CC BY
71
УДК 553.3.072
МЕЛКИЕ ЦЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ РОССЫПЕЙ © 2010 г. В.А. Наумов1, Б.С. Лунев2, О.Б. Наумова2
1 Естественнонаучный институт Пермского государственного университета, ул. Генкеля, 4, г. Пермь, 614990, nsi@psu.ru
2 Пермский государственный университет, ул. Букирева, 15, г. Пермь, 614990, info@psu.ru
1 Natural Science Institute of Perm State University, Genkel St., 4, Perm, 614990, nsi@psu.ru
2 Perm State University, Bukirev St., 15, Perm, 614990, info@psu.ru
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.
Authors were examined little valuable minerals of placer deposits (gold, zirconium-titanium, turnerite, diamonds) and possibilies of passing producing them in exploitation of building sands and sandy-gravel .sediments. Were given numerous examples of placer deposits with little grains of valuable minerals.
Keywords: little gold, zircon, ilmenite, ruthil, turnerite.
В Пермском государственном университете научное направление по изучению мелких ценных минералов (МЦМ) начало формироваться в 1955 г. [1]. Главное внимание было сконцентрировано на изучении МЦМ аллювия, на их попутном извлечении при разработке строительных песков и песчано-гравийных отложений. Была создана обогатительная установка МЦМ, позволяющая эффективно извлекать мелкие фракции этих минералов. Выполнены исследования (часто экспедициями Пермского университета) от мыса Шмидта (Камчатка) до Закарпатья, от Полярного Урала до предгорий Памира.
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. Специальными работами Пермской ЛОПИ (лаборатории осадочных полезных ископаемых) мелкие алмазы, помимо Урала, обнаружены в Армении, Казахстане, Башкирии, на южном Тимане; выполнены работы в Азербайджане, Карелии. Мелкие алмазы имеют большое поисковое значение для обнаружения промышленных месторождений. На Урале они встречаются в 10-100 раз чаще крупных алмазов. Особый интерес представляют безазотные мелкие алмазы (менее 1 мм), которые высоко ценятся в электронике, радиотехнике, медицине, алмазокерами-ке, для изготовления фоторезисторов и др. [2].
Доля мелких алмазов в коренных рудах может быть большой. В кимберлитах США (штат Вайоминг) из пробы небольшого объема 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 пе-ридотитовых 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, 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 [2].
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 [3].
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 по-
ставила 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) [4]. 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 [5].
Ильменит в Среднем Приднепровье на 90 % состоит из частиц 0,15- 0,074 мм. В Липецкой области около 98 % этого минерала заключено во фракции 0,15-0,061 мм. 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 0,074-0,043 мм - 88.
Рутил в среднем Приднепровье представлен фракцией 0,15-0,10 мм (97 %), в Липецкой области -0,15-0,06 (95), в Западной Сибири - 0,10-0,043 (100), в Зауралье - 0,10-0,043 мм (98 %).
Циркон в Среднем Приднепровье имеет размер частиц 0,15-0,074 (99) и 0,15-0,061 мм (100 %), в Липецкой области - 0,074-0,061 (98), в Западной Сибири - 0,0740,043 (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 редкометально-титановым россыпям прибрежно-морского генезиса [6].
В центральной части Восточно-Европейской платформы верхнемеловые пески северо-восточного склона Воронежской антеклизы на границе с Рязано-Саратовским прогибом представляет Центральная ильменит-рутил-цирконовая россыпь, возникшая в условиях неглубокой прибрежной части шельфа се-номанского 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 0,0740,043 мм. Свободное золото имеет размер частиц 0,026-0,017 мм, содержание его - 67 мг/м3, общее содержание металла - 228 мг/м3 [7].
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 [4]. В Азии этого минерала много на юге п-ва Индостан. По качеству он превосходит бразильский: содержит 29 % окиси тория, 6 % окиси урана, 30 % окиси цезия.
Монацит Среднего Приднепровья представлен фракцией 0,07- 0,04 (98 %) и 0,10-0,07 мм (88 %); Западной Сибири - 0,07-0,04 (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 [4].
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 [8].
Полигенные россыпи прибрежно-шельфовой зоны отличаются мелким и тонким золотом (моря Берингово, Восточно-Сибирское, Лаптевых, Японское, Охотское). В Куларском районе (Якутия) в Центральной россыпи тонкое и связанное золото составляет 3267 %. В приморском шельфе дальневосточных морей аллювиальные одно- и двухпластовые россыпи (Ти-хангоу, Б. Тинкан) 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 [9].
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 содержат золото в основном мельче 0,25 мм (Ворон-цовское, 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 30 х 45 х 0,08 м получено 300 кг золота [10].
На границе моря и суши в протерозойской дельте в Южной Африке сформировалось уникальное месторождение Витватерсранд, содержащее мелкое золото (0,10,01 мм). На аналогичном месторождении Тарква (Гана) металл фракции менее 0,074 мм составляет 69,8 [9]. Из золотоносных конгломератов Витватерсранда получено свыше двух третей зарубежного золота, в том числе более 30000 т за 30 лет (50 - 70-е гг. ХХ в.) [11, 12].
В ЛОПИ для обогащения мелких ценных минералов использована оригинальная установка МЦМ. В ее состав входят поисковые винтовые аппараты: шлюз и сепаратор. В них разделение вещества происходит в результате продольно-поперечной циркуляции водного потока. Обломочные частицы у дна желоба движутся в направлении его оси, одновременно расслаиваются по плотности. Легкие частицы смещаются в сторону внешнего борта желоба, а тяжелые на некотором витке образуют веер продуктов обогащения. В поперечном сечении достигается значительное рас-
слоение частиц по крупности. Принудительная дифференциация по плотности обломков на винтовом шлюзе лежит в основе концентрации шлиховых минералов. У оси желоба концентрируются минералы с большой плотностью, а при смещении от оси плотность минералов уменьшается.
Применение установки МЦМ дало дополнительное извлечение мелких фракций драгоценного металла на разных объектах. Содержание золота увеличилось по сравнению с результатами традиционных методик: на объектах Урала - в 2,1-2,4 раза, Среднего Тимана - в 3, бассейне р. Лены - в 6,3, Кузнецкого Алатау - в 2,1, Куранаха - 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.
Комплексное изучение аллювия р. Камы у г. Перми показало, что попутно с разработкой высококачественных обогащенных строительных песков могут быть получены концентраты МЦМ: 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. [13]. 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.
Для успешного продвижения исследований в Пермском университете на кафедре поисков и разведки полезных ископаемых создается музей мелких ценных и техногенных минералов.
Работы выполняются при поддержке гранта РФФИ № 10-05-96060.
Литература
1. Лунев Б.С. Попутные поиски редких элементов в четвертичном аллювии // Геология и география : докл. I науч. сессии Уральского координац. совета. Пермь, 1963. С. 11-14.
2. Лунев Б.С., Осовецкий Б.М. Мелкие алмазы Урала. Пермь, 1996. 127 с.
3. Трофимов B.C. Закономерности размещения и образования алмазных месторождений. М., 1967. 300 с.
4. Добрецов В.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа. Л., 1980. 271 с.
5. Жердева А.Н., Абулевич В.К. Минералогия титановых россыпей. М., 1964. 238 с.
6. Надеждина-Бондаренко Е.Д. Среднетиманская титановая россыпь, условия ее формирования и формационная характеристика : автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. М., 1973. 28 с.
7. 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. 12 с.
8. Нестеров Н.В. Способ поиска вторичных золоторудных месторождений. М., 1991. 121 с.
9. Рожков И.С. Состояние проблемы изучения золотоносных конгломератов на территории СССР // Проблемы
Поступила в редакцию_
металлоносности древних конгломератов на территории СССР. М., 1969. С. 7-29.
10. Нестеренко Г.В. Происхождение россыпных месторождений. Новосибирск, 1977. 310 с.
11. Войтович B.C. Поиски россыпей в конгломератах. М., 1981. 113 с.
12. Ивенсен Ю.П., Левин В.П., Нугинов С.В. Формаци-онные типы древних золотоносных россыпей и методы их поисков. М., 1969. 205 с.
13. Золото Верхнекамской впадины / В.А. Наумов [и др.]. Кудымкар; Пермь, 2003. 218 с.
14. Лунев Б.С., Наумова О.Б., Наумов В.А. Музей мелких ценных минералов - база для обучения студентов и специалистов // Университеты в формировании специалиста XXI века : материалы междунар. науч.-метод. конф. Пермь, 1999. С. 111 - 112.
15 февраля 2010г.
