CC BY
63
УДК 551.311.23:553.465+553.493(571.51)
РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫЕ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ОХРЫ КАРБОНАТИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НИЖНЕГО ПРИАНГАРЬЯ
© Р.А. Цыкин1
Сибирский федеральный университет, 660025, Россия, г. Красноярск, проспект газеты «Красноярский рабочий», 95.
Рассмотрены три месторождения, в которых первичное оруденение связано с карбонатитами разного геологического возраста, а кондиционные руды - с охрами мел-палеогеновой эпохи гипергенеза. Охры полигенетичны, сложены элювиальными, инфлювиальными и гравитационными генерациями. Содержания металлов в них повышены от 2 до 6 раз.
Библиогр. 5 назв. Ил. 4.
Ключевые слова: карбонатиты; минералы Nb и TR; мел-палеогеновый гипергенез; вторичное обогащение руд.
RARE-METAL AND RARE-EARTH OCHERS OF СARBONATITE DEPOSITS IN THE ANGARA RIVER DOWNSTREAM
R.A. Tsykin
Siberian Federal University, 95 Gazety -Krasnoyarsky Rabochii" Ave., Krasnoyarsk, 660025, Russia.
In three described deposists orimary mineralization holds carbonatites of different ages, and economic ores contain ochers of Cretaceous-Paleogenic epoch of hypergenesis. Ochers are composed of eluvial, influvial and gravitational generations. The metal grades are 2- to 6-fold increased.
5 references. 4 figures.
Key words: сarbonatites; niobium, rare earth metals; Cretaceоus-Paleogenic hypergenesis; secondary enrichment.
В субширотной полосе протяженностью около 500 км расположены месторождения (с запада на восток): Кийское, Татарское и Чуктуконское. В них продуктивными являются карбонатиты, а вмещающими их коренными породами - преимущественно известняки и доломиты. Гипсометрический уровень поверхности месторождений составляет от 500 м и менее, что способствовало сохранению гипергенных образований мел-палеогенового возраста, рассматриваемых геологоразведчиками как коры выветривания. Но карбоатный субстрат, по мнению автора, не является корообразующим, так как при гиперге-незе происходили процессы растворения, просадок нерастворимых минералов и нередко боковой привнос их с более возвышенных частей месторожде-
ний в просевшие. Продукты гипергенеза имеют признаки элювия алюмосили-катных пород, инфлювия карбонатных и гравитационных аккумуляций в коррозионных депрессиях. Есть также ин-фильтрационные концентрации подвижных элементов ^е, Мп, Р). Вынос карбонатов Са и Mg эндогенного происхождения привел к многократному росту содержаний металлов. Кроме того, механическое разрушение пород существенно облегчает извлечение руды для ее последующего обогащения. Рыхлый обогащенный продукт разных расцветок автор именует рудными охрами.
Кийское месторождение расположено в правобережье р. Кии, правого притока Енисея. Оно выявлено в 1948 г. при ревизии радиометрической аномалии. В 1956-1960 гг. на участке прове-
:Цыкин Ростислав Алексеевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии, минералогии и петрографии, e-mail: [email protected]
Tsykin Rostislav, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Professor of the Department of Geology, Mineralogiy and Petrodrafy, e-mail: [email protected]
дены геологоразведочные работы, в результате чего выделено одно рудное тело в приповерхностной части месторождения протяженностью 2500 м, шириной 500-550 м, при средней мощности охр 29,7 м. В его центральной части расположена обогащенная зона в виде трех изометричных залежей.
По данным среднемасштабного картирования [1], на участке вскрываются нижнекембрийские отложения, представленные доломитами, известняками с пластами алевролитов и песчаников мощностью 200-250 м. Они слабо дислоцированы, несогласно перекрыты красноцветными отложениями верхнего кембрия, среди которых преобладают песчаники, алевролиты и аргиллиты, заключающие линзы конгломератов. Среди интрузивных пород древнейшими являются двуслюдяные граниты по-сольненского комплекса рифея. Кембрийские отложения прорваны щелочными породами кийского комплекса, которые по уточненным данным имеют пермский возраст. Широким развитием пользуются нефелиновые сиениты второй фазы, переходящие в сиенит-порфиры и трахитовые порфиры. Первая фаза представлена породами ий-олит-мельтейгит-якупирангитового ряда, наблюдавшимися на небольших участках. Широким развитием пользуются дайки лампрофиров, нефелиновых сиенитов, тингуаитов и сиенит-пор-фиров. Все породы комплекса подвергались метасоматозу. Меланократовые породы частично преобразованы в амфибол- и апатитсодержащие метасома-титы или слюдиты, а лейкократовые - в полевошпатовые и полевошпат-карбонатные породы.
Со становлением кийского комплекса связано образование карбонати-тов. Среди интрузивных и метасомати-ческих измененных магматитов наблюдались прожилки и жилы мощностью до нескольких метров, карбонатитов анкерит-, кутногорит-сидеритового состава с включениями флюорита, фторкарбона-тов редких земель и сульфидов. Более
широкое развитие карбонатитов предполагается в основании охр с редкоземельной минерализацией, развитых над кембрийскими отложениями между массивами сиенитов (рис. 1).
Рис. 1. Геологическая позиция Кийского торий-редкоземельного месторождения, по Н.В. Воробьеву [1], с изменениями:
1 - нижний кембрий, доломиты и доло-митизированные известняки, песчаники, линзы кремней; 2 - средний-верхний кембрий: красноцветные песчаники, алевролиты, аргиллиты, горизонт водорослевых известняков; 3 - разрывные нарушения; 4 -мел-палеогеновые гипергенные образования (кора выветривания) в приповерхностной части разреза; 5 - четвертичный галечно-песчаный аллювий; 6 - гранитоиды посоль-ненского комплекса верхнего рифея; 7 -нефелиновые и щелочные сиениты, сиенит-порфиры, фоидолиты, карбонатиты кий-ского комплекса перми; 8 - диатрема сер-пентинизированных оливинитов триаса (?); 9 - зона рудоносных метасоматитов и карбонатитов
В охрах, варьирущих по окраске в связи с изменчивыми количествами гидрооксидов железа и марганца, карбонатов и фосфатов, а по крупности материала - в пределах дресвяно-щебнистых, песчано-алевритовых и глинисто-алевритовых композиций, в переменных количествах содержатся минералы ред-коземельно-ториевых руд. В их числе диагностированы соединения фтор-карбонатного семейства (бастнезит, па-
ризит, синхизит, рентгенит), фосфаты (рабдофанит, ксенотим, монацит), оксиды (лопарит, торианит, пирохлор), силикаты (торит) и сложные соединения (бритолит). В составе лантанидов ведущую роль играют легкие лантаноиды с соотношением Lnce: (LnY + У) около 4-х. Содержание оксидов редких земель составляет 3,6-5,9%, ниобия - 0,8% [3, 4]. Технологические испытания показали целесообразность извлечения концентратов TR флотацией с гидрохимической переработкой концентратов [3, 4].
По данным геологической съемки масштаба 1:50 000 под руководством А.Б. Хисамутдинова северо-восточнее разведанной площади в фоидолитах I фазы кийского комплекса картировоч-ными скважинами глубиной до 100 м были встречены интервалы метасомати-тов от нескольких до 10 м с содержанием суммы лантаноидов 9% и тория 1%. В коре выветривания щелочных пород, вскрытой шурфами, выявлены концентрации ниобия от 1% и более. Из-за изменчивого распре-деления лантаноидов в охрах и коре выветривания, их повышенной радиоактивности, сложности обогащения и переработки сырья месторождение остается недоизученным. Его ресурсы и потенциал, в числе прочих рассматриваемых объектов, отражены на рис. 4.
Татарское месторождение находится в верховьях р. Большая Пенченга, левого притока Большого Пита, и р. Татарка, правого притока Ангары, в 85 км северо-западнее пос. Мотыгино. Оно открыто в 1948 г. при заверке радиометрической аномалии. Геологоразведочные работы проводились в 19561980 гг.
В рельефе месторождение занимает эрозионно-тектоническую депрессию между Татарским «хребтом» (грядой) с отметками до 857 м и поднятием на гранитоидах Татарской интрузии с отметками до 660 м. Рудное тело протягивается с севера на юг на 25 км при ширине 2-6 км, занимая площадь 60 км . Более половины ее приходится на мо-
ноклинально залегающие с крутыми (60-80°) углами падения на запад кар-бонатно-терригенные отложения пен-ченгинской свиты нижнего протерозоя. В разрезе свиты прослежены (снизу): кальцитовые мраморы (более 700 м), песчаники кварцитовидные в переслаивании с кварц-мусковит-биотитовыми сланцами (200 м), сланцы кварц-серицитовые и кварц-биотит-муско-витые с линзами амфиболитов (400 м), сланцы кварц-биотитовые и кварц-биотит-мусковитовые с пластами каль-цитовых и доломитовых мраморов (около 1400 м). На отдельных участках прослежена перекрывающая толща сланцев кварц-серицитовых, кварц-биотитовых и серицит-хлорит-кварцевых мощностью до 1800 м. В мраморах и сланцах заключены пластовые и секущие тела метадолеритов индыглин-ского комплекса нижнего протерозоя. Они слагают около 25% площади месторождения. Метаморфиты содержат субсогласные тела карбонатитов мощностью 100-200 м и в значительной степени изменены щелочным метасоматозом с продуктами амфибол-полевошпатового, флогопит-амфи-болового, флогопитового (слюдиты) и амфибол-альбит-кальцитового составов. Метасо-матиты развиты как в лежачем, так и в висячем боках пачек сланцев в виде полос шириной от 30-50 до 100 м.
На месторождении небольшие площади занимают отложения палеогена и неогена. Они перекрывают кору выветривания, возраст которой на этом основании определен как мел-палеогеновый. На сланцах диагностированы до четырех зон элювиального профиля: 1 -дезинтеграции, 2 - выщелачивания и гидратации (сапролита), 3 - глинизации с ассоциацией гидрослюд и местами каолинита, 4 - гидролиза («латерита») с каолинитом, кальциевыми и алюмо-фосфатами. Мощности коры выветривания резко изменчивые, от первых метров до 200-300 м на контактах мраморов, карбонатитов и сланцев. К переотложенным продуктам латеритного
выветривания большинство исследователей Татарского месторождения ЭДЪ-Р [2-4] относят карстовые бокситы одноименного месторождения, расположенные в непосредственной близости от южной части месторождения ниобиево-фосфатных руд. Но стоит вопрос, почему бокситы залегают в глубоком (до 220 м) покрытом карсте, слагая тела мощностью в десятки метров, а в остаточных и переотложенных про-дуктах коры выветривания в депрессии ниобий-фосфатного месторождения с аналогичными высотными отметками практически отсутствуют. По мнению автора, карстовые бокситы являются специфическими гипергенными образованиями, а не механическими свалами латеритных руд [5].
Месторождение, в отличие от других исследователей, мною названо нио-биево-фосфатным, поскольку отношение пентаоксида фосфора к таковому ниобия в рудах составляет около 13. Руды по физико-механическим свойствам делят на первичные и вторичные. Первичные связаны с доломитными карбо-натитами и в меньшей мере с ме-тасоматитами. Они прослежены на глубину более 400 м без признаков выклинивания, содержат в среднем 0,18% №205 и 2,42% Р2О5. Первичные руды, абсолютный возраст которых определен в 1740 млн лет, разведаны в северной части месторождения, в пределах Первой рудной зоны (рис. 2). Всего же на площади рудного поля выделены 6 зон ниобиево-фосфатных руд.
В северной части месторождения расположены Первая и восточнее - Параллельная зоны. В охрах здесь развиты так называемые «зернистые» руды ниобия в виде дезинтегрированной массы октаэдрических кристаллов и округлых сростков пирохлора, частично превращенных в колумбит и сгруженных в залежах на карбонатитах. Кроме концентраций ниобия в доломитовых карбона-титах и фосфора (вместе с пирохлором и в оторочках его руд) в Первой и Второй рудных зонах есть залежи вермику-
лита по разложенным слюдитам и ам-фибол-флогопитовым метасоматитам. Руды ниобия Первой зоны с 2000 г. разрабатываются, вермикулит же - периодически, ввиду отсутствия спроса.
Юго-западнее, в 0,5-1,5 км от названных зон, находится рудная зона Вторая. В ней есть зернистые руды ниобия и дисперсные «латеритные», практическая ценность которых полу-чила отрицательную оценку по результатам технологических испытаний.
Рудная зона Восточная распо-ло-жена субпараллельно Второй, в прикон-тактовой части гранитной интрузии. Руды в ней бедные, преимущественно дисперсные.
Рис. 2. План и разрез Первой рудной зоны Татарского месторождения:
1 - безрудные охры; 2 - вермикулиты; 3 - рудные охры; 4 - кварц-биотитовые, кварц-биотит-мусковитые сланцы; 5 -мраморы; 6 - микроклин-альбит-амфиболо-вые метасоматиты; 7 - амфиболиты по долеритам; 8 - карбонатиты; 9 - залежи апатитов; 10 - разведочные скважины
Рудная зона Правобережная расположена западнее и юго-западнее от Второй. Рудные охры распространены на глубину 50-70 м. Тела зернистых ни-обиевых руд маломощные и непротяженные, более распространены дисперсные руды.
Центрально-Березовская рудная зона расположена между Второй и Во-
сточной, характеризуется дисперсными рудами ниобия.
В рудах месторождения присутствуют лантаноиды, стронций, рубидий, иттрий, гафний, германий, скандий и торий, но эти элементы фиксируются лишь как второстепенные, не имеющие практического значения, Радиоактивность ниобий-фосфатных охр низкая ОЬэкв - 0,0061).
Татарское месторождение комплексное. Кроме ниобиевых руд, локализованных в серых, буровато-серых охрах, которые развиты на глубину от нескольких до более чем 300 м, в нем представлены вкрапленность и залежи апатита, частично превращенного в франколит, с ресурсами в зоне охр 5,7 млн т Р2О5, а также вермикулита - 1,6 млн т.
Чуктуконское месторождение расположено в южной части Чадобец-кого поднятия, в бассейне ручья того же названия, правого притока Чадобца. От объекта до райцентра г. Кодинск 98 км бездорожья. Он выявлен в 1960 г. при обследовании радиометрической аномалии. Геологоразведочные работы проводились с 1961 по 1971 г. и затем в 1983-1985 гг. В геолого-структурном отношении площадь месторождения находится в брахиантиклинали. Сводовую часть ее занимают доломиты и до-ломитистые известняки чуктуконской свиты верхнего рифея мощностью 450500 м. На крыльях залегают глинистые и алеврито-глинистые сланцы теринов-ской свиты мощностью около 200 м, сменяемые выше по разрезу ритмично-слоистыми алеврито-глинистыми сланцами брусской свиты мощностью 200300 м. Далее от центра залегают песчаники с подчиненными пластами аргиллитов и алевролитов медведковской свиты мощностью 120-150 м.
Отложения верхнего рифея прорваны интрузиями ультраосновных щелочных пород чадобецкого комплекса триаса - пикритами, их брекчиями и карбонатитами. Выявлены два штоко-образных тела карбонатитов - Южное и
Центральное (рис. 3). Первое сложено доломитовыми карбонатитами с редкоземельной минерализацией (отношение ТЯТЫ около 15), второе - кальцито-выми ЫЪ-ТЯ карбонатитами (отношение ТЯТЫ около 6,5). Коренные породы брахиантиклинали превращены процессами гипергенеза в охры различных окрасок и состава с повышенными, до рудных, содержаниями железа, марганца, ниобия, редких земель и тория. Охры унаследовали первичную зональность распределения химических элементов. Контуры распространения залежей гипергенных руд нечеткие, но оконтурены два блока редкоземельных руд - Центральный размерами на плане 400х600 м при глубине распространения
| | |
1 2 3 ^ *
Рис. 3. Схематический план Чуктуконского месторождения:
1 - рудные охры мощностью более 10 м; 2 - то же, мощностью более 50 м; 3 - отложения рифея (чуктуконская карбонатная и териновская терригенная свиты); 4 -разрывное нарушение.
около 200 м и Южный, размерами 800х300 м с увеличением глубины залегания с запада на восток от 100 до 200 м. Главными компонентами редкоземельных руд являются элементы це-риевой группы и иттрий. Ниобиевые руды при бортовом содержании ЫЪ2О5 0,8% большей частью обрамляют редкоземельные. В приповерхностной части
месторождения есть коррозионные депрессии, выполненные бокситоносными отложениями палеогена и терриген-ными - неогена суммарной мощностью до 100 м [5].
Рудные охры имеют сложный состав с преобладанием минералов железа (гетит, гидрогетит, гематит), марганца (псиломеланы и пиролюзит), фосфора (апатит, франколит, флоренсит). В нио-биевых охрах диагностированы разновидности пирохлора (бариевая, стронциевая и цериевая). Носителями редких земель являются монацит, флоренсит, церианит, черчит и бастнезит. Радиоактивность охр обусловлена концентрацией тория в минералах железа, редких земель и апатите (^02 - 0,11%). Химический состав охр по данным 16 анализов групповых проб говорит о выносе карбонатов, привносе Fe, Мп, Р, № и TR (в %): Si02 4,82-18,86; ТЮ2 0,771,02; М2О3 4,79-15,50; Fe20з 34,8249,57; Fe0 0,09-0,11; СаО 2,31-3,28; Mg0 1,83-1,85; МпО 4,25-7,76; Ш2О 0,35-0,36; К2О 0,15-0,19; Р2О5 3,28-5,88; S 0,9-0,10; СО2 0,46-0,58; №205 0,661,26; Р30 3,66-6,26; Ппп 12,45-12,59. В технологических пробах, по данным В.Г. Ломаева, содержание Fe составляет 35,3-38,0%, Мп 7,0-8,5%, Р2О5 3,6-4,3% Р3О 4-6.8%.
Основные особенности Чуктукон-ского месторождения обусловлены как геолого-структурными факторами (залегание сравнительно крупных тел интрузивных карбонатитов в известняках), так и длительностью периода гипергенного изменения пород, по крайней мере, с конца мелового периода. Первичные карбонаты удалены и замещены полиминеральной ассоциацией. Избирательное растворение карбонатных пород в куполовидном поднятии без привноса алюмосиликатных компонентов со стороны имело следствием локальные просадки, гравитационное перераспределение нерастворимых соединений и обогащение охр рудными минералами.
Объект № та
% к российским с. % к российским
Ки некий Татарский Чуктуконский 2 [ 1 0,2 20 Щ 1 3,5
251 11.0 |5,6
шкала, % 20 10 5 20 10 1
Рис. 4. Запасы, ресурсы ИЬ и TR месторождений Приангарья в процентах от российских и содержания в рудных охрах
Выводы
1. В образовании месторождений TR и № проявлены два этапа - эндогенный и гипергенный. Минералого-геохимические особенности последнего обусловлены разрушением карбонатов Са и Mg и образованием полигенетических полиминеральных ассоциаций охр.
2. Элементный состав и формы залежей № и TR определяются минера-лообразованием эндогенного этапа, а минералого-геохимические особенности, морфология и технологические свойства руд - гипергенными процессами.
3. Интенсивность гипергенеза можно в общих чертах определить по составу кор выветривания алюмосиликатных пород. Так, в Татарском месторождении зернистые руды № образованы в обстановке начального выветривания (сапро-литы, вермикулиты), а дисперсные с более высоким содержанием - в зоне гидролиза. Именовать их латеритными нет оснований, исходя из определения латерита. Состав охр в этой зоне полиминеральный, без скоплений гиббсита, хотя проявлено образование алюмофосфата. Дисперсные № руды связаны с карстовыми бокситами парагенетически.
4. По мере роста интенсивности ги-пергенеза увеличиваются содержания № и TR, но ухудшаются технологические свойства руд из-за диспергации минералов, увеличения их агрегативно-сти с гидрооксидами железа и марганца.
5. Потенциальная значимость рассмотренных выше месторождений При-ангарья в балансе ниобий-редкоземель-
ного сырья Российской Федерации показана на рис. 4.
Библиографический список
1. Геологическая карта СССР масштаба 1:200 000 листа О-46-VIII с объяснительной запиской / И.В. Воробьев. М.: Недра, 1968. 56 с.
2. Лапин А.В., Плошко В.В., Малышев А.А. Карбонатиты зоны Татарского глубинного разлома в Енисейском кряже // Геология рудных месторождений. 1987. Т. XXIX, №1. С. 3-14.
3. Ломаев В.Г., Озерский Ю.А. О развитии минерально-сырьевой базы и создании редкометалльной промышленности в Красноярском крае // Состояние и проблемы геологического изучения недр и развития минерально-сырьевой базы Красноярского края. Красноярск: РИЦ КНИИГиМС, 2003. С. 159161.
4. Минеральные ресурсы Нижнего Приангарья и их экономический потенциал. Красноярск: РИЦ КНИИГиМС, 2004. 236 с.
5. Цыкин Р.А., Попова Н.Н. Кайнозой Нижнего Приангарья. Геология и полезные ископаемые. Красноярск: СФУ, 2010. 145 с.
References
1. Geological map of the USSR at scale1:200 000, sheet О-46-VIII
with legend. [Geologicheskaja karta SSSR masshtaba 1:200 000 lista О-46-VIII s ob'jasnitelnoy zapiskoy]. I.V. Vorobjev (Ed.). Moscow: Nedra, 1968, 56 p.
2. Lapin A.V., Ploshko V.V., Maly-shev A.A. Carbonatites of the zone of the Tartar deep fault in the Enisey Ridge. [Karbonatity zony Tatarskogo glubinnogo razloma v Eniseiskom kryazhe]. Zhurnal: Geologia rudnyh mestorozhdeniy - J. Geology of ore deposits, 1987, V. XXIX, no.1, pp. 3-14.
3. Lomaev V.G., Ozerskiy Yu.A. On the development of mineral base and creation of rare-metal industry in the Krasnoyarsk Region. [O razvitii mineraljno-syr-jevoy bazy i sozdanii redkometaljnoy promyshlennosti v Krasnoyarskom krae]. Krasnoyarsk: RITS KNIIGiMS, 2003, pp. 159-161.
4. Mineral resources in the low stream of the Angara River area and their economic potential. [Mineraljnye resursy Nizgnego Priangarja i ih ekonomicheskiy potencial]. Krasnoyarsk: RITS KNIIGiMS, 2004, 236 p.
5. Tsykin R.A., Popova N.N. Ceno-zoic of the low stream of the Angara River area and mineral resources. [Kainozoy Nizhnego Priangaria. Geologia i poleznye iskopaemye. Krasnoyarsk: SFU, 2010, 145 p.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета Г.Д. Мальцева
