WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ТЕМНОВ Александр Викторович КРИТЕРИИ ТИПИЗАЦИИ И ОЦЕНКИ ПИРОХЛОРОВОГО ОРУДЕНЕНИЯ КАРБОНАТИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ...»

На правах рукописи

ТЕМНОВ Александр Викторович

КРИТЕРИИ ТИПИЗАЦИИ И ОЦЕНКИ ПИРОХЛОРОВОГО

ОРУДЕНЕНИЯ КАРБОНАТИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 25.00.11

геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 2004 г .

Работа выполнена в ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский

институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского» (ВИМС)

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Машковцев Григорий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, просрессор Фролов Анатолий Александрович, доктор геолого-минерапогических наук, профессор Шумилин Михаил Владимирович

Ведущая организация: ФГУП ГНЦ «Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности» (Гиредмет)

Защита состоится 26 марта в 11 0 0 на заседании диссертационного совета Д216.005.01 в ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского» по адресу: Россия 119017 Москва, Старомонетный пер., 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИМСа Автореферат разослан 25 февраля 2004 г .



Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геол.-мин. наук Шурига Т.Н .

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность исследования Одним из основных показателей, характеризующих конкурентоспособность национальной промышленности, является возрастающий уровень потребления редких металлов, важное место среди которых занимает ниобий [Велихов, 1998, Кременецкий и др., 1998, Машковцев и др., 2000, Солодов, 2000, Бочкарев, Дозорова, 2000, Михайлов, 2001 и др.] .

Мировая металлоемкая промышленность - наиболее масштабная область применения ниобия (85-90%, в виде феррониобия стандартного сорта) - на рубеже веков демонстрирует сокращение удельной материало- и энергоемкости производства и эксплуатации выпускаемой продукции на фоне ужесточения требований потребителей к ее качеству. Одним из высокоэффективных, интенсивных путей повышения конкурентоспособности важнейших отраслей промышленности России (сталепрокатной, трубной и трубопроводной, строительной, автомобильной, судостроительной, железнодорожной и др.) является перестройка структуры производимого металлургическими комбинатами листового и сортового проката в пользу современных высокопрочных низкоуглеродистых микролггировакных ниобием сталей, отвечающих самым передовым требованиям в долгосрочной перспективе [Лякишев и др., 1971,1982,2001, Елютин и др., 1999, Хайстеркамп и др., 1999, Столяров и др., 2001]. Эффект от применения таких сталей заключается в уменьшении массы конечных изделий на 20-30% и увеличении срока их службы в 1.5-2 раза. В настоящее время крупнейшие металлургические предприятия России и др. стран СНГ активно реализуют инвестиционные программы по реконструкции и техническому перевооружению, предусматривающему значительное увеличение доли ниобийсодержащего сортамента в производимой металлопродукции. Этому в значительной степени способствует планируемое создание крупного российского производства труб большого диаметра для магистральных газопроводов, новые проекты ОАО «Газпром», ОАО «Транснефть» по расширению трубопроводных систем Сибири и Дальнего Востока с ориентацией их на страны АТР, необходимость замены более 70% эксплуатирующихся в странах СНГ газо-, нефтепроводных труб, перспективные проекты в др .



отраслях промышленности, а также расширение областей применения ниобия и ниобийсодержащих сталей. Остальные 10-15% в структуре мирового потребления ниобия реализуются в виде его пентоксида, металла и др. для разнообразных высокотехнологичных отраслей промышленности .

Реализация программ качественного перевооружения металлоемких, высокотехнологичных отраслей промышленности России со всей очевидностью должна сопровождаться стабильным долгосрочным обеспечением конкурентоспособной ниобиевой продукцией, получаемой при освоении отечественных месторождений, в том числе в интересах национальной экономической безопасности [Покалов, 2001, 2004, «Ниобий России...», 2000, Клебанов, 2002, Дейнеко, 2002, Козловский, 2002, «Основы государственной политики...», 2003 и др.] .

Рассмотрение мирового опыта в решении аналогичной задачи показало, что подавляющая часть запасов (92%) и добычи (99%) ниобия за рубежом связана с эндогенными и экзогенными рудами собственно ниобиевых - пирохлоровых месторождений, приуроченных к карбонатитовым комплексам1 маскарбонатитовый комплекс - п р о с т р а н с т в е н н о - г е н е т и - г о и д о в и карбонатитов массивов формации УИК [Эпштейн, 1994, Пе сивов геологической формации ультрамафитов, ийолитов и карбонатитов (УИК). Наиболее богатые (первые проценты Nb2O5) месторождения локализованы в экзогенных рудах, на которые приходится около 86% запасов и 89% добычи ниобия. Лидирующее положение в зарубежной МСБ и добыче занимает Бразилия (74 и 89% соответственно), далее следует Канада (9 и 10%) .

Россия по суммарным масштабам ниобиевых месторождений сопоставима с Бразилией. Вместе с тем, в отличие от зарубежных стран, российская МСБ представлена большим числом промышленных, перспективно- и потенциально-промышленных типов; географо-экономическое положение, качество руд, горнотехнические и технологические условия отработки значительной части отечественных месторождений уступают зарубежным. Структура добычи и производства ниобия отличается от мировой и зависит от объемов получения тантала (эксплуатируемое Ловозерское, осваиваемое Этыкинское ниобий-танталовые месторождения). В результате комплексной переоценки МСБ ниобия России с учетом современных технологических достижений в области добычи, обогащения и передела минерального сырья, требований текущего законодательства, состояния рынка товарной продукции, проведенной ВИМСом и другими организациями при участии автора, обосновано преимущественное значение в настоящее время неосвоенных эндогенных и экзогенных руд лирохлоровых месторождений карбонатитовых комплексов для удовлетворения перспективных потребностей отечественной промышленности в конкурентоспособной ниобиевой продукции. Из 24 балансовых и достоверно оцененных объектов к инвестиционно привлекательным отнесены богатые участки пирохлоровых руд Большетагнинского, Белозиминского и Томторского месторождений. Вместе с тем, необходим дальнейший поиск, разведка и оценка новых объектов в более благоприятных географо-экономических условиях и лучшими промышленными параметрами оруденения .





Достоверный локальный прогноз и перспективная оценка пирохлорозого оруденения на всех стадиях геологоразведочных работ - от поисков до опытнопромышленной эксплуатации - напрямую связан с необходимостью повышения достоверности расчленения эндогенных и экзогенных рудоносных образований карбонатитовых комплексов и их геолого-технологического изучения при крупномасштабном геологическом и геолого-технологическом картировании .

Цель исследования - выделить достоверные критерии типизации и оценки эндогенного и экзогенного пирохпорового оруденения карбонатитовых комплексов, на этой основе создать единые методические подходы к поискам, разведке и опытно-промышленной эксплуатации пирохлоровых месторождений, выбору объектов и участков первоочередного освоения с учетом современных геологотехнологических методов управления качеством продукции .

Для достижения поставленной цели потребовалось комплексное решение следующих взаимосвязанных геологических, минералого-геохимических и технологических задач:

1. На основании обобщения большого фактического материала выявление основных закономерностей локализации пирохлорового оруденения в эндогенных породах полистадийных карбонатитовых комплексов. Выделение фаций эндогенных пирохлоровых руд с созданием схемы их расчленения и типизации по совокупности наиболее достоверных количественных и качественно-количественных критериев .

2. Уточнение основных закономерностей формирования пирохлорового оруденения в экзогенных породах карбонатитовых комплексов в зависимости от состава и масштабов развития рудоносных пород эндогенных фаций субстрата .

Выделение фаций экзогенных пирохлоровых руд. Определение совокупности и последовательности ведущих геологических факторов образования руд с ультрабогатыми содержаниями ниобия (томторского типа) .

3. Совершенствование системы управления качеством пирохлоровых руд, включающей создание геолого-геофизической основы прогнозирования технологических показателей начиная с ранних стадий геологоразведочных работ .

Фактический материал, объекты и методы исследования Данная работа - итог исследований за период 1996-2004 гг. В ее основу легли результаты анализа и обобщения литературных, фондовых и авторских материалов по геологическому строению и минеральному составу детально изученных эндогенных и экзогенных пород и руд карбонатитовых комплексов России, состоянию отечественной МСБ и добычи ниобия, производства и потребления ниобиевой продукции в сопоставлении с мировым опытом .

Выделение и обоснование расчленения эндогенных рудоносных пород на фации пирохлоровых руд осуществлено по результатам сопоставления изученных российских Белозиминского, Большетагнинского, Томторского, Горноозерского, Вуориярвинского, Коздорского, Салланлатвинского, Среднезиминского, Гулинского массивов, содержащих пирохлоровые месторождения, рудопроявления и минерализацию. Расчленение экзогенных рудоносных пород на фации проведено по результатам анализа гипергенных процессов на Белозиминском, Большетагнинсксм и Тсмтсрском массивах. В исследовании использованы авторские штуфные (340 шт.), шлифовые (220 шт.) и минералогические коллекции по месторождениям Ковдорского массива, технологическим пробам Большетагнинского и Томторского месторождений, а также обширный литотечный материал ВИМСа .

Определение основных геологических факторов, приводящих к образованию экзогенных пирохлоровых руд с ультрабогатыми содержаниями ниобия, осуществлено на примере Томторского месторождения. Выделение разновидностей пирохлора в пределах каждой из рудных фаций произведено по результатам статистической обработки более 380 микрозондовых и полных химических анализов минерала из эндогенных и экзогенных пород Белозиминского, Большетагнинского, Томторского, Горноозерского, Вуориярвинского, Ковдорского массивов, проведенных различными тематическими группами ВИМСа. Совершенствование системы управления качеством товарной пирохлоровой руды с получением прогнозных технологических показателей сопровождалась обработкой данных разведочного геологического опробования Большетагнинского (более 200 анализов), Томторского (более 1000 анализов) и Белозиминского (более 200 анализов) месторождений. При выработке стратегии освоения МСБ ниобия России использованы результаты маркетинговых исследований российского рынка ниобиевой и металлоемкой продукции, проведенных при непосредственном участии автора .

В диссертационной работе использованы программные продукты MS Word 2000, MS Excel 2000, Adobe Photoshop 7, CorelDraw 10, Statistica 6 .

Научная новизна

1. Усовершенствована геолого-петрологическая модель рудоносных карбонатитовых комплексов [Е.М. Эпштейн, А.А. Фролов, Л.К. Пожарицкая, B.C .

Самойлов, А.В. Лапин, А.Д. Коноплев] в части уточнения позиции в них эндогенного и экзогенного пирохлорового оруденения. Под термином «модель» понимается система, способная отражать основные закономерности объекта так, чтобы по ограниченному числу параметров прогнозировать различные признаки комплексов [Штофф, 1966]. Модель включает три эндогенные и две экзогенные пирохлоровые рудные фации, выделяемые на основании формализованною обобщения по важнейшим параметрам многообразной количественной и качественно-количественной информации .

2. На примере объектов первоочередною освоения показана зависимость состава, масштабов и качества экзогенных пирохлоровых руд от состава, объемов и площади распространения рудоносных пород эндогенных фаций, содержания в них карбонатов и ниобия. Обоснована совокупность геологических факторов, приводящих к образованию пирохлоровых руд с уникальными содержаниями ниобия (томторского типа) .

3. На статистическом уровне по данным изучения материалов шести массивов подтверждена необходимость выделения трех минералого-технологических разновидностей эндогенного пирохлора ( П х ^, Пх^, П х ^ ^ ), показана смена их составов и последовательного развития в рудоносных образованиях различных пирохлоровых фаций, обоснованы принципы и граничные значения разделения .

4. Геолого-минералогические критерии локализации пирохлорового оруденения впервые увязаны с геолого-технологическими предпосылками повышения качества и обеспечения стабильности состава товарной руды в составе системы управления качеством продукции и легли в основу выбора объектов первоочередною освоения .

Практическая значимость

1. Обосновано практическое значение богатых участков эндогенных и экзогенных российских пирохлоровых месторождений карбонатитовых комплексов как главного источника ниобия для удовлетворения перспективных возрастающих потребностей главным образом металлоемких отраслей промышленности России и др. стран СНГ .

2. Достоверное расчленение эндогенных и экзогенных рудоносных образований карбонатитовых комплексов на пять пирохлоровых рудных фаций служит ведущим критерием выделения промышленно перспективных на пирохлоровое оруденение пород начиная с поисковых стадий геологоразведочных работ, крупномасштабного геологического, геолого-технологического картирования с выделением минеральных и технологических типов и сортов руд для последующей оценки ресурсов, подсчета запасов и технико-экономического обоснования кондиций, выбора объектов и участков первоочередного освоения .

3. Применение системы управления качеством товарной руды на всех этапах изучения, освоения и эксплуатации пирохлоровых месторождений позволит повысить достоверность перспективной оценки и увеличить результирующие технико-экономические показатели за счет снижения себестоимости получения товарной продукции и увеличения ее количества на тонну руды .

Основные защищаемые положения

1. Эндогенные рудоносные образования карбонатитовых комплексов по совокупности достоверных геологических и минералогс-геохимических критериев подразделены на бадделеит-пирохлоровую (РФ,), луешит-пирохлоровую (РФ2) и колумбит-пирохлоровую (РФ3) последовательно формирующиеся рудные фации. Принадлежность рудоносных пород к конкретной фации устанавливается по характерному минеральному парагенезису, включающему равновесные с карбонатами минералы-индикаторы, геологическому положению в карбонатитовом процессе, структурно-текстурным особенностям, типоморфным характеристикам породообразующих минералов .

2. Экзогенные рудоносные породы карбонатитовых комплексов по способу формирования, минеральному составу, условиям залегания и литологическим критериям подразделены на монацит-пирохлоровую (РФ4) и ксенотим-монацит-пирохлоровую (РФ5) рудные фации, приуроченные соответственно к остаточным и переотложенным корам выветривания. В остаточных корах масштабы рудоносности и степень концентрации ниобия зависят от площадей распространения рудоносных пород пирохлоровых фаций субстрата, доли в них карбонатной составляющей и содержания ниобия, интенсивности проявления экзогенных процессов. Формирование руд с ультрабогатыми содержаниями ниобия (томторского типа) обусловлено благоприятным сочетанием в пространстве и во времени последовательно сменяющихся эндогенных, коровых процессов, осадкообразования и эпигенетической инфильтрации грунтово-пластовых вод, приводящих к формированию россыпей ближнего сноса, с последующим их захоронением осадочными образованиями .

3. Система управления качеством товарной пирохлоровой руды представляет собой комплекс мероприятий по получению руд заданного стабильного состава, осуществляемых на соответствующих стадиях оценочных, разведочных и опытноэксплуатационных работ. Система включает типизацию образований каждой из рудных фаций по группе пород карбонатитового комплекса, Nb/Ta, Nb/Th^ отношениям, содержанию Nb2O5; анализ характера неоднородности распределения пирохлорового и сопутствующего оруденения; прогнозную оценку селективного извлечения товарной руды при крупнопорционной рентгенорадиометрической сортировке;

стабилизацию ее качества и сертификацию; сквозной контроль расчетных показателей; маркетинговые исследования рынков товарной продукции .

Апробация работы и публикации Основные результаты исследований по теме диссертации представлены на III Международной конференции «Благородные и редкие металлы. БРМ-2000» (Донецк, Украина, 2000 г.), XII Международном совещании «Природные и техногенные россыпи и месторождения кор выветривания на рубеже тысячелетий» (Москва, 2000 г.), I Межотраслевом совещании «Сырьевая база ниобия России и перспективы ее эффективного освоения» (Москва, 2001 г.), I Научной конференции молодых ученых и специалистов ВИМС, ИМГРЭ и ЦНИГРИ (Москва, 2002 г.), Юбилейном семинаре, посвященном 25-летней годовщине сотрудничества СВММ, NPC и ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина (Москва, 2002 г.), XVIII Научных чтениях, посвященных памяти проф. А.И. Гинзбурга (Москва, 2003 г.), Международной Неделе металлов (Москва, 2003 г.), Научно-практической конференции «Минерально-сырьевые ресурсы тантала, ниобия, бериллия, циркония и фтора: геология, экономика и технология» (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003 г.), Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва, 2003 г.), заседаниях Ученого совета ВИМСа. В качестве ученого секретаря автор участвовал в организации и проведении совещания «Сырьевая база ниобия России и перспективы ее эффективного освоения». Материалы по теме диссертации легли в основу 3 тематических отчетов, Федеральной целевой программы «Экология и природные ресурсы России (2002гг.)», докладной записки в Правительство РФ, ряда государственных докладов и др. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 10 статьях и тезисах докладов, а также коллективной монографии .

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы .

Общий объем работы составляет 130 страниц, включая 95 страниц машинописного текста, 30 иллюстраций, 20 таблиц. Список литературы представлен 290 наименованиями .

Благодарности Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю работы ГА .

Машковцеву за плодотворное сотрудничество, конструктивную критику, поддержку и помощь в подготовке диссертации, и Е.М. Эпштейну, внесшему неоценимый вклад в становление автора как исследователя минерально-сырьевой базы ниобия, специалиста в области комплексной оценки месторождений карбонатитовых комплексов. Автор признателен и глубоко благодарен своим наставникам по всему многообразию вопросов, связанных с изучением и геолого-экономической оценкой месторождений редких металлов-Л.3. Быховскому, B.C. Кудрину, ведущим российским специалистам о области геологии, минералогии, добычи, обогащения, передела, аналитики, математического анализа и экономической оценки месторождений минерального сырья - Л.К. Пожарицкой, СВ. Белову, НА Данильченко, В.К. Рябкину, СД. Потанину, А.Д. Коноплеву, Т.Д. Квитко, Н.В. Петровой, ПИ; Россману, Е.А. Калиш (ВИМС), Т.Ю. Усовой, А.В. Рожанец (ИМГРЭ), Н.П Патык-Кара, И А. Чижовой, М.В. Середкину (ИГЕМ), Ю.С. Геншафту (Институт физики Земли), Р.Б. Дозоровой (Гиредмет). Особая признательность Л.П .

Тигунову. Самый непосредственный вклад в практическую реализацию основных положений диссертации внесли ведущие металлурги России - В.И. Столяров (Трубная металлургическая компания), Л.И. Эфрон, Ю.Д. Морозов (ЦНИИЧермет). Представление о стратегии развития МСБ ниобия России было бы неполным без сотрудничества с Ю.М. Михайловым (Минпромнауки России). Отдельная благодарность А.В. Толстову (АЛРОСА). Огромная признательность первым учителям alma mater- Санкт-Петербургского государственного университета, в особенности И.В. Булдакову, В.В. Куриленко, В.И. Данилевскому. За выбор направления научного поиска и всестороннюю поддержку большое спасибо Е.А. Козловскому, С.Л. Горохову. Автор выражает искреннюю признательность за постоянное внимание И.В. Кузнецовой, О.А. Арманд .

Сокращения, принятые в автореферате Пх - пирохлор - низкорадиоактивный стандартного состава, Пх^ радиоактивный существенно ториевый, - радиоактивный уран-танталовый (гатчеттолит),. - барий-стронциевый (пандаит)), РФ - рудная фация (РФ1 бадделеит-пирохлоровая, РФ2-луешит-пирохлоровая, РФ3 - колумбит-пирохлоровая, РФ4 - монацит-пирохлоровая, РФ5 - ксенотим-монацит-пирохл оровая), УИК

- геологическая формация ультрамафитов, ийолитов и карбонатитоз .

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Современное представление о геотектонической позиции, геологии, петрологии и минералогии массивов геологической формации ультрамафитов, ийолитов и карбонатитов, а также развитых по ним гипергенным образованиям сложилось благодаря исследованиям Б.В. Афанасьева, Ю.А. Багдасарова, С В .

Белова, Л.С. Бородина, А.Г. Булаха, B.C. Гайдуковой, А.И. Гинзбурга, НА Данильченко, И.И. Егорова, Л.С. Егорова, А.А. Ельянова, А.Г. Жабина, Л.Н. Журавлевой, Е.А. Зверевой, Т.Б. Здорик, Ю.Л. Капустина, Т.Д. Квитко, Л.Н. Когарко, В.А. Кононовой, А. Д. Коноплева, С М. Кравченко, Н.И. Красновой, Г.П. Кудрявцевой, А.А. Кухаренко, А.В. Лапина, В.М. Моралева, М.П. Орловой, Г.В. Писемского, Л.К. Пожарицкой, Б.П. Поляничко, С.А. Постникова, И.Т. Расе, О.М. РимскойКорсаковой, В.К. Рябкииа, А.С. Сергеева, B.C. Самойлова, М.Я. Соминой, С В .

Соколова, В.И. Тернового, А.В. Толстова, А.А. Фролова, Е.А. Чернышевой, Л.Б .

Чистова, Ю.М. Шейнманна, А.Р. Энтина, Е.М. Эпштейна, J. Gittins, E.W. Heinrich, W.T. Pecora, O.F. Turtle, A.R. Wooley, PJ. Wyllie и др. ученых .

Массивы формации являются концентраторами и промышленными источниками большого количества металлических и неметаллических полезных ископаемых .

В настоящее время выявлено более 300 массивов УИК, сосредоточенных в 30 провинциях мира, в том числе в 9 - на территории России, где вероятность открытия новых провинций и массивов, в том числе с приуроченными к ним древними рудоносными корами выветривания, достаточно высока .

Внутреннее строение массивов определяется количеством, морфологией и особенностями взаимного размещения последовательно сформированных магматических дифференциатов и продуктов их метасоматического преобразования, формирующихся в широком диапазоне РТХ условий. При наиболее полном развитии ряд пород включает следующие наиболее распространенные петрографические серии: ультрамафиты, существенно мелилитовые образования, фоидолиты, щелочные и нефелиновые сиениты, щелочные лампрофиры дайковые, фениты, многообразный полистадийный ряд пород карбонатитовых комплексов .

На основе статистической обработки материалов 23 массивов (п=244) различных провинций мира выделены три дискретно расчленяющиеся по содержанию СО2 (карбонатам) статистически естественные совокупности пород карбонатитовых комплексов, четко макроскопически распознаваемые при геологической документации и картировании [Эпштейн, Фейгин, 1979]: карбонатитоиды карбонатсодержащие (в среднем 10% карбонатов), карбонатитоиды карбонатсиликатные, -алюмосиликатные и пр. (35% карбонатов при граничном 22%), карбонатиты (от 50% карбонатов) .

По результатам детальной геологической документации и картирования карбонатитовых комплексов, проведенных многочисленными исследователями, выработана общая схема их расчленения на стадии [Пожарицкая, Самойлов, 1972, Эпштейн, 1994 и др.]. Номенклатура этих пород составлена исходя из соответствующего каждой стадии набора типоморфных породообразующих карбонатов: I стадия - кальцитовая, II стадия - магнезиокальцитовая, III стадия доломит-кальцитовая, IV стадия - доломит-анкеритовая .



Под рудной пирохлоровой фацией автором понимается поле рудоносных пирохлорсодержащих пород, соответствующих определенной стадии карбонатитового этапа или последовательно сформированным по ним остаточным и переотложенным гипергенным образованиям, потенциально перспективных на обнаружение и выделение в их пределах собственно ниобиевых - пирохлоровых руд (месторождений). Породы кальцитовой стадии, как предшествующие по времени образования рудоносным и не содержащие пирохлорового оруденения, в дальнейшем именуются предпирохлоровыми .

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

рервое положение. Эндогенные рудоносные образования карбонатитовых комплексов по совокупности достоверных геологических и минералого-геохимических критериев подразделены на бадделеит-пирохлоровую (РФ,), луешит-пирохлоровую (РФ2) и колумбит-пирохлоровую (РФ3) последовательно формирующиеся рудные фации. Принадлежность рудоносных пород к конкретной фации устанавливается по характерному минеральному парагенезису, включающему равновесные с карбонатами минералы-индикаторы, геологическому положению в карбонатитовом процессе, структурно-текстурным особенностям, типоморфным характеристикам породообразующих минералов .

Главным, обладающим наибольшей достоверностью, критерием при расчленении рудных полей и месторождений является состав минеральной парагенетической ассоциации изучаемых рудоносных образований, которая в установлении их принадлежности к конкретной пирохлоровой фации по существу отвечает значению «руководящей фауны» при расчленении и картировании осадочных пород .

Бадделеит-пирохлоровая фация (РФ,). Наиболее распространенная и промышленно освоенная в карбонатитовых комплексах (табл. 1). Масштаб развития рудоносных пород варьирует от мелкого (Вуориярвинское месторождение) до среднего (Горноозерское) и крупного (Белозиминское, Араша, Сокли). Среднее содержание Nb 2 O 5 в рудах колеблется от 0.25 (Белозиминское, Горноозерское, Вуориярвинское) до 1.6% (Араша). Пирохлоровое оруденение фации в карбонатитовом процессе является первичным, поскольку в более ранних предпирохлоровых образованиях собственные минералы ниобия не формировались .

Карбонатитоиды и карбонатиты фации чаще всего характеризуются парагенетической ассоциацией (см. табл. 1), включающей парагенные с карбонатами минералы-индикаторы, которые не встречаются ни в предыдущих образованиях, ни в породах последующих эндогенных фаций. Отличительной особенностью рудоносных пород фации от предпирохлоровых является дискретная смена низкомагнезиального (0.05-0.5% МдО) кальцита высокомагнезиальной (0.5-1.5% МдО) разновидностью [Соколов, Эпштейн, 1972]; высокотитанистого магнетита магнезиальным; появление клиногумита наряду с форстеритом либо вместо него, смена нефелина канкринитом; редкометалльных перовскита, кальциртита - бадделеитом, циркелитом, пирохлором; калиевого полевого шпата альбитом; железистого темно-зеленого флогопита магнезиальным и, через промежуточный зелено-розовый, розовым тетраферрифлогопитом; отсутствуют характерные для предпирохлоровых волластонит, шорломит .

Вмещающими для образований фации на большинстве массивов служат главным образом пироксеновые, нефелин-пироксеновые породы, в меньшей степени

-сформировавшиеся по ним предпирохлоровые карбонатитоиды и карбонатиты .

Бадделеит-пирохлоровая фация может быть представлена диопсид-кальцитовыми,форстерит-кальцитовыми,флогопит(тетраферрифлогопит)-кальцитовыми, кальцитовыми и др. карбонатитами (Белозиминский, Горноозерский массивы), чаще среднезернистыми, реже крупно- мелкозернистыми, «лейстовыми», обычно первично-полосчатыми в отличие от предпирохлоровых, характеризующихся «скелетно-кружевной» [Пожарицкая, Самойлов, 1972] текстурой. Основная концентрация пирохлора в большинстве своем приурочена к полосам, обогащенным темноцветными минералами. Первичная полосчатость в целом конформна внешним контактам карбонатитов, а также реликтам вмещающих пород, с удельной полосчатостью1) 10-100 .

В эндоконтактах рудоносных пород фации в ряде случаев могут формироваться апатит-форстеритовые, апатит-форстерит-магнетитовые, кальцит-форстерит-магнетитовые и др. карбонатитоиды, сменяющиеся карбонатитами во внутренних частях тел (массивы Ковдорский, Вуориярвинский, Араша, Сокли) .

Карбонатитоиды в последовательных зонах крупных тел обладают мелко-, среднезернистым до крупно- или гигантозернистого строением, массивной, полосчатой, такситовой с гнездообразными обособлениями анхимономинерального кальцита текстурой. В периферических частях комплексов, а также на участках выклинивания по простиранию крупных тел (Ковдорский, Вуориярвинский массивы), рудоносными породами могут быть сформированы штокверковые тела, в которых проявлены зональные жилы с переменными соотношениями мощностей карбонатитоидов и карбонатитов .

Особенностью пород РФ, является зачастую усложненный характер распределения в них пирохпорового оруденения, подразделяемый на два типа .

Первый тип представлен зональными телами карбонатитового и карбонатитсидного2 типоз (табл. 2), з которых происходит последовательная закономерная смена редкометалльных парагенезисов от эндоконтактов к внутренним частям (Белозиминский, Вуориярвинский массивы) .

Второй тип представлен зональными телами (см. табл. 2), приуроченных к двум последовательным структурно-тектоническим ступеням — ранней и поздней субфациям с близкими, но четко разновозрастными парагенетическими ассоциациями пород и минералов (Горноозерский, Ковдорский массивы) .

Луешит-пирохлоровая фация (РФ3). Рудоносные породы фации являются наименее распространенными (см. табл. 1), не образующими известных промышленных месторождений. Масштаб оруденения мелкий (Сапланлатвинский, Ковдорский массивы) до среднего (Белозиминский, Горноозерский) с содержанием от 0.1 до 0.2% Nb2O5. В основном в карбонатитовых комплексах фация проявлена в виде редких минеральных типов .

Пирохлоровое оруденение является вторичным, в подавляющем случае формируется в результате наследования, преобразования и переотложения пирохлора при развитии руд данной фации по предшествующим в результате их перекристаллизации .

Карбонатитоиды и карбонатиты РФ2 чаще всего характеризуются парагенетической ассоциацией, представленной в табл. 1. В отличие от предыдущих, в образованиях луешит-пирохлоровой фации происходит интенсивное псевдоморфное замещение минералов исходных пород: флогопит или розовый тетраферрифлогопит сменяются фасным тетраферрифлогопитом, пироксены - щелочными амфиболами, форстерит-серпентином, происходит рекристаллизация силикатов и карбонатов с образованием мелкозернистой структуры, из карбонатов ведущее место занимает доломит, магнетиты становятся беспримесными .

Вмещающими для пород фации на большинстве массивов служат карбонатитоиды и карбонатиты РФ,, значительно реже - силикатные образования .

число полос на 1 м вкрест простирания в карбонатитовом тиле зональности все зоны полипарагензисной пространственной зональности сложены карбонатитами; в карбонатитоидном - по периферии развиты карбонатитоиды Примечания к табл. 1 и 2г .

1. Сокращения: Аб - альбит, Аз - анатзз, Амф - амфибол, Акт - актинолит, Анк - анкерит, Ал - апатит, Ар - арфведсонит, Ба - барит, Бб - бербанкит, Бд - бадделеит. Би - биотит (ГБи - гидробиотит), Бс бастнезит, Гем - гематит, Гл - галенит. Гт - гетит (ГТт - гидрогэтит), Ди - диопсид. Дол - доломит, Ил ильменит, Ка - кальцит, Кб - колумбит, Ка - кварц, Кг - клиногумит, Кл - каолинит, Кн - канкринит, Крд

- крандаллит, Кс - ксенотим, Лу - луешит, Мкл - микроклин. Мл - молибденит, Мн - монацит, Мт магнетит, Па - паризит, Пл - плеонаст, Пн - пирротин, Пр - пирит, Пх - пирохлор ( П х ^ ^ низкорадиоактивный стандартного состава, Пх^ - радиоактивный существенно ториевый, Пх^ Тв радиоактивный уран-танталовый (гатчеттолит), П х ^ ^ - барий-стронциевый (пандаит), ПХр,, свинецсодержащий), Рб - рибекит. Рх - рихтерит, Сид - сидерит, Сп - серпентин, Срт - сфалерит, Ст стильпномелан, Тн - торианит, Тр - тремолит, Фо - форстерит, Фл - флогопит (ГФл - гидрофлогопит), Фн - флоренсит, Фр - франколит, Фс - ферсмит, Ффл - тетриферрифлогопит, Фю - фюргесонит, Хл хлорит (ГХл - гидрохлорит), Хл - халькопирит, Цк - циркелит, Цр - циркон, Эг - эгирин, Эк - эккерманит, Эш — эшинит .

2. Выделены — минералы-индикаторы рудных фаций .

Луешит-пирохлоровая фация представлена главным образом амфибол-доломит-кальцитовыми, доломит-кальцитовыми, кальцитовыми, доломитовыми и др. карбонатитами в виде линейных зон, приуроченных чаще к внутренним частям карбонатитовых комплексов (Белозиминский, Горноозерский, Гулинский массивы), жил и линз вплоть до штокверков во вмещающих породах (Вуориярвинский). Во внешних частях карбонатитовых тел как правило развиты «теневые» структуры - псевдоморфозы новообразованных минералов по минералам РФ, с наследованием их форм при сохранении первичного структурно-текстурного рисунка. При картировании рудоносных пород РФ2 с «теневыми» структурами возможна реставрация карбонатитов предлирохлоровых (по характерным «скелетно-кружевным» текстурам) или РФ, (по пегматоидным структурам, «лейстовым» текстурам). Внутренние части карбонатитовых тел пород РФ2, образующихся как правило в условиях интенсивных пластических деформаций, характеризуются структурами перекристаллизации, тонкополосчатыми текстурами с удельной полосчатостью порядка 70-250 .

Колумбит-пирохлоровая фация (РФ3). Рудоносные породы фации распространены на целом ряде массивов (см. табл. 1), имеют ведущее промышленное значение в России. Масштаб оруденения средний (Белозиминский, Большетагнинский, Горноозерский массивы) до крупного (Томторский). Содержание Nb2O5 в рудах колеблется от 0.15 (Белозиминское месторождение) и 0.25 (Томторское) до 1.03% (Большетагнинское). Руды Большетагнинского месторождения среди эндогенных промышленных пирохлоровых месторождений карбонатитовых комплексов мира являются самыми богатыми .

Карбонатитоиды и карбонатиты РФ3 чаще всего характеризуются парагенетической ассоциацией, представленной в табл. 1. Ведущим диагностическим признаком пород фации следует считать появление и преобладание в парагенезисе высокожелезистых карбонатоз (анкерита и сидерита), а также развитие редкоземельной минерализации. Рудоносные породы фации часто характеризуются наличием в экзоконтактах тел и жил широких зон анкеритизации и хлоритизации более ранних образований .

Вмещающими для пород фации служат все более ранние образования: карбонатитоиды и карбонатиты предпирохлоровые, предшествующих фаций, а также в меньшей степени пироксеновые и нефелин-пироксеновые породы .

Рудоносные породы фации чаще всего представлены амфибол-анкеритовыми, анкеритовыми и др. карбонатитами (Белозиминский, Томторский массивы), мелко- среднезернистыми с полосчатыми текстурами с удельной полосчатостью на уровне 200-500, пегматоидными. Широкое распространение имеют микроклиновые, анкерит-микроклиновые, анкерит-микроклин-хлоритовые карбонатитоиды (Большетагнинский, Томторский массивы) в основном средне, реже крупнозернистые, в ряде случаев достигающие гигантозернистого строения .

Наибольшими масштабами рудоносные породы фации обладают на Томторском массиве. Ббльшая часть карбонатитового комплекса, имеющего первоначально в разрезе, вероятно, куполовидную форму, сложена апоийолитовыми (западная часть) и апокарбонатитовыми (восточная) разновидностями пород доломит-анкеритовой стадии карбонатитового этапа. Апоийолитовые породы характеризуются убогим содержанием Nb2Os (0.1%). Апокарбонатитовые рудоносные породы представлены доломит-микроклин-хлоритовыми кэрбонатитоидами, сменяющимися сингенетичными им хлорит-доломитовыми и кальцит-доломитовыми карбонатитами и, в центральной части, анкеритовыми и кальцит-анкеритовыми .

Апокарбонатитовые парагенезисы доломит-анкеритовой стадии заключают в себе пирохлоровые рядовые (0.25% Nb2O5) руды колумбит-пирохлоровой фации .

На Большетагнинском массиве рудоносные породы фации локализованы на контакте с штоком карбонатитов (нерасчлененных) и ийолитами, представлены карбонатитоидами существенно микроклинового (70-75%) и биотит-микроклинового (20%) составов с гнездообразными обособлениями парагенных кальцитанкерит-сидеритовых карбонатов с равномерно вкрапленным пирохлоровым оруденением. С проявлением мелкозернистых карбонат-апатитовых прожилков линейно-штокверкового типа мощностью от 1 до 6-8 мм связано дополнительное повышение содержания пирохлора. Отнесение рудоносных пород Большетагнинского месторождения к образованиям колумбит-пирохлоровой фации, в отличие от представлений ряда исследователей о докарбонатитовой природе пирохлорового оруденения [Кожевников и др., 1975, Фролов, Белов, 1999 и др.], проведено при изучении их минерального парагенезиса, в результате чего обоснована сингенетичность с микроклинитами высокожелезистых карбонатов, а также других типичных минералов РФ3 .

В результате рассмотрения состава пирохлора шести детально изученных карбонатитовых комплексов, сопровождаемого статистической обработкой, подтверждено выделение трех разновидностей минерала в пределах эндогенных рудных фаций (табл .

3): 1) Приурочен только к рудоносным образованиям бадделеит-пирохлоровой фации, как реликтовый в несущественных количествах может быть обнаружен в породах РФ2. Слагает собственный минеральный тип - ниобийтанталовые руды, концентрат из которых требует выделение Nb, Та и U в гидрометаплургическом процессе для получения пентоксида ниобия, фтортанталата калия и уранового химконцентрата. как индикатор, легко обнаруживаемый при каротаже, выступает в качестве надежного поискового признака для отнесения пород к РФ,. 2), Радиоактивная разновидность минерала зафиксирована во всех эндогенных пирохлоровых фациях со снижением относительного количества от ранних к поздним. От фации к фации в снижается содержание Та, 3) Минерал стандартного состава слагает руды всех эндогенных пирохлоровых фаций. Минимальное относительное количество этого типа пирохлора отмечается для РФ,, в последующих фациях его доля стремительно нарастает, приобретая основное значения в РФ3. В пределах каждой фации от Пх^Та или Пх^ к разновидности происходит закономерное повышение содержания Nb2O5, №Яа отношения, снижение отношения .

Из двух групп руд, слагаемых соответственно и разновидностями, могут быть выделены самостоятельные порции концентратов при достаточных масштабах развития минеральных типов. В случае возможности оконтуривания они относятся к разным технологическим типам, так как при получении товарной ниобиевой продукции в первом случае требуется проведение двухступенчатого алюмотермического процесса (первая - снятие фосфора, вторая - радиоактивности); во втором случае необходимым и достаточным является одноступенчатый процесс (снятие фосфора) и получаемый концентрат может быть направлен непосредственно на выплавку феррониобия стандартного сорта. Выделение трех разновидностей пирохлора необходимо для типизации руд, геолого-технологического картирования, перспективной оценки, определения места оруденения в карбонатитовом процессе, разработки технологии получения товарной ниобиевой продукции. Возможность и целесообразность такого выделения должно рассматриваться на каждом конкретном карбонатитовом комплексе .

Второе положение. Экзогенные рудоносные породы карбонатитовых комплексов по способу формирования, минеральному составу, условиям залегания и литологическим критериям подразделены на монацит-пирохлоровую (РФ4) и ксенотим-монацит-пирохлоровую (РФ5) рудные фации, приуроченные соответственно к остаточным и переотложенным корам выветривания. В остаточных корах масштабы рудоносности и степень концентрации ниобия зависят от площадей распространения рудоносных пород пирохлоровых фаций субстрата, доли в них карбонатной составляющей и содержания ниобия, интенсивности проявления экзогенных процессов. Формирование руд с ультрабогатыми содержаниями ниобия (томторского типа) обусловлено благоприятным сочетанием в пространстве и во времени последовательно сменяющихся эндогенных, коровых процессов, осадкообразования и эпигенетической инфильтрации грунтово-пластовых вод, приводящих к формированию россыпей ближнего сноса, с последующим их захоронением осадочными образованиями .

В остаточных корах выветривания новых минералов, как правило, не образуется, а лишь происходит обогащение продуктов выветривания эндогенными минералами за счет выноса главным образом карбонатов и частичного изменения без существенного переотложения образующих их элементов. При этом пирохлоры обогащаются Ва, Sr, Pb, Ln и др. [Лапин, Толстов, 1995] (см. табл. 3) .

На статистическом уровне по результатам разведочных работ и геолого-технологического изучения руд трех первоочередных объектов установлена линейная зависимость коэффициента накопления - отношения концентрации Nb2O5 в остаточных корах выветривания к содержанию в эндогенных рудах - от содержания СО2 в субстрате (рис. 1) .

Монацит-пирохлоровая фация (РФ4). Рудоносные породы фации формируют мощные (до 100 м) плащеобразные тела, проникающие по линейным тектонически ослабленным зонам до глубины 300-350 м. Ведущим фактором образования кор выветривания является разложение и вынос карбонатов, содержание которых в породах карбонатитовых комплексов широко варьирует .

Наиболее интенсивно коры выветривания проявлены по карбонатитам. На Белозиминском массиве зональность экзогенных пород представлена зоной необохренных пористых ожелезненных продуктов дезинтеграции (в среднем 7.5 м), зоной обохренных продуктов дезинтеграции (7.5 м) и зоной охр (18 м). Снизу вверх по разрезу возрастает содержание ниобия. Рудоносные коры рыхлые, мелковкрапленные. Коэффициент накопления по ниобию (Кн) составляет 2.8 (см. рис. 1) .

Экзогенные процессы по карбонатитоидам происходят менее интенсивно вследствие существенно меньшего количества карбонатов в исходной породе .

Характерным примером экзогенных пирохлоровых руд по карбонатитоидам является Большетагнинское месторождение. Гипергенно измененные микроклиновые и биотит-микроклиновые образования в отличие от эндогенных характеризуются равномерно распределенной по всей массе породы (5-15%) кавернозностью за счет выщелачивания главным образом карбонатов, окисленностью сульфидов, появлением гидроокислов железа. Вместе с тем, гипергенно измененные породы остаются массивными и плотными. Содержание № 2 0 5 по сравнению с эндогенными породами не меняется (см. рис. 1) .

Экзогенные процессы по карбонатитоидам и карбонатитам проявлены на Томторском массиве. В пределах карбонатитового комплекса выделяются два типа кор: гидрослюдистый и гетит-франколитовый. Безрудные гидрослюдистые мощностью 10-30 м сформировались по всем разновидностям карбонатитоидов. Породы в основном плотные, тонкопористые. Ведущую роль в них играют гидробиотит, гидрофлогопит, гидрохлорит, серицит и каолин .

Полный профиль рудоносных гетит-франколитовых пород средней мощностью 110 м снизу вверх по разрезу включает: зону дезинтеграции и растворения (10-50 м); зону усадки пород и увеличения остаточных концентраций слабоподвижных элементов (50-100 м), в которой первичные карбонаты практически отсутствуют. Благодаря уплотнению породы фации приобрели мелкозернистую структуру без сохранения исходного текстурно-структурного облика. По составу характерных минералов в пределах зоны усадки снизу вверх выделяются франколитовый и гетитоеый горизонты. Франколитовый залегает как правило в нижней части разреза, сложен монолитными, слабо кавернозными породами с варьирующими содержаниями франколита, гетита, гидрогетита, гидрослюд и др. Содержание пирохлора в 2-4 раза выше, чем в исходных карбонатитах, благодаря этому содержание Nb2O5 достигает 0.5-0.8%. Гетитоеый горизонт составляет верхнюю часть зоны усадки. В нем ведущая роль принадлежит оксидам и гидроксидам железа, в подчиненном количестве присутствуют франколит и железо-магниевые гидрослюды, частично каолинизированные. Породы крепкие, монолитные, нередко тонкопористые. Содержание пирохлора (0.2-2.0% Nb2O5) выше, чем в подстилающем горизонте. Экзогенные процессы, сопровождавшиеся интенсивным растворением и выносом карбонатов, привели к повышению концентрации металлов в зонах коры выветривания в среднем по: 1 b - в M 3.7, Ln - 1. 7, Y - 1. 9, Sc - 2.6 раза .

Ксенотим-монацит-пирохлорозая фация (РФ,). Образования фации, впервые зафиксированные и детально изученные на Томторском массиве, залегают непосредственно в пределах отдельных участков впадин остаточных кор выветривания. Благодаря дополнительному росту содержаний в результате механического обогащения продуктами выветривания и образования хемогенно-осадочных минералов содержание редких металлов в переотложенных корах выветривания в 3-9 раз выше, чем в эндогенных породах. От остаточных кор рудоносные породы РФ5 отличаются минеральным составом и структурно-текстурными признаками, связанными с процессами седиментогенеза. Текстуры пород обычно тонкослоистые, волнистослоистые. Посткоровые эпигенетические процессы формируют собственные минеральные ассоциации и геологические тела .

Последние залегают на интенсивно сидеритизированном гетитовом горизонте остаточных кор выветривания, появление которого связано главным образом с наложенными посткоровыми процессами .

Образования фации в наиболее богатой по содержанию ценных компонентов впадине участка Буранный (3x0.25-1.5 км) характеризуются резко изменчивой (0.2-40 м, в среднем 7 м) мощностью. Разрывные нарушения осложнили конфигурацию впадины, создав «клавишно-блоковую» структуру с амплитудами вертикальных перемещений 10-15 м. Рудоносные породы на 60-70% сложены обломками зерен пирохлора, монацита, ксенотима и минералами гр. крандаллита. Глубокая центральная часть впадины выполнена озерными пелитоморфными слоистыми породами. На склонах их окаймляют тонко- до среднекарбонатитоиды: 1 - Томторский массив, 2 - Большетагнинский массив, 3,4 - карбонатиты: 3 - Белозиминский массив, 4 - Томторский массиа, 5 - Томторский карбонатитовый комплекс (средневзвешенное по площадям развития карбонатитоидов и карбонатитов), общая п 12000 зернистые озерно-склоновые отложения песчаной размерности. В прибортовых частях в них появляется дресва и выше - прерывистые зоны крупноглыбовых обломков (0.1-2 м) с песчанистым цементом [Коноплев и др., 1992]. Большинство обломков представлено мелкозернистыми, литофицированными франколитом и гетитом. В экзоконтактовых частях озерных отложений четко выражена полосчатость с мощностью слойков от долей мм до нескольких мкм, обусловленная нередко мономинеральными скоплениями пирохлора, монацита, минералов гр. крандаллита, гетита, сидерита и др .

В процессе седиментационной дифференциации концентрации пирохлора, монацита и, вероятно, ксенотима в отложениях создавались путем механического поступления, а минералов пр. крандаллита - преимущественно из пересыщенных рассолов в период пересыхания озер. Характерно присутствие углистого вещества (до 1.5%) .

Главные минералы-концентраторы редких металлов представлены по 1 b - M реликтовым (эндогенным) и измененным по TR - монацитом, ксенотимом и циркон-ксенотимом; Y, Ln Y и Sc в основном связаны с ксенотимом и циркон-ксенотимом. Содержания в них оксидов промышленно-ценных и породообразующих элементов изменяются в широких пределах (%): Nb-1.63-16.33, Y-0.18Sc - 0.015-0.098, Ln - 2.2-27.3. Рудам свойственна высокая дисперсность .

К образованию экзогенных пирохлоровых руд с ультрабогатыми содержаниями Nb2Os приводит последовательное наложение следующих геологических процессов, рассмотренных на примере Томторского месторождения:

1. Формирование крупного (порядка 15-20 км2) тела пород карбонатитового комплекса .

2. Эрозия прикупольной части карбонатитового комплекса (карбонатитов) с образованием глубоко проработанной остаточной коры выветривания на его пенепленизированной поверхности .

3. Обогащение коры выветривания ниобием в результате выноса легкоподвижных компонентов (СО2, кальция, магния, натрия, калия и др.). Рост содержаний Nb2Os снизу вверх от пирохлорсодержащих карбонатитов к горизонтам остаточной коры выветривания (до 2-5 раз) .

4. Образование пологих впадин на поверхности кор выветривания вследствие неравномерного, долговременного развития карстовых и усадочных процессов в связи с продолжающимся корообразованием по карбонатитам .

5. Заполнение впадин по мере их углубления терригенным материалом коры, перекрывающимся мелководными, периодически пересыхающими, бессточными озерами с формированием склоново-озерной ксенотим-монацит-пирохлоровой россыпи, в результате чего происходило обогащение ниобием до 5-30 раз по сравнению с рудоносными породами эндогенных фаций. Слабо всхолмленный рельеф, «вялый» гидродинамический режим, определили условия осадконакопления при смыве материала коры в небольшие замкнутые впадины эллипсовидной формы, что определило фациальную зональность отложений. Состав выветрелых пород в области сноса обусловил минералогическую специфику осадков .

6. Дополнительное обогащение россыпи промышленно-ценными элементами на локальных участках проявления щелочно-кислотного геохимического барьера в результате инфильтрации фунтовых вод на стадии раннего диагенеза, подтверждающейся латеральной зональностью в распределении элементов и минеральным парагенезисом эпигенетических минералов. В период формирования редкометалльных руд пласта преобладали восстановительные процессы, обусловленные перекрытием водной поверхностью мелких озер и последующим накоплением пермских угленосных осадков. Это подчеркивается проявлением интенсивной сидеритизации подстилающего гетитового горизонта при неизменном содержании и качестве редкометалльных минералов в нем .

В рудном пласте чаще гетит замещался сидеритом, однако в некоторых случаях происходило обратное, т.е. устойчивый восстановительный процесс сменялся окислительным в периоды пересыхания озер. Условия формирования месторождения богатых редкометалльных руд до сих пор являются предметом дискуссий. По представлениям одних - это измененные щелочно-ультрамафитовые туфолавы [А.Р. Энтин]; другая точка зрения - рудные гидротермы [СМ. Кравченко]. А.В. Лапин предложил гипотезу накоплении редких металлов за счет выноса Fe из пород рудного пласта в подстилающий сидеритовый горизонт, который, однако, содержит в среднем на 15% меньше железа общего по сравнению с неизмененным гетитовым при резкой смене закисного Fe на окисное (табл. 4) .

таблица 4 Баланс железа в ряду рудоносных пород переотложенных кор выветривания Томторского месторождения

7. Сохранность ультрабогатых руд, при незначительном размыве, была обеспечена отложением угленосных пород перми в процессе продолжающегося прогибания впадин. Выше по разрезу на пенепленизированной поверхности сформировалась толща юрских морских осадков, бронирующая рудные залежи от дальнейшего, в том числе современного, размыва .

Таким образом, сложное сочетание последовательных рудоконцентрирующих эндогенных и многообразных гипергенных процессов и привело к формированию крупнейшего комплексного редкометалльного месторождения с ультрабогатыми рудами в перемытых корах выветривания. По разным выборкам суммарное обогащение редкими металлами от карбонатитового субстрата через остаточные коры выветривания до ультрабогатого рудного пласта происходило в среднем по: Nb - в 19-28, Ln - в 13-15, Y - в 13-16, S c - в 6-20 раз .

Третье положение. Система управления качеством товарной пирохлоровой руды представляет собой комплекс мероприятий по получению руд заданного стабильного состава, осуществляемых на соответствующих стадиях оценочных, разведочных и опытно-эксплуатационных работ. Система включает типизацию образований рудных фаций по группе пород карбонатитового комплекса, Nb/Ta, Nb/Tn^ отношениям, содержанию Nb2O5; анализ характера неоднородности распределения пирохлорового и сопутствующего оруденения; прогнозную оценку селективного извлечения товарной руды при крупнопорционной рентгенорадиометрической сортировке; стабилизацию ее качества и сертификацию; сквозной контроль расчетных показателей; маркетинговые исследования рынков товарной продукции .

Применение системы управления качеством товарной пирохлоровой руды позволяет решать следующие задачи: выделение минеральных и технологических типов и сортов руд в массиве; выбор участков и блоков первоочередного освоения; рационализация отработки за счет валовой или селективной отбойки;

извлечение из отбитой горнорудной массы товарной руды при крупнопорционной рентгенорадиометрической сортировке; повышение содержания Nb2O5 на тонну руды по отношению к среднему; разделение направляемой на дальнейший передел товарной руды на технологические типы или сорта в соответствии с принятой схемой переработки; обеспечение однородности качества в их пределах для оптимизации условий передела (выполнение ТУ перерабатывающего предприятия); снижение разубоживания; сертификация партий товарной руды .

На принципиальную возможность и эффективность селективного извлечения товарной руды влияет ряд свойств минерального сырья:

1. Содержание Nb2Os и других ценных компонентов, влияющее на качество и выход товарной руды при крупнопорционной сортировке. Идеальным признаком разделения при сортировке является содержание полезного компонента, непосредственно определяемое в порции, соответствующей объему транспортных емкостей. Для оценки пирохлоровых руд сложного состава (с попутными TR, P, Zr, U, Тп, флюоритом, калиевым полевым шпатом, гематитом и др.) может применяться комплексный критерий, соответствующий условному содержанию Nb2O5 .

2. Физические свойства. В качестве базового для формирования признаков разделения пирохлоровых руд выбран рентгенорадиометрический метод, основанный на возбуждении и регистрации характеристического рентгеновского излучения Nb и при необходимости и возможности -других ценных элементов, позволяющий с достаточной достоверностью и оперативностью определять содержание Nb2O5, а также других ценных компонентов в порциях горнорудной массы (ГРМ) .

3. Контрастность - степень различия, неоднородность порций ГРМ по содержанию Nb2O5 и других ценных компонентов. Анализ природной неравномерности в естественном залегании позволяет прогнозировать показатели селективного извлечения. Буровой способ разведки по сети дает возможность оценить контрастность руд по данным рентгенорадиометрического каротажа скважин, рентгенорадиометрического и геологического опробования керна, а также путем изучения кускового материала минералого-технологических проб. По неоднородности распределения полезных ископаемых рудоносные породы подразделяются на: 1) резко неоднородные - руды разделены безрудными участками или забалансовыми рудами, сопоставимыми по выемочной мощности с высотой очистных выработок - грубополосчатое, линзовидное и гнездообразное оруденение, 2) неоднородные - руды, слабооруденелые, безрудные породы, сопоставимые по мощности с интервалами опробования - полосчатое, полосчато-такситовое оруденение, 3) однородные - рудные минералы практически равномерно распределены в рудоносных породах - мелкозернистое оруденение при равномерном распределении .

Сведения о возможности и результативности селективного извлечения товарной руды должны учитываться при разведке месторождений в соответствии с «Требованиями к изучению радиометрической обогатимости...», [ГКЗ, 1993] .

Прогнозная оценка селективной извлекаемое™ руд производится на стадиях оценочных работ и предварительной разведки при расчете временных и постоянных кондиций, подсчете и утверждении запасов полезного ископаемого, опытно-промышленной отработки .

Система управления качеством включает в себя следующие этапы:

I. Создание геолого-геофизической основы на оценочной стадии. По результатам интерпретации геолого-геофизических данных, полученных при документации разведочных скважин, проводится анализ геологической неоднородности, неоднородности в распределении содержаний Nb2O5 и сопутствующих ценных компонентов, наличия между ними корреляционных связей, вариаций мощности рудных и безрудных прослоев, принадлежности оруденения к различным минеральным типам и сортам руд, выявление признаков разделения ГРМ, выбор методического и аппаратурного обеспечения .

II. Создание геолого-геофизической основы на стадии разведки. Осуществляется изучение контрастности руд по содержанию Nb2O5 и сопутствующих компонентов по разным элементарным объемам (транспортным емкостям) с определением оптимального, подвергаемого крупнопорционной сортировке, расчет ожидаемых технологических показателей сортировки для различных изученных минеральных типов, обоснование принципиальной технологической схемы добычи и сортировки, прогноз перемешивание руды при добыче исходя из морфологических особенностей месторождения, оценка эффективности процесса сортировки. При подготовке запасов к выемке производится предэксплуатационная детализация границ распространения технологических типов и сортов руд (геометризация) по данным рентгенорадиометрического опробования разведочных, горно-подготовительных и нарезных выработок по сети профилей. На данном этапе производится оконтуривание рудных тел, выбор блока для первоочередной отработки поданным опробования по 1 b с устойчивыми содержаниM ями полезных компонентов, определение по каждому блоку коэффициента рудоносности, величины отсечки (по Nb) для рентгенорадиометрической контрольной станции, показателя контрастности, расчетных данных сортировки; контроль всех расчетных величин, в том числе устойчивости корреляционных связей .

III. Опытно-промышленная эксплуатация. Выемка руды производится валовая, при относительно равномерном распределении и балансовых средних содержаниях основных компонентов в объеме отбиваемой руды, или селективная, при резко неравномерном распределении и аномально высоких значениях содержания какого-либо из компонентов с оставлением целиков с забалансовыми рудами .

Селективное извлечение товарной руды из отбитой ГРМ осуществляется путем крупнопорционнной сортировки горнорудной массы на рентгенорадиометрической контрольной станции в транспортных емкостях по выбранной отсечке. На этом этапе осуществляется сортировка на три продукта - товарную, забалансовую руду и пустую породу, экспериментальная проверка аппаратурного и методического обеспечения, контроль совпадения эксплуатационных и расчетных показателей. Выделенная забалансовая руда маркируется и направляется на закладку выработанного пространства с регистрацией содержаний подсчетных компонентов. Дополнительное повышение качества товарной руды может быть достигнуто при рентгенорадиометрической покускозой сепарации. Стабилизация качества заключается в достижении постоянного состава по содержанию Nb2O5 и соотношения попутных компонентов за счет перемешивания текущей руды и ее усреднения путем шихтовки в пределах выделенных технологических типов и сортов. Сертификация партий товарной руды представляет собой подготовку паспорта качества, включающего сведения о содержании подсчетных компонентов, выдаваемого на каждый транспортный контейнер и в целом на партию товарной руды .

На Большетатинском месторождении расчетное содержание в товарной руде после крупнопорционной сортировки возрастает до 1.7% Nb2O5 (выход оксида металла 70%) со складированием около 60% забалансовой руды. На Белозиминском месторождении расчетные показатели применения крупнопорционной сортировки позволяют оценивать содержание Nb2O5 в товарной руде в 1.3% (выход оксида металла 72%) со складированием около 50% забалансовой руды. На Томторском месторождении расчетные показатели крупнопорционной сортировки руд этих блоков свидетельствуют о возможности повышения содержания Nb2O5flo 9.3% в товарной руде (выход оксида металла 77%) при сохранении содержаний остальных редких металлов, со складированием около 50% забалансовой руды. Применение управления качеством товарной руды на основе рентгенометрических методов на Томторском месторождении позволит достигать оптимальных соотношений редких металлов при добыче с учетом изменения потребностей и цен на редкие металлы, отслеживаемых при проведении маркетинговых исследований .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации продемонстрирована актуальность создания крупномасштабного российского производства ниобиевой продукции, направленного в первую очередь на долгосрочное удовлетворение перспективных потребностей металлоемких отраслей промышленности России. Проведен анализ состояния отечественной минерально-сырьевой базы ниобия с выбором направлений и приоритетов ее освоения с целью создания надежного и рентабельного сырьевого обеспечения поставленной задачи Во всей совокупности российских ниобиевых объектов к наиболее конкурентоспособным относятся пирохлоровые руды месторождений карбонатитовых комплексов. В этой группе по запасам, содержанию Nb2O5, горнотехническим и технологическим условиям освоения к первоочередным следует относить участки богатых руд Болыиетагнинского, Белозиминского и Томторского месторождений. На первоочередных объектах необходимо проведение дополнительных геолого-минералогических и технологических исследований при подготовке их к лицензированию и освоению .

С целью повышения достоверности геологического и геолого-технологического картирования как основы сценки месторождений и подсчета запасов, а также выбора направления дальнейших геологоразведочных работ, уточнены достоверные статистически обоснованные количественные и качественно-количественные критерии расчленения эндогенных и экзогенных рудоносных образований на последовательно формирующиеся рудные пирохлоровые фации три эндогенные и две экзогенные .

На статистическом уровне выделено три разновидности пирохлора, при достаточных масштабах развития каждой из которых возможно оконтуривание минеральных и технологических типов и сортов руд, предусматривающих различные схемы обогащения и передела .

Важным элементом повышения эффективности получения товарной продукции и выбора направления дальнейшего изучения пирохлоровых месторождений является применение многоступенчатой системы управления качеством, включающей выделение рудных пирохлоровых фаций, в их пределах минеральных и технологических типов и сортов руд, создание геолого-геофизической основы, включающей данные о неравномерности распределения оруденения, и селективное извлечение товарной пирохлоровой руды в процессе отработки месторождений. Прогнозные показатели управления качеством руды на первоочередных объектах показывают большие перспективы его применения при геолого-экономической оценке и освоении пирохлоровых месторождений .

Предлагаемые принципы перспективной оценки пирохлоровых месторождений карбонатитовых комплексов применимы на новых объектах этого типа. К их числу относится Чуктуконское месторождение в Красноярском крае, а также объект первоочередных поисково-оценочных работ - Мяндозерская кольцевая структура в Архангельской области .

Публикации по теме диссертации:

1. Проблемы освоения ультрабогатых редкометалльных руд Томторского месторождения и пути их решения при опытно-промышленной эксплуатации // Материалы 3-й Международной конференции «Благородные и редкие металлы. БРМ-2000». Донецк, 2000. - С. 134 .

2. Геолого-технологические проблемы отработки ультрабогатых редкометалльных руд Томторского месторождения // Материалы XII Международного совещания по геологии россыпей и месторождений кор выветривания «Природные и техногенные россыпи и месторождения кор выветривания на рубеже тысячелетий». М.: Изд-во ИГЕМ, 2000. - С. 345-347 .

3. Ниобий России: состояние, перспективы освоения и развития минеральносырьевой базы. М.: Изд-во ВИМС, 2000. - 113 с. (соавт. Эпштейн Е.М., Усова Т.Ю., Данильченко Н А, Калиш Е.А., Петрова Н.В., Потанин С.Д., Рожанец А.В., Рябкин В.К.) .

4. Минерально-сырьевая база ниобия России - состояние и перспективы развития // Материалы I Межотраслевого совещания «Сырьевая база ниобия России и перспективы ее эффективного освоения». М.: Изд-во ВИМС, 2001 .

- С. 3-4. (соавт. Машковцев ГА, Эпштейн Е.М.) .

5. Освоение месторождений ниобия Зиминско-Тагнинского рудного района - актуальная задача современной России //Доклады 1ой научной конференции «Минерально-сырьевая база и геоэкология». М: Изд-во ИМГРЭ, 200Z - С. 63-68 .

6. Ультрабогатые редкометалльные руды Томтора и проблемы их освоения // В кн.: Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб.: Изд-во ВНИИОкеангеология, 2002. - С. 741-752. (соавт. Эпштейн Е.М., Данильченко Н А, Толстов А.В.) .

7. Большетагнинское месторождение ниобия - объект первоочередного освоения в России // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. М.:

Изд-во ВИНИТИ, 2002. №10. - С. 2-9. (соавт. Быховский Л.З., Тигунов Л.П.) .

8. Перспективы обеспечения производства труб большого диаметра отечественным ниобием // Материалы Международной Недели металлов. М.: Издво ГД ФС РФ, 2003. - С. 32-33 .

9. Современный потенциал минерально-сырьевой базы ниобия России // Материалы конференции «Минерально-сырьевые ресурсы тантала, ниобия, бериллия, циркония и фтора: геология, экономика и технология». УстьКаменогорск, 2003. - С. 46-47. (соавт. Машковцев Г А, Эпштейн Е.М.) .

10. Российский ниобий - основа развития производства высококачественной металлопродукции // Координатор инноваций. М., 2003. №1. - С. 14-17 .

11. Управление качеством и комплексностью товарной руды при освоении пирохлоровых месторождений России // Материалы конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». М., 2003. - С. 128-130. (соавт. Рябкин В.К.) .

Заказ № 9 Тираж 100 экз .

РИЦ ВИМСа 2004 г .






Похожие работы:

«АСЕЕВА Ольга Владимировна ВИРТУАЛИЗАЦИЯ СОЦИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МОЛОДЕЖИ В СЕТЕВЫХ СООБЩЕСТВАХ Специальность 22.00.04 – социальная структура, социальные институты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социо...»

«МАЙСТАТ МАКСИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ НАЛОГОВЫЙ ФЕДЕРАЛИЗМ В КОНТЕКСТЕ РЕАЛИЗАЦИИ РЕГИОНАЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ (ОПЫТ РОССИИ И США) Специальность 23.00.02 – политические институты, процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертаци...»

«ЮРКОВА Ольга Николаевна Неформальные практики в системе муниципального управления 22.00.08 – социология управления АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Белгород 2016 Работа выполнена на кафедре социальных технологий ФГАОУ ВО "Белгородск...»

«ДУБРАВСКАЯ Екатерина Семеновна ЛУИДЖИ ДАЛЛАПИККОЛА И ЕГО ВОКАЛЬНАЯ ЛИРИКА Специальность 17.00.02 — Музыкальное искусство АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата искусствоведения Москва — 2013...»

«Бондаренко Сергей Васильевич СОЦИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ВИРТУАЛЬНЫХ СЕТЕВЫХ СООБЩЕСТВ 22.00.04 Социальная структура, социальные институты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора социологических наук Ростов-на-Дону Работа выполнена в...»

«СТОЯНОВА Анна Викторовна Электроакустическая композиция Янниса Ксенакиса Специальность 17.00.02 Музыкальное искусство АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата искусствоведения Москва 2016 Работа выполнена в Российской...»

«Страхов Максим Владимирович ОПТИМИЗАЦИЯ КОММУНИКАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В УПРАВЛЕНИИ ОРГАНИЗАЦИОННЫМИ ИННОВАЦИЯМИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ Специальность 22.00.08 – "Социология управления" АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степе...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.