CC BY
70
ГЕОРЕСУРСЫ / GEORESOURCES 2019.T.21.№2.C.53-62
grW\
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ
DOI: https://doi.Org/10.18599/grs.2019.2.53-62 " УДК 553.9 (985)
Ценные металлы в углях Арктической зоны России
В.И. Вялое1,2,3, А.Х.Богомолов1, A.B. Наставши2, Е.В. Кузеванова1, Е.П. Шишов3*, A.A. Чернышев3
'Московский государственныйуниверситет имениМ.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Южный федералъныйуниверситет, Ростов-на-Дону, Россия 3Всероссийский научно-исследователъский геологический институт имениА.П. Карпинского (ВСЕГЕИ), Санкт-Петербург, Россия
В статье приведены результаты исследований металлоносности и оценки прогнозных ресурсов редких и других ценных металлов в угольных месторождениях Арктической зоны России. В углях ряда месторождений Арктической зоны (в Печорском, Ленском, Тунгусском, Таймырском, Зырянском угольных бассейнах, в угольных месторождениях Чукотки, Камчатки, Земли Франца-Иосифа) установлены аномальные концентрации целого ряда ценных элементов-примесей (Бс, Т1, V, Оа, Ое, Бг, У, 7г, ЫЬ, Мо, Р^ ТЯ и др.). Приведены содержания металлов в углях Ленского и Зырянского бассейнов, месторождений Камчатки, проявлений архипелага Земля Франца-Иосифа. Приведены результаты электронно-микроскопических исследований минеральных включений (с локальным микроанализом для их диагностики) углей Арктической зоны. Приведены результаты подсчета прогнозных ресурсов ТЮ2, V205, ТЪ, У203, РЗЭ 203, Бс, Мо, Оа и др. металлов в изученных месторождениях. Показано, что угольные месторождений Арктической части России должны рассматриваться как нетрадиционный и перспективный сырьевой источник ценных металлов. Необходимо проведение широких исследований металлоносности угольных бассейнов и месторождений Арктической зоны России и оценки геологических ресурсы содержащихся в них ценных металлов.
Ключевые слова: уголь, угольные месторождения, Арктическая зона России, редкие металлы, элементы-примеси, качество углей, прогнозные ресурсы, металлоносность углей, минерально-сырьевая база
Для цитирования: Вялов В.И., Богомолов А.Х., Наставкин А.В., Кузеванова Е.В., Шишов Е.П., Чернышев А.А. (2019). Ценные металлы в углях Арктической зоны России. Георесурсы, 21(2), с. 53-62. Б01: https://doi.Org/10.18599/grs.2019.2.53-62
Арктическая зона, кроме огромных геологических ресурсов углеводородного сырья, исключительно богата разнообразными по качеству и возрасту углями и горючими сланцами (Минерально-сырьевые ресурсы Арктики, 2007). Угольные бассейны и месторождения пространственно и по возрасту вмещающих осадочных пород совмещаются с нефтегазоносными бассейнами (НГБ), нефтегазоносными районами (НГР) и углеводородными (УВ) объектами (рис. 1).
Для Арктического региона Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (ЗС НГП) парагенетиче-ские взаимоотношения УВ и углей показаны на рис. 2 (Петрологический атлас..., 2006). Мезозойские отложения с месторождениями УВ вмещают в себя многочисленные угольные пласты, их суммарная мощность в юрских и меловых осадках показана в виде изолиний (которые в ряде случаев окаймляют зоны УВ), а стратиграфически ниже залегают локально развитые погребенные угленосные отложения палеозоя. Поэтому некоторые исследователи (Звонарев, 1982; Голицын и др., 1992; Юзвицкий и др., 2000) выделяют огромный «Западно-Сибирский угольный бассейн» географически совпадающий с Западно-Сибирской низменностью и целиком соответствующий ЗС НГП.
Добыча ресурсов УВ Арктической зоны России и создание необходимой инфраструктуры будут экономически более выгодны, если начнется, в рамках новой
* Ответственный автор: Евгений Павлович Шишов
E-mail: e-shishov@mail.ru
©2019 Коллектив авторов
единой стратегии развития ТЭК России, параллельная разработка угольных объектов, расположенных вблизи Северного морского пути, в т.ч. возле крупных рек, впадающих в Северный Ледовитый океан (Енисей, Лена, Колыма). Независимая от освоения УВ разработка удаленных угольных объектов Арктики начинается. Горно-металлургическая компания «Норникель» приобрела Сырадасайское месторождение (коксующиеся и энергетические угли с ресурсами по кат. Р2 более 5 млрд т) Таймырского угольного бассейна и ведет строительство угольного терминала в 50 км от Диксона для продажи порядка 10 млн. т углей в Европу и в Азию. Часть энергетического угля будет поставляться на ТЭЦ «Норникеля». Также начато активное освоение коксующихся углей Беринговского угольного бассейна.
С 2008 по 2015 годы на площадях Амаамского и Алькатваамского угленосных районов компаниями «Северо-Тихоокеанская угольная компания» и «Берингпромуголь», входящими в австралийскую компанию «Tigers Realm Coal Limited», было открыто четыре новых месторождения коксующихся углей, из них три в Амаамском районе и одно - в Алькатваамском.
Хотя основной интерес для освоения представляют собой месторождения и бассейны коксующихся углей, большим спросом на угольных рынках могут пользоваться высококалорийные антрациты и технологически ценные угольные графиты1.
'Не исключается интерес инвесторов и недропользователей и к бурым углям, особенно с повышенными содержаниями в них ценных металлов.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
www.geors.ru ГЕйРЕСУРСЫ
ГЕОРЕСУРСЫ / вЕОКЕБОШСЕБ
gr/A<\
2019.Т.21.№2. С. 53-62
а — 10—
б-- -10
Угленосность юрских отложений,м а-по скважинам; б-предполагаемая
Контуры распрорстранения погребенных палеозойских угленосных отложений
Нефтяные Нефтегазовые Газовые
Газоконденсатные ^^ Нефтегазоконденсатные
Рис. 2. Взаимосвязь УВ и угольных объектов (в контурах суммарных мощностей угольных пластов мелового, юрского возраста глубоко погребенных палеозойскихугленосных толщ) на севере Западно-Сибирской НГП
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
www.geors.ru ГЕОРЕСУРСЫ
Известно, что твердые горючие ископаемые являются «вместилищем» большого количества химических элементов (элементов-примесей), многие из которых являются ценными. Их следует рассмотреть и в углях Арктической зоны, где они могут содержаться в рудных концентрациях. Наличие ценных металлов повышает инвестиционную привлекательность угольных объектов для освоения и цену угля при поставках на экспорт.
Сведения по содержанию элементов-примесей в углях Арктической зоны. Для некоторых угольных бассейнов (например, Печорский) данных по микроэлементам в углях много (преимущественно по данным полуколичественного спектрального анализа), но для большинства удаленных угольных объектов их мало, или они вовсе отсутствуют. На Карте угленосности, качества и ресурсов углей России (Петрологический атлас, 2006; рис. 3) данные по микроэлементам приведены лишь по углям Печорского бассейна (О - 50, 11 - 1900, ЫЬ - 10-14, В1 - 1,3 г/т) и Анадырской угленосной площади (Т - 2800, ЫЬ - 10 и В1- 1,5 г/т). В Печорском бассейне выделяются угли с высокими содержаниями Мо, As, Ве, и, 2г, 2п, ТЪ, Ьа, Р, Оа; в них отмечены Ое, Ag, иногда Аи (Минерально-сырьевые ресурсы Арктики, 2007). В метаантрацитах и угольных графитах Таймырского угольного бассейна концентрации ряда микроэлементов значительно превышают содержания их как в углях мира, так и в антрацитах Донбасса. Для V, ЫЬ, Бс уровни концентраций соответствуют их содержаниям в некоторых типах руд (Вялов, Коломенская, 1996). Пермские угли Тунгусского бассейна также могут быть обогащены этими металлами.
Угли Ленского бассейна Жиганского месторождения изучались на содержание редких и редкоземельных элементов. В геологическом строении Жиганского угленосного района Ленского бассейна принимают участие кембрийские, каменноугольные и пермские образования, слагающие фундамент. Мезозой здесь представлен морскими, прибрежно-морскими и континентальными образованиями
о
в у
к
<и у
а
=
к
о о о о о о о
в
о £
'S <u
я
о
о ^
&
<и
Я 13
-
а
ГЕОРЕСУРСЫ / 0Е0РЕ80ШСЕ8
2019. Т. 21. № 2. С. 53-62
триаса, юры и мела. Угленосность выявлена только в разрезах верхнеюрских и нижнемеловых отложений: джаскойская (до 15 пластов), ынгырская (до 20 пластов), хатырыкская свиты (2 пласта). Угли района гумусовые. Наиболее типичны гелитовые и липоидо-гелититовые угли, в мацеральном составе которых значительно преобладает витринит (81-97%). Качество углей Жиганского района представлено в табл. 1. Угли района длиннопла-менные. Жиганский район имеет следующие ресурсы угля (в млн т): Ынгырское месторождение - 0,9 (по категории Р1); Жиганское - 131,5 (Р1+Р2); Уаттахское- 9,8 (по категории Р1). Всего - 7042,2 млн т, в том числе по категориям: Р1 - 23,8, Р2 - 118,4, Р3 - 6900 (Угольная база России, 1999).
Установлены РЗЭ-, РЗЭ-Аи-МПГ-, Аи^- и 8с-типы оруденения в угольных пластах. Суммарное содержание У и РЗЭ- в золах углей месторождения достигает 816 г/т. Концентрация V - 830 г/т угля или 0,41% в золе.
Авторами получены новые количественные данные по содержаниям микроэлементов в углях отдельных месторождений угольных бассейнов Арктической зоны России - Зырянском и Ленском (табл. 2, 3). В таблицах жирным шрифтом выделены, по методике В.И. Вялова
и др. (2012), концентрации и микроэлементы, достигающие уровня промышленных содержаний в рудах. В углях Зырянского бассейна обнаружены высокие концентрации Си, 7п, V, 8г, 7г, Cs, Щ РЗЭ; в углях Ленского бассейна -Си, 7п, 8г, Яе и РЗЭ. Это свидетельствует о необходимости детального изучения металлоносности этих углей для количественной оценки ресурсов ценных металлов.
