Россыпи в XXI веке

Изложенные ранее данные позволяют нам высказать некоторые соображения о существующей и прогнозируемой роли россыпных месторождений в удовлетворении потребности человечества в минеральных ресурсах и в различных видах хозяйственной деятельности.

Можно суммировать следующие общие черты россыпей как самостоятельного класса месторождений седиментогенной серии, отличающие их по ряду существенных признаков от других источников минерального сырья. Россыпи формируются на земной поверхности, в области взаимодействия трех оболочек земли — литосферы, гидросфера и атмосферы, т.е. в пределах пространства, являющегося средой обитания и основной хозяйственной деятельности Человека. Напомним, что сфера россыпеобразования объемлет всю поверхность суши, кроме областей материкового оледенения (и то, за исключением его краевой зоны). Она захватывает область волнового воздействия морей и практически совпадает с Земной поверхностью, лишь в исключительных случаях (формирование карстовых и инфлювиальных россыпей) распространяясь до глубины 50-100 м. Современное россыпеобразование происходит на наших глазах, причем промышленные концентрации россыпных минералов при благоприятных условиях возникают в отрезки времени, соизмеримые с историческим периодом (все голоценовые россыпи) и даже в более короткие временные интервалы. Существуют богатые рудные (россыпные) залежи, возникающие («возобновляемые??) в течение годового и даже более коротких циклов, например, сезона штормов (титано-циркониевые россыпи современных пляжей), сезонного паводка (носовые россыпи золота, алмазов, агатов и др.).

Иными словами, сфера современного россыпеобразования характеризуется теми же физико-химическими параметрами среды, что и среда обитания Человека. Более того, сама человеческая деятельность породила новый тип россыпных месторождений — техногенные россыпи (отвальные — при отработке россыпей и гравитационно обогащенные хвосты рудных и россыпных месторождений). Это позволяет считать, что в формировании современных россыпей участвует еще одна оболочка земли — ноосфера, в понимании В.И. Вернадского, или техносфера.

В основе формирования россыпей лежит миграция вещества преимущественно в кристаллической форме, которая осуществляется различными средами, преимущественно водной. Основной механизм россыпеобразования заключается в последовательном выпадением минеральных зерен и их агрегатов при изменении динамических параметров транспортирующей среды и их концентрации на определенных гравитационных седиментационных барьерах. Именно эта последовательность лежит в основе большинства схем обогащения россыпных месторождений. В различных обогатительных установках для извлечения полезных компонентов различной плотности и массы используются те же концентрационные механизмы, что и при формировании россыпей: сегрегационный (обеспечивающий остаточную концентрацию рудных минералов и их агрегатов на месте); гравитационнодиффузный (концентрация наименее подвижных классов минералов); миграционно-остаточный (концентрация относительно подвижных классов рудного материала), миграционный (концентрация россыпеобразующих минералов малой крупности и невысокой плотности — в россыпях дальнего переноса). Иными словами, процессы концентрации и извлечения рудных минералов россыпей осуществляются при одних и те же характеристиках среды, подчиняясь общим законам кинетики и (гидро)динамики.

Применительно к россыпям во всей отчетливости проявляется проблема энергетической классификации месторождений, поднятая в 1935 г. Н.М. Федоровским и А.Е. Ферсманом, в которой энергетические затраты на извлечение полезного компонента соотносятся с энергоемкостью процессов, приводящих к образованию данных месторождений. Сходную точку зрения о тождественности процессов рудообразования и извлечения рудных компонентов высказывают К.Г. Бровин с соавторами применительно к подземному выщелачиванию гидрогенных месторождений. Они указывают, что «...общность экзогенного эпигенетического рудообразования и подземного выщелачивания.... заложена в самой природе рассматриваемых процессов, их физико-химической сущности», причем полезные компоненты в этом случае целесообразно в целом извлекать в последовательности, обратной их осаждению на природных геохимических барьерах.

С энергетических позиций россыпи следует рассматривать как существенно менее энергоемкие объекты добычи по сравнению с аналогичными коренными месторождениями (в среднем в 8-10 и более раз), что определяется физико-химическими параметрами среды их образования.

С экологических позиций, обогащение россыпей — один из наиболее щадящих видов горнорудной деятельности, оказывающих минимальный прессинг на окружающую среду (при условии выполнения необходимых защитных мероприятий — создания дамб, отстойников и пр.), поскольку в основе своей оно опирается на процессы, действующие в естественных условиях земной поверхности (в отличие от обогащения многих коренных руд). Соответственно, усложнение процессов россыпеобразования (миграция полезного компонента в связанном состоянии, наложение процессов химической миграции рудного вещества, эпигенетические преобразования, литификация, метаморфизм) влечет за собой усложнение и схем обогащения россыпей с применением процессов и реагентов, чуждых поверхностной оболочке Земли.

Какие же тенденции определяют, с нашей точки зрения, судьбу россыпных месторождений в будущем веке?

1. В широко обсуждаемой в настоящее время концепции устойчивого развития Земли и Человечества в XXI веке, проблема использования минеральных ресурсов планеты занимает видное место. При этом пристальное внимание уделяется ориентации на крупные и уникальные месторождения, освоение которых создает более локальное воздействие на среду, нежели освоение значительного числа менее крупных объектов. Проблема крупных и уникальных месторождений широко обсуждается в последние годы на многих международных совещаниях самого разного уровня (IX Симпозиум МАГРМ, 1994 г., XXX Международный геологический конгресс, 1996 г., 3-й Симпозиум SGA, 1996 г. и др.).

Достаточно актуальна эта проблема и в россыпной геологии, особенно если учесть, что в последние десятилетие произошло открытие целого ряда россыпных месторождений весьма крупного ранга, во многом изменившее наши представления о дальнейших перспективах расширения сырьевой базы многих видов минерального сырья за счет россыпей,

В связи с этим прогнозирование и поиски крупных и уникальных россыпных месторождений — одна из узловых проблем геологии россыпей. Поскольку крупные россыпные месторождения возникают в уникальных геологических ситуациях, характеризующихся оптимальным сочетанием факторов, контролирующих уровень концентрации рудного вещества, к ним не применимы в полной мере модели, описывающие обстановки формирования рядовых месторождений. При этом региональные факторы отступают на второй план, определяя общий потенциал россыпной провинции или района, отчасти узла. Анализ показывает, что среди региональных россыпеобразующих факторов для россыпей ближнего сноса только присутствие кор химического выветривания (и то не всегда) может иметь существенное значение для возникновения крупных и особо крупных месторождений.

Неприменными условиями для возникновения Крупных россыпей ближнего сноса практически всех минеральных типов (золотых, платинометалльных, редкометалльных, оловянных и др.) являются следующие.

(1) Унаследованное развитие системы «коренной источник — форма-коллектор», определяющее стабильные условия подпитки россыпи на протяжении длительного периода времени и участие промежуточных коллекторов без сколько-либо существенного размыва и рассеяния рудного вещества; этот фактор является решающим при возникновении гигантских россыпей минералов платиновой группы и золота, возглавляющих ряд миграционной способности по значениям по Кгу. По сути все золото- и платинононосные россыпи-гиганты (Бодайбо, Чай-Юрье, Берелех, Кондер-Уоралган и др.) отвечают этим условиям.

(2) Длительный возрастной диапазон формирования россыпи (10-15 и более млн лет).

(3) Тесная пространственная совмещенность формы коллектора и коренного источника, которая может быть описана некоторыми формализованными параметрами, а также численными имитационными моделями. Она особенно важна для россыпей минералов, обладающих умеренно высокими и средними значениями Kгу (кассситерит, вольфрамит, тантало-ниобаты, киноварь и др.).

(4) Приуроченность россыпей к локальным структурно-денудационным ловушкам, в качестве которых выступают; а) долины унаследованного развития, в том числе грабен-долины; б) тектонические уступы и приразломные впадины; в) эрозионо-карстовые либо эрозионно-структурно-карстовые депрессии; г) малые озерные ванны, которые имеют особое значение для концентрации малоустойчивых минералов и минералов невысокой плотности (с низкими значениями Kгу), способных накапливаться лишь в условиях низконергетических обстановок.

Для россыпей дальнего переноса (комплексных редкометалльно-титановых, некоторых алмазоносных и россыпей тонкого золота) эти факторы существенно иные. При благоприятных региональных условиях, определяющих возможность появления продуктивных формаций, также важнейшую роль играют локальные факторы;

(1) Определенные соотношения площадей развития первичных источников или промежуточных коллекторов с непродуктивными породами (коэффициент локальности Г.С. Момджи, индекс продуктивности китайских авторов.

(2) Особенности строения и развития определяющих локализацию россыпей динамически однородных участков береговой зоны с независимым от соседних участков берега потоком наносов.

(3) Устойчивость развития этих систем во времени, определяющая продолжительность формирования россыпной залежи и ее толерантность по отношению к локальным перестройкам, размывам и деформациям.

Именно открытия крупнейших и уникальных по масштабу россыпных месторождений, как в старых горнорудных районах, так и на новых территориях, произошедшие в последние два десятилетия, показывают, что ресурсы этого класса россыпных объектов далеко не исчерпаны и определятся несколькими факторами:

— развитие теории россыпеобразования и минерагении россыпей;

— рост потребности и изменение коньюктуры минерального сырья;

— научно-технический прогресс в геологоразведочной и горнорудной отраслях;

— социально-экономические, политические и экологические факторы.

2. Вместе с тем, именно экологические, экономические и социальные факторы могут вносить серьезные коррективы в ориентацию исключительно на крупные и уникальные месторождения. Известно, что в отдельные периоды развития экономики возникает острая потребность в том или ином виде сырья, которая стимулирует интерес к малым месторождениям. Пример россыпных месторождений золота, число которых только на балансе России составляет почти четыре тысячи (среди них большинство мелких), показывает, что быстрая окупаемость затрат, иногда в течение одного промывочного сезона, и высокая рентабельность предприятий будут и впредь определять неизменный интерес предпринимателей к мелким, но высокорентабельным россыпям.

В случае отработки комплексных россыпей, в которых нерудная часть, обычно утилизируемая предприятиями местной промышленности (пески, глины, каолин), составляет значительную долю в выпуске товарной продукции, мощность горнодобывающего предприятия будет ограничиваться возможностями реализации этой продукции на местном рынке. Как один из примеров влияния факторов социального и экологического характера могут быть указаны случаи, когда изъятие значительных площадей сельхозугодий или лесов, особенно в районах с большой плотностью населения, может сдерживать развитие мощностей проектируемых предприятии по отработке россыпей (Центральное месторождение в Тамбовской области и Бешпагирское — в Ставропольском крае).

Иными словами, концепция устойчивого развития горнорудной промышленности за счет преимущественно крупных уникальных месторождений имеет серьезные ограничения, которые в полной мере мере распространяются на россыпи. Среди последних средние и мелкие месторождения еще долго не утратят своей роли.

3. Следует учитывать, что наша страна, ранее проводившая политику полного сырьевого самообеспечения, долгие годы лишь в малой степени пользовалась преимуществами международного перераспределения минерального сырья. Переход к рыночной экономике и выход на международный сырьевой рынок заставляют не только переоценивать минерально-сырьевую базу, созданную за предыдущий период, но и при определении дальнейших направлений геологоразведочных работ ориентироваться, как правило, на цены мирового рынка и/или договорные цены на продукцию горнодобывающих предприятий. Это в полной мере относится и к россыпным месторождениям.

Этот фактор, наряду с новыми теоретическими разработками учения о россыпях, научно-техническим прогрессом в добыче и обогащении россыпей, колеблющимся спросом на минеральное сырье, меняют сложившиеся представления о промышленной ценности тех или иных типов россыпных месторождений. Следствием этих процессов явилось появление новых и нетрадиционных промышленных и потенциально-промышленных типов россыпей.

4. Оставаясь на ближайшее будущее, во всяком случае в первой трети XXI века, одним из наиболее привлекательных для быстрого промышленного освоения типов месторождений, россыпи как крупнейший класс месторождений полезных ископаемых не только сохранят свой потенциал, для отдельных видов минерального сырья еще не полностью реализованный, но и могут повысить свое значение в обеспечении потребности многими видами минерального сырья, относящегося к числу стратегических видов.

Для Российской Федерации, и в определенной мере для других стран СНГ, эта картина по отдельным видам сырья может быть оценена следующим образом.

4.1. Сырьевая база россыпного золота, несмотря на длительную и весьма интенсивную эксплуатацию и значительную степень истощенности, остается достаточно прочной. Только в России даже при существующем состоянии по достигнутому уровню добычи она обеспечит горно-добывающие предприятия на срок около 15 лет, сохраняя тем самым заметное значение золотоносных россыпей в XXI. Прогнозируется возможность существенного прироста сырьевой базы россыпного золота с учетом: (а) открытия и оценки новых золотороссыпных районов и провинций на основе реализации имеющегося поискового задела (Русская и Сибирская платформа, Карело-Кольский регион, Северный Кавказ в России, Предкарпатский и Закарпатский прогибы и др. на Украине и др.; (б) открытия новых месторождений, прежде всего россыпей тектонических приразломных впадин — в новых и старых районах; (в) привлечения новых технологий добычи и извлечения мелкого и тонкого золота из высокоглинистых россыпей, которые позволят реализовать потенциал золотоносных кор выветривания, полигенных россыпей карстовой фациальной области, россыпей куранахского типа и др.; (г) использования потенциала техногенных россыпей в старых золотодобывающих районах, а также техногенных хвостов горнорудных предприятий, перерабатывающих железистые кварциты (КМА, Оленегорское); (д) попутного извлечения золота их россыпей других минеральных видов — платинометалльных, титано-циркониевых, и из месторождений песчано-гравийных смесей, фосфоритов и др..

Существующая структура сырьевой базы россыпного золота и неизменный интерес к этому металлу свидетельствуют, что даже в случае открытия новых крупных месторождений, мелкие и средние россыпи золота еще долго сохранят свое значение.

4.2. В области поисков и разработки россыпей металлов платиновой группы Россия остается лидером на протяжении более чем 200 лет. Новые крупные открытия последних лет, в частности Сейнав-Гальмоэнанского россыпного узла в Корякин с прогнозными ресурсами более 30 т платиновых металлов и установленными перспективами выявления других объектов, свидетельствуют о высокой вероятности выявления новых платинометалльных россыпей, в том числе в относительно хорошо изученных районах, что сохранит лидерство России в XXI веке. Перспективы расширения сырьевой базы платинометалльных россыпей связаны: (а) с выявлением новых россыпных объектов иридисто-платинового типа, как потенциально наиболее крупных к уникальных по масштабу объектов; (б) с оценкой промышленной ценности известных россыпных проявлений иридосминового типа в пределах Тулинского массива, представляющих собой, согласно прогнозным оценкам, крупные по масштабам россыпные месторождения самородного осмия, и поисками аналогичных объектов в районах со сходной тектоно-магматической и геоморфологической обстановкой; (в) с оценкой комплексных платинометалльно-золотоносных россыпей и выделением первостепенных объектов, представляющих промышленный интерес для попутной добычи платиновых металлов.

Наряду с крупными и уникальными россыпными месторождениями, которым будет принадлежать ведущее место в добыче платиновых металлов из россыпей В ближайшее десятилетие, сохранят свое значение мелкие и средние россыпи, особенно комплексные золото-платиновые.

4.3. Сохранение высокого потенциала и даже возрастание роли россыпных месторождений в отдельных видах минерального сырья наиболее ярко проявилось в минерально-сырьевой базе олова. За последние два десятилетия в России доля россыпных месторождений олова в запасах не только не сократилась, но, напротив, произошло открытие целого ряда новых крупных россыпных месторождений нетрадиционных и ранее неизвестных типов. При этом наблюдается пародоксальная картина — масштабы вновь открываемых россыпей значительно превышают масштабы рядовых и даже крупных месторождений россыпного олова, осваиваемых ка более ранних этапах развития оловодобывающей промышленности страны. Именно эти крупные и суперкрупные месторождения, большинство из которых относятся к россыпям тектонических уступов, и будут составлять основу сырьевой базы россыпного олова в XXI веке. Перспективы открытия подобных месторождений-гигантов еще достаточно велики — как в новых районах и провинциях, прежде всего на арктическом шельфе, так и в некоторых старых горнорудных районах.

Вместе с тем, перспективы их освоения в значительной мере сдерживаются сложными природными и экономическими условиями, в которых они находятся, что делает их недостаточно конкурентоспособными по сравнению с разрабатываемыми зарубежными россыпями, даже худшими по качеству.

4.4. Развитие минерально-сырьевой базы редкометалльных россыпей в первую очередь базируется на вовлечении в промышленное освоение уникального Томторского месторождения, переработка ультрабогатых руд которого способна с избытком перекрыть потребность России в большинстве индивидуальных редкоземельных элементов, а также скандия, даже при мощности предприятия 10 тыс т руды в год. Его освоение может оказать также значительное влияние на мировой рынок редких земель и скандия, поскольку все технико-экономические расчеты по Томторскому месторождению проводились по ценам, вдвое ниже мировых. Дополнительным источником получения редких земель могут стать куларитовые концентраты, получаемые попутно при отработке некоторых золотоносных россыпей либо при переработке их техногенных отвалов.

Отработка Томторского россыпного месторождения даже при указанной выше малой производительности сможет обеспечить 15-20% потребности России в ниобии. В то же время запасы Томторского месторождения позволяют увеличить производительность предприятия до 50 тыс т руды в год, при условии реализации редкоземельной продукции.

Перспективы существенно танталовых россыпей на территории СНГ остаются достаточно неопределенными, хотя установлены отдельные регионы, перспективные для их поисков (Сибирская платформа и др.), Проблематичной также остается целесообразность освоения в современных экономических условиях лопаритовых россыпей как комплексного источника получения тантала, ниобия, редких земель и попутного — титана.

4.5. Россыпные месторождения останутся и впредь важнейшим источником получения титана в странах СНГ (в России, Украине, Казахстане), которые обладают значительными разведанными его запасами. Немаловажную роль здесь играет также неконкурентноспособность большинства известных коренных месторождений титана. Подавляющая часть запасов титана России сосредоточена в одном из крупнейших титановых месторождений мира — Ярегском, однако, в силу сложных горно-геологических и минералого-технологических особенностей месторождения, его крупномасштабное освоение в ближайшие годы остается проблематичным.

Вообще следует подчеркнуть, что перспективы освоения различных промышленных типов титановых россыпей в несоизмеримо большей степени, чем для россыпей всех других минеральных типов, определяются технологическими свойствами рудных концентратов (содержанием диоксида титана, хромоформных примесей и шлакообразующих компонентов) и областью их применения — либо для получения пигментного диоксида титана, либо для получения титановой губки. В первом случае главным промышленным типов являются ильменитовые россыпи и ильменитоносные песчаники и туфопесчаники, слабо переработанные в зоне гипергенеза. Однако, их активные запасы связаны только с месторождениями Иршинской группы на Украине, которые в настоящее время в значительной мере отработаны; дальнейшие перспективы титановых россыпей этого типа ограничены. Во втором случае, для получения титановой губки используются титановые концентраты комплексных титаноциркониевых (редкометалльно-титановых) россыпей, запасы которых в России весьма значительны.

4.6. Россыпи этого последнего типа являются, как известно, также основным источником получения цирконовых концентратов во всем мире. Основные перспективы этого типа месторождений в СНГ сосредоточены на территории в России, на Украине и в Казахстане, где известны крупные и уникальные по запасам объекты. Однако почти все разведанные месторождения характеризуются рядовыми и бедными рудами и могут быть конкурентноспособны только при условии их комплексного использования с утилизацией попутных компонентов (ставролит, дистен, силлиманит, гранат, монацит, фосфорит, глауконит, хромит, золото и др.), а также нерудной составляющей продуктивных отложений (кварц, каолин, глины) и пород вскрыши. В связи с этим мощность предприятий в значительной мере может лимитироваться потребностями местной промышленности в хвостах обогащения (строительных материалах). Поэтому перспективы развития и освоения этого типа россыпных месторождений, во всяком случае на ближайшие 15-20 лет, определяются оптимальной мощностью создаваемых на их базе горнодообывающих предприятий, производительность которых может составлять 1-2 млн м3/год, тем более, что предприятия большей мощности создают значительные горно-технические, экологические и социальные проблемы.

4.7. Расширение сырьевой базы россыпей алмазов в последние годы существенно снизилось с преимущественной ориентацией геологоразведочных работ на коренные месторождения, для которых создана весьма эффективная методика поисков и разведки. Однако следует иметь в виду, что именно россыпные месторождения являются источником получения наиболее высококачественных ювелирных алмазов. Сдерживающим фактором отчасти является также то, что для поисков наиболее ценных в этом отношении россыпей, связанных с промежуточными коллекторами, отсутствует сопоставимая по эффективности методика поисков, и их выявление базируется главным образом на результатах крупнообъемкого опробования.

Открытия последних лет позволяют считать, что перспективы алмазоносных россыпей прежде всего на территории России не исчерпаны и связаны как с новыми алмазоносными провинциями (Восточно-Европейская платформа), так и старыми районами, где возможно выявление как блиповерхностных россыпей в связи с промежуточными коллекторами, в том числе крупных объектов, так и древних россыпей разного типа в составе ископаемых терригенных формаций палеозойского, мезозойского И раннекайнозойского возраста.

5. Общими критериями для определения приоритетных направлении в области геологии россыпей и геологоразведочных работ на россыпи в ближайшие десятилетия, т.е. в начале XXI века, являются, с нашей точки зрения, следующие:

— Совершенствование теории россыпеобразования с учетом открытий последних лет, с особым вниманием к изучению закономерностей размещения россыпей в структурах земной коры (общей минерагении россыпей) и нетрадиционных механизмов и обстановок россыпеобразования.

— Реализация Государственной программы развития, использования, воспроизводства и качественного улучшения минерально-сырьевой базы применительно к россыпным месторождениям и разработка на ее основе региональных минерально-сырьевых программ, обеспечивающих баланс федеральных и региональных интересов по использованию и воспроизводству минерально-сырьевой базы.

— Приоритетная оценка прогнозных ресурсов россыпей в районах, характеризующихся благоприятными природными и экономическими условиями, а также в районах с действующими горнодобывающими предприятиями, недостаточно обеспеченными разведанными запасами.

— Системный мониторинг минерально-сырьевой базы с геолого-экомической переоценкой разведанных россыпей с целью выбора первоочередных объектов, пригодных для рентабельной отработки.

— Разработка и внедрение новейших ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих рациональное и комплексное использование недр.