Пепел вулканов поможет открыть новые месторождения

ТПУ

Ученые Томского политехнического университета изучают минералого-геохимические особенности комплексного оруденения в пласте XI на юге и севере Кузбасса, где обнаружен пепел вулканов Монголии. Команда выявляет новые редкометалльно-угольные месторождения, чтобы увеличить сырьевую базу стратегически важных металлов и восстановить историю Земли на момент их формирования. Последние результаты исследования опубликованы в журнале Ore Geology Review.

Как рассказывает научный руководитель исследования, профессор отделения геологии Сергей Арбузов, уголь и его прекурсор торф являются контрастным геохимическим барьером, который обуславливает накопление различных химических элементов. Благодаря этому в угольных пластах формируются геохимические аномалии, проявления и месторождения многих металлов. Уже более 100 лет решается вопрос извлечения из угля и отходов его использования попутных элементов-примесей. В настоящее время известна большая группа разнообразных типов месторождений редких, благородных и цветных металлов в углях и углистых породах. В промышленных масштабах из угля добывается только германий, а с недавнего времени — литий и галлий.

«Общие тенденции возрастания спроса на редкие металлы, появление новых технологий переработки сырья позволяют с оптимизмом смотреть на перспективы освоения традиционных и новых типов редкометалльно-угольных месторождений. Попытки выявления новых месторождений не прекращаются. Помимо группы германий-угольных месторождений в Китае в последние годы выявлено несколько месторождений комплексных руд. Аналогичные по составу редкометалльно-угольные месторождения с прошлого века известны в России — Кузбассе и в Минусинском бассейне, — говорит ученый. — Особый интерес представляет оруденение в пласте XI в Кузнецком бассейне в связи с его высокой контрастностью и значительными масштабами. Природа такого типа комплексного оруденения трактуется по-разному: от сингенетичного гидрогенного до вулканогенного и вулканогенно-гидротермального. Понимание механизмов образования таких руд, создание моделей формирования месторождений подобного типа позволят эффективно прогнозировать и выявлять аналогичное оруденение на ранее не исследованных территориях».

Ученые рассматривают всю цепочку превращения угля: от современного торфа через бурый уголь до каменного угля. Всего исследователями было проведено опробование 12 сечений — горных разрезов и подземных выработок — в период с 1989 по 2018 годы. Наиболее детальный разрез выполнен на разрезе Распадский.

По словам Сергея Арбузова, угли пласта XI представляют собой полиметалльные руды Nb-Ta-Zr-Hf-Y-REE-Ga состава. Ресурсы этих металлов позволяют рассматривать пласт как среднее по запасам месторождение. Проведенные исследования позволяют разработать комплекс поисковых критериев для выявления оруденения подобного типа. Характерная особенность таких руд – наличие горизонта вулканогенных пирокластических пород щелочного состава, отличающегося повышенной радиоактивностью. Наличие такого горизонта отмечено в близких по составу рудах Китая и в углях Минусинского бассейна. Эта особенность позволяет уже на стадии предварительного изучения угленосных площадей фиксировать такие горизонты.

«Связь комплексного оруденения с вулканогенной пирокластикой щелочного состава существенно расширяет перспективы выявления подобного оруденения в углях Восточной и Центральной Азии. Высокая вулканическая активность этого периода наряду с проявлением щелочного магматизма способствовала формированию металлоносных пепловых горизонтов. В случае их захоронения в палеторфяниках формировались комплексные редкометалльно-угольные месторождения. Разрозненные участки расположения таких руд, установленные на обширной территории в Китае и в России, дают основание предполагать, что при систематическом исследовании осадочных бассейнов этого возраста может быть выявлен целый ряд подобных месторождений. Таким образом, наше исследование позволяет выявить новые редкометалльно-угольные месторождения, чтобы увеличить сырьевую базу стратегически важных металлов. А установка положения этих месторождений может помочь восстановить историю Земли на момент их формирования», — отмечает Сергей Арбузов.

В этом году исследования команды ТПУ продолжились благодаря гранту Российского научного фонда, теперь ученые изучают пеплы еще и на севере Кузбасского бассейна.

«Мы пытаемся поймать XI пласт теперь уже на севере Кузбасса. По моему предположению, когда-то произошло мощное катастрофичное извержение вулкана и пепел осел на территории Кузбасского и Минусинского бассейнов — там, где это можно увидеть. Сибирскую территорию покрыло, и от 5 до 20 см все было закрыто пеплом. Пока мы доказали, что этот пепел есть на юге, теперь пытаемся доказать, что он есть и на севере. Пришел он из Монголии, где мы изучали угольные пласты поздне-карбонового возраста. Там было много вулканов, которые часто извергались и пепел от которых летел и достигал дальних расстояний, затем попадал в торф, — объясняет ученый. — Известно, что то, что попало в торф, там и остается, то же самое и с углем. Происходят преобразования, перераспределяются элементы, выносятся агрессивными торфяными водами — эти воды настолько агрессивные, что могут разложить даже такой минерал, как циркон. Но если условия для выноса неблагоприятные — элементы могут сформировать минеральную форму. Все это мы и исследуем. Наша работа доказывает, что источник редких элементов в изученных углях — вулканический пепел. А также позволяет установить поведение отдельных химических элементов в условиях палеоболотной среды».

Источник: Indicator