (рис. 11.6).
В числе наиболее известных месторождений могут быть названы Коунрад (Казахстан), Песчанка (Россия), Чукикамата, Эль-Теньенте (Чили), Бингхэм (США) и др.

some as metamorphosed porphyry Cu deposit. a) Overview of the

Aitik open pit with haulage ramp. b) Veinlets with chalcopyrite within gneissic host rocks. c) Stockwork mineralization with chalcopyrite within biotite gneiss. d) Stockwork mineralization with tourmaline, albite, quartz and garnet within biotite gneiss. e) Sketch map to show the geological setting and position of Aitik.

в них содержится всего 1 % мировых запасов.
К жильным

относятся Чатыркульское месторождение (Казахстан), Бьютт (США). Вмещающими породами часто являются гранитоиды или вулканогенно-осадочные породы.
Рудные тела имеют форму ветвящихся жил.
Главные рудные минералы – халькопирит, иногда энаргит, жильные – кварц и карбонаты; второстепенные – пирит, молибденит, халькозин, борнит, блеклые руды, галенит, сфалерит.
Кроме меди извлекаются благородные и рассеянные металлы.

самородной меди с цеолитами (месторождение оз. Верхнего, США).
В России

известны лишь рудопроявления этого типа.
Рудовмещающие породы представлены миндалекаменными базальтами, переслаивающимися с конгломератами.
Самородная медь выполняет миндалины в верхних частях покровов. Самородная медь (редко Ag) ассоциирует с цеолитами, кальцитом, кварцем, хлоритами.

тяготеют к верхним частям разреза рудоносных формаций, располагаясь в вулканогенно-осадочных

или терригенных породах, фиксирующих прекращение или затухание активного вулканизма. Выделяют несколько типов: Иберийский (рис. 11.8), Беши (рис. 11.9, 11.10), Куроко (рис. 11.11) и Кипрский (рис. 11.12, 11.13)
Размещение месторождений контролируется положением вулканических центров, рудные тела приурочены к локальным вулканическим структурам.
Форма рудных тел весьма разнообразна. В большинстве случаев это линзовидные, нередко пластообразные залежи согласные с вмещающими породами.
Протяженность рудных тел достигает иногда 3-5 километров при мощности до 100 м.
Некоторые месторождения характеризуются многоярусным строением.
Как правило, руды массивные и полосчатые, на контактах прожилково-вкрапленные (рис. 11.9- 11.11).
Минеральный состав характеризуется резким преобладанием сульфидов железа (90-95 %) (рис. 11.12). Они ассоциируют с халькопиритом, галенитом, сфалеритом, блеклыми рудами, суммарное количество которых составляет 5-10 %.
Нерудные минералы представлены кварцем, серицитом, хлоритом. Содержание меди, в среднем, 1,4 %, цинка 2 %.
Кроме этого в промышленных количествах содержатся Au (0,2-10 г/т), Ag (30-40 г/т), Сd, Se, Te, Co.
Околорудные изменения заключаются в окварцевании, хлоритизации, серицитизации.
Колчеданные месторождения широко распространены, в них содержится 8,4 % запасов меди.
В России разведано 55 медноколчеданных месторождений, содержащих 28 % общероссийских запасов.
Одно из них – Гайское относится к разряду уникальных по запасам.
Наибольшей известностью пользуются месторождения Урала (Гайское, Сибайское, Блявинское, Учалинское и др.), Северного Кавказа, Закавказья, Канады, Кипра, Испании, Японии, Турции и др.

section of the stratabound deposit Aznalcollar, Spain. b) Stockwork mineralization

in the footwall rocks of the main ore body in the open pit of Tharsis Mine, Spain.

through the Cu–Zn deposit Kupferberg, Germany. b) Tuffaceous pyrite–chalcopyrite ore

at Kupferberg, Germany (unmetamorphosed). c) Prasinite-hosted pyrrhotite–pyrite ore at Neufang, Germany (metamorphosed to greenschist metamorphic conditions).

pyrite deposit Besshi, Japan. a) Massive sulfide chalcopyrite–pyrite ore. b)

Massive sulfide pyrrhotite ore. c) Quartzitic schist. d) Greenschist. e) Spotted basic schist.

deposits along active continental margins. B. Ore, gangue and host

rocks of a Kuroko-type deposit at Shankani Mine, Japan (locus typicus). a) Anhydrite with disseminated pyrite. b) Kuroko (black ore) composed of galena and sphalerite. c) Oko (yellow ore) composed of pyrite and chalcopyrite. d) Strongly altered rhyolite. e) Rhyolite breccia caused by an explosive event. Modified from Sato (1977).

a) Massive pyrite and pentagondodecahedral pyrite. b) The relationship between

massive ore and stockwork ore. c) Stockwork mineralization underneath the massive sulfide deposits within the pillow lavas of Limni Mine, Cyprus.

gossan mineralization of the Kaphedes pyrite-Cu Mine. b) Acid mine

drainage at Kalavassos pyrite-Cu Mine. c) Amygdules filled with calcite and zeolites within the upper pillow d) Pillow lava and sheets of columnar basalt exposed on the walls of open pit of Mathiati pyrite-Cu Mine. e) Post-mining era at Kaphedes Pyrite-Cu Mine. Mining site used as waste dump with environmental problems looming as AMD spills over into the drainage system. f) Encrustation of Fe–Cu–Al sulfates from the open pit of Sha Pyrite–Cu Mine.

Известно два типа проявлений гидротермальных сульфидов на дне океана –

металлоносные осадки и массивные сульфиды.
Металлоносные осадки обнаружены в Красноморском рифте. Здесь установлен ряд впадин, заполненных металлоносными осадками и гидротермальными минерализованными рассолами. В одной из них – Атлантис II размером 6x15 км отмечается активная гидротермальная деятельность и продолжающийся процесс накопления металлоносных осадков. Прослои сульфидных фаций содержат сфалерит, реже пирит, барит, более редко кубанит, халькопирит и др. Обнаружены самородное Fe, Al и Pb. Мощность осадков 30-100 м, мощность сульфидных горизонтов 1-7 м. Средние содержания металлов (в %): Fe 23, Zn 2,4, Cu 0,8, Pb 0,05.
Массивные сульфиды в виде конусовидных построек были впервые обнаружены в 1978 г. В настоящее время известно около 50 районов распространения сульфидных руд в Мировом океане. Многие находятся в активной стадии. Через трубообразные конусы сульфидных построек поступают гидротермальные растворы (температура около 3500), насыщенные минеральными частицами и рассеивающиеся в воде подобно дыму в воздухе. Благодаря этому сульфидные трубы получили название «черные курильщики». В настоящее время они выявлены в зоне Восточно-Тихоокеанского поднятия (рис. 11.01), в районах задугового спрединга Тихого океана, в пределах Срединно-Атлантического хребта.

the Pacific Ocean (Sonne 62 Cruise). a) Black smoker surrounded

by yellowish ochre. b) Massive sulfides of pyrite and chalcopyrite precipitated from hot brines vented by black smokers. c) Chimney of a black smoker viewed parallel to the vent showing concentric layers of Cu and Fe sulfides.

тела имеют форму холмов или труб. Холмы имеют конусообразную форму

высотой до 50 м, иногда форму труб, колонн высотой до 15-20 м.
Минеральный состав сульфидных руд гидротермальных построек весьма разнообразен.
Наибольшим развитием пользуются пирит и марказит (около 50 %), сульфиды Zn (около 34 %), пирротин, халькопирит, кубанит, реже встречаются галенит, арсенопирит, никелин, молибденит, минералы Ag, самородная Cu, Au и др.
Рост сульфидных построек происходит быстро.
Конические сульфидные сооружения с диаметром основания 6 м и высотой 3м, имеющие массу около 41 т, сформировались за 70 лет.

месторождений являются приуроченность к пестроцветным терригенным толщам; согласное залегание с

вмещающими породами; пластовые, линзовидные, лентовидные формы; выдержанность рудных тел; значительная их протяженность (до нескольких километров) при малой мощности; наличие многоярусных залежей; отсутствие околорудных изменений, иногда слабое проявление окварцевания, карбонатизации; простой минеральный состав.
Главными минералами месторождений являются халькозин, борнит, халькопирит.
В рудах в промышленных количествах присутствуют попутные компоненты: Pb, Zn, As, рассеянные элементы (Re, Se, Te), иногда Co, U, платиноиды и др.
Месторождения характеризуются крупными размерами, нередко относятся к уникальным по запасам. Содержание Cu колеблется от 1 до 6 %.
В настоящее время большинство исследователей поддерживают концепцию полигенного и полихронного генезиса стратиформных месторождений. Согласно этой концепции первичные руды стратиформных месторождений имеют осадочное происхождение, но позднее под воздействием подземных горячих минерализованных вод, испытали в ряде случаев заметные преобразования.
Наиболее крупные стратиформные месторождения медистых песчаников и сланцев находятся в Казахстане (Джезказган), Польше, Замбии, Заире (рис. 11.15, 11.16). Из российских наибольший интерес представляет Удокан (рис. 11.17).

до эпигенетической халькопирит-пиритовая минерализация в докембрийских красноцветных отложениях a) Формация

Ульвериг, вскрытая карьером. b) Полевошпатовые песчаники с косой слоистостью. c) Литология и обстановки накопления (Pharaoh et al. (1983)). d) Пирокластические слоистые породы (туффиты) с рассеянной по напластованию халькопиритовой минерализацией.

палеообстановок и глубин осадконакопления b) Разрез через Cu-Co месторождение Мулфуйра.

и Cu-Co поясе. a) Медные руды в сланцах Нонсач, Мичиган,

США. b) Грубозернистый мергель из м-ния медистых сланцев, Шахта Томаса Мюнцера, Германия. c) Руды Cu-Co пояса в доломитовых сланцах (халькозин-карролитовые), ДР Конго. d) Руды Cu-Co пояса (слои халькозина), м-ние Камото, ДР Конго. e) Раннедиагенетический пирит в юрских черных сланцах Посидония, Германия. f) Позднедиагенетические конкреции пирита в юрских черных сланцах Посидония, Германия.

аридных условиях, вероятно, в результате просачивания грунтовых вод. a) Малахит-хризоколла-атакамитовая

минерализация в трещинах, секущих кембрийские прибрежно-морские песчаники Вади Абу Хушейба, Иордания. b) Стратиформная малахит-хризоколла-атакамитовая минерализация в песчаниках, Вади Абу Хушейба, Иордания. c) Минерализация силикатов Cu в грубозернистых песчаниках, Вади Салаван, Иордания. d) Спекшийся туф с хризоколлой и атакамитом, цементирующими поровое пространство Вади Араба, Иордания.

Петровскому, 1987): 1 - четвертичные отложения; 2 - бутунская свита;

3 - сакуканская свита; 4 - рудовмещающая толща; 5 -рудоносный горизонт (а) и рудные тела (б); 6 - намингинская свита (РR1); 7-9 - комплексы:7 - чинейский (РR1), 8 - кодарский (РR2), 9 - ингамакитский (РR2); 10 - дайковые тела комплексов: а -чинейского, б - доросского, в— кодарского; 11- тектонические разломы 1-го (а) и 2-го (б) порядков;12 - предполагаемое продолжение разломов под четвертичными отложениями; 13 - магнитная аномалия.

Девонские известняки, покрытые азуритом. Швац, Австрия. b) Известняки с жилами

малахита (зеленый) и азурита (голубой), Цумеб, Намибия.