Как сегодня ищут золото? Почему алмаз — самый дорогой минерал? Можно ли полностью заменить его искусственными алмазами? Почему на самой холодной российской территории — в Республике Саха — так много стратегически важных полезных ископаемых? Чем уникальна Якутия?
Об этом — наш разговор с директором Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН членом-корреспондентом РАН Валерием Юрьевичем Фридовским.
— Валерий Юрьевич, вашему институту исполнилось 66 лет. В связи с чем он был создан?
— Предпосылки для организации института появились еще в 1947 г., когда был открыт сектор геологии при образовании Якутской научно-исследовательской базы АН СССР. А первые научные исследования геологии и минеральных ресурсов территории Якутии начались в 1925–1930 гг. во время первой комплексной научной экспедиции, которую организовала Академия наук СССР по просьбе правительства республики.
Работой комиссии руководили С.Ф. Ольденбург, А.Е. Ферсман, Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, В.Л. Комаров. В составе участников этой экспедиции была большая группа геологов, которые впоследствии стали членами Академии наук СССР. Они впервые изучили геологическое строение отдельных регионов Якутии и нашли предпосылки обнаружения крупных месторождений полезных ископаемых.
Образование россыпных месторождений золота.
Уже тогда стало понятно, что территория очень интересная, ею нужно пристально заниматься. Именно с этого периода, сразу после войны, этот край начал достаточно активно изучаться.
К середине 1950-х гг. стало еще более очевидно, что Якутия — очень важный регион нашей страны, обладающий разнообразными стратегически важными видами полезных ископаемых. Именно в это время были сделаны открытия алмазных месторождений (трубки «Зарница», «Мир» и «Удачная»), начали активно осваиваться месторождения золота, угля и другие. В это время был основан трест «Якуталмаз», создано Якутское геологическое управление и его подразделения — экспедиции, начались широкомасштабные работы по геологической съемке территории и составлению государственных геологических карт, проведению поисковых и тематических работ. Возникла необходимость научного обеспечения и сопровождения этих работ. Вполне логичным стало создание в этом регионе крупного института геологии.
— Почему в Республике Саха такие богатые запасы столь ценных природных ископаемых?
— Это уникальная территория площадью около 3 млн км2, на которой проявлены геологические процессы с самых ранних этапов развития Земли — от 3,5 млрд лет назад и до сегодня. В определенные этапы развития этой территории происходили события, приводившие к формированию разнообразных месторождений полезных ископаемых.
— А почему у вас они проявлены, а где-то под Москвой — нет?
— Территория Якутии состоит из двух крупных геологических структур. Это Сибирская платформа, жесткий блок земной коры, который стабилизировался около 2 млрд лет назад, и Верхояно-Колымская складчатая область — территория в геологическом плане активная и по сей день, там идут сейсмические процессы. Но наиболее динамичные геологические события протекали примерно от 160 до 75 млн лет назад. И каждое из них, как правило, сопровождалось формированием различных видов полезных ископаемых.
Формирование месторождения золота в русле реки
Сегодня в таблице Д.И. Менделеева, наверное, нет ни одного элемента, который бы не присутствовал в том или ином виде на территории Республики Саха (Якутия). С этой точки зрения Якутия — удивительный регион. Конечно, изучать геологию здесь можно еще многие десятилетия, еще не все тайны открыты. Мы только начинаем понимать строение и эволюцию этой территории в геологическом смысле, а через это появляется ясность в представлении о закономерностях формирования и размещения месторождений.
— Чем так уникален алмаз как минерал, что его именем назван целый институт?
— Всем известно, что это один из наиболее ценных минералов, который пользуется спросом в ювелирной промышленности, а также в режущих и полировальных изделиях благодаря износостойким свойствам. Уникальные физико-химические свойства алмаза применяются в медицине, электронике и других областях.
— Но говорят, что в техническом отношении искусственные алмазы не уступают по своим качествам настоящим.
