Мелкие ценные минералы россыпей Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2009 Геология Вып. 11 (37)

ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, МИНЕРАГЕНИЯ

УДК 553.3.072

Мелкие ценные минералы россыпей

Б.С. Лунев, В.А. Наумов, О.Б. Наумова

Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15 E-mail: [email protected]

В статье рассмотрены мелкие ценные минералы россыпей (золото, цирконий -титановые, монацит, алмазы) и возможности их попутного извлечения при разработке строительных песков и песчано-гравийных отложений. Приведены многочисленные примеры россыпных месторождений с мелкими зернами ценных минералов.

Ключевые слова: мелкое золото; циркон; ильменит; рутил; монацит.

В Пермском университете научное направление по изучению мелких ценных минералов начало формироваться в 1955 г. [5]. Главное внимание было сконцентрировано на изучении мелких ценных минералов аллювия, на их попутном извлечении при разработке строительных песков и песчано-гравийных отложений. Была создана обогатительная установка МЦМ (мелкие ценные минералы), позволяющая эффективно извлекать мелкие фракции ценных минералов. Выполнены исследования (часто экспедициями Пермского университета) от мыса Шмидта (Камчатка) до Закарпатья, от Полярного Урала до предгорий Памира.

Комплексное изучение аллювия р. Камы у г. Перми показало, что попутно с разработкой высококачественных обогащенных строительных песков могут быть получены концентраты мелких ценных минералов: циркона, рутила, ильменита, магнетита, золота и др. Черновые концентраты по содержанию ильменита богаче россыпных месторождений России, разработку которых надо вести с большой глубины. На северо-западе Пермского края (Коми Пермяцкий автономный округ) на протяжении многих лет нами в содружестве с геологами-производственниками ведутся поиски мелкого золота, платины, цирконий-титановых минералов и др. Небогатые пока концентрации ценных минералов в россыпях позволяют отрабатывать методику поисков, создание которой может облегчить выявление

крупных богатых месторождений. Перспективы для этого имеются, о чем свидетельствует опыт обнаружения другими методами месторождений (алмазы, золото, цирконий-титановые минералы и др.) во многих точках нашей планеты. Новые месторождения могут быть выявлены, прежде всего, в случае применения методики, обеспечивающей улавливание в концентраты мелких ценных частиц, нередко находящихся в дальних ореолах рассеивания.

Мелкие алмазы. На Урале в рыхлых отложениях изучено более 100 мелких алмазов. Импактные алмазы Западного Урала имеют размер менее 0,75 мм, преобладают зерна менее 0,25 мм. Благодаря специальным работам Пермской ЛОПИ (Лаборатория осадочных полезных ископаемых) мелкие алмазы помимо Урала обнаружены в Армении, Казахстане, Башкирии, на южном Тимане; выполнены также работы в Азербайджане, Карелии. Мелкие алмазы имеют большое поисковое значение для обнаружения промышленных месторождений. На Урале они встречаются в 10100 раз чаще крупных алмазов. Особый интерес представляют безазотные мелкие алмазы (менее 1 мм), которые высоко ценятся при использовании в электронике, радиотехнике, медицине, алмазокерамике, для изготовления фоторезисторов и др. [6].

Доля мелких алмазов в коренных рудах может быть большой. В кимберлитах США (штат Вайоминг) из пробы небольшого объе-

© Лунев Б.С., Наумов В.А., Наумова О.Б., 2009

15

ма извлечено 78 алмазов, в том числе 54 мелких. В ЮАР (район Кимберли) в ксенолитах перидотита весом 5,6 и 8,8 кг были найдены алмазы. В одном ксенолите обнаружено 46 зерен алмаза размером 0,2-1 мм с содержанием 55 карат (т.е. в 50 раз выше, чем во вмещающем ксенолиты кимберлите в целом), в другом - 53 зерна размером 0,3-1 мм (преобладали зерна 1-0,5 мм).

В лампроитах Австралии (трубка Аргайл) средняя масса алмазов равна 0,08 карат (около 0,2 мм) В перидотитовых ксенолитах общей массой 8,9 кг встречено 622 алмаза при средней массе кристалла 0,06 мг (около 0,2 мм). В 1967 г. в пробе массой 650 кг выявлено 52 мелких алмаза средним размером 0,2 мм. В 1967 г. из пробы массой 40 кг извлечено 300 зерен мелких алмазов. Открытие промышленных месторождений Австралии проводилось исключительно по ореолам рассеяния мелких кристаллов. По мелким алмазам открыта лам-проитовая трубка Аргайл [6].

Алмазы Юго-Западной Африки попадают с континента на берег Атлантического океана и перемещаются на север вдольбереговыми течениями. При этом от устья р. Оранжевая до бухты Спенсер (протяженность около 400 км) они уменьшаются от 2 до 0,15-0,2 карата (около 4,8-2,2 мм). Разработка ведется в океане с глубины 100 м в зоне протяженностью около 400 км.

Титано-циркониевые россыпи имеют одну важную особенность: они часто приурочены к современным пляжам экваториальной полосы земного шара. Этому способствует жаркий и влажный климат. В Индии богатые ильменит-циркониевые россыпи отрабатывают с 1909 г. В 1969 г. Индия на мировой рынок поставила 25% этого сырья. Тяжелые минералы россыпи содержат 49-80 % ильменита, 8-20% циркона, до 14% монацита. В Австралии, на ее восточном побережье, ценные компоненты составляют на некоторых объектах 70-80% (циркон 25-55, рутил 20-45, ильменит 18-40) [2]. В 1965 г. Австралия на мировой рынок поставила из таких месторождений 90% от мировой добычи рутила, 75% -циркона.

В России и в странах СНГ цирконий-титановые минералы в современных морских отложениях связаны с осадками Черного, Азовского, Каспийского, Балтийского и Охотского морей. Однако они отличаются бедными концентрациями полезных компонентов.

Древние прибрежно-морские россыпи (третичные, меловые, девонские), а также озерные (Зауралье) значительно богаче и отличаются очень мелкими ценными минералами [3].

Ильменит в Среднем Приднепровье на 90% состоит из частиц 0,15- 0,074 мм. В Липецкой области около 98% этого минерала заключено во фракции 0,15-0,061мм. В Западной Сибири 95% ильменита сконцентрировано в классе 0,1-0,043 мм. В Зауралье ильменит еще мельче: фракция 0,1-0,043 мм составляет 98%, фракция 0,074-0,043мм -88%.

Рутил в среднем Приднепровье представлен фракцией 0,15-0,10 мм (97%), в Липецкой области - 0,15-0,06 мм (95%), в Западной Сибири - 0,10-0,043 мм (100%), в Зауралье -0,10-0,043 мм (98%).

Циркон в Среднем Приднепровье имеет размер частиц 0,15-0,074 мм (99%) и 0,150,061 мм (100%), в Липецкой области - 0,0740,061 мм (98%), в Западной Сибири - 0,0740,043 мм (90%), в Зауралье - 0,074-0,043 мм (90- 99%).

В Среднетиманской россыпи среднего девона наибольшие концентрации титановых минералов приурочены к классу 0,25-0,1 мм, что приближает ее к редкометальнотитановым россыпям прибрежно-морского генезиса [7].

В центральной части ВосточноЕвропейской платформы верхнемеловые пески северо-восточного склона Воронежской антеклизы на границе с Рязано-Саратовским прогибом представляет Центральная ильме-нит-рутил-цирконовая россыпь, возникшая в условиях неглубокой прибрежной части шельфа сеноманского моря. Пески мелкозернистые, выход тяжелой фракции - 1-7%, сумма ценных минералов (ильменит, рутил, циркон, лейкоксен) равна 62%; они на 80-90% представлены частицами 0,1-0,074 мм, при этом циркон на 15-20% состоит из частиц

0,074-0,043 мм. Свободное золото имеет размер частиц 0,026-0,017 мм, содержание его 67 мг/м3, общее содержание металла - 228 мг/м3 [11].

Монацит нередко входит в состав комплексных россыпей на берегах океанов и морей. Так, на восточном побережье Бразилии, на протяжении 150 км вдоль берега выявлено 20 комплексных россыпей [2]. В Азии этого минерала много на юге полуострова Индостан. По качеству он превосходит бразиль-

Мелкие ценные минералы _россыпей

17

ский: содержит 29% окиси тория, 6% окиси урана, 30% окиси цезия.

Монацит Среднего Приднепровья представлен фракцией 0,07- 0,04 (98 %) и 0,100,07 мм (88%); Западной Сибири - 0,07-0,04 мм (100%); Зауралья - менее 0,07 мм (100%).

В Австралии комплексные россыпные месторождения (ильменит-рутил-цирконовые) протянулись на 2225 км. По оценкам геологов, запасы тяжелых минералов достаточны для обеспечения сырьем всей мировой металлургии титана. Мировая добыча их среди всех капиталистических стран составляла: 90% -рутила, 60% -циркона и 25% монацита [2].

Золото в первичных рудах имеет размер частиц менее 10 мкм, в том числе более половины их величиной 1-5 мкм. В сульфидах самородное золото на 85% представлено фракцией менее 10 мкм. Максимальное содержание золота приходится на фракцию 10-100 мкм [9].

Полигенные россыпи прибрежношельфовой зоны отличаются мелким и тонким золотом (моря Берингово, ВосточноСибирское, Лаптевых, Японское, Охотское). В Куларском районе (Якутия) в россыпи «Центральная» тонкое и связанное золото составляет 32-67%. В приморском шельфе дальневосточных морей аллювиальные одно- и двухпластовые россыпи (Тихангоу, Б. Тин-кан) ныряют под толщу морских отложений до глубины 50 м с концентрацией тонкого золота 0,2-0,5 г/м3.

В России известны крупные россыпные месторождения разного генезиса с мелким золотом. Аллювиальная россыпь в грабен-долине Центрально-Алданского района содержит в основном металл менее 0,25 мм, где преобладает золото тонкопластинчатое (0,250, 15 мм). На долю фракции 0,15-0,21 мм приходится 90,2% золота [10].

В Приамурье в грабен-долинах золото мелкое и тонкое (Петровская россыпь), пластинчатое с преобладанием фракции менее 0,5 мм (Нагиминская россыпь). В Зауральском пенеплене полигенные (аллювий, пролювий) многопластовые россыпные месторождения структурно-карстово-эрозионных депрессий

Библиографический список

1. Войтович B.C. Поиски россыпей в конгломератах. М.: Недра, 1981. 113с.

2. Добрецов В.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа. Л.: Недра, 1980. 271с.

содержат золото в основном мельче 0,25 мм (Воронцовское, Светлинское).

За рубежом интересны морские россыпи района г. Ном (Аляска) со средней крупностью золота 0,2 мм. За 63 года эксплуатации (1899-1962) из них извлечено около 400 т золота. С локального объекта З0 х 45 х 0,08 м получено 300 кг золота [8].

На границе моря и суши в протерозойской дельте в Южной Африке сформировалось уникальное месторождение Витватерсранд, содержащее мелкое золото (0,1-0,01 мм). На аналогичном месторождении Тарква (Гана) металл фракции менее 0,074 мм составляет 69,8 [10]. Из золотоносных конгломератов Витватерсранда получено свыше двух третей зарубежного золота, в том числе более 30000т за 30 лет (50-е - 70-е гг. прошлого столетия)

[1,4].

В Пермской ЛОПИ для обогащения мелких ценных минералов использована установка МЦМ. При этом за счет дополнительного извлечения мелких фракций драгоценного металла содержание золота увеличилось по сравнению с результатами традиционных методик: на объектах Урала в 2,1-2,4 раза, Среднего Тимана в 3 раза, бассейне р. Лены в 6,3 раза, Кузнецкого Алатау в 2,1 раза, Кура-наха в 2,1 раза. Применение этой установки для обогащения строительных песков позволило попутно получить из аллювия р. Камы черновые коллективные концентраты с содержанием условного ильменита 462 кг/м3 и золота более 5 г/м3. Они в 3-6 раз богаче песков титано-циркониевых россыпей, известных в России (Томская, Тамбовская, Нижегородская области). За счет процессов принудительной дифференциации песков возможно попутно извлечь основную долю благородных металлов (в том числе и мелких фракций) и получить концентраты с промышленным содержанием ценных минералов.

Для успешного продвижения исследований в Пермском университете на кафедре поисков и разведки полезных ископаемых создается музей мелких ценных и техногенных минералов.

3. Жердева А.Н., Абулевич В.К. Минералогия титановых россыпей. М.: Недра. 1964. 238с.

4. Ивенсен Ю.П., Левин В.П., Нугинов С.В. Формационные типы древних золотоносных россыпей и методы их поисков. М.: Наука, 1969. 205с.

5. Лунев Б.С. Попутные поиски редких элементов

в четвертичном аллювии // Докл. Первой на-учн. сессии Уральского координац. совета. Геология и география. Пермь, 1963. С 11-14.

6. Лунев Б.С., Осовецкий Б.М. Мелкие алмазы Урала. Пермь, 1996. 127с.

7. Надеждина-Бондаренко Е. Д. Среднетиманская титановая россыпь, условия ее формирования и формационная характеристика: автореф. дисс. канд. геол.-мин. наук. М., 1973. 28 с.

8. Нестеренко Г.В. Происхождение россыпных месторождений. Новосибирск: Наука, 1977. 310с.

9. Нестеров Н.В. Способ поиска вторичных золоторудных месторождений. М.: Наука, 1991. 121 с.

10. Рожков И.С. Состояние проблемы изучения золотоносных конгломератов на территории СССР // Проблемы металлоносности древних конгломератов на территории СССР. М.: Наука, 1969. С.7-29.

11. Секретарев Н.Е., Китаев В.В. Новые данные о геологическом строении Центрального титан-циркониевого месторождения и технологическая оценка его руд. Экспресс-информация. ВИЭМС. М., 1971. 12с.

12. Трофимов B.C. Закономерности размещения и образования алмазных месторождений. М.: Недра, 1967. 300с.

Fine valuable placer’s minerals

B.S. Lunev, V.A. Naumov, O.B. Naumova

Perm State University, 614990, Perm, Bukireva Str., 15 E-mail: [email protected]

In the article fine valuable minerals of placer deposits (gold, zirconium-titanium, monazite, and diamonds) and possibly of their extraction them in exploitation of building sands and sandy-gravel sediments were examined. The numerous examples of placer deposits with fine grains of valuable minerals were given.

Key words: little gold, zircon, ilmenite, rutile, monazite.

Рецензент - доктор геолого-минералогических наук Р.Г. Ибламинов