17.09.2019
На сегодняшний день услуги профессионального клининга пользуются большим спросом среди разнообразных коммерческих учреждений и...


17.09.2019
На сегодняшний день многие люди относятся к подоконнику как к чему-то само собой разумеющемуся и применяют его, как максимум, в...


17.09.2019
На сегодняшний день автоматизация производственных процедур является важнейшим этапом развития любой компании. Ленточный конвейер...


17.09.2019
Мебель из дерева издревле является наиболее популярной. Известно, что даже трон у египетского Фараона был выполнен из массива...


17.09.2019
В нынешнем темпе жизни городского жителя, очень часто можно наблюдать картину, когда окружающая среда настолько начинает влиять...


16.09.2019
Выбор букмекерской конторы – важный этап, без правильного прохождения которого успешная и длительная игра на ставках будет просто...


Лейкоксеновые и лейкоксен-ильменитовые россыпи в связи с ильменитоносными метапелитами

23.08.2019

Россыпные месторождения и проявления этого промышленного типа располагаются на площадях древних складчатых поясов протерозойского и рифейского возраста с развитием метаморфизованных терригенных пород различных ступеней регионального метаморфизма или в их обрамлении (Тиманский кряж, северное побережье Таймыра и др.). Крупнейшей в мировом масштабе провинцией развития россыпей данного типа являются Средний и Южный Тиман, лейкоксеновые и ильменит-лейкоксеновые россыпи которого, имеющие девонский возраст, подверглись интенсивному воздействию эпигенетических процессов, обусловленных присутствием углеводородов. На территории Тимана известно несколько перспективных площадей развития титановых россыпей (рис. 76,А), Все они стратиграфически привязаны к средне-верхнедевонскому уровню (на Северном Тимане также к нижнему карбону), а пространственно тяготеют к поднятиям допалеозойского фундамента. В пределах последних размывались ильменитоносные породы рифейского возраста, представленные тремя основными фациями: зеленых сланцев, эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой. Всего В пределах Тиманского кряжа насчитывается около семи таких площадей. Наиболее изученными и крупнейшими по запасам TiO2 россыпными месторождениями в осадочном платформенном чехле являются Ярегская лейкоксеновая нефтеносная россыпь в Ухтинском районе на Южном Тимане и Пижемская ильменит-лейкоксеновая ненефтеносная россыпь на Среднем Тимане.

Ярегская россыпь, находящаяся на территории Республики Коми, представляет собой образование, уникальное во многих отношениях. Это крупнейшее в мире россыпное месторождение титана. На сегодняшний день Ярегское месторождение заключает почти половину (49,2%) всех балансовых запасов титана России. Оно имеет своеобразный минеральный состав — ее главным и практически единственным промышленным минералом является лейкоксен. Важная особенность месторождения — пространственная и генетическая сопряженность с одноименным месторождением тяжелых нефтей. Причем титаноносные песчаники среднего-верхнего девона (эйфель-нижний фран) являются коллекторами нефтей и сопутствующих пластовых вод. Контуры промышленных запасов нефтяного месторождения и лейкоксеновой россыпи частично перекрываются. Ближайшим аналогом Ярегского месторождения служат нефтеносные россыпи района Атабаска в Канаде, но значительно меньшие по масштабу.

Месторождение расположено на восточном склоне Южного Тимана (Тиманского кряжа), в тектоническом отношении представляющего собой область тектоно-магматической активизации байкальских структур, произошедшей на рубеже венда-кембрия, с последующим инверсионным воздыманием в эпоху герцинского тектоногенза. Район самого месторождения находится в центральной части крупной (длиной 690 км и шириной 200 км) Ухтинской брахиантиклинали, сформированной на месте Верхне-Ижемской нижне-среднедевонской наложенной впадины. От осевой зоны Тимана, где обнажаются древнейшие рифейские породы, Ухтинская брахиантиклиналь отделена системой внутренних впадин, образовавшихся на месте поднятий фундамента.

В строении района принимают участие породы двух структурных ярусов (см.рис. 76,Б). Нижний структурный ярус образован породами рифейского возраста и состоит из двух подэтажей, разделенных угловым несогласием. В пределах Ухтинской антиклинали нижний из них представлен свитой крутопадающих темно-серых сланцев с прослоями кварцитов и признаками размыва в верхней части, а верхний — более полого залегающими кварцитами и конгломератами воднинской свиты с характерной галькой голубого кварца и перекрывающих их темно-серыми, черными ильменитсодержащими сланцами ярегской свиты, которые и являются основными источниками титановых минералов, а также, по-видимому, монацита (куларита) в девонских россыпях. По степени метаморфизма эти породы отвечают относительно высокой ступени метаморфизма (биотит-хлоритовая субфация зеленых сланцев), что и обуславливает присутствие в них, особенно в графитизированных разностях, ильменита и сфена, дающих начало титановой минерализации в девонских породах.

Породы рифейского складчатого основания местами прорваны гранитоидами. С этапом тектоно-магматической активизации связаны также проявления карбонатитов, сопровождаемых полями щелочных метасоматитов с редкометалльно-редкоземельной минерализацией (абсолютный возраст около 600 млн лет). Палеозойский магматизм представлен додевонскими кимберлитами, а также входящими с состав верхнего структурного яруса локально развитыми образованиями трапповой формации (базальтами, диабазами и туффитами) нижнефранского возраста. На участке Ярегского месторождения последние располагаются внутри границ продуктивного нефтеносного пласта.

Породы рифейского складчатого основания, в том числе ильменито- и сфеноносные сланцы подверглись в досреднедевонское время интенсивному выветриванию латеритного типа, что способствовало дальнейшему высвобождению россыпеобразующих минералов и переотложению их в россыпи.

Литологический состав средне-верхнедевонских отложений Ухтинской антиклинали отражает их принадлежность к олигомиктовой терригенной формации наложенных впадин. В основании разреза залегает толща базальных песчано-глинистых отложений (бийские слои эйфельского возраста), на которые с размывом ложатся обогащенные лейкоксеном полимиктовые асфальтитоносные и нефтеносные конгломераты, гравелиты и песчаники живетского-низов нижнефранского ярусов, разделенные пачкой маноминеральных кварцевых мелкозернистых песчаников в прослоями аргиллита (рис. 77). Они заключают основной пласт россыпи. От вышележащего пласта он отделяется (в направлении снизу вверх) пачкой аргиллитов, пластовой залежью базальтов и туффитов. Верхний (второй) пласт приурочен к толще серых глин с прослоями битуминозных и нефтенасыщенных мелко- и среднезернистых мономинеральных кварцевых песчаников, обогащенных лейкоксеном. В основании пласта залегают аргиллиты; наиболее обогащены лейкоксеном мелкогалечные разности- Указанные осадки формировались в прибрежной зоне мелководного бассейна; снос материала происходил с суши, располагавшейся западнее. Сами осадки в литодинамическом отношении отвечают волновой и волно-прибойной зонам.

Первые сведения о титановой (лейкоксеновой) минерализации Ярегского нефтяного месторождения относятся к 1939 г. и были получены при изучении вещественного состава I, II и III нефтеносных пластов, а в 1941-42 г. В.А. Калюжным были выделены два горизонта нефтенасыщенных россыпей титана — в отложениях III нефтяного пласта. В 1956-60 гг. в результате детального изучения месторождения сложилось представление об Южном Тимане как о новой провинции ископаемых титановых россыпей. Было установлено, что наиболее богатые промышленные россыпи приурочены к базальным горизонтам живетского, а на востоке верхнеэйфельского возраста, залегающим непосредственно на размытой поверхности фундамента. Именно эти слои заключают и III продуктивный нефтеносный горизонт, мощностью до 106 м, который является одним из главных коллекторов нефти и газа во всей Тимано-Печорской провинции.