В геологическом строении Зырянского бассейна принимают участие отложения палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Угленосными являются нижнемеловые отложения, объединенные в зырянскую серию (К^п). Выделяются три свиты (снизу вверх): ожогинская (3 пласта), силяпская (56 пластов) и буоркемюсская (91 пласт). Большинство углей по исходному растительному материалу относится к гумолитам. В мацеральном составе углей преобладает витринит, преимущественно в виде бесструктурной и слабоструктурной основной массы. Угли буоркемюсской свиты представлены фюзинито-гелитами и фюзинито-гелититами. Угли силяпской и ожогинской свит представлены фюзинито-гелитами и ультрагелитами. Степень метаморфизма углей Зырянского бассейна изменяется от стадий Г до А, их качество представлено в табл. 4.
Свита, подсвита (возраст) Wa А1 Vdaf Qsdaf* С1" Выход на горючую массу
смола битум гуминовые кислоты
Джаскойская 12,2 13,7 1,1 44,3 30,07 75,2 5,0 7,6 2,0 33,1
Ынгырская (К11п) 13,3 12,8 0,5 42,8 28,74 75,0 4,2 7,6 1,1 34,9
Хатырыкская (К^) 13,2 12,2 0,3 40,7 29,02 73,0 4,8 6,8 - 6,8
Табл. 1. Средние показатели качества (в %)углей Жиганскогорайона по стратиграфическомуразрезу. *'Q''чf-вMДж/кг.
№ № Шифр пробы Бассейн Месторождение Li Sc Со № Си Zn Ое Ag Cd 8Ь РЬ А11,»/»
1 СВ-620 Зырянский Эрозионное 33,8 8,7 18,8 13,7 8,18 7,06 0,53 0,043 <0.1 0,3 8,58 18,1
2 СВ-622 Зырянский Эрозионное 4,47 0,82 7,43 6,19 2,28 7,01 0,31 <0.01 <0.1 0,12 2,78 2,53
3 СВ-628 Зырянский Эрозионное 6,45 0,86 3,3 3,74 2,66 4,74 0,19 <0.01 <0.1 <0.1 2,81 6
4 СВ-553 Зырянский Эрозионное 16,3 4,92 2,13 1,22 7,51 3,98 0,4 <0.01 <0.1 <0.1 1,29 10,7
5 СВ-570 Зырянский Эрозионное 5,61 3,95 9,26 9,12 10,5 25,8 1,21 0,016 <0.1 0,24 5,91 9,74
6 СВ-697 Зырянский Буоркемюсское 3,91 1,23 <0.5 1,16 10,4 4,17 0,47 0,057 <0.1 0,16 10,5 6,3
7 СВ-866А Зырянсий Буоркемюсское 4,92 1,53 13,7 6,16 4,12 4,41 0,93 <0.01 <0.1 2,62 2,35 5,67
8 СВ-866Б Зырянский Буоркемюсское 13,5 10 13,8 11,9 22,9 12,4 1,46 0,029 <0.1 0,47 1,79 20
9 СВ-843 Зырянский Харангское 5,15 0,77 0,57 <1.0 3,05 2,99 0,3 <0.01 <0.1 <0.1 1,64 3,79
10 СВ-679 Зырянский Сибик-2 1,15 0,52 1,21 1,95 2,6 5,3 0,81 <0.01 <0.1 0,25 1,23 1,24
11 УК-16 Ленский Сангарское 1,67 1,21 8,16 6,14 3,23 3,26 0,26 <0.01 <0.1 <0.1 1,22 9,27
12 УК-15 Ленский Таймылырское 1,3 0,85 29,7 25,6 5,52 2,92 0,19 0,028 0,18 <0.1 1,37 5,2
13 КАН-1 Ленский Кангаласское 12 7,45 1,59 5,03 19,1 121 0,69 0,024 <0.1 0,19 8,01 34,4
Табл. 2. Результаты анализов углей (кислотное выщелачивание, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (1СР-М5)), г/т в угле. Здесь и далее жирным шрифтом выделены содержания, превышающие минимальные, возможно, промышленно значимые по (Вялов и др., 2012).
№№ Ве V Оа ЯЬ БГ У гг N Мо Се La Се Рг N1 8т Еи О1 ТЬ Бу Ио Ег ИГ Та W ТЬ и Яе ТЯ
1 4,92 238 17,4 8,28 107 90 952 24,2 <0.6 0,28 21,6 47,1 5,45 19,5 5,02 1,56 7,36 1,78 14,4 3,04 10,7 23,4 1,37 1,18 11,9 6,63 <0.05 241,08
2 7,82 102 35,9 5,54 950 105 283 16,1 15,9 0,27 199 369 40,8 153 33,1 5,02 26,9 3,02 16,2 3,15 9,79 9,47 0,66 1,28 12,3 12 <0.05 974,19
3 2,6 36,8 25,8 5,31 582 47,4 90,7 7,45 3,7 0,24 11,5 23 2,92 12,4 3,96 0,82 5,26 1,22 8,29 1,65 5,94 2,95 0,32 0,56 7,83 10,5 <0.05 131,63
4 2,19 286 16,4 2,05 962 132 111 17,1 2,45 0,16 76,1 170 28,4 148 44,6 9,8 33,8 5,46 30,6 5,57 15,4 3,03 0,26 3,66 5,75 6,09 <0.05 714,54
5 4,12 235 29,1 32,5 251 77,8 268 16 3,95 3,1 28,9 64,7 8,97 38,4 8,86 1,88 9,07 1,83 11,8 2,46 7,85 7,92 0,78 4,17 7,65 3,12 <0.05 272,02
6 1,77 43,2 9,05 2,15 817 49,2 390 18,4 131 0,22 226 366 33,5 83,2 9 1,56 11,1 1,31 7,91 1,65 5,64 10,8 1,67 21,6 24,5 8,46 <0.05 803,71
7 6,42 184 21,6 8,75 255 21,9 258 8,91 3,51 0,39 39 67,4 7,52 27,8 5,32 1,2 4,9 0,78 4,28 0,73 2,34 7,83 0,51 0,78 8,58 3,59 <0.05 186,17
8 2,62 612 20,8 27,2 791 12 514 7,29 0,86 0,68 90,2 165 18,7 54,6 5,35 1,01 4,62 0,51 2,4 0,49 1,6 9,77 0,31 1,18 8,59 1,32 <0.05 359,07
9 1,9 95,7 14,9 6,05 634 17,1 143 8,6 2,61 0,47 41,1 85,9 9,87 37,9 6,65 1,33 5,22 0,76 3,75 0,56 1,96 3,79 0,36 1,3 8,01 2,38 <0.05 214,33
10 5,37 148 33,8 7,55 221 61,5 367 16,4 38,1 0,8 40,7 95,4 11,9 45,6 9,18 2,05 9,65 1,4 8,48 1,81 5,44 12 1,41 10,1 33,8 7,82 <0.05 300,31
11 1,06 90,7 21 11,3 464 22,3 446 21,2 1,66 0,74 35,2 65,5 7,71 29,2 5,1 1,24 4,3 0,62 4,08 0,75 2,22 12,1 1,41 1,41 17,3 4,84 <0.05 181,29
12 1,12 115 19,3 7,17 3240 22,5 157 11,2 3,37 0,54 20,9 46,2 6,12 24,7 6,8 1,71 4,81 0,79 4,32 0,82 2,3 4,72 0,67 1,05 8,12 2,68 0,093 144,48
13 2,23 157 16,2 19,6 719 51 631 23,7 3,5 0,39 58,2 112 13,8 53,7 10,5 2,33 9,2 1,36 8,48 1,7 4,96 17 1,89 3,85 22,8 6,62 <0.05 333,32
Табл. 3. Результаты анализовуглей (сплавление, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (1СР-М5)), г/т в золеуглей
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
Свита, подсвита (возраст) Wrt Ad Std Vdaf Qsdaf" Cdaf Hdaf
Буоркемюсская (Kibr) 8,5 17,8 0,2 32,5 34,2 82,0 5,0
Силяпская (K1sl) 12,7 13,6 0,3 17,2 34,0 88,7 4,2
Ожогинская (Kiog) - 32,3 0,7 11,0 33,3 89,6 3,2
Корфское TR Sr Zr Mo Ga V Sc МПГ, тонн
Прогнозные ресурсы, тысяч т
P2 1,7 1,6 1,0 0,1 0,1 1,70 0,1 0,5
P3 72,8 69,4 42,6 5,3 3,6 72,2 3,6 21,6
P2+P3 74,5 71,1 43,6 5,4 3,7 73,9 3,7 22,1
Табл. 4. Средние показатели качества (в %) углей Зырянского бассейна. *'Q'h•f-в МДж/кг.
Балансовые запасы угля на территории бассейна составляют 198 млн т (А+В+С1 и С2). Общие прогнозные ресурсы углей категорий Р1+Р2+Р3 до глубины 600 и 1500 м - 8,5 млрд т.
Авторами изучены особенности распределения редких и ценных металлов в углях Олюторского района Камчатки (Корфское и Эчваямское месторождения). Угленосность Корфского и Эчваямского месторождений связана с отложениями корфской (Ы^кг) и медвежкинской (Ы^тё) свит, соответственно. В строении угленосной корфской свиты принимает участие более 40 угольных пластов и пропласт-ков, из них 14 мощностью более 0,7 м при общей мощности 62,2 м. Медвежкинская свита включает 15 пластов бурого угля мощностью от 0,2 до 11,5 м. Угли Корфского месторождения соответствуют технологической группе 3БВ, их можно использовать в качестве энергетического и технологического топлива. Угли Эчваямского месторождения относятся к технологической группе 2Б. Балансовые запасы углей Корфского месторождения (категории А+В+С1) составляют 10645 млн т, в том числе для открытых работ 4841 млн т. Запасы углей Эчваямского месторождения по категории С2 на площади 0,8 км2 (участок «Лосиный») оценены в 1736 млн т (Угольная база России, 1999).
В табл. 5 приведены средние содержания металлов в углях изученных месторождений Камчатки.
В углях преобладают элементы-литофилы (Ы, Бс, V, 7г и РЗЭ) с промышленными значениями концентраций. РЗЭ (в сумме с У) в золе углей Корфского месторождения -1848 г/т. На Корфском месторождении преобладают редкоземельные элементы цериевой группы (РЗЭСе/ РЗЭУ=2,7), на Эчваямском незначительно преобладают элементы иттриевой (РЗЭСе/ РЗЭУ=0,8).
Оценка прогнозных ресурсов ценных металлов в углях Корфского месторождения (табл. 6) показывает значительное количество ценных металлов, что увеличивает инвестиционную привлекательность изученных угольных объектов (Шишов, Богомолов, 2014; Вялов и др., 2017).
В 2000-2006 гг. ФГУ НПП Полярной Морской Геологоразведочной Экспедицией при проведении работ по составлению комплектов ГГК-1000 на площадях листов И-37-40 и и-41-44 в бурых углях архипелага Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) были установлены повышенные концентрации ряда редких металлов (Государственная
Табл. 6. Прогнозные ресурсы металлов в углях Корфского месторождения
геологическая карта., 2006; 2011). Угленосность архипелага Земля Франца-Иосифа связана с верхнетриасовыми, нижнеюрскими и нижнемеловыми отложениями. Коэффициент угленосности верхнетриасовых и раннеюр-ских отложений - 0,5%. Позднетриасовые-раннеюрские угли имеют Яо витринита от 0,29 до 0,48%, степень угле-фикации -Б2 и Б3. Отличительной чертой позднетриасо-вых-раннеюрских углей архипелага ЗФИ является их повсеместно повышенная германиеность (от 20 до 230 г/т в угле по данным атомно-эмиссионного анализа). Наиболее значительной угленосностью характеризуются нижнемеловые вулканогенно-осадочные отложения архипелага Земля Франца-Иосифа. Бурые угли образуют пласты мощностью от 0,5 до 8 м в раннемеловых терригенных отложениях, подстилающих покровы раннемеловых базальтов, а также в межбазальтовых терригенных пачках. Наиболее значительные углепроявления установлены на островах Земля Александры, Грили, Куна, Нортбрук, Луиджи, Солсбери, Гукера, Земля Вильчека (рис. 4).
В углях проявления «Куна» установлено до 600 г/т суммы РЗЭ (в том числе: У - до 113 г/т, Ьа - до 81 и Се -до 187 г/т), до 5 г/т Ое, 10 г/т Бс. В золе углей содержится до 3000 г/т V и более 10 кг/т Т1 Отмечаются рудные (до 1 кг/т каждый) содержания никеля и кобальта и присутствие 50 г/т сурьмы - в углях острова Кейна.
В 2000 г. А.А. Макарьевым и Е.М. Макарьевой выявлено проявление «Чельдсен» и рекомендовано для поисковых работ в качестве примера иттриеносных углей и глинистых кор выветривания. Проявление располагается на м.Чельдсен южного берега о.Луиджи. Поисковыми работами 2006 г. установлено, что проявление локализовано между кровлей пластовой интрузии габбро-долеритов и подошвой базальтовой толщи. В золе углей, по данным приближенно-количественного спектрального анализа, содержится 150 г/т У, 20 г/т Бс, 2 г/т Ое, от 100 до 300 г/т V и более 10 кг/т Т1.
Наиболее значительным является углепроявление «Персей», расположенное на северо-восточном берегу одноименного залива. Марка углей Б, группа 3Б, подгруппа 3БВ. По вещественному составу угли относятся к гели-там, фюзинито-гелитам и липоидо-фюзинито-гелититам. В западной части углепроявления, расположенной непосредственно под высокотемпературной интрузией,
Месторождение Содержание металлов в золе/угле, г/т
TR Sr Zr Mo Ga V Sc МПГ
Корфское 445,5/ 425,1/ 261/ 32,4/ 22,4/ 442,2/ 22,3/ 0,13/
161,7 154,3 94,7 11,7 8,1 160,5 8,1 0,048
Эчваямское 312,4/ 459,3/ 377,7/ 2,13/ 28,6/ 416,8/ /27,8 /0,015
Табл. 5. Средние содержания металлов в золах/углях Олюторского района Камчатки. Жирным шрифтом выделены концентрации химических элементов, достигающиеуровня концентраций в промышленных типахруд.
ГЕОРЕСУРСЫ / ОЕОЯЕ8ОтСЕ8
2019. Т. 21. № 2. С. 53-62
Рис. 4. Карта полезных ископаемых архипелага Земля Франца-Иосифа с элементами минерагенического и тектонического районирования. 1-2 — элементы минерагенического районирования: 1 — Вилъчековский минерагенический район; 2 - зоны угленакопления (1 — Куна-Грилевская, 2 — Александровская, 3 — Чамп-Луиджинская, 5 — Гукеровская, 7 — Южно-Вилъчековская) и фосфоритоносные узлы (4 — Алджеровский, 6 — Франкфуртский); 3-7 — проявления твердых полезных ископаемых: 3 — раннемеловыеугли; 4 — раннемеловые глинистые коры выветривания, обогащенные редкими землями, титаном, ванадием; 5 — фосфориты позднеюрской терригенной желваковой формации; 6 — окаменелая поделочная древесина; 7 — агаты, халцедоны; 8 — границы и индексы тектонических структур II порядка (А — Александровское поднятие, А1 — грабен Кембридж, В — Вилъчековская впадина, В — Юго-Восточная впадина;
9 —участки проведения поисковыхработ (1 — о. Куна; 2 — о. Луиджи, м. Челъдсен; 3 — о. Уилтон; 4 — о. Земля Вилъчека, зал. Персей; 5 — о. Мейбел, М. Конрада; 6 — о. Бергхауз; 7 — о. Галля, М.Франкфурт; 8 — о. Галля, М. Тегетгоф; 9 — о. Земля Вилъчека, м. Хефера;
10 — о. Земля Вилъчека, м. Ламон); 10-12 — прочие обозначения: 10 — обнаженная суша, 11 —ледники, 12 —море.
установлены ураганные содержания Ое, N1, Со и 8п, Ъг в углях.
Концентрации ряда элементов значительно превышают минимально-промышленные. Подсчитаны прогнозные ресурсы показаны в табл. 7.
Микроэлементы в углях находятся как в органическом веществе, так и в составе минеральных примесей. Набор металлов, характерный для той или иной формы распределения (в органическом или минеральном веществе углей), существенно отличается на разных месторождениях. Однако Ое, W, 8Ъ, Мо зачастую тяготеют к органической части углей; Ы, Т1, ЯЪ, Cs, Та, № - к минеральной; а 8с, V, 8г, РЗЭ и другие металлы - как к органической, так и неорганической.
На рисунках 5-11 приведены результаты электронно-микроскопических исследований минеральных включений (с локальным микроанализом для их диагностики) углей Арктической зоны России.
По данным корреляции микро- и макроэлементов в углях, с карбонатами и окислами связывается 8г, с силикатами и окислами - Оа, V, Т1, с фосфатами - 8с; РЗЭ (монацит, апатит).
Выводы
В углях ряда месторождений Арктической зоны России установлены аномальные концентрации целого ряда ценных элементов-примесей (8с, Т1, V, Оа, Ое, 8г, У, Ъг, №>, Мо, Рё, РЗЭ и др.).
Попутные компоненты Т1О2 У2О5 ТЬ У2О3 ТЯ2Оз 8с
Количество проб 7 3 2 3
Параметры Мощность пластов (м) 8 8 8 2 2 2
Площадь (км2) 1
Вес угля (млн.т) при уд.весе 1,5 т/м3 12 12 12 3 3 3
Среднее содержание в углях (г/т), >5950 785 14 310 578 11
Ресурсы (тыс.тонн) по кат. Р3 >71 9,43 0,168 0,93 1,73 0,033
Табл. 7. Содержания и прогнозныересурсы (Р3) попутных компонентов вуглях проявления «Персей»
НЮЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
www.geors.ru ГЕОРЕСУРСЫ
Рис. 5. Карбонаты в угле. Кальцит в угольной поре, ЗападноСибирский бассейн, глубина 3041,1 м, каменный уголь, марка Д
42
Рис. 6. Полевой шпат в угле, Западно-Сибирский бассейн, глубина 3041,1м, каменныйуголь, маркаД.
#7
г 7 >
Рис. 7. Рутил в угольном веществе: 1 -рутил (спектр 1) в кварцевом зерне (спектр 2); 2 -рутил (ярко-белое) в угольных порах; 3 -рутил (белое) в инертините. Тунгусский бассейн,р. Горбиачин, контактовый антрацит.
Рис. 8. Плагиоклаз в пробеугля средней фракции по удельному весу (1,3-1,6 г/см3) Эчваямского месторождения
Рис. 9. Зерно рутила в пробеугля Эчваямского месторождения
Эти угли следует рассматривать в качестве потенциального источника цветных, редких и благородных металлов. Представленные в статье данные показывают, что угольные месторождений Арктической части России должны рассматриваться как нетрадиционный
и перспективный сырьевой источник ценных металлов. Необходимо продолжить исследования по металлонос-ности угольных бассейнов и месторождений Арктической зоны и оценить геологические ресурсы содержащихся в них ценных металлов.
ГЕОРЕСУРСЫ / GEORESOURCES ^ 2019.Т.21.№2.С.53-62
gr/A<\
Рис. 10. Апатит в тяжелой фракцииугля (более 1,6 г/см3) Корфского месторождения
Благодарности
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 18-17-00004).
Литература
Вялов В.И., Коломенская В.Г. (1996). Вещественно-петрографический состав и геохимические особенности метаантрацитов и графитов Таймырского угольного бассейна. Химия твердого топлива, 1, с. 3-13.
Вялов В.И., Кузеванова Е.В., Ларичев А.И., Богомолов А.Х., Гамов М.И. (2012). Редкие металлы в буроугольных месторождениях Приморья м их ресурсный потенциал. Региональная геология и металлогения, 51, с. 96-105.
Вялов В.И., Богомолов А.Х., Шишов Е.П., Чернышев А.А. (2017). Угольные месторождения Дальнего Востока России и ресурсный потенциал содержащихся в них ценных металлов. Георесурсы, Спецвыпуск, с. 256-262. DOI: http://doi.org/10.18599/grs.19.25
Голицын М.В., Голицын А.М., Андросов Б.Н., Шнырев Л.Н., Соловьев Д.Г. (1992). Угли Западной Сибири. Изв. вузов. Геология и разведка, 2, с. 75-83.
Государственная геологическая карта Российской Федерации (2006). Масштаб 1:1 000 000 (новая серия). Лист U-37-40 - Земля Франца-Иосифа (северные острова). СПб.: ВСЕГЕИ.
Государственная геологическая карта Российской Федерации (2011). Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Северо-Карско-Баренцевоморская. Лист U-41-44 - Земля Франца-Иосифа (восточные острова). Дымов В. А.,КачуринаН. В.,Макарьев А. А., Макарьева Е. М. и др. Объяснительная записка. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ, 220 с. + 6 вкл.
Звонарев И.Н. (1982). Обь-Енисейская угленосная площадь. Геология СССР. T.XIV. Западная Сибирь. Полезные ископаемые. Кн. 1, М: Недра, с. 82-89.
Карта топливно-энергетических ресурсов России (1982). Масштаб 1:5000000. В.И. Вялов, М.И. Лоджевская, Ю.Н. Григоренко и др. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ.
Минерально-сырьевые ресурсы Российской Арктики (состояние, перспективы, направления исследований) (2007). Ред. Додин Д.А., Евдокимов А.Н., Каминский В.Д. и др. СПб.: Наука, 767 с.
Петрологический атлас ископаемого органического вещества России (2006). Ред. В.И. Вялов, И.Б. Волкова, Г.М. Волкова и др. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 604 с.
Угольная база России (1999). Т. V. Кн. 2. М: Геоинформмарк, 638 с. Шишов Е.П., Богомолов А.Х. (2014). Многоэлементная металлонос-ность Корфского и Эчваямского буроугольных месторождений (Камчатка). Вестник Московского университета. Сер. 4: Геология, 6, с. 70-75. https:// doi.org/10.3103/S0145875214060106
Юзвицкий А.З., Фомичев А.С., Бостриков О.И. (2000). ЗападноСибирский угленосный бассейн. Отечественная геология, с. 25-33.
Сведения об авторах
Владимир Ильич Вялов - доктор геол.-мин. наук, главный научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского геологического института имени А.П. Карпинского, профессор Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, профессор Южного федерального университета
Россия, 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74 E-mail: Vladimir_Vyalov@vsegei.ru
Александр Христофорович Богомолов - канд. геол.-мин. наук, доцент
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Геологический факультет
Россия, 119899, Москва, Воробьевы горы
Алексей Валерьевич Наставкин - кандидат геол.-мин. наук, заведующий кафедрой месторождений полезных ископаемых, Южный федеральный университет
Россия, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, д. 105/42 E-mail: nastavkin@sfedu.ru
Евгения Владимировна Кузеванова - канд. геол.-мин. наук, научный сотрудник
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Геологический факультет
Россия, 119899, Москва, Воробьевы горы
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
www.geors.ru ГЕйРЕСУРСЫ
Евгений Павлович Шишов - старший научный сотрудник отдела геологии горючих полезных ископаемых, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского
Россия, 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74 E-mail: Evgeny_Shishov@vsegei.ru
Артем Артурович Чернышев - научный сотрудник отдела геологии горючих полезных ископаемых, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского
Россия, 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74 E-mail: Artem_Chernyshev@vsegei.ru
Статья поступила вредакцию 20.12.2018; Принята к публикации 27.02.2019; Опубликована 20.05.2019
Valuable metals in coals ofthe Russian Arctic zone
V.I. Vyalov1-2-3, A.Kh. Bogomolov1, A.V.Nastavkin2, E.V.Kuzevanova1, E.P. Shishov3*, A.A. Chernyshev3
'Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation 2South Federal University, Rostov-on-Don, Russian Federation
3Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI), St. Petersburg, Russian Federation *Corresponding author: EvgenyP. Shishov, e-mail: e-shishov@mail.ru
Abstract. The research results of rare and valuable metals and estimations of resources of these metals in the coal deposits ofthe Russian Arctic zone are presented. In coal deposits in the Arctic zone of Russia (Pechora, Lensky, Tungusky, Taimyrsky, Zyryansky coal basins, coal deposits of Chukotka, Kamchatka, Franz Josef Land) anomalous concentrations of trace elements (Sc, Ti, V, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb. Mo, Pd, REE, etc.) have been established. The metal contents in the coals ofthe Lensky and Zyryansky basins, the deposits of Kamchatka, and the Franz Josef Land are given. The results of electron microscopic studies of mineral inclusions (with local microanalysis for their diagnosis) of coals ofthe Russian Arctic are presented. The results of calculating the prognostic resources of TiO2, V2O5, Th, Y2O3, REE 2O3, Sc, Mo, Ga, and other metals in the studied deposits are given. It is shown that coal deposits of the Russian Arctic zone should be considered as an unconventional and promising source ofvaluable metals. It is necessary to conduct extensive studies ofthe metal content of coal basins and deposits in the Arctic zone of Russia and assess the geological resources ofthe valuable metals contained in them.
Keywords: coal, coal deposits, the Arctic zone of Russia, rare metals, trace elements, quality of coal, prognostic resources, metal content ofcoal, mineral resources base
Recommended citation: Vyalov V.I., Bogomolov A.Kh., Nastavkin A.V., Kuzevanova E.V., Shishov E.P., Chernyshev A.A. (2019). Valuable metals in coals ofthe Russian Arctic Zone. Georesursy = Georesources, 21(2), pp. 53-62. DOI: https://doi. org/10.18599/grs.2019.2.53-62
References
Golitsyn M.V., Golitsyn A.M., Androsov B.N., Shnyrev L.N., Soloviev D.G. (1992). Coals of Western Siberia. Izv. vuzov. Geologiya i razvedka, 2, pp. 75-83. (In Russ.)
Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiiskoi Federatsii (2006) [State geological map ofthe Russian Federation]. Scale 1:1 000 000. LeafU-37-40 - Franz JosefLand (Northern Islands). St.Petersburg: VSEGEI. (In Russ.)
Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiiskoi Federatsii [State geological map of the Russian Federation] (2011). Scale 1:1 000 000. North-Kara-Barents Sea Series. LeafU-41-44 - Franz JosefLand (Eastern Islands). Ed. Dymov V.A. et al. St.Petersburg: VSEGEI, 220 p. (In Russ.)
Karta toplivno-energeticheskikh resursov Rossii [Map of fuel and energy resources of Russia]. (1982). Scale 1:5000000. Ed. V.I. Vyalov, M.I. Lodzhevskaya et al. St.Petersburg: VSEGEI. (In Russ.)
Mineral'no-syr'evye resursy Rossiiskoi Arktiki (sostoyanie, perspektivy, napravleniya issledovanii) [Mineral and raw material resources of the Russian Arctic (state, prospects, research directions)]. (2007). Ed. Dodin D.A., Evdokimov A.N., Kaminskii V.D. et al. St.Petersburg: Nauka, 767p. (In Russ.)
Petrologicheskii atlas iskopaemogo organicheskogo veshchestva Rossii [Petrological Atlas of Fossil Organic Matter of Russia]. (2006). Ed. V.I. Vyalov, I.B. Volkova, G.M. Volkova et al. St.Petersburg: VSEGEI, 604 p. (In Russ.)
Shishov E.P., Bogomolov A.Kh. (2014). The multielement metal-bearing capacity of the Korf and Echvayam brown coal deposits (Kamchatka).
Moscow University Geology Bulletin, 69(6), pp. 445-451. (In Russ.) https:// doi.org/10.3103/S0145875214060106
Ugolnaya baza Rossii [The coal base of Russia]. (1999). Vol. V. Book 2. Moscow: Geoinformmark, 638 p. (In Russ.)
Vyalov V.I., Bogomolov A.Kh., Shishov E.P., Chernyshev A.A. (2017). Coal deposits of the Far East Russia and resource potential of precious metals contained in them. Georesursy = Georesources, Special issue, pp. 256-262. (In Russ.) DOI: http://doi.org/10.18599/grs.19.25
Vyalov V.I., Kolomenskaya V.G. (1996). The matter-petrographic composition and geochemical features of meta-anthracites and graphites of the Taimyr coal basin. Khimiya tverdogo topliva = Solid Fuel Chemistry, 1, pp. 3-13. (In Russ.)
Vyalov V.I., Kuzevanova E.G., Larichev A.I., Bogomolov A.Kh., Gamov M.I. (2012). Rare metals in brown coal deposits of Primorye and their resource potential. Regional'naya geologiya i metallogeniya = Regional geology and metallogeny, 51, pp. 96-105. (In Russ.)
Yuzvitskii A.Z., Fomichev A.S., Bostrikov O.I. (2000). West Siberian coal basin. Otechestvennayageologiya, pp. 25-33. (In Russ.)
ZvonarevI.N. (1982). Ob'-Eniseiskayauglenosnayaploshchad'. Geologiya SSSR [Ob-Yenisei coal-bearing area. Geology ofthe USSR]. Vol.XIV. Western Siberia. Minerals. Book 1, Moscow: Nedra, pp. 82-89. (In Russ.)
About the Authors
Vladimir I. Vyalov - DSc (Geology and Mineralogy), Chief Researcher, Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI); Professor, Lomonosov Moscow State University & South Federal University
74, Sredny prospect, 199106, St. Petersburg, Russian Federation
Aleksandr Kh. Bogomolov - PhD (Geology and Mineralogy), Associate Professor, Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geology
Vorob'evy gory, Moscow, 119899, Russian Federation
Aleksey V. Nastavkin - PhD (Geology and Mineralogy), Head ofthe Mineral Deposits Department, Southern Federal University 105/42, Bolshaya Sadovaya st., Rostov-on-Don, 344006, Russian Federation
Evgenia V. Kuzevanova - PhD (Geology and Mineralogy), Researcher, Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geology Vorob'evy gory, Moscow, 119899, Russian Federation
Evgeny P. Shishov - Senior Researcher, Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI)
74, Sredny prospect, 199106, St. Petersburg, Russian Federation E-mail: Evgeny_Shishov@vsegei.ru
Artem A. Chernyshev - Researcher, Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI)
74, Sredny prospect, 199106, St. Petersburg, Russian Federation
Manuscript received 20 December 2018;
Accepted 27February 2019; Published 20 May 2019
