Научная статья на тему 'Перспективы изучения и освоения ресурсов германия в нижнемеловых лигнитах Касской площади'

Перспективы изучения и освоения ресурсов германия в нижнемеловых лигнитах Касской площади Текст научной статьи по специальности «Геология»

CC BY
191
20
Поделиться
Ключевые слова
ГЕРМАНИЕВЫЕ РУДЫ / ЛИГНИТЫ / КОНЦЕНТРАЦИЯ / ПРОГНОЗНЫЕ РЕСУРСЫ / УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ / ГЕОХИМИЯ

Аннотация научной статьи по геологии, автор научной работы — Озерский Андрей Юрьевич, Еханин Александр Георгиевич

Рассматриваются новые данные по германиеносным лигнитам юго-восточной окраины Западно-Сибирской плиты. Буровыми работами в бассейне нижнего течения реки Кас в меловых отложениях выявлен перспективный участок с прогнозными ресурсами германия, составляющими 11 тыс. т. Содержания германия в руде составляют 100...280 г/т сухого лигнита или 560...3600 Г/Т золы. Показана необходимость проведения дальнейших целенаправленных геологоразведочных работ на германий.

Prospects of studying and development of germanium resources in Lower-Cretaceous lignites of Kasskaya area

New data on germanium lignites of the southeast margin of the Western Siberian Plate are examined. A new perspective site with forecast resources of germanium amounting to 11 thousand tons is revealed by drilling works in the basin of the downstream of the river Kas in chalk deposits. Contents of germanium in the ore amount to 100...280 g/t of dry lignite or 560...3600 g/t of ashes. The necessity of carrying out further purposeful prospecting works for germanium is shown.

Текст научной работы на тему «Перспективы изучения и освоения ресурсов германия в нижнемеловых лигнитах Касской площади»

стие рудоносные ювенильные воды, изливавшиеся в окраинные бассейны. В известном меднорудном районе Норильска есть также признаки меднопорфирового оруденения [4].

Модель совмещенного развития медного оруденения позволяет по иному оценить и пересмотреть перспективы известных медно-рудных регионов с позиций поиска недостающих членов саморазви-вающихся рифтогенов, исходя из нелинейного мышления, не увлекаясь наиболее распространенными типами оруденения в конкретном блоке земной коры, тем самым готовясь к приятным неожиданностям; например в Кодаро-Удоканском регионе

есть перспективы обнаружения медно-никелевого с платиной оруденения Норильского типа. В полно развитом рифтогене, наиболее упорядоченном, возможны все геолого-промышленные типы известного медного и сопутствующего оруденения.

Возможность образования самоорганизующейся и саморазвивающейся неравновесной, открытой рудно-магматической системы, ее движущую силу составляют внутренняя противоречивость, нелинейные законы и неоднородность, определяемые волновым, попеременным по вертикали распределением физических и иных свойств горных пород по разному, реагирующих на импульсы энергии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горяйнов П.М., Иванюк Г.Ю. Самоорганизация минеральных систем. - М.: ГЕОС, 2001.

2. Летников Ф.А. Процессы самоорганизации при формировании магматогенных и гидротермальных рудных месторождений // Геология рудных месторождений. - 1997. - Т. 38. - № 4.

- C. 307-322.

3. Салихов В.С. Единство и многообразие промышленных типов медного оруденения // Геология и геофизика. - 1991. - № 10.

- C. 71-75.

4. Дюжиков О.А., Дистлер В.В., Струнин Б.М. и др. Геология и рудоносность Норильского района. - М.: Наука, 1988. - 279 с.

5. Грабежев А.И., Карпенко А.М., Савельев В.П. и др. Тарутинское скарново-медно-порфировое месторождение) // Доклады АН СССР. - 1990. - Т. 311. - № 2. - С. 451-454.

6. Минина О.В. Ауэрбаховская комплексная рудно-магматическая система на Среднем Урале // Отечественная геология. -1994. - № 7. - С. 17-22.

Поступила 10.09.2008 г.

УДК 553.469(571.51)

ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗУЧЕНИЯ И ОСВОЕНИЯ РЕСУРСОВ ГЕРМАНИЯ В НИЖНЕМЕЛОВЫХ ЛИГНИТАХ КАССКОЙ ПЛОЩАДИ

А.Ю. Озерский, А.Г. Еханин*

ОАО «Красноярская горно-геологическая компания»

*Управление по недропользованию по Красноярскому краю E-mail: ozerski@krasgeo.ru

Рассматриваются новые данные по германиеносным лигнитам юго-восточной окраины Западно-Сибирской плиты. Буровыми работами в бассейне нижнего течения реки Кас в меловых отложениях выявлен перспективный участок с прогнозными ресурсами германия, составляющими 11 тыс. т. Содержания германия в руде составляют 100...280 г/т сухого лигнита или 560...3600 г/т золы. Показана необходимость проведения дальнейших целенаправленных геологоразведочных работ на германий.

Ключевые слова:

Германиевые руды, лигниты, концентрация, прогнозные ресурсы, удельная теплота сгорания, геохимия.

Находки германиеносных лигнитов на юго-восточной окраине Западно-Сибирской плиты известны с середины прошлого столетия. В 1960-х гг. Ю.И. Горький, Е.С. Мейтов и др. подтвердили данные о наличии германиеносных лигнитов в бассейнах рек Кас и Сым. По данным этих исследователей содержания германия в лигнитах составили на Нижне-Кас-ском участке 4...543 г/т лигнита при зольности

1,7...84,8 %. В 1969 г., вследствие обнаружения германиеносных углей на Дальнем Востоке, приказом Министерства геологии СССР поисковые работы на германий в других регионах страны были прекращены. В Красноярском крае к этой проблеме вернулись в свя-

зи с реализацией Федеральной программы освоения Нижнего Приангарья [1]. В 2000 г. органы управления недрами Красноярского края поручили ОАО «Красноярская горно-геологическая компания» (ОАО «Красноярскгеология») выполнить поисковые работы на германий в бассейне рек Кас и Сым.

В административном отношении изученная площадь расположена на территории Енисейского района Красноярского края и включает в себя бассейны рек Кас и Сым, левых притоков р. Енисей (рисунок). Изученный участок недр приурочен к таежной и заболоченной Приенисейской части Западно-Сибирской равнины.

Рисунок. Схематическая геологическая карта Нижне-Касско-го участка: 1) Меловая система. Верхний отдел. Пески разнозернистые кварцевые с прослоями каолиновых глин и лигнитов. 2) Меловая система. Нижний отдел. Аптский-альбский ярусы. Пески сероцветные с прослоями глин, алевролитов, аргиллитов; лигниты. 3) Валанжинский-барремский ярусы. Глины пестроцветные и глинистые пески с прослоями алевролитов, аргиллитов, песчаников. 4) Юрская система. Средний-верхний отделы. Переслаивание сероцветных песчаников, алевролитов, глин с пластами бурых углей. 5) Докембрийские породы Енисейского кряжа. 6) Геологические границы. 7) Тектонические нарушения. 8) Площадь погружения апт-альбских пород до глубины 100 м

В 2000-2001 гг. Геоэкологической партией ОАО «Красноярскгеология» были выполнены маршрутные исследования и горные работы вдоль береговых обнажений рек Кас и Сым и их притоков. В 2003 г. были выполнены буровые работы на наиболее перспективном Нижне-Касском участке. Всего было пробурено 6 скважин, глубиной около 100 м каждая по профилю протяженностью 8 км. В бассейне р. Кас было выявлено 7 пластопересечений лигнитоносных горизонтов, а в бассейне р. Сым -

30 пластопересечений. Работы показали, что наиболее перспективным является Нижне-Касский участок, расположенный в 30 км от устья реки Кас.

Германиевые руды Нижне-Касского участка представляют собой лигниты, содержания германия в которых составляют 100...280 г/т сухого лигнита или 560...3600 г/т золы. Наиболее богатые германием лигнитоносные горизонты приурочены к аптскому и альбскому ярусам нижнего мела (рисунок). Лигнитоносные горизонты представляют собой слои слабого песчаника, насыщенные обломками лигнитов - углефицированными фрагмента-

ми древесной растительности. Лигнитоносность в пределах отдельных горизонтов варьирует от 1 до

31 %. В некоторых горизонтах встречен янтарь. Горизонты характеризуются пластообразным моноклинальным залеганием, при этом они имеют значительную протяженность. Углы падения горизонтов до 7°, падение в основном западное.

В перспективных горизонтах, представляющих интерес для добычи металла, среднее содержание германия составляет 205 г/т сухого лигнита, при разбросе концентраций 43...289 г/т. При этом распределение концентраций германия характеризуется коэффициентами вариации, не превышающими 85 %. Лигнитоносная толща подстилается среднеюрскими (батскими?) отложениями, представляющими крайнее северное продолжение угленосных структур Канско-Ачинского бассейна. В среднеюрских отложениях скважинами были вскрыты два пласта бурого лигнитоносного угля, мощностью по 0,6 м. Однако в среднеюрских угольных пластах концентрации германия значительно ниже, чем в нижнемеловых лигнитах. Они варьируют в пределах 10...16 г/т, составляя в среднем 13 г/т.

В Институте химии и технической технологии СО РАН, г. Красноярск, была оценена возможность извлечения германия из лигнитов Нижне-Касского участка и получен металлический германий. Химико-технологическими исследованиями была показана возможность непосредственного выщелачивания германия из лигнитов соляной кислотой. Выход металла в раствор составляет около 85 %. Химико-технологические исследования позволяют характеризовать лигниты как очень перспективное сырье для получения германия [2].

По показателям качества ископаемого топлива лигниты близки к бурым углям, что позволяет сжигать добытую руду для получения германиевого концентрата (золы), а получаемую при этом тепловую и электрическую энергию можно будет использовать для нужд рудника.

По результатам технического анализа и проведённой кодировке лигниты можно приравнять к углям марки Б, к группе 2Б и переходной подгруппе 2БВ - 2БФ. Высшая удельная теплота сгорания (£*/) лигнитов варьирует от 5060 до 6610 ккал/кг, составляя в среднем 6265 ккал/кг. Зольность (Аа) изменяется от 3,9 до 32,9 %, при среднем значении 17,2 %. Массовая доля рабочей влаги (Щ) в среднем равна 34 %. Выход летучих веществ (У3а/) -

44,9...63,8%. По содержанию гуминовых кислот встречаются как совсем неокисленные лигниты с выходом гуминовых кислот (НЛаар) 5 %, так и окисленные лигниты с различной степенью окисления, достигающей 78,6%. Их средняя плотность незначительно варьирует около 1,0 т/м3, объёмная масса составляет 0,94 т/м3 при зольности 3,52 %, пористость колеблется в пределах 5,05...6,0.

В составе лигнитов преобладают углерод (59,6...69,8 %) и кислород (23,8...33,9 %). Подчиненное значение имеют водород (4,6...5,4 %) и азот (0,2...0,8%). Содержание серы колеблется от 0,39 до

1,31 %. Ведущим элементом золы лигнитов является кремний (в среднем 26 %), при подчиненном значении железа (7,6 %), алюминия (7,3 %) и кальция (5,1 %). Содержания магния, калия и натрия изменяются от десятых долей до первых процентов, а содержания фосфора составляют сотые доли процента.

Различными видами анализов в золе лигнитов обнаружено присутствие 20 сопутствующих химических элементов, из которых 16 характеризуются устойчивым присутствием, их встречаемость превышает 50 %. Формула геохимической ассоциации малых элементов, рассчитанная по отношению к кларкам зол бурых углей [3], имеет следующий вид [4]:

Ве2,6 ^Г2,0 ^С1,7 ^^П1,5 ^1,5.

Эта ассоциация отличается от известной Ge-Be-W ассоциации, связанной с сорбционными барьерами ископаемых углей германий-угольного типа месторождений [5, 6]. Кроме того, факторным анализом выявлена общность в накоплении германия, титана и железа [4], что подтверждает нашу гипотезу о глубоких структурно-вещественных и генетических различиях германиеносных углей и лигнитов.

Известные германий-угольные месторождения выявлены в регионах, где угленакопление протекало на фоне затухающего вулканизма на изолированных площадях небольших приразломных депрессий, а уникально высокие содержания установлены в угольных пластах, залегающих в низах угленосных мульд [5]. Названные признаки герма-ний-угольных месторождений отсутствуют у германиеносных лигнитов юго-востока Западно-Сибирской плиты. Во-первых, Касская впадина не является изолированной приразломной депрессией и проявления вулканизма на обрамлении неизвестны. Во-вторых, высокие концентрации германия в Касской впадине приурочены не к «низам угленосных мульд», а наоборот - к надугольному комплексу. Германиеносные меловые отложения с максимальными концентрациями металла с размывом перекрывают юрскую угленосную формацию, для которой высокие содержания германия не харак-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Еханин А.Г. Проблемы германиеносности углей и лигнитов южной части Тунгусского бассейна // Сырьевые ресурсы Нижнего Приангарья. - Красноярск: Дирекция Федеральной целевой программы освоения Нижнего Приангарья в Красноярском крае, 1997. - С. 49-51.

2. Евдокимов А.П., Еханин А.Г, Кузьмин В.И. Озерский А.Ю. Новые данные по германиеносности мезозойских лигнитов в бассейне р. Кас (Красноярский край) // Геология угольных месторождений: Межвуз. науч. темат. сб. - Екатеринбург: Изд-во Уральской горно-геологической академии, 2002. - Вып. 12. -С. 181-187.

3. Ценные и токсичные элементы в товарных углях России: Справочник. - М.: Недра, 1996. - С. 10-11, 14-15.

4. Еханин А.Г., Озерский А.Ю., Евдокимов А.П. Новые данные по германиеносности и геохимии мезозойских лигнитов в бассейне р. Кас // Состояние и проблемы геологического изучения недр

терны. Наконец, в-третьих, касские лигниты, строго говоря, нельзя считать углем, они представляют собой углефицированные обломки ископаемой древесины в слоях песчаника.

Названные обстоятельства не позволяют нам отнести германиеносные лигниты восточной окраины Западно-Сибирской плиты к германий-уголь-ному типу месторождений, скорее всего речь идёт о новом генетическом типе - германий-лигнитовом. Поэтому проведение дальнейших геологоразведочных работ здесь требует применения новых специфических подходов.

Наиболее перспективным нами пока считается Нижне-Касский участок, расположенный в 30 км от устья р. Кас. Прогнозные ресурсы германия этого участка площадью 563 км2 оцениваются примерно в 11 тыс. т. Горно-геологические условия Ни-жне-Касского участка позволяют ведение горных работ открытым способом. Добытый лигнит целесообразно перерабатывать в концентрат (золу), который возможно вывозить в течение навигации речным транспортом в г. Красноярск, на завод по производству германия.

Отрицательными факторами, требующими больших инвестиционных затрат для освоения германиеносных лигнитов, являются большая удаленность участка от основного производства германия, суровые климатические условия, сезонный характер добычи, обогащения и транспортировки. Недостаточно высокая лигнитоносность обусловливает большие объемы вскрышных горных работ [2]. Тем не менее, экономические расчеты показывают, что при условии сохранения современного уровня цен на германий, добыча германия будет рентабельной.

Окончательное подтверждение перспективности Нижне-Касского участка может бытьдоказано проведением целенаправленных геологоразведочных работ, которые рекомендуется провести не только в пределах Нижне-Касского участка, но и на других выявленных нами участках, расположенных ближе к г Енисейску, а также, возможно, в других геологических структурах Западно-Сибирской плиты.

и развития минерально-сырьевой базы Красноярского края: Матер. докладов научно-практ. конф., посвященной 60-летию Красноярской геологии (1943-2003 гг.). 7-10 октября 2003 г., г. Красноярск. - Красноярск: КНИГиМС, 2003. - С. 169-174.

5. Озерский А.Ю., Еханин А.Г., Евдокимов А.П. Геохимические особенности германиеносных лигнитов Касской площади (Красноярский край) // Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири: Матер. науч. конф., посвященной 100-летию проф. Томского политехнического ун-та П.А. Удо-дова. - Томск: Изд-во ТПУ, 2003. - С. 186-188.

6. Клер В.Р., Ненахова В.Ф. и др. Металлогения и геохимия угленосных и сланцесодержащих толщ СССР. Закономерности концентрации элементов и методы из изучения. - М.: Наука, 1988. - С. 140-142.

Поступила 11.09.2008 г.