— Благодаря уникальным характеристикам отдельных кристаллов природного алмаза его невозможно заменить искусственными кристаллами. Да и в ювелирной промышленности предпочтение отдается природным камням. А с научной точки зрения алмаз несет колоссальную информацию о глубинных процессах, протекавших в недрах нашей планеты в геологическом прошлом.
Этот минерал вместе с сопутствующими ему минералами, входящими в алмазную ассоциацию, и некоторыми породами транспортируется кимберлитовым расплавом с глубин от 200 км. Сегодня мы не имеем возможности получить другую информацию, кроме изучения кимберлитов, о том, какие процессы происходили в геологическом прошлом на таких глубинах. А это очень важно для понимания строения и эволюции нашей планеты, поскольку в данной области знаний еще много неизвестного.
— Вы это поняли?
— Мы это пытаемся понять, изучая конкретные геологические объекты. В частности, я занимаюсь изучением геологии золоторудных месторождений. Мы рассматриваем, как на конкретном историческом интервале происходила эволюция крупных блоков земной коры и формирование месторождений. Образование месторождений — сложный, многоэтапный и довольно продолжительный процесс. Выяснить детали этого процесса — интересная и увлекательная задача со многими неизвестными.
— Что вы как ученый, исследуя золотые месторождения, поняли важного?
— Я долго занимался и сейчас занимаюсь геолого-структурными аспектами формирования и локализации золоторудных месторождений. Дело в том, что они образуются на определенной исторической стадии эволюции крупного блока земной коры, который развивается достаточно длительно. И одна из задач — изучить последовательность деформационных событий в пределах участка земной коры и, соответственно, их связь с конкретным рудным месторождением. Мы хотим выяснить, при каких тектонических, геодинамических условиях формировалось месторождение. Это первый блок вопросов, которыми занимаемся я и моя группа.
Второй блок вопросов — условия рудообразования. Таким образом мы стремимся к тому, чтобы построить геолого-генетическую модель формирования месторождения.
— Какая же тут может быть генетика?
— Не генетика. Генезис — это термин, который обозначает происхождение. Геолого-генетическая модель включает совокупность процессов, приводящих к формированию месторождений. Мы изучаем параметры, состав флюидов, которые осуществляют транспортировку рудных компонентов, исследуем минеральный состав месторождения.
Очень важно при изучении происхождения месторождений определить изотопный состав серы, кислорода, углерода и других минералов. Такой анализ позволяет более точно приблизиться к пониманию источников рудного вещества, потому что они могут быть разнообразными. Это могут быть вмещающие породы, магматические образования, глубинные метаморфические породы, верхне-мантийные резервуары. От этого знания во многом зависит понимание модели, а в дальнейшем — установление ключевых факторов, определяющих формирование и локализацию месторождений. С одной стороны — модель, с другой — прогнозно-поисковые критерии, а это уже мостик к практической деятельности.
— Помню кадры из старых фильмов — как моют песок на речке, находят золото, возникает эйфория, потом конфликт, могут даже убить. Что сейчас представляет собой этот промысел?
— Первый этап как и в прошлом, так и сейчас остается ключевым. Без полевых работ, без геолога с рюкзаком и молотком ничего не происходит. Я каждый год выезжал и сейчас выезжаю в экспедиции.
— А самому доводилось обнаруживать золотое месторождение?
— Да, еще будучи студентом. Во время полевой практики мы вместе с руководителями обнаружили золотую жилу, которая получила название «Университетская».
— Что вы тогда почувствовали?
Но открытию месторождения предшествуют его тщательная разведка, подсчет запасов и постановка их на баланс. И если это происходит, если вы открыли какой-то объект, изучили его, поставили на баланс запасы по существующим требованиям, вот это считается первооткрывательством. Могут пройти десятки лет с момента взятия первой пробы до момента присвоения статуса месторождения.
— Пока идет этот процесс, объект кто-то охраняет?
— Конечно, на каждую территорию или каждое месторождение, на котором выполняются поисковые и оценочные работы, оформляется лицензия. Без лицензии на объекте никакой деятельности, кроме научной, производиться не должно. Если какой-то недропользователь получил лицензию, он утверждает проект и в соответствии с этим проектом и сроками, которые там определены, осуществляются поисковые и оценочные работы. Потом приступают к освоению.
— Всегда ли оказывается, что там действительно есть золото?
— Ресурсы и запасы могут и не подтвердиться, это же природа. Нам кажется, что оно там есть, а разведка показывает, что недостаточно. И тогда лицензия просто сдается и объект ждет очередного инвестора, чтобы с новым подходом, возможно, с использованием новых технологий или в изменившихся экономических условиях приступить к его освоению.
— Какие лаборатории существуют в вашем институте, каковы основные направления научных исследований?
— С самого начала образования института были сформулированы два стратегических направления исследований, которые и по сей день развиваются. Одно направление связано с изучением региональной геологии, тектоники, геодинамики, эволюции земной коры региона. Второе направление связано с изучением месторождений полезных ископаемых — алмазов, благородных и цветных металлов, редких земель и т.д.
Структура института выглядит соответственно. Лаборатории геодинамики и региональной геологии, стратиграфии и палеонтологии занимаются вопросами изучения геологического строения и эволюции земной коры. Лаборатории геологии и петрологии алмазоносных провинций, геологии и минералогии благородных металлов и металлогении непосредственно исследуют закономерности формирования и размещения месторождений. Есть еще особая лаборатория, которая называется «Геологический музей», в ней находится уникальная коллекция минералов и горных пород, встречающихся на территории нашей республики, начиная с образцов с включениями алмаза и золота и заканчивая метеоритами.
В последнее время актуальным и востребованным стало еще одно направление — геоэкологическое. Совместные исследования экологов и геологов позволяют получать интересные результаты.
— У них не возникают какие-то конфликты, споры?
— Нет, они помогают друг другу. Вот коммерческие структуры не всегда приветствуют появление экологов на своей территории, но нам удается эти вопросы решать. У нас неплохие отношения с недропользователями, мы находим точки соприкосновения и взаимопонимания.
Еще одно направление связано с изучением мамонтовой фауны. Вы знаете, что территория Якутии — родина мамонтов. Наши коллеги изучают эти вопросы с биологической и геологической точек зрения. Кроме того, сегодня добыча мамонтового бивня — это достаточно масштабный бизнес в арктических регионах республики.
Совсем недавно мы завершили двухлетний пилотный проект по анализу местонахождения мамонтовой фауны и мамонтового бивня и по разработке алгоритма поиска такого рода объектов. Раньше поиск выглядел так: недропользователи, добывающие бивни, перемещались по рекам, периодически береговые обнажения рек обрушиваются, там льдистые берега выходят на поверхность и становятся видны костные остатки, мамонтовые бивни. Так осуществляется сбор.
— А вы придумали другой подход?
— За эти два года в рамках программы комплексных научных исследований, которые финансировались республикой, была проведена большая работа, чтобы попытаться понять с научной точки зрения закономерности размещения объектов такого типа. Основной вывод: это палеорусла древних рек, которые сегодня никак не проявлены. Нередко древние реки протекали перпендикулярно или под каким-то углом к основным сегодняшним руслам. Были предложены геофизические технологии, мониторинг рельефа местности с БПЛА, выявлены некоторые специфические особенности отложений, в которых эти костные останки находятся сегодня. Предложен поисковый комплекс: как нужно двигаться, чтобы не только обнаруживать эмпирическим путем такого рода объекты, но и выходить целевым образом на эти площади и пытаться находить такие объекты.
— Костные останки мамонтов имеют ценность только с точки зрения бизнеса или интересны с научной точки зрения?
— Конечно, они имеют большую научную ценность. Мы работаем в кооперации с Академией наук Республики Саха (Якутия) и Северо-Восточным федеральным университетом им. М.К. Аммосова, где тоже существуют свои группы, занимающиеся этими аспектами. Синтез потенциала дает хорошие результаты, связанные с эволюцией жизнедеятельности разного рода организмов.
Мамонты — это наш бренд, как и алмазы. Но коллеги занимаются и древней лошадью, и древними хищниками, и древними собаками. Там очень интересные и неожиданные результаты, которые публикуются в высокорейтинговых журналах.
— Скажите честно: тяжело жить и работать в Якутии? Там же только в летнее время можно ездить в экспедиции, остальное время года там такой холод, что и на улицу страшно выйти.
— Экспедиционные работы в зимнее время, конечно, в основном не проводятся. Но моя группа работает и зимой. Ведь многие месторождения осваиваются подземным способом. Я со своим коллективом неоднократно посещал такие месторождения. Это очень удобно, потому что зимой в подземных выработках гораздо теплее, чем на поверхности.
На поверхности -50° C, а внизу -5° C. Это нормальная практика. А еще зимой производятся буровые работы. Когда мы документируем керн, берем материал для своих исследований, выезжаем зимой на эти полевые работы. Поэтому мне в Якутии вполне комфортно.
Кроме того, важной частью работы геолога считаются камеральные работы, включающие в себя обработку полевых материалов, выполнение анализов, написание отчетов, подготовку статей и составление геологических карт. Так что скучать нам не приходиться и долгой зимой.
— За что вы любите Якутию?
Источник: goldenfront.ru
К проблеме образования россыпей золота. Модель: «Зона сульфидизации → зона вторичного золотого обогащения → россыпь»
Как многим советским геологам, преподаватели в ВУЗе мне доказали: все россыпные месторождения имеют в качестве источника коренные месторождения. И если их нет, то коренники или не нашли, или они были эродированы. Причем принято считать 3–5-километровую эрозию месторождений золота нормальной (для остальных месторождений полезных ископаемых так не утверждается).
Но эти убеждения разрушились, когда в 1988 году я попал на россыпь «Хатынах-Сала», что в Якутии недалеко от города Депутатский. К этому времени почти вся россыпь была отработана, блоки зачищены. Артельщики из «Заполярья» занимались повторной промывкой в средней части россыпи, с зачисткой бортов, и готовились уходить на нижнюю ее часть на снесенное тонкое золото и низкие содержания.
Это месторождение своеобразное. При подсчитанных запасах порядка 1,5 тонн из него взяли 10 тонн. Вертикальный запас доходил до 1 кг/м 2 , причем золото, как говорится, было большими кусками. Конечно, геологи перевернули сопки, чтобы найти коренной источник, но не нашли.
Вся россыпь находится среди известняков. Кварцевых жил и прожилков нет, нет и гальки кварца в речнике… То есть совсем нет! Есть зоны сульфидизации, которые пересекает речка с притоками. Эти зоны крупные, мощностью десятки метров и протяженностью сотни метров. Группы зон имеют длину более километра.
Только золота в этих зонах негусто: десятые и сотые грамма на тонну, в отдельных штуфных пробах — чуть больше грамма. Откуда же взялись 10 тонн золота? Непонятно! Классическая теория не подходит. Версия «Бог дал» не проходит из-за глубокого атеизма.
Но если внимательно рассмотреть исходные факты, все становится на свои места. Если сложить мощность всех зон, которые пересекла река Хатанах-Сала с двумя притоками, получится более 400 м; протяженность зон сульфидизации в районе водосбора в сумме около километра; превышение водоразделов над речками — 200 м, поэтому среднюю глубину эрозии принимаем за 100 м. Залегание зон крутое — под 60°.
Это увеличивает площадь «в разрезе» в 2 раза. Получается следующее: объем зон сульфидизации, попавших в зону выщелачивания, составит порядка 80 млн кубов или более 200 млн тонн. При выносе золота 0,1 г/т общая его масса составит 20 тонн. Предположим, что половина этого убогого золотого оруденения была растворена и затем переотложена в долине реки под воздействием каких-то геохимических процессов. Масса переотложенного золота составит 10 тонн, что соответствует запасам металла в россыпи «Хатынах-Сала».
В качестве примера я специально привел россыпь «Хатынах-Сала», поскольку здесь нет другого источника золота, кроме убогих зон сульфидизации. В соседних речках есть кварц, но отмечается очень слабая сульфидизация пород, и промышленного россыпного золота в долинах нет. Также я работал на Куларе и видел десятки россыпей.
Многие были на моих глазах отработаны, но соответствующих им коренных месторождений обнаружено не было. Были найдены небольшие месторождения «Емельяновское», жила Икийээс, но запасы золота в них не сопоставимы — всего 10 тонн в руде против 100 тонн в россыпях. В то же время в районе отмечается широкое распространение сульфидизированных пород.
Конечно, в россыпях иногда присутствует золото в сростках с кварцем, и это естественно, потому что кварц — прочный минерал и золото из него высвобождается с трудом.
То, что золото выщелачивается из коренных пород, сомнений не вызывает, сегодня известно более 10 способов выщелачивания (крупнейшее месторождение золота – это воды Мирового Океана, это тоже все знают). Факт: золото из раствора можно выделить (промышленные способы осаждения золота из цианистых растворов на активированный уголь, смолу или цинк).
То, что в природе не встречается актированный уголь или цинк, — не аргумент против накопления золота в россыпях. Физико-химические законы сорбции золота в близповерхностных условиях земли никто не отменял. Глина и органика являются хорошими сорбентами. Специалисты знают, что частицы золота в коре выветривания крупнее частиц в скальных рудах того же месторождения.
Происходит сорбция не только золота — образуются железомарганцевые конкреции, желваки сульфидов и др. Процессы принципиально аналогичны. Просто в природе это занимает намного больше времени, чем промышленное цианирование и осаждение золота из растворов в сорбционных колоннах.
Обобщая известные факты и теоретические разработки, можно предложить следующую модель образования россыпных месторождений золота.
Стратиформная золотосодержащая зона сульфидизации, выходящая на поверхность, при благоприятных условиях (гумидный климат, слабо- или среднерасчлененный рельеф, хорошая проницаемость пород) подвергается химическому выветриванию.
В зоне выветривания формируется агрессивный раствор, выщелачивающий золото из сульфидов и вмещающих пород. Золотосодержащий раствор со склонов стекает в долину речки. Для ложа долин характерна насыщенность органикой и глинистыми минералами, и здесь золотосодержащий раствор теряет металл.
При определенных условиях частицы золота благодаря сильному «сродству к металлу» слипаются, образуя стяжения, иногда по форме близкие к кристаллическим. При длительном процессе отложения и стабильном поступлении золота с раствором образуются крупные зерна золота и самородки.
Главное условие — застаивание золотосодержащего раствора и наличие слабопроницаемых глинистых примазок. Самородки встречаются исключительно в глинистой массе субгоризонтального залегания в долине реки или на террасах. Если золотоносный раствор не задерживается, а стекает дальше, заметного роста золотин не происходит. Можно обнаружить корочку вторичного золота и только. На Южном Урале в Бессоновских россыпях я в 2010 году видел самородок с глиной внутри, причем золото образовало корку, и при попытке вымыть глину самородок развалился.
Замечу, что крупное золото, заключенное в глине, часто корявое, неправильной формы, шероховатое, поэтому некоторые специалисты объявляют его рудным, и только окатанные рекой самородки не вызывают у них сомнений — вот оно, россыпное золото.
При тектонических подвижках река меняет свое русло, размывая зоны вторичного золотого обогащения и растаскивая металл вниз по течению. Происходит формирование типичной аллювиальной россыпи.
Возможно, некоторым эта модель образования россыпей покажется субъективной, но, если вы вспомните случаи из своего опыта золотодобычи, когда россыпи есть, а коренных источников не обнаружено, то эта модель поможет объяснить происхождение россыпного золота.
Источник: zolotodb.ru
Лекция 22. Россыпные месторождения
Россыпи представляют собой рыхлые или сцементированные скопления обломочного материала, содержащие ценные (полезные) минералы. Образование обломочного материала россыпей связано с процессами физического и химического выветривания, при котором происходило физическое разрушение и химическое разложение горных пород и руд древних коренных месторождений.
Среди россыпных месторождений по условиям образования выделяются следующие классы: элювиальный, делювиальный, пролювиальный, аллювиальный, литоральный, гляциальный, эоловый.
Элювиальные россыпи возникают на месте разрушения коренных источников с образованием рудоносного обломочного материала. При перемещении обломочного материала вниз по склону формируются делювиальные россыпи. Необходимым условием для такого перемещения и механической дифференциации обломочного материала является расчлененный рельеф.
Пролювиальные россыпи образуются у подножья склонов и в долинах логов, когда перемещение и накопление обломочного материала происходит сезонными водами и временными потоками.
Гляциальные (ледниковые) россыпи могут образоваться при перемещении обломочного материала ледниками. Эти россыпи характеризуются плохой окатанностью и сортировкой обломочного материала.
Аллювиальные (речные) россыпи образуются в процессе эрозии проточными водами рек, переносящих обломочный материал на различные расстояния. Источником аллювиальных россыпей являются коренные месторождения и рудоносные породы, а также элювиальные и делювиальные россыпи. По месту образования аллювиальные россыпи разделяются на русловые, долинные, террасовые, косовые и дельтовые.
Литоральные россыпи образуются в прибрежной зоне морей и крупных озер при перемещении и механической сортировке обломочного материала под влиянием приливов-отливов, при движении волн и прибрежных течений воды. Источником для образования этих россыпей могут служить коренные месторождения и рудоносные горные породы, а также более древние россыпи. Кроме того, значительная часть обломочного материала для формирования литоральных россыпей приносится реками, впадающими в озера и моря.
Эоловые россыпи формируются в процессе перемещения ветром обломочного материала, когда происходит образование песчаных дюн и барханов.
Механизм формирования россыпей сводится к сортировке обломочного материала по размеру, плотности и форме обломков, к истиранию и окатыванию обломков в процессе их перемещения, концентрации ценных (полезных) минералов путем механического осаждения. В россыпях концентрируются минералы, обладающие большой плотностью, химически стойкие и физически прочные.
Россыпеобразующие минералы представлены золотом, платиной, колумбитом, танталитом, касситеритом, шеелитом, магнетитом, ильменитом, рутилом, монацитом, цирконом, алмазом, гранатом, корундом.
По составу и количеству ценных минералов россыпи бывают простые (с одним ценным минералом) и комплексные (с несколькими ценными минералами).
Россыпи образуют пластовые, линзовидные, лентообразные, шнурковые и гнездовые залежи.
Россыпи могут быть открытыми или погребенными под перекрывающими осадками, накопившихся после образования россыпи.
По времени формирования выделяют современные и древние россыпи.
Экономическое значение россыпных месторождений значительное и они являются благоприятными рудными объектами для промышленного освоения. Россыпи залегают на небольшой глубине вблизи поверхности и могут разрабатываться с применением простых открытых способов добычи и обогащения. Поэтому при эксплуатации россыпных месторождений требования промышленности к содержанию полезных компонентов более низкие, чем для коренных месторождений.
Промышленное значение россыпей различного происхождения разное. Аллювиальные и прибрежно-морские россыпи имеют широкое распространение и наиболее важное промышленное значение. Элювиальные, делювиальные и гляциальные россыпи имеют небольшие размеры и меньшее промышленное значение.
Основная литература: 1 [221-232], 2 [214-247].
Контрольные вопросы
1. Что такое россыпи?
2. Как образуются россыпные месторождения?
3. Где образуются элювиальные россыпи?
4. Где образуются делювиальные россыпи?
5. Как образуются пролювиальные россыпи?
6. Как образуются гляциальные россыпи?
7. Как образуются аллювиальные россыпи?
8. Как образуются литоральные россыпи?
9. Какое промышленное значение имеют россыпные месторождения?
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru