Благородные металлы в бурых углях Сутарского проявления Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 553.94/96.044.14(571.6)

Н.А. Лаврик

БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ В БУРЫХ УГЛЯХ СУТАРСКОГО ПРОЯВЛЕНИЯ

~П последние годы пристальное внимание уделяется изуче-

М.М нию благородных металлов в высокоуглеродистых породах. В этом же ряду стоит и благороднометалльное оруденение ископаемых углей. Исследования последних лет позволяют говорить, что для угольных месторождений юга Дальнего Востока характерно присутствие золота и платиноидов в повышенных количествах (рис. 1).

При определении достоверного содержания золота и платиноидов в углях, изучении генезиса благородных металлов, форм их нахождения, и разработки соответствующих технологий извлечения - угли могут стать новым нетрадиционным источником благородных металлов. В.В. Середин (2004) рекомендует считать минимальным промышленно значимым содержание суммы золота и платиноидов в золе углей - 0,2 г/т [2]. Комплексный подход к разработке угольных месторождений является весьма важным с экономических и экологических позиций.

Одним из примеров такого месторождения может служить Су-тарское. Впервые металлоносность бурых углей этого проявления, а также качественные показатели были определены в Институте горного дела ДВО РАН. Уникальностью этого проявления бурых углей является то, что оно расположено в верхней части разреза железорудного месторождения Сутарское в Еврейской автономной области, которое в ближайшее время будет разрабатываться.

Бурые угли палеоген-неогенового возраста вскрыты скважинами при проведении геологоразведочных работ. Мощность угленосной толщи в разных частях разреза составляет 30-300 м. Угленосная толща представляет переслаивание рыхлых песчаных, глинистых отложений, конгломератов и бурых углей. В отдельных частях разреза наблюдаются протяженные маломощные пласты каолиновых глин.

460

V

■Ф-

Буроугольные месторождения Каменноугольные месторождения Угленосные площади Проявления золота в углях Проявления платины в углях Проявления редких металлов в углях

Северо-Азиатский кратон

Раннепалеозойские орогенные пояса:

1-Аргунский, 2-Бурея-Ханкайский Южномонгольсю-Хинганский позднепалеозойский орогенный пояс Юрские-раннемеловые орогенные пояса: Монгшо-Ошгский, ОхОТСЮ-КорЯВСВИЙКшлшшвс^ Сихотэ-Алинь-Северо-Сахалинский Уссурийское! раннемеловой орогенный ПОЯС МоиупЕп

Границы орогенных поясов Месторождения золота Проявления платины

------ А ■щ ; я ц-г----

Владивосток вев,Ц&>>'’''

Хасанское| 11 |^ШкотовCK0V‘JVY,YhSk;B ----------,ва,У,1,и|йУ^'

1320

1350

Рис. 1 Схема размещения металлоносных угольных месторождений юга Дальнего Востока на тектонической основе, а также месторождений и проявлений золота и платины [1]

В таблице приведены сведения разных авторов о содержании золота и платиноидов в золах ископаемых углей юга Дальнего Востока.

Проявления благородных металлов в месторождениях углей юга Дальнего Востока [1]

Название бассейна, месторождения Мар- ки углей Зольность углей Ad, % Содержания золота (г/т) Содержания платины (г/т)

Бикино-Уссурийский Бикинское 1Б 29,8-37,0 0,45 (зола) 0,08 (зола)

Силанское пр. Д 11,0-40,0 Ураган. Ураган.

Ханкайский Павловское Б 7,4-15,3 3,0- 35,6 (зола) до 8,4+PGE (зола)

Реттиховское 2Б 12,6-23,3 до 1,0 (зола) до 1,52+ГОЕ (зола)

Угяовский Артемовское 2Б,3Б 8,1-40,0 до 0,01 (зола) до 0,1+Pd (зола)

Гербикано- Огоджинский Огоджинское Д-г 24,4-40,0 30,0 ?

Амуро-Зейский Ерковецкое 2Б 17,0-20,0 8,4-58,7 ?

Свободное И и 16,5-20,0 15,0 ?

Райчихинское 2Б 8,5-16,6 1,78-9,0 ?

Сергеевское 1Б,2Б 16,5-17,5 17,0 ?

Буреинский Ургальское Д, Г 19,5-31,1 3,0 (зола) ?

Среднеамурский Ушумунское 2Б 12,0-32,0 8,0 (зола) ?

Хурмулинское И и 21,2-29,2 0,3-7,25 (зола) 0,01-0,02+Pd (зола)

Сутарское пр. 3Б 5,7-39,7 0,35 (зола) Ураган. (зола)

Металлоносность, в том числе и наличие благородных металлов, изучались по 34 пробам из 5 скважин в южной части Сутар-ского месторождения. По скважинам мощность угольных пластов 4-12 метров в интервалах глубин 13,2-26,1 м и 45,6-66,6 м. В кровле угольных пластов глины и тонкозернистые пески, в подошве - углистые глины либо рыхлые железистые породы гетит-гематитового состава с обломками сланцев, кварца.

Угли темного буровато-черного цвета, землистые, комковатые и серовато-черного цвета, плитчатые, обломочные, с неравномерной штриховато-полосчатой текстурой. Отличительной особенностью бурых углей Сутарского проявления является наличие тонких прослоев и комкообразных скоплений светло-серых пластичных

каолин-гидрослюдистых глин, а также присутствие обрывков и даже стволов слабо разложившейся древесины. Округлые скопления желтоватой и зеленоватой янтаревидной смолы величиной до 0,5 см составляют около 1%. Химико-технологические показатели, которые были определены в Институте горного дела ДВО РАН, дают представление об изменчивости углей по разрезу. Зольность Ad меняется от 5,7 до 39,7 %, влажность Wr 22,8 - 47,2 %, выход летучих веществ Vdaf 56,6 - 86,3 %; высшая теплота сгорания рабочего топлива Qrs 8331 - 21349 кДж/кг, содержание серы от 0,13 до 1,17 %. Угли относятся к технологической группе Б3 и имеют в целом хорошие энергетические характеристики.

Благородные металлы в бурых углях. Химикоспектральным анализом во всех 34 пробах озоленных углей Сутар-ского проявления обнаружено золото от 0,06 до 3 г/т (среднее содержание 0,35 г/т), содержание платины менее 0,02 г/т, палладия менее 0,006 г/т, серебра 0,08- 2 г/т (среднее 0,45 г/т). Однако дополнительные исследования, проведенные в ИГД ДВО РАН, рент-гено-флуоресцентным методом анализа озоленных проб углей выявили в 8 пробах из 34 ураганные содержания Pt от 64 до 119 ppm (г/т) (среднее 21,76) и в 4 пробах - Pd 4-9 ppm (среднее - 1,01). Без всякого сомнения, такие данные, полученные нами, требуют заверки другими методами. Тем не менее, минералогический анализ (минералог Щербак Л.И.) обнаружил золото в количестве 1 - 4 знаков в 5 пробах в виде изометричных, реже удлиненных пластинок, и чешуек желтого цвета размером 0,1-0,2 мм во фракциях -0,2+0,1 и -0,1+0 мм. В нескольких пробах встречен серовато-белый, ковкий, магнитный минерал в виде зерен размером 0,1 мм с подозрением на платину, которая подтвердилась микрохимической реакцией только в 2-х пробах. Изредка в глинке встречаются мельчайшие карбонатные конкреции, в одной из них - уплощенное зерно серебристо-белого магнитного минерала до 1,5 мм. Высокое содержание платины по результатам РФА и 2 знака платины, обнаруженные минералогическим анализом (подтвержденные микрохимической реакцией) совпали в итоге только в одной из проб. Этот интервал характеризуется следующим образом: угли буровато-черные тонкослоистые матовые, до 30 % обломков сохраняют древесную текстуру, янтаревидные включения смолы (величиной от

0,2 до 3-5 мм) составляют около 1,5 %. Минеральные включения: ко-

мочки белой глины (0,1-0,2 мм) образуют обособления до 5 %, кварц 1-1,5 %, магнетит до 5 % - в тонкозернистой землистой массе угля.

Помимо золота и платины минералогическим анализом обнаружены в бурых углях Сутарского проявления 3 знака (0,1 мм) серебра в одной пробе; медь самородная до 0,2 %; магнетит ~1-5 %; обломочный кварц ~ 1-5 %; гипс (I и II генераций) от 3 до 20 %; полевой шпат до 1 %; гидрослюды до 3 %. В незначительных количествах наблюдались зерна пирита, минералы марганца, циркона, граната, сфена, лейкоксена. Марказит инкрустирует стебли растений. Гипсп образует тончайшие кристаллы и их сростки в углях по плоскостям напластования.

Повышенные содержания золота и платины в озоленных бурых углях Сутарского проявления сопровождаются в целом также высокими содержаниями (превышающими примерно в 10 раз фоновые) Sr (ср. 1460,6 г/т), Ва (827,5 г/т), W (120,2 г/т), Rb (140,3 г/т), 2г (314,6 г/т), ^ (65 г/т), Сг (117,4 г/т), Си 317 г/т), Т (3529 г/т), Fe (ср. сод. 4,3 %).

Пробы с наиболее высокими значениями золота и платины по скважинам приурочены к углям с прослоями или гнездами каолин-гидрослюдистых глинок и слабо углефицированных растительных остатков. Однако зольность при этом оказывается в одних случаях наиболее низкая - 8,15 - 9,4 %, в других - от 23,9 до 37,6 %. Повышенные содержания Pt встречаются в углях с зольностью до 10 % и 20-40 %, интервалы глубин 16,2-17,2 м; 24-26 м; и 53-61 м. Прямой связи зольности углей и повышенных содержаний благородных металлов не наблюдается.

Распределение зольности углей и содержания золота, платины по разрезу одной из скважин показаны на рис. 2, 3.

В большинстве случаев повышенные содержания золота и платины контролируются также наиболее высокими концентрациями Sr, Ва, W, ^, As, Си, Мп (рис. 4), в других горизонтах такой закономерности не прослеживается. Распределение золота и особенно платины по разрезу весьма неравномерное.

Возможные источники благородных металлов в бурых углях Сутарского проявления

- Аб, %

Аи, г/т

Рис. 2. Распределение зольности углей и содержания золота (химикоспектральный анализ) по одной из скважин

■Аб, %

ррт

Рис. 3 Распределение зольности углей и содержания платины (РФА) по одной из скважин

Любое угольное месторождение - это открытая система, которая формируется на протяжении десятков и даже сотен миллионов лет. Исследуемое проявление палеоген-неогенового возраста, следовательно его формирование возможно происходило

- -Ad, % —■—Sr, ррт —^—Ва, ррт —*—Zr, ррт

—Ж—Сг,ррт —•—Си, ррт —|---Т1, ррт

Рис. 4. Распределение зольности (ЛЛ) углей и содержания Sr, Ва, Zr, Сг, Си, Т (РФА) по одной из скважин

в течение 30-35 млн лет. При этом для угольных месторождений началом нужно считать произрастание растений на территориях с повышенными содержаниями элементов в почвах, что характерно для определенных геологических ситуаций. Рассмотрим геологическую обстановку описываемого угольного проявления.

1. В основании угольного разреза залегают древнейшие архейские и кембрийские породы, в том числе железо-марганцевые руды. Известно, что в этих рудах отмечаются проявления золота и платины. Над железными рудами на отдельных участках сформирована кора выветривания до 26 м.

2. Л.В. Эйриш, Степанов [3] отмечают, что в Сутарском золотоносном районе протерозойские углеродистые породы союзненской свиты и мраморизованные известняки с редкой вкрапленностью сульфидов содержат Pt 0,2-0,5 г/т.

3. Сутарский район - это исстари золотороссыпной район. В данном случае для нас важно то, что все древнейшие породы содержали благородные металлы, которые с течением времени высвобождались, в различной форме мигрировали и могли накапливаться в почве и растениях.

4. В районе месторождения широко распространены гранитои-ды биробиджанского комплекса, сопровождающиеся разнообразными жильными и дайковыми породами. Вблизи скважин, по которым изучалась металлоносность углей, отмечены дайки лампрофиров (эти породы могут нести повышенное содержание платины, но соответствующих исследований не проводилось).

5. В южной части Сутарского района известна вулканическая постройка. [4] В то же время для бурых углей Сутарского проявления характерны пропластки и гнездообразные скопления каолин-гидрослюдистых светло-серых глинок, которые могут быть результатом переработки вулканогенного материала. Но исследований в этом направлении также не проводилось. Однако повышенные содержания благородных металлов приурочены к пластам бурых углей, которые в той или иной форме содержат каолин-гидрослюдистые глинки.

6. И, наконец, для железорудного месторождения характерны долгоживущие разломы, которые захватывают и угли. При микро - и макроописании углей отмечается в отдельных случаях их интенсивная раздробленность.

Таким образом, вырисовывается следующая картина: древнейшие породы района содержат золото и платину, имеющие глубинные источники. С одной стороны благородные металлы высвобождались из ранее образовавшихся пород и давали новые формы концентрации, с другой стороны - глубинные источники продолжали проявлять себя в виде извержений вулканов, гидротерм и флюидов. Все это не могло не сказаться на накоплении благородных металлов в бурых углях Су-тары. Набор элементов ^г, Ва, W, Rb, 2г, ^, Лэ, Сг, Т^ Си), сопровождающих повышенные содержания золота и платины в бурых углях Сутарского проявления не может дать однозначного ответа. В.В. Середин в своих работах отмечает, что металлоносность углей надо считать полигенным и полихронным образованием [2].

Как отмечалось выше бурые угли Сутары малосульфидные, но содержат в среднем 4,3 % Fe, Си 317 г/т, Сг 117,4 г/т, Т 3529 г/т. Подобные же содержания этих элементов отмечаются для одного из платиноносных месторождений углей Южного Китая; относятся они к туфогенному типу [5]. По аналогии можно сделать вывод о влиянии вулканокластики на концентрацию платины в бурых углях Сутары.

Повышенные содержания ртути и мышьяка, возможно, говорят также о влиянии вулканогенных гидротерм на концентрацию золота.

Справочник «Ценные и токсичные элементы...», 1996 г рекомендует считать минимальными содержаниями, позволяющими положительно оценивать энергетическое топливо как сырье для попутного извлечения, для золота - 0,1 г/т (в золе), для Pt (Pd) - 0,025 г/т [6]. В.В. Середин рекомендует считать промышленно значимыми содержание 0,2 г/т - для суммы Au и PGE. [2].

С.Б. Леонов и др. отмечают, при условии, что в шлаке содержится 0,2 г/т золота, прибыль от попутного его извлечения полностью покроет затраты. [7].

По результатам первых исследований бурые угли Сутарского проявления содержат в среднем до 0,35 г/т золота, платины 21,76 г/т, палладия 1,01 г/т. Подобные содержания могут иметь практическое значение для попутного извлечения благородных металлов из золы углей. Необходимо дальнейшее комплексное изучение бурых углей.

--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лаврик Н.А. Проявления благородных металлов в углях и вероятные факторы их накопления на юге Дальнего Востока России // Маркшейдерия и недропользование. - 2008. - № 4. С. 15-17.

2. Середин В.В. Металлоносность углей: условия формирования и перспективы освоения // Угольная база России. - М.: Геоинформмарк. - 2005. - Т. VI. - С. 689-768.

3. Эйриш Л.В., Степанов В.А. Платиноносность Дальнего Востока: районирование, закономерности, проблемы // Тихоокеанская геология. - 2002. - Т. 21. - № 3. - С. 27-39.

4. Карта вулкано-тектонических структур прибрежно-материковой части Дальнего Востока СССР. Масштаб 1:1500000 / Под ред. акад. Н.А. Шило, Ю.А. Косыгина. - М.: Главное управление геодезии и картографии, 1982.

5. Seredin V. V., Finkelman R.B. Metalliferous coals: A review of the main genetic and geochemical types // International Journal of Coal Geology. - 76 (2008) - 253 - 289

6. Жаров Ю.Н., Мейтов Е.С., Шарова И.Г. Ценные и токсичные элементы в товарных углях России. - М.: Недра, 1996. - 238 с.

7. Леонов С.Б. и др. Промышленная добыча золота из золошлаковых отвалов тепловых электростанций //Горный журнал. - 1998. -№4.-С.27-28. шгЛ

— Коротко об авторе -------------------------------------------------------

Лаврик Н.А. - научный сотрудник,

Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.

E-mail: lavrik@igd.khv.ru