В целом Ярегское россыпное месторождение лейкоксена представляет собой многоярусную метаморфизованную россыпь прибрежно-морского генезиса, залегающую на глубинах 150-280 м от современной поверхности, с чрезвычайно высокими содержаниями лейкоксена — до 40% в отдельных горизонтах. Рудоносная залежь имеет протяженность 19 км при ширине 3-5 км.

В пределах месторождения в разрезе различаются три самостоятельных рудоносных пласта, называемые соответственно Нижняя, Средняя и Верхняя россыпи. Нижний пласт мощностью до 45 м сложен лейкоксен-кварцевыми песчаниками и заключает Нижнюю россыпь. Прослои аргиллитов и алевролитов встречаются в ее составе преимущественно в основании либо в верхах разреза, который венчается так называемыми «надрудными алевролитами» мощностью до 10 м. Средняя пачка мощностью до 65 м сложена кварцевыми мелко- и среднезернистыми песчаниками, практически безрудными; местами они приобретают разнозернистый характер и обогащены лейкоксеном (Средняя россыпь); прослои аргиллитов преобладают в средней части пачки. В кровле нижнего, III нефтеносного пласта залегает пачка грубозернистых полимиктовых песчаников, неравномерно обогащенных лейкоксеном (Верхняя россыпь).

Вся описанная толща на участке Ярегского месторождения перекрыта аргиллитами (т.н. надпластовыми аргиллитами) мощностью 10 м, туфогенной толщей мощностью 40-60 м с пластовыми телами диабазов и базальтов и нижнефранскими глинами мощностью более 100 м с маломощными нефтеносными пластами IIa и I. Все они не содержат титановой минерализации. Выше по разрезу и на флангах структуры развиты терригенно-карбонатные породы франского возраста, а за пределами района, на крыльях складки — фаменские, каменноугольные и пермские известняки с прослоями глин, уходящие под юрские пески. Мощность чехла четвертичных отложений колеблется от 2 до 80 м.

Все балансовые запасы месторождения приурочены к Нижней россыпи. Она представляет собой мощную пологозалегающую (угол 15°) залежь с равномерным оруденением и относится по Классификации ГКЗ к I группе месторождений по сложности строения. При средней мощности россыпи около 14 м, средняя мощность балансовых руд составляет 13 м.

Средняя россыпь сохранилась в пределах месторождения в виде крупной линзы мощностью от 0 до 13.4 м (средняя 3.48 м) только в южной части месторождения. Верхняя россыпь, имеющая среднюю мощность около 3 м, залегает непосредственно на Средней. Обе они относятся ко II группе месторождений Классификации ГКЗ и играют незначительную роль в общих запасах титана.

Руды Нижней и Средней россыпей существенно олигомиктовые лейкоксен-кварцевые, Верхней — полимиктовые, с примесью дресвы и обломков метаморфических сланцев и с большим содержанием сидерита. Из тяжелых минералов в Нижней россыпи присутствуют также циркон (менее 1% концентрата), золото (0.5-29 мг/т), титановые минералы — анатаз, ильменит, рутил, брукит, сфен, а также сидерит (1-2%), пирит, магнетит, турмалин, ставролит, хлорит, битумы.

Главный минерал россыпи — лейкоксен представляет собой рутил-анатаэовую матрицу, густо импрегнированную тончайшими, микродисперсными включениями кремнезема. Встречаются также рутилизированные, брукитовые и рутил-брукитовые псевдоморфозы (рис.78). Лейкоксен содержит (%): TiO2 — от 50 до 65, SiO2 — до 50, Fe2O3 — около 12, Al2O3 — в среднем 3.4, CaO — 0.3, ZrO2 — 0,03-0.06, S — 0.15, TR — 0.04-0.07, Nb, Cr, Р.

