Научно-методические основы прикладной минералогии при изучении и оценке месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых

Кузьмин, Владимир Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-методические основы прикладной минералогии при изучении и оценке месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых
ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Научно-методические основы прикладной минералогии при изучении и оценке месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых"

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М.Федоровского» (ФГУП «ВИМС»)

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИКЛАДНОЙ МИНЕРАЛОГИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ И ОЦЕНКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУДНЫХ И НЕРУДНЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Специальность 25.00.05 - Минералогия, кристаллография

ДИССЕРТАЦИЯ в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

10-5

2414

На правах рукописи

Кузьмин Владимир Иванович

Москва, 2010 г.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

академик РАН, профессор Юшкин Николай Павлович,

доктор геолого-минералогических наук, профессор Щипцов Владимир Владимирович,

доктор геолого-минералогических наук Минеева Инесса Георгиевна.

Ведущая организация: Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН.

Защита состоится 01 октября 2010 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 216.005.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС») по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., д. 31.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС»),

Диссертация в виде научного доклада разослана « /¿с? » августа 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Луговская И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДСТАВЛЕННОЙ РАБОТЫ

Минералогические исследования составляют важную часть общего комплекса геологоразведочных работ на всех этапах и стадиях их проведения. Разработанные на основе этих исследований критерии способствуют решению широкого круга задач - от поисков и выделения участков вероятной локализации оруденения до прогноза ценности выявленного месторождения и установления особенностей вещественного состава руд, определяющих рациональную технологию их переработки. Минералогические исследования проводятся при решении экологических проблем. Применение минералогических поисково-оценочных критериев при их высокой информативности относительно малозатратно, что особенно важно в современных экономических условиях.

Однако процессы природного минералообразования в связи с многофакторной зависимостью условий формирования минеральных ассоциаций от РТХ-условий минерагенеза достаточно сложны. Этим нередко определяется конвергентность проявления типоморфных признаков минералов, что усложняет выявление причинно-следственных связей в генетической минералогии и затрудняет использование минералогических критериев при решении практических задач прогнозирования и оценки геологических объектов. Нередко осложнения возникают не только при попытках использования типоморфных признаков минералов, но и при определении минерального состава руд, особенно в случае присутствия в анализируемых пробах трудноди-агностируемых минеральных фаз. Все это требует совершенствования методики выявления минералогических критериев, методов диагностики и определения свойств минералов. Для более активного участия прикладной минералогии в познании природы минерального вещества, в эффективном использовании минерально-сырьевой базы необходимо решать эти проблемы. Работа имеет именно эту целевую направленность.

Актуальность работы определяется необходимостью совершенствования научно-методической базы прикладных минералогических исследований как для оценки состава минерального вещества, так и для выявления информативных типоморфных признаков минералов и разработки на этой основе эффективных минералогических поисково-оценочных критериев.

Связь с отраслевыми научными программами исследований сохранялась постоянно. Все работы проходили в рамках тематических планов Мингео СССР и МПР РФ. Параллельно с выполнением отраслевых планов, начиная с 1995 г. и по 2000 г., изучение особенностей распространения микропримесей углеводородов в минеральном веществе разного генезиса проводилось по грантам РФФИ (№№ 95-05-69956 и 98-05-64453). В последующие годы, вплоть до настоящего времени, наряду с работами по отраслевым тематическим планам изучение вещественного состава руд и прогноз технологических свойств сырья ряда рудопроявлений и разведуемых рудных месторождений России выполняется в рамках хоздоговорной тематики.

Целью исследований являлось научно-методическое обоснование минералогических критериев изучения и оценки месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых на основе фактического материала, полученного при изучении месторождений разного генезиса, а также совершенствование аппаратурно-методической базы минералогических исследований.

Задачи исследований. Для достижения обозначенной цели решались следующие задачи:

- выявление типоморфных особенностей полигенных минералов на примере группы турмалина, оценка их информативности при установлении формационной принадлежности турмалинсодержащих месторождений и их потенциальной рудоносности,

- изучение минерального состава, выявление типомофных особенностей минералов преобразованной и переотложенной коры выветривания кар-бонатитового массива Томтор для разработки на этой основе критериев генезиса супербогатых редкометалльных руд участка Буранный,

- определение состава и выявление особенностей распространения микропримесей углеводородов в минеральном веществе разного генезиса, оценка типоморфного значения этих особенностей как критерия формационной принадлежности месторождений, содержащих эти примеси и как фактора, влияющего на экологию,

- разработка рационального комплекса методов минералогического анализа для решения технологических задач на основе совершенствования, рационального комплексирования известных и создания новых эффективных методов диагностики минералов и количественного фазового анализа труд-нообогатимых высокодисперсных полиминеральных руд (в том числе, редкометалльных, оловосодержащих, железо-марганцевых конкреций Мирового океана и др.).

Объектами исследования являлись горные породы, руды и минералы многих месторождений различных полезных ископаемых: олова, боросили-катов, бериллия, благородных, редких и редкоземельных элементов, высокоглиноземистого сырья, цветных, легирующих и черных металлов, а также микропримеси углеводородов в минеральном веществе разного генезиса. Изучался материал месторождений разных формаций Приморья, Хабаровского края, Северо-Восточной рудной провинции, Забайкалья, Якутии, Красноярского края, Урала, Казахстана, Средней Азии, Украины и Карело-Кольского региона. Изучалось и находилось применение новым для минералогии эффектам, возникающим при воздействии на минеральное вещество различных видов излучений. На этой основе создавались новые методы анализа и исследования минерального вещества.

Методы исследования включали как традиционные наблюдения и качественное изучение минеральных проявлений при геокартировании и проведении прочих видов полевых работ, так и ряд лабораторных методов анализа:

- микрооптических (петрографический, минераграфический, термоба-рогеохимический),

- прецизионных инструментальных физических (рентгеноструктурный, термический, магнитометрический, квантовооптический, микрорентгенос-пектральный, ИК- и ЯГР- спектроскопия, растровая и просвечивающая электронная микроскопия),

- различных количественных методов элементного анализа,

- в небольшом объеме — изотопный анализ и различные методы определения органических примесей в минеральном веществе.

Обобщались и систематизировались ранее известные данные с учетом новых материалов, полученных автором.

Лабораторные исследования проводились в ВИМСе с использованием аппаратуры минералогического и аналитического отделов института. Несколько анализов алифатических углеводородов выполнено в ВНИИЯГГ (аналитик Т.Л. Жуйкова). Определение полициклических ароматических углеводородов частично проводилось в лаборатории органического анализа ВНИИ по переработке нефти старшим научным сотрудником Е.В. Лобзиным.

Научная новизна результатов проведенных исследований.

1. Выявлены особенности состава и кристаллической структуры турмалинов месторождений разных формаций. На этой основе установлены типо-морфные признаки турмалина и разработаны минералогические критерии определения формационной принадлежности турмалинсодержащих месторождений.

2. На основе изучения уникально богатых ниобием и редкоземельными элементами руд участка Буранный на карбонатитовом массиве Томтор определен генезис этих руд как переотложенной в условиях озерного режима и эпигенетически преобразованной коры выветривания исходных редкоме-талльных карбонатитов.

3. Предложен и реализован метод квантовооптической диагностики ацентричных минералов в полиминеральных пробах путем регистрации второй гармоники лазерного излучения. Разработана методика экспрессного квантовооптического количественного анализа кварца, нефелина и других ацентричных фаз в полиминеральных пробах, признанная изобретением. Предложен также признанный изобретением метод крупнокускового предо-богащения апатит-нефелинового сырья на основе квантовооптической сепарации руд.

4. Разработан метод аттрактивного декорирования минералов бериллия в шлифах, облегчающий фазовый анализ полиминеральных препаратов бе-риллиевых руд на основе регистрации трековыми детекторами альфа-частиц, образующихся в ходе фотонейтронной реакции 9Ве (у,п) 8Ве —>2а.

5. Выявлена природа оловоносности гранатов в скарново-оловорудном месторождении Кителя в Северном Приладожье, определяемая изоморфной примесью в них значительной части олова. Установлена причина низкой обо-гатимости руд подобных месторождений.

6. Изучен минеральный состав железо-марганцевых конкреций промышленной зоны СССР Кларион-Клиппертон в Тихом океане и микроконкреций Индийского океана, получены новые данные по минералогии этих

образований, предложена комплексная методика фазового анализа с использованием электронной микроскопии, электронно-зондового анализа, ИК- и ЯГР-спектроскопии.

7. Установлено постоянное присутствие микропримесей многоатомных алифатических и ароматических углеводородов в минеральном веществе разного генезиса. Исследованы особенности распространения этих микропримесей в рудах месторождений различного генезиса, что явилось критерием определения их формационной принадлежности и качества. Выявлены примеси углеводородов высокой токсичности, отрицательно влияющие на состояние среды обитания вблизи горнодобывающих и перерабатывающих предприятий.

Практическая значимость работы.

1. Использование выявленных типоморфных признаков турмалина способствует более эффективному применению минералогических критериев при разномасштабных геологоразведочных работах. Установлено негативное влияние на технологические свойства руд повышенной оловоносности турмалинов месторождений касситерит-силикатной формации.

2. Выполненные минералогические и топоминералогические исследования переотложенной коры выветривания редкометалльных карбонатитов массива Томтор способствовали открытию и промышленной оценке уникально богатого ниобием и редкими землями участка Буранный на этом массиве. Определены масштабы месторождения, проведен оперативный подсчет запасов ниобиево-редкоземельных руд участка Буранный, принятый ГКЗ.

3. Проведенные минералого-аналитические исследования руд ряда месторождений олова, боросиликатов, черных, легирующих и благородных металлов способствовали созданию эффективных технологий переработки этих руд, прогнозной и промышленной оценке ряда рудно-сырьевых объектов. Предложена и испытана в промышленных условиях комплексная обогати-тельно-пирометаллургическая экономически эффективная схема передела руд месторождения Кителя в Карелии с оловоносным гранатом.

4. Новые методы диагностики и фазового анализа полиминеральных руд и горных пород с использованием квантовооптического метода, аттрактивного трекового декорирования бериллиевых минералов и усовершенствованной методики микрообъемометрического определения плотности минералов повышают производительность и достоверность минералогических исследований.

5. Квантовооптический метод диагностики ацентричных минералов явился методической основой нового микроскопа «Гармоника», разработанного на предприятии ЛОМО. Выявленные особенности взаимодействия лазера с ацентричными минералами позволяют применить эффект генерации второй гармоники лазерного излучения для крупнокускового предобогаще-ния кварцевого и нефелин-апатитового сырья.

6. Выявленные особенности распространения микропримесей углеводородов в минеральном веществе разного генезиса явились новым эффективным минералогическим критерием формационного анализа в геологии и ос-

новой оценки влияния токсичности этих примесей на экологию. Установлены примеси углеводородов высокой токсичности, что требует проведения трудоохранных мероприятий при переработке минерального сырья.

Личный вклад соискателя состоит в его непосредственном участии в этих работах. Во всех исследованиях он выступал в качестве инициатора их постановки, организатора и научного руководителя исследований коллективами научных сотрудников, участника пробоотбора, экспериментальных исследований и интерпретации полученных результатов.

Защищаемые положения.

1 .Детальными минералогическими исследованиями установлен комплекс типоморфных свойств полигенных минералов группы турмалина; на этой основе определена система признаков рудноформационной принадлежности турмалинсодержащих месторождений и разработаны критерии их выявления и оценки.

2. На основе комплексного минералогического изучения Томторского карбонатитового массива впервые установлен сложный вещественный состав супербогатого ниобий-редкоземельного оруденения участка Буранный, и разработана эволюционная модель его формирования, включающая первичное концентрирование полезных компонентов в породах массива, обогащение ими продуктов коры выветривания, образование собственно рудных скоплений путем переотложения и накопления пирохлора, монацита, фосфатов алюминия и сопутствующих минералов в россыпи ближнего сноса, завершающее проявление экзогенно-эпигенетических процессов.

3. Установлен количественный и видовой состав примесей углеводородов в минералах, рудах и рудовмещающих породах на месторождениях различной формационной принадлежности, что существенно дополняет ранее известные критерии определения генезиса и качества оруденения, а также определяет степень их экологического воздействия на окружающую среду.

4. Разработаны научные основы рационального комплексирования традиционных и новых прецизионных методик исследования высокодисперсных, полиминералъных и труднообогатимых руд легирующих, редких, благородных и черных металлов, обеспечивающие достоверную прогнозную оценку их технологических свойств на ранних стадиях геологоразведочных работ.

Апробация и практическое использование результатов исследований осуществлялись:

1. Путем передачи разработанных рекомендаций в производственные организации для их использования в геологоразведочной практике. Результаты изучения руд участка Буранный на Томторском карбонатитовом массиве обеспечили оценку участка и были включены в отчет с подсчетом запасов, утвержденный ГКЗ. Данные по изучению минерального состава руд месторождения Кителя определили разработку эффективной технологии их передела. Метод квантовооптического анализа использован при разработке и выпуске микроскопа «Гармоника» объединением ЛОМО. Инструкции и Методические рекомендации по методикам минералогических исследований, разработанные с участием соискателя и утвержденные Научным Советом по ме-

тодам минералогических исследований (НСОММИ), направлены в минералогические лаборатории МПР РФ для применения.

2. Представлением и обсуждением результатов исследований в форме докладов на конференциях, совещаниях и съездах регионального, общероссийского (Всесоюзного) и Международного уровня. К наиболее крупным мероприятиям этого типа относятся Конгрессы Международной минералогической ассоциации: XI в 1978 г. в Новосибирске и XIII в 1982 г. в Варне (НРБ), XXXI Международный Геологический Конгресс в 2000 г. в Рио-де-Жанейро, ряд Международных конференций в Москве, Санкт-Петербурге, Челябинске, Съезды и Общие собрания Всесоюзного (ныне Российского) Минералогического общества и т.п. За все время творческой деятельности соискателя материалы его исследований были доложены на 67 научных форумах.

3. Опубликованием результатов работ в печати. Материалы исследований, отражающие рассмотренную в докладе тематику, помещены в 138 печатных работах, в том числе 51 публикация в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, определенных ВАК. За все время научной деятельности соискателя результаты его работ, частью с соавторами, отражены в 172 публикациях, в том числе в трех монографиях, в нескольких справочниках, статьях в научных журналах, сборниках трудов и материалах международных, общероссийских и региональных научных конференций и съездов. Две аппаратурные разработки, созданные с участием соискателя, признаны изобретениями.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из вступительной части, четырех глав с обоснованием выдвинутых положений, краткого заключения и списка публикаций соискателя по теме диссертации. Общий объем составляет 61 страницу, в том числе 3 таблицы и 22 рисунка.

В представленной в виде научного доклада работе использованы материалы многолетних исследований, проводившихся соискателем при активном содействии или совместно со многими коллегами из ВИМСа, других научно-исследовательских учреждений, ВУЗов и производственных организаций. На ранних этапах самостоятельной работы автор постоянно ощущал внимание и дружескую поддержку со стороны старших товарищей, руководителей и ведущих ученых ВИМСа: А.Д. Ершова, В.М. Крейтера, И.В. Шманенкова, А.Н. Еремеева, И.Н. Зубрева, Г.С. Момджи,

A.И. Гинзбурга, Е.В. Рожковой, М.П. Материкова, Н.Д. Соболева, С.Ф. Лугова. В последующие годы исследования проводились в теснейшем творческом контакте с другими коллегами в ВИМСе, что подтверждается соавторством со многими из них в ряде публикаций. Полезные советы и рекомендации при обсуждении результатов исследований были получены от крупных специалистов, сотрудников ВИМСа - Г.А. Сидоренко,

B.Т. Дубинчука, Е.Г. Ожогиной, А.Б. Павловского, А.Е. Лисицына, H.H. Васильковой, А.Д. Коноплева, В.В. Коровушкина, И.И. Куприяновой, А.К. Мигуты, Л.К. Пожарицкой, Е.М. Эпштейна, от ученых и коллег из других организаций: Д.В. Рундквиста, Ю.Б. Марина, A.C. Марфунина,

H.H. Мозговой, B.B. Ляховича, Ф.А. Летникова, Б.И. Пирогова, М.Г. Руб, Е.И. Семенова, В.Б. Татарского, Е.А. Радкевич М.И. Новгородовой, Г.Н. Гамянина, Н.В. Гореликовой, И.Н. Кигая, Ю.А. Багдасарова, О.В. Кононова, Б.М. Шмакина, Г.А. Юргенсона и многих других. Помощь в сборе фактического материала и в проведении полевых работ автору неизменно оказывали руководители и геологи многих производственных организаций, в первую очередь Н.И. Лаврик, П.Н. Антонов, А.Т. Васильев, А.И. Кубышев, A.B. Толстов, А.Н. Орлов, P.A. Хазов, H.H. Хрусталев, И.П. Шаповалов и многие другие. Автор выражает сердечную благодарность всем коллегам, содействовавшим проведению исследований, и в первую очередь - генеральному директору ФГУП «ВИМС», профессору Г.А. Машковцеву за неизменное внимание к проводимым исследованиям и главному инициатору принятия соискателем решения подвести итоги своим многолетним исследованиям.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДОКЛАДА

В четырех разделах доклада в сжатой форме приведены материалы, отражающие наиболее существенные результаты исследований соискателя. Все рассмотренные в этих разделах работы были направлены на создание новых и совершенствование известных минералогических методов и критериев, дающих реальный эффект. Для решения этих задач привлекался обширный фактический материал, полученный при полевых работах и лабораторном изучении многочисленных проб из разнообразных по генезису и составу месторождений.

В первом разделе, выделяя типоморфизм в качестве важнейшего компонента минералогических поисково-оценочных критериев, на примере ти-поморфизма минералов группы турмалина рассматривается его роль при решении ряда поисково-оценочных и технологических задач.

Во второй части доклада охарактеризованы результаты минералогических исследований на Томторском карбонатитовом массиве, явившихся основой разработки критериев определения генезиса и промышленной оценки уникально богатых ниобием и редкими землями руд участка Буранный на этом массиве и выявления подобных месторождений нового промышленно-генетического типа.

В третьем разделе на основе выявленных особенностей распространения микропримесей углеводородов в минеральном веществе разного генезиса подтверждается типоморфизм этого признака и демонстрируется возможность его использования в качестве критерия при рудно-формационном анализе и оценке влияния присутствия ряда токсичных углеводородных примесей в минеральном сырье на экологию.

ев. Здесь же описаны разработанные автором новые методы и соответствующая аппаратура, повышающие эффективность минералогического анализа.

В заключении подчеркивается, что рассмотренные примеры минералогических исследований объединяет общая цель - использовать полученные результаты для более точного и полного получения сведений о составе минерального вещества, для уточнения представлений о закономерной связи свойств слагающих его минералов с условиями образования. Отмечается, что разработанные на этой основе минералогические прогнозные и поисково-оценочные критерии способствуют выявлению, оценке и эффективному использованию различных рудно-сырьевых объектов.

1. Первое защищаемое положение

Детальными минералогическими исследованиями установлен комплекс типоморфных свойств полигенных минералов группы турмалина; на этой основе определена система признаков рудноформационной принадлежности турмалинсодержащих месторождений и разработаны критерии их выявления и оценки.

Как известно, понятие типоморфный минерал было введено в минералогию еще в начале прошлого столетия [34]. Благодаря трудам академиков В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана изучение типоморфизма вскоре превратилось в важное самостоятельное направление минералогии, ориентированное на выявление причинно-следственных связей между появлением минеральных ассоциаций, отдельных минералов или проявленных в них свойств и условиями их генезиса. К началу нынешнего столетия работами большой группы исследователей, преимущественно представителей отечественной минералогической школы, был накоплен большой фактический материал по ти-поморфизму минералов, отраженный в целом ряде монографий, справочников и отдельных статей (см., например, работы А.И. Гинзбурга, Н.П. Юшкина, Н.В. Петровской, В.И. Павлишина, Н.В. Соболева, Н.З. Евзиковой и др.). Однако вплоть до недавнего времени имеющаяся по данному направлению база данных многими все еще считалась недостаточной для обоснования генетических построений, для подтверждения всеобщности явлений типоморфизма в минеральном мире и признания его особой практической значимости. Ограниченность рудно-формационной модельной основы для доказательства присущих собранному материалу типоморфных свойств, далеко не всегда достаточная корректность обработки накопленного фактического материала, конвергентность ряда минералов и их свойств порой приводили к противоречивым выводам о природе исследуемого минерального вещества по якобы индикаторным его признакам. Все это нередко вызывало у некоторых геологов обоснованный скепсис по отношению к ти-поморфизму.

дующего существования, что стало основой онтогенического направления в минералогии, развиваемого школой Д.П. Григорьева. Накоплено значительное количество материалов о типоморфизме отдельных свойств минералов: кристалломорфологии, вариациям состава, плотности, оптическим, магнитным и прочим физическим свойствам (см., например, работы В.В. Ляховича, Е.К. Лазаренко, И.И. Куприяновой, A.A. Краснобаева, М.И. Новгородовой, Л.Л. Перчука, Б.Л. Флерова, В.В. Гавриленко, Е.Г. Пановой, Г.А. Юргенсона и др.). Достижения в теоретическом обосновании природы изменчивости состава и других свойств продуктов минерагенеза, совершенствование средств измерения этих свойств на основе оснащения минералогических лабораторий современной аппаратурой укрепили доказательную базу типоморфизма [9, 13, 16, 18, 34, 38, 42, 44, 57, 67, 69, 89, 119, 131]. Ныне учение о типоморфизме, располагающее огромным фактическим материалом, стало ведущим направлением в поисковой минералогии и практически приобрело характер современной парадигмы этого раздела прикладной минералогии. Решающий вклад в развитие учения о типоморфизме внесла и продолжает вносить отечественная минералогическая школа.

В работах по типоморфизму в основном подчеркивается генетическая направленность этих исследований, их фундаментальный характер, способствующий решению многих теоретических вопросов рудогенеза. Однако все еще недооценивается вклад учения о типоморфизме минералов в другие практически важные приложения, в то время как результаты изучения типо-морфных свойств минералов уже используются и в технологии минерального сырья, и при оценке рудопроявлений на ранних стадиях геологоразведочых работ, и в геоэкологии [68, 95, 110, 115]. Знание типоморфных особенностей промышленно-ценных минералов месторождений определённого геолого-генетического типа позволяет, используя метод аналогии, реально прогнозировать для объектов, находящихся на ранних стадиях исследования, ожидаемые технологические показатели обогащения руд, возможное качество продуктов их передела и оценивать сам объект [15, 55,106, 109, 129].

Особый интерес для использования в качестве источника генетической информации представляют широко распространенные минералы, присутствующие в месторождениях разного генезиса, устойчивые в широком диапазоне термодинамических условий минерагенеза. Такие минералы Ф.В. Чухров называл конвергентными, а А.И. Гинзбург, более выразительно - сквозными. В этом случае индикаторным становится не столько сам минерал, сколько его свойства, отражающие вариации условий формирования включающих этот минерал минеральных ассоциаций. Ценность сквозных минералов в качестве индикаторов генезиса месторождений повышается в случае их устойчивости в условиях гипергенеза и сохранности при физическом разрушении исходных коренных пород. Находки таких минералов-индикаторов во вторичных ореолах рассеяния и знание их типоморфных свойств решает важную поисковую задачу прикладной минералогии.

Один из таких сквозных минералов, вернее группа детально изученных нами минералов, представлена турмалином. Его полигенность (конвергент-

ность) была известна задолго до начала наших работ. Имеется обширная литература о многообразии этой группы минералов, о типоморфизме отдельных его видов и некоторых свойств (кстати, еще недавно турмалин рассматривался в качестве самостоятельного минерального вида с рядом разновидностей). К настоящему времени Комиссией по новым минералам ММА уже утверждено 14 отдельных минеральных видов в группе турмалина (табл. 1). Однако с учетом возможных изоморфных замещений в кристаллохимически весьма сложной структуре турмалинов не исключается появление еще 25 конечных членов в изоморфных рядах этой многоликой группы (Hawthorne F.C., HenryDJ. Classification of the minerals of the tourmaline group. Eur. J. Mineral. 1999. 11. P. 227-235). Многообразие турмалинов позволяет установить связь между их составом, другими свойствами и условиями формирования и определить позицию многих из выделенных видов в конкретной геологической обстановке [20, 33, 45, 60, 66, 102].

Таблица 1

Классификация минералов в группе турмалина (Fleischer's Glossary of MINERAL SPECIES 2008)

Минеральные виды турмалинов Структурные позиции в элементарной ячейке и их элементный состав

(X) | (Уз) | (ад 1 (вио,,) 1 (ВОз)з | [0(3)1з I (1)

Щелочные (Ыа) турмалины

Эльбаит Na rLi1.5Al1.5l Al6 SiiOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Шерл Na Fe3*+ Al6 SiiOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Дравит Na Mg3 Al6 SisOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Оленит Na Al3 Al6 Si60l8 (ВОз)з (О)з (ОН)

Бюргерит Na Fe3j+ Al6 Si6Ol8 (ВОз)з (О)з (F)

Хромдравит Na Mg3 Cr63+ SicOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Повондраит Na Fe3J+ [ïV+Mfel SiiOis (ВОз)з (ОН)3 (О)

Ванадидравит Na Мйз VV SiiOis (ВОз)з (ОН)3 (ОН)

Щ елочноземельные (Ca) турмалины

Лиддикоатит Ca [LfeAll Al6 SiiOis (ВОз)з (ОН)з F

Увит Ca Mg3 TAIsMRI SiiOis (ВОз)з (ОН)з F

Ферувит Ca Fe," [Al5Mg] SitOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Турмалины с вакантной структу рной позицией X

Россманпт □ IbiAlzl Als SiiOis (ВОз)з (ОН)3 (ОН)

Фойтит □ IFe2z+Al Al6 SiiOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Магнезио-фойтит а [Mg2Al] Ali SiiOis (ВОз)з (ОН)з (ОН)

Полигенность делает турмалин ценнейшим минералом-индикатором при решении многих вопросов в литологии, в учении о рудогенезе и в практических приложениях при поисках и оценке рудно-сырьевых объектов [22, 25, 31, 35, 36, 41, 50]. Это, в частности, подчеркивают авторы капитального обзора по минералогии, петрологии и геохимии бора, изданного в 1996 г. Минералогическим обществом Америки и особенно ценного благодаря прилагаемой к обзору обширной библиографии (Reviews in Mineralogy. V 33. Boron. Mineralogy, Petrology and Geochemistry. E.S. Grew & L.M. Anovitz,

Editors, 862 р.).Турмалин - частый спутник руд олова, вольфрама, меди, редких и благородных металлов, нерудного минерального сырья. В определенных кристалломорфологических и оптически совершенных выделениях он представляет ценнейшее кристаллосырье для ювелирной промышленности и приборостроения. Это способствовало выбору нами турмалина в качестве объекта детального исследования, ибо четкая прикладная направленность темы хорошо вписывалась в основную проблематику работ ВИМСа по созданию и совершенствованию методов и критериев поисков и оценки месторождений.

В процессе наших исследований с различной степенью детальности было рассмотрено и опробовано 157 турмалинсодержащих месторождений и рудопроявлений разной формационной принадлежности. Собранная обширная коллекция образцов изучена широким комплексом методов исследования: микрооптических, ИК-спектрометрических, рентгенографических, термобарометрических, микрозондовых, электронно-микроскопических, мес-сбауэровских, электрометрических, магнитометрических, квантовооптиче-ских, изотопных и химико-аналитических. Особое внимание обращалось на определение геологической позиции изучаемых образцов, на их тщательную подготовку к исследованиям и корректную обработку полученного аналитического материала. С наибольшей полнотой рассмотрены турмалины пегматитов и турмалины некоторых гидротермальных, в первую очередь, олово-рудных месторождений. Материал из других природных локализаций изучен на меньшем количестве образцов, в меньшем объеме, что частично компенсировалось использованием литературных данных [33]. Методическим эталоном при изучении особенностей турмалиновой минерализации на олово-рудных месторождениях касситерит-силикатной формации явилось детально разведанное и сравнительно хорошо изученное месторождение Валькумей на Чукотке. Будучи вскрытым эксплуатационными выработками на значительном вертикальном интервале оруденения (400 м) и располагаясь главным образом в эндоконтактовой зоне массива граносиенитов относительно монотонного состава, это месторождение явилось благоприятным объектом для изучения зависимости свойств турмалина от состава вмещающих пород и от эволюции минералообразующих растворов. Здесь было отобрано и исследовано свыше 700 проб при опробовании и документировании 15 км горных выработок.

Изучались также свойства турмалинов оловорудных месторождений Комсомольского рудного узла (Солнечное, Фестивальное, Придорожное), Приморья (Горное, Нижнее, Распашное, Дубровское и др.), Казахстана (Юбилейный Октябрь, проявления Дельбегетейского массива), Восточной Киргизии (Уч-Кошкон, Трудовое, Лесистое), Узбекистана (Карнаб, Лапас), пегматитовых месторождений Калбы, Забайкалья, Карелии, Монголии, Памира, грейзенов, скарнов, колчеданных и полиметаллических месторождений Урала, Восточного Забайкалья и ряда других районов.

Основные выводы из проведенных исследований базируются на оригинальных данных, полученных при изучении перечисленных объектов, а так-

же частично на анализе опубликованных материалов других авторов. В кратком изложении они заключаются прежде всего в уточнении представлений о геологической позиции различных минеральных видов турмалина, их индикаторном значении при оценке формационной принадлежности турмалинсо-держащих объектов. Изучены особенности кристаллической структуры, плотностные, магнитные, оптические, нелинейно-оптические свойства, вариации содержаний основных компонентов состава и примесей в турмалинах разного генезиса и их влияние на указанные физические параметры. В частности, на 38 химически проанализированных образцах проведено изучение зависимости средних значений диэлектрической проницаемости £ ср от состава и рассчитано уравнение множественной линейной регрессии по компонентам состава с частными коэффициентами для ТЮ2, (РеО + Ре203), СаО, (К20 + На20), Н20 и Р2, демонстрирующее правильность оценки зависимости е ср. от соотношений основных элементов состава. Аналогичные статистически обоснованные определения влияния состава проведены для значений показателей светопреломления, плотности и магнитной восприимчивости турмалинов. Изучены термические свойства турмалинов, и на этой основе показана возможность магнетохимического определения соотношений Ре0/Ре203 в турмалинах разных месторождений. В итоге всех выполненных исследований получены данные об индикаторных свойствах разных минералов группы турмалина, позволяющие использовать их типоморфные особенности при формационном анализе, поисках и оценке месторождений отдельных видов минерального сырья. Подробное изложение результатов этой работы приводится в монографии [33]. Отдельные фрагменты, отражающие главным образом прикладные стороны проведенных исследований, опубликованы в ряде статей [11, 12, 20, 22, 25, 35, 36, 41, 45, 50, 54, 66, 83, 102, 113]. Наиболее существенные итоги выполненных исследований в кратком изложении заключаются в следующем.

1. Подтверждено широкое распространение турмалинов в горных породах и на месторождениях разного генезиса, образующихся на протяжении длительного этапа рудогенеза на разных глубинах при значительных вариациях термодинамических параметров процесса минералообразования. Установлена приуроченность отдельных минеральных видов данной группы к определенным типам геологических формаций и стадиям процесса минералообразования. Так, например, показано, что эльбаиты разных цветовых характеристик появляются в редкометалльных пегматитах лишь на заключительных фазах пегматитообразования в характерной парагенетической ассоциации. Для слюдоносных пегматитов характерно присутствие шерлов с высоким содержанием бюргеритового минала. Определены главные типохимиче-ские особенности турмалинов разной формационной принадлежности. Показано, что типоморфизм отдельных видов этой группы проявляется как в сочетании главных (конституционных) элементов состава, определяющих видовую принадлежность турмалина, так и в содержании ряда примесных компонентов. Детально рассмотрена в этом плане роль А1, Ре, 1л, Р, ОН и катионов, занимающих позицию X в структуре Ыа, Са и частично К. Предло-

жена методика оценки формационного положения месторождений турмалина по соотношениям в минерале индикаторных элементов-примесей: Ni, V, Zr, Pb, Zn, Sn, Se, Cu, Y, Li, определяемых приближенно-количественно эмиссионным спектральным анализом. Расчет проводится методом вероятностно-статистического анализа по модифицированной формуле Байеса. Априорные значения вероятности появления соответствующих содержаний индикаторных элементов в определенных месторождениях получены обработкой массива более 2000 исходных образцов. Подробно вопросы типохимизма турмалинов отражены в работах автора [33, 60] и в ряде других.

2. Выявлены возможные источники конституционных и примесных компонентов состава турмалинов. На основе данных петрографических и петрохимических исследований показана решающая роль состава вмещающих пород в формировании основного катионного каркаса структуры турмалинов. Результаты определений изотопного состава кислорода турмалинов гидротермальных месторождений указывают на существенное участие метеорных вод в их образовании, а данные по изотопии бора дают основание в качестве его основного источника рассматривать континентальную кору. Сформулировано представление о влиянии геодинамических обстановок при формировании турмалинсодержащих месторождений в бороносных металло-генических поясах. Приуроченность эндогенных бороносных провинций к блокам с мощной континентальной корой в областях активных окраин континентов или в зонах коллизии позволяет полагать в качестве наиболее вероятного источника и механизма поступления бора в турмалинсодержащие месторождения его мобилизацию из этих блоков восходящими мантийными потоками тепло-массопереноса [50]. Предположение о мантийном источнике бора скорее всего следует отвергнуть, основываясь, во-первых, на исследованиях изотопии бора, во-вторых, на отмеченной выше геодинамической обстановке проявления бороносных формаций и, наконец, учитывая крайне низкие содержания бора непосредственно в продуктах мантийного ультраба-зитового петро- и рудогенеза, соответствующие его содержаниям в метеоритах разно типа.

3. Детальными магнитометрическими, магнетохимическими, мессбау-эровскими и ИК-спектрометрическими исследованиями установлены существенные различия в окисленности железа и в распределении катионов раз-новалентного железа по структурным позициям (Y и Z) в элементарной ячейке турмалинов месторождений разных формаций.

Выявлены разные порядок и степень заселенности этих структурных позиций катионами железа различной валентности, что приводит к упорядочению или к разупорядочению кристаллической структуры турмалина. Эти особенности кристаллохимии турмалина отражают вариации кислотно-щелочных условий и редокс-потенциала минералообразующих флюидов-растворов, что было показано на примере изменений соотношения Fe0/Fe203 по вертикальному разрезу месторождений касситерит-силикатной формации (турмалиновый тип) [33]. Степень окисленности железа в турмалинах и особенности упорядочения их кристаллической структуры являются индикато-

рами определенной формационной принадлежности турмалинсодержащих месторождений (табл. 2) [56, 60].

Таблица 2

Степень окисленности железа и относительная структурная упорядоченность в турмалинах разного генезиса (по данным ЯГР-спектроскогши)

Типы месторождений Количество изученных образцов Среднее значение коэффициента окисления железа =Fe3+/(Fe2++Fe3+), % Относительное количество упорядоченных структурных типов, %

Грейзены, высокотемпературные гидротермальные месторождения 20 0,05 30

Акцессорный турмалин в гранитоидах 5 0,06 5

Редкометалльные пегматиты 15 0,09 80-100

Метаморфогенные 5 0,10 Не обнаружены

Оловорудные касситерит-силикатной формации 65 0,14 15-17

Керамические и слюдоносные пегматиты 9 0,21 5-7

Известковые и магнезиальные скарны 6 0,46 Не обнаружены

Следует подчеркнуть, что разная степень упорядочения кристаллической структуры турмалинов была подтверждена позднее экспериментальными рентгеноструктурными исследованиями термообработанных турмалинов Г.Г. Афониной с соавторами (Афонина и др., ЗВМО, 1993, № 6, с. 89-98) и А. Штукенбергом (Shtukenberg A., Rozhdestvenskaya I. et aL Simmetry and crystal structure... Am. Mineral. 2007. 92. P. 675-686).

В процессе исследований нами были установлены частые ошибки в определении соотношений разновалентного железа в турмалинах методами традиционного химического анализа, что связано с различным поведением катионов железа переменной валентности при переводе в раствор турмалинов разного структурного упорядочения. Показано, что лишь метод ЯГР-спектроскопии позволяет точно определить эти особенности состава турмалинов. ЯГР-спектроскопия к тому же устанавливает характер распределения железа по структурным позициям турмалина, что представляет собой один из типоморфных признаков минерала (см. табл. 2, рис. 1, 2).

ггъ^-—■-.---------

■у о 1 2 з

Рис. 1. ЯГР-спектры турмалинов с разными соотношениями разновалентного железа и различным положением ионов железа в структурных позициях кристаллической решетки. Сложный суперпозиционный спектр отражает неупорядоченность структур проанализированных образцов турмалина.

Рис. 2. Зависимость отношения —-Р-—_

Ь'е * 1- е

(коэффициент окисления - Ко) и заселенности позиции У структуры ионами Ие2- - а (то и другое по оси ординат) в турмалинах оловорудного месторождения касситерит-силикатной формации от глубины формирования: 1 - Ко, 2 - а (по данным ЯГРС).

4. Установлено, что вариации содержаний ряда присутствующих в турмалинах элементов - примесей являются индикаторным типоморфным признаком, позволяющим определять формационную принадлежность тур-малинсодержащих месторождений. Для оперативного практического использования этого признака при поисково-оценочных работах предложен метод вероятностно-статистического анализа аналитических данных на основе модифицированной теоремы гипотез (критерия Байеса) с использованием подготовленной в процессе работы базы данных. Ранее подобный метод был применен В.Г. Прохоровым для пиритов разного генезиса (Прохоров. Пирит. Тр. СНИИГГИМС. 1979. Вып. 103.) Сравнением содержаний в составе исследуемого турмалина десяти, как было установлено в процессе работы, наиболее информативных элементов-примесей (N1, V, 7л, Си, РЬ, Ъп, Бп, Бс, У, Ве, Се, У) с банком данных вариаций содержаний этих же элементов в турмалинах месторождений известных формационных типов (априорная вероятность) определяется формационная принадлежность испытуемого образца (апостериорная вероятность). Эффективность методики была доказана испытаниями на многих объектах [12, 30, 35].

5. Особое внимание в работе уделено типоморфизму турмалинов эль-баитового состава и поисковым признакам пегматитов с ювелирными разновидностями турмалинов. Подтверждены выводы о приуроченности высококачественных кристаллов к верхним уровням пегматитовых жил, обогащенных летучими компонентами. Спутниками таких кристаллов являются аль-

бит-клевеландит, лепидолит, эвкриптит, микролит, спессартин, фенгит-мусковит. Показано, что пегматиты с благородным турмалином генетически связаны с относительно малоглубинными палингенными двуслюдяными гранитами, формирующимися при давлениях 2-4 кбар. Температуры начала пегматитового процесса в жилах с ювелирным турмалином оцениваются в пределах 600-700° С. Последующее снижение температур приводит к кристаллизации эльбаитов. Рассмотрены вариации состава турмалинов по вертикальному разрезу крутопадающих пегматитовых жил [83].

6. Детальное изучение природы повышенной оловоносности турмалинов шерл-дравитового ряда в месторождениях касситерит-силикатной формации выявило на базе микрозондовых и электронно-микроскопических исследований постоянное присутствие в них ультрамикроскопических включений касситерита, особенности морфологии и распределения которого в турмалиновой матрице позволяют высказать предположение об эксолюционной природе этой примеси (рис. 3). Присутствие оловоносных турмалинов в рудах таких месторождений требует учета данного фактора, влияющего на показатели извлечения олова при обогащении и при расчетах ожидаемых экономических показателей рудно-сырьевого объекта [15].

Рис. 3. Дисперсные (а) и ультрадисперстные (б) выделения касситерита в турмалине месторождения Валькумей (электронномикроскопические снимки реплик с протравленной поверхности зерен турмалина; ув. 8000х (а) и 12000х (б).

7. Принадлежность турмалинов к пространственной группе Ют, характеризующейся отсутствием центра инверсии, позволяет наблюдать при пропускании через кристаллы турмалина лазерного излучения эффект генерации второй гармоники этого излучения, что делает возможным экспрессно определять принадлежность облучаемых минералов к турмалинам, ибо подобный эффект не возникает у центросимметричных имитаций ценных ювелирных изделий из достаточно редкого самоцветного камня. Других ацентричных минералов, похожих на турмалин, в природе нет. Данный метод может существенно повысить эффективность геммологического контроля [46, 102].

Таким образом, детальными исследованиями турмалинов разного генезиса выявлен ряд типоморфных признаков, проявленных в особенностях их кристаллической структуры, элементного состава и физических свойств. Это составляет комплекс факторов, образующих новый минералогический крите-

рий определения формационной принадлежности турмалинсодержащих месторождений, оценки потенциальной рудоносности выявляемых рудопрояв-лений и технологических свойств руды оловорудных месторождений касситерит-силикатной формации (турмалинового типа).

2. Второе защищаемое положение

На основе комплексного минералогического изучения Томторского карбонатитового массива впервые установлен сложный вещественный состав супербогатого ниобий-редкоземельного оруденения участка Буранный, и разработана эволюционная модель его формирования, включающая первичное концентрирование полезных компонентов в породах массива, обогащение ими продуктов коры выветривания, образование собственно рудных скоплений путем переотложения и накопления пиро-хлора, монацита, фосфатов алюминия и сопутствующих минералов в россыпи ближнего сноса, завершающее проявление экзогенно-эпигенетических процессов.

В Полярной Якутии, в бассейне правых притоков нижнего течения р. Анабар, находится один из крупнейших редкометалльных объектов мира -участок Буранный, располагающийся на эродированной и выветрелой поверхности Томторского карбонатитового массива среднепалеозойского возраста. Запасы участка Буранный, учтенные ГКЗ МПР по категориям В+С1+С2, составляют: МЬ205 - 1,296 млн.т, ТЯгОз - 3,179 млн.т при содержаниях в разных типах руд ЫЬ205 от 3,93 до 5,71% и ТЯ203 от 10,28 до 12,60%. Оруденение имеет ксенотим-монацит-пирохлоровый состав, характеризуется пластообраз-ной морфологией с мощностью, колеблющейся от 0,2 до 39 м (обычно 8-10 м), и перекрыто континентальными и морскими отложениями мощностью от первых десятков до 120-150 м. В геологическом строении массива принимает участие сложный комплекс ультрамафитов, ийолитов, якупирангитов, нефелиновых сиенитов, карбонатитов. Массив представляет собой крутопадающее округлое в плане тело, общая площадь поверхности которого под осадочным чехлом достигает 250 км2. Он прорывает толщу платформенного чехла терри-генно-карбонатных отложений рифея и венда на Уджинском своде в северовосточной части Анабарской антеклизы. Его периферийные части преимущественно концентрически-дугообразных очертаний сложены нефелиновыми и щелочньми сиенитами. Ближе к центру их сменяют ийолит-мельтейгиты, замещенные в восточной части массива геохимически специализированными в отношении редких металлов породами карбонатитового комплекса. Отдельные разновидности карбонатитов и карбонатитоидов восточной части массива характеризуются повышенными содержаниями ниобия (до 0,3%), лантаноидов (0,5%), иггрия (0,05%) и скандия (0,001%) [71].

Массив перекрыт пермскими континентальными и юрскими морскими отложениями, мощность которых колеблется, увеличиваясь в широтном направлении от незначительной на западе, до первой сотни метров на востоке. В его верхней части повсеместно развита различной мощности кора вывет-

ривания. В основании осадочной толщи на эродированной закарстованной выветрелой поверхности массива локально распространены мульдообразные депрессии, ложбины, заполненные континентальными осадками. К такой локальной депрессии в восточной части массива приурочен участок Буранный (рис. 4). Приведенные ниже данные по вещественному составу, условиям локализации и формирования редкометалльного оруденения месторождения базируются на результатах документации разведочных скважин и детальном минералого-геохимическом изучении рудовмещающих пород и рудной минерализации. Детально изученный рудоносный комплекс пород месторождения включает верхнюю часть коры выветривания и озерно-делювиальные континентальные пермские отложения.

I и ЕЕЕЬ

Рис. 4. Карта-схема участка Буранный на массиве Томтор. Рельеф кровли неперемещен-ной коры выветривания. М-б 1:10000.

1 - стратоизогипсы поверхности неперемещенной коры выветривания; 2 - профили разведочного бурения и их номера; 3 - контуры впадин в кровле неперемещенной коры выветривания.

Коры выветривания карбонатитов имеют зональное строение и в минералогическом отношении отвечают составу субстрата. В них происходит двух-трехкратное повышение содержаний ниобия, редкоземельных элементов и фосфора по сравнению с субстратом. В соответствии с различиями в составе исходных неизмененных пород массива и типом их преобразований изменялся и профиль коры выветривания. В обобщенном виде ее разрез состоит из горизонтов разной мощности и разного состава. В низах выделяется слабо проявленная зона дезинтеграции, представленная над карбонатитами трещиноватыми, местами слабо кавернозными породами с частично окисленным железом, гидратированными слюдами и с признаками выщелачивания легкоподвижных элементов. В отличие от типичных зон дезинтеграции в данном случае интенсивного нарушения сплошности пород не наблюдается.

Часто ожелезненные карбонатиты этого горизонта монолитны, в них присутствуют вторичный фосфат-франколит, сидерит и в ряде участков — фосфаты алюминия группы крандаллита. Над силикатным субстратом эта зона представлена лишь первыми метрами измененных выветриванием пород, обогащенных гидратированными слюдами, каолинитом, хлоритами типа шамозита, примесью франколита и частично окисленного (лимонитизированно-го) карбоната - сидерита. Выше в отдельных участках коры выделяются породы с повышенным содержанием преобразованного апатита-франколита, превосходящего по количеству сопутствующие франколиту минералы. Это позволило выделить данные породы в качестве отдельной литофации под названием «франколитовый горизонт». Местами в разрезе профиля он отсутствует, что скорее всего связано с древней эродированностью горизонта в связи с малоамплитудными дифференциальными («клавишными») тектоническими вертикальными подвижками субстрата. Еще выше выделяется горизонт, в котором существенно повышается содержание оксидов-гидроксидов железа в виде гетита и гидрогетита. Силикаты в этой части разреза представлены также гидрослюдами, вермикулитизированным флогопитом (биотитом), шамозитом. Отмечено присутствие гизингерита. В переменных количествах появляются фосфаты алюминия группы крандаллита. На большей части коры выветривания по карбонатитам верхи гетит-гидрогетитового горизонта перекрывает своеобразный «панцирь» горизонта, состоящего на 80-90% из сидерита с небольшой примесью гидросиликатов, фосфатов, включая франколит и минералы группы крандаллита. Часто в сидерите отмечается повышенное содержание преобразованного пирохлора и гидратированного монацита.

Выше по разрезу в мульдообразных депрессиях карстово-тектонической природы залегают рудоносные делювиально-озерные отложения, мощность которых в центральных участках впадин достигает 20-39 м, уменьшаясь на бортах до 0,5-2 м. Эти отложения заполняют склоны и дно двух замкнутых мульдообразных впадин площадью 0,7-2 км2, разделенных невысокой грядой субширотного простирания (см. рис. 4).

Оруденение представляет собой редкометалльно-редкоземельную россыпь с промышленными содержаниями пирохлора, монацита, ксенотима и ряда других минералов, содержащих ценные компоненты. Распределение

этих минералов в пределах рассматриваемых отложений подчиняется фаци-альной изменчивости отложений продуктивного комплекса. Выделяются три типа разрезов делювиально-озерных образований, приуроченных к определенным элементам погребенного папеорельефа поверхности массива. Первый тип установлен на бровках склонов депрессий. Он представлен угловатыми обломками и крупными глыбами пород коры выветривания, сцементированными песчано-глинистым частично пелитоморфным материалом. Мощность отложений этого типа колеблется в пределах 2-15 м. По содержаниям рудных минералов породы данной фации обычно мало отличаются от материала корового субстрата, но в некоторых участках существенно обогащаются ими по сравнению с корой выветривания в других местах.

Второй тип разреза выделяется на большей части склонов депрессий. Представлен переслаиванием мелко-среднезернистых горизонтально-слоистых, реже волнисто-слоистых песчаных пород, местами с примесью мелкой дресвы выветрелых карбонатитов, пикритов и горизонтально-слоистых алевролитов с углистым детритом. Породы этой фации слабо ли-тифицированы, окрашены в светло-серые и желтовато-серые цвета. Обломочный материал представлен в разной степени измененными зернами пиро-хлора, монацита, мартитизированного магнетита, циркона. Местами зерна имеют слабую окатанность, часто разбиты на мелкие осколки. В породах присутствуют новообразования пирита с зернами иногда фрамбоидальной, но чаще кубической формы, выделения мелкокристаллического сфалерита и галенита. Цементируют зернистую часть породы фосфаты алюминия группы крандаллита тонкопелитовой структуры, местами гидроксиды железа, марганца и тонкодисперсный пирохлор в смеси с карбонатами и фосфатами. Содержания промышленно-ценных компонентов в этом типе пород значительно выше, чем в коре выветривания массива. Мощность их в разных участках месторождения изменяется от первых метров до 10-15 м.

По направлению к наиболее погруженным частям впадин склоновые образования сменяются отложениями третьей фации, представленными преимущественно плотными желтовато-серыми и светло-серыми пелитоморф-ными породами с тонковолнистослоистой, реже массивной текстурой, местами с раковистым изломом. Среди них встречаются прослои алевритов и мелкозернистых песков мощностью до 1,5-2 м. В отдельных образцах пород этого типа наблюдаются признаки микрооползневых явлений и трещины усыхания, заполненные глинистым материалом, иногда с примесью гидро-ксидов железа и карбонатов. Минеральный состав пород тот же, что и в отложениях второго фациального типа, но отличается большей дисперсностью обломочного материала и преобладанием пелитоморфных фаз в цементирующей массе. По результатам минералогического и элементного анализов породы этого типа представляют собой богатую редкоземельно-ниобиевую руду, практически являющуюся природным концентратом пирохлора и редкоземельных фосфатов. Мощность этого слоя достигает в наиболее погруженных частях впадин 30-39 м, сокращаясь по направлению к их бортам до 2-5 м.

Характерны существенные отличия пород рудного слоя от подстилающей коры выветривания по химическому составу. В них более чем в два раза возрастает содержание Р2О5, ТЮ2, увеличивается отношение Р205/Са0, значительно повышается содержание 1ЧЬ205> ЕТИ-зОз, 8с203, ВаО, БгО. Часто пробы этих пород заметно обогащаются органическим углеродом. Одновременно в рудном слое резко сокращается количество щелочей, магния, в меньшей степени - кремнезема. В сумме лантаноидов преобладают цериевые земли, однако по сравнению с породами коры выветривания в ряде минералов-концентраторов редких земель существенно повышается количество иттрия. Основные промышленно-ценные элементы в породах делювиально-озерных отложений по латерали и в разрезе слоя распределены неравномерно. Их содержания, как правило, увеличиваются в наиболее погруженных частях впадин, и максимальные количества обычно отмечаются в наиболее глубоких участках палеодепрессий с максимальной мощностью осадка. Однако богатые руды часто встречаются и на склонах впадин, протягиваясь сравнительно узкими полосами от возвышенных участков к более углубленным. Значимой корреляции между содержаниями ниобия и редких земель в анализированных пробах не отмечено, но тенденция совместного накопления этих компонетов во всех участках опробованного рудного слоя наблюдается почти повсеместно.

По минеральному составу руды делювиально-озерных отложений представляют собой сложный гетерогенный комплекс, в котором пространственно совмещены продукты многоэтапного седиментогенеза с диагенети-ческими и эпигенетическими преобразованиями. Первоначально рудный слой формировался за счет ближнего сноса и накопления в депрессиях отложений, представляющих собой дезинтегрированный и существенно обогащенный тяжелыми аллотигенными минералами материал возвышенных участков коры выветривания карбонатитов и карбонатитоидов. За счет кор выветривания по карбонатитам и синхронно протекавших хемогенных процессов осадок обогащался фосфатами, преимущественно фосфатами алюминия группы крандаллита (в сумме от 10 до 50%), монацитом (5-25%), гшрохлором (от 2 до 25%), рутилом, анатазом, ильменорутилом (1-10%), гетитом и гидро-гетитом (3-10%), ксенотимом (до 1-2 %), цирконом, кварцем (местами до 23%), глинистыми минералами (каолинитом, гидрослюдами до 15%) и рядом других фаз. Пирохлор, как известно, обычно не накапливается в россыпях из-за механической неустойчивости. В данном случае незначительный по протяженности перенос из размываемой коры выветривания в близлежащие аккумулирующие депрессии определил сохранность большей части его зерен, образовавших богатую россыпь.

Второстепенными ниобийсодержащими минералами в рудном слое являются оксиды титана (ниобийсодержащий рутил) и колумбит, изредка отмечающийся в виде мельчайших (10-20 мкм) пластинчатых выделений в срастании с пирохлором и рутилом. Продукты выветривания силикатных пород в осадках представлены каолинитом и гидрослюдами. В целом в породах слоя выявлено свыше 40 кластогенных (аплотигенных) минералов. Многие

кристаллы аллотигенного пирохлора обладают характерными окатанными формами. Редкие зерна кластогенного кварца в слое также несут следы ока-танности (рис. 5). Частичная окатанность наблюдается на отдельных зернах циркона, мартитизированного магнетита и почти нацело лимонитизирован-ного пирита.

а) б) в)

Рис. 5. Зерна аутигенных и аллотигенных фаз в породах рудного слоя, а) неокатанные зерна кластогенного пирохлора из коры выветривания массива Томтор. Ув. 8х, б) окатанные зерна аллотигенного пирохлора из руды переотложенной коры выветривания уч. Буранный, в) окатанные зерна кварца из руды переотложенной коры выветривания уч. Буранный.

Последующие преобразования этих исходных фаз и формирование новых в результате наложенных более поздних процессов минералобразования увеличило общее количество минералов, выявленных к настоящему времени в рудном слое, до 93.

Процессы эпигенетического преобразования осадка привели к изменению состава, разрушению, переотложению многих аллотигенных минералов - пирохлора, монацита, фтор-апатита фосфатов алюминия, оксидов титана и др. - и к появлению ряда новых минералов. В большей части зерен кластогенного пирохлора произошло замещение Са и Ыа на Ва и Бг с образованием пандаита и 8г-«пандаита», ранее выявленных на карбонатитовых месторождениях Африки и Бразилии. Существенные изменения состава пирохлора сопровождались разрушением сплошности его кристаллов, превращенных в микрозернистый агрегат, цементируемый фосфатами, сульфидами цинка, свинца и гидроксидами железа. Сохраняя внешне первичную тетрагонально-дипирамидальную форму, такой пирохлор при малейшем прикосновении рассыпается в тонкозернистый порошок светло-серого цвета (рис.6). Зерна аллотигенного монацита подверглись частичному растворению, замещением по периферии зерен крандаллитом, в их составе повысилось содержание иттрия и тяжелых лантаноидов (рис.7)

При микрозондовом исследовании обогащенного ниобием осадка был обнаружен ультрадисперсный пирохлор, образующий линзовидные скопления, согласные со слоистостью пород. Морфологические особенности и элементный состав этого пирохлора позволяют отнести его к новообразованной

Рис. 6. Эпигенетические изменения зерен кластогенного пирохлора в руде участка Буранный по данным электронно-зондового анализа.

1 - изображение в обратно рассеянных электронах и изображения в характеристическом спектре: 2 - цинка, 3 - кальция, 4 - ниобия, 5 - стронция, 6 - фосфора. Ув. 100х.

фазе. При эпигенетическом преобразовании первичного осадка произошла гидратация монацита, появилось некоторое количество рабдофана. Появилась и фаза вновь образованного эпигенетического монацита в форме микрозернистых глобул, тонкоигольчатых и радиально-лучистых агрегатов. Обнаружены новообразованный циркон, обогащенный скандием и эпигенетический ксенотим с высоким содержанием циркония.

а б в г

Рис. 7. Электронно-зондовые снимки зерна монацита, корродируемого фосфатами алюминия группы крандаллита.

а - изображение в обратно-рассеянных электронах; б, в, г - в характеристическом излучении Р, Се и А1 соответственно. Ув. 780х.

Характерной особенностью эпигенетических преобразований делюви-ально-озерных отложений явилось интенсивное развитие в них минералов группы фосфатов алюминия. Наряду с крандаллитом, в небольшом количестве привнесенном из коры выветривания, а в основном сформированном в процессе эпигенеза, пелитоморфная масса осадка содержит значительное количество бариевого аналога крандаллита - горсейксита, стронциевого — гоя-цита и в меньшей степени редкоземельного - флоренсита. Количество этих минералов в разных участках месторождения колеблется от долей до десятков процентов. Они образуют тонкие корочки на зернах аплотигеных фаз, овоиды и сплошные линзообразные скопления землистого вида (рис. 7). Под микроскопом эти минералы почти изотропны, в проходящем свете напоминают микрозернистые агрегаты франколита, с которым обычно встречаются

вместе. При анализе агрегатов этих минералов под микрозондом они часто наблюдаются в виде скорлуповато-сферических колломорфных образований с концентрически-зональным чередованием фаз, в разной степени обогащенных стронцием, барием и редкоземельными элементами. Изредка в рудном слое отмечается появление фторкарбонатов редких земель: паризита и баст-незита, чаще вышеупомянутого фосфата - ксенотима с необычно высоким содержанием циркония (рис. 8).

Рис. 8. Колломорфные выделения минералов группы крандаллита (1), бастнезита (2) и ксенотима (3) в руде уч. Буранный. Электронный микроанализатор. Ув. бООх.

Эти особенности минерального состава отложений слоя наряду с другими признаками осадочного происхождения горизонта - слоистой текстурой, фациальной изменчивостью пород слоя с переходом от крупнозернистого материала песчанистых классов гранулометрии к более тонким алевропе-литовым осадкам при движении от бровки к центральным участкам депрессий - указывают на исходно седиментационную природу супербогатых ниобием и редкими землями руд месторождения, подвергшихся позднейшему эпигенезу.

В самом рудном слое эпигенетические процессы привели к отмеченным выше преобразованиям аллотигенных минералов и обусловили появление множества новых аутогенных фаз. Интенсивно изменился состав первичного пирохлора: в нем оказалось много бария, стронция, свинца, в то же время радиоактивность пирохлора несколько уменьшилась за счет частичного выноса тория и урана. В отдельных участках рудного слоя и в перекрывающих его аллювиально-делювиальных верхнепермских-триасовых отложениях появилась вкрапленная и прожилковая сульфидная минерализация, представленная пиритом глобулярным и с обычными кубическими кристаллами, сфалеритом, галенитом, реже - халькопиритом. Местами образовались гнездообразные выделения крупнокристаллического адуляра, вышеупомянутого гармотома. Это указывает на частичное участие гидротермальных растворов в формировании гаммы минералов рудного слоя и перекрывающих его пород. Однако масштабы этого процесса незначительны на общем фоне седиментационно-эпигенетического минерагенеза, обусловившего возникновение этого уникального по запасам и по содержаниям в руде редких и ред-

поземельных элементов месторождения. Полная характеристика минерального состава руд месторождения с детальным описанием большинства аллоти-генных (кластогенных) и аутигенных фаз, образованных в результате наложения на слой более поздних процессов с привносом вещества из внешних источников, приводится в ряде опубликованных работ автора с коллегами [64, 65, 70,71,72, 73,75].

Отдельными исследователями рудоносный слой участка Буранный рассматривается в качестве неперемещенной коры выветривания и отрицается его делювиально-седиментационная природа. Некоторые авторы решающую роль в формировании руд слоя отводят гидротермальным процессам. Однако проведенные нами детальные геологические и минералого-геохимические исследования, позволившие установить морфологию рудного пласта и расшифровать сложный вещественный состав редкометалльного оруденения, доказывают правильность вышеизложенной трактовки генезиса. Его формирование связано с последовательным проявлением многих благоприятных факторов:

- коровым преобразованием редкометалльно специализированных кар-бонатитов с обогащением редкими элементами пород коры выветривания,

- эрозией этой коры со сносом продуктов размыва в местные озерные водоемы,

- условиями седиментации с обогащением осадка ценными тяжелыми минералами,

- геотектоническим режимом в регионе, обеспечившим захоронение озерных отложений, их сохранность и эпигенетическое преобразование под покровом позднейших отложений.

Эти факторы, установленные комплексом рассмотренных выше исследований, привели к образованию месторождения нового промышленно-генетического типа.

3. Третье защищаемое положение

Установлен количественный и видовой состав примесей углеводородов в минералах, рудах и рудовмещающих породах на месторождениях различной формационной принадлежности, что существенно дополняет ранее известные критерии определения генезиса и качества оруденения, а также определяет степень их экологического воздействия на окружающую среду.

Присутствие примесей органических соединений различного состава и консистенции в горных породах и минералах эндогенных месторождений отмечалось многими зарубежными и отечественными авторами еще в прошлые столетия. В капитальном труде А.Е. Ферсмана по пегматитам имеется ряд ссылок на эти ранние работы (Ферсман. Избр. труды, т. VI, 1960). Внимание к примесям углеводородов существенно повысилось в последние десятилетия в связи с углубленным изучением процессов эндогенного минерало-образования и выяснением роли глубинных флюидопотоков и массопереноса

в рудогенсзе. Появился ряд публикаций с данными о содержаниях углеводородов в минеральном веществе разного генезиса. Были установлены примеси углеводородов в минералах кимберлитов, в том числе в пиропах, карбонадо и алмазах. Наиболее полная сводка со сведениями о видовом составе и геохимии примесей полициклических ароматических углеводородов в некоторых горных породах и почвах была подготовлена и опубликована в МГУ в конце прошлого столетия группой В.Н. Флоровской (Геннадиев А.Н. и др. Геохимия полициклических..., 1996). В этой работе наряду с материалом по содержаниям ПАУ в минеральных носителях развивалось представление об абиогенном происхождении этих соединений и впервые обращалось внимание на высокую токсичность некоторых примесей.

Однако несмотря на обилие публикаций, посвященных присутствию углеводородов в минеральном веществе, систематического изучения проблемы распространения органических соединений в разных по генезису месторождениях не проводилось. Неразрешенными оставались вопросы природы этих примесей: возможность их глубинного абиогенного синтеза или же появление в результате мобилизации и преобразования захороненного органического вещества поверхностного происхождения. Открытым оставался вопрос о степени токсичности руд месторождений из-за содержащихся в них углеводородов и степени их негативного влияния на экологию. Все это явилось основанием для постановки в ВИМСе работ по изучению особенностей распределения органических примесей в литосфере. Исследования были начаты А.Г. Бушевым в конце 80-х гг. прошлого столетия. Спустя несколько лет к ним подключился автор доклада, и они получили существенное развитие. Группа под его руководством дважды получала грант РФФИ и в течение шести лет работала в этом направлении.

На первом этапе основным объектом исследований служили пегматиты разных формаций. В дальнейшем работы распространились на более широкий круг месторождений, на магматогенные и метаморфогенные горные породы разного состава и различных фаций глубинности. Были изучены руды твердых негорючих полезных ископаемых, отдельные минералы и вмещающие породы более 80 месторождений разных формаций и геолого-промышленных типов, представлявших 46 видов минерального сырья. В результате этих работ получены новые данные, свидетельствующие о практически повсеместном присутствии в этих образованиях микропримесей органических соединений, разных по видовому составу и часто в повышенных количествах. Всего было выявлено свыше 140 индивидуальных органических веществ, главным образом углеводородов, относящихся к алифатическим (свыше 60 видов), неконденсированным ароматическим (15 видов) и гетероциклическим соединениям. Помимо углеводородов в изученных пробах также установлено присутствие элементоорганических соединений, аминов и фенола. Определение видового состава и концентраций органических соединений проводилось в ВИМСе (аналитики H.H. Гусева, В.П. Пилипенко, В.Н. Жучков) и в нескольких специализированных лабораториях г. Москвы

(Е.В. Лобзин, Т.Л. Жуйкова и др.) современными методами газовой, жидкостной и хромато-масс-спектрометрии.

Микроскопическими и термобарометрическими исследованиями (Д.Н. Хитаров, C.B. Соколов) присутствие примесей углеводородов постоянно фиксировалось в минералах и горных породах всех изученных типов месторождений в форме микровыделений в межзерновом пространстве руд и горных пород, в пленочных выделениях в микротрещинах, а также в составе гетерофазовых включений в минералах. Размеры таких включений - от первых сотых мкм до 1-2 мм при насыщенности ими объема минерального вещества вплоть до нескольких сотен тысяч включений в 1см3. Раскрытие и выход содержимого насыщенных примесями углеводородов включений происходит при дроблении и тонком измельчении проб. Показано, что при дроблении пород в среднем до крупности 2-3 см высвобождается от 3 до 10% га-зово-жидкого содержимого включений, а при измельчении руды до 0,1-0,05 мм в окружающую среду выделяется до 80-90% присутствующих в ней органических примесей.

Несмотря на несомненный интерес со стороны многих исследователей к примесям органического вещества в пегматитах, в работах, предшествовавших нашим исследованиям, в основном отмечалось присутствие в этих месторождениях лишь легких алифатических соединений, причем главным образом содержавшихся в крупных кристаллах кварца или в кварцевом ядре пегматитов. Не рассматривались в этом аспекте пегматиты разных формаций, и не изучалось поведение примесей в процессе эволюции пегматитового процесса. Нами исследовались органические микропримеси во всех основных формационных типах гранитных пегматитов: редкоземельных, редкоме-талльных, слюдоносных и хрусталеносных из месторождений Урала, Мам-ско-Чуйского и Карело-Кольского регионов, из Забайкалья, Памира и Казахстана. В итоге работ в этих месторождениях был выявлен широкий ряд углеводородов различных классов. Помимо обычной примеси газообразных алифатических соединений, алканов и алкенов в них установлено постоянное присутствие полициклических ароматических углеводородов и гетероциклических соединений самого разного состава. Основное внимание при изучении пегматитов было обращено на выявление особенностей распределения в них многоатомных полициклических соединений - ПАУ (рис. 9) [80, 81, 82, 83,91].

В наиболее глубинных пегматитах редкоземельной формации, образующихся в условиях гранулитовой фации метаморфизма на глубинах до 1012 км, примеси ПАУ присутствуют повсеместно. В эвтектических зонах их содержания достигают почти 230 нг/г, в породах блоковой зоны колеблются от следов до 400 нг/г. По мере снижения температур в меняющихся минеральных ассоциациях общее содержание ПАУ уменьшается, но их состав изменяется в сторону повышения количества более сложных многоатомных соединений.

с/с от общей суммы ПАУ Нафталин

Трифенилен

Беизпирен

с/с от общей суммы ПАУ Антрацен

: ' Фенантрен

- 1 |

Флюорентен

- - Пирен 30 20 г

ШЯ

Хркзен

8(Ю

500

200

Температура процесса. Т °С

Рис. 9. Особенности распределения микровключений аренов в гранитных пегматитах разных формационных типов.

Пегматиты: 1 - хрусталеносные; 2 - редкометалльные; 3 - слюдоносные; 4 - редкоземельные.

Пегматиты слюдоносной формации, глубины формирования которых в условиях амфиболитовой фации метаморфизма оцениваются в 7-10 км [81], характеризуются общим невысоким содержанием ПАУ, но при значительном разнообразии их видового состава. Породы магматического этапа в этих пегматитах содержат до 33 нг/г ПАУ, в блоковых зонах - до 50 нг/г, а в гидротермальном кварце их количество снижается до 25,4 нг/г.

В редкометалльных пегматитах, образующихся на глубинах 4-5 км, содержания ПАУ в целом выше, чем в редкоземельных и слюдоносных пегматитовых месторождениях. Однако в эвтектических породах этих пегматитов количество примесей ПАУ относительно низкое - до 21 нг/г, и они отлича-

ются сравнительно простым видовым составом с преобладанием фенантрена, пирена и нафталина. Повышается их содержание, и усложняется состав лишь в наиболее богатых минералами редких металлов зонах.

Наименее глубинные хрусталеносные пегматиты (глубина формирования 1-3 км в условиях зеленокаменной фации регионального или в зонах контактового метаморфизма) также обогащены примесями углеводородов, в том числе и ПАУ. В отличие от рассмотренных выше формационных типов здесь максимальные содержания ПАУ обнаруживают минералы заключительных стадий формирования месторождений.

При рассмотрении особенностей распределения примесей углеводородов в отдельных минералах пегматитов выяснилось, что породообразующие и акцессорные минералы в разной степени насыщаются органическими веществами. Основными концентраторами углеводородов являются слюды -мусковит, биотит и лепидолит. В слюдоносных пегматитах мусковиты блоковой зоны по сравнению с полевыми шпатами и кварцем содержат углеводородов в среднем в 15 раз больше. Наиболее крупные кристаллы слюды размером до 30-50 см здесь обнаруживают в сумме до 30-60 см3/кг газообразных соединений, в то время как плагиоклаз, микроклин и кварц - не более 1-1,5 см3/кг. Различается и видовой состав углеводородов: в полевых шпатах и кварце больше метана (35-50%), а в мусковите — более тяжелых соединений — этилена, пропилена, бутилена и пентена. В мусковите присутствует большее количество ПАУ, чем в полевых шпатах и кварце этих зон: 87 нг/г по сравнению с 55 нг/г в полевых шпатах и 49 нг/г в кварце. Однако в камерных пегматитах наиболее богатых примесью многоядерных ароматических углеводородов оказались кристаллы дымчатого кварца - раухтопаза и цитрина, в отдельных образцах которых было обнаружено до 240 нг/г ПАУ.

В итоге исследований микропримесей углеводородов в пегматитах установлено:

1. Примеси органических соединений, в том числе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), присутствуют в гранитных пегматитах всех известных формационных типов. Их видовой состав и концентрации варьируют в зависимости от условий образования конкретных месторождений.

2. Среди присутствующих в пегматитах ПАУ чаще всего в повышенных количествах отмечаются антрацен, нафталин и бензперилен. В более низких концентрациях, но также достаточно характерны примеси фенантрена, флюорентена, пирена, хризена, трифенилена, перилена и бензпирена.

3. От глубинных к малоглубинным пегматитам накоплениие ПАУ в образованиях как магматического, так и последующих пневматолитового и гидротермального этапов формирования закономерно повышается. В пнев-матолитовый этап намечается зависимость видового состава ПАУ от режима кислотности-щелочности среды минералообразования. Повышение щелочности, фиксируемое развитием альбит-микрокпинового парагенезиса, неблагоприятно для появления многоядерных ПАУ.

4. В минерально-парагенетических ассоциациях разных этапов и стадий пегматитового процесса выделяются главные минералы-концентраторы органических веществ. К ним относятся в первую очередь мусковит и другие слюды, а также — на заключительных этапах кристаллизации — кварц. Наличие ореолов рассеяния различных углеводородов около пегматитовых жил, достигающих мощности 100-180 м, позволяет использовать этот признак при поисках и оценке пегматитов;

5. Видовой состав и содержания ПАУ в зонах пегматитов, наиболее богатых промышленно-ценными минералами (тантало-ниобиевая, цезиево-литиевая, бериллиевая минерализация, камнесамоцветное сырье, крупнолистовая слюда-мусковит), существенно отличаются разнообразием и повышенными содержаниями от непродуктивных участков тех же жил, как и от пегматитов непромышленных формационных типов. Это явилось поисково-оценочным признаком промышленных пегматитовых месторождений [78].

6. Широкий диапазон физико-химических параметров образования пегматитов разных формационных типов, а внутри отдельных пегматитовых жил — разновозрастных минеральных ассоциаций, устанавливаемый термо-барогеохимическими исследованиями и термодинамическим анализом процессов минерагенеза, позволяет уточнить условия поликонденсации и накопления определенных видов углеводородов, присутствующих в этих минеральных ассоциациях.

7. Повышенную токсичность отдельных органических примесей в минералах пегматитов необходимо учитывать при эксплуатации этих месторождений и проводить соответствующие мероприятия по охране труда (см. рис. 9).

С меньшей детальностью, но с получением достоверного и представительного аналитического материала были изучены особенности распространения углеводородов в месторождениях и горных породах других формаций. Результаты этих исследований подтвердили ранее отмечавшиеся особенности неравномерного и селективного распределения этих примесей в месторождениях разной формационной принадлежности. Основные выводы проведенных работ сводятся к следующему.

1. Установлено, что на многих изученных объектах недифференцированные магматические породы нижних горизонтов земной коры, ассоциирующие с метаморфитами гранулитовой, в меньшей степени - амфиболито-вой фацией регионального метаморфизма обычно обеднены примесями как простых, так и многоатомных углеводородов. Содержания алканов и алкенов в них не превышают первых десятых долей см3/кг, количество аренов составляет 20-40 нг/г. В продуктах дифференциации этих пород и в дериватах субмантийных источников, обогащенных летучими, в том числе и рудными компонентами, обнаруживаются более высокие концентрации органического вещества. Так, например, в кимберлитах и карбонатитах содержания алканов составляют 6-9 см3/кг, алкенов - 4-13 см3/кг, а количество аренов поднимается до 900-2300 нг/г. В апатитовых рудах и пегматитах агпаитовых пород Хибин, как и в никелевых рудах Уфалея, фиксируются примеси штканов и алке-

нов в количестве 4-10 см3/кг, а содержания аренов в пробах тех же месторождений колеблются в пределах от 70 до 1200 нг/г. В недифференцированных метаморфических породах нижних горизонтов земной коры преобладают малоатомные углеводороды алифатических рядов (метан, этан, этен и др.) и арены простой структуры без функциональных групп (нафталин, антрацен). Однако руды находящихся в этих месторождениях пород заметно обогащаются многоатомными углеводородами алифатического ряда и полициклическими аренами. Среди них чаще встречаются арены сложной структуры -высокотоксичные ПАУ (бензпирен, пирен). Четко прослеживается связь между минеральным составом анализируемого материала и концентрациями в нем органического вещества. Минералы рыхлой структуры, обладающие структурными полостями-ловушками, в большей степени обогащаются примесями углеводородов. Так, например, флогопит Ковдорского карбонатито-вого месторождения содержит до 54 см3/кг алканов и 56,5 см3/кг алкенов, в то время как в карбонатитах этого массива обнаружено в среднем лишь 0,8 см3/кг алканов и 0,5 см3/кг алкенов.

В асбестах Баженовского месторождения на Урале содержание алифатических углеводородов составляет соответственно 240 см3/кг и 107 см3/кг, а суммарное количество аренов в этих асбестах достигает 2100 нг/г. Как правило, руды месторождений, генетически связанных с мантийными дериватами, обогащаются углеводородами, прежде всего поликонденсированными аренами, в большей степени, чем вмещающие их боковые породы. В хромитах Аганозерского месторождения в Карелии содержание аренов достигает 372 нг/г, в то время как в расслоенных ультрамафитах одноименного массива их концентрация не поднимается выше 55 нг/г. Намечается связь между обогащением кимберлитов органическими примесями и их алмазоносностью. Так, в Архангельской алмазоносной провинции в кимберлитах высокопродуктивной диатремы им. М.В. Ломоносова содержание аренов достигает 980 нг/г, в то время как в бедной алмазами Архангельской трубке не поднимается выше 400 нг/г. Сходная картина, по данным А.И. Геннадиева, Ю.И. Пиковского и др., наблюдается в Якутии: в кимберлитах трубки Мир содержание аренов составляет 1300-2600 нг/г, а в менее алмазоносных породах диатрем Осенняя, Украинская, Удачная и Зарница колеблется в пределах 300-1400нг/г. Нами установлено, что лопаритовые руды Ловозерского массива содержат до 240 нг/г бензпирена — токсиканта высшего класса опасности, что на порядки превышает ПДК для этого соединения.

2. Пробы горных пород и руд из месторождений средних горизонтов земной коры, приуроченных к зонам амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой, частично двупироксеновой и зеленосланцевой фаций регионального метаморфизма, как правило, характеризуются низкими суммарными концентрациями углеводородов алифатического и ароматического рядов. Однако в составе этих примесей увеличивается количество индивидуализированных соединений более сложного состава (многоатомные алканы, апке-ны, поликонденсированные арены сложной структуры, нередко с функциональными группами, гетероциклические соединения). Содержания алканов в

пробах анатектических гранитов и вмещающих эти породы метаморфитов обычно не превышают 0,2-1,8 см3/кг, но количество в них аренов варьирует в более широких пределах, порой достигая 100-120 нг/г. Значительно более высокие концентрации аренов обнаруживаются в редкометалльных (литий-фтористых) гранитах и в их производных — пегматитах, метасоматитах, в рудах высокотемпературных пневматолитовых и гидротермальных месторождений. Так, например, в породах Вознесенского месторождения в Приморье содержания аренов повышаются до 160-170 нг/г, в гранитах Зашихинского месторождения - до 290 нг/г, а в редкометалльных метасоматитах Катугин-ского месторождения — до 340 нг/г. Повышенные содержания углеводородов отмечаются и в рудах ряда гидротермальных месторождений этих горизонтов земной коры. Так, в золоторудных месторождениях Забайкалья алканы и ап-кены присутствуют в количестве 1,5-2 см3/кг, а концентрации аренов доходят до 260 нг/г. Повышенными содержаниями аренов характеризуются пробы кварца из месторождений пьезокварца на Полярном Урале (230 нг/г). Для месторождений кварц-золоторудной формации намечена связь между их геолого-структурной позицией и содержаниями в них углеводородов. В случае приуроченности этих месторождений к зонам влияния глубинных разломов, содержания простых углеводородов в них существенно повышаются, и в отдельных пробах появляются примеси аминов. Месторождения, удаленные от линеаментов, характеризуются пониженными содержаниями примесей всех видов углеводородов. При изучении золотоносных конгломератов Витватер-сранда (пробы представлены Ю.Г. Сафоновым) в них обнаружено повышенное количество примесей углеводородов, в том числе и ПАУ. Возможно, что благородные металлы и уран оказывают каталитическое влияние на синтез этих соединений. Известны экспериментальные доказательства такого влияния.

3. Образования верхних горизонтов земной коры, относящиеся к породам низких ступеней метаморфизма (зеленосланцевые фации или области диагенеза осадков), обогащаются примесями органического вещества в основном за счет экзогенных источников. Спектр видового состава этих примесей разнообразен. Здесь присутствуют различные поликонденсированные углеводороды — продукты преобразования поверхностных органических остатков, а также фрагменты их окисления, в основном представленные малоатомными алифатическими примесями. В этих комплексах встречены также органические соединения, не отмечавшиеся в более глубоких горизонтах земной коры: карбоновые кислоты и их производные, эфиры и спирты. Как и в описанных выше месторождениях, здесь отмечается приуроченность повышенных концентраций примесей к минералам с высокими сорбционными свойствами. Так, например, средние содержания суммы аренов в цеолитах и биотитах осадочного чехла Русской платформы достигают 2600-2700 нг/г, в то время как в валовых пробах из большинства осадочных пород количество этих примесей обычно не превышает 200-300 нг/г.

Поскольку многие присутствующие в рудах и вмещающих породах эндогенных месторождений органические соединения токсичны, необходимо

учитывать это при отработке таких месторождений и проводить трудоохран-ные мероприятия. Соответствующие рекомендации были направлены в Мин-гео СССР.

Таким образом, выявленные при изучении примесей углеводородов в минеральном веществе особенности их распространения представляют собой дополнительные минералого-геохимические признаки для обоснования критериев установления формационной принадлежности и выявления условий локализации обогащенных этими примесями месторождений. Уровень содержаний и состав этих примесей дают основу для оценки пегматитовых месторождений, а в их пределах - для обнаружения наиболее богатых полезными компонентами участков. Изучение состава и количества токсичных примесей позволяет определить степень экологической опасности, возникающей при промышленной переработке руд подобных месторождений, и своевременно принять соответствующие меры по охране труда.

4. Четвертое защищаемое положение

Разработаны научные основы рационального комплексирования традиционных и новых прецизионных методик исследования высокодисперсных, полиминеральных и труднообогатимых руд легирующих, редких, благородных и черных металлов, обеспечивающие достоверную прогнозную оценку их технологических свойств на ранних стадиях геологоразведочных работ.

На протяжении многих лет значительная часть работ соискателя была направлена на изучение минерального сырья тех месторождений, руды которых отличались сложным полиминеральным составом, часто высокой дисперсностью и низкой обогатимостью. Некоторые месторождения были представлены новыми для промышленности типами руд, требующими для эффективного освоения применения нетрадиционных способов переработки. При разработке рациональных технологий передела таких руд требовалось точное знание их минерального состава и свойств минералов, влияющих на течение технологических процессов. Среди месторождений со сложными и трудно-обогатимыми рудами значительную часть составляли оловорудные (Нижнее и Горное в Приморье, Хинганское в Хабаровском крае, Уксинское и Китель-ское в Карелии). Изучались также руды отдельных месторождений и рудо-проявлений черных и редких металлов, горнохимического (боросиликатные руды) и нерудного минерального сырья (графит, волластонит). В небольшом объеме проводились исследования, способствовавшие совершенствованию биотехнологической переработки труднообогатимого золоторудного сырья на основе контроля минералогическими методами эффективности процесса при разных режимах биоокисления руды [123]. Кратко рассмотрим основные объекты данного направления исследований соискателя.

1. Начиная с 80-х г. прошлого столетия работы большого коллектива сотрудников ВИМСа под руководством соискателя были посвящены детальным исследованиям океанических железо-марганцевых конкреций с целью

выявления особенностей их состава и создания рациональной методики минералогического анализа этого вида сырья (рис. 10-13) [52, 53]. Получен большой фактический материал о реальном составе и строении ЖМК Тихого океана и созданы основы методики минералогического исследования этих образований. Был также изучен минеральный состав микроконкреций из Индийского океана, показаны различия между ними и конкрециями Тихого океана, что дало основание для суждения о генезисе этих образований. Результаты исследований подтвердили ранее известные представления о том, что определение минерального состава ЖМК и свойств большинства слагающих их минералов представляет весьма сложную методическую задачу. Это обусловлено высокой дисперсностью минеральных фаз, присутствием значительного количества структурно неупорядоченных и рентгеноаморф-ных минералов, минералов-эфемеров, устойчивых лишь в узком диапазоне термодинамических условий, соответствующих обстановке дна океана. При переходе в иные условия минералы преобразуются в новые фазы как на дневной поверхности, так и под воздействием тех или иных аппаратурных факторов в процессе подготовки препаратов к исследованию и анализа. Эти руды характеризуются повышенной влажностью (до 30%), способностью терять в поверхностных условиях часть исходной воды и подвергаться вторичной гидратации. Систематические исследования водонасыщенности ЖМК и поведения в них воды при колебаниях температуры и влажности в поверхностных условиях показали, что даже без искусственного обезвоживания до 1012% своей массы они теряют в связи с частичным выходом воды в зависимости от вариаций влажности окружающей воздушной среды. При высокой влажности воздуха руды восстанавливают исходную массу [118].

Рис. 10. Внутреннее строение микроконкреций Индийского океана.

А - коралловидные, Б - неправильные, В - мелкооолитовые гроздевидные, Г - крупнооолитовые гроздевидные. Ув. 50х.

При разработке методики изучения минерального состава ЖМК был установлен эффективный комплекс исследований, обеспечивающий получение требуемых результатов. Намечена рациональная последовательность операций, начиная с методов оптической микроскопии, дополняемых рентге-нофазовым анализом, ЯГРС, МРСА, электронной микроскопией и термоанализом. Выявилась важнейшая роль ИК-спектроскопии при расшифровке сложного полиминерального состава конкреций. Методы ИКС оказались

Рис.11. Кобальтоносная железо- Рис.12. Железо-марганцевая конкреция

марганцевая конкреция со склона Ма- со дна Тихого океана в экономической

геллановых гор, Тихий океан. 1/4 зоне РФ «Кларион-Клиппертон». 1/2

нат.величины. нат.величины.

Рис. 13. Текстурно-структурные особенности океанических кобальтоносных железо-марганцевых корковых образований. Фотографии микрооптических препаратов, а, б - проходящий свет, у в. 8х, размер поля зрения 11,2x9,0 мм; в, г - отраженный свет, у в. 40х, размер поля зрения 1,95x1,72 мм.

наиболее информативными при диагностике водосодержащих марганцевых оксидов, минералов-эфемеров, быстро преобразующихся в поверхностных условиях и при инструментальном воздействии на эти фазы в процессе анализа. Высокий эффект дало использование в методическом комплексе ЯГР-спектроскопии, обеспечившей диагностику всех оксидов железа в ЖМК. На-

ряду с конкрециями детально исследуются кобальтсодержащие корки подводных гор, представляющие новый весьма перспективный вид океанических руд [48, 105, 116].

В итоге проведенных исследований в океанических железо-марганцевых рудах было выявлено более 50 минеральных фаз. Среди оксидов марганца наиболее распространены тодорокит, бузерит, асболан, асбо-лан-бузерит, вернадит, бернессит, рансьеит. Реже отмечаются псиломелан, пиролюзит, нсутит, манганит. Оксиды железа представлены в основном еще менее окристаллизованными фазами, среди которых преобладает аморфный гидратированный оксид в смеси с гидрогетитом, фероксигитом, ферригидри-том. Установлено также присутствие лепидокрокита, гематита, акаганеита. В массе акцессорных оксидов железа выделены магнетит, вюстит, гематит. Прецизионными методами локального анализа (электронная микроскопия, микрозонд) в отдельных пробах обнаружены микровыделения сульфидов (пирит, халькопирит, борнит, ковеллин), магнитных шариков, скорее всего космического генезиса (тэнит), интерметаллидов, самородных металлов и их соединений (железа, цинка, платины, алюминия). Нерудные минералы установлены как в виде аутигенных образований - цеолитов (филлипсит), фосфатов (апатит), аморфного кремнезема, монтмориллонита, нонтронита, биогенных литифицированных остатков, иногда каолинита, хлорита, так и в форме аллотигенных включений - обломков пород, оливина, пироксенов, полевых шпатов, шпинели, кварца и др. Содержания и формы присутствия в этих рудах основных рудных и ценных примесных компонентов связаны с количеством и структурой формирующих руду как главных минеральных фаз, так и менее распространенных минералов. Поэтому для оценки промышленной ценности месторождений этого вида минерального сырья и выбора оптимальных режимов его технологической переработки необходимо знание полного минерального состава ЖМК и кобальтоносных корок. Эти данные позволяют также установить пространственную и временную смену минеральных и рудных ассоциаций, выявить процессы эпигенетических изменений и на основе таких исследований подойти к решению проблемы генезиса руды [105].

2. Минералого-технологические исследования проводились на ряде месторождений черных металлов: карбонатных марганцевых рудах (Усинское месторождение) [55, 95], на ряде железорудных объектов и в небольшом объеме - на хромитовых месторождениях Урала. В последние годы значительный объем исследований с использованием методов технологической минералогии был выполнен с целью прогнозной оценки технологических свойств руд магнетитовых рудопроявлений на Приполярном и Среднем Урале, железистых кварцитов Сутарского месторождения на Хингане (рис. 14), а также бурожелезняковых руд Бакчарского месторождения в Западной Сибири. Изучены структурные параметры руд, определяющие выбор способов и режимов обогащения, выявлены вредные примеси и их минеральные формы. Установленные в пробах руд ряда изучаемых объектов типоморфные особенности минералов, характерные парагенетические минеральные ассоциа-

ции, последовательность их формирования составили основу минералогических критериев отнесения рудопроявлений к наиболее вероятным формаци-онным и геолого-промышленным типам оруденения, что позволило дать прогноз возможного качества руд потенциальных месторождений [127, 129, 130, 131].

В этот же период был изучен минеральный состав ряда проб титано-магнетитовых руд и вмещающих пород Куранахского месторождения в Восточной Сибири (рис. 15).

Рис 14. Сутарское месторождение. Южный участок. Труднообогатимая гематит-магнетитовая руда. Кварц-гематитовый агрегат с редкими зернами магнетита. Субпараллельная ориентировка лейст гематита придает породе директивную текстуру. Отраженный свет, при одном николе.

Рис. 15. Куранахское месторождение. Реакционная мирмекитоподобная кайма на границе зерен ильменита (в центре) и титано-магнетита (сверху и в нижней части фотоснимка). В составе каймы агрегат гематита, сфена, ильменита и рутила. Отраженный свет, при одном николе.

3. Проведенные нами комплексные минералогические исследования сыграли важную роль при разработке технологии передела труднообогати-мых золотосодержащих руд Майского месторождения. Открытие рационального способа получения золота из такого сырья представляет проблему государственной важности. Соответствующая технология, успешно освоенная на месторождении Олимпиада, разработана в ФГУП ЦНИГРИ. Она основана на биоокислении сульфидных минералов руды, содержащих в виде ультрадисперсной примеси рассеянное золото. Нами в содружестве с коллегами из ЦНИГРИ (Г.В. Седельникова, Е.Е. Савари и др.) были проведены работы по созданию методики минералогической оценки эффективности процесса биоокисления золотосодержащих минералов труднообогатимых руд Майского месторождения [123]. Методика основана на оптико-геометрическом и элек-тронномикроскопическом анализах продуктов разрушения минералов-концентраторов золота при воздействиях на них разных реагентов. Элек-тронномикроскопическими исследованиями различных минералов руды были впервые обнаружены наноразмерные выделения золота в матрице арсено-пирита (рис. 16, 17), а также выявлена повышенная золотоносность не только арсенопирита, что было известно и раньше, но и ряда других сульфидных фаз

руды - пирита, сфалерита, халькопирита и антимонита в виде микронных и субмикронных включений в них золота (рис. 18, 19).

Рис. 16. Реплика с извлечением. ПЭМ. Извлеклась тончайшая пленка с частичками золота. Золото - мелкие (сотые доли мкм) контрастные слабо окристаллизованные вьт деления.

Рис. 17. Зерно антимонита с включением золота из суспензии золотосодержащей руды Майского месторождения, подвергнутой биоокислению.

а) б) в) г)

Рис. 18. Реплика с поверхности оловоносного граната.

а - блочная микроструктура граната, ув. 1 ЮООх, б - зональное разбиение на блоки, ув. 11 ОООх, в - микроструктуры распада в гранате, ув. 32000х, г - выделения экерита в гранате, ув. 1 ЮООх.

4. Выше были рассмотрены результаты минералогических исследований переотложенной и эпигенетически преобразованной коры выветривания Томторского карбонатитового массива, способствовавшие открытию, расшифровке генезиса и подсчету запасов ниобиево-редкоземельных руд участка Буранный. Эти минералогические исследования сыграли важную роль при решении проблемы технологической переработки редкометалльных руд, поскольку необычный минеральный состав нового вида сырья определил выбор метода получения из него кондиционных товарных продуктов. Механические

Рис. 19. Соотношения компонентов состава оловоносного граната месторождения Кителя, по данным микрорентгеноспектрального сканирования поверхности образца. 1 - соотношения кальция и олова; 2 - обратная корреляция олова и алюминия; 3 - прямая корреляция олова и железа.

нарушения монолитности зерен пирохлора и монацита при формировании рудного слоя, и особенно последовавшие вслед за этим процессы эпигенетического преобразования осадка, привели с одной стороны к значительной диспергации рудных минералов и, с другой - к частичному растворению и переотложению TR, Y, Se в форме пленочных, глобулярных, местами струйчатых, как правило, ультрадисперсных (первые мкм и доли мкм) выделений ряда содержащих эти элементы новообразованных минералов: гидратиро-ванного пирохлора необычного состава, Zr-ксенотима, Sc-циркона, преобразованного монацита [64, 70, 71, 73, 75]. Анализ распределения ниобия, редкоземельных элементов в продуктах классификации руды показал, что основная часть ценных компонентов концентрируется в классах крупностью менее 20 мкм [67, 68]. Присутствие в руде части Nb в составе сохранившихся от переизмельчения более крупных зерен пирохлора позволило выделить лишь низкокачественный гравитационный ниобиевый концентрат с содержанием Nb205 до 32,9%, но извлечение ниобия при этом не достигло и 30%. Столь же неэффективными оказались и другие методы механического обогащения руды. Поэтому наиболее реальными для промышленного использования оказались пиро- и гидрометаллургические технологические схемы, поскольку лишь они позволяли при укрупненных лабораторных испытаниях получить удовлетворительные показатели по извлечению ниобия и других ценных элементов. В конечном варианте была доказана эффективность прямой гидрометаллургической переработки супербогатых руд переотложенной коры выветривания месторождения с получением пентоксида ниобия, диоксида титана, оксидов скандия, иттрия и редкоземельных элементов (А.А. Фролов, А.В. Толстое, C.B. Белов. Карбонатитовые месторождения России / М.: НИА «Природа», 2003. 494 е.).

5. Одним из важных этапов наших исследований в области технологической минералогии явилось целенаправленное изучение руд олова на ряде месторождений в Приморье, на Хингане и в особенности - на скарново-оловорудном месторождении Кителя в Питкярантском районе Северного Приладожья. Работы на этом месторождении оказали решающее влияние на создание рациональной технологии промышленного освоения этого объекта.

В России, в СНГ и в зарубежных странах известен ряд скарновых оло-ворудных месторождений. Однако они, как правило, промышленностью не осваиваются из-за низкой обогатимости такого сырья. Олово в рудах таких месторождений, помимо касситерита, в значительном количестве рассеивается в жильных (породообразующих) минералах - гранатах, пироксенах, магнетите. Считалось, что рассеяние происходит в основном в форме механической примеси тонкодисперсного касситерита в матрице минералов-носителей, и попытки извлечь олово из такого сырья направлялись на раскрытие предполагаемых микросростков за счет тонкого и ультратонкого измельчения руд. Однако этот путь, как правило, не давал практически важных результатов. Вследствие низких показателей обогащения традиционными методами такие руды обычно относились к весьма труднообогатимым или к не-обогатимым. Подобные месторождения, в том числе и Кителя, в отработку не вовлекались и даже не разведывались.

Проведенные нами предварительные исследования показали, что руды здесь представлены частично калишпатизированными пироксен-гранатовыми, гранат-магнетитовыми скарнами и оруденелыми амфиболитами. Средние содержания олова в них были невысокими, в пределах 0,5-0,7% 3п02. Кроме того, отмечалось присутствие небольшого количества меди и цинка в форме халькопирита и сфалерита. Неоднократно предпринимавшиеся ранее попытки получить кондиционные оловянные концентраты при обогащении этих руд традиционными методами успеха не имели. Извлечение металла не превышало 35-37%, и руды были отнесены к необогатимым. Детальными минералогическими исследованиями с использованием комплекса различных методов фазового анализа (оптико-минералогический с детальным изучением состава руды и оптических свойств минералов, рентгенофа-зовый, минераграфический) нами был определен минеральный состав руд, в которых оказалось свыше 55 минералов. В мономинеральных фракциях элементным и микрозондовым анализом было изучено распределение олова по отдельным фазам и рассчитан соответствующий баланс. Выяснилось, что лишь на 60-70% концентратором олова в руде является касситерит. К тому же оказалось, что в основном он представлен хрупкими игольчатыми микрокристаллическими до тонкодисперсных, нередко колломорфными выделениями, переизмельчаемыми при рудоподготовке. Это существенно ухудшало показатели гравитационного обогащения. Балансовые исследования показали значительное рассеяние олова среди других минералов руды: частично в зернах магнетита, немного в пироксене, а главным образом - в одном из основных породообразующих минералов руды - в гранате.

С использованием разных методов фазового анализа в рудах Китель-ского месторождения было установлено присутствие незначительной примеси трёх оловосодержащих минералов - стокезита, малаяита и экерита. Последний был определен при электронно-микроскопическом изучении оловоносных гранатов. Он оказался приуроченным к границам субпараллельно-полосчатой микроструктуры граната, возникшей при эксолюционном распа-

де его исходной матрицы на зоны - ламелли андрадитового и гроссулярового состава (рис. 18 в, г) [32].

Проблема оловоносности граната стала предметом специального изучения. В представительной выборке мономинеральных зерен была определена средняя оловоносность граната, равная 0,5% БпОг при вариациях в диапазоне от 0,3 до 2% 8п02. Более оловоносными оказались гранаты андрадитового состава. Микрозондовые исследования выявили четкую прямую корреляцию олова с железом в зональных гранатах и обратную - с алюминием (рис. 19).

На основании этих данных и с учётом результатов, полученных при проведении мессбауэровских и рентгеноструктурных исследований оловоносных гранатов, было доказано изоморфное вхождение олова в октаэдриче-скую позицию кристаллической ячейки граната с реализацией следующей схемы:

8п4+ (окт.) + Ре2+(окт.) <—> 2Ре3+(окт.). Не исключено, что присутствие изоморфной примеси олова, местами с последующим его выделением на границах ламелей распада оловоносного граната в виде самостоятельной экеритовой фазы, оказывает существенное влияние на этот процесс распада.

Минералогические исследования кительской руды обосновали бесперспективность попыток получить кондиционные оловянные концентраты из этого сырья традиционным гравитационным обогащением. Вместе с тем они определили реальный путь промышленного использования такой руды или переделом по комбинированной обогатительно-металлургической схеме с получением чернового гравитационного касситерит-гранатового концентрата (содержание 1-2% олова) и с последующей фьюминговой переработкой этого полупродукта, или прямым фьюмингованием исходной руды. Промышленные испытания схемы на заводе «Рязцветмет» показали высокий экономический эффект. Сквозное извлечение достигало 75-78%. Благоприятным для применения фьюмингования оказалось отсутствие в руде ощутимых количеств вредных и токсичных примесей: фтора, бериллия и мышьяка, что было доказано минералогическими исследованиями. Хвосты обогащения оказались хорошим сырьем для кирпичного производства, а шлаки фьюмингования были пригодны для изготовления высококачественной керамической плитки. Таким образом, при переработке руды реализовалось высокоэкономичное полностью безотходное производство, на что всегда ориентирована прикладная минералогия [21, 26, 109, 124]. Полученные в ВИМСе результаты технико-экономических расчетов и геологические материалы по подсчету запасов руд Кительского месторождения были приняты ГКЗ и явились основой для проектирования горнодобывающего предприятия в институте «Гипрони-кель».

Представленный материал демонстрирует продуктивность комплексных исследований в области технологической минералогии при оценке новых и сложных для освоения типов минерального сырья. Важную роль в достижении максимального эффекта достоверного прогноза перспектив и оцен-

ки качества изучаемого объекта на основе минералогических данных играет их сопоставление с материалами по месторождениям-аналогам. Это требует создания развернутого банка данных с детальной характеристикой руд разных месторождений известных геолого-промышленных типов. Подобная работа по некоторым видам минерального сырья с использованием современного программного обеспечения начата в ВИМСе. Необходимо ее продолжить и существенно расширить исходную базу вводимых данных.

6. При минералого-технологических исследованиях сложных трудно-обогатимых полиминеральных руд, как правило, необходимо применять современные, в том числе физические, минералогические методы исследования и соответствующую аппаратуру для получения информации, обеспечивающей требуемый практический выход. В связи с огромным разнообразием природных объектов часто возникают задачи, требующие нетрадиционных решений, нередко с применением принципиально новых методов и аппаратуры. Поэтому приходилось решать проблемы как совершенствования уже известных методов минералогического анализа, измерения отдельных свойств минералов, повышения точности и производительности этих важных элементов исследований, так и находить новые пути решения возникающих задач.

Плотность минералов - важнейшее свойство, определяющее их поведение в технологическом процессе. Известный пикнометрический стандартизированный метод измерения этого параметра весьма трудоемок. Разработанный М.М. Василевским объемометрический способ не обеспечивал достаточную точность определения плотности. Нами был уточнен и стандартизирован объемометрический метод определения плотности малых навесок минералов в барометрической трубке, и повышена точность ее измерения до первых сотых г/см3 [69]. Метод прошел контрольную проверку, и соответствующая Инструкция явилась отраслевым нормативом. С использованием этого метода была определена фактическая плотность черной разновидности повеллита и измерена плотность новых минералов: бурпалита и чистяковаи-та, совпавшая с рассчитанной по результатам рентгеноструктурного анализа [56, 122, 134, 137, 138].

Принципиально новая методика минералогических исследований путем использования в прикладной минералогии достижений фундаментальной физики была разработана нами для экспрессного количественного фазового анализа минералов без центра симметрии. Одним из наиболее обычных породообразующих минералов является кварц. Традиционные методы его количественного определения трудоемки и не всегда точны. В 1973 г. нами был разработан более эффективный способ определения содержаний кварца. В новом методе минералогического анализа проб с кварцем, фазового анализа и исследования ряда других минералов используется одно из известных явлений в нелинейной оптике - генерация второй гармоники лазерного излучения (ГВГ) кристаллическим веществом без центра инверсии. Не вдаваясь в описание физической сущности этого явления, детально рассмотренного С.А. Ахмановым и Р.В. Хохловым (Ахманов, Хохлов. Проблемы нелинейной оптики. М., «Мир», 1964) и в упрощенном варианте изложенной в нашей ста-

тье [18], перейдем к его характеристике.

Генерация второй гармоники частоты лазерного излучения ацентрич-ными кристаллами уже ряд лет используется в прикладной физике. Целесообразность практического применения этого эффекта в минералогии определяется небольшим числом известных минералов без центра инверсии, причем самые распространенные из них - кварц и нефелин - в природе друг с другом обычно не ассоциируют. Возможность использования эффекта ГВГ для оценки количества ацентричной фазы в смеси с центросимметричными минералами была проверена экспериментально на искусственных препаратах. Интенсивность ГВГ оказалась пропорциональной концентрации ацентричной фазы в смесях. Эксперимент успешно повторен с кварцем, нефелином, турмалином. Была собрана лабораторная установка для анализа ацентричных минералов с оптическим импульсным квантовым генератором - лазером и регистрирующим устройством (рис. 20).

/и

Н>

-0-

7 - ¡5 г \ , ' з г-1 '

о—в- ■ а—о——и—ц-в-

Рис. 20. Схема лабораторной установки для измерения эффекта генерации второй гармоники.

1 - коллиматор; 2 - импульсный оптический квантовый генератор; 3 - набор светофильтров; 4 - поворотная пластинка; 5 - исследуемый образец; 6 - монохроматор; 7 -ФЭУ; 8 - эталонный образец; 9 - ФЭУ; 10 -пиковый вольтметр; 11 - блок питания.

7.7

0.9

35°7

э4 0.5

'"а*

0.3 0.1

015 20 10

НО 60

дО

100

Рис. 21. Зависимость I х / Г^юг от содержания кварца в пробе с флюоритом. I - экспериментальные данные без поправки на интенсивность от люминесценции (среднее по 5 пробам); 2 - экспериментальные данные с поправкой на интенсивность люминесценции.

Эффективность метода демонстрируют на графике (рис. 21) результаты анализа порошковых проб кварца в смеси с флюоритом. Производительность количественного определения кварца в измельченных навесках достигает 50 анализов в час. При анализе сопоставляется интенсивность ГВГ исследуемого препарата (12ох) с ГВГ 100%-ным кварцевым порошковым эталоном О^юз). Нижний предел обнаружения фазы составляет 0,01% масс, при погрешности не более ± 10% отн. Утверждена соответствующая инструкция НСОММИ. Хорошие метрологические показатели получены и при анализе этим методом нефелина в полиминеральных пробах [28, 29]. Метод назван квантометрическим анализом и зарегистрирован в качестве изобретения (Авт. св-во № 464252, 1974 г.) [17]. Выявление ацентричных минералов по

эффекту ГВГ в шлифах при микрооптических исследованиях обеспечивает созданный на ЛОМО микроскоп «Гармоника», выпущенный в 80-х гг. прошлого столетия опытной серией.

Эффект ГВГ нашел применение при крупнокусковой сепарации руд с ацентричными минералами на транспортерной ленте. Применение лазеров, работающих в режиме гигантских импульсов и с огромной частотой (1000 Гц и более), значительно расширило возможности метода радиометрической сепарации руд. Экспрессная регистрация излучения и измерение амплитуды второй гармоники в кусках с нефелином или с кварцем позволяют выделить обломки измельченной руды с определенным содержанием нелинейной фазы из общего потока материала, проходящего на транспортерной ленте под лазерным лучом. Появился новый высокоселективный метод сепарации руд, разделительным признаком в котором выступило относительное число импульсов второй гармоники [37, 39]. Метод был признан изобретением и на него также было получено авторское свидетельство [38].

На основе эффекта генерации второй гармоники ацентричными минералами при минералогических исследованиях, помимо рассмотренных выше, можно решать и другие задачи. Температурная зависимость проявления и интенсивности ГВГ позволяет фиксировать фазовые переходы в минералах, сопровождаемые изменением пространственной группы и соответственно потерей центра симметрии кристалла (а - Р переход в кварце и т.д.). С помощью ГВГ могут быть выявлены типоморфные особенности ацентричных минералов разного генезиса, обусловленные частичными искажениями их кристаллической структуры при изоморфных замещениях. Это доказано экспериментально на примерах турмалина и нефелина [18, 30]. Важное практическое применение эффект ГВГ находит в геммологической практике. Выше отмечалось, что по отсутствию зеленого блика при просвечивании самоцвета лучом рубинового лазера (со светофильтром, поглощающим красный свет генерирующего излучения) выявляются подделки, имитации турмалина в ювелирных изделиях [43].

Второй пример создания нового метода минералогического анализа относится к полиминеральным бериллиевым рудам. Диагностика бериллиевых минералов и количественная оценка их раздельного содержания в случае одновременного присутствия в пробах нескольких бериллийсодержащих минеральных фаз представляет непростую задачу, особенно при тонкодисперсном характере бериллиевой минерализации. Традиционные методы микрооптической диагностики этих минералов в шлифах трудоемки и не всегда применимы. Между тем, потребность в выявлении минералов бериллия и определении их структурного положения в рудах возникает как при решении геологических и геохимических задач, так и при изучении технологических свойств бериллиевых руд, а также при оценке влияния на экологию примесей бериллиевых фаз в рудах других полезных ископаемых.

При изучении руд Уксинского месторождения в Северном Приладожье выяснилось, что в них одновременно присутствует ряд минералов бериллия. Близость оптических свойств значительной части известных минералов бе-

риллия (они прозрачны для проходящего света) затрудняет их быструю диагностику при микроскопическом изучении прозрачных шлифов (табл. 3). Практически исключается возможность использовать микроскопные автоматические анализаторы для автоматического подсчета соотношений разных бериллиевых минералов в брикетах, изготовленных из технологических проб. С целью выявления минералов с разными содержаниями бериллия в шлифах были применены селективные для бериллия ядерные реакции с регистрацией продуктов реакции трековым методом (^радиография). Для проведения опытов были подготовлены эталонные образцы с металлическим бериллием и набором минералов с разным содержанием бериллия.

Таблица 3

Содержания бериллия (ВеО) в некоторых бериллиевых минералах

Минерал Химический состав ВеО, мас.%

Фенакит Ве2ЗЮ4 45

Гельвин (Мп^е^пМБЬВезОЫЗ 15

Берилл ВезАЬ^бОш! 12

Бавенит Са^ВеОНЪ-хАЬ^зСЬб-х 8

Миларит КСа2(А1,Ве)[81,20зо1-0,5Н20 6

Идея была реализована в виде оригинальной методики с участием сотрудника ВНИИП Ю.Н. Бурмистенко. Она основана на использовании фотонейтронной реакции Ве9 (у,п) Ве8 —> 2а с последующей трековой регистрацией а-частиц, образующихся при распаде короткоживущего изотопа Ве8. Порог этой реакции равен 1,7 Мэв, ее сечение в диапазоне энергий - от пороговой до 10 Мэв - составляет 1-4 мбарн. Образующееся в ходе реакции ядро Ве8 нестабильно и распадается с периодом полураспада 0,61 сек на две а-частицы очень малой энергии - порядка 0,05 Мэв. Их регистрация оказалась возможной путем подбора высокочувствительного пленочного детектора, в котором а-частицы образовывали четкие точечные дефектные области.

В качестве источника возбуждения фотонейтронной реакции использовалось тормозное излучение высокоточного линейного ускорителя электронов типа ЛУЭ-8-5. Излучение а-частиц происходило лишь во время облучения. Поэтому шлифы с нанесенными на их поверхность детекторами располагались на оси пучка тормозного излучения ускорителя электронов. Вылетающие с поверхности облучаемого препарата а-частицы попадали на детектор и фиксировались, образуя на нем дефектные области. Эти дефектные области имеют незначительные размеры и фиксируются после избирательного протравливания детектора специально подобранным реактивом (в данном случае ЫаОН), проявляясь в виде темных точек. Расположение этих точек (треков) соответствует контурам бериллийсодержащих минералов на поверхности препарата, а плотность распределения треков в контурах зерен зависит от концентрации бериллия в данном участке изучаемого шлифа.

При разработке методики определен оптимальный режим облучения, подобран подходящий детектор (триацетатная фотоплёнка с удаленной эмульсией) и разработан способ его травления для проявления формы рас-

пределения треков. Испытание метода на специально подготовленном препарате - шлифе с несколькими минералами бериллия разного состава - подтвердило его эффективность [23, 24] (рис. 22).

Рис. 22. Аттрактивная картина распределения треков а-частиц при делении атомов Ве8 в минералах с разным содержанием бериллия.

1 - микрофотография брикета с зернами разных бериллийсодержащих минералов: б - берилл, ф - фенакит, бв - бавенит; 2 - микрофотография детектора с отпечатками треков, соответствующих зернам на брикете. Ув. на снимках 50х, без анализатора.

Картина распределения треков на протравленном детекторе со шлифом под микроскопом позволяет четко выделять фазы с разными концентрациями бериллия, что однозначно идентифицирует соответствующие минералы. Использование современных автоматических анализаторов изображений для подсчета и сопоставления в шлифах областей с разной плотностью треков, приуроченных к контурам зерен минералов с различными содержаниями бериллия, существенно повысит эффективность фазового анализа бериллиевых руд. Кроме того, становится возможным определение даже незначительной примеси рассеянного бериллия в других минералах руды, поскольку предельная локальная чувствительность метода оценивается величиной на уровне 2,6-10~'2 г бериллия.

Таким образом, за счет совершенствования аппаратурно-методической базы минералогических исследований в области технологической минералогии может быть существенно повышена эффективность этих работ: сокращены затраты времени на проведение фазового анализа, повышена его достоверность, а также получены дополнительные сведения о типоморфных свойствах минералов, способствующие совершенствованию минералогических поисково-оценочных критериев.

Заключение

Представленный материал демонстрирует эффективность углубленных минералогических исследований при научно-методическом обосновании и совершенствовании минералогических прогнозно-поисково-оценочных критериев, используемых для решения широкого круга задач фундаментального

и прикладного направления. Подчеркнута значительная роль применения широкого комплекса лабораторных методов минералогического анализа с использованием современных высокоинформативных физических методов для расшифровки состава сложных полиминеральных, часто высокодисперсных руд и выявления ряда диагностических, типоморфных и индикаторных свойств отдельных минералов.

В результате рассмотренных в настоящем докладе исследований выявлен ряд ранее не известных свойств и типоморфных признаков разных видов минерального вещества, что существенно повышает уровень знаний о его реальном строении, условиях образования и практической ценности. Полученный фактический материал позволяет обосновать новые эффективные минералогические критерии поисков и оценки месторождений многих видов полезных ископаемых, способствует совершенствованию методики изучения сложных полиминеральных руд, служит основанием для оптимизации технологических схем их переработки.

1. Установлена различная степень упорядочения кристаллической структуры турмалинов месторождений разной формационной принадлежности, обусловленная неоднородным распределением катионов разновалентно-го железа в координационных полиэдрах его элементарной ячейки. Эти структурные особенности турмалинов, как и различная степень окисленности ионов железа, являются информативными типоморфными свойствами, индикаторами температурных условий образования и формационного типа турма-линсодержащих минеральных ассоциаций. Наряду с особенностями соотношений главных и примесных элементов состава эти структурные и кристал-лохимические свойства турмалинов являются важным минералогическим поисково-оценочным критерием рудных месторождений с турмалином.

2. Детальными геолого-минералогическими исследованиями уникально богатого редкометалльно-редкоземельного участка Буранный на Томторском карбонатитовом массиве показано, что он представляет собой эпигенетически преобразованную делювиально-озерную россыпь, образовавшуюся в результате благоприятного сочетания ряда факторов: интенсивной эрозии коры выветривания карбонатитового массива, изначально специализированного на редкие элементы, ближней транспортировки продуктов эрозии в образовавшиеся неподалеку озерные водоемы, эпигенетического преобразования этих отложений, определившего еще большее обогащение осадка ценньми минералами, и геотектонического режима в регионе, обеспечившего захоронение озерных отложений и их сохранность под покровом позднейших отложений. Эти факторы, установленные минералого-литологическими исследованиями, определяют критерии поисков и оценки таких месторождений нового про-мышленно-генетического типа.

3. Выявлены особенности распределения микропримесей органических соединений в минеральном веществе разного генезиса, демонстрирующие типоморфизм этого свойства и позволяющие использовать видовой состав и количество микропримесей углеводородов в качестве критерия формационной принадлежности исследуемых образований и индикатора промышлен-

ных зон в контурах оруденения. Установлены токсичные примеси углеводородов в рудах, количество которых в ряде месторождений превышает ПДК, что требует проведения на таких объектах специальных трудоохранных мероприятий.

4. Минералогические исследования труднообогатимых высокодисперсных руд на основе применения специализированного комплекса методов позволяют выявить особенности минерального состава, определяющие технологические свойства сырья, и рекомендовать оптимальные способы его технологического передела. Это подтверждено на ряде конкретных примеров исследования руд черных, легирующих, благородных металлов и неметаллических полезных ископаемых. Производительность и информативность исследований в области технологической минералогии повышается за счет применения новых методов, что доказано разработкой и внедрением нового метода квантовооптического фазового анализа и продемонстрировано на основе методики трекового аттрактивного декорирования полиминеральных бериллиевых руд.

Список публикаций по теме диссертации

1. Кузьмин В.И. Методы поисков месторождений борного сырья / В кн. «Бор, методы изучения месторождений бора». Сб. научн. трудов. — М.: ВИМС, 1960. С. 24-27.

2. Василькова H.H., Кузьмин В.И. Об изменении датолитсодержащих пород в зоне гипергенеза // Геология рудных месторождений. 1961. № 6. С. 68-71.

3. Василькова H.H., Кузьмин В.И. Борно-полиметаллическое месторождение Юлия / В кн. «Мат. по геологии и методам изучения минерального сырья». - М.: ВИМС, 1962. Вып. 43. С.72-88.

4. Кузьмин В.И. Бороносность магматических, осадочных и метаморфических пород юга Красноярского края / В кн. «Мат. по геол. и мет. изучения мин. сырья». - М.: ВИМС, 1962. Вып. 43. С. 88-101.

5. Кузьмин В.И. Особенности соотношения бора с некоторыми другими элементами в скарновых месторождениях / В кн. «Мат. по геол. и методам изучения мин. сырья».-М.: ВИМС, 1962. Вып. 43. С. 110-119.

6. Кузьмин В.И. Распределение бора в некоторых минералах из кон-тактово-метасоматических и интрузивных пород / В кн. «Мат. по геол. и методам изучения мин. сырья». - М.: ВИМС, 1962. Вып. 43. С. 101-110.

7. Кузьмин В.И. О специализации магматических комплексов в отношении бора на примере отдельных районов Красноярского края / В кн.: «Ме-таллогеническая специализация магматических комплексов». — М.: Недра, 1964. С. 198-221.

8. Кузьмин В.И. О некоторых типоморфных особенностях касситерита касситерит-турмалиновых месторождений Центрального Сихотэ-Алиня // М.: ВИМС. Минеральное сырье. 1966. № 11. С. 12-19.

9. Кузьмин В.И. Особенности геологического строения и минералогии оловорудного месторождения Горное в Приморье // М.: ВИМС. Минеральное сырье. 1966. № 11. С. 30-50.

10. Кузьмин В.И. Семинар о значении структурных особенностей воды и водных растворов для геологических интерпретаций // Советская геология. 1966. № 12. С. 127-128.

11. Белов В.Ф., Кузьмин В.И., Шипко М.Н. и др. Об использовании Мессбауэровской спектроскопии для исследования железистых турмалинов // Докл. АН СССР. 1973. Т. 209. № 4. С. 922-926.

12. Кузьмин В.И., Конев A.C. Геохимические особенности турмалини-зации в пределах рудных полей месторождений олова касситерит-силикатной формации / В кн.: «Геохимические методы при поисках месторождений олова, вольфрама и ртути». - Владивосток, 1973. С. 117-118.

13. Кузьмин В.И., Сидоренко Г.А., Бернштейн П.С., Розова Е.В. Новые методы и аппаратура для минералогического исследования минерального сырья / В кн. Мат. Всесоюзн. совещания - Школы передового опыта в г. Хабаровске. -М.: ВИМС, 1973. С. 26-31.

14. Лугов С.Ф., Кузьмин В.И., Маршукова Н.К. Особенности вещественного состава оловорудных месторождений восточных районов СССР и методы его лабораторного исследования / В кн. «Мат. Школы передового опыта для работников лабораторий геологических организаций Дальнего Востока». - Хабаровск, 1973. С. 6-11.

15. Кузьмин В.И. Об одной из причин пониженного извлечения олова из руд месторождений касситерит-силикатной формации / В кн. «Мат. Координационного совещания по методам изучения обогатимости оловянных руд». - М.: ВИМС, 1974. С. 34-35.

16. Кузьмин В.И. Современные методы минералогического изучения руд сложного состава. Обзор. Сер. X. «Лабораторные и технологические исследования и методы обогащения минерального сырья» - М.: ВИЭМС, 1974. 42 с.

17. Мейснер Л.Б., Кузьмин В.И. «Метод фазового анализа полиминералов». A.c. № 464252. СССР. 1974.

18. Мейснер Л.Б., Кузьмин В.И. Нелинейные оптические свойства минералов и их применение в минералогии // Зап. Всесоюзн. Минерал, о-ва. 1974. №4. С. 495-500.

19. Мейснер Л.Б., Кузьмин В.И., Добржанская Л.Г. Определение содержания кварца в полиминеральной пробе на основе генерации 2-й гармоники излучения лазера// Зап. Всесоюзн. Минерал, об-ва. 1974. Ч. 103. Вып. 6. С. 720-725.

20. Добровольская Н.В., Кузьмин В.И. Магнитные свойства турмалина // Конституция и свойства минералов - Киев: Наукова думка, 1975. Вып. 9 С. 38-41.

21. Кузьмин В.И., Подчайнова Т.С., Фуки И.В. Технологическое изучение труднообогатимых оловянных руд скарнового типа месторождений Се-

верного Приладожья / В кн. «Переработка бедного и комплексного оловосодержащего сырья». — М., 1975. С. 36-37.

22. Кузьмин В.И., Солнцева Л.С., Конев A.C. Типоморфные особенности турмалина / В кн. «Новое в минералогических исследованиях». — М.: Недра, 1976. С. 41-45.

23. Березина Л.А., Бурмистенко Ю.М., Железнова Е.И., Конев A.C., Кузьмин В.И., Феоктистов Ю.В. Способ определения концентрации и пространственного распределения бериллия в минералах и горных породах // Геохимия. 1977. № 1. С. 141-147.

24. Березина JI.A., Кузьмин В.И. Трековый метод диагностики и количественного анализа минералов бериллия / В кн.: «Мат. Всесоюзного совещания по использованию фотографии в научных исследованиях». — М.: Звенигород, 1977. С. 12-14.

25. Кузьмин В.И., Панова М.А., Гостева В.А. Использование типо-морфных особенностей состава турмалина при геохимических поисках и оценке месторождений полезных ископаемых / В кн.: «Геохимические методы поисков рудных месторождений» Сб. научн. трудов. - М.: ВИМС, 1977. С. 24-30.

26. Кузьмин В.И., Подчайнова Т.С., Фуки И.В. Примесь олова как ти-поморфная особенность гранатов оловорудных месторождений / В кн. «Тезисы докл. на 2-м Всесоюзном совещании по типоморфизму минералов». — М., 1977. С. 14.

27. Кузьмин В.И., Сидоренко Г.А. Методы выявления типоморфных особенностей минералов / В кн. «Новые данные о типоморфизме минералов и минеральных ассоциаций». - М.: ВИМС, 1977.

28. Добржанская Л.Г., Кузьмин В.И., Мейснер Л.Б., Формозов Г.Б. Квантооптический метод определения содержания нефелина в полиминеральных пробах / В кн. «Нефелиновое сырье». - М: Наука, 1978. С. 135-137.

29. Мейснер Л.Б., Добржанская Л.Г., Кузьмин В.И., Поздняк И.И. Квантовооптический метод фазового анализа кварца и нефелина // Зап. Все-союзн. Минерал, об-ва. 1978. Ч. 107. Вып. 2. С. 232-239.

30. Кузьмин В.И., Добровольская Н.В., Солнцева Л.С. Турмалин и его использование при поисково-оценочных работах / М.: Недра, 1979. 269 с.

31. Кузьмин В.И., Эстерле О.В. Современные методы обработки информации при минералогических исследованиях / В кн.: «Новые методы минералогических исследований полезных ископаемых». — М.: ВИМС, 1979. С. 6-11.

32. Гайдукова B.C., Григорьев И.М., Дубинчук В.Т., Ильясов A.M., Кузьмин В.И., Сидоренко Г.А. Распад твердого раствора оловосодержащих гранатов // Докл. АН СССР. 1980. Т. 250. № 3. С. 694-697.

33. Кузьмин В.И., Добровольская Н.В., Солнцева Л.С., Коровушкин В.В. Зависимость состава и физических свойств турмалина от условий его образования / В кн.: «Научные основы и практическое использование типо-морфизма минералов». Мат. XI Конгресса Межд. Минерал, ассоциации. М.: Наука, 1980. С. 97-102.

34. Гинзбург А.И., Кузьмин В.И., Сидоренко Г.А. Минералогические исследования в практике геологоразведочных работ / М.: Недра, 1981. 237 с.

35. Кузьмин В.И. Турмалинсодержащие парагенезисы — индикаторы формационного типа гидротермальных месторождений / В кн.: "Тез. докл. на XIII Конгрессе Международной Минералогической Ассоциации. Варна, 3982. С. 127.

36. Кузьмин В.И., Шахов Г.П. Турмалин в эндогенных карбонатных породах Красноморских гор // Докл. АН СССР. 1982. Ч. 264. № 1. С. 173-174.

37. Мейснер Л.Б., Кузьмин В.И. Лазер в минералогии / Пристендовый информационный материал. ВДНХ СССР. ВИЭМС, 1982. 4 с.

38. Гулин E.H., Кузьмин В.И., Лагов Б.С., Мейснер Л.Б. Устройство для фотосепарации минералов. A.c. № 105177. СССР. 1983.

39. Мейснер Л.Б., Кузьмин В.И. Новый радиометрический способ сепарации кварц-полевошпатового сырья // Обогащение руд. 1983. № 4. С. 18-19.

40. Куюнко Н.С., Гуревич В.М., Кузьмин В.И. и др. Экспериментальное определение термодинамических свойств турмалина (дравита) // Геохимия. 1984. №10. С. 1458-1465.

41. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Панова М.А. Турмалин слюдоносных пегматитов / В кн.: «Основные проблемы теоретической и прикладной минералогии». Тез. докл. Годичной научной сессии Московского Отд. Всесоюзн. минерал, общества. -М., 1985. С. 160-162.

42. Гайдукова B.C., Данильченко А.Я., Данильченко H.A., Кузьмин

B.И. Применение автоматического анализа изображений для решения прикладных петрографических и минералогических задач / В кн.: «Основные проблемы теоретической и прикладной минералогии». Тез. докл. Годичной научной сессии Московского отд. Всесоюзн. минерал, общества. - М., 1985.

C. 206-208.

43. Кузьмин В.И. Геммология турмалина. Методы отбраковки имитаций турмалина в ювелирных изделиях / Тез. докл. Первого Всес. геммологического совещания. — Черноголовка, 1985. С. 68-69.

44. Кузьмин В.И. Пути совершенствования методики минералогических исследований / В кн.: «Основные проблемы теоретической и прикладной минералогии». Тез. докл. Годичной научной сессии Московского отд. Всесоюзн. минерал, общества. - М., 1985. С. 197-199.

45. Кузьмин В.И., Мамина A.B. Подготовка проб к минералогическому исследованию / В кн. «Методы минералогических исследований. Справочник».-М.: Недра, 1985. С. 15-25.

46. Кузьмин В.И. Комплексирование минералогических методов исследования при лабораторных испытаниях технологических проб / В кн.: «Роль технологической минералогии в расширении сырьевой базы СССР». Тез. докл. Всес. конф. по технологической минералогии. - Челябинск, 1986. С. 3437.

47. Кузьмин В.И. Турмалинсодержащие парагенезисы - индикаторы формационной принадлежности гидротермальных месторождений / В кн.: Crystal Chemistry of Minerals - «Кристаллохимия минералов». Мат. XIII Кон-

гресса Международной Минералогической Ассоц. — Изд. АН Болгарии. София, 1986. С. 359-366.

48. Мейснер Л.Б., Кузьмин В.И. Основные принципы нелинейно-оптических методов сепарации // Обогащение руд. 1986. № 5. С. 22-24.

49. Кузьмин В.И. Использование типоморфизма минералов при поисково-оценочных работах / В кн.: «Поисковая минералогия. Современное состояние и перспективы развития». - Алма-Ата, 1987. Т. 1. С. 15-17.

50. Кузьмин В.И. Комплексирование минералогических методов исследования при лабораторных испытаниях технологических проб / В кн. «Применение технологической минералогии для повышения эффективности использования минерального сырья». Сб. научных трудов. МГ СССР. — М.: ВИМС, 1987. С. 125-132.

51. Еремеев А.Н., Кузьмин В.И. Идеи В.И.Вернадского в работах ВИМСа// Советская геология. 1988. № 6. С. 3-10.

52. Кузьмин В.И. Использование учения о типоморфизме минералов при поисково-оценочных работах / В кн.: «Современные физические методы в поисковой минералогии». Мат. Всесоюзн. Школы передового опыта в области поисковой минералогии (ВДНХ СССР). М., 1988. С. 10-25.

53. Кузьмин В.И., Дубинчук В.Т., Ершова К.С. и др. Комплексирование минералогических методов при изучении океанических железо-марганцевых конкреций / В кн. «Тез. докл. Годичной научной сессии Московского отделения Всесоюзного минералогического общества. — М., 1988. С. 34-35.

54. Кузьмин В.И., Ершова К.С., Щербак О.В. и др. Повышение достоверности и полноты сведений об элементном и минеральном составе железо-марганцевых конкреций на основе комплексирования методов исследования / В кн. «Геология морей и океанов». Тез. докл. VIII Всесоюзной школы по морской геологии. - М., 1988. С. 37-38.

55. Ожогина Е.Г., Дубинчук В.Т., Батурин Г.Н., Кузьмин В.И. Фазовый состав кеков железо-марганцевых конкреций по данным комплекса методов / Геология морей и океанов. Тез. докладов VIII Всесоюзной школы по морской геологии. М., 1988. Т. 3. С. 169-170.

56. Хомяков А.П., Пущаровский Д.Ю., Кузьмин В.И. и др. Новый представитель минералогической группы гиортдалита-ловенита // Вестник МГУ. Серия 4. Геология. 1988. № 1. С. 87-92.

57. Кузьмин В.И. Группа турмалина / В кн. «Типоморфизм минералов». М.: Недра, 1989. С. 461-474.

58. Кузьмин В.И. Итоги Всесоюзной Школы передового опыта пробо-подготовки на ВДНХ СССР / В кн. «Совершенствование методов и технических средств подготовки геологических проб к исследованиям». - Л.: ВИТР, 1989. С. 79-83.

59. Кузьмин В.И. Основные требования к качеству подготовки лабораторных проб для минералогических исследований / В кн. «Совершенствование методов и технических средств подготовки геологических проб к исследованиям».-Л.: ВИТР, 1989. С. 52-58.

60. Кузьмин В.И., Гайдукова B.C. Текстурно-структурная характеристика минерального сырья. Опробование месторождений. Характеристика сырья. / В кн. «Технологическая оценка минерального сырья. Справочник. Под ред. П.Е. Остапенко». - М.: Недра, 1990. С. 106-129.

61. Лебедев A.C., Каргальцев С.В., Кузьмин В.И., Коровушкин В.В. О влиянии условий кристаллизации на распределение алюминия, железа (Mg) в октаэдрических позициях структуры турмалина // Минералогический журнал. 1990. № 1.С. 24-33.

62. Бушев А.Г., Гайдукова B.C., Кузьмин В.И. Использование эвтектических пегматитов с применением анализатора изображения при минералогическом картировании / В кн.: «Прикладные и экологические аспекты минералогии. Тез. докл. Годичной сессии МО ВМО. - М.: ВИМС, 1991. Т. 1. С. 141-142.

63. Бушев А.Г., Гайдукова B.C., Кузьмин В.И. Минералогическое картирование пегматитовых полей на основе автоматического структурного анализа эвтектических пегматитов // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1991. № 9. С. 125-136.

64. Коноплев А.Д., Кузьмин В.И., Эпштейн Е.М. и др. Закономерности локализации редкометалльного оруденения в делювиально-озерной россыпи на корах выветривания карбонатитов / В кн. «Тез. докл. IX Всес. совещ. по геол. россыпей». - Бишкек, 1991. С. 37-41.

65. Кузьмин В.И. Группа турмалина / В кн. «Горная энциклопедия» -М„ 1991. Т. 5. С. 206-207.

66. Кузьмин В.И. Роль минералогических исследований в решении природоохранных проблем / В кн.: «Прикладные и экологические аспекты минералогии. Тез. докл. Годичной сессии МО ВМО. - М.: ВИМС, 1991. Т. 1. С. 25-26.

67. Кузьмин В.И., Ершова К.С., Нечелюстов Г.Н. и др. Комплексная методика минералогического анализа труднообогатимых тонкодисперсных руд кор выветривания редкометалльных карбонатитов. Методические рекомендации НСОММИ № 57. - М.: ВИМС, 1991. 31 с.

68. Кузьмин В.И., Коноплев А.Д., Вейс Б.Т., Нечелюстов Г.Н., Ожогина Е.Г. и др. Минералогические особенности редкометалльного месторождения нового генетического типа / В кн.: «Прикладные и экологические аспекты минералогии». Тез. докл. Годичной сессии МО ВМО. - М.: ВИМС, 1991. Т. 1.С. 207-208.

69. Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г. Определение плотности минералов объемометрическим методом (в барометрической трубке). Инструкция НСОММИ № 31.-М.: ВИМС, 1991. 16 с.

70. Коноплев А.Д., Кузьмин В.И., Эпштейн Е.М. Геолого-минералогические особенности делювиально-озерной россыпи на коре выветривания редкометалльных карбонатитов / В кн. «Минералогия и геохимия россыпей». -М.: Наука, 1992. С. 111-124.

71. Коноплев А.Д., Толстов A.B., Кузьмин В.И., Васильев А.Т. и др. Особенности локализации редкометалльного оруденения на месторождении

Томтор / В кн.: «Редкометалльно-урановое рудообразование в осадочных породах». - М.: Наука, 1993. С. 223-241.

72. Кузьмин В.И. Байесовский подход при оценке истинности суждений в поисковой минералогии // Отечественная геология. 1993. № 5. С. 78-84.

73. Коноплев А.Д., Васильев А.Т., Кузьмин В.И., Толстов A.B. и др. Геологическое строение и минералого-геохимические особенности редкоме-талльных руд месторождения Томтор / Тез. докл. на X Межд. совещании «Россыпи и месторождения кор выветривания - объект инвестиций на современном этапе». - М., 1994. С. 46-47.

74. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Петров H.H. Токсичные органические вещества в минеральном сырье и продуктах его переработки / В кн.: «Экологическая защита городов». Тез. докл. научно-технической конф. Мин. оборонной пром. РФ, Союз российских городов. — М., 1995. С. 321-323.

75. Коноплев А.Д., Кузьмин В.И., Нечелюстов Г.Н. и др. Эволюционная модель формирования уникально-богатых руд Томторского месторождения. / В кн.: «Эволюционно-геологические факторы рудообразования и прогноз месторождений полезных ископаемых». Тез. докл. -М., 1996. С. 32.

76. Кузьмин В.И., Бушев А.Г. Поисковые критерии пегматитов с благородным турмалином / Тез. докл. на Междунар. научн. конф. в Московской геологоразведочной академии. - М., 1996. С. 66.

77. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Органические соединения в плутоноген-ном минеральном веществе (минерагенический и экологический аспекты) / В кн. «Проблемы экологической минералогии и геохимии», Тез. докл. Годичн. научн. собр. Минералогического об-ва РАН. — СПб., 1997. С. 75-76.

78. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Органические токсиканты в минеральном сырье // М.: ВИМС. Минеральное сырье. 1997. № 1. С. 230-235.

79. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Токсичные органические соединения в минеральном сырье / В кн.: «Проблемы прикладной геохимии» (Мат. Междунар. научн. конференции). -М.: ИМГРЭ, 1997. С. 24-26.

80. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Пеньков В.Ф. Органическое вещество в пегматитовых жилах и токсичность руд / В кн.: «Геология на пороге XXI века». Тезисы докл. на Междунар. научн. конференции в Московской геологоразведочной Академии. - М., 1997. С. 87.

81. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Пеньков В.Ф. Органические токсиканты в минералах пегматитов и их воздействие на окружающую среду / В кн.: «Минералогические исследования в решении экологических проблем». — М.: ИГЕМ РАН, 1997. С. 34-35.

82. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Пеньков В.Ф., Новгородова М.И., Буслаева Е.Ю., Лобзин Е.В. Органические соединения в минералах пегматитов Памира// Геохимия. 1997. № 3. С. 348-352.

83. Кузьмин В.И., Бушев А.Г. Органические соединения в плутоноген-ном минеральном веществе (минерагенический и геоэкологический аспекты) / В кн.: «Науки о Земле на пороге XXI века». Тез. докл. на конф. РФФИ РАН. -М, 1997. С. 38-39.

84. Машковцев Г.А., Еремеев А.Н., Кузьмин В.И., Остроумов Г.В. Ученые ВИМСа - городу Москве // Разведка и охрана недр. 1997. № 8-9. С. 3-10.

85. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Коплус A.B. Токсичные органические вещества в золоторудных месторождениях / В кн.: «Роль минералогии в развитии минерально-сырьевой базы благородных металлов и алмазов». Тез. докл. Годичной сессии Моск. Отд. Всеросс. минерал, об-ва. -М., 1998. С. 1415.

86. Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г., Григорьева A.B. Особенности минерального и элементного состава одной из диатрем Архангельского алмазоносного района / В кн.: «Роль минералогии в развитии минерально-сырьевой базы благородных металлов и алмазов». Тез. докл. Годичной сессии Моск. Отд. Всеросс. минерал, об-ва. -М-, 1998. С. 14-15.

87. Сидоренко Г.А., Кузьмин В.И., Рогожин A.A. Минералогические методы в решении поисково-оценочных задач на современном этапе // Разведка и охрана недр. 1998. № 11. С. 28-31.

88. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Состав органических веществ во флюидах мантийного и корового генезиса / В кн. «Тез. докл. IV Межд. конф. «Новые идеи в науках о Земле». — М., 1999. Т. 2. С. 15.

89. Кузьмин В.И. Минералогические исследования в современных условиях проведения геологоразведочных работ / В кн. Тез. докл. IX Съезда Всероссийского Минералогического об-ва. - СПб., 1999. С. 6-8.

90. Кузьмин В.И., Болохонцева С.В., Ожогина Е.Г. и др. Минералогические методы поисков и оценки месторождений рудных полезных ископаемых / М.: ВИМС. Минеральное сырье. 1999. № 5. 195 с.

91. Бушев А.Г., Коплус A.B., Кузьмин В.И. Полициклические ароматические углеводороды в гранитных пегматитах // Геохимия. 2000. №11. С. 1232-1239.

92. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Черкашина H.A. Токсичные органические соединения в рудах твердых полезных ископаемых / Тез. докл. Между-нар. конференции «Освоение недр и экологические проблемы — взгляд в XXI век». - М., 2000. С. 236-237.

93. Кузьмин В.И., Рогожин A.A., Сидоренко Г.А. Современные методы минералогических исследований при решении геологоразведочных задач // Разведка и охрана недр. 2000. № 11. С. 35-39.

94. Матиас В.В., Кузьмин В.И. Годичная научная сессия Московского отделения Минералогического общества Российской Академии Наук // Зап. Всеросс. Минералогич. об-ва. 2000. № 5. С. 115-117.

95. Ожогина Е.Г., Кузьмин В.И., Шувалова Ю.Н. Рациональный комплекс минералогических исследований при обогащении карбонатных марганцевых руд / В кн. «Развитие идей И.Н. Плаксина в области обогащения полезных ископаемых и гидрометаллургии». Тез. докл. Международного совещания.-М., 2000. С. 16-18.

96. Бушев А.Г., Дистлер В.В., Кузьмин В.И., Служеникин С.Ф. Органические минералы и вещества в породах и рудах Норильских интрузий / В кн.: Тез. докл. научно-практической конф. «Прикладная минералогия в решении

проблем прогнозирования, поисков и оценки месторождений полезных ископаемых». М.: ВИМС. 2001. С. 10.

97. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Углеводороды в породах мантийного генезиса / Тез. докл.У Межд. конф «Новые идеи в науках о Земле». - М., 2001. Т. 2. С. П.

98. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Черкашина H.A. Органические минералы и вещества в породах и рудах ультрамафической и мафической формаций и влияние их на экологическую обстановку / В кн.: Тез. докл. научно-практической конференции: «Прикладная минералогия в решении проблем прогнозирования, поисков и оценки месторождений полезных ископаемых». — М.: ВИМС, 2001.С. 11.

99. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Черкашина H.A. Примеси углеводородов в рудах месторождений урана / Тез. докл. V Межд. конф. «Новые идеи в науках о Земле». - М., 2001. Т. 2. С. 12.

100. Кузьмин В.И. Загадочный и многоликий турмалин - уникум в мире самоцветов / Тез. докл. V Межд. конф. «Новые идеи в науках о Земле». - М., 2001. Т. 2. С. 111.

101. Кузьмин В.И. Минералогические основы оптимизации технологических схем передела минерального сырья / Тез. докл. на III Конгрессе обогатителей стран СНГ. - М., 2001. С. 28.

102. Кузьмин В.И. Прикладная минералогия в комплексе геологоразведочных работ на современном этапе их проведения / Тез. докл. научно-практической конференции «Прикладная минералогия в решении проблем прогнозирования, поисков и оценки месторождений полезных ископаемых. -М.: ВИМС, 2001. С. 26.

103. Кузьмин В.И., Бушев А.Г., Черкашина H.A. Органические вещества в рудах урановых месторождений разных промышленно-генетических типов / В кн.: «Традиционные и новые направления в минералогических исследованиях». -М, 2001. С. 32-34.

104. Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г. Минералогическое обеспечение технологии передела труднообогатимых руд / Тез. докл. Годичного собрания Минералогического об-ва РАН «Минералогия — основа использования комплексных руд». - СПб., 2001. С. 184-187.

105. Ожогина Е.Г., Кузьмин В.И., Шувалова Ю.Н. Комплексирование минералогических исследований при обогащении карбонатных марганцевых руд // БЭТИ. Черная металлургия. 2001. Вып. 3. С. 16-25.

106. Устинов В.И., Кузьмин В.И., Наумов Г.Б. Изотопно-геохимические критерии парагенности кварц-турмалиновых ассоциаций на примере пегматитов Забайкалья // Геохимия. 2001. № 10. С. 1132-1136.

107. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Особенности распространения микропримесей углеводородов в эндогенных месторождениях разных формаций / Петрология, геохимия, минералогия, геология месторождений полезных ископаемых, геоэкология. Мат. Всерос. научн. конференции РФФИ «Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XXI веков». — М., 2002. С. 231-232.

108. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Черкашина H.A. Органические токсиканты в горных породах и рудах твердых полезных ископаемых / В кн. «Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития)». Мат. Годичного собрания ВМО 2002 г. -М.: ВИМС, 2002. С. 29-32.

109. Кузьмин В.И. Минералогические признаки техногенного нарушения экологического равновесия / В кн.: «Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития)» Мат. к Годичному собр. Российского минерал, об-ва. - М., 2002. С. 99-101.

110. Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г. Прикладная минералогия в решении задач расширения и качественного совершенствования минерально-сырьевой базы Российской Федерации // Разведка и охрана недр. 2002. № 11. С. 8-11.

111. Якушина O.A., Ожогина Е.Г., Кузьмин В.И., Хозяинов М.С. Рентге-нотомографический анализ карбонатных марганцевых руд // Заводская лаборатория. 2002. № 8. Т. 68. С. 21-26.

112. Кузьмин В.И., Куприянова И.И., Кукушкина O.A. Совершенствование прогнозно-поисково-оценочного комплекса на основе новых минералогических методов и критериев / Мат. V Междунар. конф. «Новые идеи в науках о Земле». -М., 2003. С. 30.

113. Куприянова И.И., Кузьмин В.И., Кукушкина O.A. Минералогические индикаторные признаки как элемент геолого-генетических моделей рудных формаций и месторождений / Мат. V Междунар. конф. «Новые идеи в науках о Земле». - М., 2003. С. 26-29.

114. Кузьмин В.И. Прикладная минералогия на современном этапе: основные проблемы и пути их решения / В кн. «Тезисы докладов на X Съезде Российского минералогического общества». — СПб., 2004. С. 3-5.

115. Ожогина Е.Г., Дубинчук В.Т., Кузьмин В.И., Коноплева Е.В., Кри-воконева Г.К., Коровушкин В.В., Луговская И.Г. Специфика минералогического изучения технологических проб кобальтоносных железомарганцевых корок / В кн. «Научные и технические аспекты охраны окружающей среды» Обзорная информация. -М.: ВИНИТИ, 2004. Вып. 1. С. 45-51.

116. Ожогина Е.Г., Дубинчук В.Т., Кузьмин В.И., Рогожин A.A. Особенности методики изучения минерального состава железо-марганцевых конкреций океана // Вестник КРАУНЦ. Сер. Науки о Земле. 2004. № 3. С. 86-90.

117. Колбанцев Р.Л., Куприянова И.И., Скоробогатова Н.В., Кузьмин

B.И. Совершенствование нормативно-методической базы формирования и использования музейных коллекций каменного материала // Разведка и охрана недр. 2005. № 4. С. 54-58.

118. Луговская И.Г., Дубинчук В.Т., Отрубянников Ф.И., Кузьмин В.И., Голева Р.В. Формы воды в железомарганцевых конкрециях Тихого океана / Тез. докл. VII Междунар. конф. «Новые идеи в Науках о Земле». - М„ 2005.

C. 274.

119. Ожогина Е.Г., Дубинчук В.Т., Кузьмин В.И. Некоторые аспекты экологической минералогии твердофазных депонирующих сред / Тез.докл.

VII Международной конференции Новые идеи в Науках о Земле». — М., 2005, С. 283.

120. Ружицкий В.В., Дубинчук В.Т., Тарханова ГЛ., Рогожин A.A., Вольфсон И.Ф., Кузьмин В.И. Роль бактериального фактора в аккумуляции рудного вещества на примере гидрогенного уранового оруденения // Изв. Секции Наук о Земле РАЕН. 2005. Вып. 13. С. 79-86.

121. Дубинчук В.Т., Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г., Рогожин A.A. Прикладная минералогия в решении актуальных проблем комплексного эффективного освоения недр / В кн. «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых». Сб. избранных научных трудов Пятой Международной научно-практической конференции. -М, 2006. С. 29-34.

122. Чуканов Н.В., Сидоренко Г.А., Наумова И.С., Задов А.Е., Кузьмин В.И. Чистяковаит, новый минерал A1(U02)2 (As04)2(F,0H) • 6,5Н20 // Доклады РАН. 2006. Т. 406. № 6. С. 816-819.

123. Дубинчук В.Т., Ким Д.Х., Кривощеков H.H., Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г., Рогожин A.A., Седельникова Г.В., Савари Е.Е. Использование комплекса минералого-аналитических методов при оценке эффективности био-гидрометаллургической технологии переработки труднообогатимых золотосодержащих руд // Руды и металлы. 2007. № 1. С. 60-70.

124. Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г., Рогожин A.A. Технологическая минералогия - основа рационального недропользования. / В кн. «Минералогические исследования и минерально-сырьевые ресурсы России». Мат. годичного собрания РМО. - М., 2007. С. 38-40.

125. Ожогина Е.Г., Кузьмин В.И., Рогожин A.A. Микроструктурные исследования при технологической оценке минерального сырья / В кн.: «Значение исследований технологической минералогии в решении задач комплексного освоения минерального сырья». Мат. Второго Всерос. семинара по технологической минералогии. - Петрозаводск, 2007. С. 58-65.

126. Кузьмин В.И., Скоробогатова Н.В. К истории открытия ряда отечественных месторождений по коллекционным образцам // Новые данные о минералах. 2008. Вып. 43. С. 90-96.

127. Файнштейн Г.Г., Кузьмин В.И., Кривоконева Г.К. Некоторые особенности минералогии гидрогётовых руд Бакчарского месторождения // Ти-поморфные минералы и минеральные ассоциации — индикаторы масштабности природных и техногенных месторождений и качества руд. — Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. Годичное собрание РМО. 2008. С. 93-94.

128. Кузьмин В.И. Совершенствование прогнозно-поисковых и оценочных работ на основе применения современных минералогических методов и критериев // Разведка и охрана недр. 2009. № 6. С. 46-51.

129. Файнштейн Г.Г., Кузьмин В.И., Комарницкий С.И., Корепанов В.Б. Минералого-технологическая оценка качества скарново-магнетитовых руд рудопроявления М - 4 в Приполярном Урале // Разведка и охрана недр. 2009. №4. С. 71-76.

130. Файнштейн Г.Г., Кузьмин В.И., Комарницкий С.И., Корепанов В.Б. Минералогические исследования при прогнозной оценке качества сырья (на примере скарново-магнетитового рудопроявления М — 4, Приполярный Урал) / В кн. «Новые методы технологической минералогии при оценке руд металлов и промышленных минералов». — Петрозаводск, 2009. С. 45-51.

131. Файнштейн Г.Г., Кузьмин В.И., Чистякова Н.И. Особенности локализации вредных примесей в продуктах скважинной гидродобычи руд Бак-чарского железорудного месторождения // IX международная конференция "Новые идеи в науках о Земле" - М.: РГТРУ, 2009. С. 236.

132. Belov V.F., Korovushkin V.V., Kuzmin V.I. Mossbauer studies of structural features in tourmaline of various genesis // Phys. Chem. Minerals. 1979. № 4. P. 209-220.

133. Kuyunko N.S., Semenov Y.V., Gurevich V.M., Kuzmin V.I., Topor N.D., Gorbunov V.Y. Experimental determination of the thermodynamic properties of tourmaline-dravite // Geochem. Int. 1985. Vol. 22. № 3. P. 109-116.

134. Chomyakov A., Merlino S., Kuzmin V., etc. Burpalite, a new mineral from Burpalinskii massiv North Transbajkal, USSR, its structure and OD character //Europ. J. Mineral. 1990. № 2. P. 177-185.

135. Kuzmin V.I., Bushev A.G. Toxic organic compounds in the solid non-metal ores // XXXI IGC. Rio-de-Janeiro. 2000. Post. (Отечественная геология. 2000. №8. С. 11).

136. Mashkovtzev G.A., Kupriyanova 1.1., Kuzmin V.I., etc. A new approach for revealing of mineral typomorphic features for mineralization estimation // XXXI IGC. Rio-de-Janeiro. 2000. Post.

137. Chukanov N.V., Sidorenko G.A., Naumova I.S., Zadov A.E., Kuzmin V.I. Chistyakovaite, a new mineral A1(U02)2 (As04)2(F,0H) ■ 6,5H20 // Dokl. Akad. Nauk. 2006. Vol. 407. № 6. P. 290-293.

138. Sidorenko G.A., Chistyakova N.I., Doinikova O.A., Chukanov N.V., Naumova I.S., Kuzmin V.I. Black powellite from molibdenum-uranium deposit // New Data on Minerals. 2009. Vol. 43. P. 23-30.

Подписано в печать 28.06.2010 г. Формат 60x90 1/16. Усл. печ. л. 4,0 Отпечатано на ризографе. Тираж 100. Заказ № 22

РИС «ВИМС» 119017, г. Москва, Старомонетный пер. дом

3 8 6

2009197878

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Кузьмин, Владимир Иванович

В четырех разделах доклада в сжатой форме приведены материалы, отражающие наиболее существенные результаты, исследований соискателя. Все рассмотренные* в этих разделах работы-были направлены на® создание новых и совершенствование известных минералогических методов, и критериев; дающих реальный эффект. Для решения этих задач привлекался обширный фактический материал, полученный при полевых работах и лабораторном изучении многочисленных проб из разнообразных по генезису и составу месторождений.

В первом разделе; выделяя типоморфизм bi качестве важнейшего компонента минералогических поисково-оценочных критериев, на примере ти-поморфизма минералов группы турмалина рассматривается его роль при5 решении ряда поисково-оценочных и технологических задач.

Во второй' части доклада охарактеризованы результаты минералогических исследований на Томторском карбонатитовом массиве, явившихся основой разработки критериев определения генезиса и промышленной оценки уникально богатых ниобием и редкими землями руд участка Буранный' на этом массиве и выявления подобных месторождений нового промышленно-генетического типа.

В третьем разделе-на основе выявленных особенностей распространения микропримесей углеводородов в минеральном веществе разного генезиса подтверждается типоморфизм этого признака и демонстрируется возможность его использования в качестве критерия при рудно-формационном анализе и оценке влияния присутствия ряда токсичных углеводородных примесей в минеральном сырье на экологию.

В четвертом разделе рассмотрены примеры разработки и применения рационального комплекса минералогических исследований для решения технологических задач, при минералогическом анализе сложных видов минерального сырья и при создании на этой основе поисково-оценочных критериев. Здесь же описаны разработанные автором новые методы и соответствующая аппаратура, повышающие эффективность минералогического анализа.

В заключении подчеркивается, что рассмотренные примеры минералогических исследований объединяет общая цель — использовать полученные результаты для более точного и полного получения сведений о составе минерального вещества, для уточнения представлений о закономерной связи свойств слагающих его минералов с условиями образования. Отмечается, что разработанные на этой основе минералогические прогнозные и поисково-оценочные критерии способствуют выявлению, оценке и эффективному использованию различных рудно-сырьевых объектов.

1. Первое защищаемое положение

Детальными минералогическими исследованиями установлен комплекс типоморфных свойств полигенных минералов группы турмалина; на этой основе определена система признаков рудноформационной, принадлежности турмалинсодержащих месторождений, и разработаны критерии их выявлениями оценки.

Как. известно, понятие типоморфный минерал было введено; в минералогию, еще в начале прошлого столетия [34]. Благодаря* трудам академиков-В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана изучение:типоморфизма вскоре превратилось в' важное, самостоятельное направление минералогии, ориентированное на выявление причинно-следственных связей между появлением минеральных ассоциаций-, отдельных минералов или проявленных в них свойств и условиями- их генезиса. К началу нынешнего столетия работами большой группы исследователей, преимущественно представителей отечественной» минералогической школы, был накоплен большой; фактический материал по ти-поморфизму минералов; отраженный в целом- ряде: монографий, справочников и отдельных статей' (см., например; работы- А.И Гинзбурга, Н1П. Юшкина, Н.В. Петровской; В.И. Павлишина, Н.В. Соболева; Н.З. Евзиковой; и др.); Однако вплоть до недавнего времени имеющаяся! по данному направлению база данных многими все еще считалась недостаточной для» обоснования генетических построений, для подтверждения всеобщности явлений типоморфизма в минеральном мире и признания его особой практической значимости. Ограниченность рудно-формационной модельной основы для доказательства присущих собранному материалу типоморфных свойств, далеко не всегда достаточная корректность обработки накопленного^ фактического материала, конвергентность ряда минералов и их свойств порой приводили к противоречивым выводам о природе исследуемого минерального вещества по якобы индикаторным его признакам. Все это нередко вызывало у некоторых геологов обоснованный скепсис по отношению к ти-поморфизму.

В последние годы успехи в развитии теории рудогенеза обосновали многие ранее чисто эмпирически выявленные проявления типоморфизма. Были открыты и исследованы закономерности, связывающие эволюцию' во времени свойств минерального индивида с историей его зарождения и последующего существования, что стало основой онтогенического направления в минералогии, развиваемого школой Д.П. Григорьева. Накоплено значительное количество материалов о типоморфизме отдельных свойств* минералов: кристалломорфологии, вариациям состава, плотности, оптическим, магнитным и прочим физическим свойствам (см., например, работы В.В. Ляховича, Е.К. Лазаренко, И.И. Куприяновой, А.А. Краснобаева, М.И. Новгородовой, Л.Л. Перчука, Б.Л. Флерова, В.В. Гавриленко, Е.Г. Пановой, Г.А. Юргенсона и др.). Достижения в теоретическом обосновании природы изменчивости состава и других свойств продуктов минерагенеза, совершенствование средств измерения этих свойств на основе оснащения минералогических лабораторий современной аппаратурой укрепили доказательную базу типоморфизма [9, 13, 16, 18, 34, 38, 42, 44, 57, 67, 69, 89, 119, 131]. Ныне учение о типоморфизме, располагающее огромным фактическим материалом, стало ведущим направлением в поисковой минералогии и практически приобрело характер современной парадигмы этого раздела прикладной минералогии. Решающий вклад в.развитие учения о типоморфизме внесла и продолжает вносить отечественная минералогическая школа1.

В> работах по типоморфизму в основном подчеркивается генетическая направленность этих исследований;.их фундаментальный характер, способствующий решению многих теоретических вопросов рудогенеза. Однако все еще недооценивается вклад учения о5 типоморфизме минералов» в другие практически важные приложения, в то время как результаты изучения типо-морфных свойств минералов уже используются и в технологии минерального сырья, и при оценке рудопроявлений на ранних стадиях геологоразведочых работ, и в геоэкологии [68, 95, 110, 115]. Знание типоморфных особенностей промышленно-ценных минералов месторождений определённого геолого-генетического типа-позволяет, используя метод аналогии, реально прогнозировать для объектов, находящихся* на ранних стадиях исследования, ожидаемые технологические показатели обогащения руд, возможное качество продуктов ихпередела.и оценивать сам объект [15, 55, 106,109, 129].

Особый интерес для использования в качестве источника генетической информации представляют широко- распространенные минералы, присутствующие в месторождениях разного генезиса, устойчивые в широком диапазоне термодинамических условий минерагенеза. Такие минералы Ф.В. Чухров называл конвергентными, а А.И. Гинзбург, более выразительно - сквозными. В' этом случае индикаторным становится не столько сам минерал, сколько его свойства, отражающие вариации условий формирования включающих этот минерал минеральных ассоциаций. Ценность сквозных минералов в качестве индикаторов генезиса месторождений повышается в случае их устойчивости в условиях гипергенеза и сохранности при физическом разрушении исходных коренных пород. Находки таких минералов-индикаторов во вторичных ореолах рассеяния и знание их типоморфных свойств решает важную поисковую задачу прикладной минералогии.

Один из таких сквозных минералов, вернее группа детально изученных нами минералов, представлена турмалином. Его полигенность (конвергентность) была известна задолго до начала наших работ. Имеется обширная литература о многообразии этой группы минералов, о типоморфизме отдельных его видов и некоторых свойств (кстати, еще недавно турмалин рассматривался в качестве самостоятельного минерального вида с рядом разновидностей). К настоящему времени Комиссией по новым минералам ММА уже утверждено 14 отдельных минеральных видов в группе турмалина (табл. 1). Однако с учетом возможных изоморфных замещений в кристаллохимически весьма сложной структуре турмалинов не исключается появление еще 25 конечных членов в изоморфных рядах этой многоликой группы (Hawthorne F.C., HenryD.J. Classification of the minerals of the tourmaline group. Eur. J. Mineral. 1999: 11. P. 227-235). Многообразие турмалинов позволяет установить связь между их составом, другими свойствами и условиями формирования и определить позицию многих из выделенных видов в конкретной геологической обстановке [20, 33, 45, 60, 66, 102].

Таблица

Классификация минералов в группе турмалина (Fleischer's Glossary of MINERAL SPECIES 2008)

Минеральные виды турмалинов Структурные позиции в элементарной ячейке и их элементный состав

X) (Y3> (Z6) (SieOis) (ВОз)з [0(3)]3 (1)

Щелочные (Na) турмалины

Эльбаит Na [Li1.5Al1.5l Al6 Si60,8 (B03)3 (ОН)3 (ОН)

Шерл Na Fea" Al б Si6Oi8 (B03)3 (ОН)з (ОН)

Дравит Na Mg3 Al6 Si6Oi8 (B03)3 (ОН)3 (ОН)

Оленит Na Al3 Al6 Si60i8 (B03)3 СО)з (ОН)

Хромдравит Na Mg3 Cr6J+ Si60,8 (ВОз)з (ОН)3 (ОН)

Повондраит Na Fe3J+ [Fe4j+Mg2] Si60i8 (ВОз)з (ОН)3 (О)

Ванадидравит Na Mg3 VV Si60l8 (ВОз)з (ОН)3 (ОН)

Ш елочноземельные (Ca) ту рмалины

Лидцикоатит Ca [Li2All Al6 Si60,8 (ВОз)з (ОН)3 F

Увит Ca Mg3 [Al5Mg] Si60l8 (В03)3 (ОН)3 F

Ферувит Ca Fe3- TAlsMgl Si6018 (ВОз)з (ОН)3 (ОН)

Турмалины с вакантной структу рной позицией X

Россманит □ iïiAbl Al6 si6o,8 (В03)3 (ОН)3 (ОН)

Фойтит □ [Fer+Al Al6 Si6Oi8 (В03)3 (ОН)3 (ОН)

Магнезио-фойтит □ [Mg2Al] Al6 Si60i8 (ВОз)з (ОН)3 (ОН)

Полигенность делает турмалин ценнейшим минералом-индикатором при решении многих вопросов в литологии, в учении о рудогенезе и в практических приложениях при поисках и оценке рудно-сырьевых объектов [22, 25, 31, 35, 36, 41, 50]. Это, в частности, подчеркивают авторы капитального обзора по минералогии, петрологии и геохимии бора, изданного в 1996 г. Минералогическим обществом Америки и особенно ценного благодаря прилагаемой к обзору обширной библиографии (Reviews in Mineralogy. V 33: Boron. Mineralogy, Petrology and Geochemistry. E.S. Grew & L.M. Anovitz,

Editors, 862:'рО-Турмалин - частый? спутник руд олова, вольфрама^, меди, редких и благородных металлов; нерудного минерального сырья. В определенных кристалломорфологических и оптически совершенных выделениях он: представляет ценнейшее кристаллосырье для ювелирной промышленности и приборостроения. Это способствовало выбору нами турмалина в качестве объекта детального исследования, ибо четкая прикладная направленность темы хорошо вписывалась в основную проблематику работ ВИМСа по созданию и совершенствованию методов и критериев поисков и оценки месторождений.

В процессе наших исследований с различной степенью детальности было рассмотрено и опробовано 157 турмалинсодержащих месторождений и рудопроявлений: разной формационной принадлежности. Собранная обширная коллекция? образцов изучена: широким комплексом; методов! исследования: микрооптических, ИК-спектрометрических, рентгенографических, термобарометрических, микрозондовых, электронно-микроскопических, мес-сбауэровских, электрометрических, магнитометрических,, квантовооптиче-ских,. изотопных и химико-аналитических; Особое внимание обращалось на определение геологической позиции изучаемых образцов, на их. тщательную? подготовку к исследованиям и корректную: обработку полученного аналитического материала: С наибольшей? полнотой рассмотрены, турмалины; пегматитов и турмалины некоторых гидротермальных, Bt первую; очередь, олово-рудных месторождений. Материал из других природных локализаций изучен на меньшем количестве образцов, в меньшем объеме, что частично компенсировалось использованием литературных данных [33]. Методическим эталоном при изучении особенностей турмалиновой минерализации - на олово-рудных месторождениях касситерит-силикатной формации явилось детально разведанное и сравнительно хорошо изученное месторождение Валькумей на Чукотке: Будучи вскрытым эксплуатационными выработками на значительном вертикальном интервале оруденения (400 м) и располагаясь главным образом в эндоконтактовой зоне массива? граносиенигов относительно монотонного состава, это месторождение явилось благоприятным объектом для. изучения зависимости свойств турмалина от состава вмещающих пород и от эволюции минералообразующих растворов. Здесь было отобрано и исследовано свыше 700 проб при опробовании и документировании 15 км горных выработок.

Изучались также свойства турмалинов оловорудных месторождений; Комсомольского рудного узла (Солнечное, Фестивальное, Придорожное); Приморья^ (Горное, Нижнее, Распашное, Дубровское: и др.), Казахстана (Юбилейный Октябрь, проявления^ Дельбегетейского массива); Восточной Киргизии (Уч-Кошкон, Трудовое, Лесистое), Узбекистана (Карнаб, Лапас), пегматитовых месторождений Калбы, Забайкалья, Карелии, Монголии; Памира, грейзенов, скарнов, колчеданных и полиметаллических месторождений Урала, Восточного Забайкалья и ряда других районов.

Информация о работе

Кузьмин, Владимир Иванович
доктора геолого-минералогических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.05

Диссертация

Научно-методические основы прикладной минералогии при изучении и оценке месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Научно-методические основы прикладной минералогии при изучении и оценке месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы