Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Иттрий - редкоземельное оруденение в корах выветривания Маятасского рудного поля (Северный Улытау)

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Иттрий - редкоземельное оруденение в корах выветривания Маятасского рудного поля (Северный Улытау)"

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ И ОХРАНЫ НЕДР РГ6 О^ЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

■ о ГГ1 ' гч ■ I. - = I

На правах рукописи

НСАНОВ РУСТЕМ АЛЕКОВИЧ

ИТТРИЙ-РЕДКОЗЕМЕЛЬНОЕ ОРУДЕНЕНИЕ В КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ МАЯТАССКОГО РУДНОГО ПОЛЯ

(Северный, Улытау)

ЭД ОС, н

АЛМАТЫ—1993

Работе выполнена в Республиканском научно-инженерном геолого-экономическом центре "Болжау" Инженерной Академии Республики Казахстан

Нвучный руководитель: доктор геолого-ч-инералогических

наук, профессор Ниязов А.Р.

Ведущее предприятии Тургайская геолого-разведочная

экспедиция

Официальные оппоненты: доктор геолого-шшера логических

наук Лауыулин Т.М.

кандидат геолого-минералогических наук Некрасова И.М.

Защита соотоиюя "/<>■>< 1995.г. в /9 часов на заседании специализированного совета К 08.01.01 в Казахской научно-исследовательской! институте минерального сырья по адресу: 480091, Алматы, ул. Богенбай батыра, 115.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КэзНИИМСа.

Автореферат разослан " " 1993 г.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Резкое расширение областей применения и ыесытэб^в потребления редкоземельных элементов (РЗЭ) в различных отраслях народного хозяйства вызвали увеличение' их добычи, развитие соответствующей минерально-сырьевой базы. Одним из перспективных источников редких земель являются месторо-ндения кор выветривания. Они обладают огромным потенциалом и со временем могут стать важным поставщиком РЗЭ. Выгодные горно-геологические условия разработки (близповерхностное залегание высококачественных руд, отсутствие необходимости в буровзрывных работах и затрат не дробление) наряду с возможностью применения на ряде объектов дешевых и экологичных гравитационных технологических схем обогащения де.лают их наиболее благоприятными для освоения горно-добывающей промышленностью. Крупные месторождения этого типа уже начинают разрабатываться за рубежом.

Для Северного Казахстана с широким распространением метаморфических пород и развитыми по над корзин выветривания многообещающим представляется черчит-рэбдофэнтовый тип минерализации, выявленный впервые А.Р.Ниязогш и ¡О.Брыпивым в 1362 г. в Зауральской струкгурно-формационной зоне (Кундыбзйское месторождение). Характерная особенность гипергенных редкоземельных минералов этого месторождения - необычайно высокая относительная обобщенность европием, составляющая 1-3$ ое суиш лантаноидов. Геолого-технологические исследования и техншго-зкономические расчеты выдвинули черчитоноеные коры вьтетривзиия в ряд новых перспективных типов собственно иттриевых руд.

Ц е аь . и з ад ачи и с с л'е д о в а'н и я . На территории Северного Улытау, где в течение последних двух десятилетий обнаружено множество проявлений цветных, редких и благородных металлов в корах выветривания, в ряде случвев имеющих'довольно крупные масштабы и обладающих высоким.качеством руд, к числу самых интересных объектов относится йэятасское рудное поле. Здесь установлен новый - желвэково-черчитовый тип иттриего-редко-земельного орудененип. Во всесторонней его изучении и оценке практической значимости в качестве промышленного источнике РЗЭ и заключается цель настоящей работы.

Исходя.из поставленной цели определены и решались следующие задачи: 1. изучение условий нахождения, минералого-геохимич^ских

особенностей материнского оубстрате и вмещающих оруденение кор выветривания; 2. изучение вещественного составе и морфологии редкоземельных руд; 3. проведение минералогического изучения глевного рудного минерале - черчита; выделение и анализ ведущих факторов, и закономерностей формирования и размещения редкоземельного оруденения в корах выветривания по породам доверхно-¿ифейского структурного комплекса, оценка перспектив Северного Улытау да этот тип минерального сырья.

Фактический материал. В основу диссертации "легли материалы, собранные и обработанные в период с 1978 по 1992 гг. в процессе исс-едовений по темам "Комплексное геолого-геофизическое и металлогеническое изучение восточного борю Тургвйского прогиба в масштабе 1:500000" и "Прогноз к направление поисков нетрадиционных типов руд металлов в норах выветривания Северного Казахстане (Северный Улытау)". Задокументировано более 10000 пог. метров керна скввкин, изучено более 150 прозрачных шлифов, учтены данные более 6000 спектральных полуколичественных 8нализов горных пород, руд и шлихов. Проведено более 50 рентгено-отруктурлых и термических ейализов глинистых фракций, около 100 минералогических анализов, Нин рельные формы выделения черчита изучались различными оптическими (под бинокуляром, в шлийох, в иммерсионных средах), .микрохимическими и физическими (термо- и рентгенографическим) методами. Состав и содержание РЗЗ определялись в лабораториях ИМГРВ, Киргизского ГМКа, Целинного ГОКа и ИГО "КЬдказгеология1 , определение удельного веса и мшсротвердосш - в ИМГРЭ. Максимельно учтены и использованы материалы геологоразведочных : теывгических работ ПГО "Севкэзгеология" (О.Заменбе-ков, С.Б.Патрикеев, Т.М.Уткельбаев, ЕД.Коныобаев, Е.А'.Севастьянов, А.С.Прокофьев, -З.С.Чврепеиов, Ю.А.Ника, Л.Волкова, Г.Е.Глазков и др.), ЙГН HAH PK (А.А.Абдулин, Л|-А .Мирошниченко, А.В.Попов и Др.), в также отечественная и зарубежная геологическая литература по редкометалльным кораы выветривания.

Научная новизна. ВперЕЫй описан hoeuL, &ел-веково-черчитовый тип редкоземельной минерали„£цш1, обнаруженный ь коре выветривания Лаятасског-> рудного поля, усыновлены, геологические и геохимические особенности оруденения. Охарактеризовали вещественный состав руд и вмещающих пород, морфологические особенности рудных тел. Детально 'изучены состав, геохимические п

физические свойства главного рудного минерала, выделены его морфологические разновидности, рассмотрены вопросы происхождения. Даны характеристика, анализ достоинств и недостатков некоторых технологических схем обогьцения редкоземельных руд. Определены условия формирования и закономерности размещения гипергенного редкоземельного оруденения i корэх выветривания Северного Улытэу, оценены перспективы региона нэ этот тип минерального сырья. Обобщен и систематизирован материал, касающийся металлических полезных ископаемых всьЛ Мая5всской площэди, расклассифицированы рудные проявления не только эндогенно» минерализации; но и выступающих в последние годы на первый план экзогенной формации, в особенности связанных о порами выветривания - золотых, полиметаллических, редкояеталльных и др.

П р а к г » ч е & к о е з н 8 ч е н и е . Диссертация, представляем собой первое научное' обобщение по проблеме геологии редкоземельных кор выветривания метаморфических пород Северного Улытэу. Отсюда! ценность работы определяется возможностью использования е© результатов при прогнозировании, поисках, разведке и оценке кояцетрадий этого типа в корах выветривания и других территорий с аналогичные иатер'лнским оубстратом.

Основные зэщгщоеаые положения:

1. ИприК-редкоэемельное орудеяение в корах выветривания 'Лаятаоского рудного поля представлено новый яелваково-черчитовым типом минерализации. Главны!! рудный минерал встречается в виде уникально крупных агрегатов, неодшовой разновидности черчита!. Часть РЗЭ аккумулируется в глинистой.фракции*

2. Ручные концентрации приурочены к нижний слзбопрорэбоган-ныи частям профиля выветривания - зонам дезинтеграции и монтмо-риллонитпзации..

3. Походный рудо$ориирувщ:м субстратом служат обогащенные редкими землями л некоторыми -другими элементами зоны рзссланцевб ния и- катвклэза в доверхиери^ейских геологических формациях, от которых гипергенные рудные за лежи наследуют морфологические особенности залегания в форце крутопадающих тел и неравномерный характер распределения полезных компонентов.

Черчиювые руды кор выветривания ^аятасского рудного поля технологичны « выступают-в квчеогве одного из потенциальных источников итзркя и лантаноидов, могущих ощутимо укрепить и рас-

ширить минерально-сырьевую базу Казахстана.

Апробация работы» Основные результаты исследований докладывались на Всесоюзном совещании по рудоносный формациям зоны гипергенезз (Ленинград, 1920), на XI Уральской конференции молодых геологов и геофизиков (Свердловск, 1991). на Всесоюзной совещании по геохимии зкзогенно-зтшгенетического и гидротермально-осадочного рудообразованш (Москва, 1992), рассматривались т рабочих заседаниях РйИГЭЦ "Волжэу" Инженерной Академии» Со ссеие диссертации.опубликовано, 8 работ.

О бьем р а й о г а , Диссертация состоит из введения, шести глаз 15 заключения оощин объемом 158 машинописных страниц.! Текст иллюстрируется 2& рисунками'и 24 таблицами. Список литературы включает 129 наименований.

Работа выполнялась под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора А.Р.Ниязова. Автор выражает еьу искреннюю благодарность за благонедательное отношение, постоянное внимание, всестороннею помощь и поддержку при написании диссертации;

Громадное содействие и заинтересованность в реализации работ по редкоземельный корец выветривания Северного Улыаау оказывал начальник Тургайской ГРЭ С.М.-Иснукин, На завершающем этапе работы ценные советы и замечания получены от Р.К.Гзбитовв, А,Я; Косалса. Большая подовд в.техническом оформлении диссертации была оказана Л.Т.'ПризчиноЙ. Всем перечисленным товарищам и коллегам по работе автор выражает свою глубокую признательность.

Глава I. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА ' йСМЕДОВАНИа

Район исследований расположен на южной окраине Арганатинско-го поднятия, находящегося з пределах Улыаэуского антиклинория. В его строении участвуют метаморфические комплексы докеыбря, тер-ригенно-карбонатные породы девона, мезо-кайнозой'ские коры выветривания и терригенные четвертичные отлонения; широко распространены различные пс составу и возрасту магматические образования. История геологического-развития предопределила разнообразие вещественного состава зыдс'ленных здесь, трех структурных комплексов, с кандым из котор&гх ассоциируют рудопроявления определенных генетических чипов.

Д о в е р х н е р и ф е й с к и й структурный к о и п л е к с сложен бектургэнокой серией. Породы серии, составляющие складчатый фундамент, сильно дислоцированы, смяты в узкие изоклинальные склздк« субмеридионального направления и претерпели региональный метаморфизм эыфиболитовоГ. и зеленослан-цевой фаций! Для доверхнерифейского комплекса характерно наличие ультранафитов и гв"бо'роидов, ориентированных как по направлению, тектонических зон, так и залегающих согласно вмещающим толщам; Кроме того, к нему приурочены также тела протерозойских гранито-гнейсов, позднеордовикско-раинесилурийских гранитов, гранодиори-тов и даек лампрофиров,-

В этом структурном комплексе широко распространены различного рода дизъюнктивные, нарушения. Наиболее крупными и древними являются тектонические нарушения меридионального простирания. Они протягиваются в виде зон рзссланцевания, дробления, разрывов в высокотемпературных изменений, контролируются раннекаледонскц-ми интрузиями основного и ультраосновного составов. Более молодые субииротные разломы.накладываются на древние тектонические зоны, осложняют их и формируют блоковое строение района. К структурному комплексу приурочены скшцозо-цинковые объекта кварце-во-свшщово-цинксвой формации и непромышленного значения золоторудные проявления золото-углеродисто-сульфидноЯ и золото-сульфи-дно-кварцево11 формаций.

В а 'р и с ц и ¡1 с к и й структурны Я к о и п. -л е к о олояен слабодиолоциров8ннкми и неметзморфизованнши осадочными отложениями верхнего девона.."Они выполняют субмериди-ональиые грабеиообразные понижения» резко несогласно залегая на докеибрийскоц основании! Комплексу принадлежат мелкие проявления медно-свинцово-цинковой формации.

Породы а л ь п и й с к о г ,о структурного к о м п л е к с а образуют платформенный чехол, представленный рыхлыми, преимущественно песчано-глинистыми образованиями различного генезиса и мощности,в основном'корами выветривания и делювиально-пролюзиальными отлокенияии.К альпийскому структурному комплексу приурочены проявления полиметаллов, золота, платиноидов* редких земель, связанных.с■порами выветривания, а также золотоносные россыпи делювизльно-пролювиальных отложений.

Глава 2. КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ

Мезорой-кайнозойскиа коры выветривания широко распространены на территории Улытауской структурно-фациальной зоны. Занимая около 70$ всей площади, оии обычно выходят на поверхность, либо перекрыты маломощный чехлом наносов.

•Наиболее хорошо изучены бокситоносиые коры выветривания Аыангельдинского района. Они освещены в работах Е.М.Великовской, М.А.Кальменева, А.Н.Волковз,.Н.А/Лисициаой, Б.А.Тюрина, В.К.Разу-новой, Г.Р.Кирпаяя, С.П.Пэтрикеева, Ю.Г.Цеховского, В.П.Градусо-138, А.Л.Дмитрзк, Н.Я.Чичиковой, Б.У.Михайлова, В.Ю.Малиновского, А.В.Лейпцига, Л.И.Киселева, Р.К.Гебиюва, З.К.Поноиаренко, Ю.й. Поповича, Д.А.'Венкова, Ю.Н.Киыа, ДД.Фатхутдинова, Е.А.Севастьянова, А,1„Евлаыпьева и др. Сведения относительно отроения, минералогии и геохимии кор выветривания более южных районов Северного Улытау значительно скуднее, поскольку специальных генетических работ по их изучению не проводилось. Проблемы кор выветривания этого региона затрагивались в той или иной мере при исследованиях в области четвертичной геологии, составлении геоморфологических- кэрт, анализе истории развития рельефа и новейших тектони-чеоких двиаений Л.К.Репниной, .Михайловым, В.П.Олексенко, В.Ю. Ыалииовокш, Е.В.Шзнцероа, Т Д{|Мшсу линой, Э.И.Нурмзмбетовыы, Е.А. Финько и др.

Наиболее интересны в практическом плане мел-палеогеновые коры выветривания, с которыми ассоциируются месторождения и-рудопрояздеиия бокоитов, полиметэл-лов, меди„ золото и редких.земель. В Северном Улытау элювиальные образования этого возраста на приподнятых учасзках значительно или-полноотьш эродированы., в связи о чем.профили выветривания чаще всего представлены лишь ншшаш дреавянистьши или дресвяно-глиниотыми горизонтами..

В пооледнее десятилетие внимание привлекли коры выветривания докеыбрийских пород Иаятасского рудного поля, в которых обнаружены разнообразные рудопроявления металлических полезных ископаемых, находящиеся в тесной пространственной зависимости от коренного источника.

В зонах дробления и брекчировэния, развитых вдоль разломов, наблюдаюхоя линейно-трещинные коры выветривания. Достигая глубины 100-200 и и более, они нередко несут золотую и свинцово-цин-

ково-серебряную минерализацию, наследуют общую конфигурацию первичных руд.

Наибольшим развитием здесь пользуются площадные коры выветривания. К ним приурочены проявления золотой и'редкоземельном минерализации. Кори выветривзния выходят на дневную поверхность на отметках 320-350 ц и" имеют мощности порядка 15-40 м.

Субстрат в пределах, участков развития гипергенного иттрий-редкоземельного оруденения представлен архейско-нижнепротерозой-скими сланцами различного состава (бектурганскэп серия), гнейсами (гранитогнейсами) соуктальского комплекса и мелкими дайками сабасалдинского плутонического комплекса. •

Минимальные значения иттрия присущи актинолит-эпидотовым сланцам (ср. 1,97"Ю~3$), э тзкяэ дайкам гранит-порфиров и ламп-рофиров (ср. 2'10-3fo), что ниже кяарка для литосферы (2.9*10~3#). Некоторое повышение отмечается в гнейсах (ср. 3-3,5*10" $), еще большее - в рзсслэнцованннх мусковитовых (до 15*10"^)'и биотитовых (до 50"10~^) гнейсах! 3 обычных грэнитогнейсэх содержание иттрия стабильно ни?ко и колеблется в незначительных пределах (0,002-0,005^),. в биотитовых и муоковитовых гнейсзх диапазон значений этого элемента резко расширяется- от 0,002 до 0,05$.

В поведении свинца отмечаемся аналогичная картина зависимости от типа пород, кок для иттрия. Минимальные значения его (более, чей вдвое иике кларковых) установлены в эктинолит-эпидото-вых сланцах (ср, 0,6-0,7-I0"3fs); в мусковитовых гнейсах содержания свинца доходят до 20'Ю-3^, в биогитовнх гнейсах - до 50* I0"3jÓ.

Общей особенностью сланцев и грашногвейсов является высокий геохимический фон олова (1,5-5 клерков) и близкие к кларко- . вна средние значения титана и циркония.' /

На, рудном поле от денудации сохранились только корни коры выветривания и в профиле выветриввния выделяются .всего однэ-две зоны - дезинтеграции и не везде сохранившаяся существенно монт-иориллоииювэя зона. Особенности материнского.субстрэта, обусловленные частым переслаиваниём метаморфических пород различного состава,, присутствием многочисленных.даек и.пироко проявленных гидротермзльно-мегасонзтических-изменений. наложили отпечаток на минералогический состав элювиальных образований.

. Коры выветрйвввия, м е т а м о р ф и ч е с к.и х . л'о -

род бектургэнской серии имеют ыощнооть от 16 до 35 и. Продукты выветривания представлены бурыми, зелеными, желтыми рели-ктоввструктурными глинистыми образованиями, с обломками океЛез-■ ненных и окварцованных исходных пород. Зона дезинтеграции составляет основную часгь профиля и зачастую выходит на поверхность. В ее-соотаве, наряду с обломками измененных ..оренных пород, полевыми шпатами, д^ррцем,. эпидотои'и другими породообразующими минералами в высоких количествах фиксируются.сфен (до 0,4$) и апатит (до 0,3^). Глиаиозаа. фракций ^составляющая 30-50$, характеризуется наличием хлорига, смешанослойных минералов, монтмориллонита, каолинита. Верхняя честь профиля'выветривания представлена ыоктмориллониговой зонойу достигающей.20 ц мощности. Она слокена оветдо-зелеными (виизу) и оранжево-кеятыми (в верхах) глинами, В составе пелитовой фракции (40-80$ массы'пород) преобладает монтмориллонит (до 70£). В этой части профиля падает' содержание сфена и апатита,"возрастает - циркона, В поведении ильменита и турмалина определенной закономерности не наблюдается, что является отражением первичной неравномерности распространения их в материнском субстрате.

На площади распространеь ;я г р. а н и т о. г н е й с о в о -г о комплекса профиль кор выверивания представлен в основании разреза светло-коричневыми и буро-серыми,, а в верхах светло-серыми и желтыми дресвяно-гльшистыш? образованиями зоны дезинтеграции мощностью от'9 до.24.м,,сохранившими структурные особенности материнских п*род,. Основными породообразующими минералами являются полевые шага и кварц, Глшщсазй фракция, составляющая обычно 40-43 породы, сложена лреимущесгвонно .каолинитом (25-50?ь).

В тяжелых фракциях проб кор выветривания установлено 39 минералов. Наиболее разнообразен состав элювиальных образований, развитых по сланца«. Содержание некоторых остаточных акцессорных редкометалльных минералов (апатит, сфен, ильменит) может ■ дрстигвть нескол^их килограммов на тонну. Среди новообразованных установлены гематит, малахит, марказит, ледь самородная, окислы марганца, сидерит, яр зит и др., но они не образуют сколько-нибудь значимых самостоятельных промышленных скоплений*

Общими геохимическими особенностями кор выветривания по сланцам и гранитогиейсам является узеличение содержания в них

цинка (в 2 раза), снижение концентрации олова (в 3-4 раза) и остающийся примерно на уровне исходных пород фон иттрия.

Глава 3. ИТТРИЙ-РЕДКОЗПЕЛЫЮЕ ОЩЕНЕНИЕ В КОРАХ ЫВЕТРИБЛНИЯ

Повышенные значения РЗЭ регулярно фиксировались на Маятао-ском'рудном поле с начала 60-х годов! В 1976-1979 гг. здесь прово'дились глубинные литогеохимические поиски (Прокофьев A.C., Черепанов B.C.), в результате которых выявлены иттрий-редкоземельные аномалии, представляющие собой узкие, вытянутые в меридиональном направлении зоны, приуроченные к корзм выветривания сланцев и гранитогнейсов!- Однако целенаправленных исследований проявлений редкоземельной минерализации здесь не производилось вплоть до 1989 г, когда лабораторией "Болиэу" было начато изучение и оценка ряда ранее известных .точек о аномальными концентрациями РЗЭ.

Участки для детальных буровых работ выбирались исходя Из результатов литогеохимических поисков 1976-79 гг. - по йг-аномз-лиям и в районах скванин, под-знающих редкоземельное оруденение в корэх выветривания, развитых по породам различного петрографического состава - гранитогнейсам и метаморфическим слэкцэм докембрия .

Густота сети определялась задачами исследований, нетрадиционностью типа руд, особенностями локализации гипергенного редкоземельного оруденения, выявленными при разведке Кундыбайского месторождения - неравномерностью распределения редких элементов, крайне оложной "морфологие.. и невыдержанностью мощностей рудных тел, оконтуриваемых исключительно по результатам опробования-Вопросы морфологии, сплошности и качества руд возможно решать при достаточно высокой плотности сети, принятой по'согласованию с Тургайской экспедицией, 20x20 ц о отдельными сгущениями до 510 и;

Для детального и достоверного изучения разреза отбор керна производился по всей глубине скважин .чепреразно, средняя длина секций составила 2ц.

В результате установлено, что рудные, концентрации отмечаются в различных частях разреза элювиальных образ заний, предста..-ленных нижними слабопрорзботаиными горизонтами профиля выветривания - зонами дезинтеграции и гюитмориллонитазации. Исходным

рудоформирующиц субстратом выступили обогащенные РЗЭ зоны рэс-сланцевания з дбверхнерифейских геологических формациях, от которых гипергенные рудные залежи унаследовали, морфологические особенности-Залегания и хаоактео распределения полезных компонентов.

Руды образуют в плане оубмеридионельные, линейно-вытянутые тела,.протягивающиеся едоль узких (первые метры) зон расслзнце-вания. Б вертикальном разрезе преобладают линзрвидныъ кругопэда-ющие з8лени с чрезвычайно неравномерным распределением редкоземельных элементов,.отракающим поведение их в материнском субстрате.

Макроскопически руды состоят из рыхлых- глиниотых и дресвяно-глинистых продуктов гипергенеза различных цветов и оттенкоЕ, местами сохранивших реликтовую структуру субстрата Они зачастую ожелезнены, включают выветрелые обломки исходных пород. По внешнему виду руды не. отличаются от вмещающих образований и, такке как нв Кунднбайскоыместорождении, выделяются только по данный опробования керна скважин.

Черчит.овые руды по качеству бедные .и средние, доля богатых руд (с содержанием черчита более 5 кг/т) невелика. Они.характеризуются невысоким.выходом.тяжелой фракции, составляющим 0,2 -, 4,5$ (в средней 2$). В составе ее обычно доминируют обломки материнских пород (до 57$), эпидог-Ч до 75$) и окислы марганца ( до. 33$). Рудные компоненты..($^54$) представлены оста-' то.ними и новообразованными минералами. К'первым относятся отмечающиеся в небольиих количествах е.пэтит (ох-единичных .знаков до 14$), ильменит (обычно десятые доли - первые проценты), циркон .. (иногда до 12,5$), з'тэкхесфен; рутил, лейкоксен. Гипергенная редкоземельная минерализация проявлена преимущественно в виде , черчита, содержания которого в тякелоИ:фракции варьируют по отдельным скзакингм в, весьма:широких пределах.-. от долей процента до 46$. Он концентрируется'во й-ой/электромагнитной фракции. Рабдофанит встречается- редко' и в небольших количествах (до 0,6$ тяаелой фракции)..;'.

В составе тонкой фракции руд,'составляющей обычно 40-50$, среди глинистых'минералов преобладают монтмориллонит .('или каолинит), смепанослойные' и гидрогетих. В-этой.фракции содержанке ГТЯ изменяется от-0,03- до ^06$'(•' в огаельнкх пробах дс 0,15$ ).

Суммарное количество редких земель составляет, как правило, десятые'доли процента и редко превышает 1%. Волане распределения РЗЗ показал, что основными их носителями являются минералы глинистой фракции и собственно редкоземельные минералы,' На долю глинист.й фракции приходится до 39,8$ от валового содержания редких земель. С редкоземельными'минералами (главным образом, черчитом) может быть связано до 51,6$ от суммарного количества РЗЗ в пробе.

.Глава 4. ШВАКОВО-ЧЕРЧИТОВЫЙ ТИП МИНЕРАЛИЗАЦИИ Всестороннее исследование келваколого черчитэ представляв! не только научный и минералогический интерес, но и имеет особую важность с точки зрения разработки рациональной технологии обогащения руд и выбора схе.за извлечения всего спектра содержащихся в минерале редкоземельных элементов^

Состав, строение и своЯсхзя яелвакового черчита изучались комплексом различных физико-химических методов» Йопользовэлйсь данные спектрального, химического, рентгепоструктурного и термического анализов,¡дикроскзпичесчих исследований и отрзкенном и проходящем свете, некоторых других способов»

Выделено четыре морфологические разновидности келвонового черчита: а) arperaтивно-почковато-гро'здевиднея; б) агрегативно-почковаю-уплощенная; в) корковидная; г) округло-почковидная. Цвет в зависимости от наличия примесей гидроокислов ;:сслезэ меняется от белого до бледно-беаевого, блеск матовый.

Б шлифах наблюдаются практически м^номливральные скопления черчита, кристаллы которого сгруппированы в ридиэльно-лучистые или сферолитоподобныз агрегаты размером от 0,1 до 2 мм. По показателям преломления (в пределах 1,610-1,6/(0) минерал относится к У группе: двупреломленне 0,025-0,030, угол погасания 2330° (табл. I).

В агрегатах черчита встречаются включения реликтовых минералов - биотита, хлорита, альбита, опидота, кварца и новообразовании - гидроокислоз железа, каолинита,

Удельны!! вес варьирует от 2,48 до 3,26. .Максимальные его значения характерны для корковидного черчита (3,20-3,26), минимальные свойственны агрогативно-почковзто-уплоце-ной разновидности (2,48-2,52). Минерал хрупок - при-надавливании рассыпается в порошок белого или кселтовагого цвета. Микрогвердость coc.üb-

о

ляет 72-123 кг/мм . Обладает слабой магнитной восприимчивостью.

По сумме редких земель разновидности черчито почти не отличаются. Содержания 'Sï-R колеблются в основном в пределах 45-49;«. Присутствие окислов кремния, титэна, алюминия, железо вызвано примесью других минералов (хэбл! 2-)„' Б отличие от обычного черчита, Ееяваковый черчит характеризуется более' рэвномерныи соотношением îrLg., и xöc (табл!' 3). Среди индивидуальных лантаноидов максимумы значений приходятся на M, Jfo, Er, cid л су, из которых количественно преобладает неодим! По всем этим показателям маятасский черчит приближается к'йй - черчиту из Кундыбай-ского месторождения, обнаруживает такую ке высокую относительную .обогэценность европием (3,7-4,2$). Подержание иттрия в сумме РЗЭ составляет 60,7-62,8jC

Полуколичественныи спектральным анализом в чепчитах определено наличие в небольших количествах Öo, Zn» Ou, до, Mi, v,

tb, (Jr, 2r, Gat а также десятые и сотые доли окандия.

Установлено, что черчит из кор выветривания Мвятасокого рудного поля надекно диагностируется методом термического анализа, хорошо сопоставим по термоаналитическим характеристикам с черчитами из других регионов, а,дифференциальные кривые нагревания морфологических.разновидностей 'сходны между собой. Основная термическая характеристика черчита -эндотермическая реакция с максимальным термовыделением в интервале 240-380°С (пик при ■340°С)„ Энергия активации' .термической дегидратации 94,4 к2и</Моль, при ¿ = 1) свидетельствует о_хорошей упорядоченности кристаллической структуры минерала.

Дифрактограммы различных форм выделения такае близки и сходны с донными дебаеграмц черчита из Корауолл'а, Вирджинии, Баварии, Сибири, Среднего Урала и Кундыбзйского месторождения. Параметры элементарной ячейки маятасского,черчита (а = 5,579 +" 0,002 А, Ъ = 15,004,* 0,002 Â, е « 6,159 Î 0,008'А,> » П5;28°

0,02, у ='486,2 i 0,3 Â3) несколько отличается от значений, "полученных'Лэубмэном и'Штрунцец для черчита из Бавзрии.Отклонения обусловлены» вероятно, вариациями составов лантаноидов.'

Глава 5. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО ОРУДЕНЕНИЯ В КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ

Возможность образования месторождений РЗЭ в корах выветривания, их тип,, морфология и-минеральный состав руд..ах тел, по-

ложение в профиле выветривания определяются, главный образом, следующими факторами: I) наличием обогащенного коренного источника, его' размерами и особенностя)".!' распределения эндогенной минерализации; 2) характером !Ш-ссдержзщих минеральных ассоц .зций и захвб-'ом родных элементов глинистыми минералами в процессе ги-перг-енеза.

Подсчет баланса лривносз-выноса, произведенный о помощью изообьемного метода, показал, что при выветривании на площади Мая!зсокого рудного поля абсолютного накопления иттрия в элювиальных образованиях не происходи"1, а наоборот, зынооится от 17 до 2<а% этого, элемента .от его'первоначального количество в исходных породах. Тем самым подтверждается мнение большинства исследователей Ф.В.Буркова, Ю.Ю.Бугельокого, ВХДибульчикэ, Ф.В. Сухоруковэ, Ё.К.Подпориной и др.) о том, что коровые редкоыета-лльные руды образуются ликь при наличии первоначально обогащенного редкими элементами коренного источника. Таким субстратрм на изученном объекте являются узкие зоны раослаицевания, выраяениые мусковитовыми и биотктоЕыми сланцами и гнейсами с повышенной, ит-триеносностью, Особенности минерализованного субстрата предопределили развитие по ним гипергенгчх залежей в виде прерывистых крутоладающ;.х линзообразных тел с невыдержанным распределением Р38„

Как известно, поведение редких элементов в зоне гипергенезз определяется их способностью переходить з раствор и мигрировать в профиле выветривания, что зависит, в первую очередь, от устойчивости формы нахождения этих элементов "зз исходных породах. На основе анализа и обобщения данных по распределению РЗЗ по-минерала:.: коренных источников и продуктам выветривания, различных объектов, говорящих о поразительном равенстве взлозого( содержания редких земель в породообразующих минералах субстрата к з глинистых фракциях коры выветривания, делается предположение с том, что РЗЭ породообразующих минералов не участвуют в образовании крупных скоплений гипергенных 5я~минер8Лов, з почти полностью сорбируются глинистыми минералами. Крайне неустойчивые га- . погенные редкоземельные минералы (как правило, это фториды) также не могут служить источником для формирования промышленных масштабов концентраций гипергенных чй-минералоз - черчита, рзб-дофонита. Последние на площади Маятасс.<ого поля, вероятно, являются продуктом изменения ммкрозключеииД реликтовых стнос;-:тът.г-

во устойчивых ^-минералов типа паразита, коенотша, монацита, остающихся но месте их первоначального расположения или переот-локеннкх на некоторое расстояние на путях миграции просачиваю -щкхсп коровых вод по наиболее ослабленным зонам расслонцевания. Аккумуляция РЗЗ в тонкой фракции»элюеивльных образований объясняется захватом глинистыми мингрелами редких земель, обогащенных ими (что характерно для минерализованных зон) породообразующих и лег!:о изменяющихся акцессорных минералов.

• Положение гщергевного оруденения в профиле выветривания и его минеральный та буде! определяться, заким образом, характе-. ром распределения, устойчивостью прогоминерзлов в материнском оубстрате, е "продолжительность жизни" новообразованных ТН'-минералов - зависеть от конкретных физико-химически условий среды существования.

Среди многочисленных фэкгопоа, контролирующих условия локализации и распределений чарчивовой'минерализации, наиболее ванными являются согруктурво-тектошчески!!,, наличие благоприятного субстрата я развитых по нему кор. выветривания. Структурная позиция определяется приуроченаоегью к положительным элементам земной коры (древние.щиты и; Другие^ крупные энтиклинорные структуры). Б пределвх таких областей гиперге..ные редкоземельные руды контролируются дислоцированными докеибрийскими образованиями нижнего структурного эхаха - преимущественно сланцами, амфиболитами и гнейсами .Ив участках широкого проявления интрузивного ыа:ма1изцэ и тектонических наруюениИ развиты разнообразные по составу мегдеомагически измененные породы4» с которыми связаны зоны первичной редкоземельной минерализации-. Степень изученности последних; довольно слабая; на Мбятассшл, рудном поле таковыми слуаат зоны- рассизнцевзния, ориентированные- в целом согласно простираши* осей складок, на других объектах Северного Улытау -зоны грей'звн.йзации, пегиетитпзеции и, возмокно, березитизации грэнитогнейсов^ Во многих случзях точки с высокими содержаинями редких земель выявлены не участках с проявлениями полимегаллов, олова и золотев

Необходимый крк^ериеи, указывающим на возможность обнаружения залежеП руд, является, развитие кор выветривания по благоприятному субстрату. Ваяно при этом учесть, что редкоземельная минерализация не обнаруживает определенной приуроченности к какой-

либо конкретной зоне профиля.

В Северном Улытзу существуют все предпосылки (шрокое распространение пород древнего метаморфического комплекса о зонами тектонических нарушений и гидротермальных изменений, непосредственно перекрытых порами выветривания) для выявления новых перспективных площадей с гипергенной редкоземельной минерализацией.

Глава б. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ РУД КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ

Приводятся и анализируются различные технологические (флотационные, гравитационные, комбинированные, гидрометаллургйчес сие) схемы переработки гипергенных редкоземельных руд.

Исследования, проведенное М.В.Сабуровой (Кундыбзйское месторождение) и С.И.Гущиной (Наятасское рудное поле), показали принципиальную возможность'обогащения черчитовых руд дешевыми и экологически чистыми гравитационными методами, что является важным фактором при геолого-промышйенной оценке месторождений. Испытания черчитового концентрата на вскрытие и извлечение солей редких земель по действующей чэ Киргизском ГМК схеме дали удовлетворительные результаты.

Установлено, что полезные компоненты в редкоземельных рудах Иэятасского рудного поля связаны как с собственными гипергенными минералами, так и сорбированы в глинистой фракции. Поэтому потери и не очень высокий процент извлечения металла (максимум до 66$) на стадии предварительного обогащения неизбежны и вызваны, во-первых, склонностью коровых тя-минералов к оаламовзнию, и, во-вторых, зависят от доли РЧЭ, приходящейся, на глинистые минералы, которая монет быть весьма значительной. Содернэщие редкие зеили отходы переработки предлагается использозать в качестве сырья для получения виоокоцарочных цементов и энтирадиационкых материалов. Из руд, в которых основная часть РЗЗ аккумулируется преимущественно в тонкодисперсних образованиях, полезные компоненты возможно извлекать только химическими или металлургическими методами.

Современная горнорудная промышленность осваивает преимущественно редкоземельные месторождения с селективно цериеэкы составом рудных минералов (бастнезитозие карбонаг'-ц и коры выьет ривания, моиацитоьые россыпи). Черч/.ювые ад руды могли Ся выступить в качестве одного из источников дорогостоящих к пользуй-

щихся растущим опросом иттрия, европия и тяжелых лантаноидов^ В' атом плане вовлечение их в эксплуатацию приобретает все более актуальное значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С . площадными'корама выветривания, пользующимися на площади Маятасского рудного поля широким распространением, связано ит' трий-редкоземельное оруденение, представленное новым, нелваково-черчиговыь типом минерализации» Установлено, что рудные концентрации обмечаются в различных частях разреза элювиальных образований, выраженных нижними слабопроработанными горизонтами профиля выветривания - зонами дезинтеграции и ыонтиориллонитизвции. Исходным рудоформируювдш субстратом выступили обогащенные РЗЗ зоны расслайцевания в доверхкерифейских геологических формациях, от которых гипергенные рудные, ээлеаи унаследовали ; зрфологич'е-ские особенности аалегвния в фопме прерывистых, крутопадающих тел с неравномерным характером распределения полезных 'компоцен-, тов.

Определено, что основным редкоземельным минералом является уникально крупная веодиыовая разновидность черчита, содержащая Ц5-АЩ Ш^Оу с характерным равномерным соотношением хха, ¿г, 1Бо,"высокой долей в групповом составе лантаноидов европия и преобладанием в сумме РЗЗ иттрия. По качеству-чсрчитовые руды' преимущественно беднае и средние - содержание черчита в них редко превышает 5 кг/т» Другие редкоиеталльные минералы тяжелой фракции руд (циркон, эпвтит, рутил, ильменит) самостоятельной ценности не имеют.

Технологические испытания показали принципиальную возможность обогащения черчиговых руд дешевыми и экологически чистыми гравитационными методами. Аккумулирование' чести РЗЗ в глинистой фракции окезыв&ет негативное влияние на эффективность процессе обогащения, вызывает неизбежные потери металла и требует постановки не рудном поле детального геолого-технологического картирования, а тэкке изучения технической возможности и экономической целесообразности селективной добычи и переработки руд.

СПИСОК

ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕЛЕ ДИССЕРТАЦИЙ

I. Яелвзковый черчит в корах выветривания Северного Улытау // Рудоносные формации зоны гипергзнезв: Тез. докл. Всесоюзного

совещания, 3-5 октября 1990 г, Ленинград, 1990. С. 67-68.

2. Терцо- и рентгенографические исследования черчитов из кор выветривания Северного Улутэу // Геология и полезные ископаемые Урала: Тез. докл. XI Уральской, конференции молодых ео-логов i. геофизиков, 18-20 февраля 1991 г. Свердловск, I99I.G. 40-41 (совместно с и.Б.Саматовым, А.Н.Струнихшшм, Б.М.Тэсоеым).

3', Минералого-геохимическая характеристика кор выветривания Маятасского рудного поля (Северный Улутау) Ц Геохимия экзо-ген1.о-эпигенетичаского и гидротермально-осадочного рудообразо-вания: Тез. докл. M., 1992, С. 87-89„

4. Рудные формации Маятасского района (Северный Улутау) // Каз. политехи, ин-т, Алматы, 1993, — 7о. - Рус. - Деп. з Каз НИЙНКЙ 04.02.93, IS 4113-Кз93 (совместно с С.'Т.Ахмегкаиовым).

5. Коры выветривания Северного Улутау и их рудоносность JJ Каз. политехи, ин-т, Алушты, 1993. - 7с. - Библиогр.: II назв,-Рус. - Деп. в КазНИИНКИ 04.02.93, I!» 4П5-Ка93 (совместно с.С.Т. Ахметжановым).

6. Вещественный состав к геохимические особенности редкоземельных кор выветривания Северного Улутау (на примере Маятасского рудного поля) // Каз. политехи, ин-т, Алнаты, 1993. -11с. - Библ..огр.: 8 назв. - Рус. - Деп. в КазНИИНКИ 04.02.93,

й 4116-Ка93.

7. Гипергекные редкоземельные руды Маятасского района (Северный Улутау) // Каз. политехи, ии-т, Алмагы, 1993. - II с. -Рус. - Деп. в КазНИИНКИ 04.'02.93, № 4И4-Ка93.

8. Источник рудного вещества, механизм образования и положение гипергенной редкоземельной минерализации черчит-рабдофа-нитового типа б профиле выветривания кристаллических пород J) Каз. политехи, ин-т, Алмоты, 1993. - 13 с. - Библиогр.: 20 назв. - Рус. - Деп. в КвзШКаШ 04.02.93, •:? 4117 _ КаЭ'з.

Резюме

Гергскей Улытаудьщ кене метаморфты^ жыныстарынщ сырткы yrî-лш-тозган цыртысында кездесетхн кацв. эл1 едеттегтдей цодцануга келпейг^н сирек жер типтг кендергн зерттеу нэтижелер1 келтхрхл-ген. Кен минерадцары и<1-черчитт1н ipi (3-4 см-ге дейхн ) TYiiip-шхкт! агрегаттар туршде кэне угглу цабатыныц tîk; кимасыныц те-менг1 жагында кеэдеседх. Кеннщ тгзх лухне, бастагщы субстрат мхндетгн сирек жер жене баска да элементтерге бай жогаргы рифей-дхц тацтатаоты геологиялык формациялары аткарады. Гипергендх денелердегх кен минералдарыныц таралуы кендердхц басталцы Terine сайкес тхктеу niuiiHfli, ал курамындагы пайдалы компоненттердгн мелшарх турацсыз- болып келедг. Кен ондхру жагдайларыньщ цолайлы-лыгы» сирек жер шнераддарыньщдурамындагы иттрий, арзан жэне экологияльщ таза граэимагниттх байыту тэсхлш колдак/ мумк1НД1-rï черчит кендерхн, иттрий таптайгчын лантаноидтарды мен иттрий ондхрудщ типдо кездер! реггнде карастыруга болады.

аишаагу

This paper is concerned with the results of origioaal studies of nontraditioaal type oi rare earth mineralization in the crusts of weathering oi the ancieat metaaorphic r^cks of Northern Ulytau. Ore mineralization ie represented by large (5-4 ca) tu-aour aggregates of churchite-(Hd) and is confined to the lowest parte of the profile of weathering. The initial ore-forming substrate are zones of exfoliation in Pre-Upper Hifean goological formations rich in rare earths end some other elements. Hypergene deposits inherrited the character of. distribution of ore mineralization from the prinary source and can be distinguished in the fora of high-dipping bodies with .the inpersistent content of useful cooponents. Favourable mining-technical conditions of

touching up, ittriuw composition of thé rare earth mineralization, the opportunity of having the cheep and oecologically pure gravioegnetic scheme of an enrichment suggest the churchite ores as one of the prospective sources of ittriua and lanthaaoi-des of the ittriua subgroup. ,

UhO г. TOO «Клише» Зак./W Tup./га