Проблемой формирования уникального минерального состава Ярегской россыпи детально занимался В.А. Калюжный, который показал, что мономинеральный лейкоксеновый характер ее титановой минерализации есть результат специфического эпигенетического преобразования исходных титановых минералов из метапелитов рифейского возраста — в различной мере лейкоксенизированного ильменита и сфена в специфической водно-газо-нефтяной среде, сформировавшейся с момента возникновения газо-нефтяых залежей и сопутствующих им вод, предположительно в конце перми- начале триаса. Начиная с этого периода, как указывает В.А. Калюжный, в нефтеносных россыпных месторождениях сложились оптимальные окислительно-восстановительные условия для процессов изменения железистых титанатов и их превращения в псевдоморфозы лейкоксена. Факторами этого процесса явились флюиды органических и неорганических кислот, растворенные в водах и находящиеся в виде окклюзии в нефти, а также литостатическое давление и геотермический градиент. При этом устанавливается важный факт: нефть-гидрогенные (асфальтитоносные, залегающие на глубине более 600 м, и нефтенасыщенные — на глубинах 130-180 м и более) россыпи являются лейкоксеновыми, в то время как одновозрстные им, но ненефтеносные россыпи, лежащие вне структурных коллекторов, имеют ильменит-лейкоксеновый состав.

В целом рудные пески Ярегского месторождения отличаются наиболее высокими по сравнению с другими россыпными месторождениями содержаниями TiO2; они в 3-5 раза выше, чем в комплексных титано-циркониевых или в мономинеральных ильменитовых россыпях. По содержанию диоксида титана в пределах балансового контура месторождения различаются три типа руд.

А — богатые (11-14, до 19% TiO2), с крупным и мелким лейкоксеном, с низким содержанием сидерита (1-2% FeO), грубо- и разнозернистые, неглинистые.

Б — относительно богатые (9-11% TiO2), с крупным и мелким лейкоксеном, с переменным содержанием сидерита, разнозернистые, местами мелкозернистые.

В — относительно бедные (7-9% TiO2), с мелким лейкоксеном, с сидеритом, мелко- и тонкозернистые, более глинистые.

Как указывалось выше, Ярегская россыпь относится к числу крупнейших титановых россыпных месторождений мира. Суммарные подсчитанные и утвержденные запасы диоксида титана в ней при среднем содержании около 11% составляют десятки млн т, причем основные балансовые запасы TiO2 заключены в нефтеносных песках Нижней россыпи с содержанием нефти более 5% (среднее — 8.7%).

Запасы этого месторождения способны обеспечить работу горно-обогатительного предприятия на десятки лет при производительности многие миллионы тонн руды в год. Развитие предприятия однако сдерживается сложными горно-техническими (наличием зон трещиноватости и многих водоносных горизонтов, присутствие рудничного газа, склонностью нефтеносной руды к самовозгоранию и пр.). До настоящего времени ведется только опытная добыча руд шахтным способом из нефтеносного пласта на уровне 0.5-0.7 млн т/год при проектной добыче около 4 млн т/год.

Главная же проблема освоения Ярегского россыпного месторождения связана с технологическими трудностями, причем не столько получения кондиционного лейкоксенового концентрата, сколько его дальнейшей переработки для получения готовой титановой продукции. Пески представляют собой нетрадиционный вид титанового сырья как в силу своей нефтеносности и платности, что определяет специальные методы их добычи, так и из-за тесного срастания в зернах лейкоксена оксидов титана с кремнистым веществом.

На сегодняшний день технологическая схема обогащения включает дробление и тонкое измельчение руд, флотацию с полученим коллективного нефте-титанового концентрата, с последующим отжигом нефти, который предполагается заменить экстракцией нефти легкими углеводородами. Извлечение диоксида титана во флотационный концентрат составляет 76-85%. Последний содержит (%): TiO2 — 43-53, SiO2 — 34-48, Fe2O3 — 2-5, CaO — 0.1-0.2, MgO — 0.3-0.5, MnO — 0.02-0.05, P2O5 — 0,1-0.3; во флотоконцентрате накапливается также циркон, присутствуют РЗЭ, Ta, Nb, Zr, V. Из -за описанных выше свойств лейкоксена механическими методами снизить содержание кремнезема до уровня ниже 30% не удается, что и является одним из главных препятствий для его переработки по известным технологиям, Высокие содержания кремнезема во флотоконцентрате делают его неприемлемым для плавки на шлак, трудность вскрытия лейкоксена — для сернокислотной переработки, а низкие содержания железа — для получения искусственного рутила.

АО «Яреганефть» и АО «Комититан» разработали технологию использования получаемого после отжига нефти продукта для производства кремнисто-титанового пигмента. Путем хлорирования флотационного концентрата возможно также получение тетрахлорида титана и кремния. Кроме того, в лабораторных установках апробирован также метод автоклавной плавки с получением «богатого» автоклавного продукта с содержанием TiO2 78-82% (используемого для получения пигментного диоксида титана), автоклавного шлака с содержанием TiO2 до 45% (для получения керамики) и попутно получаемого метасиликата Na (жидкого стекла). После кислотной обработки первого из них получен продукт с содержанием TiO2 95%, не уступающий по своим качествам искусственному рутилу и называемый на Яреге «рутилином». Установлено также, что редкие земли, Ta и Nb накапливаются в продуктах химико-металлургического передела лейкоксенового концентрата, а Be, изначально присутствующий в растительном веществе, — в пенном продукте флотации.

Тем не менее, перспективы создания здесь основной рудной базы титана России расцениваются пака отрицательно, Зто подтвердил и ряд иностранных фирм, знакомившихся с этим объектом («Дюпон», «Би-Эйч-Пи» и др.). К тому же отсутствуют достоверные сведения о радиоактивности концентратов, есть данные об их токсичности.

Подтверждением гипотезы В.А. Калюжного о парагенетической связи лейкоксеновой минерализации с наложенной нефтеносностью пласта, является присутствие в пределах провинции одновозрастных лейкоксен-ильменитовых ненефтеносных россыпей (например, Умбо-Пижемского района). Одна из них Пижемская россыпь была открыта в 1960 г. Продуктивные отложения россыпи залегают непосредственно на ожелезненных ильменит-и лейкоксенсодержащих рифейских сланцах. Их разрез начинается слабоожелезненными конгломератами мощностью более 1 м, выше по разрезу сменяющимися Чередованием слабоожелезненных и сероцветных песчаников мощностью около 5 м, на которые с размывом ложатся мелкогалечные конгломераты, вновь переходящие вверх по разрезу в песчаники (в сумме 7.7 м), а затем в переслаивание полимиктовых гравелитов и кварцевых косослоистых песчаников с прослоями алевролита (16.4 м). Венчает разрез пачка косослоистых песчаников олигомиктового состава (3.1 м) и алевролиты. Рудоносными являются грубозернистые кварцевые песчаники, гравелиты и конгломераты. Все они обладают текстурами, свидетельствующими об их образовании в зоне пляжа. Суммарные содержания титановых минералов, в основном концентрирующихся в классе -0.25+0.1 мм, составляют десятки — первую сотню кг/г3. Они представлены ильменитом (около 50%), лейкоксенизированным ильменитом (25-30%) и псевдоморфозами лейкоксена (15-20%). Последние содержат от 7 до 25% включений, как правила, образованных кварцем, реже серицитоподобной слюдой. Умбо-Пижемские титановые россыпи не изучены детально, однако суммарные ресурсы диоксида титана в них оцениваются, согласно экспертным оценкам, как соизмеримые с запасами Ярегского месторождения.

Кроме описанных двух площадей, в пределах провинции известны и другие перспективные площади с развитием средне-верхнедевонских ильменит-лейкоксеновых (не содержащих нефти) россыпей: в пределах Порожской структуры в 30-35 км севернее г.Ухты, в области Нинья-Варыкской структуры, в 40 км юго-западнее г.Ухты, а также верхнедевонских-нижнекарбоновых россыпей на Северном Тимане (россыпи Сувойная фаменского и Пембой визейского возраста). Характерно, что россыпи Северного Тимана не являются титановыми в строгом смысле слова; это типичные комплексные ПМР с характерной полиминеральной ассоциацией циркон-ставролит-ильменитового типа с примесью золота.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна