Нефть. Газ. Геология. Экология

Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Администрация Томской области
Министерство природных ресурсов и экологии РФ
Федеральное агентство по образованию РФ
Территориальное управление по недропользованию Томской области
ОАО Томский Международный Деловой Центр «Технопарк»
Институт химии нефти СО РАН
ГОУ ВПО Томский государственный университет
ГОУ ВПО Национальный исследовательский
Томский политехнический университет
Институт геологии и нефтегазового дела
Ядерный университет НАК «Казатомпром»
VI Сибирский форум недропользователей и предприятий
ТЭК «Нефть, газ, геология, экология» - 2010
Нефть. Газ. Геология. Экология: современное состояние,
проблемы, новейшие разработки,
перспективные исследования
Материалы круглых столов
Издательство ТПУ
Томск – 2010
1
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
УДК [553.041:330.111.4.] 65.012.63(571.16)
ББК 26.34
М 341
ISBN - 978-5-89702-232-8
Нефть. Газ. Геология. Экология: современное состояние, проблемы, новейшие разработки, перспективные исследования: Материалы круглых столов. –
Томск: Издательство ТПУ, 2010. – С. 288
Сборник содержит материалы научно-практической конференции, в которых рассматриваются вопросы изучения и освоения минерально-сырьевой базы
Сибири, проблемы геологии месторождений нефти, газа, радиоактивных и железных руд, торфа и других полезных ископаемых. Обсуждаются перспективы
развития инфраструктуры нефтегазового комплекса, обоснования новых нефтегазоносных районов, увеличения добычи и транспорта углеводородного сырья,
современной нефтехимии, переработки нефти, природного газа и газоконденсата, увеличение нефтеотдачи продуктивных пластов. Рассматривается ряд программ инновационного образования, патриотического воспитания молодѐжи и
комплексного освоения минеральных ресурсов РФ.
Статьи даны в авторской редакции.
Главный редактор – В. Г. Емешев
Ответственный редактор – В.А. Домаренко
Редакторы дизайн – вѐрстки - А.В. Восмериков, И.В. Павлова
ISBN - 978-5-89702-232-8
© Авторский коллектив, 2010
©Национальный исследовательский
Томский политехнический университет
©Издательство ТПУ, 2010
2
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
СОДЕРЖАНИЕ
I.
ПРИРОДНОЕ УГЛЕВОДОРОДНОЕ СЫРЬЕ:
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТА; УГЛУБЛЕНИЕ
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И УТИЛИЗАЦИЯ ПОПУТНЫХ ГАЗОВ; МЕРОПРИЯТИЯ ПО
СНИЖЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В МЕСТАХ ДОБЫЧИ,
ТРАНСПОРТА И ПЕРЕРАБОТКИ
Л.К. Алтунина, В.А. Кувшинов
Термотропный неорганический гель для увеличения нефтеотдачи залежей
высоковязких нефтей при паротепловом воздействии .................................... 9
А.Г. Аншиц
Процессы глубокой переработки природного газа с использованием
микросфер энергетических зол ......................................................................... 15
Л.А. Аркатова, О.В. Пахнутов, Ю.С. Найбороденко, Н.Г. Касацкий,
Л.И. Цапало
Конверсия метана в синтез-газ на интерметаллидах переходных
металлов .............................................................................................................. 22
Л.Н. Восмерикова
Каталитическая конверсия природного газа в ценные химические
продукты ............................................................................................................. 26
С.И. Галанов, О.И. Сидорова
Варианты переработки попутных нефтяных газов в синтетические жидкие
углеводороды ...................................................................................................... 31
А.К. Головко, Д.Е. Дмитриев, М.А. Копытов
Переработка тяжелого нефтяного сырья с использованием каталитических
инициаторов – микросфер зол ТЭЦ… ............................................................. 35
И.В. Гончаров, М.А. Веклич
Плазмохимическая конверсия попутного нефтяного газа … ....................... 42
В.И. Ерофеев, А.С. Медведев, В.И. Снегирев, И.С. Хомяков И
Переработка прямогонных бензинов газового конденсата Мыльджинского
месторождения в высокооктановые бензины марок «ЕВРО-4 и 5» на
цеолитных нанокомпозитных катализаторах … ............................................ 45
3
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В.И. Ерофеев, Р.А. Трегубкин, Г.С. Боженкова, Е.К. Коломин
Конверсия попутных нефтяных газов в высокооктановые компоненты
моторных топлив на цеолитсодержащих катализаторах ............................... 50
В.А. Конторович
Рифей-кембрийские отложения Предъенисейской субпровинции и палеозойские комплексы центральных и западных районов Томской области –
источник воспроизводства минерально-сырьевой базы региона ................. 54
В.А. Крюков
Развитие нефтяного сектора в новых условиях немыслимо без формирования адекватных институциональных преобразований .................................. 59
А.В. Лавренов, В.П. Доронин, А.С. Белый, В.А. Лихолобов,
П.Г. Цырульников
Развитие технологий производства и применения катализаторов и сорбентов для процессов переработки нефтяного и газового сырья ....................... 61
С.Н. Макаренко, Н.И. Савина, Г.М. Татьянин
Геологический мониторинг месторождений природного углеводородного
сырья – путь к правильной стратегии его эксплуатации ............................... 64
А.С. Носков
Первоочередные проблемы в защите окружающей среды в химическом и
топливно-энергетическом комплексах России ............................................... 69
Р.Р. Шириязданов, А.Р. Давлетшин
Переработка попутных нефтяных газов в изопарафиновые
углеводороды ...................................................................................................... 75
Н.В. Юдина, Г.И. Волкова, Ю.В. Лоскутова, И.В. Прозорова
Перспективные технологии подготовки нефтей к транспорту ..................... 77
4
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
II.
ТВЕРДЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ВОДНЫЕ
РЕСУРСЫ:
ГЕОЛОГИЯ: ПОИСКИ, РАЗВЕДКА, ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА,
ДОБЫЧА
Е.М. Асочакова, С.И. Коноваленко
Сравнительная геохимия мезо-кайнозойских континентальных и морских
железных руд Томской области ....................................................................... 82
В.Е. Бабушкин
О некоторых аспектах добычи полезных ископаемых и комплексной переработке руд посредством модифицированных торфов .................................. 89
Е.Г. Вертман, Ю.Д. Лавбин, А.И. Тощев
Таймыр – Сибирская прародина.
Научно-поисковая краеведческая экспедиция – 2009.................................. 101
А.А. Герт, Р.Т. Мамахатова, А.С. Антропов
Оценка экономической эффективности проектов комплексного
использования минеральных ресурсов .......................................................... 107
О.М. Гринев
Закономерности проявления рифтогенного режима – основа прогнозноминерагенического анализа структур обрамления сибирской платформы
............................................................................................................................ 112
О.М. Гринев, Е.А. Григорьева, Е.А. Булаева, Е.П. Тюменцева
Геолого-геохимические особенности основных типов руд Бакчарского железорудного месторождения ........................................................................... 129
В.А. Домаренко
История рудного промысла ............................................................................ 150
В.А. Домаренко
Концепция развития прогнозных и поисковых работ на уран в Западной и
Средней Сибири ............................................................................................... 162
В.А. Домаренко, В.И. Молчанов
Перспективы обнаружений комплексного благороднометалльно-уранового
оруденения на юго-западе Сибирской платформы ...................................... 167
5
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В.А. Домаренко, В.И. Молчанов
Перспективы поисков месторождений типа «Карлин» в Енисейской
золоторудной провинции ................................................................................ 174
Г.М. Иванова
Патриотическое воспитание молодежи в условиях современной России
(об опыте ИГНД ТПУ) ..................................................................................... 178
Ю.В. Индукаев
Фактические данные о железорудной базе Сибири и современные пути ее
использования................................................................................................... 189
Ю.В. Индукаев
Полихронность отложения, разноформенность выделения, разнообразие
уровней нахождения металлов и полигенность образования месторождений
............................................................................................................................ 200
Г.Б. Князев
Петрохимическая модель нижнепалеозойских гранитоидов
Кузнецкого Алатау........................................................................................... 211
А.Ф. Коробейников
Прогнозирование и поиски месторождений благородных металлов
в складчатых поясах......................................................................................... 215
В.С. Кусковский, О.А. Шушаков
Поиски подземных вод с помощью ЯМР-томографии ................................ 228
А.К. Мазуров
Рациональное природопользование
и глубокая переработка природно-сырьевых ресурсов ............................... 236
Т.С. Небера, С.И. Коноваленко, Н.Н. Борозновская
К оценке потенциальной рудоносности гранитоидов
Колывань-Томской складчатой зоны ............................................................. 241
А.А. Поцелуев, Ю.С. Ананьев, В.Г. Житков
Опыт использования материалов современных мультиспектральных
космических съемок в исследовании рудных объектов .............................. 249
6
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Е.С. Сидкина, М.Б. Букаты
Гидроминеральные ресурсы западной части сибирской платформы ........ 252
Л.Я. Сорокина
Сибири первооткрыватель, ученый и педагог .............................................. 257
Г.М. Татьянин, Е.Н. Габышева, О.В. Бетхер, О.Н. Костеша,
К.П. Лялюк, П.А.Тишин, А.В. Файнгерц
Результаты комплексного палеонтолого-стратиграфического и литологогеохимического анализа керна на примере изучения нижнемеловых отложений Киев-Еганского месторождения ......................................................... 264
В.М. Чекалин
О состоянии и перспективах минерально-сырьевой базы цветных металлов
северо-западной части рудного Алтая ........................................................... 270
С.Л. Шварцев
Сибирская гидрогеологическая школа .......................................................... 278
7
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПРИРОДНОЕ УГЛЕВОДОРОДНОЕ СЫРЬЕ:
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТА;
УГЛУБЛЕНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И УТИЛИЗАЦИЯ
ПОПУТНЫХ ГАЗОВ; МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В МЕСТАХ ДОБЫЧИ,
ТРАНСПОРТА И ПЕРЕРАБОТКИ
I
8
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ТЕРМОТРОПНЫЙ НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ГЕЛЬ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ
НЕФТЕОТДАЧИ ЗАЛЕЖЕЙ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ
ПРИ ПАРОТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Л.К. Алтунина, В.А. Кувшинов
Учреждение Российской академии наук
Институт химии нефти СО РАН
E-mail: alk@ipc.tsc.ru
Высоковязкие нефти в настоящее время рассматриваются как основной резерв мировой добычи нефти, так как их запасы примерно в 5 раз превышают извлекаемые запасы нефтей малой и средней вязкости (Максутов и др., 2005). В
последние годы доля высоковязкой нефти в общей добыче нефти в мире постоянно растет. Разработка месторождений высоковязких нефтей ведется, как правило, с применением методов теплового воздействия. В качестве теплоносителя
наиболее широко используется водяной пар (Бурже и др., 1988; Сургучев и др.,
1991; Байбаков и др., 1995). Однако проблемой является низкий охват пласта
закачкой пара из-за неоднородности по толщине и по площади, а также снижение эффективности паротеплового воздействия на поздней стадии разработки.
В Институте химии нефти СО РАН для увеличения эффективности паротеплового и пароциклического воздействия на залежи высоковязких нефтей
предложено его сочетание с физико-химическими методами, с применением гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций (Алтунина, Кувшинов, 2007;
Altunina, Kuvshinov, 2008). Гели увеличивают охват пласта закачкой пара, нефтевытесняющие композиции обеспечивают дополнительное вытеснение нефти.
Создана перспективная концепция использования энергии пласта или закачиваемого теплоносителя для генерации нефтевытесняющего флюида, гелей и золей непосредственно в пласте. Для регулирования фильтрационных потоков при
закачке пара, увеличения охвата пласта паротепловым воздействии в ИХН СО
РАН создана IOR технология с применением термотропных неорганических гелеобразующих композиций ГАЛКА -С.
Способность системы соль алюминия – карбамид – вода непосредственно в
пласте при паротепловом воздействии генерировать неорганический гель и СО 2
положена в основу технологии увеличения охвата пласта при закачке пара в области температур 100-320 оС (Алтунина, Кувшинов, 2007; Altunina, Kuvshinov,
2008). Гелеобразующие жидкости на основе этой системы представляют собой
маловязкие растворы с рН 2.5-3.5. Они способны растворять карбонатные минералы породы пласта, снижать набухаемость глин. Закачка их в пласт производится с использованием стандартного оборудования. Для перераспределения
фильтрационных потоков, увеличения охвата пласта паротепловым воздействием предложена композиция ГАЛКА -С (Алтунина, Кувшинов, 2007(2); Altuni9
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
na, Kuvshinov, 2008 (2).
Методом ротационной вискозиметрии установлено, что гель, образующийся при 100-150 оС непосредственно в пласте, в условиях всестороннего сжатия,
является твердообразным телом коагуляционной структуры с пределом текучести порядка десятков Па (рис. 1). Величина предела текучести увеличивается с
возрастанием скорости деформации (Altunina, Kuvshinov, 2008 (2).
80
Вязкость, Па.с
25
Вязкость
70
Напряжение
сдвига
60
20
50
15
40
30
Напряжение сдвига, Па
30
Рисунок 1 – Изменение вязкости и напряжения сдвига раствора
композиции ГАЛКА -С (от времени
термостатирование при Т=150 оС и
скорости сдвига 3 с-1)
Методом
вибрационной
вискозиметрии с использованием вискозиметра «Реокинетика»
Время, с
с камертонным датчиком исследованы реологические характеристики системы нефть – композиция ГАЛКА -С.
После термостатирования при температуре 250 оС в течение 4 часов с композицией ГАЛКА -С при соотношении нефть: композиция 1:1 наблюдается снижение вязкости нефти в области температур 20 – 50 оС в 3.6 – 4.0 раза (рис. 2).
10
20
5
10
0
0
120
240
360
480
600
720
840
960
1080
0
1200
Рисунок 2 – Температурная зависимость вязкости нефти до и после
термостатирования с композицией
ГАЛКА -С в соотношении 1:1 при
температуре 250 оС в течение 4 часов
(процесс нагревания)
В России организовано производство твердой товарной форму композиции ГАЛКА -С для температур в пласте 70-320 оС. Для приготовления растворов композиции можно использовать воду любой минерализации –
пресную, пластовую, морскую и др. Минерализация воды не оказывает влияния
на реологические свойства геля, время и температуру гелеобразования. Исследования вязкости гелей, полученных из твердой товарной формы композиции
ГАЛКА -С, разбавленной водой в 2, 4, 5, 7 и 10 раз, показали, что наиболее
прочные и упругие гели получаются при разбавлении водой не более чем в 5
раз. Так, вязкость гелей, полученных при 90 оС из растворов твердой товарной
формы композиции ГАЛКА -С, разбавленной водой в 10, 7 и 5 раз, составляет
157, 181 и 3100 мПа с, соответственно.
10
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
При 150-200 оС на фильтрационной установке высокого давления проведены экспериментальные исследования влияния концентрации раствора композиции ГАЛКА -С, объемов оторочек композиции и пара, последовательности их
закачки на эффективность паротеплового воздействия в условиях, моделирующих площадную закачку пара и пароциклическое воздействие на пермокарбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения. Установлено, что оптимальной является пятикратно разбавленная композиция (рис. 3).
Закачка
1 кол., Кв
Подвижность k/m,мкм2/(мПа*сек)
2 кол., K/m
2 кол., Кв
Grad Р
1 кол., карбамид
1 кол., рН
70
2 кол., карбамид
ГАЛКА-C, разб. 1:4
1.2
60
1
50
0.8
40
0.6
30
0.4
20
0.2
10
0
0
0
1
2
3
4
5
6
Объѐм жидкости, в поровых объѐмах
7
8
Коэфф. нефтевытеснения Кв,%;
Grad Р, атм/м; pН; конц. карбамида, г/л
1 кол., K/m
1.42 кол., рН
Рисунок 3 – Влияние закачки композиции ГАЛКА -С
на фильтрационные характеристики и доотмыв нефти из неоднородной модели пласта при
температуре 150 оС в условиях,
моделирующих площадную закачку пара на пермо-карбоновой
залежи Усинского месторождения. Исходная газопроницаемость: 1 колонка – 0.366 мкм2, 2
– 1.990 мкм2
Образование геля приводит к выравниванию или перераспределению
фильтрационных потоков, выравниванию подвижностей жидкости, что сопровождается доотмывом нефти. Прирост коэффициента нефтевытеснения составляет 5-16 %, при этом достигаются высокие абсолютные коэффициенты нефтевытеснения. Композиция ГАЛКА -С лучше блокирует водонасыщенные модели
пласта, градиент давления прорыва в них находится в пределах 26.5 – 40.5
атм/м, что в 2-2.5 раза выше, чем в нефтенасыщенных моделях пласта.
В условиях, моделирующих пароциклическое воздействие, установлено,
что в промысловых условиях для перераспределения фильтрационных потоков
можно использовать небольшие объемы оторочек. При этом композицию ГАЛКА -С следует закачивать перед закачкой основного количества пара: сначала
произвести закачку 20-50 % от всего объема пара, затем оторочку композиции,
после чего закачать остальные 50-80 % пара. Создана компьютерная программа
"GALKA_calc" для расчета объемов композиции ГАЛКА -С при планировании
обработок призабойных зон (ОПЗ) пароциклических скважин. Гелеобразующие
композиции могут быть использованы как на ранней, так и на поздней стадии
разработки месторождений.
В 2002-2006 гг. на участке паротеплового воздействия ПТВ-3 пермокарбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения на поздней
стадии разработки проведены промысловые испытания технологий увеличения
нефтеотдачи с применением композиции ГАЛКА -С при паротепловом и паро11
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
циклическом воздействии, с 2007 г. технологии используются в промышленном
масштабе (Алтунина, Кувшинов, 2007(2); Altunina, Kuvshinov, 2008 (2).
В 2002-2004 гг. на опытном участке проведена закачка композиции ГАЛКА -С в 4 паронагнетательные скважины. Дополнительная добыча нефти из 29
окружающих добывающих скважин составила 33 тыс. тонн, снижение обводненности – 3-45 %, увеличение дебитов по нефти в среднем 23 %, уменьшение
дебитов по жидкости 19.8 %. В 2008-2009 гг. проведена закачка композиции
ГАЛКА -С в 22 паронагнетательных скважины. По результатам работы добывающих скважин опытных участков, среднемесячная дополнительная добыча
нефти составила 101.7 – 747.6 т, эффект от применения композиций дает прирост дополнительной добычи нефти на 50-90 % относительно дополнительно
добытой нефти за счет закачки пара (рис. 4).
800
Доп. добыча нефти всего
за счет ПЗП
за счет закачки хим. реагентов
Закачка пара
16000
700
14000
600
12000
500
10000
400
8000
300
6000
200
4000
100
2000
0
янв.06
0
апр.06
июл.06
окт.06
янв.07
апр.07
июл.07
окт.07
янв.08
апр.08
июл.08
Закачка пара, т
Допол. добыча нефти, т
Закачка композиции ГАЛКА-термогель-С
Рисунок 4 – Увеличение дополнительной добычи нефти для участка
с
паронагнетательными
скважинами № 4597 и № 4049 пермо-карбоновой залежи Усинского
месторождения после закачки композиции ГАЛКА -С. Реагирующие
добывающие скважины №№ 7213,
3308, 3309
окт.08
Время, мес.
В 2006 г. на пермо-карбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения проведены опытно-промышленные работы и с 2007 г. начато промышленное использоване технологии увеличения эффективности пароциклического воздействия – ограничения водопритока с применением композиций
ГАЛКА -С. Объем закачки композиции составлял от 80 до 160 м3. Всего было
выполнено 79 скважино-операции. Прирост дебита нефти по скважинам с оптимальным объемом закачанной композиции ГАЛКА -С оказывается на 20-30 %
выше, чем в среднем от ПЦО. После закачки композиции ГАЛКА -С наблюдается увеличение дебитов по нефти от 2.6 до 23.7 тонн/сут., снижение обводненности до 33-35 %, успешность работ около 90 % (рис. 5).
С целью выбора наиболее эффективного варианта комбинированной ПЦО
были испытаны две технологии закачки пара и композиции ГАЛКА -С. В соответствии с первым вариантом, который применялась в основном в 2007 г., закачка композиции ГАЛКА -С происходила после окончания фазы нагнетания
пара в течение фазы пропитки, в результате наиболее прогретые и промытые закачанным теплоносителем интервалы разреза скважин оказывались полностью
запечатанными гелем, что делало невозможным обратное поступление теплоно12
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
сителя в скважину в фазе добычи нефти и обусловливало резкое снижение не
только обводненности, но и продуктивности скважин по жидкости и нефти.
Рисунок 5 – Прирост дебита по нефти и снижение обводненности после закачки
композиций ГАЛКА -С в 2008-2009 г. в 34 пароциклических скважин Усинского месторождения
По второму варианту, внедрение которого началось в 2008 г., последовательность технологических операций состояла в следующем: закачка пара для
предварительного прогрева пласта в количестве 20-30 % от всего запланированного объема; закачка всего объема композиции ГАЛКА -С, возобновление и завершение закачки пара. По такому варианту технологии было обработано 11 добывающих скважин. Главное отличие этого варианта технологии состоит в том,
что основное количество пара закачивается в скважину после композиции, в интервалы с пониженной проницаемостью. Промежуточная закачка композиции с
образованием геля обеспечивает перераспределение фильтрационных потоков
пара в слабопроницаемые насыщенные нефтью прослои. В результате обводненность обработанных таким образом скважин снижается не так резко, как при
первом варианте технологии, но при этом заметно увеличиваются дебиты скважин по жидкости и нефти, т. е увеличивается продуктивность скважин.
Промысловые испытания подтвердили эффективность гель-технологий c
использованием композиции ГАЛКА -С при паротепловом и пароциклическом
воздействии. Применение термотропных неорганических гелей для регулирования фильтрационных потоков, ограничения водопритока залежей высоковязких
нефтей приводит к увеличению охвата пласта закачкой пара, снижению обводненности продукции на 3-45 %, увеличению дебитов по нефти на 11-33 % и
уменьшению дебитов по жидкости на 14-25 %. Гель-технологии экологически
безопасны и экономически эффективны.
Литература:
1.
Максутов Р., Орлов Г., Осипов А. Освоение запасов высоковязких нефтей в
России // Технологии ТЭК. – 2005. – № 6.
13
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Бурже Ж., Сурио П., Комбарну М. Термические методы повышения нефтеотдачи пластов. М.: Недра, 1988. – 424 с.
Сургучев М.Л., Горбунов А.Т., Забродин Д.П., Зискин Е.А., Малютина
Г.С., Методы извлечения остаточной нефти, Недра, Москва, 1991.
Байбаков Н.К., Гарушев А.Р., Антониади Д.Г., Ишханов В.Г.. Термические
методы добычи нефти в России и за рубежом. ВНИИОЭНГ, Москва, 1995.
Алтунина Л.К., Кувшинов В.А. Физико-химические методы увеличения
нефтеотдачи пластов нефтяных месторождений (обзор) // Успехи химии. –
2007. – Т. 76. – № 10. – С. 1034–1052.
Altunina L.K., Kuvshinov V.A. Improved oil recovery of high-viscosity oil
pools with physicochemical methods at thermal-steam treatments // Oil&Gas
Science and Technology. – 2008. – V. 63. – № 1. P. 37-48.
Алтунина Л.К., Кувшинов В.А. Увеличение нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей физико-химическими методами // Технологии ТЭК. – 2007.
– № 1 (32). – С. 46-52.
Altunina L.K., Kuvshinov V.A. Thermotropic Inorganic Gels for Enhanced Oil
Recovery // Oil & Gas Journal Russia. – 2008. – 5 (18). – Р. 64-72.
14
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПРОЦЕССЫ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОСФЕР ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗОЛ
А.Г. Аншиц
Учреждение Российской академии наук Институт химии
и химической технологии СО РАН
E-mail: anshits@icct.ru
В настоящее время в мире наблюдается переход от исключительно энергетической роли природного газа к его использованию в качестве перспективного
сырья для нефтехимического синтеза. В первую очередь это проявляется в повышенном интересе к так называемым GTL (gas to liquid) технологиям, позволяющим получать из С1 С4-алканов жидкие углеводороды.
Интерес крупных мировых нефтегазовых компаний к этой проблеме выразился в анонсировании планов проектирования и строительства новых предприятий. Рассматриваются более полусотни проектов по созданию предприятий,
использующих технологию GTL с суммарной мощностью 166 млрд. м3 природного газа в год и производительностью по синтетическим углеводородам около
2 млн. барр/сут.
Состав природного газа зависит от месторождения и включает: метан –
55 99 %, этан – 10, (пропан + бутан) – до 10, С5-углеводороды и выше 1 5 %,
остальное – азот, углекислый газ, сернистые соединения, гелий. Высокое содержание гелия (до 0,6 %) в природном газе Восточной Сибири делает экономически целесообразным его выделение. Поэтому первичная переработка природного газа должна включать следующие этапы:
 стандартные процессы осушки и выделения кислых газов СО2 и Н2S с п
следующей утилизацией сероводорода, например, в процессе Клауса;
 получение С2-С5-углеводородов или широкой фракции легких углеводородов;
 криогенное выделение азота, гелия и получение метан-этановой фракции.
Проблема химического превращения компонентов природного газа в тот
или иной продукт или полупродукт стоит только для наиболее легкого углеводорода – метана, и, в определенной степени этана, тогда как процессы превращения пропана и более тяжелых алканов хорошо изучены и реализованы в
опытно-промышленном и промышленном масштабах.
Учитывая отмеченные тенденции и состав газов разных месторождений,
можно сформулировать общие задачи глубокой переработки природного газа. К
ним относится разработка процессов синтеза из метана ценных целевых продуктов и полупродуктов, которые совместно с С2-С5-углеводородами могут быть
переработаны в транспортабельные жидкие углеводороды. Обязательное выделение стратегического компонента гелия из гелийсодержащих газов.
15
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Основные направления переработки метана с получением ценных
продуктов
В настоящее время освоено промышленное производство большого количества важных продуктов из метана, в частности, из него получают хлорсодержащие растворители, сероуглерод, синильную кислоту. При пиролизе метана
получают ацетилен и этилен (рис. 1). Каталитическая конверсия метана водяным
паром является основным методом производства водорода и синтез-газа (смесь
СО и Н2 в разных соотношениях). В свою очередь синтез-газ может быть превращен в различные кислородсодержащие соединения (метанол, формальдегид,
уксусную кислоту, этиленгликоль), олефины, индивидуальные углеводороды,
моторные топлива и другие продукты.
Нетрадиционные методы получения синтез-газа из метана, такие, как электрохимическое окисление или конверсия с углекислым газом в термодиффузионном реакторе находятся в стадии исследовательской проработки.
Рисунок 1 – Направления получения разных химических продуктов из метана.
Несмотря на многообразие теоретических возможностей превращения метана, наибольший интерес производителей в последнее время привлекают следующие процессы:
 получение синтез-газа и производство на его основе химических продуктов;
 прямое каталитическое превращение метана в этилен – окислительная кон16
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
денсация метана;
 прямое каталитическое окисление метана в кислородсодержащие продукты.
Следует отметить, что классические процессы превращения метана в синтез-газ методом паровой или парокислородной конверсии с последующим синтезом на его основе метанола или моторных топлив за последнее время доведены до промышленного уровня высокой степени совершенства. Однако, как показывают технико-экономические расчѐты, такие производства экономически
обоснованы только при значительных объемах производства. При существующих ценах на сырьѐ, оборудование, энергоносители эта граница лежит в области
250-300 тысяч тонн в год.
Одностадийная технология на основе прямого окисления метана в метанол
также достаточно хорошо разработана (Бухгалтер Э.Б, 1986.), хотя в настоящее
время в мире не прекращаются работы по улучшению характеристик процесса и
его внедрению (Бухгалтер Э.Б., 2008).
Гетерогенно-гомогенный каталитический процесс окислительной димеризации метана (ОДМ), открытый в начале 1980-х годов, был достаточно широко
исследован в последние десятилетия прошлого века. Обширный обзор работ,
посвященных ОДМ, приведен в работах (Арутюнов В.С., Крылов О.В., 2005;
Kondratenko E.V., Baerns M., 2008; Su Y.S., Ying J.Y., Green W.H., 2003).
Процесс окислительной димеризации метана (ОДМ)
Кинетическое моделирование, проведенное в разные годы показало, что
существует максимальное значение выхода этилена в процессе ОДМ, который
не может превышать 25 30 %. Это обусловлено вкладом гомогенных реакций
глубокого окисления и конкурентным взаимодействием поверхностного активного кислорода с метаном, с одной стороны, и этиленом, с другой. Более позднее теоретическое исследование (Voskresenskaya E.N., Roguleva V.G., Anshits
A.G., 1995), в котором проведен поиск оптимальных макрокинетических и термохимических характеристик катализатора подтвердило вывод, что при проведении ОДМ в условиях проточного реактора с неподвижным слоем катализатора при его оптимальных характеристиках верхний предел выхода С2 составляет
28 %.
Поскольку катализатор является обязательным элементом процесса ОДМ,
то его стоимость влияет на общие экономические показатели реализации технологии ОДМ. При прочих равных условиях процессы, использующие недорогие
и технологически простые катализаторы, будут иметь несомненные экономические преимущества. Одна из возможностей создания простой эффективной каталитической системы превращения углеводородов продемонстрирована в работах ИХХТ СО РАН (Voskresenskaya E.N., Roguleva V.G., Anshits A.G., 1995; Fomenko E.V., Kondratenko E.V., Sharonova O.M., et al., 1995).
17
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
На основании предложенных критериев подбора катализаторов (Voskresenskaya E.N., Roguleva V.G., Anshits A.G., 1995) высказано предположение, что
микросферические железосодержащие компоненты энергетических зол (ферросферы) являются перспективной системой для создания катализаторов процесса
ОДМ. Основой этого предположения являются результаты физико-химического
изучения выделенных из различных зол ферросфер, которые удачно сочетают в
себе высокую термическую стабильность, низкую удельную поверхность, необходимую для реакции ОДМ, с наличием железосодержащих оксидных фаз различной структуры (структурный тип шпинели, корунда), с меняющимся распределением катионов железа по неэквивалентным позициям кристаллической решетки и наличием структурных дефектов.
Для проверки этого предположения были изучены ката60
литические свойства ряда узких
фракций ферросфер энергетиче50
ских зол с содержанием железа в
интервале 25 65 мас. % (рис. 2).
40
Было установлено, что наиболее
селективными и активными в
30
процессе ОДМ являются ферросферы с содержанием железа
более 62 мас. %, представляю20
щие собой Ca-ферритовую систему с низким содержанием
10
кремния и алюминия. Активность этих образцов определяет0
ся увеличением концентрации
25 30 35 40 45 50 55 60 65
дефектов
железосодержащих
фаз, присутствующих в системе
Содержание Fe, мас. %
Рисунок 2 – Зависимость селективности обра- – феррошпинели, гематита и
зования С2-углеводородов от содержания же- твердых растворов на их основе,
леза в ферросферах при температуре 700 и 750 стабилизирующих кислород в
°С (светлые и закрашенные символы).
виде активных атомарных форм.
Реакционная смесь СH4:O2:N2 =82:9:9.
Показано также, что обработка
одной из наиболее селективных микросферических систем плавиковой кислотой
приводит к увеличению степени превращения метана до 24 % при селективности до 70 %, что соответствует увеличению выхода С2-углеводородов до 17 %
(Fomenko E.V., Kondratenko E.V., Sharonova O.M., et al., 1995).
На рис. 3 приведены данные по каталитическим свойствам некоторых наиболее эффективных систем ОДМ, а также точка (6), соответствующая модифи18
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
C2 селективность, %
цированным ферросферам. Видно, что ни одна из систем в настоящее время не
попадает в область промышленно приемлемых характеристик превращения и
лишь для нескольких систем наблюдается превышение теоретического предела
(28-30 %) по выходу С2-углеводородов. Хотя системы на основе ферросфер несколько уступают приведенным катализаторам, их существенная дешевизна и
возможность дальнейшего модифицирования каталитических свойств делают
ферросферы энергетических зол перспективным объектом для исследования
фундаментальных основ реакции ОДМ с выходом на промышленную реализацию.
Что касается этана, входящего в состав природного газа то можно указать
несколько подходов к его переработке. Один из наиболее простых вариантов
заключается в том, что на катализатор ОДМ подается не чистый метан, а природный газ, содержащий некоторое количество С2 С5 алканов, при этом хотя и
снижается степень превращения метана, селективность по олефинам превосходит 80 % при конверсии (в расчете на углерод) 18-20 %, что близко к параметрам экономически оправданной промышленной реализации (рис. 3, точка 10).
100
Возможным путем превращения этана является так80
10 1
же его прямое превращение в
6
жидкие,
преимущественно
8 4
60
9
ароматические углеводороды
3 2
75
на Мо-содержащих цеолит40
ных катализаторах с получением компонентов жидких
20
моторных топлив. Хотя в последнее время интерес к аро0
0
20
40
60
80
100
матическим углеводородам,
Конверсия CH , %
как компонентам моторных
топлив значительно снизился,
Рисунок 3 – Степень превращения СН4 и селективность образования С2-углеводородов для некото- работы по изучению дегидрых катализаторов. Закрашенная область соот- роароматизации метана и этаветствует выходам С2 более 30 %, прямоугольник на на Mo-цеолитных катали– область характеристик, приемлемых для прозаторах не прекращаются и в
мышленной реализации.
1
Rb2WO4/SiO2,
2
Ba(1-0.5x)TiO3SnCl2(0.05x), настоящее время.
3 Bi1.5Y0.3Sm0.2O3- ],
4
Na-WВысокие концентрации
Mn/Ba0.5Ce0.4Gd0.1Co0.8Fe0.2O3, 5 – Na-Mn-W/SiO2 , 6
– ферросферы, 7 – NaBaSrTiO3, 8 - K-Mn-W/SiO2, 9 гелия в природном газе Вос- Rb-Mn-W/SiO2, 10 – SrO/La2O3, природный газ.
точной Сибири позволяет
предложить вариант получения этилена и гелия, при котором требования к
4
19
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
уровню эффективности каталитической системы ОДМ может быть ниже, чем те,
которые приведены на рис. 3.
Некриогенный способ выделения гелия из гелийсодержащих газов
В настоящее время гелий производится в промышленном масштабе исключительно с помощью криогенного разделения природного газа с содержанием гелия 0.1-2 об. %. Физической основой криогенной технологии является конденсация углеводородных фракций, являющихся основными компонентами
природного газа. В результате выделение небольших объемов гелия из природного газа требует высоких энергетических и капитальных затрат.
Институт химии и химической технологии совместно с Институтом теоретической и прикладной механики СО РАН в течение ряда лет разрабатывают
новый сорбционно-диффузионный некриогенный способ селективного выделения гелия из природного газа с использованием селективно проницаемых для
гелия микросферических мембран на основе ценосфер, выделенных из летучих
зол от сжигания каменного угля (Патент РФ № 2291740, 2005).
Физической основой процесса является сочетание высокой диффузионной
проницаемости оболочек ценосфер для гелия и крайне низкой – для азота и метана, обеспечивающей коэффициенты разделения He/N2 и He/CH4, равные 105106. В этом случае наиболее перспективным представляется технологический
вариант выделения гелия из природного газа в режиме сорбции со сбросом давления (PSA- pressure swing adsorption).
Существенным недостатком исходных ценосфер является недостаточно
высокая проницаемость стенки в отношении Не при пониженных (25-100 °С)
температурах. Одним из факторов, увеличивающим скорость диффузии гелия
сквозь оболочку ценосфер, может быть увеличение межфазных границ в стеклокристаллической оболочке, диффузия вдоль которых существенно облегчена.
Экспериментальная проверка, проведенная с использованием фракции ценосфер – 0,063+0,05 (SiO2 – 60 мас.%, Al2O3 – 31 мас.%,), выделенных из концентрата Московской ТЭЦ-22 последовательным применением гранулометрической и магнитной сепарации показала, что термообработка при 1000 °С приводит к возрастанию в образце содержания фазы муллита с 9 до 32 мас. %. При
этом проницаемость частиц в отношении гелия возрастает в 14 раз при 23 °С.
Таким образом, увеличение границы раздела фаз: муллит стеклофаза является
перспективным путем увеличения проницаемости, что, в свою очередь, открывает новые возможности для разработки на основе ценосфер энергетических зол
диффузионно-сорбционных материалов для процессов некриогенного обогащения как гелий, так и водородсодержащих газов.
Заключение
Рассмотренные в работе новые материалы на основе модифицированных
микросферических продуктов – ферросфер и ценосфер, выделенных из летучих
20
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
зол, могут быть успешно применены в процессах глубокой химикотехнологической переработки природного газа, включая месторождения Восточной Сибири, с получением ценных продуктов – этилена, жидких углеводородов и гелия. Процесс окислительной димеризации метана с использованием эффективных катализаторов на основе ферросфер органично вписывается в планируемую криогенную технологию сепарации природного газа, а микросферические сорбенты для гелия на основе ценосфер могут лечь в основу разработки
некриогенных стадий процесса обогащения гелийсодержащих смесей.
Литература:
1. Бухгалтер Э.Б. Метанол и его использование в газовой промышленности.
М.:Недра, 1986. – 238 с.
2. Бухгалтер Э.Б.DGMK-Tagungsbericht, 2008-3, ―Future Feedstocks for Fuel and
Chemicals‖, Berlin, 2008. – P.45.
3. Арутюнов В.С., Крылов О.В. Успехи химии, 2005. – Т.74. – №12. – С.1216.
4. Kondratenko E.V., Baerns M. Handbook of Heterogeneous Catalysis, ed.by
G.Ertl, F.Shuth and J.Wietkamp. Second edition. Wiley-VCH Verlag
Gmbh&Co. KGaA., 2008. – V.6. – P.3010-3023.
5. Su Y.S., Ying J.Y., Green W.H.. J.Cata, 2003. – V.218. – P.321.
6. Voskresenskaya E.N., Roguleva V.G., Anshits A.G.. Catal. Rev.-Sci.Eng, 1995. –
V.37 (1). –P.101.
7. Fomenko E.V., Kondratenko E.V., Sharonova O.M., et al. Catal. Today, 1998. –
V.42. – P.273.
8. Патент РФ № 2291740, 2005.
21
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
КОНВЕРСИЯ МЕТАНА В СИНТЕЗ-ГАЗ НА ИНТЕРМЕТАЛЛИДАХ
ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Л.А. Аркатова1, О.В. Пахнутов1, Ю.С. Найбороденко2,
Н.Г. Касацкий2, Л.И. Цапало2
1
Томский государственный университет
2
Отдел структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН
E-mail: larisa-arkatova@yandex.ru
Российской промышленности для повышения рентабельности и конкурентоспособности действующих, а также для создания новых ресурсо- и энергосберегающих производств требуются отечественные недорогие катализаторы. Быстрое развитие науки и техники выдвигает на первый план задачи создания материалов с особыми, подчас уникальными свойствами. Большими потенциальными возможностями в этом плане обладают интерметаллиды (Итин В.И., Найбороденко Ю.С., 1989). Среди них встречаются соединения с низкими температурами образования и плавления, полупроводники и сверхпроводники, соединения, обладающие высокой прочностью и жаростойкостью при повышенных
температурах и уникальным свойством «эффекта памяти». В настоящее время
они все шире используются для практических нужд (в электротехнике, радиоэлектронике, полупроводниковой промышленности, атомной энергетике и для
создания изделий и защитных покрытий новой техники). Благодаря своим уникальным свойствам интерметаллиды могут применяться в качестве катализаторов в реакциях со значительными тепловыми эффектами, например, в процессах
конверсии природного газа (метана) в синтез-газ, что особенно значимо для
России и регионов с большими запасами природного и попутного нефтяного газов.
Существует несколько способов получения синтез-газа из метана, среди
которых только паровая конверсия метана используется в промышленности:
CH4 + H2O = CO + 3 H2,
ΔHº298 = 206 кДж/моль.
(1)
Недостатками этой реакции являются ее эндотермическая природа, требование низких объемных скоростей и высокое отношение H2/CO в продуктах, которое подходит для получения водорода, но является слишком высоким для получения метанола или более тяжелых углеводородов по синтезу ФишераТропша.
Наряду с паровой конверсией метана все большее внимание исследователей привлекают парциальное окисление
CH4 + ½ O2 = CO + 2 H2, ΔHº298 = -36 кДж/моль, (2)
и углекислотная конверсия метана
22
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
CH4 + CO2 = 2 CO + 2 H2, ΔHº298 = 247 кДж/моль, (3)
В противоположность паровой конверсии парциальное окисление метана
является экзотермической реакцией. Однако и этот метод имеет ряд недостатков: высокая стоимость необходимого для проведения процесса свободного от
азота кислорода, возможность разрушения катализатора за счет локальных перегревов, возможность образования углерода за счет газофазных реакций. Сложность быстрого отвода тепла из-за высокой скорости реакции (2) в присутствии
катализатора, особенно для больших реакторов, делает процесс парциального
окисления потенциально опасным из-за возможности взрыва.
Углекислотная конверсия метана (УКМ) в промышленности не реализована. Подобно паровому риформингу, является эндотермическим процессом,
стоимость промышленной реализации обоих процессов сравнима (Bradford
M.C.J., Vannice M.A., 1999). При этом в результате конверсии метана с диоксидом углерода образуется синтез-газ с более низким отношением n(H2)/n(CO) в
продуктах и, следовательно, лучше подходит для синтеза Фишера-Тропша, а
также оптимален для получения диметилового эфира и осуществления оксосинтеза. (Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V., 2009). К достоинствам
углекислотной конверсии метана можно отнести также то, что эта реакция представляет практический способ потребления двух газов (CO2 и CH4), обусловливающих парниковый эффект и этот метод может быть использован на территориях, где вода не является доступной.
В большинстве случаев эффективными катализаторами УКМ являются нанесенные катализаторы, которые содержат в качестве активного компонента
металлы платиновой группы или Co, Ni, Fe (Bradford M.C.J., Vannice M.A., 1999;
Arkatova L.A., 2010). Катализаторы подгруппы платины являются самыми активными в процессе УКМ. Очевидным недостатком благородных металлов является их дороговизна, а преимуществом – более высокая активность по сравнению с Ni, Co и Fe и меньшая подверженность отравлению. Поэтому создание
катализаторов для процесса УКМ является очень актуальной задачей.
Целью данной работы являлась разработка высокоактивного и стабильного
катализатора на основе интерметаллида Ni3Al, модифицированного переходными металлами.
Интерметаллиды на основе Ni3Al синтезированы методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (Итин В.И., Найбороденко Ю.С.,
1989). Получены каталитические данные, которые представлены в табл. 1, из
которой видно, что промотирование молибденом значительно улучшает каталитические свойства cистемы на основе интерметаллида Ni3Al. Причем, конверсии, как метана, так и углекислого газа очень близки к равновесным, что делает
данный катализатор перспективным, а сам процесс УКМ – реализуемым в промышленности.
23
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 1
Сравнительные каталитические характеристики испытанных образцов в
процессе углекислотной конверсии метана (в условиях: объемная скорость подачи
СО2 и СН4 равна 100 мл/мин, мольное соотношение СО2 :СН4 равно 1:1)
Образец
НИАП-22
Fe3Al (MA)
Ni3Al
Ni3Al + Mo
Температура,
°С
950
950
950
900-950
Конверсия, %
СО2
СН4
96,7
95,3
91,3
60,0
82,2
80,0
99,2
97,8
Выход, %
СО
Н2
46,8
44,9
43,5
29,9
37,1
32,8
43,8
40,2
Катализаторы испытаны на лабораторной проточно-каталитической установке со следующими параметрами: объемные скорости газового потока СО2 и
СН4: 25-150 см3/мин; диапазон мольных соотношений СО2:СН4 от 3:1 до 1:3;
температурный интервал: 600-950 оС; время контакта реакционной смеси с катализатором 0,01-1,2 мин.
Наилучшие каталитические показатели получены на мехактивированном
образце Fe3Al (Касацкий Н.Г., Найбороденко Ю.С., Китлер В.Д., Аркатова Л.А.
и др., 2009) и многофазной системе Ni3Al, модифицированной молибденом
(Найбороденко Ю.С., Касацкий Н.Г., Китлер В.Д., Аркатова Л.А. и др., 2009).
Катализаторы детально исследованы комплексом физико-химических методов (SEM, EDX, XRD (ex situ, in situ), TEM, HRTEM, XPS, DTA-TG) и выявлена динамика их работы во времени в окислительно-восстановительной среде
риформинга метана.
В целом, созданы новые каталитические системы для реакции углекислотной конверсии метана на основе полученных методом СВС Ni-Al и Fe-Al сплавов. Данные катализаторы перспективны с точки зрения внедрения в промышленность после стадии доработки в отношении стабильности работы во времени.
Использование данных катализаторов поможет решить проблему рационального использования природного и попутного нефтяного газов.
Литература:
1.
2.
3.
Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск: ТГУ, 1989. – 212 с.
Bradford M.C.J. and Vannice M.A. CO2 reforming of CH4 // Catal.Rev. - Sci.
Eng., 1999. – V.41. – №1, – P.1-42.
Arkatova L.A., Kurina L.N., Galaktionova L.V. The influence of modifying admixtures on the catalytic properties of the Ni3Al intermetallic compound in the
24
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
4.
5.
6.
conversion of methane with carbon dioxide // Russ. J. of Phys. Chem A., 2009. –
Vol.83. – №4. – Р.624-629.
Arkatova L.A. Influence of Nickel Content on Catalytic Activity and Stability of
the Systems, Based on Intermetallic Ni3Al in the Conversion of Natural Gas Using Carbon Dioxide // Russ. J. of Phys. Chem. A 84 (4) (2010) 566-572.
Касацкий Н.Г., Найбороденко Ю.С., Китлер В.Д., Аркатова Л.А. и др. Катализатор и способ углекислотной конверсии легких углеводородов // Патент РФ № 2351392, опубл. 10.04.2009.
Найбороденко Ю.С. Касацкий Н.Г., Китлер В.Д., Аркатова Л.А. и др. Катализатор и способ получения синтез-газа углекислотной конверсией метана
// Патент РФ № 2349380, опубл. 20.03.2009.
25
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА
В ЦЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ
Л.Н. Восмерикова
Учреждение Российской академии наук
Институт химии нефти СО РАН
E-mail: lkplu@ipc.tsc.ru
Рациональное использование природного и попутного газов, а также отходящих газов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств является
одной из приоритетных задач, стоящих перед нефтегазовым комплексом России. С учетом масштабов добычи природного газа (более 2,5 трлн. м3/год в мире; 500-550 млрд. м3/год в России), легкие алканы можно считать важным потенциальным источником сырья для химической промышленности (Брагинский,
2003). Однако до сих пор природный газ используется в основном в энергетических целях: тепловые электростанции на природном газе наиболее экологически
чистые, пропан-бутановая фракция применяется в качестве бытового топлива, а
также как горючее для автотранспорта. В то же время степень химической переработки природного газа в ценные продукты остается на низком уровне, а значительная часть попутного нефтяного газа сжигается в факелах, что приводит к
невосполнимой потере ценного сырья и порождает сложные экологические проблемы в регионах добычи (Аншиц, Воскресенская, 1999). Столь расточительное
отношение к ископаемым источникам сырья недопустимо и требует незамедлительного создания новых технологий переработки легкого углеводородного сырья. При этом основное место должно принадлежать каталитическим процессам.
В настоящее время разработаны каталитические системы, способные в неокислительных условиях селективно превращать метан, как основной компонент природного газа, в бензол в одну стадию (Шетиан Лю и др. 2000; Зайковский и др., 2005). Наиболее эффективным катализатором процесса дегидроароматизации метана является цеолит семейства пентасила, модифицированный
молибденом. Имеются также отдельные сведения о том, что наличие кроме молибдена второго металла в цеолитной матрице значительно влияет на активность и селективность Мо-содержащих катализаторов (Li S. и др., 1999; Восмерикова и др., 2007). В связи с этим целью данной работы было изучение влияние
добавки второго элемента-модификатора на каталитические свойства Мопентасила в процессе прямой неокислительной ароматизации компонентов природного газа.
Для проведения исследований в условиях гидротермального синтеза был
получен высококремнеземный цеолита типа ZSM-5 с силикатным модулем 40 и
на его основе методом пропитки приготовлены катализаторы, содержащие молибден и второй элемент-модификатор. Концентрация промотирующих добавок
26
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
в цеолите составляла: Мо – 4,0 % мас., а Cu, Ga или La – 0,25-5,0 % мас. (в пересчете на металл).
Конверсию природного газа (состав, мас. %: метан – 87,8; этан – 7,4; пропан – 2,9; бутан – 1,9) проводили на установке проточного типа в кварцевом реакторе объемом 5 см3 при атмосферном давлении, температуре 600-750оС и
объемной скорости подачи сырья 1000 ч–1. Продукты реакции анализировали
газохроматографическим методом. Продолжительность опыта при одних и тех
же условиях процесса составляла 60 мин, активность катализатора в течение
этого времени оставалась постоянной. Для оценки каталитической активности
образцов в процессе превращения природного газа определяли степень превращения компонентов исходного газа, а также рассчитывали выход газообразных
и жидких продуктов реакции и селективность образования ароматических углеводородов.
Цеолит, модифицированный молибденом, проявляет заметную каталитическую активность в неокислительной конверсии природного газа в ароматические углеводороды. Основными жидкими продуктами являются бензол и нафталин, концентрация которых увеличивается с повышением температуры процесса. Степень превращения природного газа на Мо-пентасиле и выход ароматических углеводородов при 750оС достигают соответственно 26,1 и 21,0 %. Селективность образования ароматических углеводородов в интервале температур
600-750оС изменяется от 68,0 до 78,1 %
Добавка к Мо-содержащему цеолиту второго элемента-модификатора приводит к изменению его активности в процессе превращения природного газа. На
рис. 1 представлены результаты исследований влияния содержания лантана в
катализаторе 4,0 % Мо/ВКЦ на степень конверсии природного газа и состав
продуктов его превращения при температуре реакции 750оС и объемной скорости подачи сырья 1000 ч–1.
85
1
30
80
25
75
20
70
15
65
10
60
5
55
0
Выход алканов, %
Конверсия, выход продуктов,
%
35
50
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
Концентрация La, мас.%
Рисунок 1 – Зависимость конверсии (1) природного газа и выхода алканов (2), алкенов
(3), бензола (4), нафталина (5) и АрУв С6+ (6) от концентрации La в катализаторе 4,0%
Мо/ВКЦ (Т = 750оС).
27
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Добавление к Мо-содержащему цеолиту небольшого количества лантана
(0,25 %) приводит к повышению конверсии природного газа и выхода ароматических углеводородов. При увеличении концентрации лантана в цеолите до
1,0% наблюдается дальнейшее повышение его общей (оцениваемой по степени
превращения компонентов природного газа) и ароматизирующей активности в
конверсии природного газа. Выход ароматических углеводородов увеличивается, в основном, за счет повышения образования нафталиновых углеводородов.
При температуре реакции 750оС конверсия природного газа и выход ароматических углеводородов на образце 1,0 % La-4,0 % Мо/ВКЦ достигают 33,3 и 26,6 %
соответственно. Дальнейшее повышение концентрации лантана до 2,0 % и более
снижает активность катализатора в процессе ароматизации природного газа.
Результаты исследований влияния концентрации галлия в Мо-пентасиле на
конверсию и выход продуктов превращения природного газа представлены на
рис. 2. Видно, что при введении галлия в катализатор увеличивается как степень
превращения природного газа, так и выход ароматических углеводородов. Оптимальное содержание галлия в Мо-пентасиле составляет 0,50 % мас. Степень
конверсии и выход ароматических углеводородов на катализаторе 0,50 % Ga4,0% Mo/ВКЦ при температуре реакции 750оС составляют соответственно 31,8 и
25,1 %. При этом селективность образования ароматических углеводородов достигает ~80 %.
Конверсия
Конверсия и выход, %
35
Выход АрУв
30
25
20
15
10
5
0
Без Ga
0,25
0,5
0,75
1,0
Концентрация Ga, % мас.
Рисунок 2 – Зависимость конверсии природного газа и выхода продуктов реакции от
концентрации галлия в катализаторе 4,0% Мо/ВКЦ (Т = 750оС).
28
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Введение меди в Мо-пентасил не приводит к заметному повышению его
активности в процессе превращения природного газа в ароматические углеводороды, что связано с ростом скорости протекания реакции гидрирования образующихся промежуточных соединений на активных металлических центрах, содержащих медь.
Суммируя полученные результаты, можно построить следующую гистограмму (рис. 3), из данных которой видно, что дополнительное введение в Мосодержащую цеолитную систему лантана или галлия приводит к повышению ее
каталитической активности в процессе ароматизации компонентов природного
газа, тогда как добавление меди не приводит к улучшению свойств катализатора. Такое отличие в поведении катализаторов может быть связано с различными
функциональными особенностями их активных центров, формирующихся при
введении металлов в цеолитную матрицу.
40
Конверсия
35
Выход АрУв
Бензол
Нафталин
33,3
Конверсия и выход, %
31,8
30
28,4
26,9
26,6
25,1
25
22,2
21,0
20
15
10
5
0
4.0% Mo-ВКЦ
1.0% La
0.75% Cu
0.5% Ga
Рисунок 3 – Сравнительные показатели активности исходного Мо-пентасила и катализаторов, приготовленных на его основе (Т = 750оС).
Таким образом, проведенные исследования показали возможность прямой
химической переработки природного газа в жидкие продукты с использованием
биметаллических цеолитных систем. Исходя из состава полученных на различных каталитических системах продуктов и зависимости их выхода и селективности образования от условий проведения процесса, можно предположить следующую схему превращения компонентов природного газа: на активных цен29
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
трах, содержащих частицы Мо, происходит активация молекул метана и разрыв
связи С–Н; на центрах, содержащих второй металл, протекает дегидрирование
присутствующих в природном газе предельных углеводородов С 2-С5, а также
образующихся промежуточных продуктов; на кислотных центрах самого цеолита идет крекинг алканов С3-С5, олигомеризация и циклизация интермедиатов с
образованием ароматических соединений. Вероятно, именно такое сочетание
свойств цеолита и вводимых в него переходных металлов позволяет получить
наиболее эффективный катализатор, что открывает новые широкие возможности для решения проблемы рационального использования природного газа как
дешевого и доступного сырья с целью получения ценных химических продуктов.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Брагинский О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность. М.: Наука,
2003. – 150 с.
Аншиц А.Г., Воскресенская Е.Н. Окислительная конденсация метана – новый процесс переработки природного газа // Соровский образовательный
журнал, 1999. – №9. – С.38-43.
Шетиан Лю и др. Дегидроароматизация метана в бензол и нафталин на бифункциональном катализаторе Мо-HZSM-5 в присутствии добавок СО/СО2
// Кинетика и катали, 2000. – Т.41. – №1. – С.148-160.
Зайковский В.И и др. О состоянии активных центров и дезактивации катализаторов Mo-ZSM-5 дегидроароматизации метана // Доклады РАН, 2005.
– T.404. – №4. – С.500-504.
Li S. et.al. The function of Cu (II) ions in the Mo/CuH-ZSM-5 catalyst for methane conversion under non-oxidative condition // Appl. Catal. A: General,
1999. – V.187. – №2. – P.199-206.
Восмерикова Л.Н. и др. Превращение природного газа в жидкие продукты
на биметаллических цеолитных катализаторах // Химическая технология,
2007. – Т.8. – №12. – С.554-558.
30
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ВАРИАНТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ В
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЖИДКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
С.И. Галанов, О.И. Сидорова
Томский государственный университет
E-mail: galanov@xf.tsu.ru
Попутный нефтяной газ – это смесь газов и парообразных углеводородных
и не углеводородных компонентов, выделяющихся из нефтяных скважин и из
пластовой нефти при еѐ сепарации. Химический состав ПНГ непостоянен и
зависит от месторождения. На фоне практически полной утилизации попутного
нефтяного газа (ПНГ) в таких странах, как Норвегия (95 %) и США (98 %),
ситуация в нашей стране представляется почти критической. В настоящее время
потери нефтяного газа формируются, в основном, за счет мелких, малых и
средних удаленных месторождений, доля которых по Сибири продолжает
увеличиваться.
Предлагаются несколько вариантов конверсии ПНГ в жидкие
углеводороды:
1.
Синтез
бензол-толуол-ксилольной
(БТК)
фракции
с
использованием цеолитсодержащих катализаторов, вовлекая в передел С3-С4 –
углеводороды ПНГ, при этом «сухой» газ закачивается в газопровод или
используется на нужды промыслов.
2.
Технологии, основанные на первичном получении синтез – газа с
последующей переработкой в метанол (Синтоп, Метапроцесс) или синтезом
Фишера – Тропша получать синтетические жидкие углеводороды (ООО «ЮРД –
Центр», Shell, Syntroleum, Synergy Technologies, Conoco-Phillips, Japan Oil).
Предложены различные варианты получения синтез – газа: паровая;
парокислородная каталитическая конверсия; с использованием дизельных и
ракетных двигателей; мембранные технологии; парциальное окисление:
высокотемпературное гомогенное (Shell) или каталитическое окисление при
малых временах контакта на блочных катализаторах. Рассматриваемый в
(Кутепов В.А. и др., 2008) конвектор для получения синтез – газа на основе
блочных катализаторах полученных СВС синтезом можно рассматривать только
как реактор небольшой мощности по газу. При мощностях по ПНГ 300 м 3/час и
выше по конструктивному оформлению, надежности, управляемости, габаритам
и весу наиболее оптимальны шахтные конвектора с неподвижным слоем
катализатора или псевдосжиженным (флюид) (рисунок).
3.
Процесс прямого гомогенного окисления углеводородов в метанол
и этанол (ОАО «GTL», Москва).
Процесс заключающейся в переводе С1-С5 углеводородов в смесь олефи31
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
нов с последующей полимеризацией и олигомеризацией в жидкие углеводороды. Причем в качестве катализаторов используются цеолитсодержащие катализаторы позволяющие получить из смеси олефинов бензин с октановым числом
90 – 95 (процесс реализован на Мажейском НПЗ).
Рисунок – Схема крупнотоннажной установки:
1 – теплообменник; 2 – смеситель; 3 – реактор; 4 – катализатор.
В отличие от двух вышеперечисленных процессов, где используются определенные фракции ПНГ, перевод в олефины возможен для всех гомологов метана:
1. Метан димеризуется в этилен 2СН4 +О2 =С2Н4 + 2Н2О
2. Этан дегидрируется до этилена С2Н6 + 1/2О2 = С2Н4 + Н2О
3. Парафины С3-С4 дегидрируются и крекенгуются до смеси этилен, пропилен, бутилены. В дальнейшем смесь олефинов напрвляется во второй реактор
олигомеризации с получением С6-С12 – углеводородов.
В связи с этим рассматривается два процесса синтеза олефинов из ПНГ:
1. Непрерывный – окислитель (кислород или воздух) подаются совместно с
углеводородами в реактор. Недостатком этого процесса являются: а) взрывоопасность; б) в случае использования в качестве окислителя кислорода необходима воздухо-разделительная установка (ВРУ); в) при использовании в качестве
окислителя воздуха, смесь балластируется азотом и невозможно организовать
рецикл.
2. Периодический – катализатор одновременно является реагентом, конверсия углеводородов происходит за счет кислорода кристаллической решетки
катализатора с последующим восполнением кислородом при продувке окислителем - воздухом.
В случае периодического проведения процесса возможны две схемы реа32
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
лизации:
I. Четыре реактора с катализатором по очереди включаются в цикл наработки олефинов: на одном идет дегидрирование и димеризация, второй – регенерация катализатора, остальные продуваются азотом и подготавливаются к
включению в цикл наработки олефинов или регенерации катализатора (схема
Atlantic Richfield USA) (John C. Jubin, Jr., 1988).
II. Схема с двумя реакторами: реактор репродуцент (где собственно происходит наработка олефинов) и реактор регенератор, где пополняется содержание
кислорода кристаллической решетки катализатора. Катализатор циркулирует
между двумя реакторами, при этом формируется движущийся слой катализатора.
Преимущества периодического процесса: в качестве окислителя используется воздух, взрывобезопасность, возможность организации рецикла.
Ниже приведен материальный баланс установки производительностью
1500 кг этилена/час с использованием марганецсодержащих промотированных
катализаторов в качестве сырья используется чистый метан. Оптимальная температура реакции – 800 30°С.
Материальный баланс процесса:
1. Этилен – 54 кмоль/час;
2. Тяжѐлые продукты – 17.6 кмоль/час;
3. СО – 12.6 кмоль/час;
4. СО2 – 12.6 кмоль/час;
5. Кокс – 1.5 кмоль/час;
6. Не прореагировавший метан – 405.6 кмоль/час;
7. Водяной пар – 71.3 15 кмоль/час;
8. Этан – 13 кмоль/час.
Объѐмная скорость выходящих газов – 13000 м3/час.
Количество катализатора ~ 13 м3.
Суммарное тепловыделение при данной производительности составит
7 0.5 106 ккал/час. В реакторе-регенераторе – 1 0.25 105 ккал/час. Расход воздуха при регенерации 20000-25000 м3/час. Температура регенерации 800 50оС. В
случае периодического процесса так же стоит вопрос теплосъема. Концентрация
этилена после конденсации водяного пара составит – 4.2-4.6 об. %.
При использовании в качестве сырья ПНГ характерное для Томской области с содержанием метана 60- 70 мол. % остальное С2– С6 углеводороды.
Концентрация олефинов в реакционных газах может достигать 45% мол.,
соответственно производительность по олефинам С2 –С4 при тех же объемах катализатора увеличивается в 7 – 8 раз по сравнению с чистым метаном. После
олигомеризации в С6 –С12 углеводороды на втором реакторе с кислотным катализатором и отделения жидкой фракции непрореагировавшие алканы возвра33
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
щаются в цикл, смешиваясь с исходным ПНГ.
Литература:
1. Кутепов В.А., Полыгалов Ю.И., Степанов В.П., Медведев Ю.В., Галанов
С.И., Сидорова О.И., Максимов Ю.М., Кирдяшкин А.И. Модульные установки для утилизации попутных нефтяных газов в синтетические жидкие
углеводороды. // Материалы круглого стола «Технологии добычи, транспортировки и переработки нефти и газа». Томск, 2008. – С.9-11.
2. John C. Jubin, Jr. Patent USA № 4754094 (1988). Fixed bed reactor system.
34
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРЕРАБОТКА ТЯЖЕЛОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ
ИНИЦИАТОРОВ – МИКРОСФЕР ЗОЛ ТЭЦ
А.К. Головко, Д.Е. Дмитриев, М.А. Копытов
Учреждение Российской академии наук
Институт химии нефти СО РАН
E-mail: golovko@ipc.tsc.ru
Объем общемировых разведанных запасов нефти составляет в настоящее
время по разным оценкам от 140 до 260 млрд. т., доказанные запасы нефти в
России составляют около 6,6 млрд. т., или 5 % от мировых запасов. По разным
оценкам запасы нефти в мире могут исчерпаться лет через 50-70. На долю нефти
приходится более 40 % от общего потребления мировых энергетических ресурсов. Начиная с 1999 г. потребление нефти стабильно превышает ее добычу и
этот разрыв не сокращается. В то же время по разным экспертным прогнозам
определяющая роль углеводородных топлив сохранится как минимум примерно
еще 60-90 лет.
В последнее десятилетие четко определилась тенденция снижения в мире
запасов легкой и средней нефти, на переработку которых созданы технологии и
все нефтеперерабатывающие заводы мира. Непрерывно возрастает в балансе
добываемой нефти доля тяжелых (плотность 880-920 кг/м3) и сверхтяжелых
(плотность более 920 кг/м3) нефтей. Особенность этих нефтей - значительное
содержание (до 50 % и более) высокомолекулярных компонентов - смол, асфальтенов, полиароматических углеводородов, а также высокие концентрации
гетероатомов (серы, азота, кислорода), низкое содержание фракций моторных и
реактивных топлив - не более 30-35 %, а во многих тяжелых нефтях их содержание не превышает 18-20 %, бензиновых фракций содержится 5-10 % или они
отсутствуют вовсе.
Ценность нефти определяется содержанием в ней дистиллятных фракций –
бензиновых и дизельных, которыми богаты легкие и средние нефти (до 60-70
%), образующиеся остатки подвергаются вторичной переработке, преимущественно гидрокрекингу, для получения моторных топлив.
Почти 90 % мирового объема светлых нефтепродуктов получают с использованием каталитических процессов при температурах 450-700 оС, в которых в
качестве сырья используются атмосферные и вакуумные остатки нефтей, характеризующиеся высокой коксуемостью. При переработке тяжелых видов сырья
возникают проблемы как с повышенным коксообразованием, так и с возрастающим влиянием сернистых соединений на механизм образования коксовых
отложений и их характер, дезактивацией катализаторов присутствующими в сырье металлами. Так как в последние годы на нефтепереработку поступает нефть
35
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
с прогрессирующим ухудшением качества – тяжелая и сернистая, а также из-за
возрастания спроса на высококачественные топлива, обусловленного ужесточением экологических требований, возрастает роль каталитических гидрогенизационных процессов. Сырье для каталитического крекинга предварительно подготавливают, в основном, одним из самых рациональных способов - гидроочисткой.
Гидроочистка мазута, гудрона и других нефтяных остатков проводится под
давлением до 15 МПа и температуре 300-420 оС, расход водорода составляет 80140 м3/т. Наибольшая доля затрат на гидроочистку приходится на катализаторы
(20-30 %) и на водород (30 – 40 %). Для восполнения потерь и поддержания общей активности катализатора ежедневно догружают 3 % свежего катализатора
от общей загрузки. Около 30 % водорода идет на гидрогенолиз гетероатомных и
непредельных соединений, смол и продуктов расщепления. Из характеристик
процесса каталитического крекинга и связанных с его промышленным осуществлением проблем можно сделать вывод, что с помощью каталитических технологий сложно решить задачу глубокой переработки тяжелого нефтяного сырья.
Поэтому современные каталитические процессы не применимы для переработки
тяжелых нефтей, нефтяных остатков с высоким содержанием гетероатомных
смолисто-асфальтеновых веществ.
На рис. 1 представлены гипотетические структуры высокомолекулярных
веществ (смол и асфальтенов), содержание которых в тяжелых видах нефтяного
сырья составляет 50-90 %, в то время как в легких нефтях их количество, как
правило, не превышает 10 %. Эти вещества будут очень быстро приводить к
коксованию активной поверхности любого катализатора.
Смолы
Асфальтены
Рисунок 1 – Гипотетические структуры молекул смол и
асфальтенов.
Для решения вопроса глубокой переработки, рационального использования не только тяжелого нефтяного, но и любого углеводородного сырья необходимы знания о структуре молекул смол и асфальтенов, их термической стабильности и реакционной способности, функциональном состоянии гетероатомов (S,
N, O), кинетике и механизмах их деструкции.
В Институте химии нефти СО РАН проводятся исследования, направленные на переработку тяжелой нефти, природного битума и нефтяных остатков.
36
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Для этого используется термический крекинг в присутствии микросфер (МС)
энергетических зол, образующихся при сжигании угля. Разработку способов
выделения нужных микросфер из зол и их исследование успешно проводят в
Институте химии и химической технологии СО РАН (г. Красноярск) (Аншиц
А.Г. и др., 1999; Верещагина Т.А. и др., 2001).
Испытаны магнитные микросферы, выделенные сухой магнитной сепарацией летучих зол от сжигания бурого угля Березовского разреза КанскоАчинского бассейна (образец S1) и каменного угля Тугнуйского разреза (образец B1). Схемы выделения фракций магнитных микросфер выбирались из совокупности данных по дисперсности частиц, содержанию немагнитной примеси,
железа, кальция (Шаронова О.М. и др., Shirai H. и др., 2009). Каталитические
свойства микросфер определяются оксидной формой железа в форме гематита
(Аншиц А.Г. и др., 1999), поэтому микросферы предварительно подвергались
термической обработке на воздухе при 800 °С в течение 2 ч (Поповский В.В.,
1972). В качестве инициирующих радикальные процессы добавок также были
исследованы медьсодержащие образцы микросфер: массивный оксид меди (образец OM, фракция - 0,2+0,1) и нанесенный на -Al2O3 оксид меди (образец NO,
фракция - 0,2+0,1) с содержанием фазы CuO 30 мас. %.
Термолизу подвергались нефти, резко различающиеся по химическому составу: 1) зуунбаянская (Монголия) (плотность – 887,5 г/см3) с содержанием смол
14,7 %, асфальтенов 0,2 %, н-алканов 18,0 %, в том числе 11,12 % мас. твердых
и 2) усинская (Россия) (плотность – 966,7 г/см3) с содержанием смол 18,0 %,
асфальтенов 8,1 %, н-алканов 1,27 %, в том числе 1,21 % мас. твердых. Мазуты
получены из этих же нефтей. Результат применения микросфер в переработке
выбранных нефтей и мазутов демонстрируют графики на рис. 2-5.
1 – исходная нефть; продукты крекинга, полученные: 2 –без микросфер, 3 – с микросферами S1, 4 – с микросферами B1, 5 – с микросферами NO, 6 – с микросферами
OM
Рисунок 2 – Фракционный состав исходной и после крекинга при 450 °С высокопарафинистой тяжелой нефти (месторождение Зуунбаян, Монголия).
37
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Высокие выходы дистиллятов моторных топлив (70-80 % мас.) получены
(рис. 2, кривые 3,4,5,6) получены при термокрекинге зуунбаянской нефти в присутствии микросфер как железооксидных, так и медьсодержащих.
Термокрекинг сверхтяжелой усинской нефти в присутствии микросфер при
температуре 450 оС приводит к образованию 64-67 % дистиллятных фракций
(бензиновых и дизельных) (рис. 3, кривые 3,4,5), в то время как при обычном
термокрекинге удается дополнительно получить лишь 48 % (рис. 3, кривая 2), а
при каталитическом крекинге до 65 %.
1- исходная нефть; продукты крекинга, полученные: 2 – без микросфер,
3 –с микросферами S1 (10 % мас.), 4 –с микросферами S1 (20 % мас.), 5 - с
микросферами NO (10 % мас.)
Рисунок 3 – Фракционный состав исходной и после крекинга при 450 °С тяжелой малопарафинистой усинской нефти (Россия).
50
6
4
50
Потеря массы, %
Потеря массы, %
60
40
5
3
30
2
20
4
30
3
20
2
1
1
10
10
0
100
6
40
0
150
200
250
300
350
Температура, °С
1- исходный мазут; продукты крекинга
мазута: 2 – без МС, 3 – с микросферами
S1, 4 - с микросферами В1,
5 - с микросферами МО, 6 - с микросферами NО
Рисунок 4 – Фракционный состав исходного и после крекинга при 450 °С мазута
зуунбаянской нефти.
38
100
150
200
250
300
350
Температура, °С
1- исходный мазут; продукты крекинга мазута: 2 – без МС, 3 – с микросферами S1, 4 - с микросферами В1,
5 - с микросферами МО, 6 - с микросферами NО
Рисунок 5 – Фракционный состав исходного и после крекинга при 450 °С
мазута усинской нефти.
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Переработка мазута высокопарафинистой зуунбаянской нефти с добавкой
микросфер приводит к образованию дополнительно от 30 до 50 % мас. дистиллятов моторных топлив (рис. 4).
При термолизе в присутствии микросфер мазута из усинской нефти удается получить от 30 до 47 % фракций, выкипающих до 350 оС (рис. 5).
Количество газообразных продуктов при термолизе высокопарафинистой
безасфальтеновой зуунбаянской нефти составляет не более 4,4 %, а количество
кокса колеблется от 2,2 до 8,9 % (табл. 1). Количество газообразных продуктов
и кокса при термолизе усинской нефти составляет 7,1 – 9,3 и 12,5 – 19,1 % мас.
соответственно, что обусловлено высоким содержанием в нефти асфальтенов (8,
%) и практически отсутствием парафиновых углеводородов (1,27 %).
Таблица 1
Компонентный состав продуктов термического
крекинга нефтей с микросферами
Продукты, (% мас.)
Газовые
Жидкие
Твердые
Газовые
Жидкие
Твердые
без
S1
добавок
Зуунбаянская нефть
0,8
2,0
99,1
95,8
0,1
2,2
Усинская нефть
6,0
9,3
80,5
71,6
13,5
19,1
B1
OM
NO
2,6
94,8
2,6
4,4
86,7
8,9
3,9
90,0
6,1
-
-
7,1
80,4
12,5
Фракции моторных топлив образуются за счет разрушения крупных молекул смол и асфальтенов (рис. 2) с образованием соединений с меньшим размером молекул, а микросферы способствуют деструкции молекул, инициируют
реакции разрыва связей внутри молекул. Процесс протекает без применения катализаторов и дорогостоящего водорода в отличие от каталитического гидрокрекинга. Поставщиком водорода являются более богатые им соединения, входящие в состав нефти, и образующиеся в ходе реакций «осколки» из молекул
смол и асфальтенов.
Эксперты, как в России, так и за рубежом, глубину переработки нефти
оценивают формулой: Г = (Н - (М + П + Сг)) / Н.
Из данных табл. 2 видно, что термокрекинг в присутствии каталитических
добавок – микросфер увеличивает глубину переработки высокопарафинистой и
высокосмолистой зуунбаянской нефти в 1,4 – 1,5 и безпарафинистой высокоасфальтеновой усинской нефти в 1,1-1,2 раза. При этом существенно изменяется
39
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
состав продуктов: количество остаточного мазута снижается в 1,5-2,7 раза. Термолиз нефтей в присутствии микросфер приводит к продуктам, в которых содержание вакуумного газойля и гудрона не превышает 20-35 % мас. в зависимости от химического состава исходного сырья (рис. 2,3).
Таблица 2
Глубина переработки тяжелых нефтей при температуре 450 °C
в присутствии добавок S1 и NO
Показатель, %
Зуунбаянская нефть
Усинская нефть
без
S1
NO
без добаS1
NO
добавок
вок
Сг
0,8
2,0
3,9
6,0
9,3
7,1
П
0,1
2,2
6,1
13,5
19,1
12,5
М
52,5
28,7
18,9
38,6
25,8
30,5
Г
46,6
67,1
71,1
41,9
45,8
51,5
Г - глубина переработки нефти, %; Н - количество переработанной нефти; М количество валового топочного мазута от переработанной нефти; П- количество
безвозвратных потерь от нефти; Сг - количество сухого газа от переработанной
нефти, использованного как топливо
Таким образом, тяжелые и сверхтяжелые нефти возможно подготавливать
для последующей переработки на НПЗ по существующим схемам, т.к. после их
термолиза в присутствии микросфер получается продукт с высоким содержанием дистиллятных фракций моторных топлив и низким - гудрона.
Отработанные микросферы могут быть использованы в металлургии, т.к.
наличие в их составе таких металлов, как ванадий и никель увеличивает их ценность и исключается необходимость специального предварительного удаления
тяжелых металлов из нефтяного сырья.
В этом процессе поставщиком водорода могут служить богатые им вещества – нефтяные фракции насыщенных углеводородов (прямогонные бензиновые и дизельные дистилляты), углеводородные газы. Образующийся из вводимых добавок водород будет «направлять» превращения молекул смол и асфальтенов в сторону образования углеводородов, препятствуя формированию еще
более крупных структур, чем имеющиеся в исходной нефти, образованию кокса.
При переработке мазута по предлагаемому способу можно ожидать значительного снижения количества гудрона в пересчете на нефть за счет увеличения доли фракций моторных топлив и газойля.
Литература:
1. Аншиц А.Г., Низов В.А., Кондратенко Е.В., Фоменко Е.В., Аншиц Н.Н., Ко40
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
2.
3.
4.
5.
валев А.М., Баюков О.А., Шаронова О.М., Саланов А.Н. Выделение магнитных микросфер постоянного состава из энергетических зол и изучение
их физико-химических свойств // Химия в интересах устойчивого развития.
– 1999. – № 7. – С. 105-118.
Верещагина Т.А., Аншиц Н.Н., Зыкова И.Д., Саланов А.Н., Третьяков А.А.,
Аншиц А.Г. Получение ценосфер из энергетических зол стабилизированного состава и их свойства // Химия в интересах устойчивого развития. –
2001. – № 9. – С. 379-391.
Шаронова О.М., Аншиц Н.Н., Оружейников А.И., Акимочкина Г.В., Саланов А.Н., Низовский А.И., Семенова О.Н., Аншиц А.Г. Состав и морфология магнитных микросфер энергетической золы каменных углей Экибастузского и Кузнецкого бассейнов // Химия в интересах устойчивого развития. – 2003. – № 11. – С. 673-682.
Shirai H., Tsuji H., Ikeda M., Kotsuji T. Influence of Combustion Conditions and
Coal Properties on Physical Properties of Fly Ash Generated from Pulverized
Coal Combustion // Energy & Fuels. – 2009. – Vol. 23. – № 7. – P. 3406–3411.
Поповский В.В. Закономерности глубокого окисления веществ на твердых
оксидных катализаторах // Кинетика и катализ. – 1972. – Т. 13. – № 5. –
С.1190-1203.
41
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ
ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА
И.В. Гончаров, М.А. Веклич
Открытое акционерное общество
«Томский научно-исследовательский
и проектный институт нефти и газа»
E-mail: GoncharovIV@nipineft.tomsk.ru
Одной из основных проблем современного нефтегазового комплекса РФ,
является рациональное использование попутного нефтяного газа (ПНГ). В процессе промысловой подготовки, на каждую тонну добытой нефти выделяется от
30-50 до 700-800 м3 попутного нефтяного газа.
Существующие методы использования ПНГ, можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся методы прямого использования попутного нефтяного газа (выработка электроэнергии, закачка в пласт (компримирование). Вторая группа включается в себя глубокую химическую переработку
попутного нефтяного газа (процесс Фишера-Тропша, получение фракции БТК,
кислородсодержащих соединений и др.).
Наибольший интерес среди вариантов химической переработки имеют, так
называемые GTL-технологии, позволяющие получать искусственное жидкое топливо. По своим составу и свойствам оно очень близко к натуральному топливу,
а по некоторым параметрам даже превосходит его.
Одним из направлений прямого синтеза жидкого моторного топлива из попутного нефтяного газа является плазмохимическая конверсия.
Переработка в низкотемпературной плазме более эффективна по сравнению с обычными термохимическими методами по причине высокой концентрации реакционноспособных частиц (ионов, ион-радикалов, радикалов и др.), которая обуславливает более высокие скорости протекания химических реакций
(10-2-10-5 с). За счет сверхравновесных концентраций возможно получение веществ, не образующихся в значительных количествах ни при каких температурах (например, озона из кислорода).
В зависимости от условий, которые необходимо иметь в зоне реакции,
применяются различные типы электрических разрядов: тлеющий, дуговой, искровой, коронный, барьерный, ВЧ, СВЧ и другие. В промышленном масштабе
чаще других используется барьерный разряд, который имеет ряд преимуществ:
– высокая однородность разряда по всему реакционному объему;
– возможность использования простых источников высокого напряжения;
– простое техническое исполнение реактора;
– использование давления газа до 1,0 МПа.
Барьерный разряд – это разряд при давлении, близком к атмосферному, в
42
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
газовой полости между двумя проводящими электродами, из которых хотя бы
один покрыт диэлектриком.
По сравнению с традиционными термокаталитическими технологиями, такими как процесс Фишера-Тропша, плазмохимическая переработка газообразных углеводородов обладает рядом преимуществ:
Использование плазмохимической технологии позволяет осуществлять
газофазные синтезы с более высоким выходом и меньшими удельными затратами энергии;
Дает возможность сократить число стадий процесса с 2-3-х до одной;
Получение жидких углеводородов протекает при атмосферном давлении
и достаточно низкой температуре;
Отпадает необходимость в использовании катализаторов.
Наряду с крупнотоннажными установками, могут быть созданы мобильные установки блочного для доставки не небольшие месторождения для утилизации малых количеств газа.
В результате проведенной работы была изготовлена установка и проведены эксперименты по изучению конверсии углеводородных газов в плазме барьерного разряда.
Конверсия газообразных углеводородов осуществлялась в коаксиальном
реакторе проточного типа с вертикальным расположением электродов. За счет
охлаждения внутреннего и внешнего электродов плазмохимического реактора
обеспечивалась конденсация и вывод из реакционной зоны образующихся жидких углеводородов. Охлаждение способствовало также снижению вторичных
процессов деструкции, саже- и смолообразования. В качестве исходной газовой
смеси была использована пропан-бутановая фракция, наиболее сложноутилизируемая составляющая попутного нефтяного газа.
В результате выполненной работы было установлено, что в зависимости от
условий проведения экспериментов, из 1 м3 пропан-бутановой смеси можно получить 0,8-1,0 кг жидких углеводородов, при этом степень конверсии пропана
достигает 85 % (табл.). Энергозатраты на получение 1 кг жидких углеводородов
составляют 100-110 кВт*ч.
С цель повышения производительности и уменьшения размеров реактора
была применена многотрубчатая компоновка реактора. Анализ данных по производительности, позволяет судить о росте последней в 5-7 раз при переходе от
однотрубчатого реактора к пятитрубчатому.
43
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица
Зависимость изменения компонентного состава газа от объемного расхода
Компонент
Водород
Метан
Этилен
Этан
Пропан
и-Бутан
н-Бутан
и-Пентан
н-Пентан
и-Гексан
н-Гексан
Степень
конверсии
Исходный
состав
0.00
0.20
0.01
4.46
85.74
0.13
9.63
–
–
–
–
–
10
32.38
33.83
1.22
14.62
13.29
0.83
2.38
0.80
0.27
0.16
0.02
Объемный расход газа, мл/мин
20
30
40
50
26.60
15.59
12.97
6.98
25.67
12.88
10.07
7.73
2.27
3.12
3.18
3.37
14.12
10.05
8.60
9.36
24.63
50.12
55.04
63.33
1.12
1.07
0.96
0.98
3.82
5.40
7.16
6.78
0.86
0.76
0.66
0.58
0.33
0.46
0.46
0.36
0.33
0.42
0.68
0.45
0.05
0.08
0.12
0.00
60
6.87
7.81
3.61
9.07
62.87
1.00
7.26
0.58
0.37
0.47
0.00
84.49
71.27
26.67
44
41.54
35.80
26.14
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРЕРАБОТКА ПРЯМОГОННЫХ БЕНЗИНОВ ГАЗОВОГО
КОНДЕНСАТА МЫЛЬДЖИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
В ВЫСОКООКТАНОВЫЕ БЕНЗИНЫ МАРОК «ЕВРО-4 и 5»
НА ЦЕОЛИТНЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
В.И. Ерофеев1,2, А.С. Медведев1, В.И. Снегирев3, И.С. Хомяков2
1
Томский политехнический университет
E-mail: Erofeevvi@ignd.tpu.ru
2
Томский государственный университет
3
ООО «Томскнефтегазпереработка»
E-mail: tngp@mail.tomsknet.ru
В настоящее время цеолитсодержащие катализаторы на основе высококремнеземных цеолитов типа MFI получили широкое применение во многих
нефтехимических процессах. Одним из перспективных процессов по переработке газовых конденсатов может быть их превращение в высокооктановые бензины марок «Евро-4 и 5» на цеолитсодержащих катализаторах, которые отличаются от других марок высокооктановых бензинов низким содержанием бензола (не
более 1-2 %), суммарным содержанием ароматических углеводородов (не более
25-30 %) и серы – не более 0,05-0,1 мас. %, которые без дополнительных процессов (предварительная глубокая очистка исходного сырья от серы, воды, выделение избытка бензола и ароматических углеводородов из продуктов риформинга практически невозможно получать в условиях промышленного процесса
каталитического риформинга прямогонных бензинов на полиметаллических
(платиновых) катализаторах.
Целью настоящей работы является исследование процесса превращения
прямогонных бензинов газового конденсата Мыльджинского месторождения
Томской области в высокооктановые бензины марок «Евро-4 и 5» на цеолитных
нанокомпозитных катализаторах.
Высококремнеземные цеолиты получали из щелочных алюмокремнегелей
при 175-185 оС в течение 2-4 суток с использованием органической структурообразующей добавки гексаметилендиамина в качестве темплата. По данным
ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа синтезированные цеолиты соответствуют высококремнеземным цеолитам типа MFI (ZSM-5). Цеолитные нанокомпозитные катализаторы были получены механохимическим смешиванием
порошков синтезированных цеолитов с наноразмерными частицами металлов
вольфрама, молибдена, меди и цинка.
Исследования по превращению прямогонных бензиновых фракций газового конденсата Мыльджинского месторождения проводили на цеолитных нанокомпозитных катализаторах на проточной каталитической установке со стационарным слоем катализатора в области 350-550 оС, объемной скорости подачи
45
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
сырья 2 ч-1 и атмосферном давлении. Анализ газообразных и жидких продуктов
процесса превращения прямогонных бензиновых фракций газового конденсата
проводили газохроматографическим методом. Анализ газообразных углеводородов проводили на набивной колонке из нержавеющей стали (длина 3 м, внутренний диаметр 3 мм), наполненной 5 % NaOH на Al2O3 (фракция 0,25-0,50 мм),
жидких углеводородов – на капиллярной колонке из кварцевого стекла (100 м х
0,25 мм х 0,25 мкм) с нанесенной неподвижной фазой ZB-1. Количественный
анализ газообразных и жидких продуктов процесса превращения прямогонных
бензиновых фракций газового конденсата проводили газохроматографическим
методом на аппаратно-программном комплексе на базе газового хроматографа
«Хроматэк-Кристалл 5000» исп.1 с помощью программы обработки «ХроматэкАналитик». Погрешность определения газообразных и жидких углеводородов
газохроматографическим методом составляет ± 2,5 %.
Кислотные свойства ВКЦ исследовали на термодесорбционной установке
по адсорбции аммиака в потоке газа-носителя гелия в интервале 50-650 ºС со
скоростью линейного нагрева 10 град/мин. Для исключения диффузионных осложнений и физической формы адсорбции аммиака на ВКЦ, адсорбцию аммиака проводили при высокой скорости газа-носителя (110 см3/мин) и при 100 ºС в
течение 1 ч. После этого реактор с исследуемым образцом охлаждали до комнатной температуры и проводили десорбцию аммиака, в качестве детектора использовали катарометр. В экспериментах использовали гелий марки А (99,995
об. %), газообразный аммиак марки «ч». Концентрации кислотных центров в исследуемых образцах определяли из количества аммиака, содержащихся в десорбционных пиках (формах), и выражали в мкмоль/г катализатора, точность
определения адсорбированного аммиака газохроматографическим методом составляла ± 2,5 %.
По данным термодесорбции аммиака катализатор Н-ЦКЕ-Г имеет две
формы десорбции аммиака: низкотемпературный пик в области 120-250 ºС с
температурой максимума Тмак = 198 ºС преимущественно относится к десорбции
аммиака со слабых льюисовских кислотных центров, которыми в Н-ЦКЕ-Г являются координационно-ненасыщенные ионы алюминия, и высокотемпературный пик в области 300-550 ºС с температурой максимума Тмак = 400 ºС, относящийся к десорбции аммиака с сильных бренстедовских кислотных центров, которыми являются ионы водорода мостиковых гидроксильных групп. Концентрация слабокислотных льюисовских центров для Н-ЦКЕ-Г, определенная по
количеству десорбированного аммиака, составляет 394 мкмоль/г, а для сильнокислотных центров – 197 мкмоль/г, энергии активации десорбции аммиака для
форм I и II равны 60 и 88 кДж/моль соответственно (табл. 1). Введение в НЦКЕ-Г 1-3 % модифицирующих добавок в виде нанопорошков Mo, W, Zn и Cu
приводит к смещению обоих десорбционных пиков аммиака в более высоко46
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
температурную область термодесорбционного спектра с 198 до 201-232 оС для
формы I десорбции аммиака и с 400 до 402-424 оС – для формы II десорбции
аммиака, а энергии активации десорбции аммиака для обеих форм увеличиваются с 60 до 68 и с 88 до 98 кДж/моль, соответственно. Кроме того, сильно увеличиваются концентрации кислотных центров, особенно, низкотемпературной
формы I для катализаторов Н-ЦКЕ-Г + 1 % Мо и Н-ЦКЕ-Г + 1 % Zn + 2 % Cu
(табл. 1).
Таблица 1
Кислотные свойства цеолитных нанокомпозитных
катализаторов
Катализатор
Tmax,пика, оС
Eдес, кДж/моль
Концентрация кислотных центров, мкмоль/г
I
II
сумма
форма форма
I
форма
II
форма
I
форма
II
форма
Н-ЦКЕ-Г
198
400
60
88
394
197
587
Н-ЦКЕ-Г+ 1
% Mo
205
402
62
90
492
121
613
Н-ЦКЕ-Г+ 3
% Mo
232
398
68
94
263
53
316
Н-ЦКЕ-Г + 1
%W
201
424
62
98
339
131
470
Н-ЦКЕ-Г+1
% Zn + Cu 2
%
201
402
62
92
503
138
641
По фракционному составу газовый конденсат Мыльджинского месторождения имеет следующие характеристики: начало кипения – 31 оС, 82 об. % конденсата выкипает при 200 оС и конец кипения – 297 оС, потери и остаток – 10 об.
%. По групповому углеводородному составу прямогонная бензиновая фракция
н.к.-195 оС состоит из 35 % н-алканов, 40 % – изоалканов, 20 % – нафтенов и 4
% – аренов. Октановое число прямогонной бензиновой фракции н.к.-195 оС газового конденсата Мыльджинского месторождения составляет 55 пунктов по
ИМ.
На основе проведенных исследований по превращению прямогонных бен47
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
зиновых фракций газового конденсата на полученных цеолитных нанокомпозитных катализаторах установлено, что на чистом цеолитном катализаторе НЦКЕ выход высокооктанового бензина из прямогонного бензина газового конденсата при 350 оС и 2 ч-1 составляет 65,1 %, содержание бензола – 1,2 %, суммарное содержание ароматических углеводородов – 21,8 % и октановое число
составляет 92,3 пункта по ИМ (табл. 2).
С дальнейшим повышением температуры процесса с 350 до 400 оС в продуктах реакции повышается содержание ароматических углеводородов с 21,8 до
26,7 %, а октановое число увеличивается с 92,3 до 96,7 пунктов по ИМ. Введение модифицирующих добавок вольфрама и молибдена в количестве 1 % в НЦКЕ приводит к повышению выхода жидкой фазы продуктов превращения прямогонных бензинов и максимальный выход составляет 77,8 % на 1 % Mo/HЦКЕ, бензола – 0,8 %, суммарный выход ароматических углеводородов – 17,6 %
и октановое число составляет 92,3 пункта по ИМ при 350 оС и 2 ч-1 (табл. 2).
Наименьший выход бензола (0,4-1,1 %) и ароматических углеводородов (11,520,4 %) из прямогонных бензинов наблюдается на катализаторе 1 % Zn-2 %
Cu/H-ЦКЕ в области температур процесса 350-400 оС.
Важно отметить, что даже при максимальной температуре процесса 400 оС
выход бензола составляет не более 2 %, а суммарное содержание ароматических
углеводородов не превышает 30 %, что позволяет получать высокооктановые
бензины марок «Евро-4 и 5» на всех исследуемых катализаторах. С ростом температуры процесса с 350 до 425 оС выход высокооктановых бензинов из прямогонных бензинов на всех образцах падает с 65-85 % при 350 оС до 53-68 % при
400 оС. Основными углеводородами среди газообразных продуктов превращения прямогонных бензиновых фракций газового конденсата являются пропан и
бутаны, суммарный выход которых достигает 90-95 %, которые могут быть использованы на получение товарных сжиженных пропан-бутановых газов для топливных целей или в качестве исходного углеводородного сырья для процессов
нефтехимии и газохимии.
Таким образом, проведенные исследования по превращению прямогонных
бензинов газового конденсата Мыльджинского месторождения на цеолитных
нанокомпозитных катализаторах показали, что введение в цеолитный катализатор наноразмерных частиц металлов молибдена и вольфрама позволяет значительно увеличить селективность образования высокооктановых бензинов по
сравнению с немодифицированным цеолитсодержащим катализатором и позволяет получать высокооктановые бензины марок «Евро-4 и 5».
48
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 2
Состав продуктов превращения прямогонного бензина газового конденсата
на катализаторах: Н-ЦКЕ (1), 1 % W/Н-ЦКЕ (2), 1 % Мо/Н-ЦКЕ (3), 1 % Zn-2 %
Cu/Н-ЦКЕ(4) при 2 ч-1
Наименование
Температура
, °оС
Газовая фаза,
мас. %
Жидкая фаза,
мас. %
Состав
газовой
фазы, мас. %
Метан
Этан
Этилен
Пропан
Пропилен
Изо-бутан
Н-бутан
Транс-бутен
Изо-бутен
Состав
жидкой
фазы, мас. %
Арены
бензол
Изопарафин
ы
Нафтены
Парафины
Олефины
Октановое
число (ИМ),
пункты
Катализатор
1
2
3
4
350
375
400
350
375
400
350
375
400
350
375
400
34,
9
65,
1
36,
8
63,
2
42,
9
57,
1
32,
5
67,
5
41,
2
58,
8
46,
6
53,
4
22,
2
77,
8
30,
4
69,
6
37,
3
62,
7
15,
4
84,
6
23,
2
76,
8
31,
7
68,
3
0,3
0,9
0,3
56,
9
0,8
21,
1
18,
7
0,1
0,9
0,5
1,5
0,6
57,
6
1,5
19,
6
17,
2
0,2
1,3
1,0
2,4
0,9
58,
6
2,0
18,
2
15,
2
0,2
1,6
0,3
1,1
0,4
57,
8
0,8
21,
0
17,
8
0,1
0,8
0,5
1,6
0,6
58,
4
1,3
20,
0
16,
5
0,2
1,1
1,0
2,4
0,8
60,
0
1,7
18,
2
14,
4
0,2
1,3
0,3
1,0
0,6
56,
4
1,4
20,
8
18,
3
0,1
1,1
0,4
1,5
0,9
56,
4
1,9
20,
0
17,
3
0,2
1,4
0,7
2,2
1,1
56,
9
2,3
18,
9
16,
1
0,3
1,6
0,4
0,8
0,9
55,
3
2,1
19,
9
18,
7
0,2
1,7
0,7
1,2
1,2
55,
8
2,6
18,
7
17,
7
0,3
1,9
1,3
1,8
1,5
55,
9
3,0
17,
4
16,
6
0,3
2,1
21,
8
1,2
42,
9
18,
8
15,
6
1,0
92,
3
23,
4
1,5
41,
8
19,
1
14,
5
1,2
94,
7
26,
7
2,0
40,
7
18,
0
13,
3
1,3
96,
7
21,
6
1,3
41,
5
19,
8
16,
1
1,0
94,
2
27,
6
2,0
39,
5
19,
0
12,
6
1,3
94,
3
31,
9
2,8
37,
2
18,
6
11,
0
1,4
96,
0
17,
6
0,8
39,
2
22,
9
18,
8
1,5
91,
9
23,
1
1,4
40,
2
20,
4
15,
0
1,3
94,
4
27,
7
2,0
39,
2
18,
7
12,
9
1,5
95,
2
11,
5
0,4
42,
6
24,
4
20,
2
1,3
86,
1
15,
7
0,7
42,
3
21,
9
18,
7
1,3
89,
7
20,
4
1,1
42,
2
20,
3
15,
8
1,4
92,
5
49
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
КОНВЕРСИЯ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ В
ВЫСОКООКТАНОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ
НА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРАХ
В.И. Ерофеев1,2, Р.А. Трегубкин1, Г.С. Боженкова2, Е.К. Коломин1
1Томский политехнический университет
2Томский государственный университет
E-mail: Erofeevvi@ignd.tpu.ru
В последние годы в связи с дефицитом нефтяного сырья проводятся интенсивные исследования по созданию процессов получения низших олефинов,
ароматических углеводородов и моторных топлив из альтернативных видов сырья: природного и попутного нефтяного газов, окиси углерода, низкомолекулярных одноатомных спиртов (метанола, этанола, бутанола) и других видов. До
последнего времени на многих нефтепромыслах извлекаемые вместе с нефтью
попутные нефтяные газы (ПНГ) из-за отсутствия соответствующего технологического оборудования по их утилизации, транспортировке и переработке просто
сжигались на факелах. Однако наиболее рациональным и экономически оправданным вариантом использования ПНГ, состоящие из углеводородов С2-С5 является их химическое превращение на катализаторах в стабильную фазу – углеводородную жидкость или «сухой» углеводородный газ (метан, этан).
Одним из перспективных процессов по утилизации и переработке попутных нефтяных газов и газовых конденсатов может быть их переработка в низшие олефины, ароматические углеводороды и моторные топлива на цеолитных
нанокомпозитных катализаторах.
Целью настоящей работы является исследование процесса конверсии попутных нефтяных газов в высокооктановые компоненты моторных топлив на
цеолитсодержащих катализаторах.
Цеолитные катализаторы ЦКЕ-Г получали гидротермальной кристаллизацией исходных алюмокремнегелей при 170-175 оС в течение 2-4 суток в присутствии органической структурообразующей добавки гексаметилендиамина. По
данным рентгенофазного анализа и ИК-спектроскопии полученные цеолиты относятся к высококремнеземным цеолитам типа MFI или по старой цеолитной
классификации ZSM-5.
Каталитические свойства ЦКЕ-Г изучали на проточной каталитической установке со стационарным слоем катализатора при 500-650 оС, объемной скорости подачи УВ сырья (ПНГ) 240 ч-1 и атмосферном давлении. Исходный углеводородный состав ПНГ, мас. %: метан - 0,65; этан - 6,24; пропан – 79,00 и бутаны 8,86. Углеводородный состав исходного сырья и продуктов конверсии ПНГ
определяли газохроматографическим методом на хроматографе марки «Хроматэк–Кристалл 5000.1», разделение газообразных углеводородов осуществляли
50
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
на набивной колонке (внутренний диаметр 3 мм, длина 3 м), наполненной 8%
NaОН/Al2О3 (детектор – катарометр), жидких продуктов – на капиллярной колонке (длина 30 м, кварц), с нанесенной неподвижной фазой SE-30. Количественный анализ продуктов конверсии ПНГ осуществляли по программе «Хроматэк аналитик 2.5».
Кислотные свойства ВКЦ исследовали на термодесорбционной установке
по адсорбции аммиака в потоке газа-носителя гелия в интервале 50-650 ºС со
скоростью линейного нагрева 10 град./мин. Для исключения диффузионных осложнений и физической формы адсорбции аммиака на ВКЦ, адсорбцию аммиака проводили при высокой скорости газа-носителя (110 см3/мин) и при 100 ºС в
течение 1 ч. После этого реактор с исследуемым образцом охлаждали до комнатной температуры и проводили десорбцию аммиака, в качестве детектора использовали катарометр. В экспериментах использовали гелий марки А (99,995
об. %), газообразный аммиак марки «ч». Концентрации кислотных центров в исследуемых образцах определяли из количества аммиака, содержащихся в десорбционных пиках (формах), и выражали в мкмоль/г катализатора, точность
определения количества адсорбированного аммиака газохроматографическим
методом составляла ± 2,5 %.
По данным термодесорбции аммиака катализатор Н-ЦКЕ-Г имеет две
формы десорбции аммиака: низкотемпературный пик в области 120-250 ºС с
температурой максимума Тмак = 198 ºС преимущественно относится к десорбции аммиака со слабых льюисовских кислотных центров, которыми в Н-ЦКЕ-Г
являются координационно-ненасыщенные ионы алюминия, и высокотемпературный пик в области 300-550 ºС, относящийся к десорбции аммиака с сильных
бренстедовских кислотных центров, которыми являются ионы водорода мостиковых гидроксильных групп. Концентрация слабокислотных льюисовских центров для Н-ЦКЕ-Г, определенная по количеству десорбированного аммиака, составляет 394 мкмоль/г, а для сильнокислотных центров – 197 мкмоль/г, энергии
активации десорбции аммиака для форм I и II равны 60 и 88 кДж/моль, соответственно.
Исследование влияния температуры на состав продуктов конверсии ПНГ
на исходном цеолитном катализаторе Н-ЦКЕ-Г (М=50) позволило установить,
что с ростом температуры процесса с 500 до 650 оС и объемной скорости подачи
ПНГ 240 ч-1 выход жидких углеводородов из ПНГ растет с 5,6 до 20,7 %, а степень конверсии ПНГ увеличивается с 40,1 до 97,7 %. Основными продуктами
среди жидких углеводородов являются бензол, толуол и ксилолы, выход бензола с ростом температуры увеличивается от 8,8 % при 500 оС до 33,5 % при 650
о
С. Среди газообразных продуктов основными углеводородами являются метан
и этан, выход которых с ростом температуры процесса конверсии ПНГ увеличивается и суммарный выход метана и этана (сухой газ) при 650 оС – 84 %, кото51
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
рые могут быть использованы для топливных целей или поставляться в магистральных газопроводах с природным газом. С ростом температуры процесса основными реакциями конверсии ПНГ являются реакции крекинга с образованием
метана и этана и реакции дегидрирования и дегидроциклизации пропана и бутана с образованием алкилароматических углеводородов С6-С9. Необходимо также
отметить, что с ростом температуры выход поликонденсированных соединений
(нафталиновые производные) снижается, по-видимому, за счет протекания реакций деалкилирования углеводородов С10-С12 с образованием более простых и
стабильных ароматических углеводородов С6-С9.
Таблица
Влияние модифицирования Н-ЦКЕ на выход продуктов конверсии ПНГ при
600 оС и объемной скорости подачи сырья 240 ч-1
Наименование
3 % Zn
3 % Cu
3 % Mo
3 %W
метан
41,6
50,16
45,86
36,37
этан
52,49
26,03
25,36
20,98
этилен
1,82
7,94
7,44
9,57
пропан
1,7
11,77
15,29
23,72
пропилен
0,42
3,65
4,13
5,89
и-бутан
0
0,15
0,27
0,38
н-бутан
0,02
0,2
0,33
0,5
бензол
24,23
22,44
21,47
17,95
толуол
38,01
40,02
42,86
42,99
этилбензол
0,42
2,27
2,41
2,87
п,м-ксилолы
10,67
12,56
14,12
16,07
о-ксилол
3,63
4,30
4,75
5,41
м-этилтолуол
0,01
0,04
0,08
0,08
мезителен
0,03
0,09
0,11
0,14
псевдокумол
0,16
0,83
1,02
0,62
С9-арены
0,37
0,33
0,12
0,35
1,2,3-триметилбензол
0,07
0,40
0,49
1,28
м-диэтилбензол
0,08
0,25
0,31
0,31
С10-арены
0,39
0,37
0,06
0,34
1,2-диметил-3-этилбензол
0,06
0,26
0,31
0,38
Состав газовой фазы, мас. %:
Состав жидкой фазы, мас. %:
52
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Наименование
3 % Zn
3 % Cu
3 % Mo
3 %W
С11-арены
0,19
0,18
2,10
0,32
1,3,5-триметил-2-этилбензол
0,35
0,82
0,99
1,02
нафталин
11,81
5,07
2,87
2,43
б-метилнафталин
4,89
3,53
2,02
1,70
а-метилнафталин
1,92
1,67
0,90
0,77
б-этилнафталин
0,04
0,01
0,01
0,01
а-этилнафталин
0,16
0,19
0,14
0,13
2-диметилнафталин
0,23
0,35
0,19
0,15
Степень конверсии, %
98,65
90,15
88,02
78,58
Исследование влияния модифицирования Н-ЦКЕ наноразмерными частицами различных металлов (Cu, Mo, Zn, W) показало, что наиболее эффективными модификаторами являются наноразмерные частицы Zn и Mo (таблица). Важно отметить, что среди жидких продуктов реакции конверсии ПНГ на 3%
Мо/ЦКЕ при 600 оС наблюдается преимущественный выход толуола и ксилолов
в БТК-фракции (86 %), по сравнению с Н-ЦКЕ, где, наоборот, преобладает бензол и толуол.
Таким образом, проведенные исследования по конверсии ПНГ показали,
что на цеолитсодержащих катализаторах при 550-600 оС и объемной скорости
подачи 240 ч-1 происходит практически полное превращение ПНГ в высокооктановые компоненты моторных топлив – смесь ароматических углеводородов
С6-С9 и «сухой» газ (смесь метана и этана), который можно закачивать в газопроводы с природным газом или использовать в качестве топливного газа.
53
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
РИФЕЙ-КЕМБРИЙСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ ПРЕДЪЕНИСЕЙСКОЙ
СУБПРОВИНЦИИ И ПАЛЕОЗОЙСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ЦЕНТРАЛЬНЫХ
И ЗАПАДНЫХ РАЙОНОВ ТОМСКОЙ
ОБЛАСТИ – ИСТОЧНИК ВОСПРОИЗВОДСТВА
МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ РЕГИОНА
В.А. Конторович
Учреждение Российской академии наук
Институт нефтегазовой геологии и геофизики
им. А.А. Трофимука СО РАН
E-mail: KanakovMS@ipgg.nsc.ru
Палеозойские отложения Западной Сибири привлекают внимание исследователей на протяжении нескольких десятилетий.
В настоящее время на территории Западной Сибири в палеозойских отложениях открыто более 50 месторождений нефти и газа, непромышленные притоки нефти и нефтепроявления зафиксированы более чем на 100 площадях.
География палеозойских открытий чрезвычайно широка и охватывает территорию от Малоиского месторожения (Новосибирская область) на юге до Новопортовского (северные районы ЯНАО) на севере, от Шаимско-Березовской зоны на
западе до Верхнекомбарского, Сатпаевского (Томская область) месторождений
на востоке. Если сюда добавить непромышленные притоки нефти в скважине
Лемок-1, расположенной вблизи Енисейского кряжа на территории Красноярского края, то в поле нефтегазоносности палеозоя попадет практически весь Западно-Сибирский бассейн. Исключение составит только акватория Карского
моря, в пределах которой палеозойские отложения бурением не изучены.
На территории Западной Сибири палеозойские отложения слагают две
принципиально разные тектонические зоны (Геология, 1975; Сурков В.С., Жеро
О.Г., 1981), каждая их которых представляет интерес в отношении нефтегазоносности. На большей части провинции, на территории где палеозойские отложения претерпели процессы герцинской складчатости и раннетриасового рифтогенеза, интерес в отношении нефтегазоносности представляют крупные палеозойские макроблоки, сложенные карбонатными и терригенно-карбонатными
породами девона и карбона. В восточной части Западной Сибири получило развитие широкое поле рифей-кембрийских платформенных отложений, получившее название Предъенисейской субпровинции (Конторович А.Э. и др., 2000).
В пределах этих зон палеозойские отложения представляют собой самостоятельные принципиально отличающиеся друг от друга нефтегазоперспективные комплексы, характеризующиеся своеобразными нефтепроизводящими толщами, условиями формирования резервуаров и флюидоупоров и различными
типами ловушек. Оба этих комплекса пород получили развитие на территории
54
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Томской области.
Предъенисейская субпровинция. Выше было отмечено, что восточной части Западной Сибири получило развитие широкое поле рифей-кембрийских
платформенных отложений, представляющее собой погруженную под мезойскокайнозойский чехол Западной Сибири часть Сибирской платформы, выделенную в составе Предъенисейской субпровинции. В настоящее время в пределах
этой территории пробурена серия параметрических скважин, вскрывших разрез
венд-кембрийских платформенных отложений, содержащий резервуары, флюидоупоры и нефтематеринские породы, необходимые для формирования месторождений нефти и газа. В скважинах Восток-1, Восток-3, расположенных на
территории Томской области, в отложениях нижнего кембрия вскрыта черносланцевая, обогащенная органическим веществом пайдугинская свита, являющаяся генетическим и возрастным аналогом куанамской формации – основной
кембрийской нефтепроизводящей толщей на Сибирской платформе. Высокий
потенциал верхнепротерозойско-палеозойских отложений Предъенисейской
субпровинции подтверждается и результатами бурения скважины Лемок-1, в
которой установлены прямые признаки нефтеносности кембрийских отложений.
Выполненный в ИНГГ СО РАН геохимический анализ показал, что в скважине
Лемок-1 получены нефти, аналогичные нефтям гигантской ЮрубченоТахомской зоны на Сибирской платформе, источником которых являются рифейские нефтепроизводящие толщи.
Анализ геолого-геофизических материалов показал, что в восточной части
Предъенисейской субпровинции получил развитие солеродный бассейн, который с запада ограничен цепочкой рифов и далее переходит в открытый более
глубоководный бассейн.
Результаты сейсмогеологической интерпретации позволяют предполагать
здесь развитие связанных с карбонатными отложениями нефтегазоперспективных объектов различного типа – антиклинальных структур, стратиграфически- и
тектонически-экранированных ловушек, рифогенных построек и т.д.
Центральная часть бассейна. В Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции доюрские образования представлены породами, различными по вещественному составу и возрасту. Наибольший интерес в отношении нефтегазоносности палеозойских образований в центральной части бассейна представляют органогенные известняки и доломиты коренного палеозоя (горизонт М1) и глинисто-кремистые породы коры выветривания (горизонт М), обладающие хорошими фильтрационно-емкостными свойствами (Конторович В.А., 2007). Источником углеводородов для формирования залежей в палеозойском комплексе пород
в пределах этой зоны могут служить как базальные горизонты осадочного чехла,
в первую очередь, отложения тогурской свиты, так и внутрипалеозойские нефтематеринские толщи (Костырева Е.А., 2005), сохранившиеся в пределах бло55
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ков доюрского основания, «неизуродованных» процессами герцинской складчатости – в пределах срединных массивов.
Анализ геолого-геофизических материалов свидетельствует о том, что
коллектора в образованиях коренного палеозоя и коры выветривания формировались в различных тектонических условиях.
Наиболее перспективными в отношении нефтегазоносности образований
коренного палеозоя (горизонт М1) являются органогенные известняки и доломиты, в которых в результате экзогенных процессов формировались кавернрозно-трещиноватые коллектора, обладающие повышенной емкостью. В первую
очередь интерес представляют сложенные этими породами малоамплитудные
выступы фундамента, либо относительно погруженные тектоническиэкранированные блоки, на которых не формировались коры выветривания. Связано это с тем, что развитые по органогенным известнякам и доломитам коры
выветривания, как правило, представлены непроницаемыми брекчированными
карбонатно-глинисто-алевритистыми породами. Эти коры выветривания не
только бесперспективны в отношении нефтегазоносности, но и препятствуют
процессам выщелачивания и карстообразования коренных пород. С блоками органогенных известняков и доломитов на территории Томской области связаны
залежи углеводородов на Арчинском, Урманском, Северо-Останинском и др.
месторождениях.
Наибольший интерес в отношении нефтегазоносности коры выветривания
(горизонт М) представляют контрастные эрозионно-тектонические выступы,
сложенные силикатосодержащими породами, в первую очередь, кремнистыми
известняками и кремнеаргиллитами, подвергавшиеся интенсивным процессам
дезинтеграции. В пределах этих массивов формировались обладающие хорошими емкостными свойствами коры выветривания глинисто-кремнистого состава.
Примерами залежей этого типа являются Калиновое, Останинское и др. месторождения.
Анализ временных сейсмических разрезов и результатов математического
моделирования волновых полей показал, что нефтегазобесперспективные объекты, связанные с образованиями коренного палеозоя и коры выветривания поразному отображаются в волновых сейсмических полях. Зоны, перспективные
для формирования коллекторов в органогенных известняках и доломитах характеризуются повышенными значениями амплитуд отраженных волн, для кремнистых эрозионно-тектонических выступов, напротив, характерно резкое понижение амплитудно-энергетических характеристик сейсмических записи. Связано
это с тем, что образования коры выветривания сложены породами, близкими по
акустическим характеристикам с перекрывающими их юрскими отложениями, в
то время как перепад скоростей распространения продольных сейсмических
волн на границе юра – коренные известняки превышает 1000 м/с.
56
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
На рисунке приведен временной разрез, пересекающий СевероОстанинское и Останинское месторождения, в пределах которых палеозойские
залежи углеводородов, сконцентрированы, соответственно, в доломитах и глинисто-кремнистых породах коры выветривания.
Анализ геолого-геофизических материалов позволяет выделить на территории Томской области и в сопредельных районах Новосибирской области и
Ханты-Мансийского автономного округа два перспективных в отношении нефтегазоносности
крупных
палеозойских
макроблока
–
ПудинскоАлександровский и Нижневартовский.
Пудинско-Александровский макроблок, в пределах которого открыты Арчинское, Урманское, Малоичское, Чкаловское, Герасимовское и др. месторождения, в тектоническом отношении охватывает Лавровский мезовал, Пудинский
мегавал, Чузикско-Чижапскую мезоседловину, Средневасюганский мегавал и
Александровский свод. В пределах Нижневартовского макроблока, в состав которого входят Ледянская мезоседловина, Нижневартовский свод и серия расположенных к северу от него мезовалов, продуктивность палеозоя доказана на Советской, Северо-Варьеганской, Западно-Котухтинской и Урьевской площадях.
Рисунок – Сейсмогеологическая характеристика Северо-Останинского и
Останинского месторождений в палеозойском комплексе:
1 – блок доломитов, 2 – зона развития глинисто-кремнистых пород.
Несмотря на многолетнее изучение палеозоя Западной Сибири, этот комплекс пород остается малоизученным объектом, целенаправленных поисков месторождений нефти и газа в котором практически не проводилось.
В настоящее время на территории Томской области открыто более 20 месторождений нефти и газа, связанных с отложениями палеозоя. Суммарная
оценка извлекаемых ресурсов углеводородов, сконцентрированных в этих отло57
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
жениях, составляет порядка 780 млн. т. УВ (условных углеводородов), из них
порядка 460 млн. т. сконцентрировано в западных и центральных районах области и 320 млн. т. – в Предъенисейской субпровинции. Этот тот ресурс, на который необходимо опираться при разработке стратегии проведения геологоразведочных работ, нацеленных на воспроизводство минерально-сырьевой базы
региона.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
Геология нефти и газа Западной Сибири. /Ред. А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов и др. – М.: Недра, 1975. – 680с.
Сурков В.С., Жеро О.Г. Фундамент и развитие платформенного чехла Западно-Сибирской плиты. – М., Недра, 1981. – 143с.
Конторович А.Э., Ефимов А.С., Кринин В.А. и др. Геолого-геохимические
предпосылки нефтегазоносности кембрия и верхнего протерозоя западной
окраины Сибирской платформы (левобережье Енисея) // Геология и геофизика, 2000. – Т.41. – №12. – С.1615-1636
Конторович В.А. Сейсмогеологические критерии нефтегазоносности зоны
контакта палеозойских и мезозойских отложений Западной Сибири (на
примере Чузикско-Чижапской зоны нефтегазонакопления) // Геология и
геофизика, 2007. – Т.48. – №5. С.538-547.
Костырева Е.А. Геохимия и генезис палеозойских нефтей юго-востока Западной Сибири // Новосибирск: Изд-во СО РАН. Филиал «Гео», 2005. –
183с.
58
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
РАЗВИТИЕ НЕФТЯНОГО СЕКТОРА В НОВЫХ УСЛОВИЯХ
НЕМЫСЛИМО БЕЗ ФОРМИРОВАНИЯ АДЕКВАТНЫХ
ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
В.А. Крюков
Институт экономики и организации
промышленного производства СО РАН
E-mail: kryukov@ieie.nsc.ru
В настоящее время (как в мире, так и в России) происходит качественное
усложнение условий освоения нефтегазовых ресурсов и добычи углеводородов,
что определяет повышенные издержки и риски для всех участников данных
процессов:
освоение ресурсов углеводородов в новых регионах и провинциях
(на суше) требует формирования капиталоемких и протяженных транспортных
мощностей, выхода с производимой продукцией на новые рынки, включая страны Азиатско-Тихоокеанского Региона;
разработка месторождений на шельфе требует привлечения российских и зарубежных инвесторов, использования новых технологий;
освоение ресурсов недр и в уже зрелых, и в новых провинциях требует применения новых высокозатратных технологий в добыче (методы повышения нефтеотдачи пластов, разработка более глубоких горизонтов в старых
провинциях), переработке и транспортировке УВС.
Данные обстоятельства в сочетании с новыми экономическими и финансовыми реалиями (такими, в частности, как усиление роли нефти в мировой финансово-экономической системе как одного из видов финансовых активов) определяют необходимость целенаправленных и адекватных институциональных
преобразований в нефтяном комплексе:
изменений в системе регулирования недропользования (в лицензионной, налоговой, таможенной и научно-технической сферах, в регулировании
монопольных видов деятельности);
формирования новых систем управления ресурсами недр с участием
федерального уровня и одновременно нескольких (а не одного как было ранее)
субъектов Федерации (например, для эффективного освоения и использования
ресурсов углеводородов Восточной Сибири);
изменения в подходах к формированию организационных структур
(с участием государства и бизнеса, определением и разделением их сфер ответственности и компетенции; учет особенностей различных форм собственности
на активы нефтегазовых компаний – с точки зрения влияния на данные процессы прав собственности, которыми обладают отдельные частные собственники)
по управлению развитием сырьевых территорий, в том числе формирования и
59
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
развития механизмов государственно-частного партнерства в недропользовании;
формирования и развития механизмов взаимодействия всех заинтересованных сторон (общества, государства, регионов, компанийнедропользователей), направленных на создание предпосылок для устойчивого
развития регионов, где ведется добыча углеводородов;
формирования недропользователями новых форм взаимодействия
(консорциумов, операторов проектов) для объединения усилий, сокращения издержек и рисков, реализации совместных проектов с гибким распределением
ответственности, рисков и выгод;
совершенствования/развития организационной структуры нефтяного
комплекса; формирование партнерских взаимовыгодных отношений между
компаниями различного уровня (государственными и частными; вертикальноинтегрированными и вовлеченными в одну технологическую стадию; добывающими и сервисными; трансрегиональными и локальными и проч.).
Многообразие форм организации в нефтяном секторе является основой его
повышенной устойчивости в периоды резких изменений экономической конъюнктуры, а также в случае резкого изменения условий реализации новых и ранее начатых проектов (с высокой степенью истощения первоначальных запасов).
60
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
КАТАЛИЗАТОРОВ И СОРБЕНТОВ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО И ГАЗОВОГО СЫРЬЯ
А.В. Лавренов, В.П. Доронин, А.С. Белый,
В.А. Лихолобов, П.Г. Цырульников
Учреждение Российской академии наук Институт проблем
переработки углеводородов СО РАН
E-mail: lavr@ihcp.oscsbras.ru
Уже более 20 лет специалистами института совместно с ОАО «Газпромнефть-Омский НПЗ» проводятся систематические работы по разработке, совершенствованию и внедрению катализаторов крекинга тяжелых нефтяных фракций и добавок к ним. На основе четких представлений об оптимальной дисперсности и морфологии кристаллов цеолита Y, новых подходов к его катионному
модифицированию, ультрастабилизации и получению матрицы с использованием бентонитовой глины разработаны и внедрены катализаторы «Люкс-1» и
«Люкс-2», отличающиеся выходом бензиновой фракции на уровне 56-58 мас %
при октановом числе 92-93 п. ИМ. В результате на ОАО «Газпромнефть-Омский
НПЗ» осуществлен полный переход с зарубежных катализаторов крекинга на
новые отечественные. С 2006 года создается номенклатура бицеолитных (на основе цеолитов Y и ZSM-5) катализаторов глубокого каталитического крекинга с
регулируемыми отборами фракций алкенов С2-С4 (12-42 мас. %) и бензиновых
углеводородов (32-56 мас. %). В 2010 году проведена наработка и начата промышленная эксплуатация бицеолитного катализатора крекинга, предназначенного для повышения октанового числа продуктовой бензиновой фракции до
уровня 95 п. ИМ.
Одновременно разрабатывается версия металлостойкого катализатора крекинга, сохраняющего активность при накоплении в своем составе до 10000 ppm
ванадия и никеля. Апробированы на лабораторном и промышленном уровне каталитические добавки к процессу крекинга для дожигания монооксида углерода
и снижения содержания серы в продуктовой бензиновой фракции.
Производство катализаторов серии «Люкс» на ОАО «ГазпромнефтьОмский НПЗ» продолжает совершенствоваться. В 2008 г. с участием специалистов института разработана программа развития производства до 2013 года, в
2009 г. разработаны исходные данные для технико-экономического обоснования
его модернизации.
Начиная с 2007 года в институте создается, не имеющий мировых аналогов
процесс адсорбционно-контактной деасфальтизации мазута (АКД), который основан на капиллярном перераспределении фракций мазута между двумя пористыми адсорбентами – широкопористым донором и тонкопористым акцептором.
61
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
При капиллярном перераспределении асфальтено-смолистые и металлорганические вещества мазута удерживаются на доноре за счет их высокой способности
к сорбции на функциональных группах донора, а углеводородные фракции мазута за счет сил капиллярного всасывания переходят в тонкопористый акцептор.
В результате по сравнению с деасфальтизацией мазута пропаном количество
получаемого качественного сырья для каталитического крекинга может быть
увеличено на 15-20 %.
Особое место в исследованиях института занимают нанесенные платиновые катализаторы как для процессов традиционного риформинга прямогонных
бензинов, так и новых технологий, связанных с дополнительным вовлечением в
переработку компонентов нефтяного и попутного газов (процесс «Биформинг»),
а также с получением высокооктановых бензинов, имеющих пониженное содержание ароматических углеводородов за счет интегрирования технологий риформинга и гидроизомеризации.
В период 2003-2006 гг. разработаны и внедрены катализаторы риформинга
ПР-71 и RU-125 (последний совместно с НПП «Нефтехим»), предназначенные
для производства бензинов с октановым числом 98-100 п. ИМ, выходом риформата 85-88 мас. % при длительности рабочего цикла не менее 24 месяцев. Новейшая марка ПР-81 может обеспечивать увеличение выхода риформингбензина до 90 мас. %. В составе процесса «Биформинг» этот катализатор одновременно с прямогонным сырьем позволяет перерабатывать углеводороды С3-С4
с повышением выхода бензина до 96 мас. %. Разработанные институтом катализаторы риформинга эксплуатируются на 9 промышленных установках с общим
объемом производства бензинов 4.3 млн. тонн в год. Производство катализаторов осуществляется на технологических мощностях ЗАО «Промышленные катализаторы» компании ТНК-ВР (г. Рязань) и ЗАО «Ангарский завод катализаторов
и органического синтеза» компании «Роснефть».
Для решения задач получения экологически чистых бензиновых топлив в
институте разработан катализатор гидроизомеризации легкой части продуктов
риформинга (нк-85оС) на основе сульфатированного диоксида циркония, обеспечивающий не только высокий выход жидких продуктов (98-99мас %), но и
повышение их октанового числа после удаления бензола на 2-3 пункта.
Совместно с ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» институтом впервые в России
был разработан и внедрен на установке производства этилена и пропилена
ЭП-300 процесс глубокой осушки сжиженных продуктов пиролиза с применением импрегнированного сорбента состава CaCl2/γ-Al2O3. В отличие от традиционных сорбентов данный материал не обладает каталитической активностью
и полностью регенерируется при температурах 150-170оС, что предотвращает
быстрое осмоление сорбента и обеспечивает стабильность его многоцикловой
работы. Внедрение процесса позволило упростить схему разделения продуктов
62
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
пиролиза и вместе с комплексом других модернизационных мероприятий позволило достичь повышения производительности установки на 9,8 % и снижения себестоимости продукции на 6 %. В 2010 году сорбент планируется применить в промышленных процессах осушки газов крекинга, а также гексанарастворителя, используемого в технологии полимеризации пропилена.
На сегодняшний день в ИППУ СО РАН на лабораторном уровне активно
проводятся исследования по разработке комплексной технологии переработки
природного газа в пропилен, водород и жидкие углеводороды (БТК, топливный
компонент), включающей стадии окислительного пиролиза метана в ацетилен,
гидрирования чистого ацетилена в растворителе в этилен, синтеза пропилена из
чистого этилена (димеризация – метатезис). Полученные на сегодняшний день
результаты позволяют предполагать возможность получения из 1 тонны метана
680 кг пропилена, 87 кг водорода, 75 кг БТК, 36 кг жидкого олефинового топлива.
При этом в качестве катализатора окислительного пиролиза метана используется новая металл/металлоксидная система, работающая при температуре
800-1200оС за счет пропускания через нее электрического тока. Источник электроэнергии – паровая турбина. Работа парогенератора обеспечивается сжиганием природного газа. Для жидкофазного гидрирования ацетилена используется
стандартный промышленный растворитель. Процесс идет при температуре до
150оС и давлении до 30 атм. Источник водорода – стадия пиролиза метана. Катализатор – Pd на углеродном носителе. Для процесса одностадийного получения пропилена из этилена (димеризация этилена + метатезис этилена и нбутенов) катализатор представляет собой оксиды никеля и рения, закрепленные
на алюмоборатном носителе.
63
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПРИРОДНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ – ПУТЬ
К ПРАВИЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
С.Н. Макаренко, Н.И. Савина, Г.М. Татьянин
Томский государственный университет
г. Томск, Россия
E-mail: fayn@ngs.ru
В процессе эксплуатационного разбуривания месторождений, как правило,
выясняется, что в большинстве случаев геологическое строение залежей намного сложнее, чем представлялось на период подсчета запасов. Выявляются недостаточная дробность расчленения и точность корреляции, более сложная, чем это
представлялось ранее, картина взаимоотношений в пространстве продуктивных
тел. Особенно это характерно для месторождений, приуроченных к нефтегазоносному горизонту зоны контакта палеозоя и мезозоя (НГЗК). Применение
только методов комплексной интерпретации сейсморазведки с данными бурения (ГИС, керн, промысловые исследования и т.д.), без должного учета детальных биостратиграфических данных приводит к искаженному представлению о
геологическом строении месторождения, а, следовательно, к неправильной
стратегии его эксплуатации.
Как правило, имеющаяся геологическая модель месторождения углеводородов построена по данным бурения и в соответствие со степенью изученности
объекта на определенный момент времени. Такая модель не отражает высокую
степень изменчивости важнейших свойств продуктивных карбонатных пластов:
чрезвычайную неоднородность, связанную с многообразием типов коллекторов,
сложную структуру пустотного пространства и т.д. Необходима постоянная
корректировка и уточнения геологической модели, еѐ совершенствование, с
учетом всего разнообразия факторов, контролирующих режим добычи, т.е. мониторинг и интеграция электронных баз.
Использование данных детальной биостратиграфии показывает, что палеозойские карбонатные породы, кажущиеся массивными фациально-однородными
и субгоризонтально залегающими, на самом деле сложно дислоцированы, а в
зонах фациальных переходов или на крыльях складок могут играть роль литологических экранов. Природная реальность геологической модели особенно важна, потому что коллекторы по разновозрастным и литологически неоднородным
породам фундамента формировались при сочетании эрозионных, деформационных и гидротермальных процессов и по генезису являются вторичными.
В лаборатории микропалеонтологии Томского государственного университета по результатам микрофаунистических и биостратиграфических исследований, уточнены особенности строения некоторых месторождений углеводородов
64
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Томской области.
Арчинская зона нефтегазонакопления приурочена к эродированной брахисинклинальной складке, в ядре которой вскрыты породы нижнелугинецкой и
нижней части верхнелугинецкой подсвит. Западное крыло складки сильно эродировано, с выходом на древнюю эрозионно-тектоническую поверхность отложений всех подсвит герасимовской свиты, а также надеждинской, солоновской
и армичевской свит, вскрытых бурением. Породы армичевской свиты, находящиеся на крыльях складок могут играть роль литологического экрана. К западу
от скв. 49 Арчинской по геологическому строению предполагается выход на
древнюю эрозионно-тектоническую поверхность или вскрытие вблизи неѐ силурийских и ордовикских отложений. К северу и югу от скв. 49 литостратиграфические подразделения прослежены условно. Продуктивной является герасимовская свита при выходе на древнюю эрозионно-тектоническую поверхность в
районе пробуренных скважин 40, 41, 42, 43. Ундуляция оси южной части складки привела к тому, что в центральной части выступа органогенные известняки
верхнегерасимовской подсвиты практически эродированы и близко к доюрской
поверхности располагаются амфипоровые органогенные известняки средней
подсвиты герасимовской свиты.
Герасимовское палеозойское нефтяное месторождение приурочено к одноименному выступу фундамента, осложненного блоковым строением и пликативной тектоникой. Залежи нефти обнаружены в центральном и южном блоках.
В геологическом строении принимают участие породы, сформировавшиеся в
позднетурнейское-поздневизейское время и объединенные в табаганскую свиту.
На северо-западе поднятия отложения свиты контактируют по разлому с битуминозными известняками мирной толщи эмсского возраста, а на северо-востоке
с органогенными породами герасимовской свиты живетского возраста. В центральном блоке (скв. 4, 7, 12, 14) наиболее древние отложения (слои с
Siphonodella isosticha, поздний турне) вскрыты скважинами 7 и 14. Перекрываются слоями с Mediocris, Archaediscus krestovnikovi (средний-поздний визе),
подсеченными скважинами 12 и 14. При построении геологического разреза по
профилю через эти скважины обнаруживается более сложное строение блока,
включающее синклинальные и антиклинальные складки. Южный блок, гипсометрически опущенный по сравнению с центральным, по данным биостратиграфии представляет собой часть крыла антиклинальной складки и сложен породами более молодыми, чем в центральном блоке (cлои с Endostaffella, ранний
серпухов, скв. 5).
В строении Северо–Останинского месторождения принимают участие породы силура–девона, выведенные на доюрскую эрозионно–тектоническую поверхность. По биостратиграфическим данным прослежены две антиклинальные
складки небольшой амплитуды, оси которых протягиваются с юго–востока на
65
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
северо–запад. Складки осложнены дизъюнктивными нарушениями и разбиты на
блоки. Залежь приурочена к доломитизированным известнякам и доломитам
кыштовской и армичевской свит (скв. 3, 5, 7), принимающих участие в строении
антиклинальной складки, ядро которой выполнено отложениями межовской
свиты, пройденной скважиной 7. В районе скважины 17 (западный блок) прослежены близкие по составу, возрасту и геологическому положению породы
армичевской и кыштовской свит, смятые в антиклинальную складку небольшой
амплитуды, эродированную до уровня известняков основания солоновской свиты нижнеэмского подъяруса (как в скв. 2, восточный блок). Ядро антиклинали
фиксируется и на севере западного блока структуры (скв. 10), однако мощность
эродированных отложений здесь гораздо больше и достигает уровня нижней
части силура (ларинская свита). Самые молодые отложения выходят на эрозионно–тектоническую поверхность доюрских образований в районе южного блока (скважина 6, кехорегская свита нижнего карбона) и, предположительно, в
восточном блоке (скв. 1). Залежи могут быть приурочены к осевым частям складок, при выходе на поверхность пород армичевской и кыштовской свит нижнего
девона в местах ундуляции осей складок (в случае 3, 5, 7 и 17 скважин) или в
приподнятых блоках.
В геологическом строении Урманского месторождения принимают участие
продуктивные отложения лугинецкой и герасимовской свит. Наиболее широко
распространена лугинецкая свита, которая картируется на склонах и в центральных частях куполов структуры, т.е. крыльях брахиантиклинальной складки, ядро которой образовано органогенными породами герасимовской свиты, выведенными на доюрскую эрозионно-тектоническую поверхность на участке между
Центральным и Северным куполами. Продуктивной, с образованием бокситоносных отложений коры выветривания, лугинецкая свита становится в области
интенсивного развития дизъюнктивных нарушений, способствующих развитию
карста. Отсутствие коры выветривания (скв.1) способствует повышению коллекторских свойств пород лугинецкой свиты.
Чкаловское нефтегазоконденсатного месторождения приурочено к поднятию, осложняющему западную часть Усть-Тымской впадины. Введено в бурение в 1977 г. скважиной 1, вскрывшей промышленную залежь нефти и газа в
кровле образований фундамента – органогенных трещиноватых известняках.
Скважиной 2, пробуренной в этом же году 3,2 км северо-восточнее, вскрыто две
залежи – газоконденсатная в известняках кровли до мезозойских пород и нефтяная в верхнеюрском пласте Ю11. По результатам геофизического и геологического изучения выявлено чрезвычайно сложное геологическое строение эрозионно-тектонического выступа фундамента, разбитого на несколько блоков, граничащих между собой по системам малоамплитудных дизъюнктивных нарушений.
66
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Разрезы, вскрытые скважинами, весьма специфичны, а взаимопереходы
между ними отсутствуют. Ситуация усугубляется также отсутствием скважин,
вскрывших полностью всю последовательность отложений и отсутствием органических остатков. Широко проявленный рифтогенез скрыл нормальные стратиграфические взаимоотношения толщ.
Все эти особенности привели к появлению разных вариантов трактовки
возраста пород, принимающих участие в строении палеозойской части структуры и, как следствие, к различным геологическим моделям.
В течение 40 лет строение Чкаловского месторождения являлось предметом дискуссии. И только в 2008 году при описании керна скважин 501, а затем
502, расположенных в центральной части структуры, были найдены органические остатки, давшие первые обоснованные сведения о стратиграфическом положении доюрских отложений, слагающих Чкаловский выступ. С целью корреляции разрезов скважин 501 и 502 с разрезами ранее пробуренных скважин в
рамках договора с отделом Региональной геологии и планирования геологоразведочных работ ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК» была проведена ревизия
всего, сохраненного в кернохранилище кернового материала, отобраны образцы,
изготовлены и изучены шлифы. В результате исследования обнаружены новые
интересные данные – установлено сходство геологического разреза данного месторождения с геологическим разрезом восточной части Томской области
(скважины Вездеходные, Восток-1, 3, 4).
Основные результаты уточнению геологического строения месторождений
представлены в геологических разрезах и геологических картах, построенных по
различным отражающим горизонтам. При построение последних обычно используется структурная основа, подготовленная по результатам анализа и обобщения сейсмических материалов. Откартированные по сейсмическим материалам дизъюнктивы имеют большое значение для построения геологических разрезов, карт и самое главное при подсчете запасов, но могут существенно изменить картину уже принятой геологической модели. Подтвердить наличие или
отсутствие разломов в зоне нефтегазонакопления могут палеонтологостратиграфические данные.
Ревизия и обобщение геологических материалов палеозоя и зоны контакта
в пределах месторождений углеводородов должна проводится на основе новых
технологий и с привлечением высокоточного лабораторного оборудования.
Для осуществления комплексного мониторинга геологического пространства месторождений необходимо: постоянное литологическое и микрофаунистическое изучение керна и шлама из разрезов новых скважин, его привязка к
глубине по гамма-каратажу и увязка с общей стратиграфической шкалой; уточнение сводных геологических разрезов месторождений; картирование реперных
горизонтов в пределах зон нефтегазоносности, как например, морская нижнелу67
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
гинецкая подсвита – экран, разделяющая два продуктивных пласта М1а (лугинецкая свита) и М1б (герасимовская свита); прослеживание перерывов в осадконакоплении, способствующих формированию древней коры выветривания
(событийная стратиграфия).
Геологический мониторинг позволит:
1) выявить литологические и возрастные особенности субстрата, непосредственно участвующего в строении пласта М (доюрская кора выветривания);
2) установить природу флюидоупоров между пластами;
3) проследить на основе зональной стратиграфии распространение пород
различного стратиграфического уровня в пределах зон нефтегазонакопления.
4) уточнить профильные геологические разрезы;
5) усовершенствовать структурную основу и схематические геологические
карты по кровле нефтепродуктивных горизонтов.
68
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРВООЧЕРЕДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ЗАЩИТЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ В ХИМИЧЕСКОМ И ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ
КОМПЛЕКСАХ РОССИИ
А.С. Носков
Институт катализа Сибирского отделения РАН,
г. Новосибирск, Россия
E-mail: noskov@catalysis.ru
Природный капитал России (природные запасы ископаемых) оцениваются
в 8500 трлн. руб. При нынешнем уровне ВВП Российской Федерации (около 40
трлн. руб./год) таких запасов хватит не более чем на 200 лет, если мы попрежнему будем торговать только полезными ископаемыми. Это всего лишь 45 человеческих поколений. Насколько же эффективно используются природные ресурсы в нашей стране?
За последние 50 лет использование в экономике металлов, минерального
сырья, синтетических материалов выросло в 25 – 50 раз. Если повторное использование драгметаллов составляет 97-99 %, цветных металлов – 75-85 %, а
90-95 % полимерных материалов продолжают свою «вторую» жизнь на свалке.
Особенно остро в России стоит проблема твердых отходов. К настоящему
времени в Российской Федерации накоплено свыше 90 млрд. тонн (!) твердых
отходов – по 620 тонн на каждого жителя (табл. 1). Из них около 2 млрд. тонн
– токсичные отходы, что составляет от 200 до 400 тонн на 1 кв. километр.
Таблица 1
Проблема твердых отходов
Всего по Российской Федерации, млн. тонн
2006 г.
2007 г.
3520,0
3900,0
2923,5
2785,0
1732,1
1191,4
1636,2
1148,8
284,0
243,9
18,1
44,7
190,0
17,8
20,5
46,1
145
62,8
в том числе
Добыча полезных ископаемых
-
топливно-энергетических
кроме топливно-энергетических
Обрабатывающие производства
-
производство пищевых продуктов
химическое производство
металлургическое производство
строительство
69
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Основной вклад в образование твердых отходов вносит добыча полезных
ископаемых и, прежде всего, топливно-энергетических ресурсов. Главной экологической проблемой при добыче и промышленной подготовке нефти и газа
является загрязнение окружающей среды как собственно нефтепродуктами, так
и продуктами их нерационального использования. Абсолютные потери нефти и
ее фракций при добыче и подготовки к транспортировке в России составляют по
разным оценкам от 10 до 20 млн. тонн в год, что достигает 5% от общей добычи.
Только нефтегазодобывающие и перерабатывающие предприятия России обеспечивают более 10 % сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты. Именно вследствие этого вода в низовье реки Обь (Салехард) относится к грязной или экстремально загрязненной.
Для дальнейшего анализа первоочередных задач в защите окружающей
среды обратимся к интегральным характеристикам загрязнения атмосферы и
гидросферы в Российской Федерации за счет антропогенной деятельности человека (табл. 2).
Таблица 2
Основные показатели, характеризующие воздействие на окружающую среду
Российской Федерации в 2007 г.
Показатель
ед.
изм.
Российская
Федерация
Выброшено вредных веществ от
автомобильного транспорта
млн. т
Выброшено вредных веществ от
стационарных источников, всего
млн. т
в том числе:
- твердых веществ
- диоксид серы
- оксид углерода
- оксиды азота
- углеводороды
млн. т
Уловлено и обезврежено
%
Забрано воды
млн. м
Водоотведение в поверхностные
водоемы, всего
млн. м
в том числе:
- загрязненных сточных вод
- нормативно чистых и очищенных
млн. м
16,2
3
в том числе
Федеральный округ
Центральный
Сибирский
4,3
2,4
20,6
1,6
5,8
2,7
4,6
6,4
1,7
4,9
0,2
0,17
0,6
0,3
0,29
0,8
2,6
1,0
0,35
0,96
74,8
76,7
79,0
79985,3
13213,3
10032,8
51421,7
8904,6
8069,1
3870,2
5034,4
2537,1
5532,1
3
3
17176,2
34245,4
70
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Выбросы в атмосферу в Сибирском федеральном округе составляют около
30% от общероссийских. Наиболее значителен вклад Сибири в загрязнение атмосферы диоксидом серы и углеводородами. Крайне неэффективна в России
очистка газовых выбросов: степень очистки от SO2 – 23 %; NOx – 8,5 % и углеводородов – 4 %. Затраты предприятий на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов не превышает 80 млрд. руб. (2007
г.), что составляет менее 1 % даже от стоимости добытой и проданной Россией
нефти. Затраты на природоохранную деятельность в России составляют: на 1
тонну нефти – 50 руб.; на 1 тонну угля – 3 руб.; на 1000 м3 газа – 10 руб.
Интенсивное развитие на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке добывающих и перерабатывающих предприятий приводит к экстремальному загрязнению атмосферы. Ежегодно Министерство природных ресурсов России публикует список городов с наибольшим уровнем загрязнения воздуха. Основным
критерием отнесения городов к такому списку является повышение среднесуточной концентрации загрязнителей воздуха предельно допустимых концентраций в 10-14 раз. В 2007 г. в 34 городах такого списка (из 38) наблюдалось превышение по бенз (а)пирену и формальдегиду, что обусловлено, прежде всего,
объектами теплоэнергетики и автотранспорта. Каждые два города из трех самых
грязных находятся за Уралом (табл. 3).
Дальнейшее развитие системы контроля и нормирования воздействия деятельности человека на окружающую среду – переход на наилучшие существующие технологии (НСТ). НСТ – это лучшие из существующих процессов
производства конкретной продукции с минимальным объемом выбросов/сбросов/образования отходов на единицу товара. НТС должна обеспечивать
последним достижениям науки и техники, быть экономически доступной и уже
реализованной на 2-х и более производствах, а также обеспечивать максимально
низкое негативное воздействие на окружающую среду для соответствующего
производства. В настоящее время ведется разработка нормативно-правовой базы
и формирование реестра НСТ.
Первоочередные меры по защите окружающей среды приведены в табл. 4.
Масштабы каждого из направлений составляют сотни объектов. Объемы технологической переработки десятки млн. тонн. Именно по этим признакам сделан
выбор актуальности технологических проектов.
К перспективным направлениям исследований (табл. 5) следует отнести
создание методов утилизации углекислого газа. Масштаб этой проблемы весьма
велик. Выбросы СО2 достигают в России нескольких миллиардов тонн в год.
Практически отсутствуют эффективные технологии переработки синтетических
материалов, т.е. материалов, созданных самим человеком, а не природой. Природа к переработке таких материалов не готова, а человек пока почти ничего не
сделал. Поэтому только 15-20 % таких материалов находит повторное примене71
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ние, а большая часть кончает свою жизнь на свалке. К сожалению, далеко не все
образующиеся отходы могут в настоящее время эффективно и экономически
оправдано перерабатываться. Следует сохранять такие отходы в форме пригодной для последующей переработки.
Таблица 3
Приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения
воздуха в 2007 г.
Город
Вещества,
определяющие высокий уровень загрязнения ат- Город
мосферы
Вещества,
определяющие высокий уровень
загрязнения атмосферы
Балаково
NO2, БП, CS2, Ф, фенол
Нижний Тагил
Ф, БП, NH4, фенол
Барнаул
Ф, БП, NO2, ВВ
Новокузнецк
Ф, БП, ВВ, NO2
Белоярский
Ф
Благовещенск,
БП, Ф, NO2
Амурская
область
БП, NO2, Ф, CS2
Братск
Новокуйбышевск Ф, БП
Владимир
Волгоград
Норильск*
Первоуральск
БП
БП, NO2, HF, NO, ВВ
Пермь
Ф, БП, HF
БП, Ф, фенол
БП, NO2, Ф, HF, HCl
ПетровскЗабайкальский
БП, ВВ
Волжский
Ф, NO2
Саратов
Ф, фенол, NO2
Екатеринбург
Ф, БП, NO2, NH4
Селенгинск
БП, Ф, CS2, фенол, ВВ
Зима
БП, Ф, NO2
Соликамск
Ф, БП, ЭБ
Иркутск
Ф, БП, NO2, ВВ
Ставрополь
Карабаш
Ф, HF, свинец
Сызрань
Ф, БП
Ф, сажа, БП, NO2
Красноярск
БП, Ф, ВВ, NO2
Томск
Ф, БП, NO2
Курган
Ф, БП, сажа
Тюмень
Ф, БП, ВВ, NO2, NO
Магадан
БП, Ф, NO2
Улан-Удэ
БП, Ф, ВВ
Магнитогорск БП, Ф, ВВ, NO2
Уссурийск
БП, NO2, ВВ
Минусинск
Ф, БП
Челябинск
БП, Ф, HF
Набережные
Челны
Нерюнгри
Ф, БП
Чита
БП, Ф, ВВ, NO2
Ф, БП, NO2
ЮжноСахалинск
Ф, БП, сажа, NO2, ВВ
Ф – формальдегид, ВВ – взвешенные вещества, БП – бенз(а)пирен, HF – фторид водорода,
NO – оксид азота, NO2 – диоксид азота, CS2 – сероуглерод, NH3 – аммиак, HCl – хлористый
водород; ЭБ – этилбензол
72
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 4
Актуальные технологические проекты
№
Формулировка
Масштаб проблем
1.
Разработка методов фиксации аэрозольной фазы в отвалах твердых отходов.
Создание методов обработки отвалов.
2.
Разработка методов подавления образоБенз(а)пирен является ведущим завания бенз(а)пирена в процессе сжигания грязнителем атмосферы в России.
(прежде всего каменного угля).
Сильнейший канцероген.
Обеспечение снижения выбросов
бенз(а)пирена.
3.
Разработка технологий высокорентабельного вовлечения в производство отходов лесопереработки.
До 50 % леса остается в виде отходов. В СФО ежегодно образуется 5060 млн. м3 таких отходов.
4.
Вовлечение в тепло (энерго) производство низкокалорийных (2000 ккал/кг) отходов углеобогащения.
В Кузбассе накоплено около 100
млн. тонн таких отходов.
5.
Разработка технологий переработки попутных газов нефте(газо)добычи в условиях транспортных ограничений.
В России ежегодно сжигается от 20
до 45 млрд. м3 попутных газов.
6.
Разработка эффективных технических
решений для обезвреживания отходящих
газов предприятий ТЭК и промышленности от СО, NOx, углеводородов.
Степень очистки газов от упомянутых веществ составляет 5-15 %.
7.
Переход на производство экологически
чистых моторных топлив и массового
применения нейтрализаторов газовых
выбросов автотранспорта.
Необходимость перехода на нормы
Евро-4, -Евро-5. Рост в России выбросов в атмосферу автотранспорта.
8.
Разработка энергоэффективных технологий утилизации иловых осадков водоочистных сооружений.
Ежегодное образование в России до
50 млн. тонн иловых осадков Невозможность их использования и хранения.
73
В РФ накоплено свыше 90 млрд.
тонн отходов
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 5
Перспективные исследовательские проекты
№ Формулировка
Масштаб проблем
1
Технологии подавления аварийных выбросов в атмосферу высокотоксичных
веществ.
Наличие емкостей с большими
запасами аммиака, хлора и др.
на территории городов.
2
Высокоэффективная переработка изделий из синтетических материалов (полимеры, шины).
Низкая степень вторичного
использования - 15÷20 %
3
Разработка научных основ экономически Ежегодное образование в Роси технически эффективных методов ути- сии около 3 млрд. тонн СО2
лизации СО2
4
Разработка физико-химических основ
формирования антропогенных месторождений на основе отходов современного
производства.
Для ряда образующихся отходов отсутствуют эффективные
технологии переработки.
Следует сохранить отходы для
последующей переработки.
Забота об экологической безопасности России – это забота каждого ученого, даже если нет административных указаний. Посылая экспедиции на изучение районов Сибири, Алтая, Дальнего Востока, русские цари в XVI-XVIII вв.
мало думали о нефтегазодобывающих возможностях регионов или иных богатствах неведомых земель. Но когда по политическим причинам встал вопрос
присоединения этих земель к России, Екатерине II показали уже готовую географическую карту нового региона за Уралом, сделанную заблаговременно учеными Российской академии наук, хотя, ни ею, ни Елизаветой I подобных указаний не давалось.
Литература:
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды
Российской Федерации в 2007 году»
2. Федеральная целевая программа «Национальная система химической и
биологической безопасности Российской Федерации (2009 - 2013 гг.)»
3. Доклад Министра природных ресурсов Ю.П. Трутнева в Госдуме России,
2008 г.
4. В.Д. Кальнер «Экологическая парадигма глазами инженера», издательство
Калвис, М., 2009 г.
5. Орхусская Конвенция о доступе к информации и участии общественности
в принятии решений по вопросам, касающимся окружающей среды, 1998 г.
74
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРЕРАБОТКА ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ В ИЗОПАРАФИНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
Р.Р. Шириязданов1, А.Р. Давлетшин2
1
ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет
2
ГУП «Институт нефтехимпереработки»
E-mail: petroleum9@bk.ru
В последние годы резко обострился интерес мирового энергетического,
экологического и делового сообщества к проблеме утилизации попутного газа,
как из-за экологических, так и финансовых соображений. С одной стороны,
сжигание попутного газа в факелах дает около 1 % всех мировых выбросов парникового углекислого газа. С другой, - это уничтожение ценных невозобновляемых природных ресурсов.
Реальные объемы добычи и сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ) в
России достаточно трудно оценить. На настоящий момент отмечаются серьезные расхождения в оценках этих объемов между различными ведомствами. Из
55 млрд. м3 ежегодно добываемого в России ПНГ лишь 26 % (14 млрд м3) направляется в переработку, 47 % (26 млрд м3) идет на нужды промыслов либо
списывается на технологические потери и 27 % (15 млрд м3) сжигается в факелах. Таким образом, коэффициент утилизации газа составляет 73 %, если основываться на данных о технологических потерях и расходах на собственные нужды (Книжников А., Пусенкова Н., 2009).
Не секрет, что наиболее привлекательным способом утилизации ПНГ является переработка в жидкие углеводороды, так называемый процесс GTL. И в
этом плане, предлагается большое количество различных вариантов технологий
GTL, но все они базируются на совмещении 3 стадий:
- получение синтез-газа;
- синтез Фишера-Тропша (СФТ);
- гидрооблагораживание.
Продукты, получаемые в процессе СФТ, различаются в зависимости от типа используемого катализатора, так на катализаторах, содержащих железо, образуются преимущественно олефиновые углеводороды и кислородсодержащие
соединения. На кобальтсодержащих катализаторах, образуются смеси с преобладанием н-парафинов. И в связи с этим необходимо включение в процесс, стадии гидрооблагораживания (гидрокрекинг-гидроизомеризация). Стоит отметить,
что такой вариант технологии рентабелен, лишь при большой производительности на специализированных заводах.
Перспективным вариантом переработки ПНГ непосредственно на промыслах видится в прямом синтезе изопарафиновых углеводородов.
75
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Прямой синтез изопарафинов из синтез-газа возможно при совмещении
стадии СФТ и с последующими стадиями гидрокрекинга-гидроизомеризации в
одном реакторе, что можно достигнуть на бифункциональных катализаторах.
Успехи прямого синтеза изопарафинов из синтез-газа были достигнуты в основном на Co-содержащих цеолитах с различными модификаторами (Chen Y. W. и
др., 1984; Koh D. J. и др., 1995).
Авторами для процесса прямой конверсии синтез-газа в изопарафины были
синтезированы бесцеолитные каталитические системы на основе монтморрилонита.
Синтезированный катализатор представляет собой наноструктурированный кислотно-активированный монтморрилонит с нанесенным на него кобальтом и последующим модифицированием органометаллсилоксанами. Формирование наноструктуры носителя производили обработкой серной кислотой монтморрилонита, с последующей формовкой и сушкой.
Выход изопарафинов на данном катализаторе был достигнут до уровня - 84
3
г/нм , с селективностью образования углеводородов изостроения С5-С12 - 71 %
масс.
Литература:
1.
2.
3.
Книжников А., Пусенкова Н. Проблемы и перспективы использования
нефтяного попутного газа в России // (Выпуск 1 (рабочие материалы) ежегодного обзора проблемы в рамках проекта ИМЭМО РАН и WWF России
«Экология и Энергетика»). – М., 2009. – 28 с.
Chen Y. W., Wang H. T., Goodwin Jr James G. Support effects on CO hydrogenation over Ru/Zeolite catalysts // J. Catal., 1984. – V.85. – Is.2. – PР. 499-508.
Koh D. J., Chung J.S., Kim Y.G. Selective Synthesis and Chain Growth of Linear Hydrocarbons in the Fischer-Tropsch Synthesis over Zeolite-Entrapped
Cobalt Catalysts // Ind. Eng. Chem. Res., 1995. – V.34. – Is.6. – PP.1969–1975.
76
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ
НЕФТЕЙ К ТРАНСПОРТУ
Н.В. Юдина, Г.И. Волкова, Ю.В. Лоскутова, И.В. Прозорова
Учреждение Российской академии наук
Институт химии нефти СО РАН
E-mail: natal@ipc.tsc.ru
Многообразие и сложность состава нефтяных дисперсных систем определяют выбор способа их подготовки к транспорту. Реологическое поведение нефтей в условиях переменных температур и величин деформирования зависит от
содержания компонентов дисперсной фазы – асфальтенов, смол и высокомолекулярных парафинов. Увеличение доли указанных компонентов вызывает
структурирование нефтей, проявление неньютоновских свойств. В зависимости
от состава и содержания дисперсной фазы нефти можно подразделить на три
группы: высокопарафинистые, парафинистые, малопарафинистые с высоким
содержанием смол и асфальтенов (высоковязкие). В табл. 1 приведены значения
коэффициентов неньютоновского поведения для разных групп нефтей, различающихся прочностью и жесткостью структуры и мерой консистенции. Максимальная степень неньтоновского поведения n характерна для высоковязких нефтей.
Таблица 1
Коэффициенты неньютоновское поведение нефтей
Название нефти
САВ/ПУ,
отн.ед.
Коныс
Арчинское
0,8
0,9
Ульяновская
Альметьевская
3,4
5,1
Русская
Ван-Еганская
15,7
22,4
Коэфф
жесткости
Прочность
о
о
высокопарафинистые нефти
0,37
9,9
0,48
5,9
парафинистые нефти
0,95
2,3
0,73
2,6
малопарафинистые нефти
5,44
6,7
3,94
2,5
Мера
консистенции
k
Степень
n
641
440
0,65
0,42
209
242
0,64
0,73
867
615
0,14
0,14
Известно, что управление реологическими свойствами нефтей связано со
структурными превращениями, протекающими как под действием химических
реагентов, так и физических полей. Эти превращения сопровождаются перестройкой структуры ассоциатов, изменением их размеров. Одним из наиболее
распространенных способов снижения температуры застывания нефтей, вязкости и предельного напряжения сдвига является применение депрессорных при77
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Динамическая вязкость, мПа.с
садок. И хотя постоянно разрабатываются новые виды присадок, до сих пор
улучшение реологических свойств нефтей с высоким содержанием парафинов
(15 – 25 % мас.) и смолисто-асфальтеновых веществ (выше 20 % мас.) остается
проблематичным.
В последние годы ведется поиск принципиально новых подходов для решения проблем трубопроводного транспорта нефтей. Используются нетрадиционные технологии, основанные на применении виброактивации, ультразвука,
радиационных и других волновых методов, электрического и магнитного полей.
Введение в систему энергии посредством физических воздействий способствует созданию экстремальных термодинамических условий, приводящих к глубоким структурным и химическим превращениям нефтяных компонентов. Особенностью структурированных нефтяных систем является их склонность к изменению степени дисперсности и ассоциативности компонентов, снижению молекулярной массы, повышению реакционной способности под влиянием физических факторов.
С этих позиций перспективным способом подготовки нефти к транспорту
является использование виброструйной магнитной активации (ВСМА). Применение виброобработки (ВО) наиболее эффективно для парафинистой нефти при
соотношении САК/ПУ 1,5 – 2,0. Например, после 5 минут ВО вязкость снижается в 7 раз (рис. 1). Снижение вязкости высокопарафинистой и высоковязкой
нефти в 3 – 4 раза достигается при более длительном времени ВО (15 - 20 минут). Следует учитывать релаксацию структурных параметров и реологических
свойств нефтяной дисперсной системы во времени. Восстановление первоначальной структуры в нефти зависит от состава дисперсной фазы нефти и составляет от 1 до 60 часов.
220
исх
200
ВО
180
160
80
140
70
120
100
Объем отгона до 350оС, %об.
Температура начала отгона, оС
90
30%
о
в 4.4
в 6.7
в 3.1
10 С
4 оС
60
80
60
40
о
18 С
50
20
3,6%
12%
в 3.0
40
0
1
нефти:
1 - парафинистая,
3 - смолистая,
2
3
исх1
4
ВО1
1 - легкая нефть
3 - тяжелая нефть
2 - высокопарафинистая,
4 - высокосмолистая
исх2
ВО2
исх3
ВО3
2 - средняя нефть
Рисунок 1 – Влияние ВО на динамическую вязкость (а) и фракционный состав нефтей (б).
78
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
После ВО нефти отмечается изменение ее фракционного состава. Для легкой нефти общее увеличение выхода светлых фракций, отгоняемых до 350 оС,
составляет 30 % об., а температура начала отгона снижается на 18 оС. Эффективность ВО на средних и, особенно, тяжелых нефтях менее заметна. При проведении пилотных испытаний на Александровском НПЗ (Томская область) получено увеличение выхода светлых фракций на 8 %.
При ВО основные процессы структурообразования протекают в надмолекулярной структуре НДС и характеризуются разрушением и/или образованием
кристаллической решетки ПУ. В начальный период за счет разрыва слабых дисперсионных связей происходит разрушение кристаллической структуры ПУ и
их перевод из дисперсной фазы в дисперсионную среду. Растворение ПУ сопровождается значительным снижением напряжения сдвига и вязкости. Показано,
что ВО парафинистых нефтей, в компонентном составе которых преобладают
полярные спиртобензольные смолы, может приводить к значительному снижению вязкости и напряжения сдвига. При этом период релаксации реологических
свойств для высокопарафинистых нефтей является небольшим, что не позволяет
добиться эффективного снижения вязкости в течение достаточно продолжительного промежутка времени. Поэтому можно считать применение вибровоздействия для обработки высокопарафинистых смолистых нефтей малоэффективным.
Регулирование степени дисперсности и баланса межмолекулярных сил, позволяющее снизить вязкость и температуру застывания нефтей, можно осуществить ультразвуковой обработкой (УЗО). Эффективность УЗО зависит от типа
нефти (рис. 2). Максимальная депрессия температуры застывания (на 16 о) достигнута на нефти Альметьевского месторождения. Для этой нефти температура
застывания постепенно снижается при увеличении времени обработки и достигает постоянного значения после 15 мин УЗО (рис. 3).
1
2
0
3
-10
-20
-30
-40
16
застывания,o C
10
Депрессия температуры
Tz, o C
20
12
8
4
0
1
-50
Исх
УЗО_15мин
Рисунок 2 – Влияние УЗО на температуру
застывания нефтей: 1 - альметьевской;
2 - крапивинской; 3 - фестивальной.
2
3
5
10
13
15
20
Время УЗО, мин
Рисунок 3 – Влияние времени УЗО на депрессию температуры застывания
альметьевской нефти.
79
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Известно, что под действием ультразвука возможно разрушение свободных высокомолекулярных парафиновых углеводородов линейного и разветвленного строения и алкилароматических углеводородов с длинными боковыми
цепями (Маргулис, 1986; Гилязетдинов, 1994). Разрыв молекул происходит в
местах, где энергия связи меньше действующей на нее силы. В результате этого
образуются радикалы различной молекулярной массы с высокой реакционной
способностью, вступающие в реакции инициирования с молекулами других углеводородов. Вследствие таких превращений в нефтяной дисперсной системе
возможно образование не только меньших по размеру частиц дисперсной фазы,
но и формирование более крупных ассоциатов. Поэтому эффективность УЗО
существенно различается для нефтей разного типа.
Важным показателем эффективности УЗО является время релаксации реологических характеристик. Для альметьевской нефти практически не наблюдается существенного увеличения вязкости и температуры застывания в течение 7
суток после УЗО. Полученные результаты свидетельствует о том, что при УЗО
частично реализуются процессы необратимого разрушения структуры нефти.
μ, мПа*с
Тz,о С
0
120
0
1
7
-10
80
-20
-30
40
-40
-50
0
0
Исходная
1
УЗО 10 мин
Время, сут
7
Время, сут
Исходная
УЗО 15 мин
УЗО 15 мин
УЗО 10 мин
Рисунок 4 – Релаксация вязкости и температуры застывания во времени после УЗО
альметьевской нефти
Таким образом, полученные экспериментальные данные свидетельствуют
об эффективности использования физических методов воздействия на нефтяную
дисперсную систему с целью регулирования реологическими свойствами.
80
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ТВЕРДЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
И ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ:
ГЕОЛОГИЯ: ПОИСКИ, РАЗВЕДКА,
ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА,
ДОБЫЧА
I
81
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ГЕОХИМИЯ МЕЗО-КАЙНОЗОЙСКИХ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ И МОРСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Е.М. Асочакова, С.И. Коноваленко
Томский государственный университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: aem290@inet.tsu.ru
Объектами исследования являлись мезо-кайнозойские железные руды Бакчарского месторождения и рудопроявлений Томского Приобья.
Актуальность работы обусловлена возможным генетическим родством железооруденения Западной Сибири и в связи с возобновлением изучения Бакчарского месторождения Томской области.
Самые крупные запасы железных руд региона связаны Западно-Сибирским
железорудным бассейном, простирающимся с севера на юг более чем на 1,5 тыс.
километров. В пределах томской части бассейна выделяется пять рудных узлов Бакчарский, Колпашевский, Парабельский, Чузикский и Парбигский. Бакчарский узел с одноименным месторождением приурочен к верхнемеловым и палеогеновым отложениям, перекрытым довольно мощной толщей (160 – 200 м)
неоген-четвертичного возраста. Железные руды данного объекта связаны с несколькими горизонтами: нарымским, колпашевским, тымским и бакчарским.
Мощность продуктивных пластов колеблется от 2 до 40 м. Железорудные горизонты прослеживаются на всей площади месторождения, а также за ее пределами, разделясь безжелезистыми или слабожелезистыми породами и нередко с
размывом перекрывают друг друга. По своим структурным особенностям, химическому и минералогическому составу руды месторождения подразделяются
на шесть типов: 1) плотные гѐтито-гидрогѐтитовые руды с сидеритовым цементом, 2) рыхлые гѐтито-гидрогѐтитовые руды; 3) лептохлоритовые руды с хлорито-сидеритовым цементом; 4) конгломератовидные лептохлоритовые руды с
крупными оолитами; 5) сидеритовые руды; 6) глауконитовые руды с сидеритовым цементом. Среднее содержание железа в указанных типах руд меняется от
30 до 46 % (Западно-Сибирский…, 1964, Николаева, 1967)
Руды, отобранные из скважины Полынянского участка Бакчарского месторождения, представлены бурыми оолитовыми гѐтит-гидрогѐтитовыми; зеленовато-серыми глауконит-хлоритовыми (глинистыми); переходными между оолитовыми гѐтит-гидрогѐтитовыми и глинистыми глауконит-хлоритовыми типами.
Сыпучие руды - оолитовые гѐтит-гидрогѐтитовые и глауконит-хлоритовые (глинистые) (рис. 1).
Гѐтито-гидрогѐтитовые руды, сцементированные с разными соотношениями оолитов и цемента слагаются оолитами и бобовинами гидрогѐтита, обломоч82
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ным материалом и цементом. Это плохо отсортированный концентрат, сформированный как бы отполированными оолитами и бобовинами гѐтита и гидрогѐтита. Сами оолиты очень разнообразны по форме и цвету. По форме отмечаются в
основном округлые, сплюснутые и угловатые; по цвету - черные блестящие, коричневые (бурые) блестящие и матовые. Руды довольно мягкие и легко растираются руками. Текстура руд массивная, вкрапленная. Явной слоистости не наблюдается. Есть участки с наибольшим количеством оолитов, что выражается в
неравномерной окраске наподобие слоистости. Оолиты и рудные бобовины составляют 60 – 70 %, а терригенный материал 15 – 25 % от всей рудной массы;
остальное цемент.
Рис. А
Рис. Б
Рис. В
Рисунок 1: Железные руды Томской области: А, Б - оолитовая железная
руда Бакчарского месторождения; В - окисленная сидеритовая руда
Томского Приобья.
Глауконит-хлоритовые руды отличаются зеленовато-серым цветом и зачастую хорошо выраженной слоистостью. Руда состоит из черных и темнокоричневых гѐтитовых и гидрогѐтитовых оолитов, легко рассыпается. Зеленовато-серый хлорито-глинистый цемент покрывает оолиты и ооиды корками. Переходные разновидности руд между оолитовыми гѐтит-гидрогѐтитовыми и глинистыми глауконит-хлоритовыми типами отличающиеся буроватым цветом, различными соотношениями оолитов, гѐтит-гидрогѐтитовой и глауконитхлоритовой составляющих.
83
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Глауконитовые руды голубовато-зеленого цвета слабоцементированные,
землистые. Руды сложены оолитами окисленного лептохлорита и бобовинами
окисленного глауконита.
По гранулометрическому составу в рудах Бакчарского месторождения
преобладает фракция 0,5-0,25 мм, представленная рудными оолитами, сгустками оолитов с цементом и незначительной примесью зерен кварца (около 10 %).
По данным рентгенофлуоресцентного анализа оолитовых железных руд среднее
содержание Fe2O3общ 42,52 %. Наиболее высокие концентрации характерны для
фракции 0,5-0,25 мм и достигают 56 %.
Вторым источником железных руд в Томской области являются континентальные проявления болотных руд на правом берегу р. Обь. Наиболее известные
проявления среди них это Поздняковское, Казанское, Киреевское и др. Эти объекты Томского Приобья слабо изучены, поскольку не имеют сегодня промышленного значения. Они приурочены к палеоген-неогеновым толщам, перекрытым четвертичными отложениями. Руды залегают в отложениях надпойменной
террасы в виде линз и жил двух минеральных разновидностей - лимонитовой и
сидеритовой.
На Поздняковском месторождении выявлено 12 рудных жил небольших
размеров, в среднем 13х100 м при мощности от 0,2 до 0,6 м. Выделено три основные разновидности: плитчатые, бобовые и землистые лимонитовые руды,
для которых подсчитанные запасы составляют около 10 тыс.т., при содержании
Fe2O3 – 51,3 %, потери при прокаливании – 30,1 %, SiO2 – до 23 %, Mn до
10% (Сидоров, 1943).
Сидеритовые руды Казанского проявления залегают в палеогеновых отложениях виде пластовых тел мощностью до 4,2 м. Среднее содержание FeO 35 %
и Fe2O3 5,5 %, потери при прокаливании 23,5 %, SiO2 – до 30 % и TiO2 0,62 %
(Артемьева, 1962).
На Киреевском проявлении в неогеновых песках, залегающих среди коричневых глин, прослеживается пласт «разборной» сидеритовой руды мощностью от 0,2 до 0,5 м, содержание Fe2O3 достигает 58,6 %.
Обломки железных руд, взятые как с коренных выходов, так и в аллювии
на правом берегу р. Обь представляют собой мелкие конкреции сидерита и их
фрагменты. Конкреции имеют уплощенную эллипсовидную или лепешковидную форму. Размер их достигает нескольких сантиметров по длинной оси. С поверхности они, как правило, покрыты желто-коричневой коркой оксидов и гидрооксидов железа переменной мощности, являющейся продуктом окисления сидерита. Неизмененный сидерит внутренних участков конкреций представлен
скрытокристаллическим агрегатом светло-серого, зеленовато-серого и буроватосерого цвета с редкими включениями относительно крупных (до 1 мм) угловатых зерен аллотигенного кварца. В самостоятельных обломках, кроме конкре84
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ций сидерита, среди собранных образцов встречаются только различные по
форме и размерам куски бурого железняка – лимонита. Их слагает преимущественно гидрогѐтит, довольно переменного состава (из-за разной степени гидратации) с незначительной примесью собственно гетита, а также кварца и глинистых
минералов. Окрашены бурые железняки в желтые, желто-коричневые, бурые и
темно-бурые цвета. Агрегаты их плотные скрытокристаллические, а во внутренних частях под наружной коркой часто порошковатые, землистые.
Содержание главного компонента в железных рудах Томского Приобья (Fe
общ) по данным рентгенофлуоресцентного анализа варьирует от 43,62 % до
50,85 %. Максимальные количества железа характерны главным образом для
лимонитовых (гѐтит-гидрогѐтитовых) руд или сильноокисленных сидеритовых
руд.
По данным количественного спектрального анализа руд Бакчарского месторождения и проявлений Томского Приобья элементный состав примесей
весьма разнообразен. Установлено, что геохимической спецификой железных
руд является обогащенность Zn, Sr, La, а также элементами группы железа Cr,
Ni, Mn и V. Указанные элементы по имеющимся сегодня данным не образуют
собственных минеральных фаз и присутствуют, скорее всего, в адсорбированном состоянии и частично в виде изоморфной примеси (Sr, La) в фосфатах, карбонатах и других экзогенных минералах. Содержание в проанализированных
рудах Co, Cr, Cd, Y, Sn меньше или на уровне кларков в осадочных породах.
Для континентальных сидеритовых и лимонитовых руд Томского Приобья
характерны повышенные концентрации Mn, Cu, Co, Zr, La по сравнению с рудами Бакчарского месторождения (рис. 2).
Рисунок 2. Диаграмма содержания микроэлементов в железных рудах (в %).
85
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Выделим основные элементы, содержание которых в обоих типах руд
имеют отличительные особенности.
Марганец в осадочных рудах обычно связывают с железом. Считается, что
основная часть его осаждается вместе с ним, но характер распределения Mn по
фракциям говорит о том, что кроме изоморфной примеси марганца в железосодержащих минералах, он может присутствовать в рудах и в собственной минеральной форме. Среднее содержание Mn в Бакчарских рудах составляет 0,04 %,
в болотных рудах – 1,1 %.
Содержание ванадия в оолитовых рудах Бакчара достигает 0,012 %, что
значительно превышает содержание его в болотных рудах до 0,006 %. Этот элемент присутствует в рудах в основном в виде изоморфной примеси, но не отрицается наличие собственных минеральных форм. Ванадий легко переносится в
растворах и адсорбируется гидроксидами железа, алюминия и органическим
веществом.
Титан относится к «семейству железа» и в то же время характеризуется отчетливыми литофильными свойствами, а в условиях выветривания и осаждения
обнаруживает геохимическое сродство с Аl и концентрируется в бокситах кор
выветривания, а также в морских глинистых осадках, что вполне согласуется с
повышенными концентрациями Ti в рудах Бакчарского месторождения (0,25 %).
Распределение Ni в оолитовых рудах весьма однородно и в среднем составляет 0,006 %. В болотных же рудах распределение этого элемента весьма
неравномерно. Отмечаются резко повышенные содержания (до 0,03 %), а в целом они колеблется от 0,001 % до 0,003 %. Аналогичная ситуация и с содержанием Co. Максимальное количество его в болотных рудах доходит до 0,016 %, а
в среднем около 0,002 %, что характерно для обоих типов руд. Подобная ситуация неудивительна, т.к. эти два элемента геохимически родственны, но Co по
сравнению с Ni геохимически ближе к Fe. В осадочных породах концентрация
Co низкая и только в глинистых отложениях приближается к кларку (0,003 %), а
вот в осадках, содержащих гидроксиды железа и марганца, в ряде случаев она
достигает 0,1—2,0 %, что и наблюдается в болотных рудах, где концентрация
Mn заметно больше, чем в оолитовых рудах.
Cr вместе с Fe, Ti, Ni, Co, V и Mn составляют одно геохимическое семейство, поэтому его содержание в рудах двух типов закономерно повторяет картину
распределения этих элементов.
Основным источником Ba для морских железных руд служит выветривание пород континентов, но не исключается и роль подводного вулканизма. Тот
Ba, который поступал в морскую воду, геологически быстро извлекался из нее в
результате адсорбции глинистыми илами. Важнейшим геохимическими барьерами для Ba выступает биогеохимический (поглощение живым веществом) и
адсорбционный, локальное значение приобретает сульфатный барьер (в морях, в
86
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
подземных водах) (Перельман, 1972). В рудах Бакчарского месторождения количество Ba превышает 0,022 %, а в континентальных рудах оно лишь чуть более 0,01 %.
Fe и Mn, а также V, Ti, Ga, Y, Yb поступали с континента за счет разрушения коренных пород суши (Страхов, 1962), а также размыва кор выветривания.
Элементы группы титана(Ti, Zr), алюминия (Al, Ga), Yb, Y, Sc, Nb, Sn и другие
ионы с высокой валентностью почти полностью отсутствуют в природных водах
и мигрируют в форме взвеси. Эти элементы переходят в осадок почти в тех же
концентрациях, в которых они были в выветриваемых исходных породах, в то
же время Ni и V достаточно подвижны (Голубовская, 2001).
Рассматривая происхождение оолитовых железных руд, подавляющие
большинство исследователей считали, что они возникли в обстановке чрезвычайно мелководных и прибрежных частей моря, в области заливов, бухт, лиманов, куда поступало значительное количество обломочного материала и где огромную роль играла гидродинамика водоѐма (волнения, течения, размыв и переотложение), причем все ее участки были теснейшим образом связаны с близлежащей сушей. В качестве главного фактора оолитообразования предполагали
смешение пресных речных вод с солеными водами морей, окисление двухвалентного железа и его выпадение в осадок в обстановке интенсивного перемешивания вод (Страхов,1947, Формозова, 1959, Нагорский, 1958, Николаева,
1967).
По данным (Холодов, Бутузова,2004) континентальные сидеритовые и лимонитовые руды образовывались в пределах болотных систем. Кислые болотные воды, сформированные в нижней части торфяников, выносили с почвенным
стоком в ручьях и небольших протоках огромное количество двухвалентного
железа в ионной форме и в виде железоорганических соединений, что в настоящее время наблюдается в террасах не только Оби, но и других сибирских рек –
Томи, Яи, Чулыма. Вместе с железом мигрировали глинозем, кремнезем и фосфор. Источником железа в болотных водах, с одной стороны, являются подстилающие породы, а с другой – тот терригенный материал, который поступает в
область заболачивания со стороны в виде взвеси.
В пределах болотных систем прослеживается минералого-геохимическая
зональность. Собственно внутри торфяных болот образуются линзовидные залежи сидеритов, анкеритов, вивианитов и разнообразных гидрооксидов железа,
реже – марганца. По их периферии (на континенте) накапливаются гидрооксидные железорудные проявления – охристые и конкреционные руды, сложенные
гѐтитом, гидрогѐтитом и рентгеноаморфными гидрооксидами железа, содержащие примесь P2O5. Наконец, на далеких флангах заболоченных областей, там
где реализуются обстановки речных долин и морского мелководья, концентрируются морские оолитовые гидрооксидно-хлорит-сидеритовые руды.
87
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Литература
Опубликованная:
1. Голубовская Е.В. Фациальные и геохимические особенности железорудного комплекса Керченских месторождений // Литология и полезн. ископаемые. 2001. №3. С. 259-273.
2. Западно-Сибирский железорудный бассейн. Новосибирск: РИО СО РАН
СССР, 1964, 447с
3. Николаева И.В. Бакчарское месторождение оолитовых железных руд АН
СССР, Новосибирск,1967
4. Овчинников Л.Н. Прикладная геохимия.-М.: Недра, 1990.-248с.
5. Перельман А.И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. М., «Недра»,
1972, 228с.
6. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. М., АН СССР, 1960, т.1, 1962,
т.II, III
7. Формозова Л.Н. Железные руды Северного Приаралья. М.:Изд. АН СССР,
1959
8. Холодов В.И., Бутузова Проблемы сидеритообразования и железорудные
эпохи. Сообщение 2:Общие вопросы фанерозойского и докембрийского
железорудного процесса//Литология и полезные ископаемые, №6, 2004.С.563-583
9. Холодов В.Н. Геохимия осадочного процесса. М.: ГЕОС, 2006. – 607 с.
Фондовая:
10. Артемьева Е.Л. Отчет о поисках месторождений железных болотных руд в
Шегарском, Кожевниковском и Томском районах Томской области. Томск,
1962 (Томская комплексная экспедиция)
11. Сидоров А.Ф. Поздняковское месторождение болотных железных руд (отчет о работах Поздняковской геолого-разведочной партии за 1942 г.).
Томск, 1943
88
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
О НЕКОТОРЫХ АСПЕКТАХ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ И КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РУД
ПОСРЕДСТВОМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТОРФОВ
В.Е. Бабушкин
Общество с ограниченной ответственностью «ЭКОГЕО»,
г. Бийск, Россия,
E-mail: ekogeo@mail.biysk.ru
Геотехнология определяется как метод добычи металлов путем их избирательного растворения химическими реагентами на месте залегания и последующего извлечения образованных в зоне реакций химических соединений без
формирования значительных пустот и массового сдвижения вмещающих пород.
Наиболее экономичным является подземное скважинное выщелачивание
на новых месторождениях, когда проницаемость руды для раствора достаточна
и предварительное дробление не требуется. В этом случае отпадает необходимость транспортировки руды от рудника, не нужны хвостохранилища, появляется возможность полной автоматизации процесса, исключается опасный труд
человека под землей, резко (примерно в три раза) сокращаются объемы, сроки
ввода и освоения промышленных мощностей, не происходит вредных выбросов
газов и пыли.
Основной проблемой подземного выщелачивания является обеспечение
защиты от проникновения промышленных растворов в подземную гидросеть. В
связи с этим требуется тщательное геологическое изучение объекта, особенно в
плане тектонических нарушений.
При наличии разломов или зон трещиноватости необходимо проведение
работ с целью создания искусственных водонепроницаемых экранов путем закачки бетонной смеси в плоские щели, сформированные методом гидроразрыва
[1].
Выщелачивание подземное (ВП) – способ разработки рудных месторождений избирательным переводом полезного компонента в жидкую фазу в недрах с
последующей переработкой металлсодержащих (продукционных) растворов.
Промышленное освоение ВП было осуществлено в США в 1919 г. для медных
руд, в СССР (на Урале) – в 1939. С 60-х гг. ВП применяют для добычи урана.
В 70-х гг. во многих странах (СССР, США, Канада, ГДР, ЧССР, НРБ и др.)
значительная часть урана и меди добывается ВП, ведутся экспериментальные
работы по применению его для добычи титана, ванадия, марганца, железа, и др.
металлов. ВП позволяет полнее использовать недра за счѐт вовлечения в производство бедных руд, добыча и переработка которых традиционными способами
нерентабельна.
При ВП металл извлекается путѐм ионного обмена в процессе управляемо89
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
го движения реагента через массив с естественной проницаемостью (коэффициент фильтрации Кф 0,5 – 10 м/сут.).
Главные условия успешного применения ВП: присутствие полезного компонента в соединениях растворимых минеральными или органическими кислотами, щелочами, растворами солей; достаточная естественная водопроницаемость руд или возможность еѐ создания искусственным, путѐм, благоприятные
горнотехнические и гидрогеологические условия, позволяющие осуществить
подачу реагента к руде и откачку продукционных растворов; возможность эффективного извлечения полезных компонентов из продукционных растворов. [4]
В настоящее время ведутся экспериментальные работы по применению для
добычи титана, ванадия, марганца, железа, и др. металлов методом ВП реагентов на основе гуминовых кислот.
Гуминовые кислоты (ГК) – неплавкие аморфные темноокрашенные вещества, входящие в состав органической массы торфа, бурых углей и почв. По
химической структуре – высокомолекулярные оксикарбоновые ароматические
кислоты. Содержание гуминовых кислот в торфах до 50 %, землистых бурых
углях до 60 %, в плотных бурых и переходных углях их содержание меньше,
а в выветрившихся бурых и каменных углях – от нуля до 10 % органической
массы в зависимости от степени выветривания.
ГК являются продуктами бактериального разложения отмерших растительных остатков, а также длительного воздействия атмосферного кислорода
или пластовых вод на органические вещества. ГК – мощный геохимический
реагент, способствующий разложению горных пород и минералов, концентрации, рассеянию и переотложению химических элементов в земной коре.
Благоприятные для гумификации факторы: щелочная среда.[4] Важнейшей функцией ГК является транспортная. Она заключается в формировании
геохимических потоков минеральных и органических веществ, преимущественно в водных средах, за счет образования устойчивых, но сравнительно
легкорастворимых комплексных соединений гумусовых кислот с катионами
металлов или гидроксидами.
Транспортная функция до некоторой степени противоречит аккумулятивной функции, поскольку их результаты прямо противоположны, но противоречивость действия обеспечивает многообразие влияния гуминовых
веществ на минеральные компоненты почв и горных пород.
Регуляторная функция. Объединяет множество различных явлений и
процессов и относится к почвам, водам и другим природным телам. В регуляторной функции гуминовых веществ можно выделить несколько главных составляющих: 1) регулирование реакций ионного обмена между твердыми и
жидкими фазами; 2) влияние на кислотно-основные и окислительновосстановительные режимы и др.
90
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Выделение гуминовых веществ (ГВ). О способе выделения гуминовой
кислоты из торфа Ф. Ахард писал так: "Экстракты из торфа, полученные посредством каустической щелочи, я насытил купоросной кислотой. Смесь
потемнела и казалась темно-коричневой, почти черной, осадок опустился на
дно". Этот способ применяют до сих пор для выделения ГВ из любых природных тел.
Иными словами, ГВ извлекают растворами щелочей, затем осаждают кислотой гуминовые кислоты и гиматомелановые кислоты, тогда как в растворе
остаются фульвокислоты и неспецифические вещества. Реакции извлечения ГВ
сводятся к следующим простым уравнениям:
Т + NaOH = ГК-COONa + ГМК-COONa + ФК-COONa
где Т – природное образование содержащее гуминовые вещества, ГК –
радикал гуминовой кислоты, ФК – фульвокислоты, ГМК – гиматомелановые
кислоты (гиматомелановая кислота – hymatomelanic acid – часть гуминовой
кислоты, растворимая в этаноле; термин введен Ф. Гоппе-Зейлером в 1889 году). [5]
Многочисленные исследования в области химии гуминовых кислот показывают их физиологическую активность и химические свойства не только с
природой исходного сырья, но и со способами получения ГК. Известно, что
физиологическая активность ГК зависит от их молекулярных параметров и
связана с наличием фрагментов, обладающих свойствами стабильных свободных радикалов, содержание которых снижается с увеличением высокомолекулярных фракций.
Помимо этого, эффективность воздействия ГК на биологические объекты
объясняется степенью проницаемости внешних барьеров для ГК (поры, клеточные мембраны и т.п.). Она увеличивается с
уменьшением молекулярной массы ГК.
Взаимодействие ГК с солями металлов может протекать по типу ионного обмена, адсорбционному или смешанному механизмам. Однако в целом величина общей адсорбции металла препаратами ГК зависит от
структуры ГК. [2]
Отмечено, что адсорбционная емкость
ГК по отношению к ионам металлов выше у
препаратов, полученных в результате физикохимического воздействия на нативное сырье, Рис. 1. Установка для производства
модифицированного
чем в результате простой экстракции. [7]
торфо-гуминового препарата.
На (рис. 1) показана установка для производства
модифицированного
торфо91
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
гуминового препарата (кавитор).
В 2005 г. были проведены эксперименты по аккумуляции металлов из реальных техногенных растворов на природных и модифицированных торфах. Результаты данных исследований показывают, что тяжелые металлы лучше сорбируются на материале модифицированного торфо-гуминового препарата, в отличие от природного торфа, который аккумулирует существенно меньше потенциально токсичных элементов, а также практически не выходят в раствор при
десорбции. Лабораторные исследования, проведѐнные в Аналитическом центре
ОИГГМ СО РАН показали, что состав дренажных вод и техногенные растворы,
образующиеся при выщелачивании из материалов отходов Карабашского медеплавильного завода, относятся к сульфатно-кальций-магниевому типу с минерализацией до 10 г/л. Используемые в эксперименте реальные растворы имеют
высокие содержания тяжелых металлов и низкие значения рН. Содержания всех
изучаемых элементов превышают фоновые значения: по Zn – в 13.7 - 350 раз. Cd
– в 140 – 950 раз, Рb - в 350-1900 раз, Сu– в 120-26500 раз, Fe – в 37.5-538 раз.
В кислых дренажных водах Карабашского медеплавильного комбината
тяжелые металлы преобладают в акваионных формах (Me2+) и сульфатных
(MSO4 0, Me(S04)2-) комплексах, а для железа также существенна роль гидроксидных комплексов. Торфо-гуминовым препаратом из исследованных дренажных растворов Карабашского медеплавильного комбината сорбируется до 8.6
мг/г Zn, 0.083 мг/г Cd, 49мг/г Сu, 0.18 мг/г Рb, 73 мг/г Fe, а природным торфом до 25 мг/г Zn, 0.027 мг/г Cd, 9.8 мг/г Сu, 0.004 мг/г Рb, 24 мг/г Fe. При повышении рН в эксперименте с модифицированным торфом образуются гидроксиды
железа в виде рыжего аморфного осадка, которые могут сорбировать часть металлов.
Из результатов эксперимента, где проводилось сравнение поглощающей
способности модифицированного торфо-гуминового препарата и природного
торфа, следует, что модифицированный торф связывает существенно больше
исследуемых металлов, чем природный торф. Природным торфом из техногенных растворов поглощается до 47.7 % (от исходного содержания) Zn, до 58.4 %
Cd, до 5.7 % Рb, до 46 % Сu и до 30 % Fe, а модифицированным торфогуминовым препаратом из данных растворов связывается до 85 – 99 % всех изучаемых металлов. [3]
Эксперименты по нейтрализации растворов сточных вод Красноярского
ГОКа проведѐнные в ОИГГМ СО РАН.
Исходный раствор разбавили дистиллированной водой, в соотношении 1:1,
после чего нейтрализовали природным известняком до рН – 5.0. Визуально наблюдалось обильное образование рыжей взвеси – гидроксидов железа.
После нейтрализации в раствор был добавлен торфогуминовый препарат, за
тем отобрав пробу воды (ГИА-1) и профильтровав ее через фильтр «синяя лен92
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
та». Следующую пробу взяли через сутки (ГИА-2), следующую – через 3-е суток после начала эксперимента (ГИА-3).
Результаты анализа растворов приведены в (табл. 1).
Таблица 1
Результаты анализа растворов после нейтрализации, мг/л
Элемент
Аl
Са
Fе
К
Mg
Мn
Si
ГИА-1
310
5000
0.8
7.6
270
26
22
ГИА-2
7,9
5060
0.44
6.7
260
25
13
ГИА-3
7.0
4300
0.3
5.4
250
24
12
Как следует из результатов, уже после нейтрализации известняком в растворе снизилось содержание металлов. Очевидно, вследствие образования обильной
взвеси гпдроксидов железа и алюминия произошла активная сорбция металлов на
поверхности образующихся частиц. Это и явилось основным механизмом осаждения металлов.
Эксперименты по выщелачиванию элементов из железосодержащих отходов цветной металлургии Усть-Каменогорского СЦК проведѐнные в ОИГГМ СО
РАН.
Концентрации основных элементов в отходах следующие: Fe – 27.2 %, Zn
– 5.1 %, Pb – 0.54 %, Mn – 0.48 %, Cu – 0.43 %, Co – 120 г/т, Ni – 20 г/т, Cd – 2.6
г/т.
В первой серии экспериментов было проведено выщелачивание основных
элементов из представленных отходов дистиллированной водой. Для этого брали разные навески отходов и заливали определенным количеством дистиллированной воды.
В ходе эксперимента замеряли значения рН раствора при помощи иономера Анион-4100. Две пробы нагревали до 1000 С в течение 3 часов. Через сутки
пробы фильтровали, а в растворе определяли содержания элементов методом
пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе Perkin-Еlmer модели 3030E.
Значения рН в растворах выщелачивания близки к нейтральным, а через
сутки после начала эксперимента немного повышаются. В системе формируются окислительные условия.
При водном выщелачивании из образца отходов в раствор выходят довольно низкие концентрации изучаемых элементов, но при повышении температуры до 100 градусов, доля выщелачиваемых элементов растет (табл. 2).
93
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 2
Доля выщелачивания, %
№
1.
2.
3.
4.
Расшифровка
Zn
1 г. отходов+100
0
мл Н2О
1 г. отходов+100
0
мл Н2О
8 г. отходов+50
0.0007
мл Н2О
8 г отходов+50
0
мл Н2О
Cd
Pb
Cu
Fe
Na
K
Mg
0
0.3
0.04
0
0.84
0.94
0.91
0
1.0
0.1
0
1.2
1.7
1.6
0
2.0
0.14
0.007
1.9
2.0
2.8
0
0.01
0.08
0.0003
1.1
1.1
1.6
В (табл. 3) представлены концентрации элементов, которые выщелачиваются в раствор. Доля выщелоченных элементов повышается с увеличением концентрации гумата натрия от 5 до 100 г/л.
При комнатной температуре степень выщелачивания элементов из 1 г отходов не высокая и достигает 15.4 % по железу и 43 % по кадмию в пробе с концентрацией гумата натрия 100 г/л. То же самое наблюдается и для увеличения
соотношения твердое (отходы): жидкое (гумат натрия), но доля выщелачивания
металлов из 1 г. пробы не повышается. При повышении температуры до 1000 С
процесс выщелачивания протекает эффективнее. Концентрация элементов увеличивается в растворе как с повышением концентрации торфо-гуминового препарата, так и с увеличением навески отходов. Например, из 1 г отходов выщелачивается 1200 мг/л Fe, 220 мг/л Zn, 25 мг/л Pb, 21 мг/л Cu, 0.51 мг/л Co, 0.01 мг/л
Ni, 0.017 мг/л Cd (проба № 5), а из 5 г отходов - 6000 мг/л Fe, 1100 мг/л Zn, 140
мг/л Pb, 110 мг/л Cu, 2.6 мг/л Co, 0.05 мг/л Ni, 0.09 мг/л Cd (проба № 11, табл. 6).
Для навесок в 10 и 20 г отходов, линейность в процессе выщелачивания не наблюдается. Скорее всего, происходит насыщение системы. Доля выщелачивания
металлов достигает максимальных значений (для Fe – 44.1 %, Zn – 45.1 %, Pb –
53.7 %, Cu – 53.5 %, Mn – 47.9 %, Co – 44.2 %, Ni – 4.8 %, Cd – 70.6 %) в пробе с
концентрацией гумата натрия 100 г/л и при повышении температуры до 1000 С
(табл. 4).
Как видно из сказанного торфо-гуминовые препараты можно использовать
для выщелачивания элементов из подобных отходов цветной металлургии. Эффективность выщелачивания ценных элементов повышается с увеличением
концентрации гумата натрия до 100 г/л и при нагревании до 100 0 С. Следовательно, для максимального эффекта, целесообразно проводить выщелачивание в
следующих условиях:
94
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 3
Концентрации элементов, мг/л.
№ Расшифровка
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
8
9
1 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
1 г отходов + 100
мл ТГП (100 г/л)
1 г отходов + 100
мл ТГП (5 г/л)
1 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
1 г отходов + 100
мл ТГП (100 г/л)
5 г отходов + 100
мл ТГП (5 г/л)
5 г отходов + 100
мл ТГП (5 г/л)
5 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
5 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
5 г отходов + 100
мл ТГП (100 г/л)
5 г отходов + 100
мл ТГП (100 г/л)
10 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
10 г отходов + 100
мл ТГП (100 г/л)
20 г отходов + 100
мл ТГП (5 г/л)
20 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
20 г отходов + 100
мл ТГП (100 г/л)
20 г отходов + 100
мл ТГП (5 г/л)
201 г отходов + 100
мл ТГП (10 г/л)
20 г отходов + 100
1 ТГП (100 г/л)
мл
T, 0C
Fe
Zn
Pb
Cu
Mn
Co
Ni
Cd
25
220
20
5
5
30
0.07
0.02
0.008
25
420
70
7
7
8
0.14
0.03
0.011
100
2
10
4
5
20
0.06
0.01
0.01
100
320
60
5
8
10
0.19
0.02
0.009
100
1200
220
25
21
0
0.51
0.01
0.017
25
100
50
10
15
15
0.15
0.05
0.03
100
100
50
10
10
30
0.05
0.05
0.045
25
100
100
5
10
15
0.25
0.15
0.04
100
600
100
20
25
25
0.2
0.2
0.045
25
1600
300
65
45
35
0.85
0.2
0.055
100
6000
1100
140
11
0
110
2.6
0.05
0.09
25
200
100
20
60
0
0.2
0.1
0.1
25
2200
150
40
60
50
1
0.2
0.08
25
400
200
0
40
0
0.4
0.2
0.2
25
2400
200
20
20
0
0.2
0.2
0.16
25
4400
400
20
60
80
0.8
0.2
0.2
100
4400
800
20
60
100
1.4
0.2
0.18
100
5200
200
40
80
40
0.2
0.2
0.1
100
8400
200
20
10
0
20
1
0.2
0.18
95
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 4
Доля выщелачивания элементов гуматом натрия, весовые %.
№ Расшифровка
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1 г отходов + 100 мл
ТГП (10 г/л)
1 г отходов + 100 мл
ТГП (100 г/л)
1 г отходов + 100 мл
ТГП (5 г/л)
1 г отходов + 100 мл
ТГП (10 г/л)
1 г отходов + 100 мл
ТГП (100 г/л)
5 г отходов + 100 мл
ТГП (5 г/л)
5 г отходов + 100 мл
ТГП (5 г/л)
5 г отходов + 100 мл
ТГП (10 г/л)
5 г отходов + 100 мл
ТГП (10 г/л)
5 г отходов + 100 мл
ТГП (100 г/л)
5 г отходов + 100 мл
ТГП (100 г/л)
10 г отходов + 100 мл
ТГП (10 г/л)
10 г отходов + 100 мл
ТГП (100 г/л)
T, 0C
Fe
Zn
Pb
Cu
Mn
Co
Ni
Cd
25
8.1
3.9
9.3
11.6
62.5
5.8
9.5
31.4
25
15
13.7
13.0
16.3
16.7
11.7
14.3
43.1
100
0.1
2.0
7.4
11.6
41.7
5.0
4.8
39.2
100
11
11.8
9.3
18.6
20.8
15.8
9.5
35.3
100
44
43.1
46.3
48.8
0.0
42.5
4.8
66.7
25
0.7
2.0
3.7
7.0
6.3
2.5
4.8
23.5
100
0.7
2.0
3.7
4.7
12.5
0.8
4.8
35.3
25
0.7
3.9
1.9
4.7
6.3
4.2
14.3
31.4
100
4.4
3.9
7.4
11.6
10.4
3.3
19.0
35.3
25
12
11.8
24.1
20.9
14.6
14.2
19.0
43.1
100
44
45.1
53.7
53.5
47.9
44.2
4.8
70.6
25
0.7
2.0
3.7
14.0
0.0
1.7
4.8
39.2
25
8.1
2.9
7.4
14.0
10.4
8.3
9.5
31.4
14
20 г отходов + 100 мл
ТГП (5 г/л)
25
0.7
2.0
0.0
4.7
0.0
1.7
4.8
39.2
15
20 г отходов + 100 мл
ТГП (10 г/л)
25
4.4
2.0
1.9
2.3
0.0
0.8
4.8
31.4
25
8.1
3.9
1.9
7.0
8.3
3.3
4.8
39.2
100
8.1
7.8
1.9
7.0
10.4
5.8
4.8
35.3
100
9.6
2.0
3.7
9.3
4.2
0.8
4.8
19.6
100
15
2.0
1.9
11.6
2.1
4.2
4.8
35.3
20 г отходов + 100 мл
ТГП (100 г/л)
20 г отходов + 100 мл
17
ТГП (5 г/л)
20 г отходов + 100 мл
18
ТГП (10 г/л)
20 г отходов + 100 мл
19
ТГП (100 г/л)
16
96
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
1)
концентрация гумата натрия – 100 г/л; нагревание до 1000 C; рекомендуемое соотношение массы отходов и раствора торфо - гуминового препарата должно быть примерно 1:25 (50).
2)
концентрация гумата натрия – 100 г/л; нагревание до 1000 C;
рекомендуемое соотношение массы отходов и раствора торфо - гу3)
минового препарата должно быть примерно 1:25 (50).
В дальнейшем полученный выщелат необходимо отделить при помощи
фильтрования или отстаивания, подкислить, для того чтобы гуматы металлов
осели на дно.
Затем снова разделить твердую составляющую (гуматы тяжелых металлов)
от раствора. Прокалить для удаления органического вещества, а полученный
материал (скорее всего оксиды металлов, но под вопросом) использовать для
дальнейшей обработки (доменный процесс, пирометаллургия, гидрометаллургия
и др.).
Эксперименты по выщелачиванию элементов из железосодержащих отходов цветной металлургии Усть-Каменогорского СЦК (дубликат Новосибирской
пробы) были проведены в г. Томске
Определение содержания кислоторастворимых форм элементов проведено
в лаборатории ядерно-физических и масс-спектральных методов анализа ООО
«Химико-аналитический центр «Плазма» г. Томск. Прибор масс-спектрометр с
индуктивно связанной плазмой ELAN-DRSe, Метод - масс-спектральный с индуктивно связанной аргоновой плазмой.
Концентрации основных элементов в отходах следующие: Fe – 27.2 %, Zn
– 5.1 %, Pb – 0.54 %, Mn – 0.48 %, Cu – 0.43 %, Co – 120 г/т, Ni – 20 г/т, Cd – 2.6
г/т.
Навески по 70 г железосодержащих отходов заливались раствором содержащим – 100 т/л, 200 т/л, 400 т/л торфо-гуминового препарата.
Содержимое колб 4 раза в сутки интенсивно перемешивалось в течение 10
дней. Для отделения твердого остатка содержимое колб использовался метод
центрифугирования при скорости 3000 об/мин с добавлением дистиллированной
воды до получения нейтральной реакции.
Пробы высушивали в сушильном шкафу при t 1200С до абсолютно сухого
состояния и сутки выдерживали на воздухе в условиях лаборатории до приведения в воздушно сухое состояние.
Сухой остаток измельчили под сито 0,5мм и прокаливали в течение 1 часа
при температуре 8150 С (подъем температуры в течение 2-х часов) для удаления
органических примесей.
Полученные результаты приведены в (табл.5,6).
97
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 5
Результаты анализа водных вытяжек
Определяемые
элементы
Единица
измерения
Номер
пробы
заказчика
№
п/п
Ti
V
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
As
Cd
0,0340
0,153
3,6
0,62
0,0044
0,0585
0,242
2,1
0,65
0,0041
0,1129
0,456
3,7
1,16
0,0079
мг-л
1
1
1,872
0,189
1,292
2
2
4,129
0,173
2,349
3
3
7,896
0,682
4,422
64,1
135,
9
249,
0
Таблица 6
Результаты анализа водных вытяжек
№
п/п
Определяемые
элементы
Единица
измерения
Номер
пробы
заказчика
Mg
Al
Si
S
K
Ca
мг-л
1
1
20,09
82,1
180
153,4
477,3
166,4
2
2
37,27
161,9
286
157,3
854,4
260,0
3
3
83,14
313,0
569
365,6
1733,8
449,6
Проба 1 – торфо-гуминовый препарат с концентрацией 100 т/л. Проба 2 – торфогуминовый препарат с концентрацией 200т/л. Проба 3 – торфо-гуминовый препарат с концентрацией 400т/л.
Из проведенных экспериментов следует, что взятые для выщелачивания
концентрации торфо-гуминового препарата очень велики. Об оптимальных концентрациях можно будет судить после дополнительных экспериментов. Желательно заменить балластный гумат на безбалластный. Результаты анализов,
98
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
приведенные в таблице, свидетельствуют о закономерном увеличении степени
выщелачивания Fe, V, Al, Cu, Pb при увеличении концентрации торфогуминового препарата в растворе. Предварительные данные свидетельствуют о
степени выщелачиваемости в пределах 50 %. Наблюдается достаточно хорошая
сходимость результатов полученных в Новосибирске и Томске.
Несомненный интерес для подземного выщелачивания с использованием
модифицированного торфо-гуминового препарата представляет железорудное
Бакчарское месторождение, оно удовлетворяет практически всем вышеперечисленным параметрам.
По данным фазового анализа кислоторастворимое железо составляет в руде Бакчарского месторождения – 98,8 %, что свидетельствует о хорошей растворимости руды и возможности применения метода подземного выщелачивания
для добычи железа.
Рудная толща перекрывается морскими глинистыми образованиями люлинворской свиты, которые являются верхним водоупором для вод рудоносной
толщи, отделяя их от верхних водоносных горизонтов, водовмещающими являются пески и слаботрещиноватые, слабоцементированные оолитовые железные
руды. Мощность водоносных горизонтов составляет 7 – 60 м, воды напорные,
пьезометрические уровни от 6,0 м до плюс 4,5 м, реже выше. Дебиты скважин
составляют 9,5 – 4,8 л/сек, удельные дебиты 0,95 – 0,68 л/сек. Коэффициент
фильтрации песков по лабораторным данным 1,64 м/сутки, а по данным откачки
– 1,56 м/сутки. Воды всех горизонтов месторождения пресные с минерализацией 0,22 – 0,94 г/л, несколько увеличивающейся с глубиной и в восточном направлении. Воды надрудной толщи гидрокарбонатно-кальциевые, реже натриевые, а рудной и подрудной толщ – гидрокарбонатно-натриевые. Отмечается повышенное содержание ионов железа (например, в скважине в с. Бакчар содержание Fе+2 – 50 мг/л, а Fе+3 – 10 мг/л.
В верхней части Бакчарского горизонта пласт руды имеет плотное сложение с прочной цементацией гидрогѐтита сидеритом. Плотные руды вниз по разрезу сменяются менее плотными оолитовыми рудами и «сыпучками», которые
отмечаются повышенной водообильностью. На первых этапах подземного выщелачивания плотные руды будут являться верхним водоупором, но по мере
развития процессов выщелачивания сидерит цемента будет растворяться и руды
станут проницаемыми. Необходимо отметить, что это касается всей рудной
толщи, растворопроницаемость которой будет расти во времени, так как рудные
минералы занимают значительную часть объѐма рудного тела и их выщелачивание приведет к повышению пористости.
Нижним водоупором являются глинистые образования, подстилающие рудоносные толщи, или же скальные породы фундамента.
Наличия в данном районе уникальных торфяных месторождений. Именно
99
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
одновременная комплексная разработка двух самых крупных по запасам бассейнов железорудного Западно-Сибирского и торфяного Васюганья, находящихся в пределах единой территории, позволит решить многие технологических
проблем подземного выщелачивания. [6]
Предлагаемая схема выщелачивания:
1.
Получение модифицированного торфо-гуминового препарата с
зольностью до 60 %.
2.
Очистка от не растворимого торфо-минерального остатка.
Закачка раствора в скважины.
3.
4.
Откачка раствора.
5.
Извлечение металлов с использованием не растворимого торфоминерального остатка и других реагентов.
Очистка и возвращение раствора в замкнутый цикл.
6.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Аренс В.Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. –
М.: Недра, 1975. – 168с.
Бабушкин В.Е., Трофимов А.Н. Некоторые экологические аспекты применения гуминовых удобрений. // Материалы III международной межвузовской конференции, 1997 г. День Земли: экология и образование. – Бийск,
НИЦ БиГПИ – 1998. – С. 16 - 21.
Богуш А.Л.. Трофимов А.Н. Применение торфо-гуминовых веществ для
снижения техногенного влияния отходов на окружающую среду. ОИГГМ
СО РАН. // Химическая промышленность, Промышленная экология - Т.82,
№3. - 2005, - С. 154−158.
Горная энциклопедия - М.: Советская энциклопедия. Т. 1,2. 1984. – С. 465467, С. 197.
Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере. // Химия, - М., МГУ, №6,
1997,- С.4 − 9.
Тепляков И.М., Домаренко В.А., Молчанов В.И. Геотехнологические методы разработки железорудных месторождений Западно-Сибирского бассейна // Геология и минеральные ресурсы Центральной Сибири – Красноярск, КНИИГИМС, 2001, вып.2, - С.169-175.
Трофимов А.Н., Трофимова Е.Ю., Ларионов Б.В. Перспективность использования гуминовых препаратов для решения экологических проблем в
нефтедобывающих регионах. Институт проблем химико-энергетических
технологий СО РАН. // Материалы II Всероссийской Конференции книга II.
Алтайский Университет, – Барнаул, 2005 – С. 62 – 68.
100
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ТАЙМЫР - СИБИРСКАЯ ПРАРОДИНА.
НАУЧНО-ПОИСКОВАЯ КРАЕВЕДЧЕСКАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ – 2009
Е.Г.Вертман1, Ю.Д. Лавбин2,А.И. Тощев3
1
РОО «Научно-исследовательский центр
«Сибирская Прародина», г. Томск, Россия
2
Музей Института Археологии и этнографии СО РАН, г. Красноярск
3
Музей вечной мерзлоты, г. Игарка, г. Россия
Древнейшее прошлое Приенисейского региона приоткрыло свои тайны в
10-тилетний юбилейный год нашего центра РОО «НИЦ «СП» в результате настойчивого поиска Сибирской Прародины человечества коллективом учѐных и
энтузиастов Томска, Красноярска, Игарки, Норильска.
Полевой сезон научно-поисковой краеведческой экспедиции «Таймыр –
Сибирская Прародина – 2009» оказался удивительно плодотворным. Маршрут
экспедиции по р. Енисей: Красноярск – Игарка – Дудинка – Норильск – Талнах
– озеро Лама. В результате были изучены фонды семи краеведческих музеев по городам и
весям Енисея с целью поиска артефактов, не
вписывающихся в традиционную версию сибирской истории. Первой такой находкой оказались камни из гравийного карьера г. Игарки,
собранными А.И. Тощевым (фото 1).
В лаборатории датирования университета
г. Орхус, Дания определили методом оптически-стимулированной люминесценции средний астрономический возраст гравийнопесчаных отложений г. Игарки в 98 тысяч лет.
Соответственно, найденные три камня и геометрические рисунки, каким-то способом нанесѐнные на их плоских гранях, могут быть
только старше. Эти полупрозрачные светложѐлтого цвета халцедоны образуются в результате отвердевания жидкого раствора чистой
окиси кремния и имеют гомогенную структуфото.1: Камни из гравийного
ру, исключающую какие-то трещины и сколы
карьера г. Игарки, собранные
по плоскостям, характерным для кристаллов.
А.И. Тощевым.
Поэтому рисунки нельзя отнести к природным
образованиям.
101
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Вначале был обнаружен камень с ромбами, а через некоторое
время в результате целенаправленных
поисков
школьникамикраеведами были найдены ещѐ два,
а это уже статистически исключает
случайность находки. Что же означают «чертежи», кем, каким способом и когда они выполнены? Прорисовка отпечатка показала, что
это не простой орнамент (фото 2).
Различный набор штрихов
Фото 2.
внутри треугольников на камне
№1, чѐткость и чистота исполнения говорят о системном наборе знаков. Следует
отметить, что, имеется как бы оборванное продолжение чертежа на приливе
камня. Отсюда возможно, что вся картинка является лишь отпечатком части какого-то целого листа с неизвестной письменностью. Однако нам было неизвестно, что где-то найдены аналогичные чертежи с подобным способом кодирования информации, пока мы не изучили фонд Музея тунгусского феномена института Археологии и этнографии СО РАН.
Тунгусская
экспедиция
2004 г. Ю.Д. Лавбина обнаружила на берегу в среднем течении реки Подкаменная Тунгуска
между п. Полигус и п. Байкит и
собрала коллекцию обломков
камней с геометрическими рисунками, как оказалось, весьма
похожими на игарские. Найдено
было более 10 артефактов древней цивилизации. Это были
очень твѐрдые кварциты и агаФото 3.
товидные полупрозрачные разновидности кварца, которые состоят из чистой окиси кремния. Красновато-коричневый оттенок придаѐт микропримесь окиси железа. Наиболее информативные артефакты представлены на
фото 3 – 6. На фото 3 показан многослойный агат с нанесѐнными на каждый
слой геометрическими знаками в виде таблиц. Эти слои просвечивают и могут
быть считаны оптическим прибором с переменным фокусным расстоянием и
малой глубиной резкости.
102
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Каждый слой окиси кремния, как бы заливался сверху на предыдущий, а на
нѐм наносилась или печаталась таблица. Затем процесс многократно повторялся. В результате получилась флэш-память, или своеобразный каменный информационный банк данных, который предстоит считать и расшифровать.
Артефакты на фото 4,5,6 подобны вышеописанному на фото
3, но их письмо отличается более
крупным шрифтом и меньшей
прозрачностью материала.
Изучение под микроскопом
знаков на игарских халцедонах,
на тунгусских кварцитах и агатах
показало идентичность технологии их нанесения. Наш экспериФото 4.
мент с 800 – ватным лазером, который прекрасно режет сталь, показал, что прожечь или проплавить так наши
камни удастся и более мощным в сотни раз инструментом. Изучая наиболее
крупный шрифт на камне (фото 5), можно предположить, что надписи были
сделаны путѐм накладки мягкого, как пластилин, или жидкого камня на твѐрдую
плиту-матрицу, которая оставляла соответствующий отпечаток на затвердевавшем потом камне.
Фото 6.
Фото 5.
Подобной технологии в настоящее время не существует. В бассейне
сея обнаружены и более крупные, хотя и менее информативные пока, каменные
артефакты. Так, летом 2007 г., в Усть-Илимском районе при вскрыше Жеронского угольного разреза из под ковша экскаватора выкатились один за другим
гигантские каменные шары неизвестного происхождения. Шары из песчаника
диаметром 0.5 м и массой около 300 кг заинтересовали немногих. В результате
несколько шаров ушли в отвал, а один из них определили в краеведческий музей
103
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
г. Усть-Илимска (фото 7).
Подобные каменные шары разных размеров (до 3м в диаметре и 16
т весом) находили по всем материкам: близ города Аулалука (Мексика), в Палма-Сур (Коста-Рика), ЛосАламосе и штате Нью-Мексико
(США), в Новой Зеландии, Египте,
Румынии, Германии, Бразилии, на
Земле Франца Иосифа и в Кашкадарьинской области Узбекистана.
Большая часть исследователей, как и
мы, предполагают, что шары – это
дело рук древних цивилизаций.
Фото 7.
Фото 8.
Наиболее важным достижением стала находка руководителем нашей экспедиции 2009 года Е.Г. Вертманом останков древней гигантской статуи на плато
Путорана в ущелье р. Векхикай, впадающей в озеро Лама.
На крутом склоне, на высоте около 400 м, среди каменной осыпи выделяется эта скала-твердыня, устоявшая против тысяч тонн камней, сползающих с
километровой высоты. Огромная голова, размером около 1,5 х 1 х 1 м и весом
около 5 т смотрит вдоль ущелья на ледники, с которых начинает свой бурный
бег горная речка Векхикай (фото 7). Статуя своим мощным торсом прикрывает
от каменной осыпи перед собой небольшую площадку, на которой прекрасно
104
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
прижилась благородная лиственница.
Это первый обнаруженный и зафиксированный «страж Таймыра». По некоторым данным, древняя цивилизация северных антов установила на Таймыре
и плато Путорана 12 таких каменных статуй. Подтверждением тому служит картина великолепного таймырского художника Мотюмяку Турдагина (фото.9), которой мы дали название «Стражи Таймыра».
Фото 9. Художник Мотюмяку Турдагин.
Где то на Бырранге.1995. Бумага, акварель, 18х12.5. Фонд Окружного
центра народного творчества г. Норильска.
Таймыр и вся Сибирь начали постепенно открывать свою древнюю метаисторию Прародины человечества, познание которой поможет понять и связать воедино разрозненные исторические факты давно изучаемых древних цивилизаций и современных народов, населяющих нашу планету Земля.
Литература:
1.
2.
Вертман Е.Г. Лукоморье пришло к Пушкину из Томской земли! – Пушкинский Томск: Краевед.-библиографический сборник Томской обл. науч.
универсал. библиотеки им. А.С. Пушкина. – Томск, 1999, с.79-81.
Вертман Е.Г., Лавбин Ю.Д., Тощев А.И. Таймыр-Сибирская прародина. //
Научно-поисковая краеведческая экспедиция – 2009. // Материалы 9-ой на105
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
3.
4.
5.
6.
7.
8.
учно-практической конференцию с международным участием «Возможности развития туризма Сибирского региона и сопредельных территорий» 28
– 30 октября 2009. Томск, ТГУ.
Вертман Е.Г., Лавбин Ю.Д., Тощев А.И. Таймыр-Сибирская прародина. //
Научно-поисковая краеведческая экспедиция – 2009. //Материалы международной конференции «Красноярский край: прошлое, настоящее, будущее», посвященной 75 -летию Красноярского края, 19 – 21 ноября 2009 г.
Красноярск.
Гусева Н.Р. Русские сквозь тысячелетия. Арктическая теория. – М.: Белые
альвы, 1998.-160с.
Дѐмин В.Н. Загадки русского Севера. – М.: Вече. 1999.480 с. («Великие
тайны»).
Новгородов Н.С. Сибирская Прародина. В поисках Гипербореи. – М.: Белые альвы, 2006. – 543 с.
Славяно-Арийские Веды.
Тилак Б.Г. Арктическая родина в ведах. – Пер. с англ. Н.Р. Гусевой. – М.:
ФАИР-ПРЕСС, 2002. -528с.
106
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТОВ
КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
А.А. Герт, Р.Т. Мамахатова, А.С. Антропов
ФГУП СНИИГГиМС, г. Новосибирск, Россия,
E-mail: kos@sniiggims.ru
Изучение и освоение минеральных ресурсов - сложный, капиталоемкий и
долгосрочный процесс, требующий решения большого количества задач: лицензирование недр, подготовка сырьевой базы, организация добычи, переработки,
транспортировки, строительство объектов производственной, транспортной и
социальной инфраструктуры. Регулирование этого процесса, его рационализация возможны на базе разработки и реализации долгосрочных целевых комплексных программ.
Целевые комплексные программы в отличие от других инструментов отраслевой и региональной политики в силу своего преимущественно инвестиционного характера нацелены на решение стратегических задач. Они координируют деятельность большого числа участников, что является особенно важной и
сложной задачей в больших инвестиционных системах, от эффективного решения которой во многом зависит конечная эффективность программных мероприятий.
Необходимость тщательного учета особенностей решаемой проблемы,
большого многообразия факторов и условий, влияющих на эффективность реализации программ геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы регионов, обуславливают необходимость разработки программ, соответствующих их специфическим целям и задачам.
Важной задачей при разработке долгосрочных программ геологического
изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы регионов является
оценка эффективности их реализации для инвесторов, государства, региона. Это
особенно актуально в современных условиях, когда приобретают особое значение вопросы эффективности и окупаемости вложенных средств.
Природные ресурсы являются одним из основных источников поступлений
денежных средств в бюджет страны, поэтому задача определения наиболее вероятной их стоимости в системе государственного управления в области недропользования требует особого внимания к проведению рыночной (стоимостной)
оценки. В соответствии с этим актуальность разработки методик, при которых
показатели эффективности многих месторождений могут быть существенно
улучшены за счет решений, учитывающих современный уровень техники, технологии, организации производства, требования к качеству минерального сырья
и др. очевидна.
107
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В СНИИГГиМСе имеется опыт осуществления на практике геологоэкономической оценки ряда рудных и россыпных месторождений твердых полезных ископаемых.
Методика оценки эффективности освоения месторождений минеральных
ресурсов зависит от природных особенностей этих полезных ископаемых и условий их освоения.
Для выбора технологического варианта разработки в процессе стоимостной оценки объекта экономические расчеты проводятся по каждому из возможных вариантов. На основе денежных потоков для каждого варианта освоения
определяются интегральные показатели эффективности (ЧДД инвестора и государства, срок окупаемости, ВНД и др.), проводится их анализ и осуществляется
выбор наиболее эффективного варианта, который можно рекомендовать как базовый. Анализ осуществляется в соответствии с общими принципами инвестиционного анализа. Наиболее эффективным считается вариант, обеспечивающий
максимальное значение ожидаемого ЧДД. При принятии решения о выборе рекомендуемого варианта необходим также анализ и учет значений всех показателей эффективности.
Показатель чистого дисконтированного дохода, отражающий итоговый
экономический результат от реализации проекта, определяется сочетанием различных исходных факторов. Вероятность получения отрицательного значения
показателя ЧДД в результате разведки и разработки месторождений ТПИ рассматривается как риск получения убытков. Риск получения убытков, обусловленный вероятностным характером геологических факторов, понимается как
геологический риск, а обусловленный вероятностным характером экономических факторов, как экономический риск.
Основные методы оценки эффективности освоения месторождений учитывают фактор времени и базируются на определении дисконтированной ожидаемой прибыли, рассчитанной в виде современной ценности или чистой современной ценности запасов месторождений, вычислении индексов рентабельности
по соотношению приведенной ценности запасов с капитальными вложениями и
определении внутренней нормы рентабельности. Метод дисконтирования денежных потоков является наиболее распространенным при проведении экономических расчетов.
СНИИГГиМСом предлагается методика [1], которая заключается в комплексной геолого-экономической оценке МСБ рудных районов и составляющих
их рудных узлов как главных геолого-экономических единиц для промышленного освоения единым ГОКом. При этом оцениваются не только комплексность
освоения отдельного месторождения, но и комплексность рудного узла в целом,
состоящего из нескольких известных и прогнозируемых месторождений различных видов полезных ископаемых. За счет создания единой инфраструктуры
108
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
для нескольких месторождений и видов минерального сырья значительно увеличивается рентабельность предприятия в целом и каждого из месторождений в
отдельности. Важнейшей характеристикой подхода является создание логической и количественной моделей процесса подготовки и освоения минеральносырьевого потенциала, учитывающих все основные технологические, территориальные, экономические и временные характеристики этого процесса и позволяющих формировать сценарии программы, оценивать их эффективность и сопутствующие риски.
В связи с вышесказанным особенностью стоимостной оценки лицензионного участка является проведение расчетов в два этапа. На первом этапе проводится оценка отдельных объектов, выделенных в пределах определенной территории, с учетом результатов выбора наиболее эффективного технологического
варианта разработки. На втором этапе результаты по объектам суммируются, и
осуществляется оценка участка в целом.
В результате геолого-экономической оценки, выполненной на основе геолого-экономического анализа состояния минерально-сырьевого потенциала региона, представляется прогноз показателей денежных потоков в динамике (выручка, издержки, налоги, чистый доход и др.) и интегральных показателей эффективности освоения каждого из выделенных объектов, оценки по каждому из
возможных технологических вариантов освоения (чистый дисконтированный
доход инвестора и государства, срок окупаемости, внутренняя норма доходности и др.), что позволит определить экономическую эффективность освоения
МСБ рудных районов для практического использования в народном хозяйстве
Российской Федерации.
Как известно, прирост запасов полезных ископаемых происходит, в основном, за счет эксплуатации традиционных месторождений полезных ископаемых
и за счет использования попутных полезных компонентов руд, вскрышных и
вмещающих пород. Поэтому, при истощении запасов металлов рудных месторождений необходимо планировать их прирост за счет использования комплексных руд и техногенных отходов.
Комплексная геолого-экономическая оценка месторождений, основанная
на учете основных и попутных полезных компонентов, существенно повышает
экономический потенциал разведанных запасов, позволяет вести их рациональную разработку, а также способствует введению в эксплуатацию малорентабельных месторождений.
Особенно много информации накоплено о ценных металлах, являющихся
попутными компонентами в комплексных рудных месторождениях [2]. Например, железные руды контактово-метасоматических месторождений Горной Шории и Кузнецкого Алатау часто содержат повышенные концентрации меди, молибдена, кобальта, цинка, свинца, золота, серебра, редких и редкоземельных ме109
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
таллов. Повышенные содержания этих элементов отмечены и в хвостохранилищах обогатительных фабрик [3].
СНИИГГиМСом была проведена экспрессная геолого-экономическая переоценка месторождений твердых полезных ископаемых нераспределенного
фонда недр юга Западной Сибири в пределах Алтайского края, Республики Алтай, Кемеровской, Новосибирской, Омской, Томской, Тюменской областей.
Для ее реализации в СНИИГГиМСе была создана база данных, в которой
представлен, обобщен и проанализирован огромный геологический материал
(запасы, содержание полезных компонентов в запасах и концентрате, способы
разработки и т.д.) по месторождениям следующих видов полезных ископаемых:
барита, бериллия, бокситов, висмута, вольфрама, глин огнеупорных и тугоплавких, железных руд, золота, известняков флюсовых, кадмия, камней природных
облицовочных и строительных, каолина, кварца и кварцитов, кобальта, марганцевых руд, меди, мела, минеральных красок, нефелиновых руд, ниобия, ртути,
свинца, серебра, серы, стекольного сырья, талька, тантала, титана, формовочных
материалов, фосфоритовых руд, цементного сырья, цеолитов, цинка и циркония.
Так, одной из задач была инвентаризация выявленных и разведанных в период плановой экономики мелких и средних месторождений минерального сырья, переоценка их запасов с учетом новых геологических данных (если таковые
появились) и современных экономических параметров, прежде всего, цен.
Результаты геолого-экономической оценки могут быть использованы при
выработке рекомендаций по экономической оценке эффективности рационального и комплексного освоения месторождений на территории региона в рамках
крупных инвестиционных проектов, реализуемых в условиях государственночастного партнерства, рекомендаций по повышению эффективности процесса
их поиска, разведки, добычи и переработки с целью эффективного промышленного и социального развития экономики региона, выбора первоочередных объектов для лицензирования.
Литература:
1.
2.
Герт А.А., Мамахатова Р.Т., Ягольницер М.А. Стоимостная оценка основных видов ТПИ в программах освоения перспективных регионов // Материалы научно-практической конференции «Теория и практика оценки природных ресурсов (минеральных, водных, лесных, земельных и др.)», г. Москва, 30 – 31 октября 2007 г.
Гусев Н.И., Федак С.И. Региональное геологическое, гидрогеологическое и
геоэкологическое изучение территории Алтайского края и Республики Алтай. Геологическое строение и полезные ископаемые Алтайского края и
Республики Алтай. С-Петербург, 2004 г.
110
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
3.
Кривцов А.И., Беневольский Б.И. О проекте концепций классификации ресурсов и запасов твердых полезных ископаемых и стадийности геологоразведочных работ // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2003. - № 1 - 2. - С. 78 – 85.
111
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ РИФТОГЕННОГО РЕЖИМА –
ОСНОВА ПРОГНОЗНО-МИНЕРАГЕНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
СТРУКТУР ОБРАМЛЕНИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
О.М. Гринев
Томский государственный университет
г. Томск, Россия
Основы канонов классической геологии, как известно, отражены в учениях
о геосинклиналях и платформах, которые вобрали в себя опыт и крупнейшие
обобщения регионально-геологической фактуры геологов всего мира за более
чем полуторовековой период. Между тем к 70-м годам ХХ столетия геологической общественности стало очевидно, что подвижные пояса (геосинклинали) и
платформы, представляющие собой два типа крупнейших геоструктур Земли,
должны быть дополнены учением о рифтах. Если в изучении и характеристике
рифтовых систем океанов за последние 50 лет произошли существенные сдвиги,
то обобщение геологических данных по континентальным рифтам долгое время
находилось в состоянии своего рода стагнации.
Сравнительный геологический анализ обширных материалов и монографическое
системное
описание
девонской
Тувинско-МинусинскоЗападносибирской, триасовой Хатангско-Западно-Сибирской и юрско-меловой
Хэнтэйско-Забайкальско-Алданской рифтогенно-континентальных систем
(РКС) обрамления Сибирской платформы (рис. 1) позволили установить для них
ряд общих закономерностей строения, развития, проявления магматизма и минерагении, обусловленные их плюмовой природой. В кратком виде эти закономерности сформулированы следующим образом (Гринев, 2007 и др.).
Рис. 1. Схема размещения и структуры рифтогенно-континентальных систем девонского, триасового и юрско-мелового возраста в обрамлении Сибирской платформы.
112
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
1 – плитно-синеклизный и платформенный чехол; 2 – позднемезозойский вулканический пояс (Б. Хинган); 3-7 – области разновозрастной складчатости: 3 –
киммерийской; 4 – герцинской; 5 – каледонской; 6 – байкальской (метаплатформенные области); 7 – архей-раннепротерозойские блоки фундамента, подвергшиеся
наложенным складчатым деформациям и гранитизации; 8-11 – Сибирская платформа: 8 – юрские; 9 – триасовые; 10 – палеозойско-протерозойские отложения
чехла; 11 – выступы архейского основания; 12-16 – депрессионные структуры
рифтовых систем: грабеновые троги, грабены, приразломные впадины, впадины и
прогибы девонской – 12, триасовой – 13, юрско-меловой – 14 систем; 15 – контуры
депрессионно-сегментарных зон (палеоподнятий) юрско-меловой системы; 16 –
фрагменты троговых рифтовых зон (авлакогенов) фундамента Сибирской платформы. Прочие обозначения: 17 – границы Западно-Сибирской плиты и юрскомеловых отложений Хатангского прогиба и Вилюйской синеклизы; 18 – направление
простирания складчатых структур; 19 – контуры исследованных провинций щелочных пород.
I.
Совокупность наложенных девонских и юрско-меловых депрессий
западного, южного обрамления и периферии Сибирской платформы, подобно
погребенным триасовым грабен-рифтам Западно-Сибирской плиты (ЗСП), представляют собой единые трансрегиональные РКС. Основу структурного парагенезиса цокольного яруса рифтов, проявленного на уровне 1-4 порядков, составляют: система сопряженных продольных и поперечных разломов; приразломные
депрессионные зоны; и разделяющие их обрамляющие поднятия. Перекрывающий верхний ярус рифтов – плитно-синеклизный чехол, максимально развит у
триасовой, ограниченно у девонской и минимально у юрско-меловой систем.
II.
Морфоструктуры цокольного яруса формировались по типу «клавишных» структур. В депрессиях конседиментационные лагунноконтинентальные отложения вулканогенно-терригенной молассы накапливались
в ходе регрессивно-трансгрессивных циклов, равных по продолжительности отделам соответствующих периодов проявления активного рифтинга. С парагенными рядами вулканогенно-терригенных молассоидов грабенов и терригенноосадочных толщ надграбеновых впадин связано стратиформное оруденение Cu,
Pb, Zn, Mo, W, Co, Ni, Hg, As, Sb, Ag, Au, U, Ba, флюорита, барита, цеолитов,
эвапоритов, горючих сланцев и углей.
Обрамляющие поднятия специализированы на ареалы и пояса интрузивных, дайковых и вулкано-плутонических комплексов, размещѐнных в соответствии со строением дорифтового цоколя и рифтогенной тектоникой. Для магматитов поднятий характерен закономерный набор формаций, направленная смена
их фаций, индикаторный субщелочной и локально щелочной состав пород контрастных и непрерывных серий мантийной природы, а также оруденение Fe, Ti,
Mn, Ni, Co, Cu, Pb, Zn, Al, Mo, W, Sn, Au, Ag, МПГ, U, Th, РЗЭ, Zr, флюорита,
барита.
113
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Для значительной части оруденения Hg, As, Sb, Ni, Co, Ag, Au, U, F, Ba и
их минеральных ассоциаций главным фактором контроля являются зоны глубинных разломов, особенно в местах сочленения депрессий и поднятий.
III.
Масштабы формирования надрифтового плитно-синеклизного чехла РКС контролировались интенсивностью деструкции и утонения земной коры.
Накопление чехла обусловлено проявлением ритмично-полицикличных возвратно-поступательных нисходящих движений. На начальной стадии развития
чехла происходила нивелировка пострифтового рельефа накоплением в депрессионных зонах толщ лагунно-континентальной слабоугленосной молассы (J-K,
D, T РКС); на средней стадии – перекрытие его площадными толщами континентально-морской песчано-алевролито-глинистой угленосной формации, унаследовано отражающими погребенные морфоструктуры (D и T РКС); на завершающих стадиях вначале шло накопление мощных песчано-алевролитовых и
глинистых угленосных континентально-морских толщ, а в конце – аллювиальных и озерно-болотных накоплений с утратой связи с захороненным рельефом
(Т РКС). С толщами чехла связаны залежи каменных и бурых углей, УВ, железных руд, каолинитов, аллитов, бокситов, проявления марганцевых руд, фосфоритов, полиметаллов, благородных и радиоактивных металлов, редкометальноредкоземельно-радиоактивные россыпи, промышленные пески, глины и минеральные воды.
IV.
Формирование автономных зонально-симметричных структур РКС
вызвано зарождением, пульсационным развитием и отмиранием мантийных
плюмов, обусловивших активный и пассивный этапы их развития в условиях
консолидированного континента на фоне его геодинамического взаимодействия
с синхронно развивающимися подвижными поясами. Активные этапы плюмтектоники выражались в проявлении совокупности эндогенных импульсов и соответствующих им регрессивно-трансгрессивных циклов – индикаторов взаимодействия сопряженных мегаструктур, а пассивный – также в цикличном отмирании плюмов и формировании пострифтовых осадочных бассейнов. Регрессивная фаза циклов выражалась в резком всплеске эндогенной активности, воздымании континентов, оживлении разломов и рельефа, проявлении спрединга,
сдвигового коробления субстрата, заложении и последующем подновлении
морфоструктур, флюидно-магматогенной и рудогенерирующей деятельности; а
трансгрессивная – в постепенном спаде активности, невелировке рельефа, опускании континента, аккреции, флюидно-гидротермальной рудогенерирующей
деятельности и приходе моря.
V.
Установленные закономерности строения, развития, формационного состава и рудоносности РКС являются основой для разработки обобщенной
схемы их минерагении. Известные ранее и выявленные в последние годы рудоносные, рудные, в том числе нетрадиционные, формации, представляют собой
114
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
парагенные ряды, приуроченные к морфоструктурам цокольного и верхнего минерагенических этажей рифтов, и содержат в своѐм составе индикаторные формации, свойственные известным рифтовым системам мира. Предложенная схема минерагении позволяет проводить научный прогноз рифтовых структур на
широкий спектр полезных ископаемых.
Общий ход развития рифтогенно-континентального режима, установленный при сравнительном изучении девонской, триасовой и юрско-меловой РКС,
расположенных в обрамлении Сибирской платформы, отражен в схематичной
форме в таблице 1. Данные этой таблицы позволяют увидеть не только общность проявления исследованных континентальных рифтовых систем, но и
имеющиеся между ними различия.
С получением изложенных выше выводов, характеризующих закономерности проявления рифтогенно-континентального режима, появилась реальная
геолого-тектоническая основа для осуществления региональных прогнозноминерагенических построений в пределах площадей проявления рифтогенного
режима. Базой для этих построений являются следующие отправные положения.
Таблица 1.
Схема развития и количественная оценка основных структурнотектонических параметров проявления рифтогенно-континентальных
систем
Этапы
Фазы развития и оцениваемые признаки
проявления рифтов
(Т1)
С-Р
(D1)
S-D
(T3-J1)
T3
(J3-K1)
J3
площадь развития рифтовых систем
О
2 фаза. Сводовое поднятие, заложение осевого T1
трога, рифтогенный вулканизм:
o
D1
T3-J1
J3-K1
развитие системы продольных разломов;
горообразовательные движения;
интенсивность формирования и ширина трогов и
грабенов;
разрыв сплошности литосферы и коры;
интенсивность вулканизма;
площадь развития ареалов эффузивных пород и
их мощность
3 фаза. Образование «плеч» рифтов и синрифтовый интрузивный магматизм
Обрамляющие поднятия:
O
O
O
о
o
o
O
O
O
o
o
o
T1-2
D1-2
J1-2
K1-2
1 фаза. Формирование обширной
пенепленезированной поверхности:
д е й т е р о о р о г е н н ы й
Время проявления и количественная оценка
признаков
ХЗС ТМЗС
ХЗА
115
O
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
плитносинеклизный
горообразовательные движения;
размеры плутонов и площадь ареалов их развития;
интенсивность базит-гипербазитового магматизма;
o
o
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
o
o
o
J2
O
интенсивность габброидного магматизма;
интенсивность гранитоидного магматизма;
интенсивность эрозионных процессов;
масштабы развития системы поперечных разломов
Депрессионные зоны:
O
T2
D2
мощность молассоидных терригенно-осадочных
толщ;
площадь развития депрессий;
интенсивность приразломных складчатых дислокаций
4 фаза. Дайковый магматизм и затухание режима
Обрамляющие поднятия:
восходящие движения «плеч» рифтов;
распространенность дайковых пород, протяженность поясов и площадь ареалов их развития;
эрозия и структурные преобразования рифтов
Надрифтовые впадины и прогибы депрессионных зон:
дифференцированные нисходящие движения
притроговых долин;
O
o
O
o
o
O
O
T2-3
D2-3
J2-3
K2-3
o
o
O
O
O
T3
D3
J3
O
o
накопления терригенно-осадочных толщ;
образование широких осадочных бассейнов;
накопление озерно-болотных или мелководноморских терригенно-осадочных толщ;
горизонтальные движения, пликативная тектоника;
O
O
O
o
o
o
5 фаза. Образование плитно-синеклизного
чехла:
накопление мощных осадочно-морских толщ;
соляная тектоника;
эрозия обнаженных поднятых сегментовв
o
O
J-K
C-P
K
KZ
O
O
o
O
О
o
Примечания: ХЗС – Хатангско-Западно-Сибирская система; ТМЗС – ТувинскоМинусинско-Западносибирская система; ХЗА – Хэнтейско-Забайкальско-Алданская
система; О – максимально-проявленный признак; о – ограниченно проявленный признак; - минимально проявленный признак.
116
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Разработка основ структурно-формационного анализа РКС и
сопровождающего их рудогенеза
Отсутствие детального анализа строения континентальных палеорифтов и
истории их развития, результатами которого должны были бы явиться установленный парагенезис структур в их естественной пространственно-временной
иерархии и обобщенная схема развития, долгое время препятствовали созданию
логически законченной их минерагенической характеристики. Кроме того, контрастность строения и состава формаций дейтероорогенного (нижний минерагенический этаж) и плитно-синеклизного (верхний минерагенический этаж)
структурных этажей РКС, в условиях отсутствия обоснованного объединения их
в разные, но тектонически единые и взаимообусловленные звенья одного геодинамического режима, являлись основанием к их противопоставлению, а не сопоставлению. После проведенного сравнительного структурно-тектонического
исследования трех рассмотренных в работе палеорифтогенных систем, представляющих сводный ряд вполне сопоставимых геоструктур, была создана реальная основа для разработки их объединенной минерагенической схемы. Теоретической основой для этого послужила, главным образом, флюидодинамическая концепция, предложенная Б.А. Соколовым и В.И. Старостиным (1997) и др.
Данная концепция как нельзя лучше соответствует разработанной автором
обобщенной схеме развития континентальных палеорифтогенных систем, которая включает в себя два основных этапа – собственно рифтогенный или активный с формированием нижнего минерагенического этажа, и пассивный или
плитно-синеклизный, с формированием верхнего минерагенического этажа. Из
приведенных в главе материалов нетрудно видеть, что первому из них соответствуют в основном рудно-магматические, а второму – осадочные нефтегазоворудные очаги генераций полезных ископаемых. При этом следует подчеркнуть,
что в литературе сообщения о проявлениях углеводородов в форме графита, антраксолита, битумов, нефтей, газовой составляющей флюидов и т.д. появляются
почти постоянно в составе самых разных по составу эффузивов, интрузивов,
рудных месторождений, жильных и метасоматических зон. А в пределах плитно-синеклизного чехла, помимо залежей углеводородов, присутствуют, как известно, месторождения твердых полезных ископаемых по вещественногеохимической специализации вполне сопоставимые с производными рудномагматических очагов нижнего минерагенического очага.
Оценивая совокупность накопленных фактов и оснований, в 1998 – 1999
гг. автор предпринял первую попытку очертить полный круг осадочных, магматических и рудных формаций, по возрасту и структурному положению попадающих в пределы морфоструктур исследуемых РКС. В качестве отправной
точки в этой работе были использованы классификации рудоносных и рудных
117
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
формаций Г.Н. Шапошникова, П.С. Матросова и других ученых (Геологическое
…, 1988), которые характеризуют девонский этап развития АССО, а также юрский и меловой этапы Забайкальского и Верхнеамурского регионов. Достаточно
высокая степень изученности геологии и рудных месторождений этих регионов
вполне оправданно позволяла использовать их в качестве сравнительно надежно
датированных по времени эталонов. Данные по Алдану, обрамлению Хатангского сегмента триасовой РКС и ряду других регионов были взяты из опубликованной литературы.
Табличные варианты классификации рудных формаций АССО, среди которых вышеназванными авторами были выделены: осадочные; осадочнометаморфогенные; магматические и магматогенно-метаморфические; вулканогенные и вулканогенно-осадочные (эксгаляционно-осадочные); скарновые и
гидротермально-метасоматические; пегматитовые, грейзеновые и гидротермальные формации, обнаруживающие устойчивую связь с магматическими
формациями; гидротермальные рудные формации, связь которых с магматическими формациями не установлена или проблематична; и рудные формации кор
выветривания, стали основой систематизации обширнейших материалов на эту
тему.
Отдатированные и классифицированные рудные формации указанных регионов, сообразно их возрасту и структурно-тектоническому положению в рамках морфоструктур исследованных РКС были объединены с табличным вариантом обобщенной схемы развития этих систем (табл. 1).
Совпадение, а также органичное соединение полученных предшественниками датировок рудных формаций и их классификаций с основными этапами,
стадиями и морфоструктурами исследованных РКС в единую табличную конструкцию, в которой рудные формации девонской РКС нашли своих аналогов в
соответствующих морфоструктурах триасовой и юрско-меловой систем, является весьма примечательным фактом. Сам по себе этот факт является важнейшим
доказательством принципиальной верности проведенных построений и сопоставлений, отраженных в итоговой таблице, опубликованной автором в ряде работ (Гринев, 1999, 2004, 2007). Конкретные данные, кратко характеризующие
минерагению этапов, стадий и соответствующих минерагенических этажей
обобщенного рифтогенно-континентального режима, в кратком виде сводятся к
следующему.
Нижний минерагенический этаж активного этапа развития РКС. В отношении стадий или фаз активного этапа развития РКС необходимо отметить
следующее.
1. В рамках стадии формирования обширной понепленезированной поверхности зарождающихся трансрегиональных сводов наиболее характерными
являются формации кор выветривания – бурожелезниковая, гетит-гидрогетит118
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
лимонитовая, силикатно-никелевая, оксидно-марганцевая, бокситовая, магнезитовая и каолиновая. Состав этих формаций в значительной степени обусловлен
составом геологического субстрата, вовлеченного в предрифтовые преобразования и началом масштабной низкотемпературной гидротермальной деятельности.
2. На стадии оформления и расчленения сводового поднятия, заложения
грабеновых структур депрессионных зон и начального вулканизма в качестве
рудоносных формации выступают: красноцветная терригенная моласса, терригенно-карбонатная формация; целый ряд эффузивно-субвулканических серий
пород в составе базальт-трахитовой, базальт-андезит-дацит-риолитовой, базальт-риолитовой, а также щелочно-ультраосновной, щелочно-базальтовой и
щелочно-салической вулканогенных формаций; зоны березитизации, аргиллизации и других гидротермальных изменений в толщах вулканитов грабенообразных депрессий и ареалов палеотипных вулкано-плутонов; пестроцветная терригенно-андезит-липаритовая полиформационная ассоциация пород; аналоги
трапповой формации. С данным набором формаций связаны нефелиноносные и
псевдолейцитовые лавы, барит-гематит-сидеритовая, барит-стронцианитовая,
редкоземельная, апатитовая, редкометальная, медно-редкометальная пятиэлементная, золото-полиметаллическая, золоторудная, золото-сурьмяно-вольфрамртутная, флюоритовая, фтор-молибден-урановая, редкометальная кварцевожильная, кремнисто-гематитовая (спекуляритовая), агальматолитовая, сидеритовая и другие рудные формации. Распространение этих рудоносных и рудных
формаций, главным образом, предопределено контурами формирующихся депрессионных зон и зон их флексурного сочленения с обрамляющими поднятиями.
3. Стадия оформления «плеч» рифтов и депрессионных зон, проявления
интрузивно-субвулканического магматизма, эрозии «плеч» (обрамляющих поднятий) и начала накопления толщ надрифтовых впадин отличается от предыдущей, прежде всего, дифференциацией активизированного дорифтового субстрата на депрессионные зоны и обрамляющие поднятия. В течение этой стадии
данные сопряженные морфоструктуры начинают развиваться синхронно, но с
заметной спецификацией совокупности процессов рифтогенного тектогенеза.
Обрамляющие поднятия. В пределах данных антиклинорных морфоструктур формируются: дифференцированные ультрабазит-базитовые (трапповые),
дифференцированные базитовые габбро-сиенитовые, щелочные, ультраосновные, основные и салические с карбонатитами комплексы; гранитные, граносиенит-сиенитовые,
габбро-диорит-гранодиоритовые,
щелочно-сиенитнефелинсиенитовые, гранит-лейкогранитные комплексы и так называемые мобилизат-плутоны.
С внедрением, становлением и постмагматическими преобразованиями
массивов данных комплексов проявлена целая совокупность рудогенерирующих
119
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
процессов и формаций в составе магматических и магматогеннометасоматических, скарновых и гидротермально-метасоматических гранитоидных, пегматитовых, грейзеновых, гидротермальных рудных формаций с хорошо
устанавливаемой связью рудогенеза с материнскими интрузивами. Доминирующее значение среди оруденения данной стадии занимают месторождения
рудных пироксенитов (Fe, Ti, P, Cu, МПГ и др.), оруденение щелочных пород и
карбонатитов (калийное и нефелиновое сырье, редкометально-редкоземельнорадиоактивное с благородными металлами), сульфидное, благороднометальносульфидное, золото-медно- и молибден-порфировое оруденение, совокупность
скарнового полиметаллического, железорудного, медно-молибденового, никелькобальтового и золотого оруденения. С зонами грейзенизации, серицитизации,
окварцевания, развития кварцевых и более сложных по составу жил связаны месторождения молибдена, вольфрама, других редких металлов, золота, золота и
полиметаллов, шеелита, касситерита, флюорита, редкоземельных и радиоактивных металлов.
Депрессионные зоны. Продолжающие свое развитие депрессионные зоны в
рамках данной стадии специализированы на формирование совокупности осадочно-рудоносных формаций с участием эксгаляционно-гидротермальных процессов. С ними связано формирование бокситов, сидерита, медистых песчаников, кремнисто-гематитовых руд, свинцово-цинковых стратиформных и жильных месторождений (иногда с Мо, W, Au, Ag), урановых и комплексных урановых руд, а также залежей галита, гипса, битумов и нефтепроявлений, родуситовой минерализации.
4. Стадия затухания активной рифтогенной деятельности, преобладающего
дайкового магматизма, эрозии «плеч» рифтов и завершения накопления толщ
надрифтовых впадин и прогибов характеризуется дальнейшим усилением специализации обрамляющих поднятий и депрессионных зон и усложнением состава их оруденения.
Обрамляющие поднятия. В связи с внедрением, становлением и постмагматическими преобразованиями малых интрузий даек разнообразного (ультраосновного, основного, среднего и кислого составов, в том числе и повышенной
щелочности) проявлена совокупность магматогенно-гидротермальных и гидротермальных рудных формаций, специализированных на: сульфидно-арсенидное,
арсенидное, медно-никель-кобальтовое; халькопирит-пирит-арсенопиритовое (±
Au и Ag) и магнетит-сульфидное; висмут-сульфосольное, кобальтсодержащее,
медно-висмут-кобальт-вольфрамовое оруденение. Проявлены также золоторедкометальная с комплексным или специализированным на Au, Ag, Мо, W и
полиметаллы оруденением; баритовая, сульфидно-баритовая, барит-флюоритжелезорудная, ртутная, золото-ртутная, ртутьсодержащая (Карлин), флюоритовая, золото-сульфидная, золото-кварцевая; уран-сульфидная гидротермально120
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
метасоматическая формации.
Депрессионные зоны характеризуются накоплением прибрежно-морских,
озерно-болотных, молассоидных и серо-пестроцветных и красноцветных континентальных формаций. С ними связаны проявления и месторождения флюоритовой, редкометально-фосфатной с битуминоидами и ураном, цеолитовой, каменноугольной и углеводородной формации.
На активном этапе развития РКС месторождения указанных и ассоциирующих с ними родственных металлов, являются результатом длительного полистадийного развития рудно-магматических систем, отличительной чертой которых является повышенная (до аномальной) флюидонасыщенность восстановительного (мантийного) характера. Зарождение и развитие этих систем реализовывалось в обстановке стадий трансрегионального растяжения и превалирующей эндогенной активности, чередующихся со стадиями спада растяжения и
проявлением напряжений сжатия с соответствующей перестройкой тектономагматической, седиментационной и рудогенерирующей деятельности (Гринев,
2007).
При этом, как показывают материалы по минерагеническому районированию и составу рудных формаций исследованных РКС, и в частности материалы
по девонскому этапу развития АССО, размещение оруденения строго контролируется разноранговыми морфотектоническими элементами строения. В первую
очередь это относится к ведущим морфоструктурам – депрессионным зонам и
обрамляющим поднятиям, обусловливающим их заложение и развитие системам сопряженных продольных и поперечных разломов, кольцевым морфоструктурам, разломно-решетчатым структурам и различным сочетаниям перечисленных элементов строения и контроля оруденения.
Для описанных типов оруденения и соответствующих им разноранговых
минерагенических таксонов свойственны объединяющие их на разных уровнях
структурной иерархии черты строения и пространственной локализации, которые в совокупности предопределяют проявление единой минерагенической зональности как в продольном, так и поперечном пересечениях РКС. Так, например, девонские железорудные формации АССО, объединенные в совокупность
структурно сопряженных минерагенических поясов, рудных зон, районов, узлов
и рудных полей, расположены в пределах обрамляющих поднятий и флексуроподобных зон их сопряжения с депрессионными зонами. Для самих депрессионных зон промышленное железооруденение не характерно. Примерно та же картина пространственной локализации присуща для кобальтового и кобальтсодержащего оруденения, но с размещением оруденения не только в пределах обрамляющих поднятий и зон их сопряжения с депрессиями, но и в толщах краевых частей депрессий.
Весьма интересны закономерности пространственной локализации урано121
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
вого и часто ассоциирующего с ним редкометально-редкоземельного оруденения. В случае размещения месторождений в пределах депрессионных зон они со
всей очевидностью испытывают контроль со стороны разрывной тектоники,
проявленной в структурных ограничениях погребенных поперечных поднятий и
краевых зон депрессий. Эти структурные ступени, как правило, фиксируются
градиентами мощностей терригенных толщ и сменой их фаций. А в месторождениях обрамляющих поднятий урановое и редкометально-редкоземельное оруденение контролируется зонами разломов и узлов их пересечения, к которым
приурочены девонские грабены или интрузивы повышенной щелочности сиенитового состава и связанные с ними метасоматиты (Богатырское месторождение
северной части Кузнецкого Алатау и др.).
Полиметаллическое и медное оруденение сосредоточено, главным образом, в краевых частях девонских депрессий и в прилегающих структурах обрамляющих поднятий, в особенности, если их вулканогенно-терригенные толщи
интрудированы основной и кислой магмой. Реже это оруденение проявлено во
внутренних частях девонских прогибов, где приурочено к приподнятым блокам
погребенного додевонского цоколя.
Необходимо также отметить превалирующую сходность минерагенической
специализации рудных формаций как депрессионных зон, так и обрамляющих
поднятий, хорошо проявленную, например, в пределах АССО. Вместе с тем осевая депрессионная зона по отношению к краевым (восточной и западной) обладает и некоторыми индивидуальными чертами в составе и развитии оруденения.
А наиболее резкие различия в составе оруденения депрессионных зон и обрамляющих поднятий касаются, в основном, фациальных условий его формирования, а не минерагенической специализации. Размещение разноранговых рудных
таксонов имеет структурно сопряженный характер, обусловленный основными
чертами строения РКС, в той или иной степени осложненными в последующие
фазы тектогенеза.
В целом обобщенное минерагеническое «лицо» активного этапа развития
РКС и соответствующего ему нижнего минерагенического этажа, согласно проведенным исследованиям, представлено месторождениями Fe, Ti, Al, Mn, Mo,
W, Sn, Ni, Co, Cu, полиметаллов, РЗЭ, U, Th, Hg, Ag, Au, МПГ, а также барита,
флюорита, цеолитов, залежей эвапоритов и проявлений углеводородного сырья
(горючих сланцев, угля, нефти, газа).
Оценивая современное состояние минерагенического районирования соответствующих регионов проявления континентального рифтогенеза, например,
схем АССО Ю.В. Ильинского и В.А. Кузнецова, А.Н. Кена и др., следует констатировать, что в условиях когда рифтогенная морфотектоника и структура
рифтов, описанных в настоящей работе по понятным причинам, не брались в
расчет, многие ключевые моменты пространственной локализации полезных ис122
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
копаемых попросту выпадали из поля зрения исследователей. В связи с этим
прежние минерагенические схемы соответствующих регионов и этапов проявления рифтогенеза должны быть критически переосмысленными и при необходимости уточненными.
Верхний минерагенический этаж пассивного этапа проявления рифтогенеза. С точки зрения геологической изученности представления о минерагении этого этажа и его формировании как неотъемлемой части рифтогенноконтинентального режима, только начинают формировать и по этой причине
они пока весьма схематичны. Общие черты геологии и минерагении с детальностью, соответствующей изученности этого предмета исследований, рассмотрены
автором на примере мезозойско-кайнозойских комплексов ЗСП, Томской области и ее правобережной части. Наибольшее значение с промышленноэкономической точки зрения здесь имеют месторождения углеводородов (нефти, газоконденсата, газа), бурых и каменных углей, бентонитовых и прочих
глин, железных руд (сидерит-гетит-гидрогетитовая бурожелезняковая формация) каолиновых глин, аллитов, бокситов, циркон-ильменитовых россыпей и
кварцевых песков, рассолов и минеральных подземных вод
Совокупность имеющихся данных по верхнему минерагеническому этажу,
рассмотренному на примере ЗСП и ее юго-восточной части (Томской области)
позволила сделать несколько предварительных и наиболее важных выводов. Вопервых, по набору твердых полезных ископаемых этого этажа, если учитывать
их вещественно-геохимическую специализацию, они вполне сопоставимы с
нижним. Основными ведущими металлами здесь так же являются Fe, Al, Mn, U,
Тh, Pb, Zn, Cu, Zr, Ti и т.д., свойственные и нижнему минерагеническому этажу,
но представленные в месторождениях другой формационной принадлежности и
происхождения. Во-вторых, степень геолого-минерагенической изученности
этих полезных ископаемых весьма низка и явно не соответствует их потенциальной значимости. И, в-третьих – в отношении углеводородного сырья, кризис
в наращивании перспективных запасов которого общеизвестен, следует отметить недостаточное по детальности и обоснованности состояние нефтегазогеологического районирования как Западной Сибири в целом, так и многих ее составных частей. Существующее на сегодня нефтегазогеологическое районирование в значительной степени носит констатирующий характер – фиксирует,
главным образом, вновь открытые залежи, а не предсказывает их открытие. Оно
не учитывает многих закономерностей размещения УВ месторождений в пределах всей мегапровинции, составляющих ее провинций, областей, районов и узлов. Не опирается оно в должной мере и на комплекс структурно-тектонических
факторов, которые хорошо фиксируются дистанционными и наземными геохимическими методами, и достаточно широко применяются в зарубежных странах. Нынешнее состояние нефтегазогеологического районирования ЗСП и ее со123
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ставных частей по ряду позиций отстает от требований сегодняшнего дня.
В завершении проводимого анализа несколько слов следует сказать о золото-платиноносности исследованных рифтовых систем, на которую в последние
годы обращает внимание все большее количество специалистов в России и за
рубежом.
Золото-платиноносность рифтогенных рудоносных формаций. Как показывает анализ литературы последних лет, в частности материалов II Всероссийского металлогенического совещания (г. Иркутск, 1998), рифтовые структуры и их минерагения, особенно золото-платиноносность, находятся под пристальным вниманием специалистов. Актуальность данного направления заметно
возрастала по мере осознания рифтогенной природы таких уникальных объектов мирового значения как Бушвельдский комплекс. Великая Дайка, ТаймыроНорильская группа и ряда других крупных месторождений.
Систематизация опубликованных и полученных автором данных по золото-платиноносности рудных формаций исследуемых систем и их аналогам из
других регионов показала, что их истинное минерагеническое значение в отношении благородных металлов до конца еще не раскрыто. Тем не менее, и на
данной стадии изученности, очевидно, что благородные металлы имеют почти
сквозной характер в рядах рудных рифтогенных формаций, в которых формируют как комплексное, так и собственное оруденение (Гринев, 1999).
Отмечая близкий к сквозному характеру распределения благороднометального оруденения рудных формаций РКС, следует отметить наличие определенной специализации на эти металлы, наблюдающейся у каждой из исследованных систем. Так, ограниченно распространенным является серебряное и золото-серебряное оруденение, в основном присущее Хэнтейско-ЗабайкальскоАлданской РКС. В рамках данной системы значимое платинометальное оруденение пока известно лишь в Алданской сегментарной зоне (Инаглинский и Кондерский массивы) и некоторых типах золотоносных россыпей. Наиболее распространенным является золотое оруденение. Оно в большей степени, чем все
остальные, имеет сквозной характер. Среднее положение между ними по распространенности имеет золото-платиноидное оруденение, присущее, главным
образом, Тувинско-Минусинско-Западносибирской и Хатангско-ЗападноСибирской системам. Собственно платиноидное оруденение наиболее выражено
у последней системы и по распространению близко к золото-серебряному. И,
наконец, достаточно редким типом является оруденение, включающее в себя
серебро, золото и платиноиды, которое в основном характерно для нефелиновых
пород Тувинско-Минусинско-Западносибирской системы.
Особого внимания заслуживают данные по так называемым нетрадиционным типам золото-платиноидной минерализации. В первую очередь речь идет о
комплексах щелочных пород и образованиях типа «цехштейн».
124
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В этом отношении следует подчеркнуть, что если для АССО наличие благородных металлов в щелочных породах явление нетрадиционное, то для месторождений Крипл-Крик (США), Ыллымахского вулкано-плутона Алданского
щита (Шнай, Орлова, 1977) и других; щелочных провинций мира, это уже непреложный факт. В рамках разработанной автором схемы минерагении данные
месторождения формировались на активном этапе развития соответствующих
структур.
В том случае, когда речь идет о рифтогенных металлизованных и углеродистых осадках – цехштейнах, формировавшихся на пассивном этапе развития
рифтов, нетрадиционность их еще более проблематична. Так, в месторождениях
медистых песчаников Люблин (Польша), локализованных в красноцветных отложениях цехштейна, в битуминозном прослое, мощностью в несколько сантиметров, установлены аномальные содержания Аu – 3000 г/т, Рt - 340 г/т и Рd –
1000 г/т (Полуаршинов, Константинов, 1994). Комплексная рудоносность подобных отложений в рифтовых структурах Западной Европы, в основном отработанных, давно уже история. Более того, золото-платинометальные месторождения подобного типа в последнее десятилетие обнаружены в Китае, Индии,
Вьетнаме и ряде других стран, где рассматриваются в составе так называемых
черносланцевых формаций.
В свете этих данных не кажутся удивительными сообщения о высоких (до
промышленных) концентраций благородных, редких, радиоактивных и других
металлов в битумоидах, нефти, нефтепроизводящих породах, углях и рассольных водах различных районов России и мира (Горжевский и др., 1990; Лазаренков и др., 1996; Творикова и др., 1996 и др.), в том числе и для ЗападноСибирской плиты и ее обрамления (Шор и др., 1999).
Установленные в процессе настоящего исследования стратиграфические
уровни накопления часто металлизованных «черносланцевых толщ» в составе
рифтогенных стратифицированных формаций и их вполне определенное структурное положение в пределах исследованных РКС позволяют и в Сибири прогнозировать открытие золото-платинометальных месторождений цехштейнового типа.
В завершение данного раздела, в подтверждение мысли о не до конца раскрытом истинном «лице» исследованных РКС в отношении золотоплатиноносности, необходимо отметить следующее. В АССО еще каких-то 1015 лет назад в металлогенических схемах золотоносность девонского этапа развития либо не значилась вообще, либо серьезно оспаривалось. В настоящее время это положение изменилось в корне. Согласно ряду сообщений, в девонских
структурах Тувы (Рудные …, 1981), Горного Алтая (Гусев, 2003), Кузнецкого
Алатау (Широких и др., 2001) выявлен целый рад месторождений нескольких
новых для указанных регионов формационных типов – золото-порфировый, зо125
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
лото-мышьяк-ртутный (Карлин); в пределах Алданского сегмента юрскомеловой Хентейско-Забайкальско-Алданской РКС установлен новый промышленно перспективный тип золотого оруденения, связанный с малосульфидными
флюоритовыми метасоматитами (Бирюков, Векленко, 2006); в пределах Центральной области ЗСП в верхнеюрских толщах сотрудниками ВСЕГЕИ выявлена сульфидная полиметаллическая с золотом и серебром минерализация (Интернет-сообщение, ВСЕГЕИ, 2007).
Анализ синрифтовой разломной тектоники, например, девонской РКС,
свидетельствует о том, что степень зрелости девонского субстрата и специфика
проявления рифтогенеза именно в девоне привели к заложению и достаточно
ощутимо проявленному развитию ортогональной разломно-блоковой тектоники,
выраженной в повсеместном формировании конформных общему строению
РКС разломно-решетчатых структур. Наиболее интенсивно эти структуры проявлены в пределах осевой депрессионной зоны и смежных с ней обрамляющих
поднятий и менее интенсивно – в периферийных частях РКС. Эти разломнорешетчатые структуры привели к блоковому дроблению мантийно-корового
субстрата по типу «шахматной доски» и непосредственно влияли на размещение
продуктов девонского тектогенеза, в частности магматизма и связанного с ним
оруденения. В последующие мезозойско-кайнозойские этапы активизации АССО и прилегающих регионов девонские разломно-решетчатые структуры только
подновлялись, проявлялись еще более четко и сохраняли за собой рудоконтролирующую роль.
Приведенные дополнения, а также материалы по полезным ископаемым,
связанным с девонским тектогенезом АССО, накопленные за последние 15-20
лет, убедительно говорят о том, что состав выделенных предшественниками
структурно-минерагенических зон должен быть существенно дополнен и прежде всего за счет выделения их в пределах обрамляющих поднятий.
Состояние минерагенического районирования АССО на уровне выделения
локальных структур мельче зон и подзон является весьма неравномерным, но в
целом дела с ним обстоят лучше, чем с выделением более крупных минерагенических таксонов. Это особенно наглядно видно в пределах территорий, подвергнутых геологическому доизучению масштабов 1:200 000, 1:500 000 и 1:1 000 000
за последние 10-15 лет. Однако, не имеющие возможности опираться на закономерности геолого-тектонического строения и развития выделенной автором
девонской Тувинско-Минусинско-Западносибирской РКС, геолого-съемщики
неизбежно отмечали лишь те или иные геологические и минерагенические особенности исследуемых ими районов и регионов, которые зачастую, трудно сопоставляются друг с другом и, как показано выше, этот субстрат был дифференцированно структурирован на депрессионные зоны и обрамляющие поднятия,
которые, в свою очередь, были соответственно специализированы на размеще126
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ние стратифицированных терригенно-вулканогенно-субвулканических и интрузивно-субвулканических комплексов различного состава. При этом важно учитывать то, что многократная тектоно-магматическая активизация и соответствующее ей расчленение и нивелировка рельефа обрамляющих поднятий, на фоне опускающихся и заполняющихся вулканогенно-терригенным материалом депрессионных зон, привели к их достаточно глубокому эрозионному срезу. Разница в условиях проявления рудно-магматических систем в пределах депрессионных зон и обрамляющих поднятий РКС в совокупности с различным уровнем
их эрозионного среза и фациального состава магматитов обусловили весьма заметную спецификацию минерагенического потенциала этих морфоструктур, которая слабо учитывалась в предшествующих исследованиях.
Не останавливаясь далее на множестве других деталей, вскрытых в процессе предпринятого сравнительного минерагенического анализа нижнего и
верхнего структурно-минерагенических этажей трех РКС обрамления Сибирской платформы, в целом необходимо констатировать следующее. Проделанная
работа дает основание утверждать, что рифтогенно-континентальный режим,
как геосинклинальный и платформенный, проявляется закономерно с формированием определенного типа морфоструктур и их формационного выполнения.
Установленные закономерности проявления этого режима являются необходимой структурно-тектонической основой для более углубленного чем прежде регионального, районного и локального прогнозно-минерагенического анализа
обширных территорий Сибири, где проявлялся рифтогенез, на твердые полезные ископаемые и УВ сырье. Предпринятый минерагенический анализ нижнего
(на примере АССО) и верхнего (на примере ЗСП) структурно-минерагенических
этажей показал, что нынешнее состояние их изученности нуждается в существенной доработке.
Литература:
1. Бирюков Е.И., Векленко В.А. Золотоносные флюоритовые метасоматиты
проявления Подголечное (Центральный Алдан) // Вестник Томского гос.
ун-та. Геология и полезные ископаемые Южной Сибири. – Томск: Изд-во
ТГУ, 2006. – № 104. – С. 52-68.
2. Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных
ископаемых. Т. 7. Алтае-Саянский и Забайкало-Верхнеамурский регионы //
Кн.1. Алтай, Саяны, Енисейский кряж / Мин. геологии СССР. ВСЕГЕИ;
Под ред. П.С. Матросова, Г.Н. Шапошникова. – Л.: Недра, 1988. – 300 с
3. Гринев О.М. Особенности морфотектоники, магмо-рудогенезиса и золотоплатиноносности рифтогенных систем обрамления Сибирской платформы
// Структурный анализ в геологических исследованиях / Материалы I Международного научного семинара. – Томск: Изд-во ЦНТИ, 1999. – С. 77-88.
4. Гринев О.М. Морфотектоника рифтогенных систем и рудоносность фор127
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
маций обрамления Сибирской платформы // Платина России. Т. 5. Сборник
научных трудов: Проблемы развития, оценки, воспроизводства и комплексного использования минерально-сырьевой базы платиновых металлов. – М.: Геоинформмарк, 2004. – С. 380-401
Гринев О.М. Рифтовые системы Сибири: методология изучения, морфотектоника, минерагения. – Томск: STT, 2007. – 434 с
Гусев А.И. Металлогения золота Горного Алтая и южной части Горной
Шории. – Томск: STT, 2003. – 308 с.
Лазаренков В.Г., Апь-Хатаб Махмад Ханай, Колосова В.П., Ушинская
Л.А., Копылова Т.Н. Содержание элементов платиновой группы (ЭПГ) и
золота в нефтях месторождений Джбисса и Омар (Сирия) // IV Международный симпозиум «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ». Тез.
докл. – Санкт-Петербург, 1996. – С. 36.
Рудные формации Тувы / В.В. Зайков, В.И. Лебедев, В.Г. Тюлькин. – Новосибирск, 1981. – 200 с.
Соколов Б.А., Старостин В.И. Флюидодинамическая концепция формирования месторождений полезных ископаемых (металлических и углеводородных) // Смирновский сборник-97. – М.: Изд-во ВИНИТИ, 1997. – С.
100-145.
Творикова М.В., Кудимов Ю.А., Тимофеев П.В. Редкие металлы в нефтях,
ископаемых углях, продуктах их переработки и минерализованных водах //
Разведка и охрана недр. – 1996. № 8. – С.21-33.
Широких И.Н., Акимцев В.А., Васьков А.С., Боровиков А.А., Казаченко
И.В. Месторождение Юзик – новый тип золоторудной минерализации в
Кузнецком Алатау // Золото Сибири: геология, геохимия, технология, экономика. Труды второго Международного симпозиума. – Красноярск,
КНИИГиМС, 2001. – С. 44-46.
Шнай Т.К., Орлова М.П. Новые данные о геологи и золотоносности
Ыллымахского массива // Геология и геофизика. – 1977. № 10 – С. 57-65.
Шор Г.М., Кудрявцев В.Е., Терентьев В.М., Рубинов И.М., Баженов М.И.
Закономерности размещения и главные факторы формирования уранового
оруденения на юго-востоке Западной Сибири // Проблемы металлогении
юга Западной Сибири / Материалы научной конференции. – Томск: Изд-во
Томск. ун-та, 1999. – С. 74-76.
Шор Г.М., Ланда Э.А., Русинова Л.Г. и др. Нетрадиционное гидрогенное
оруденение металлов платиновой группы в чехле Западно-Сибирской
платформы // Платина России. Т. III. Кн. 2. Проблемы развития МСБ платиновых металлов в XXI в. (Платиноидное сырье России в XXI в.). – М.:
Геоинформмарк, 1999. – С. 345-352.
128
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ОСНОВНЫХ ТИПОВ РУД БАКЧАРСКОГО
ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
О.М. Гринев, Е.А. Григорьева, Е.А. Булаева, Е.П. Тюменцева
Томский государственный университет,
г. Томск, Россия
E-mail: tomskgrom@yandex.ru
Введение
Конец 2009 г. для томской геологии ознаменовался весьма значимым событием – завершением разведки и подсчетам запасов железных руд в пределах
Западного участка Бакчарского месторождения. К сожалению, это событие омрачилось рядом перепитий, рожденных в далеких от геологии инстанциях, что
не умаляет значимости выполненной геологической работы – представления в
ГКЗ первых промышленных запасов бакчарской руды, которые более полувека
считались прогнозными и не имели геолого-экономического статуса месторождения.
Между тем, подсчетом запасов руд, сопровождаемым определенным уровнем изучения месторождения, тем более такого гиганта, как Бакчар, дело не ограничивается. За рамками нередко остаются вопросы более углубленного изучения геологии, вещественного состава и фациальных условий образования руд,
которые нередко имеют дискуссионный характер. Сотрудники ТГУ на протяжении ряда последних лет (2005-2010 гг.) в рамках инициативной тематики и х/д
занимались планомерным изучением геологии и вещественного состава бакчарских руд и периодически освещали полученные результаты в печати.
Целью данной публикации является изложение очередных результатов
этой продолжающейся работы, раскрывающих некоторые ключевые моменты
геологии, состава и условий формирования бакчарских руд.
Геолого-тектонические особенности строения месторождения
В основополагающих сводках по геологии и условиям формирования руд
Западно-Сибирского железорудного бассейна (ЗСЖБ) в целом и Бакчарского
месторождения, в частности, единодушно отмечалось, что накопление железорудных горизонтов происходило в условиях активного проявления тектоники
обрамления и внутренних областей Западно-Сибирской плиты (ЗСП). При этом
в работе (Западно-Сибирский …, 1964) указывалось, что накопление железорудных горизонтов происходило в ходе последовательных трансгрессийрегрессий. Для всего ЗСЖБ насчитывается семь циклов, каждому из которых
соответствует определенный горизонт железооруденения. И.В. Николаева
129
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
(1967) для Бакчарского рудного узла описывает только четыре горизонта, которые вместе с содержащими их свитами относит к единой трансгрессивной серии. Привлечение данных по палеонтолого-стратиграфическому расчленению
бакчарского разреза, полученных специалистами НИЛ Микропалеонтологии
ТГУ под руководством профессора В.М. Подобиной (Подобина и др., 2005), позволило нам подтвердить его трансгрессивно-регрессивный характер и формирование нарымского, колпашевского, усть-тымского и бакчарского железорудных горизонтов на пике серии трансгрессий, сменявшихся резкими регрессиями
(Гринев и др., 2006; 2007).
Однако выяснение трансгрессивно-регрессивной цикличности накопления
железоносных горизонтов само по себе не объясняет отмечаемой предшественниками тектонической активности зоны железонакопления ЗСЖБ. Тем не менее,
по их данным разрезы поисковых скважин и документация керна свидетельствуют об определенной расчлененности дна зоны железонакопления и скоплении
железоносных растворов и коллоидов в локальных ложбинах, впадинах и других
неровностях рельефа морского бассейна, чередуемых с поднятиями. Отмечались
также брекчиевые структуры бакчарских руд, что в условиях полого погружающегося к центру Бакчарской впадины дна мелководного морского бассейна
требует своего объяснения.
Анализ разрезов, составленных по скважинам на Восточном и Западном
участках месторождения, однозначно показывает на то, что неровности морского дна в пределах полосы (зоны) железооруденения действительно присутствуют и наиболее резко проявлены в поперечных (З-СЗ) разрезах, тогда как в направлении, совпадающем с простиранием ЗСЖБ эти неровности проявлены минимально. Поиск аналогов подобных явлений в строении плитно-синеклизных
бассейнов седиментации в отечественной и зарубежной литературе, а также
привлечение новых данных, полученных в ходе разведочных работ на месторождении, привел нас к следующему выводу.
Для ЗСП рубеж нижнего и верхнего мела отмечен вторым (после верхнеюрского) этапом некомпенсированного осадконакопления, который может быть
обусловлен как повышением интенсивности погружения палеозойского ложа
мегасинеклизы, так и назревшими диагенетическими преобразованиями юрсконижнемеловых толщ – их уплотнением, литификацией, отжатием диагенетических и катагенных вод и др. В условиях последовательной серии трансгрессивно-регрессивных циклов, послуживших дополнительным и существенным фактором скачкообразного ускорения отмеченных процессов, верхнемеловое ложе
бассейна, с накопленными к тому времени юрско-нижнемеловыми толщами,
было, по-видимому, расчленено по типу листрических сбросов и системы разрывов домино, отображенных на рис. 1. Формирование подобной совокупности
структур способно объяснить многие особенности строения железоносных го130
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ризонтов ЗСЖБ и самих железных руд. При этом в строении и составе этих горизонтов и руд, несомненно, должны сохраниться следы проявления подобных
процессов.
Структурно-текстурные особенности основных типов железных руд
Бакчарского месторождения
Детальное изучение керна эталонных скважин месторождения, полностью
вскрывших рудоносные горизонты, позволило установить, что в генетическом
плане железные руды Бакчара представлены двумя контрастными типами: зеленовато-серыми глинисто-микроолитовыми и темно-бурыми, бурыми сцементированными оолитовыми гетит-гидрогетитовыми железняками. Между ними
располагаются промежуточные разновидности или подтипы в разной степени
(от интенсивной до частичной) затронутые наложенными преобразованиями
(выветриванием, окислением, разрушением волновой эрозией и др.), которые
послужили источниками оолитового материала для формирования сыпучих (перемытых) железных руд месторождения.
Рис. 1. А: Листрический сброс и связанный с ним полу-грабен (в левой части
рисунка) и система разрывов домино на сейсмическом (мигрированном) разрезе и его геологической интерпретации в области к северу от Шотландии.
Б: Сейсмический (мигрированный) разрез в районе Большой Банки. Ньюфаундленд (Осадочные …, 2004).
131
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Сводное описание установленных двух основных или исходных генетических типов Бакчарских руд заключается в следующем.
Зеленовато-серые с бурым или буроватым оттенком неявнослоистокомковатые, комковато-брекчевидные глинисто-микроолитовые
железняки.
Макроскопически все образцы имеют темную зеленовато-серую окраску
нередко с буроватым оттенком. Интенсивность буроватого оттенка меняется от
слабого до насыщенного, что зависит от процентного содержания оолитов в основной массе и степени выветрелости образца. Иногда в породе присутствуют
вкрапления белого минерального вещества и черного растительного углифицированного детрита.
Текстуры руд в целом скрыто- и явно неоднородные. Практически во всех
образцах (кроме обр. 9а-23) неоднородность выражена в присутствии участков с
различной концентрацией оолитов: выделяются участки с преобладанием оолитов над основной массой (сгущение оолитов) и участки, состоящие практически
из одной глинистой основной массы (без видимых оолитов). Визуально наиболее четко выделяются участки лишенные (или практически лишенные) оолитов.
Они имеют вид небольших прослоев, линзочек, псевдопрожилков, угловатоизометричных образований, стяжений неправильной формы и часто формируют
пятнистую, линзовидно-пятнистую текстуру образца. Их размеры составляют от
долей миллиметра до нескольких сантиметров. В целом эти образования (особенно мелкие изометричные) расположены в породе хаотично и не образуют
выраженных плоскостей и других закономерных структурных особенностей, а
лишь редкие более или менее крупные линзочки и прослойки, а так же теневые
«обломки» с общим их простиранием примерно перпендикулярным оси керна.
Они слагаются более плотной глинистой массой, отличной по консистенции от
матрикса пород, вмещающего оолиты. Кроме того, в образцах просматривается
общее комковатое и реже брекчевидное строение матрикса руд, о чем свидетельствует очень неровная, бугристая поверхность их сколов, наличие явных и
теневых брекчиевых и брекчевидных текстур. Иногда отчетливая брекчиевая
или брекчевидная текстура проявлена в наличии очевидных кластогенов, в качестве которых выступают угловатые или угловато-уплощенные включения глинистых зеленоватых пород, лишенных оолитов.
В породах – рудах отсутствует четковыраженная слоистость. Вместо нее
часто отмечаются скрытослоистые и неявнослоистые текстуры. Они выражены
в присутствии невыдержанных прослоев, линзочек, сгущений, комков с повышенной концентрацией оолитов (оолитовые «прослои»), которые являются ослабленными плоскостями и по ним обычно происходит раскалывание керна.
Они простираются примерно перпендикулярно оси керна, фрагментарно про132
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
сматриваются их волнистые ограничивающие поверхности и иногда изгибы.
Часто слоеобразные скопления матрикса с оолитами невыдержанны по простиранию, прерывисты и развиты в виде множества отдельных участков, фрагментарно очерчивающих общую принадлежность к единому слою. Толщину слойков определить сложно, т.к. на боковой поверхности керна их четковыраженных
границ не наблюдается, примерно она составляет 1 – 3 см. В образце 9а-18 слоистоподобная текстура, выражена в присутствии разреженного гравийного прослоя, который также не имеет четко выраженных ограничивающих поверхностей. Скрытослоистое строение породы проявляется также в однотипном раскалывании керна молотком, хотя макроскопически выраженных признаков слоистости в образцах не наблюдалось.
В целом порода состоит из оолитов, вмещающей их глинистой основной
массы и того или иного количества кластогенного материала зеленоватых глинистых пород, не содержащих оолитов. Во многих образцах присутствует так
же терригенная составляющая, которая в большинстве случаев представлена в
незначительном количестве и лишь иногда играет значительную роль (обр. 9а18 – до 20 % от общей массы). В части образцов присутствует органогенная составляющая, которая представлена единичными находками растительного углефицированного детрита, но в отдельных случаях она присутствует в повышенных количествах.
Оолиты преимущественно имеют мелко-, среднезернистую размерность,
редко встречаются единичные оолиты крупнозернистой размерности. Лишь в
отдельных образцах присутствуют средне-крупнозернистые оолиты, а также отдельные их индивиды грубозернистой размерности. Оолиты имеют буроваточерную окраску. Основная масса или матрикс пород имеет серовато-темнозеленый цвет и заполняет пространство между оолитами. Порода в основном
имеет среднюю крепость, иногда немного выше, иногда ниже и постепенно
осыпается, разрушается от прикосновения.
Под бинокуляром отмеченные составные части этого типа руд дополнительно характеризуются следующими чертами строения и состава.
Буроватый цвет породы обусловлен присутствием в ней оолитов, которые,
по-видимому, в процессе выветривания или других преобразований приобрели
буроватую окраску. На свежих сколах образца оолиты имеют черный цвет, а
подверженные изменениям – бурый, охристо-рыжий. Процессу выветривания
более подвержены оолиты меньшей размерности. Поверхность оолитов блестящая, отполированная. Интенсивность блеска уменьшается от черных к бурым и
рыжим. Оолиты имеют размер от 0,1 до 2 мм (очень редко 3 мм), в среднем 0,30,5 мм. Иногда наиболее крупные оолиты имеют агрегативное строение.
Основная масса – матрикс – представлена зеленовато-серым, рыхловатым,
аморфным, глинистым агрегатом, определяющим цвет породы. Часто в серой
133
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
глинистой основной массе встречаются угловатые, полуокатанные зеленые
(глауконитовые) обломки и трещиноватые агрегаты размером от 0,2 до 0,5 мм.
Оолиты расположены в основной массе преимущественно неравномерно: отмечаются участки с высокой концентрацией оолитов – до 90 %, но есть участки,
где они отсутствуют. Среднее содержание оолитов варьирует от 40 % до 80 %, в
среднем 50 – 60 %.
Терригенная примесь в основном присутствует в незначительном количестве (менее 5 %) и представлена обломками размерностью в среднем 0,2-0,3 мм
и 1 мм. Характерно, что более мелкие обломки (в среднем 0,2 мм) имеют неокатанную, угловатую форму, а более крупные (в среднем 1 мм) – полуокатанную.
Кварц представлен в основном желтой, реже белой, прозрачной и полупрозрачной разностями. В отдельных случаях появляется белый непрозрачный угловатый кварц размерами до 1 мм. Так же отмечены единичные находки предположительно розового прозрачного кварца размером 0,5 мм. В образце 9а-18 терригенная составляющая представлена гравием размером от 2 до 10 мм, в среднем 5
мм. По степени окатанности обломки здесь варьируют от хорошо окатанных до
полуокатанных. Гравий представлен преимущественно окварцованными породами и кварцитами. Он образует небольшие скопления или единичные зерна.
Кроме того, в этом образце встречаются единичные чешуйки слюды (мусковит)
размерностью 0,5-1 мм.
В нескольких образцах обнаружены единичные предположительно растительные углифицированные органические фрагменты уплощенной формы размерами в среднем 0,3-0,5 мм. В образце 9а-25 количество таких фрагментов более значительно, нежели в остальных. Они имеют уплощенную, чешуйчатую и
пластинчатую вытянутую форму, размеры до 5 мм и черный блестящий цвет.
В породе периодически наблюдаются аморфные включения смоляночерного блестящего вещества, внешне схожего с битумом. В образце 9а-13 имеется прожилок глинистого вещества длиной 3 см и шириной 5 мм. В этом прожилке, а также и на поверхности всего образца, имеются вкрапления смоляночерного блестящего битуминоида. А в образце 9а-24 подобная жилка сложена
только битумом. Она имеет размеры 20х2 мм и рассекает комковатое скопление
оолитов.
В некоторых образцах обнаружены вкрапления минерала и его агрегатов
белого цвета. В образцах 9а-14 и 9а-26 они распределены в породе хаотично,
имеют размер 0,2-1 мм, в среднем 0,5 мм, изометричную угловатую форму и
представлены рыхлыми (предположительно карбонатными) стяжениями или
разложившимися зернами минерала (предположтельно ангидрида). В образце
9а-23 белые вкрапления представлены кварцем. Кварц имеет размеры 1-2 мм, от
полуокатанной до хорошоокатанной форму, полупрозрачный желтовато-белый
цвет.
134
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В некоторых образцах присутствуют образования, явно представленные в
виде обломков ранее сформировавшихся пород, попавших в рудогенерирующий
осадок в момент его накопления. Так в образце 9а-23 присутствуют зеленые
(предположительно глауконитовые) обломки различной размерности. Они распространены в породе хаотично и имеют преимущественно четкие границы с
основной ее массой, размеры их от 2 до 10 мм. Большинство их лишено оолитов. В редких случаях оолиты присутствуют в них в небольшом количестве.
Кластогенные включения имеют форму остроугольных неокатанных обломков,
небольших линзочек или прожилковидных выделений. В образце 9а-25 на одной
из поверхностей скола обнаружено включение, состоящее из одной глинистой
массы без оолитов. Оно имеет вид деформированной линзы, размеры
8,5х2,5х1,0 см, закругленные края и простирается в плоскости, перпендикулярной длинной оси керна и четкие границы с остальной массой породы.
Темно-бурый кристаллическизернистый оолитовый (гетитгидрогетитовый) железняк.
Бурые железняки разделяются по крепости на сцементированные полнокристаллические, которые не затронуты процессами «выветривания» и окисления, либо изменены не сильно и cыпучие, которые в процессе выветривания утратили свою крепость, кристалличность и превратились в ржавую желтоватосветлокоричневую рыхлую массу.
Сцементированные кристаллическизернистые бурые железняки имеют
массивное слабо проявленное грубослоистое строение. Местами эта слоистость
отмечается лишь по директивному расположению перпендикулярно оси керна
редких уплощенных галек.
Порода в сухом состоянии имеет бурый, темно-бурый цвет, во влажном –
более темный, почти черный цвет, с буроватым оттенком.
Оолиты бурой и светло-коричневой окраски с матовой или блестящей поверхностью и размерами от 0,2-0,5 до 0,5-1 мм. Также встречаются оолиты с
размерностью до 2-3 мм. Содержание оолитов варьирует от 70 до 90 %.
По составу цемента порода варьирует от карбонатно-гипсового кристаллического до глинисто-железистого аморфного. Вариации в содержании цемента
10-30 %. Тип цемента поровый и базально-поровый.
В породе редко разбросаны уплощенные и окатанные гальки, которые, так
же как и большая часть оолитов, имеют блестящую поверхность. Встречаются
так же угловатые или неправильной формы гальки со сглаженными выступающими углами. Гальки имеют директивную ориентировку уплощенности, подчеркивающую слабо проявленную слоистость породы (руды). Процентное содержание терригенного материала варьирует от 5-7 % до 1 % и менее. В гальках
наблюдаются кварциты, разного рода кремнистые образования белого, розова135
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
того, темно-серого, до почти черного, цветов окраски.
Рыхло-сыпучие железняки по причине разрушенности утратили первичные
структурно-текстурные признаки.
Петро-геохимические особенности основных типов железных руд
петрохимические особенности.
Согласно данным предшественников (Западно-Сибирский …, 1964) в пределах Бакчарского месторождения установлено шесть типов железных руд, отображенных в табл. 1.
Анализ данных таблицы показывает на то, что наиболее широкие вариации
в содержании петрогенных оксидов характерны для: общего железа (26,8-41,56
%, среднее – 38,53 %); для окисного железа (1,77-31,64 %, среднее – 10,69 %);
для закисного железа (10,39-56,61 %, среднее – 43,17 %); и кремнезема (15,6833,00 %, среднее – 21,33 %).
В ограниченных количествах в рудах присутствуют Al2O3 (2,19-5,01 %,
среднее – 3,76 %); CaO (0,4-2,34 %, среднее – 0,41 %); MgO (0,28-1,08 %, среднее – 0,64 %); R2O (0,58-1,59 %, среднее – 0,94 %); TiO2 (0,27-0,40 %, среднее –
0,20 %). Значительными являются содержания летучих компонентов. Так П.П.П.
составляют 11,54-28,47 %, среднее – 15,38 %; СО2 – 1,32-27,32 %, среднее – 6,6
%; Н2О гидратная + органика – 1,15-11,11 %, среднее – 8,78 %.
Таким образом, основными компонентами всех типов руд являются окисное и закисное железо (с преобладанием то одного, то другого), кремнезем и летучие (СО2, вода гидратная и органика).
Отстроенная по данным табл. 1 диаграмма (рис. 2) отчетливо показывает
наличие двух основных петрохимических разновидностей железных руд Бакчара – окисных (V и IV типы) и закисных (I – IV типы). Окисные руды содержат
минимум СО2 (1,32 – 1,47 %), но максимум воды (8,21 – 10,19 %), а закисные,
наоборот, содержат максимум СО2 (11,79 – 27,32 %) и минимум воды (1,15 –
6,45 %).
Корреляция петрохимических типов руд с их количественноминералогическим составом (табл. 2) позволяет установить, что основными
концентраторами железа являются оолиты и в меньшей степени сидерит и сидеритовый цемент; повышенные содержания кремнезема дает терригенная примесь кварца, кварцитов и полевых шпатов, а фоновое содержание кремнезема в
рудах дают гидросиликаты цемента и матрицы руд.
Отстроенная по данным таблицы 2 диаграмма (рис. 3) подтверждает отмеченные
особенности
связи
петрохимического
и
количественноминералогического составов в основных типах бакчарских руд. Наиболее богатыми из них являются руды, сложенные, главным образом, шамозитгидрогетитовыми оолитами (закисный тип).
136
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 1.
Химический состав железных руд в технологической пробе
Бакчарского месторождения (Западно-Сибирский..., 1964)
Содержание, %
Компоненты
в смешанной
пробе
по типам руд
I
II
III
IV
V
VI
Fe общее
38.53
26.84
34.83
41.42
41.56
39.77
31.76
FeO
10.69
24.31
31.64
19.11
2.49
2.04
1.77
Fe2O3
43.17
10.39
14.61
37.94
56.61
54.54
43.40
не опр.
0.40
0.24
0.21
0.38
0.17
0.35
0.53
1.59
0.39
0.23
0.28
0.16
SiO2
21.33
31.04
17.45
15.68
19.88
21.90
33.00
Al2O3
3.76
2.19
3.72
2.89
4.67
5.01
4.54
CaO
0.41
2.34
0.58
0.71
0.40
0.40
0.43
MgO
0.64
1.08
0.28
0.33
0.95
0.58
0.67
TiO2
0.20
0.27
0.30
0.32
0.41
0.40
0.36
K2O + Na2O
0.94
1.46
0.58
1.32
1.09
1.59
1.59
Cu
-
следы
следы
следы
-
следы
Ni
следы
следы
следы
следы
следы
следы
Zn
-
следы
-
следы
нет
следы
Co
0.004
0.02
P
0.46
0.34
0.14
0.54
S
0.09
0.88
0.10
As
0.063
0.05
Pb
-
П.п.п.
CO2
Fe силикатное
MnO
не опр.
следы
0.02
-
-
0.01
следы
0.01
0.01
0.57
0.54
0.44
0.08
0.015
0.02
0.035
0.08
0.04
0.06
0.08
менее 0.01 менее 0.01 менее 0.01
-
-
-
15.38
21.66
28.47
18.24
12.94
11.54
9.68
6.60
18.51
27.32
11.79
1.83
1.32
1.47
H2O гидратная + орга8.78
ника
8.21
3.15
1.15
6.45
137
11.11
10.19
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 2.
Количественно-минералогический состав Бакчарских железных руд
(Западно-Сибирский..., 1964)
Компоненты, %
Типы руд
I
II
III
IV
V
VI
3,6
0,2
5,06
71,38
60,05
53,8
-
0,2
52,7
8,7
11,05
8,5
не опред.
70,5
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
Сидеритовый цемент
32,94
не опред.
37,27
3,6
1,7
0,6
Глауконит
33,82
6,2
1,3
0,65
-
-
0,3
0,2
-
-
-
-
-
-
0,26
2,51
-
-
-
-
3,76
Тюрингит
-
-
0,26
-
Ед. зерн.
-
Мельниковит
-
-
Ед. зерн.
-
-
-
Кварц
13,4
15,0
6,5
8,45
15,01
22,08
Полевой шпат
0,94
1,1
1,3
1,01
1,1
4,22
Кварциты
6,8
-
-
0,33
0,23
0,5
Глинистый цемент
4,0
1,2
-
1,11
1,40
1,4
Обломки гидрогетитовых
мелкооолитовых руд
-
-
-
2,0
1,2
-
Циркон
-
-
0,09
Ед. зерн.
0,001
-
Курскит
-
0,01
-
-
0,001
-
Ед. зерн.
-
-
-
-
0,01
Кальцит
-
2,6
Ед. зерн.
-
-
Ед. зерн.
Гетит
-
1,5
-«-
-
-
-«-
Гидрогетитовые оолиты
Шамозит-гидрогетитовые
оолиты
Сидерит
Пирит
Глауконит-шамозитовый
цемент
Шамозитовый цемент
Подолит
138
Ед. зерн. Ед. зерн. Ед. зерн.
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Рис. 2. Распределение оксидов в технологических типах руд Бакчарского месторождения
I.
Глауконит-гидрогетитовая руда с сидерит-лептохлоритовым цементом (7,1 %);
Плотная гетит-гидрогетитовая руда с сидеритовым цементом (1,5 % от общего объеII.
ма руды);
III.
Слабо сцементированная гидрогетит-лептохлоритовая руда с лептохлоритовым корковым, коровым цементом или базальным цементом (30,3 %);
IV.
Слабо сцементированная гидрогетитовая руда с базальным лептохлоритовым цементом (41,5 %);
V.
Слабо сцементированная гетит-гидрогетитовая руда с незначительным количеством
гизингеритового, хлоритового, или сидеритового корково-сгусткового цемента (12,6 %);
Слабо сцементированная перемытая рыхлая гидрогетитвая руда с базальным лептохлоVI.
ритовым цементом (7,0 %).
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Рис. 3. Минеральный состав технологических типов руд Бакчарского месторождения
Глауконит-гидрогетитовая руда с сидерит-лептохлоритовым цементом (7,1 %);
Плотная гетит-гидрогетитовая руда с сидеритовым цементом (1,5 % от общего объема
руды);
Слабо сцементированная гетит-гидрогетит-лептохлоритовая руда с лептохлоритовым
корковым, коровым цементом или базальным цементом (30,3 %);
Слабо сцементированная гидрогетитовая руда с базальным лептохлоритовым цементом
(41,5 %);
Слабо сцементированная гетит-гидрогетитовая руда с незначительным количеством гизингеритового, хлоритового, или сидеритового корково-сгусткового цемента (12,6 %);
Слабо сцементированная перемытая рыхлая гидрогетитвая руда с базальным лептохлоритовым цементом (7,0 %).
139
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В 2009 г. опубликовал результаты петрохимических исследований оолитовых железных руд России и стран СНГ Г.Б. Князев (2009). Основные выводы
его работы говорят о том, что бакчарские железные руды вполне соответствуют
среднему типу оолитовых железных руд бывшего СССР. Все они делятся на три
условных типа: оксидные, силикатные и карбонатные. Главные факторы, определяющие состав руд, определены им как терригенное (F2) и хемогенное (F1)
осадконакопление. При этом в оксидных рудах доминируют подтипы FeO и
Fe2O3; карбонатные руды определяются активностью П.П.П., СаО, MnO и Fe2O;
силикатные руды определяются активностью SiO2 и Al2O3. С учетом того, что
примесь терригенного материала в рудах изученных нами разрезов была минимальна, а привнос терригенного материала лишь разубоживает первичную хемогенную субстанцию, порождающую оолитовые железные руды, но не создает
ее, исследования Г.Б. Князева (2009) вполне согласуются с нашими выводами о
наличии двух исходных типов железных руд на Бакчарском месторождении.
Геохимические особенности основных типов железных руд.
Применение современных прецезионных аналитических методов позволяет несравнимо более точно определить содержание и особенности распределения широкого спектра микроэлементов в бакчарских рудах. Для получения объективной геохимической картины мы взяли средние содержания микроэлементов в двух основных, описанных выше, генетических типах железных руд Бакчара (табл. 3).
Анализ таблицы 3 и отстроенной по ее данным спайдерграммы (рис. 4, а),
позволяет выделить пять условных групп и соответствующих им уровней концентрации микроэлементов.
В первую группу с максимальной концентрацией микроэлементов (от 928
до 2500 г/т) входят элементы-спутники железа – Ti, V и Mn.
Вторая группа с содержаниями от 172 до 220 г/т представлена B, Cr, Zn,
Ba, Ce, которые характеризуются смешанной геохимической специализацией
(рассеянные, рудные, акцессорные).
Третья группа с содержаниями от 31,4 до 103,4 г/т имеет еще более сложный состав геохимической специфики и представлена Li, Y, Co, Se, Ni, Rb, Sr,
Zr, Nd, Pb.
Четвертая группа с содержаниями от 1,62 до 17,4 г/т является наиболее
многочисленной и сложной по составу – Ho, Hf, Sn, Tb, Ge, W, U, Sb, Eu, Be, Cr,
Yb, Er, Mo, Nb, Dy, Ga, Sm, Th, Cu, Gd, Pr.
Пятая группа содержится в количествах от 0,0908 до 0,572 г/т и представлена Cd, In, Ag, Tl, Bi, Lu, Ta, Tm.
140
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 3
Средние содержания микроэлементов в зеленовато-серых микроолитовоглинистых и бурых кристаллическизернистых оолитовых
(гетит-гидрогетитовых) рудах Бакчарского месторождения (г/т)
№
п/п
Элементы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
Li
Be
B
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Cs
Ba
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Hf
Ta
W
Tl
Pb
Bi
Th
U
Разновидности железных руд
Зеленовато-серые микрооли-товоБурые оолитово-кристаллически-зернистые
глинистые (ср. из 5 ан.)
(ср. из 5 ан.)
33,4
4,5
3,34
3,325
188
83,25
33,4
25,25
2500
1226,25
928
1051,5
212
249,25
1558
977
40,8
31
77,4
69
15,4
12
190
123
14,8
9,925
2,06
4,5825
103,4
29,55
77,2
42,5
31,4
39,25
74,8
57
7,48
9,925
5,22
11,9
0,1414
5,44
0,0908
5,555
0,1234
5,84
1,92
7,125
3,08
11,625
3,64
7,75
220
106,75
60,2
62
172
159,75
17,4
24,5
67,8
72
15
22
3,1
11,4
15,4
23,25
2
10,775
9,44
19,5
1,62
10,925
4,28
13,925
0,572
10,435
3,64
14,625
0,538
10,7875
1,78
11,675
0,548
11,5
2,36
13,2
0,43
11,5675
42,2
42,5
0,44
12,32
15
24,75
2,44
14,075
Примечание: анализы выполнены в аккредитованном ХАЦ «Плазма» (г. Томск);
141
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
метод анализа – количественный масс-спектральный с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS)
Таким образом, для двух основных типов руд Бакчара характерен весьма
широкий и пестрый по составу перечень микроэлементов с выраженным доминированием сидерофилов, целого ряда редких, рудных, всего спектра редкоземельных, щелочноземельных и радиоактивных элементов.
Характер ломанных кривых на спайдерграмме позволяет отметить следующее. На левом фланге спайдерграммы (от Li до Nb) кривые зеленоватосерых и бурых оолитовых руд практически идентичны друг другу. Имеются
лишь некоторые различия в содержании Li, B, Ti, Mn, Ge, Rb, Sr.
В средней части спайдерграммы наблюдается заметная разница в конфигурации кривых, обусловленная существенными различиями в содержании Mo,
Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs и Ba. В бурых оолитовых рудах содержания этих микроэлемнтов заметно выше нежели в зеленовато-серых. Для интервала спайдерграммы от Ba до Sm конфигурация кривой снова близка к идентичной. А правый фланг спайдерграммы, начиная от Sm и до Tl, характеризуется примерно
одинаковым уровнем содержаний для Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf,
Ta и W в бурых рудах и пропорциональным постепенным уменьшением их в
этом ряду у зеленовато-серых руд. Крайняя правая часть спайдерграммы в ряду
микроэлементов от Pb до U характеризуется однотипностью кривой, но заметной дисперсией содержаний Tl, Bi и U.
В целом подобное распределение содержаний микроэлементов может быть
охарактеризовано как близкое к однотипному, свидетельствующему о генетическом родстве сравниваемых типов железных руд, но для которых имеются заметные различия в накоплении Li, Ge, Rb, Sr, Mo, Ag, Gd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, а
также Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Tl, Bi и U. Как видим, в этот ряд в
основном входят щелочноземельные, рудные, редкоземельные и редкие микроэлементы, которые, как следует предполагать, отражают специфику формирования зеленовато-серых и бурых оолитовых железных руд при доминирующей
общности их происхождения, просматриваемой достаточно уверенно.
Для целей сравнения средних составов зеленовато-серых и бурых оолитовых железных руд с формационно- и фациально близкими, а также и разнотипными образованиями, полученные геохимические данные были нормированы по
содержаниям микроэлементов в морской воде, осадочных породах (глинах и
сланцах) и среднему составу пород земной коры (рис. 4, б, в, г). Анализ этих
спайдерграмм позволил установить следующие черты геохимического сходства
– различия.
Нормирование микроэлементного состава руд по средним составам глин и
сланцев (рис. 4, б) так же уверенно фиксирует обогащенность их по всем анализируемым элементам, но с заметно меньшей разницей, нежели при сравнении с
142
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
морскими водами. Наиболее резкие положительные пиковые содержания здесь
характерны для Sc, V, Zn, Ge, Y, Mo, Ag, Cd, In, Sb, Eu, Tb, Ho, La, Tl Bi. Наиболее низкие содержания отмечаются для Li, Ti, Cu, Ga, Rb, Sr, Cd, Sn, Cs, Ba,
Hf и Тa. А наиболее существенные расхождения между сравниваемыми типами
руд характерны, как и в выше охарактеризованных случаях, для микроэлементов, расположенных в центральной части и правом фланге спайдерграммы.
Нормирование микроэлементного состава руд по среднему составу пород
земной коры (рис. 4, в) так же показало на их явно повышенный фон и с такой
же амплитудой дисперсий, что и в случае с глинами и сланцами. Однако различия в содержаниях микроэлементов в зеленовато-серых и бурых оолитовых рудах здесь проявлены наиболее значимо при общем сходстве конфигурации двух
кривых. Наиболее резкие количественные расхождения характерны для ряда
микроэлементов от Мо до Ва в средней части спайдерграммы и от Sm до U – в
правой ее части.
Относительно геохимического профиля морских вод (рис. 4, г) оба типа
железных руд характеризуются повышенными в разы и порядки содержаниями
всех определенных микроэлементов. При этом минимальные концентрации, относительно морских вод характерны для Li, B, Sr, W, Rb, средние – для Cu, Mo,
Ag, Cd, Sn, Ba, Bi и U; максимальные – для Be, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Zn, Ga,
Ge, Y, Zr, Nb, In, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Cd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Tl, Pb, Bi и
Th. Конфигурация кривых обоих типов руд близка к идентичной. Наиболее
ощутимые различия между ними фиксируются для микроэлементов Mo, Ag, Cd,
In, Sr, Sb, Cs, Ba в центральной части спайдерграммы и для Eu, Dy, Ho, Er, Tm,
Yb, Lu, W, Tl, Bi и U – в ее правой части, что свидетельствует об определенной
специфике в геохимических обстановках формирования руд.
Редкоземельные элементы. Согласно разработкам В.А. Шатрова с соавторами (2005) и других исследователей, в литогеохимии дифференциация лантаноидов в осадочном процессе проявляется в изменении их состава и масс при
переносе пресными и морскими водами в растворенном, сорбированном состояниях и в составе обломочного комплекса. Результатом является фракционирование редких земель на первоначальном профиле седиментации: в составе центральных частей бассейна преобладают тяжелые REE совместно с иттрием, перенос которых осуществляется преимущественно в растворенном виде; в прибрежных условиях преимущественно накапливаются легкие редкие земли, входящие в состав обломочного комплекса. Ряд REE от La до Pr относится к легким, от Nd до Dy – к средним, и от Ho до Lu и Y – к тяжелым редким землям.
Основным критерием, по которому оцениваются спектры REE, является Σ(REE
+ Y), часто проявляющемся в уменьшении значения суммы в осадке с удалением от береговой линии и углублении бассейна.
143
Рис. 4, а, б, в, г: а – среднее содержание микроэлементов в зеленовато-серых и бурых оолитовых железных
рудах Бакчара; б – то же, нормированное по осадочным породам (глинам, сланцам; по Виноградову, 1962); в –
то же, нормированное по среднему составу пород земной коры (по Виноградову, 1962); г – то же, нормированное по составу морской воде (по Гольбергу, 1963).
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
144
Рис. 5, а, б, в, г: а – Спайдерграммы распределения лантаноидов в средних составах зеленовато-серых и бурых оолитовых железных рудах Бакчара; б – то же, нормированное по составу осадочных пород (глины,
сланцы) (по Виноградову, 1962); в – то же, нормированное по среднему составу пород земной коры (по Виноградову, 1962); г – то же, нормированное по составу морской воды (по Гольбергу, 1963).
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
145
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
На графике распределения REE в рассматриваемых типах руд (рис. 5, а)
отчетливо видно геохимическое родство этих руд; очевидное количественное
преобладание легких лантаноидов над средними и тяжелыми и пропорционально нарастающие количественные различия между бурыми и зеленовато-серыми
оолитовыми рудами в ряду легкие – средние – тяжелые REE. В указанном ряду
содержание лантаноидов у бурых руд максимально, а у зеленовато-серых – минимально. Подобные особенности распределения REE можно, по-видимому,
оценивать как результат трансгрессивно-регрессивных колебаний уровня воды
бассейна седиментации, учитывая сонахождение руд в одном разрезе, и связанное с этим перемещение береговой линии. По сложившимся представлениям,
преобладание легких REE над средними и тяжелыми должно свидетельствовать
о близости этой береговой линии, если только не работали другие факторы. А
разница в содержании средних и тяжелых REE в бурых и зеленовато-серых рудах обусловлена различиями окислительно-восстановительного потенциала среды.
Нормирование средних содержаний REE в зеленовато-серых и бурых железных рудах по морской воде, осадочным породам и среднему составу земной
коры (рис. 5, б, в, г) показывает на многопорядковое их превышение в железных
рудах по отношению к морской воде, которое, по-видимому, сложно объяснить,
если считать основным источником редких земель морские воды. По отношению к осадочным породам (глинам, сланцам) содержание REE в рудах превышает порядок и сохраняет количественные расхождения средних и тяжелых
лантаноидов в обоих типах руд, отмеченные на рисунке 5, а. По отношению к
среднему составу пород земной коры концентрация REE в железных рудах несколько превышает один порядок с повышением контрастности содержаний
лантаноидов в бурых и зеленовато-серых рудах.
Радиоактивные элементы. В ряду повышенных концентраций широкого
перечня микроэлементов железных руд Бакчара находятся U и Th. Судя по
спайдерграммам рисунка 4, явно доминирует в этой паре торий с превышением
концентраций над ураном в 4-6 раз. Причем, наиболее богатыми содержаниями
U и Th отличаются бурые руды. На наш взгляд фоновые содержания Th порядка
15-20 г/т заслуживают внимания при дальнейшем изучении бакчарских руд на
предмет выявления их более существенных скоплений, возможно имеющих
промышленное значение.
Основные выводы:
1. В данной статье предлагается новая геолого-тектоническая модель формирования оолитовых железных руд ЗСЖБ на примере Бакчарского месторождения. Эта модель органично сочетает в себе трансгрессивно-регрессивный механизм с синхронным формированием системы разрывных структур, поражающих естественную слоистость юрско-раннемеловых толщ заложением листри146
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ческих сбросов и разрывов домино, обусловивших совокупный результат массового железонакопления в полосе ЗСЖБ. Расчленение ложа морского бассейна в
совокупности с трансгрессивно-регрессивными циклами, обусловили оптимальный водный (гумидно-аридный) режим и наличие структурно-геохимических
ловушек для железонакопления. В то же время данная модель позволяет, наряду
с традиционными источниками рудного вещества – производными кор выветривания, предполагать широкое участие в рудном процессе притока диагенетических и катогенных растворов, а возможно и более глубинных эманаций.
2. Детальное изучение структурно-текстурных особенностей полных разрезов железоносных толщ Бакчара не только не противоречит предлагаемой модели, но и подтверждает ее правомерность наличием двух исходных типов железных руд (зеленовато-серых и бурых оолитовых железняков), из которых первый, по-видимому, является основным продуцентом оолитов – главных концентраторов железа. Отсутствие выраженной слоистости, наличие теневых и явных
мелкобрекчиевых текстур у зеленовато-серых (глинистых) железняков, напрямую говорит о необычной, спровоцированной трансгрессиями, тектонической
обстановке в момент формирования литолого-структурных ловушек и рудоносных растворов → коллоидов → гелей → и рудных залежей. Сбросовые подвижки блоков подстилающих толщ сопровождались массовым взмучиванием, дроблением литифицированных пород и свежих осадков и впрыскиванием рудоносных растворов, формированием взвесей, оседающих в неровностях рельефа полосы железооруденения.
На регрессивной составляющей циклов главенствовало эвапоритовое засоление формировавшейся системы заливов и лагун выветривания и частичный
размыв накопившихся трансгрессивных рудных залежей.
3. Установленные петро- и геохимические особенности подтверждают существование двух исходных типов оолитовых железных руд и соответствующих
им обстановок, между которыми устанавливается как отчетливое исходное генетическое родство, так и признаки контрастных различий, обусловленных разницей в фациальных условиях формирования.
4. Широкий спектр микроэлементов бакчарских руд и уровень их содержаний, намного превышающие концентрации этих микроэлементов в осадочных
породах и средних составах пород земной коры, на наш взгляд, не укладываются в традиционную схему формирования оолитовых железных руд как чистых
продуцентов простого переотложения мел-палеогеновых кор выветривания. Эта
схема требует переосмысления и проверки на возможное участие эндогенного
фактора рудообразования (Гринев, 2004-2009).
5. Расшифровка генезиса бакчарских железных руд способна дать мощный
толчек к выявлению сопутствующего парагенного им и возможно масштабного
оруденения – Mn, U и Th, Al, МПГ, РЗЭ, УВ и др. В этой связи следует отметить
147
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
тот факт, например, что керн многих скважин (особенно западного участка),
пройденных по глинисто-алевритовым толщам, подстилающим железорудные
горизонты, источает сильный и резкий запах нефти, характеризуется маслянистым состоянием, которые не исчезают даже при длительном его хранении на
открытом воздухе. Примазки и вкрапления битумоидов, обнаруженные в зеленовато-серых глинисто-микроолитовых железняках, так же, по-видимому, являются неслучайными.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Гринев О.М. Проявления аргиллизитовой формации как индикатор наличия новых месторождений рудного и углеводородного сырья в Томской
области // Материалы I научно-практической конференции «Проблемы и
перспективы развития минерально-сырьевого комплекса и производительных сил Томской области». – Томск-Новосибирск, СНИИГГиМС, 2004. –
С. 195-197.
Гринев О.М., Прокопьев B.C. Новые данные о гидротермальных образованиях позднемезозойского возраста Томского рудного района // Проблемы
геологии и разведки месторождений полезных ископаемых: Материалы
геологической конференции, посвященной 75-летию со дня основания кафедры разведочного дела и специальности «Геология и разведка м.п.и.». –
Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – С. 31-37.
Гринев О.М., Зырянова Л.А., Прокопьев B.C., Гринев P.O., Кравцов В.В. О
травертинах, белых и синих глинах и антраксолит-сидерит-аргиллизитовых
жилах Томского рудного района // Материалы межрегиональной научнопрактической конференции «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы и предприятий ТЭК Сибири». – Томск: Изд-во ТПУ.
2005. – С. 327-348.
Гринев О. М. Геологическая изученность и проблемы освоения железных
руд Бакчарского месторождения // Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы и предприятий ТЭК Сибири. Материалы межрегиональной научно-практической конференции. – Томск: Изд-во ТПУ,
2007. – С. 72-81.
Гринев О.М. Освоение железорудных гигантов томского Приобъя - путь
назревшего промышленного преображения Западной Сибири // 6-я международная выставка «Недра-2009». Тезисы научно-технической конференции «Перспективы создания новых горнорудных районов на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке». – М.: Геоинформмарк, 2009. – С. 37-41.
Западно-Сибирский железорудный бассейн. – Новосибирск: Изд-во СО АН
СССР, 1964. – 448 с.
148
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Краткий справочник по геохимии. Войткевич Г.В. и др. – М.: Недра, 1970.
– 280 с.
8. Князев Г.Б. Формация осадочных железных руд и место в ее составе железных руд Западно-Сибирского бассейна // Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы и предприятий ТЭК Сибири: Материалы
межрегиональной научно-практической конференции и Круглых столов. –
Томск: ЦНТИ, 2009. – С. 180-187.
9. Николаева И.В. Бакчарское месторождение оолитовых железных руд. –
Новосибирск: Наука, 1967. – 130 с.
10. Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция (Под. ред.
Ю.Г. Леонова, Ю.А. Воложа). – М.: Научный мир, 2004. – 526 с.
11. Подобина В.М., Татьянин Г.М., Кривенцов А.В., Ксенева Стратиграфическое положение и особенности формиров железорудных горизонтов на
территории Томской области // Пробл. геологии и разведки месторождений
полезных ископаемых: Матери геологической конференции, посвященной
75-летию со дня основ кафедры разведочного дела и специальности «Геология и разве м.п.и.». – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – С. 115-120.
12. Шатров В.А., Сиротин В.И., Войцеховский Г.В., Зеленская А.Н. Реконструкция обстановок осадкообразования отложений девона геохимическими
методами (на примере опорных разрезов Воронежской антеклизы) // Геохимия, 2005, № 8. – С. 856-864.
7.
149
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ИСТОРИЯ РУДНОГО ПРОМЫСЛА В СИБИРИ
В.А. Домаренко
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: domarenkova@ignd.tpu.ru
История освоения Сибири ярка и своеобразна. Это особенно заметно на
примере открытия и использования ее минеральных богатств и, в первую очередь, алмазов, золота и других драгоценных, редких металлов, а впоследствии
углеводородного сырья. Чтобы начать их добычу, России в свое время потребовалось значительно больше времени и усилий, чем, скажем, западноевропейским государствам при освоении природных богатств своих территорий. И это
не только потому, что Россия долгое время отставала в техническом отношении.
Трудности изучения Сибири были вызваны и крайне слабой заселѐнностью ее
огромных просторов, отсутствием дорог и т.д. В этой связи нельзя не восхищаться героическими усилиями отечественных исследователей — землепроходцев, инженеров-горняков, учѐных в борьбе за этот суровый, но благодатный
край.
В истории освоения минеральных ресурсов Сибири можно выделить четыре крупных этапа [2].
Первый этап охватывает XV—XVII вв. и характеризуется знакомством с
краем и открытием ряда месторождений полезных ископаемых.
Второй этап, включающий XVIII — начало XIX вв., знаменуется развитием в Сибири казенного горнорудного промысла, основанного на подневольном
и чаще всего каторжном труде.
Третий этап падает на XIX — начало XX вв. и отмечается расцветом золотодобычи и попытками капиталистической индустриализации Сибири.
Четвѐртый этап связан уже с послереволюционной эпохой, когда началась
индустриализация Сибири. Именно в этот период проводятся и наиболее интенсивные поиски и разведка цветных, драгоценных и редких металлов, в сферу
народного хозяйства страны в больших масштабах вовлекаются сибирская
нефть, уголь, уран.
Поиски минерального сырья были начаты в нашем государстве очень давно. Еще во второй половине XV в. великий князь московский Иван III вызывал
из западных стран всевозможных специалистов, и прежде всего горного дела,
для организации на Руси поисков металлов, и особенно драгоценных. Этот государственный деятель был уверен, что в недрах земли русской залегают различные металлы, в том числе золото и серебро. Он впервые послал три большие
экспедиции и в район, лежащий между р. Печорой и низовьями р. Оби — в Се150
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
верный и Полярный Урал и Зауралье, или в Югру, как тогда называли этот край.
Экспедицию 1480 года, в которой участвовало несколько тысяч человек, в том
числе большое количество специалистов горного дела, возглавлял князь Иван
Курбский-Чѐрный и воевода Салтыка Травин.
Это было первое «массированное» и целенаправленное проникновение
русских в Зауралье и Сибирь, преследовавшее определенные цели — поиски
драгоценных металлов. Хотя по целому ряду причин экспедиции не дали ощутимых результатов, ими был открыт целый ряд месторождений серебряных и
медных руд, освоение которых началось лишь 150 лет спустя.
Постепенно продвигаясь вглубь Восточной Сибири, землепроходцы достигли бассейна одной из крупнейших сибирских рек — Лены. Уже в 20-х годах
XVII в. воеводы из Тазовского и Туруханского острогов снаряжали специальные
экспедиции для изучения и освоения новых территорий. В 1630 г. служилый человек Михайла Васильев с группой казаков, поднявшись вверх по Нижней Тунгуске и спустившись затем к низовьям Вилюя, вышел к Лене. Незадолго до него,
в 1628 г., казак Василий Бугров попал на Лену с верховьев Ангары. В 1632 г.
сотник Бекетов основал Якутск. Буквально с первых лет своего существования
поселок стал быстро расти и вскоре превратился в крупный торговый центр.
Начав заселять Сибирь в начале XVI в., выходцы из Руси примерно через
полтора столетия уже превысили численностью коренное население. Это были,
главным образом, служилые и торговые люди, промышленники, охотники, пашенные крестьяне. В первое время они оседали и в районе Тобольска, Тюмени,
Енисейска, Красноярска, Иркутска, а также в поселениях по Илиму, в верховьях
Лены и т. д. И только в XVIII в. началось постепенное заселение степных и лесостепных районов Южной Сибири (Алтай, Минусинские степи, Прибайкалье и
Забайкалье), ставших в дальнейшем основными горнопромышленными центрами этого обширного края.
К началу XIX в. Россия добывала золото из алтайского и нерчинского золотистого серебра, а также из рудников Березовского коренного месторождения.
В 1814 г. Берѐзовский штейгер Л. И. Брусницын открыл замечательный метод
получения золота из россыпей, обнаруженных на Урале. В результате перехода
к отработке россыпного золота отсталая в промышленном отношении Россия за
короткий срок заняла первое место в мире по производству этого драгоценного
металла.
Интересно, что во многих странах вспышки золотодобычи тоже были связаны с открытием новых золотоносных районов. Так было с калифорнийским
золотом (1848 г.), с австралийским (1851 г.), богатейшими месторождениями золота в Трансваале в Южной Африке (1886 г.), на Клондайке (1896 г.). Большую
роль в развитии золотодобычи в России сыграл также сенатский указ, подготовленный известным руководителем горной промышленности А.Ф. Дерябиным:
151
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
«О предоставлении права всем Российским подданным отыскивать и разрабатывать золотые и серебряные руды с платежом в казну подати». Изданный в 1812
г., он возрождал петровские горные свободы для всех сословий, отмененные в
свое время Екатериной II.
Деятелей горнодобывающей промышленности все больше и больше начинали интересовать геологическое строение Сибири, а также общая оценка полезных ископаемых этого края. С этой целью в Сибирь ехали крупные геологи,
учѐные. В то же время туда направлялись различные комиссии, чтобы разобраться во всѐ ухудшавшемся положении на казенных заводах Алтая и Восточной Забайкалья. В их состав входили и крупнейшие отечественные геологи того
времени: Г.П. Гельмерсен, Г.Е. Щуровский, П.А. Чихачев, Д.А. Кулибин и др. В
это время закладывались капитальные основы геологических представлений о
строении Сибири. Главенствующее место в них занимали плутонические идеи,
послужившие основой разработанной в конце этого периода контракционной
гипотезы развития Земли.
В конце первой половины XIX в. различные районы Сибири, особенно
горнопромышленные, где концентрировались казенные рудники и заводы, детально изучает ряд отечественных ученых (Щуровский, Чихачев, Озерский и
др.). Особенно большое значение имеют геологические исследования профессора Московского университета Г.Е. Щуровского. Так же как и Гумбольдт, он различал в Сибири две самостоятельные горные системы: меридиональную (Урал,
Кузнецкий Алатау, Салаир) и широтную (Алтай и его многочисленные ответвления). Щуровский полагал, что на Алтае преобладает развитие гранитов и
кварцевых порфиров, и связывал с последними (как и Гумбольдт) образование
многочисленных медных и серебросвинцовых месторождений. В Кузнецком
Алатау, по Щуровскому, наибольшее развитие имели диориты, среди эффузивов
широкое распространение получили основные и средние их разности. Для этих
меридиональных сооружений характерны железорудные месторождения, сходные с уральскими. Шуровский связывает с диоритами золотоносность Кузнецкого Алатау. Он выделяет силурийские, девонские и нижнекаменноугольные
обложения, слагающие Алтайские структуры, и отмечает интенсивный метаморфизм этих отложений, обусловленный активной магматической деятельностью.
Исключительное развитие на Урале и в Сибири золотодобычи, имевшее
место в первой половине XIX в. отрицательно сказалось на состоянии других
отраслей горной промышленности. Частный капитал, привлеченный сибирским
золотом, в конечном итоге «подавил» деятельность казенных горнорудных
предприятий Сибири — сначала Нерчинских, а затем и Алтайских. В полный
упадок пришла цветная металлургия, развитие черной металлургии сильно задержалось. Ряд чугунолитейных и железоделательных заводов, особенно тех,
152
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
которые находились вдалеке от магистральных путей, например Ирбинский и
Томский заводы закрываются, другие часто меняют не только профиль своей
деятельности, но и владельцев, переходя в основном в частные руки. Огромные
прибыли, получаемые золотопромышленниками, ни в какое сравнение не идут с
прибылями владельцев железоделательных и сталелитейных заводов.
Железоделательные заводы, которые все же строились в Сибири в XIX в.,
мало чем отличались по своей производительности и оборудованию от построенных в XVIII в. на Урале. Таким был казенный Гурьевский завод на Алтае, открытый в 1820 г. и работавший до 1909 г. Этот завод находился в особо благоприятном месте — в самом центре Алтайского горнопромышленного района.
Сырьем для него служили не только салаирские бурые железняки, но и магнетитовая руда, поступавшая с Сухаринского рудника.
В 1847 г. в Восточной Сибири был открыт еще один казенный Николаевский чугунолитейный и железоделательный завод, функционировавший с перерывами до 1923 г. Он работал на магнетитовой руде Ангарских месторождений
(Красноярском, Ермаковском, Делоновском, Кежемском и пр.), расположенных,
как и Николаевский завод, вблизи с. Братское. Уже через 9 лет после пуска этот
завод приобрел крупный сибирский золотопромышленник Трапезников, который через 16 лет продал его купцу Лаврентьеву. Затем завод еще несколько раз
переходил из рук в руки, лишний раз, свидетельствуя о том, что в то время металлургическое дело в Сибири являлось далеко не таким прибыльным, как золотопромышленность или добыча пушнины.
В 1867 г. был пущен Абазинский (Абаканский) чугунолитейный и железоделательный завод, построенный купцом Кольчугиным непосредственно в районе Абаканского магнетитового месторождения. Завод просуществовал до 1917
г. К 80-м годам, кроме доменных печей, здесь работали три пудлинговые печи,
четыре сварочные, одна калильная, одна сталетомительная, одна вагранка, три
кричных горна, 44 кузнечных, три паровых молота, три стана для прокатки железа, слесарная мастерская, шесть паровых машин. Заводские изделия обладали
довольно высоким качеством; на заводе выпускалось даже художественное литье. Toпливной базой заводу служил лес.
Вторая половина XIX и начало XX в. характеризуются новым оживлением
горнодобывающей промышленности Сибири. Правда, в основе ее лежит уже частный капитал. Именно он положил начало эпохи капиталистической индустриализации Сибири. Переходным этапом к этому новому периоду в развитии
хозяйства края стали события середины 50-х годов. В это время государственные горные организации ведут тщательные поиски и разведку месторождений
железных руд, расположенных на территории Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Обстоятельной разведке подвергается Тельбесская группа железорудных
месторождений, открытая еще в XVIII в. Запасы железной руды в ней, опреде153
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ленные в 1,3 млн. т, могли надолго обеспечить работу как Томского, так и Гурьевского заводов. Вблизи месторождения Тельбесской группы в это время была
начата самая предварительная разведка месторождений каменных углей Кузбасса.
Строительство Транссибирской железной дороги в 80 — 90-х годах возродило интерес к ископаемым богатствам Сибири. При этом большое внимание
обращалось на ранее открытую группу месторождений железа. В различных
районах Приангарья был проведен большой комплекс поисково-разведочных
работ, во время которых удалось обнаружить Седановское, ИроекКасьяновское, Коршуновскoe, Шестаковское и другие магнетитовые месторождении (на рудах этого типа работал Николаевский завод). К концу 90-х годов в
бассейне Ангары и Илима, вблизи Братского острога, был открыт довольно
крупный железорудный район, известный сейчас под названием АнгароИлимской группы месторождений.
Медленно, но неуклонно вовлекалась Сибирь в орбиту индустриализации.
В конце XIX в. государственные органы вновь возвращаются к изучению и разведкам кузнецких углей и железорудных месторождений Тельбесской группы.
Вскоре была принята программа обширных и разнообразных исследований этих
районов, включающая геологическую съемку, поиски геофизическими методами и детальную разведку на перспективных площадях. Работы по этой программе велись в течение трех лет. За время на Тельбесском железорудном месторождении было пройдено три шахты, штольня с большим количеством выработок, 36 глубоких шурфов и несколько алмазных буровых скважин.
Настойчивое проникновение иностранного капитала в Сибирь заставило
отечественных предпринимателей вновь обратить на неѐ особое внимание. В
1913г. организуется акционерное общество Кузнецких каменно-угольных копей
и металлургических заводов (Копикуз). Его возглавил брат крупнейшего царского сановника — Трепов. Во главе геологической службы Копикуза встал хороший знаток полезных ископаемых Сибири профессор П.П. Гудков. Изучением
углей Кузбасса начал заниматься специалист по геологии углей Л.И. Лутугин.
Копикуз провел в короткие по тому времени сроки огромный комплекс
разнообразных геологических исследований и разведочных работ. Детальной
геологической съемке подверглась площадь более 500 км2, причем эта съемка
сопровождалась магнетитометрическими рекогносцировочными поисками и топографической полуинструментальной съемкой. Эти работы вели студенты последних курсов Томского технологического института. На многих месторождениях (Темиртау, Одра-Баш, Улутау, Большая гора и других) были проведены
детальные геофизические наблюдения, оконтурившие многочисленные и разнообразные магнитные аномалии.
В период деятельности Копикуза приступили к освоению центральных
154
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
угольных районов бассейна. С 1913 г. разработки велись в Кемеровском угольном районе, а с 1914 г.— в пределах нынешнего Ленинского угольного района.
В 1917 г. во всех угольных районах Кузбасса было добыто около 1500 тыс. т каменных углей.
Изучением Кузбасса в эти годы энергично руководил Л.И. Лутугин. Вместе с ним работали А.А. Попов, В.М. Яворский и многие другие геологи и горные специалисты. Оценка геологических запасов ископаемых углей всего бассейна, произведенная Копикузом в 1917 г. дала огромную по тому времени цифру — более 300 миллиардов тонн. По угольным запасам Кузбасс уже тогда вышел на одно из первых мест среди угольных бассейнов мира [3].
Как известно, к концу XIX в. казенная горная промышленность Сибири
влачила жалкое существование, и Россия удовлетворяла свои нужды в цветных
металлах исключительно за счет ввоза их из-за границы. Однако за два столетия
в старых горнопромышленных узлах на Урале, в Забайкалье и на Алтае была
заложена хорошая база для развития отечественной горной и геологоразведочной науки и практики. Были открыты многочисленные месторождения цветных
металлов и выявлены первые закономерности, определяющие их размещение в
земной коре, их состав и строение. Больше того, были выделены наиболее перспективные типы месторождений отдельных металлов, найдены многочисленные рудопроявления редких металлов, причем в Забайкалье — даже олова.
Характеризуя состояние научно-исследовательских работ по геологии Сибири, относящихся ко второй половине XIX и началу XX в., необходимо подчеркнуть их масштабность и высокий теоретический уровень. В этот период направления развития геологических исследований в Сибири определялись тремя
основными факторами: золотодобывающей промышленностью; строительством
Транссибирской железнодорожной магистрали; вовлечением Сибири в сферу
капиталистических интересов и связанными с этим первыми попытками индустриализации этого края.
Колоссальные работы велись по площадному геологическому картированию территорий, примыкавших к транссибирской магистрали, а также мест
предполагаемого строительства Южно-Сибирской и Туркестано-Сибирской железных дорог. Все эти районы Сибири были разделены на участки, закрепленные за отдельными геологами. Так, западно-сибирский участок находился в ведении К. И. Богдановича, А.К. Мейстера и др.; средне-сибирский — К.И. Богдановича, Л.А. Ячевского, П.К. Яворовского и др.; забайкальский — А.Н. Герасимова и В.А. Обручева; восточно-сибирский — Э.Э. Анерта, Л.А. Бацевича и др.
В основе исследований лежала геологическая съѐмка на инструментальной топографической базе. При этом велись специальные работы по стратиграфии,
петрографии и тектонике, для которых были разработаны общие единые принципы. В результате проведенных мероприятий был собран и обобщен огромный
155
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
фактический материал, ставший фундаментом дальнейших геологических исследований Сибири.
Этот материал был широко использован и пополнен при изучении геологии золотоносных территорий Сибири. Последние также были разделены на отдельные, золотоносные районы, каждым из которых занималась определенная
группа геологов. Например, Енисейский золотоносный район исследовали А.К.
Мейстер, Н.Л. Ижицкий и др.; Минусинский — Я.С. Эдельштейн, Л.А. Ячевский, Г.А. Стальнов и др.; Ленский — В.А. Обручев, А.Н. Герасимов, П.И. Преображенский; Амурский — Э.Э. Анерт, П.К. Яворовский, М.М. Иванов и др.
Стараниями этих выдающихся исследователей были получены ценные данные,
которыми пользуются и современные геологи. Это можно сказать о работах
А.К. Мейстера, хорошо известных специалистам, изучающим Енисейский кряж,
о работах Я.С. Эдельштейна, помогающих исследователям Минусинских впадин и окружающих их сооружений, о работах В.А. Обручева, чьи идеи о «древнем темени» Азии приобрели всемирную известность, и многих других.
В описываемый период был организован ряд весьма плодотворных экспедиций по изучению географии и геологии малодоступных районов Центральной
Азии. Их возглавляли В.А. Обручев, Н.М. Пржевальский, Г.Н. Потанин, П.К.
Козлов, П.А. Кропоткин и др., принесшие всемирную славу русской географической и геологической науке [1 – 4].
На рубеже XIX—XX вв. изучение геологии и полезных ископаемых Западной Сибири шло довольно быстрыми темпами, но почти без всякого плана: основная работа проводилась ведомствами, не связанными с краем. Положение
меняется с открытием в 1888 г. Томского университета. В нем было введено
чтение курса геологии и минералогии, а в 1889 г. утвержден и первый профессор по названной специальности — А.М. Зайцев. В том же году был открыт и
минералогический музей. Музей вел учебною и научно-исследовательскую работу и стал первой геологической ячейкой в Западной Сибири. Работники кафедры минералогии и музея впервые в Западной Сибири организовали систематические геологические исследования. Профессор А.М. Зайцев на средства университета совершил несколько геологических экспедиций в верховье р. Томи, на
Алтай, оз. Шира, в Минусинский край и описал некоторые золотые рудники
Кузнецкого Алатау. Свои наблюдения он изложил в небольших отчѐтах. Совместно с А.Н. Державиным и В.С. Реутовским он составил геологическую карту
Кузнецкого Алатау, сделал ряд петрографических определений коллекций горных пород Алтая и других районов. Хранитель музея А.Н. Державин исследовал
строение берегов р. Томи и местности вдоль тракта Томск — Барнаул — Кузнецк, составил геологическую карту территории Колывань — Бердск. В 1892 —
1894 гг. он принимал участие в работах Западно-Сибирской горной партии, изучая берега Томи от Оби до Томска, и дал схему геологического строения Куз156
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
нецкого бассейна, выяснив в общих чертах состав и условия залегания угленосной толщи и определив его возраст и границы распространения. В.А. Обручев
называл А.Н. Державина первым систематическим исследователем Кузбасса.
Богатые коллекции музея и материалы осуществленных в 1911 — 1915 гг.
минералогических исследований в районах Алтая и Минусинского края легли в
основу блестящей для своего времени работы П.П. Пилипенко «Минералогия
Западного Алтая». В Томском университете образуется группа научных работников — геологов и географов.
В 1901 г. при Томском технологическом институте (ТТИ) открывается геологическая кафедра, первыми выпускниками которой был М.А. Усов и Д.И.
Стрельников, создается коллектив учѐных во главе с В.А. Обручевым. На их
плечи легла значительная часть геологических исследований в Западной Сибири
в предреволюционный период. Работа геологов ТТИ отличалась тесной связью с
развивающейся экономикой Сибири
Поскольку основной отраслью сибирской горной промышленности была
золотопромышленность, учѐные института — В.А. Обручев, П.П. Гудков, М.А.
Усов, Л.Л. Тове — начали исследование золотоносных районов Сибири (Калбинский хребет, Мариинская тайга, Кузнецкий Алатау и др.), провели геологические экспертизы рудников и приисков, составили их геологические карты. С
1909г. В.А. Обручев начинает составление геологических обзоров золотоносных
районов Сибири, в которых основное внимание уделяет составу, генезису и размещению россыпных и коренных месторождений золота, а также перспективе
золотодобычи.
Постепенно интересы учѐных ТТИ распространяются и на другие полезные ископаемые: в 1913 — 1917 гг. по поручению Копикуза П.П. Гудков изучает Тельбесский железорудный район, a M.А. Усов в 1917 г. — Абаканское железорудное месторождение (Запорожченко, 1977 г.).
Ведущая роль в изучении минерально-сырьевой базы Сибири принадлежала Сибирскому геологическому комитету, возникшему в 1918 г. в Томске [1-7].
История его создания длительна и поучительна. Сооружение Транссибирской магистрали и быстрое промышленное развитие региона поставили перед
первым сибирским техническим вузом, особенно его горным факультетом, задачу обеспечения сырьем этого развития. Но задачу не могли решить преподаватели, совмещавшие учебную и научную работу. Всѐ, и организуемое хозяйство, слабая изученность недр, наличие научно-исследовательских сил (университет и технологический институт) — настоятельно требовало созания в Сибири
специального геологического учреждения. Эта идея неоднократно выдвигалась
сибирской геологической общественностью. Так, ВСОРГО (по настоятельной
просьбе сибирских золотопромышленников, предложивших взять на себя содержание учреждения) вело в течение 1885 г. переписку с Геолкомом России по
157
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
поводу создания в Иркутске отделения комитета. Подробный проект, предложенный Л.А. Ячевским, был доставлен в Петербург. Вопрос, однако, не получил
положительного решения ввиду «отсутствия средств» и «преждевременности».
На необходимость приближения геологов к местам промышленных разработок путем устройства в Сибири филиала Геолкома указал в 1907 г. и I Всероссийский съезд золото- и платинопромышленников. Записка исполкома съезда и
проект Л.А. Ячевского были переданы вновь на рассмотрение в Геолком. Отсутствие у правительства заинтересованности в организации Сибирской геологической службы, недоверие к местным учреждениям и научным работникам, централистская политика Геолкома послужили основными причинами, затормозившими дело.
И лишь хаос гражданской войны, как это не покажется странным, помог
сдвинуть дело с мѐртвой точки. В сентябре 1918 г. профессор ТТИ П.П. Гудков
и геолог Э.Э. Анерт внесли на рассмотрение Временного сибирского правительства вопрос об учреждении Сибирского геологического комитета (Сибгеолкома). Разработка проекта Сибгеолкома поручена П.П. Гудкову, по инициативе
которого в октябре 1918 г. в Томске созвано геологическое совещание. B работе
совещания приняли участие сибирские геологи и члены Геологического комитета России (После окончания летних геологических исследований в Сибири остались, отрезанные фронтами гражданской войны, 26 сотрудников Геологического комитета. Большинство избрало местом временного проживания г. Томск,
так как здесь в вузах были условия для научной работы) [3]. На совещании детально обсуждены проект организации Сибгеолкома, а также принципы его
взаимоотношений с Геологическим комитетом.
В процессе работы выяснились большие разногласия по ряду вопросов
между «сибиряками» и «петроградцами».
Не отрицая необходимости иметь в Сибири геологическое учреждение,
петроградские геологи возражали против его полной самостоятельности и даже
против его названия. Они говорили о несвоевременности такого решения, призывали учесть сложившееся в стране политическое положение и отсутствие базы для научной работы. Высказывалось опасение, что новое учреждение нанесѐт
удар по уже существующему в Петрограде Геологическому комитету.
Возражения П.П. Гудкова «петроградцам» строились на принципах «аполитичности науки», типичных для многих старых специалистов того времени.
Он утверждал, что «независимо от политического будущего России культурные
начинания будут находить живой отклик во всяком правительстве». В выступлении профессора М.А. Усова отмечалось, что наличие в Томске трѐх вузов,
особенно ТТИ с его хорошо оборудованными лабораториями и вспомогательными помещениями, даѐт возможность обеспечить нормальную работу Сибгеолкома при незначительных расходах на его содержание. В пользу создания си158
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
бирского геологического учреждения приводились ещѐ и те доводы, что оно
явится огромным шагом в культурной и научной жизни края, позволит привлечь
к разведке недр широкий круг лиц, объединит представителей кафедр вузов в
единый научный коллектив, даст возможность трудоустройства выпускникам
вузов.
В конечном счѐте, совещание приняло решение о создании Сибгеолкома.
Участие в совещании членов Геолкома оказало существенное влияние на структуру Сибгеолкома и направление его работы. Их знание геологии Сибири (все
петроградские геологи были членами Сибирской секции Геолкома) и опыт по
организации геологической службы помогли в решении многих вопросов.
В отличие от Геологического комитета, занимавшегося в основном теоретическими исследованиями, Сибгеолком создавался как учреждение научноприкладного характера, призванное «отвечать на вопросы экономической жизни
края». Это нашло отражение в положении о комитете и в программе исследований, которые включали изучение и учѐт минеральных ресурсов Сибири, создание архива по месторождениям полезных ископаемых, проведение гидрогеологических исследований, организацию областного музея по прикладной геологии
и кабинетов-музеев в главных горнопромышленных районах Сибири. Составление же геологической карты Сибири оставалось в ведении Геолкома. Его геологам представлялось право продолжать начатые ими работы и по изучению полезных ископаемых.
30 декабря 1918 г. штатное расписание и положение о Сибгеолкоме было
утверждено Временным правительством А.В. Колчака. Эту дату М.А. Усов считает днем официального открытия Сибгеолкома [7]. Назначенный директором
П.П. Гудков совместно с профессорами С.М. Курбатовым, А.В. Лаврским, Н.С.
Пенном и М.А. Усовым занялся организацией комитета и формированием его
личного состава.
Петроградские геологи не пожелали принять участия в работе Сибгеолкома из-за принципиального несогласия с идеей самостоятельности комитета. Они
организовали отдельную группу и решили продолжить работу, которая была
поручена им Геологическим комитетом весной 1918 г. Поэтому первый состав
Сибгеолкома был сформирован в основном из местных научных кадров. В него
вошли: временный директор, профессор П.П. Гудков, вице-директор, профессор
А.В. Лаврский, геологи V класса — М.К. Коровин (он же учѐный секретарь) и
И.П. Рачковский (он же заведующий музеем), геологи VI класса — горные инженеры К.Е. Габуния и К.Г. Тюменцев, ассистенты З.А. Лебедева и Н.Н. Павлов,
преподаватель Б.Л. Степанов, заведующая библиотекой Н.Ф. Толкачевская и заведующий топографическим бюро, межевой инженер И.Д. Андросов. Для выполнения программы летних исследований были приглашены в качестве сотрудников комитета профессора С. М. Курбатов и Н.С. Пенн, ассистенты уни159
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
верситета М.Ф. Нейбург и Л.Л. Солодовникова, стипендиаты А.М. Кузьмин и
Е.Е. Попов, а также горные инженеры А.В. Арсентьев, Е.Д. Писарев, Н.Н. Урванцев и И.А. Яшвили.
Летом 1919 г. было организовано 11 экспедиционных отрядов по изучению
наиболее важных полезных ископаемых — руд железа, золота, меди и каменных
углей — на доступных и перспективных месторождениях. Основное внимание
обращалось на поиск железных руд в юго-западной части Кузнецкого Алатау —
наиболее перспективной для развития горной промышленности — в связи с
планируемым строительством металлургического завода в Кузнецке. Сюда были
направлены 3 геологические партии: А.М. Кузьмина, К.Г. Тюменцева и Б.Л.
Степанова. М.А. Усов исследовал район Анжеро-Судженских каменноугольных
копей, провел геологическую съѐмку и детально изучил условия залегания угленосных толщ.
В связи с необходимостью обеспечения углем Северного морского пути в
низовья Енисея командировалась Норильская экспедиция Н.Н. Урванцева, которая обследовала выходы каменного угля в районе от оз. Пясино до Енисея [6,7].
Геологическую съѐмку Черемховского угольного бассейна вели М.К. Коровин,
Е.Д. Писарев, К.Е. Габуния и А.И. Турутанова. Дополнительно они обследовали
работающие копи для решения вопроса об увеличении их производительности.
На границе Ачинского и Минусинского уездов Енисейской губернии провѐл минералогические исследования меднорудных месторождений профессор
С.М. Курбатов. В Северо-Енисейском золотоносном округе профессор Н.С.
Пенн изучал геологические условия образования месторождений золота на известных уже рудниках для выяснения районов поиска новых золоторудных месторождений.
Летние работы Сибгеолкома проходили в очень трудных условиях. Две
экспедиции в северные районы Кузнецкого Алатау и Забайкалье не состоялись
вообще, а экспедиция И.П. Рачковского в Туву (Урянхайский край) вынуждена
была прервать исследования и вернуться в Томск.
На протяжении всего 1919 г. Сибгеолком вел большую переписку с земствами, отделами Географического общества и отдельными горными инженерами
относительно выбора объектов для первоочередных исследований, сбора геологических материалов от горных округов и акционерных обществ и составлению
минералогических коллекций.
Из вспомогательных учреждений Сибгеолкома в первый год его существования начали функционировать бюро учѐта месторождений полезных ископаемых, топографическое бюро и библиотека.
Ближайшей задачей бюро учѐта было составление кратких справок о всех
месторождениях полезных ископаемых, известных по литературным и достоверным неопубликованным данным. В справки включались геологические и
160
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
статистические сведения. Основное внимание было сосредоточено на сборе сведений о сибирской золотопромышленности. Заведующий бюро учета Е.Д. Стратонович, вошедший в состав Сибгеолкома осенью 1919 г., выработал методику
подсчета запасов золота на основе статистических данных. Деятельность топографического бюро ограничилась участием в работе Анжеро-Судженской и Черемховской партий и сбором необходимого картографического материала и инструментов. Основание библиотеки положил П.П. Гудков, передав в феврале
1919 г. в дар Сибгеолкому ряд книг по геологии Сибири. Библиотека приобретала книги из частных собраний, так что за год в еѐ фонде оказалось около 700
изданий. Из-за отсутствия помещения не был создан музей, работа его сотрудников заключалась в приведении в порядок материалов летних экспедиций. В
конце 1919 г. началась подготовка издательской деятельности комитета: редакционная коллегия в составе А.В. Лаврского и М.А. Усова приступила к изданию
своего печатного органа — «Известий Сибирского геологического комитета».
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Домаренко В.А., Боярко Г.Ю. Пшеничкин А.Я. Как это было. «Недра Сибири», 2008, с. 14 – 16.
ЛевченкоС.В.,Мозесон Д.Л. За рудами в Сибирь. М.: «Наука», 1978, 144с.
Запорожченко А.А. История организации геологической службы в Западной Сибири. Н-к, «Наука, 1977, 140с.
Славнин Д.П., Славнин В.Д. Из истории Томской геологической службы.
Сибирский геологический комитет. В сб. «100-летие горно-геологического
образования в Сибири». с.533-545
СоскинВ.Л. Культурная жизнь Сибири. Первые годы. Н-к. «Наука», 1971
Урванцев Н.Н. Открытие Норильска. «Наука», 1981, 174 с.
Усов М.А. История учреждения Сибирского Геологического комитета. Известия Сибирского геологического комитета, Том I, выпуск 1, Томск, 1920,
33 с.
161
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ПРОГНОЗНЫХ И ПОИСКОВЫХ РАБОТ НА
УРАН В ЗАПАДНОЙ И СРЕДНЕЙ СИБИРИ.
В.А. Домаренко
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: domarenkova@ignd.tpu.ru
На последних международных совещаниях, посвященных анализу состояния минерально-сырьевой базы ядерной энергетики (Москва, 2000 г.; Алматы,
2004 г.; Томск, 2004 г.) отмечается острая нехватка урана во всех странах мира,
в том числе и в России, которая закрывает свои потребности лишь на 1/3, а оставшийся дефицит компенсирует за счѐт складских запасов и использования высокообогащенного «оружейного» урана. При этом, дефицит производства относительно потребления, как в России, так и в мире в целом имеет тенденцию к
росту, о чем свидетельствует и рост мировых цен на уран, начавшийся с середины 90-х годов. В такой ситуации в ближайшие 10 – 15 лет, даже при использовании «оружейного» урана, Россия может оказаться не обеспеченной собственными ресурсами урана. Использование плутония в качестве ядерного топлива,
возможно, увеличит этот срок еще на какое-то время, хотя реализация этого
проекта находится под большим вопросом.
Сегодня начинают серьѐзно обсуждать вопрос о переводе ядерной энергетики на ториевой цикл, но эта проблема также требует решения вопроса сырьевой базы [7, 10].
Ряд стран, имеющих подготовленную ресурсную базу урана (Австралия,
Канада, Казахстан, Узбекистан) наращивают объемы производства урана.
На огромной территории России имеются значительные по объему ресурсы, но только около 25 % от их общего объѐма приходится на балансовые запасы, на ресурсы категории P1+P2 приходится 6 – 7 %, а всѐ остальное приходится
на долю наименее достоверной категории ресурсов – P3 [9]. На сегодняшний
день функционирует только Приаргунский ГХК (г. Краснокаменск) и делаются
попытки силами ОАО «ТВЭЛ» начать отработку гидрогенных месторождений в
палеодолинах Витимского (Бурятия) и Зауральского (Курганская и др. области)
рудных районов.
Анализ материалов по геолого-промышленным типам месторождений урана показывает, что рентабельными (33,8 $/кг U3O8), [1] для отработки на сегодняшний день является месторождения типа «несогласия» и месторождения
эпигенетического инфильтрационного типа в проницаемых породах чехла молодых активизированных платформ и палеодолинах (по западной классификации «месторождения песчаникового типа»).
162
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Месторождения типа «несогласия» широко известны и активно эксплуатируются в Австралии и Канаде, странах – главных экспортѐрах урана на мировом
рынке. Эти месторождения обладают крупными, иногда уникальными запасами
от n*10 до n*100 тыс. т (например, месторождение Сигар-Лейк имеет запасы
110 тыс. т.) высокими содержаниями урана (до 12 %, месторождение Мак Артур
Ривер), Руды этих месторождений зачастую комплексные и содержат промышленно значимые концентрации Au, платиноидов, Ni, Ag и др. Так в рудах месторождения Джабилука (Австралия) с запасами U около 230 тыс. т. концентрации
золота достигают 12 – 16 г/т.
К сожалению, на территории России месторождения такого качества пока
не установлены. Сегодня активно изучаются несколько объектов (СреднеПадминское и Карку) в Северо-западном регионе России, однако они не сопоставимы по масштабам с месторождениями – аналогами, хотя геологическая позиция их довольно близка, что и это вселяет оптимизм, что у России есть возможность выявить и более крупные объекты, в том числе на территории Сибири.
Эпигенетические инфильтрационные месторождения в проницаемых породах чехла и палеодолинах (известные также как месторождения зон пластового окисления, гидрогенные месторождения, «песчаниковые») широко проявлены в Средней Азии Казахстане, США и других регионах мира. Несмотря на то,
что объекты этого типа характеризуется низкими содержаниями урана (0,0 n 0,n %), они обладают исключительно крупными, иногда уникальными запасами
(>100 тыс. тонн). Нередко урану в этих объектах сопутствуют редкие (Sc, Mo, V
и др.), редкоземельные (Y, TR и др.) и др. элементы.
Самой уникальной особенностью этих объектов является то, что они могут
разрабатываться методом подземного выщелачивания (ПВ), что позволяет добывать металл (металлы) достаточно технологичным и экологически приемлемым способом [12]. Стоимость U3O8 не превышает при этом 10 – 15 $/кг, что делает эксплуатацию этих объектов чрезвычайно рентабельной.
С самого начала становления урановой геологии сначала работами СУ
«Енисейстрой», а позднее «Горной», «Сосновской», «Березовской» экспедициями «Главгеологоразведки» до начала девяностых годов было выявлено и оценивалось большое количество месторождений урана, к сожалению, ни одно из них
не было вовлечено в промышленное освоение ввиду небольших запасов и (или)
нахождению их в крайне неблагоприятных географо-экономических условиях.
В пределах рассматриваемого региона к настоящему времени известны
(месторождения и рудопроявления) практически всех геолого-промышленных
типов уранового и по классификации Г.М. Комарницкого и др. [6] и ториевого
оруденения по классификации В.М. Котовой [7].
При выборе районов для поисков месторождений типа «несогласия» преж163
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
де всего, исходят из древнего, докембрийского возраста ныне известных месторождений, их приуроченности к зонам региональных стратиграфических несогласий и наличия под несогласиями кор выветривания.
К такому несогласию относится несогласие между архейскопротерозойским складчатым фундаментом, слагающим Енисейский кряж и Восточный Саян (к востоку от Дербинского антиклинория), и красноцветными песчанистыми отложениями рифея-венда (тасеевская, чингасанская, вороговская
серии Енисейского кряжа, карагасская серия Тагульско-Туманшетской площади,
анастасьинская (тубильская) свита Манской площади Восточного Саяна) [2, 3,
4].
Наибольшими перспективами, по нашему мнению обладают ТуманшетскоТагульская и Манская площади в Восточном Саяне, Южно-Енисейская и Тейская – на Енисейском кряже. На этих площадях ранее проведенными работами
был выявлен ряд объектов, которые можно отнести к данному типу (месторождения Кедровое, Оленье, Осиновское на Тейской площади, Кременецкое – на
Южно-Енисейской площади, Тиблетское, Малахитовое и другие рудопроявления на Манской площади, месторождения Столбовое, Ансах, рудопроявление
Туманшетское на Тагульско-Туманшетской площади).
В целом Приенисейская зона является уникальной по протяженности границей сопряжения древних геосинклинальных структур с Сибирской платформой и является наиболее перспективным на оруденение типа несогласия в России.
Перспективы выявления крупных промышленных объектов эпигенетического инфильтрационного (гидрогенного) типа в слаболитифицированных отложениях обрамления Западно-Сибирской плиты (до экономически значимых
глубин (400 – 600 м), в том числе палеодолинного (палеоОбъ, палеоКия, палеоЧулым и т.д.) базируются как на общих региональных, так и локальных критериях и признаках. Прежде всего это:

развитие гидрогеологических структур артезианского типа;

существование длительных периодов процессов корообразования
триасового, мел-палеогенового возрастов;

наличие специализированных на уран геологических формаций
(гранитоиды Чебулинского типа, углеродисто-кремнистых сланцев, черных аргиллитов, известных в пределах Западно-Сибирской плиты, как «баженовиты»);

наличие признаков развития зон пластового окисления (красноцветные, жѐлтоцветные пески и т.д.) и пород с восстановительными свойствами
(тѐмно-серые осадки с органическим материалом и сульфидами);

распространенность подземных вод с широким диапазоном концентраций урана (от 10-8 до 10-4 г/л);

обнаружение солевых отложений из подземных источников питье164
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
вого водоснабжения с аномальными содержаниями U = n*10 мг/кг;

наличие проявлений и месторождений урана, не получивших на сегодняшний день необходимой геолого-экономической оценки, в том числе в
торфяниках и углях.
Эти и другие данные позволили Г.М. Шору [11] составить прогнозноминерагенические карты на уран территорий вышеназванной территории, которые в общем плане свидетельствуют о весьма высокой перспективности выявления гидрогенных (в самом широком смысле этого слова) месторождений урана. Эти общие прогнозные построения требуют более углубленной проработки
на основе средне- (1:200 000) и крупномасштабного (1:50 000) прогнозирования.
Перспективы выявления промышленного гидрогенного оруденения в Центрально-Сибирском регионе связывалось, прежде всего, с юго-восточной и восточной окраинами Западно-Сибирской плиты, которая является крупной урановой металлогенической провинцией. Промышленное оруденение в ее пределах
связано с эпигенетическими процессами, а именно с развитием процессов окисления в локальных морфоструктурах – палеодолинах. Известны Зауральский
рудный район, Семизбайский рудный узел, Западно-Сибирский рудный район.
В восточной части, выделяется Приенисейский потенциально рудный район.
Выявленные здесь объекты могут быть разделены на два подтипа, связанных с
грунтово-пластовым окислением – в палеодолинах верхнеюрско-нижнемелового
возраста (Костылевское) и в плащеобразно залегающих глинисто-песчаных пачках верхней юры по краю поднятия (Ледяшевское, Новое).
В конце восьмидесятых годов были выявлены объекты (месторождение
Быстрое, рудопроявление Зимнее) и в краевой части Сибирской платформы,
прилегающей к Южно-Енисейскому выступу. Эти находки позволяют рассматривать окраину Сибирской платформы, а также Приангарскую впадину, являющуюся связывающем звеном между Сибирской платформой и ЗападноСибирской плитой в качестве перспективных на урановое оруденение гидрогенного типа. К сожалению, в начале девяностых годов работы на уран были прекращены и все эти находки остались недооцененными [4,10,11].
Одним из вариантов расширения перспектив локализации уранового оруденения в Западной Сибири возможно при обнаружении оруденения эксфильтрационного типа.
Литература:
1.
2.
Андерхилл Д.Х. Анализ обеспеченности ураном до 2050г. //Уран на рубеже
веков: природные ресурсы, производство потребление. – М., 2000. – с.5-7.
Домаренко В.А., Еханин А.Г. Состояние минерально-сырьевой базы радиоактивного сырья Красноярского края, республик Хакасия, Тыва и пер165
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
спективы еѐ развития и освоения. // Сборник КНТС – УРАНГЕО-ВИМС –
М., 2000. – с.48 – 50.
3. Домаренко В.А., Молчанов В.И. и др. Основные результаты и перспективы
развития геологоразведочных работ на радиоактивные и сопутствующие
им полезные ископаемые в Красноярском крае. // Геологическая служба
Красноярья. Красноярск; 2000. - с.248 – 264.
4. Домаренко В.А., Рихванов Л.П., Молчанов В.И., Рубинов И.М. Перспективы Обь-Енисейской водосборной системы на выявление промышленных
месторождений радиоактивного сырья. // Проблемы и перспективыразвития минерально-сырьевой базы ТЭК Сибири. Томск,2005. – с. 92 – 100.
5. Еханин А.Г., Домаренко В.А., Молчанов В.И. Золото-урановые с платиноидами месторождения «типа несогласия» и перспективы их обнаружения в Красноярском крае. // Геология и минеральные ресурсы Центральной
Сибири. 2000. - с.133 – 143.
6. Комарницкий Г.М. Особенности геологического развития и ураноносности
юго-западного обрамления Сибирской платформы. // Автореф. дис. д-ра
геол.-мин. наук. – М., 1986.
7. Котова В.М. Ториево-редкометалльное сырье и перспективы его использование в ядерной энергетике России в XXI веке // Стратегия использования
и развития минерально-сырьевой базы металлов России в XXXI веке, т.1 –
М, ВИМС, 2000.
8. Машковцев Г.А., Печѐнкин И.Г., Коноплѐв А.Д. Стратегия развития минерально-сырьевой базы урана России. // Актуальные проблемы урановой
промышленности. Материалы III Международной научно-практической
конференции. – Алматы, 2005. – с.6 – 8.
9. Рихванов Л.П., Буйновский А.С. Сырьевые и некоторые технологические
аспекты развития ториевой энергетики. // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы II международной
конференции. – Томск, Изд-во ТПУ, 2004. – с.512 – 518.
10. Рихванов Л.П. Редкометалльный потенциал Сибири. // материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и СевероВостока России. Т II – Томск, 2000 – с.58 – 61.
11. Шор Г.М., Афанасьев А.М., Алексеенко В.Д., Гунченко Е.И. и др. Отчет по
теме 402 Ураноносность чехлов платформ и наложенных впадин орогенов
России». СПб., 1997. Фонды ВСЕГЕИ.
12. Язиков В.Г. и др. Геотехнология урана на месторождениях Казахстана –
Алматы, 2001 – 444 с.
166
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРСПЕКТИВЫ ОБНАРУЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО
БЛАГОРОДНОМЕТАЛЛЬНО-УРАНОВОГО ОРУДЕНЕНИЯ НА
ЮГО-ЗАПАДЕ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
В.А. Домаренко1, В.И. Молчанов2
1
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
2
СФ ФУГП «Урангео» «Берѐзовгеология»,
г. Новосибирск, Россия,
E-mail: domarenkova@ignd.tpu.ru
При сопоставлении урановорудных районов Северной Австралии, вмещающих уникальные золото-урановые месторождения (Кунгарра, Рейнджер,
Джабилука, Набарлек), с районами Енисейского кряжа и Восточного Саяна в
Красноярском крае были установлены значительные черты сходства в строении
и составе геосинклинальных образований Енисейского кряжа и северо-западной
части Восточного Саяна с отложениями геосинклинали Пайн-Крик (Рис. 1).
В то же время, в Северной Австралии, после открытия урановых месторождений в начале 70-х годов, долгое время исследователи не обращали внимания
на сопутствующее золотое (золото-платиноидное) оруденение [1]. И только после открытия золото-платиноидного месторождения Коронейшнл Хилл в 1984 г.
провинция геосинклинали Пайн-Крик привлекла внимание как золотоносная. В
настоящее время в этой провинции известно свыше 20 золотых и золотоплатиноидных месторождений и каждые 2 года открывается новое с запасами в
десятки тонн. При этом золото-урановые месторождения приурочены к восточному сопряжению геосинклинали с платформенными образованиями прогиба
Мак-Артур, характеризующимися пологим налеганием песчаниковых отложений протерозоя на геосинклинальные сланцево-гнейсовые образования, а золотое оруденение преимущественно сосредоточено вблизи западного сопряжения
геосинклинали с глубокими прогибами Дэли и Бонапарте, в которых на песчаноалевритовые осадки протерозоя практически согласно налегают известковые
толщи кембро-ордовика.
Золотое оруденение здесь представлено следующими типами:

Кварцево-жильное с мощностью жил 0,5 – 2,0 м, которые располагаются как согласно со сланцевыми вмещающими толщами, так и несогласно.
Некоторые месторождения представлены штокверковыми телами с кварцевыми
прожилками миллиметровой мощности. В локализации кварцево-жильного оруденения большое значение имеют антиклинальные зоны. Они представлены целым рядом месторождений Брокс Крик, Гленкос, Гудал и др., с содержаниями 2
– 8 г/т с запасами обычно в первые тонны, редко (для штокверковых) до 20 – 30
167
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
тонн. Золото находится как в субмикроскопических включениях в пирите и арсенопирите, так и в свободном виде.

Стратиформные золотые месторождения, связанные с обогащенными железом горизонтами сланцев (месторождения Золотая Дайка, Космо
Хаулей и др.). Секущие кварцевые жилы, подобные описанным выше, также
присутствуют на этих месторождениях. Запасы от первых тонн до 15 тонн, содержания не приводятся.

Стратиформное золото-сульфидное оруденение в доломитовых отложениях с туфовым материалом (месторождения Айрон Бло, Маунт Бонни и
др.). Эти месторождения, кроме золота, содержат свинец, цинк, медь и серебро.
Кварцевые жилы на этих месторождениях редки. Обычными рудными минералами являются сфалерит, галенит, арсенопирит, пирит, халькопирит, пирротин и
тетраэдрит. Цинк обычно является основным элементом, за ним следуют серебро и золото. Запасы золота обычно первые тонны при содержаниях Au – 2 г/т;
Ag – 117 – 230 г/т; Zn – 6,8-9,5 %; Pb – 0,9-2,0 %; Cu – 0,4 – 0,8 %.

Золото-платиноидные месторождения с ураном или без него располагаются в пределах ореолов серицит-хлорит-гематитовых изменений, размерами свыше 1 км. Золото в зернах размером 3,5 – 300 микрон ассоциирует с селенсодержащим пиритом. Сульфидов обычно мало и они представлены марказитом, пирротином, сфалеритом, халькопиритом и галенитом. Уран может
иметь промышленную роль, и извлекаться одновременно, но может играть и
лишь поисковую роль.
Как было сказано ранее, геологическое строение, литологический состав
геосинклинали Пайн-Крик имеет значительные черты сходства с протерозойскими геосинклинальными образованиями северо-западной части Восточного
Саяна и Енисейского кряжа. Их металлогеническая специализация (олово, полиметаллы, золото) является также весьма близкой, особенно для Енисейского
кряжа. Поэтому выделение площадей, перспективных на различные типы золотого оруденения и, особенно, золото-платиноидного, в зоне сопряжения складчатых структур Енисейского кряжа и Восточного Саяна с Сибирской платформой является весьма актуальной и необходимой задачей.
Золото-урановые и золото-платиноидные (с ураном или без него) месторождения в обширной геологической литературе получили наименование месторождений несогласия. При этом легко открываемые с помощью радиометрических методов проявления и рудопроявления урана могут быть использованы с
168
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
целью поисков золотого и золото-платиноидного с ураном оруденения.
Перспективные площади на золото-урановые месторождения несогласия в
центральной части Красноярского края выделены на рис.1, где показаны также
все наиболее значимые месторождения и рудопроявления урана. Следует подчеркнуть, что в подавляющем большинстве случаев эти объекты и прилегающие
к ним площади на золото не изучались. В то же время на многих объектах или
вблизи них широко развиты современные, а возможно, и древние коры выветривания.
Тейская площадь находится в центральной части Енисейского кряжа и
включает Тейский прогиб, объединяющий Кедрово-Вороговскую, Уволжскую и
ряд других впадин, выполненных верхнерифейскими (чингасанская и вороговская серии) и более молодыми отложениями, а также прилегающие к нему площади складчатого фундамента. На этой площади по западной периферии прогиба в различные годы специализированными работами были выявлены Кедровое,
Оленье и Осиновское месторождения урана, Полярное, Кутукасское, Марсаловское, Индольское рудопроявления и целый ряд проявлений. Из них содержания
золота определялись лишь на Кедровом и Оленьем месторождениях да и то
только в урановых рудах, где его содержания составляют 2 и 1 – 7,9 г/т соответственно, на Оленьем месторождении в единичных случаях содержания достигают 15 – 29 г/т.
В южной части полосы указанных объектов урановой минерализации располагается Олимпиадинское золотое (золото-платиноидное) месторождение,
возможно, являющееся представителем месторождений несогласия. Месторождение локализовано в брекчированных графитистых сланцах с глинистохлорито-гидрослюдистым цементирующим материалом с сульфидами и золотом. Верхняя его часть превращена корообразовательными процессами (как современными так, возможно, и древними) в глинисто-гидрослюдистую «сыпучку». Сведений о содержаниях урана на месторождении не приводится, хотя ряд
урановых аномалий вблизи него оценивался специализированными работами в
различные годы.
Таким образом, Тейская площадь, по предварительным данным, представляется самой перспективной на выявление золото-платиноидного оруденения
[1,3].
Другой весьма перспективной на золотое (золото-платиноидное с ураном
или без него) оруденение представляется Манская площадь. Она охватывает
территорию, прилегающую к Манскому прогибу с запада (северо-запада), район, главным образом, среднего и нижнего течения р. Маны, выделенный В.А.
Обручевым (1911 г.), как Красноярский золотоносный. Считая Манскую структуру краевым прогибом сибирской платформы, граница несогласия определяется его налеганием на складчатый фундамент Восточного Саяна. В основании
169
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Манского прогиба залегают пестроцветные, плохо сортированные песчаноалевритовые осадки, зачастую с конгломератами в основании анастасьинской
(тубильской) свиты. Эти отложения занимали и занимают значительно большую
площадь, чем собственно Манский прогиб. Они встречаются в отдельных прогибах (останцах) по правобережью нижнего течения р. Маны и даже на левобережье р. Енисей.
К настоящему времени по обрамлению Манского прогиба известно свыше
20 проявлений и рудопроявлений урановой минерализации (Крестешниковское,
Урманское, Малахитовое, Тиблетское, Изыкское, Манское, Приречное, Меридиональное, Рденское, Южное, Безымянное, Аштатское рудопроявления и ряд
проявлений). Большинство проявлений и рудопроявлений урана приурочено к
корам выветривания, развивающимся по тектоническим контактам углеродистокремнистых сланцев с известняками, также часто графитистыми. Углеродистокремнистые сланцы на проявлениях урановой минерализации брекчированы,
интенсивно подроблены, хлоритизированы, серицитизированы, лимонитизированы, карбонатизированы и окварцованы. На Урманском рудопроявлении, например, зона окварцевания достигает мощности 500 м, прослеживается на 2,5
км, при этом отдельные кварцевые жилы имеют мощность до 1,0 м.
Содержания урана обычно невысокие 0,01 – 0,05 % на мощности до 4 – 5
м, в отдельных пробах до 0,263 % (мощность 0,3 м). Из сопутствующих элементов кроме молибдена отмечаются медь до 0,6 – 1,0 %, цинк до 1 – 2 %, серебро 1
– 10 г/т иногда до 1000 г/т, золото определялось в единичных пробах, содержания его до 0,6 г/т.
В то же время по результатам изучения углеродисто-кремнистых и других
сланцев урманской свиты в этом районе В.М. Даценко в 1992 г. [5] выделен ряд
перспективных на золотое оруденение участков, совпадающих с площадями тех
или иных проявлений и рудопроявлений урана, а именно Урманский (район одноименного рудопроявления), где содержания золота в сланцах составляют 0,1 –
1,7 г/т; Тубильский (район Меридионального рудопроявления), где содержания
золота в сланцах 0,1 – 0,8 г/т; Изыкский (район Изыкского, Манского, Приречного рудопроявлений) с содержаниями золота в сланцах 0,1 – 4,8 г/т.
Южно-Енисейская площадь охватывает восточное сопряжение АнгароКанского выступа Енисейского кряжа с Сибирской платформой. В составе Ангаро-Канского выступа преобладают разнообразные по составу гнейсы, относимые к архею и прорванные гранито-гнейсами нижнего протерозоя и многочисленными дайками основного состава, образующими пояс простирающийся в
субмеридиональном направлении. В северной части площади на гнейсовые образования налегают гетерогенные, преимущественно сланцевые образования
рифея, представленные гнейсо-сланцевыми с амфиболитами отложениями сухопитской серии и черносланцево-известково-вулканогенным комплексом тун170
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
гусикской серии.
На образованиях фундамента со структурно-стратиграфическим несогласием залегают красноцветные конгломераты, песчаники, алевролиты тасеевской
серии венда. В основании тасеевской серии выделяются белесые, зеленоватосерые, кварцитовидные песчанистые гравелиты и конгломераты.
В пределах площади поисково-оценочными работами, главным образом,
специализированными на уран, был выявлен ряд аномальных зон радиоактивности, протягивающихся вдоль границы несогласия в субмеридиональном направлении (зона «Алега» в южной части площади, Шилкинская и Кузьминкинская –
в северной). Внутри этих зон выявлены Кременецкое и Быстрое месторождения,
Шилкинское, Зимнее и Кузьминкинское рудопроявления урана.
Все эти объекты характеризуются сравнительно невысокими содержаниями урана (0,01 – 0,06 %) на мощности до 5 – 6 м, в отдельных случаях до 0,1 –
0,18 %. При этом Быстрое месторождение и Зимнее рудопроявление локализованы в мезо-кайнозойских впадинах, которые расположены вблизи тектонических границ между образованиями фундамента и чехла Сибирской платформы.
Состав руд на объектах несогласия (кроме Быстрого и Зимнего) сульфидно-настурановый с коффинитом и браннеритом, сопутствующие хлорит, карбонат, твердые битумы.
Среди элементов, сопутствующих урановому оруденению, наряду с молибденом отмечаются медь, скандий, никель, иногда кобальт, серебро. В северной части площади, вероятно, ввиду близости Горевско-Тенегинской металлогенической зоны среди сопутствующих преобладают свинец и цинк. В непосредственной близости к Шилкинскому рудопроявлению урана выявлено одноименное полиметаллическое рудопроявление с прогнозными ресурсами свинца
155 тыс. т. Содержания золота в большинстве случаев не определялись, лишь в
районе Кременецкого месторождения установлены содержания золота 0,06 –
0,13 г/т, в отдельных пробах из конгломератов основания тасеевской серии до 1
– 1,5 г/т.
Туманшетская площадь в основном находится на территории Иркутской
области. В пределах Красноярского края в качестве перспективного выделяется
бассейн среднего и нижнего течения р. Ульки (приток р. Агула), где сланцевогнейсовый архейско-нижнепротерозойский фундамент к северу перекрывается
песчаными отложениями, возможно, карагасской серии. На перспективность
этой площади на золото указывал И.Н. Жинкин (1940 г.). Позднее А.Н. Смагиным (1988 г.) [1,4,5] при проведении геологосъѐмочных работ масштаба 1:50000
на этой площади было выявлено золото-урановое Омучское проявление в интенсивно хлоритизированных и окварцованных гнейсах хайламинской серии,
содержание золота достигает 4 г/т.
171
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
1 – палеозойские и мезо-кайнозойские
отложения платформы и ЗападноСибирской плиты; 2 – верхнерифейские
(частично нижнепалеозойские)
субплатформенные отложения (в
основании пестроцветные конгломераты,
песчаники, алевролиты); 3 – раннесреднерифейские геосинклинальные
образования; 4 – раннепротерозойские
протоплатформенные образования
(гнейсы, кристаллические сланцы,
мигматиты, мрамора); 5 – архейнижнепротерозойские гранитогнейсовые выступы; 6 – граница
позднепротерозойского несогласия; 7 –
месторождения, рудопроявления,
проявления урана (а), золота (б) и их
номера; 8 – перспективные площади: IТейская, II – Южно-Енисейская, III –
Манская; IV – Туманшетская.
Месторождения
1. Полярное
2. Кутукасское
3. Кедровое
4. Оленье
5. Марсаловское
6. Осиновское
7. Индольское
8. Олимпиадинское
9. Кузьминкинское
10. Зимнее
11. Шилкинское
12. Быстрое
13. Кременецкое
14. Туманшетское
15. Омучское
16. Изыхское
17. Малахитовое
18. Урманское
19. Тиблетское
20. Крестешниковское
21. Манское
22. Новожиловское
23. Меридиональное
24. Южное
25. Безымянное
26. Рденское
Рис. 1 Схема расположения площадей перспективных на обнаружение благороднометалльно-уранового оруденения на юго-западе Сибирской платформы
172
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
Домаренко В.А., Молчанов В.И., Кузьмин В.В., Максимов В.К. Основные
результаты и перспективы развития геологоразведочных работ на радиоактивные и сопутствующие им полезные ископаемые в Красноярском крае:
Геологическая служба Красноярья. Красноярск: – 2000, с. 248-264.
Еханин А.Г., Домаренко В.А., Молчанов В.И. Золото-урановые с платиноидами месторождения «типа несогласия» и перспективы их обнаружения в Красноярском крае: Геология и минеральные ресурсы Центральной
Сибири. Красноярск: – КНИИГиМС, – 2000 г., с – 133 – 143.
Мкртычьян А.К., Шерман М.Л. Геологическая карта Енисейского кряжа.
Масштаб 1:500 000, – 1998 г.
Петров В.Г. Перспективы минерально-сырьевой базы золота Енисейского
кряжа. // Состояние и проблемы геологического изучения недр и развития
минерально-сырьевой базы Красноярского края. – Красноярск: КНИИГиМС, 2003г., – с.226 – 230.
Сердюк С.С. Золотоносные провинции Центральной Сибири: геология,
минерагения и перспективы освоения. Красноярск: – КНИИГиМС, 2004г.,
– 479с.
173
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРСПЕКТИВЫ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТИПА «КАРЛИН»
В ЕНИСЕЙСКОЙ ЗОЛОТОРУДНОЙ ПРОВИНЦИИ
В.А. Домаренко1, В.И. Молчанов2
1
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
2
СФ ФУГП «Урангео» «Берѐзовгеология»,
г. Новосибирск, Россия,
E-mail: domarenkova@ignd.tpu.ru
Золотодобывающая промышленность в пределах Красноярского края
функционирует уже свыше 100 лет, и является одной из ведущих отраслей его
экономики не только сегодня, но и в обозримом будущем. Объем золотодобычи
за последние 6 – 7 лет возрос с 7 – 8т (1996 г.) до 25 – 35 т (2000 – 2003 гг.) золота в год, главным образом, за счѐт Енисейской золоторудной провинции, в основном благодаря Олимпиадинскому месторождению, открытому в 60-е годы в
Северо-Енисейском районе. Несмотря на столь серьѐзное открытие, сырьевая
база золота Красноярского края за период (1994 – 2002 гг.) имеет устойчивый
отрицательный баланс, составивший за этот период – 82,4 т [6].
Последнее обстоятельство ставит перед геологической службой настоятельную необходимость поисков и разведки новых месторождений золота, как в
Красноярском крае в целом, так и в Енисейской золоторудной провинции в частности.
До сих пор стратегия геологоразведочных работ на золото в Енисейском
кряже основывается на выделенной в прошлом веке Центрально-Енисейской золотоносной площади, охватывающей одноименный антиклинорий. Действительно, все известные значимые месторождения, как золото-кварцевой, так и
других рудно-формационных типов располагаются в пределах этой площади,
как и учитываемые прогнозные ресурсы золота [6].
Не сомневаясь в правильности указанной стратегии и выборе направлений
для скорейшего пополнения запасов рудного и россыпного золота Енисейского
кряжа, следует отметить, что синклинорные структуры к западу и востоку от
Центрального антиклинория до сих пор не выделялись в качестве перспективных на золотое оруденение. Исключение составляет Приенисейский руднороссыпной район с Зыряновско-Рудиковским рудным районом, выделенным
С.С. Сердюком [6], выявленном в 1993 г. геологами «Березовского» ПГО при
проведении геологоразведочных работ на уран.
Тип «Карлин» определяется нами, поскольку представляется новым, нетрадиционным для Енисейского кряжа, наряду с другими, выделенными В.Г.
Петровым [5]. Отнесение некоторыми исследователями Олимпиадинского ме174
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
сторождения к этому типу, на наш взгляд, не соответствует ни его геологоструктурная позиция, ни состав коренных руд (золотоарсенидный, трудновскрываемый). Косвенным доказательством того, что Олимпиадинское месторождение не относится к типу «Карлин», является тот факт, что за 30 лет на территории Енисейского кряжа не найдено существенных его аналогов, в то время как
за такой же период в США найдено более 30 месторождений с суммарными запасами свыше 5000 т, в Китае – более 10 месторождений с суммарными запасами около 500 т. Однако это может объясняться и неудачным выбором основных
поисковых признаков. По нашему мнению, Олимпиадинское месторождение
относится к золото-платиноидному с ураном (или без) типу «несогласия». Перспективы выявления месторождений подобного типа изложены нами ранее [2] в
том числе и в Енисейской провинции и здесь не приводятся.
Нам представляется, что наиболее благоприятными структурами для локализации золотого оруденения типа «Карлин» в Енисейской золоторудной провинции обладают существенно карбонатные прогибы позднерифейского возраста – Тейский, Каитьбинский и Горбилокско-Каменский [4]. Именно эти структуры, по-видимому, ближе всего соответствуют региональной тектонической
позиции золоторудных районов США и Китая. Они располагаются в краевой
части Сибирской платформы, в области перехода к перикратонному прогибу.
Верхнерифейские отложения мощностью до 2000 м ложатся на размытую поверхность нижне-среднерифейских, реже нижнепротерозойских геосинклинальных отложений мощностью до 5000 – 6000м. Строго говоря, рифейские отложения не являются типичными геосинклинальными ввиду их относительно малой
мощности, хотя местами и характеризуются напряженной линейной складчатостью.
В качестве прямых признаков возможности обнаружения промышленного
золотого оруденения в пределах Каитьбинской структуры является открытие
геологами ФУГП «Берѐзовгеология» Зыряновского рудопроявления, приуроченного к корам выветривания, развитым, скорее всего, по останцам карбонатных пород степановской толщи, перекрывающих сланцы удерейской, погорюйской и горбилокской свит среднего рифея.
Другим прямым признаком золотоносности карбонатных отложений верхнего рифея является находка А.К. Мейстером в начале прошлого века [3] в карбонатном разрезе в нижнем течении р. Ангары, ниже устья р. Погромной, в коренном обнажении установлено содержание золота 20 долей на 100 пудов (около 0,6 г/т). По современным представлениям этот разрез относится к отложениям горевской или степановской свит среднего рифея. Подобные точки с повышенными содержаниями золота имеются и в пределах других перспективных
площадей.
Методически, на первом этапе, геологоразведочные работы по поискам
175
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
месторождений золоторудных месторождений типа «Карлин» должны проводиться путем тематического или прогнозно-геологического изучения карбонатных и карбонатно-сланцевых разрезов с детальным (через 20 – 50м) отбором литохимических проб из коренных пород и элювия объѐмом 0,5 – 1,0кг, собранных
из сколков с некоторого интервала. Аналитические работы должны включать,
кроме определения золота, полный спектральный анализ, а также определение
таких спутников, как ртуть, сурьма, мышьяк, таллий, органический углерод и
серу.
При изучении карбонатных и карбонатно-сланцевых разрезов особое внимание следует уделять метасоматитам, подробно описанным в работе Ю.А. Бакулина и др. [1], таким как декарбонатизация, аргиллизация, образование джаспероидов, окварцевание, сульфидизация. Под декарбонатизацией понимается
вынос карбонатной составляющей с ее растворением и, как следствие, накопление глинистого и песчано-глинистого материала. Аргиллизация на месторождениях типа «Карлин» не отвечает в должной мере аргиллизитам в их классическом понимании, впрочем, как и другие виды метасоматитов. Процесс образования «аргиллизитов» сопровождает декарбонатизацию и особенно хорошо развит в алевритистых известняках, известково-глинистых сланцах.
Образование джаспероидов, по существу, рассматривается как синоним
«окварцевания».
Под джаспероидами понимаются интенсивно декарбонатизированные окремнѐнные породы, содержащие в тех или иных количествах золото. Окварцевание – это такое условное название дано изменению состава пород в результате
пассивного увеличения кремнезема при выносе карбонатов. При выделении
сульфидизации необходимо определять состав сульфидов, их морфологию, особенно в применении к пириту.
Такие работы позволят выделить золотоносные горизонты, участки, толщи
с повышенными концентрациями золота, заслуживающие их дальнейшего изучения по простиранию и на глубину, а также выделение в пределах них кор выветривания, которые, как известно, существенно увеличивают концентрации золота.
Месторождения золота, локализующиеся в корах выветривания различного
типа являются вторичными, образованными на золотоносном субстрате, поэтому выявление пород с повышенными содержаниями золота определяют поиски
над ними кор выветривания.
В первую очередь следует изучить разрезы карбонатных пород верхнерифейского возраста в низовьях р. Ангары, а также вблизи Зыряновского рудопроявления золота.
176
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Бакулин Ю.И., Буряк В.А., Пересторонин А.Е. Карлинский тип золотого
оруденения. – Хабаровск. Из-во ДВИМС, – 2001 г., 159с.
Еханин А.Г., Домаренко В.А., Молчанов В.И. Золото-урановые с платиноидами месторождения «типа несогласия» и перспективы их обнаружения в Красноярском крае // Геология и минеральные ресурсы Центральной
Сибири. Красноярск: – КНИИГиМС,2000 г., с – 133 – 143.
Мейстер А.К. Геологическая карта Енисейского золотоносного района.
(Описание листа Л-7. Тип. М. Стасюлевича, С.-Петербургъ, 1904 г.)
Мкртычьян А.К., Шерман М.Л. Геологическая карта Енисейского кряжа.
Масштаб 1:500 000, 1998 г.
Петров В.Г. Перспективы минерально-сырьевой базы золота Енисейского
кряжа. // Состояние и проблемы геологического изучения недр и развития
минерально-сырьевой базы Красноярского края. Красноярск: – КНИИГиМС, 2003 г., с. 226 – 230.
Сердюк С.С. Золотоносные провинции Центральной Сибири: геология,
минерагения и перспективы освоения. Красноярск: КНИИГиМС, 2004 г., –
479с.
Хаусен Д.М., Керр П.Ф. Месторождение тонкодисперсного золота Карлин,
штат Невада. // Рудные месторождения США, 1973 г., – т. 2, с. – 590 – 624
177
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПАТРИОТИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ МОЛОДЕЖИ В УСЛОВИЯХ
СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ (ОБ ОПЫТЕ ИГНД ТПУ)
Г.М. Иванова
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: ivanovagm@ignd.tpu.ru
Два чувства дивно близки нам,
В них обретает сердце пищу:
Любовь к родному пепелищу,
Любовь к отеческим гробам.
………………………………..
Животворящая святыня!
Земля была б без них мертва.
А.С. Пушкин
Слова А.С. Пушкина очень точно отражают для нас сегодня самое главное
и важное, что было утрачено в последние восемнадцать лет в России – это любовь к своей Родине, к Отечеству. Вызвано это тем, что в последнее десятилетие
произошла с 1993 г. переоценка ценностных качеств у населения, резко упали
нравственные и духовные ценности, особенно в молодежной среде, гражданское
самосознание народа упало до минимума. Страну захлестнула низкопробная
масс-культура, особенно американская, ведущая к изменению психологии молодого поколения.
Исторический же опыт человечества свидетельствует о том, что народ лишенный гражданского самосознания, не может защитить ни себя, ни Отечество.
В таком случае народ, нация и государства гибнут. На наш взгляд, поднять в будущем Россию с колен, вывести еѐ из кризиса помогут три главных условия: сохранение науки, сохранение интеллектуального потенциала России (т.е. интеллектуальных возможностей молодого поколения) и третье условие – гражданское самосознание населения и, прежде всего,
молодежи – будущего России.
В связи с актуальностью решения
возникшей в стране проблемы сегодня
Фото 1. Открытие университетПрезидентом РФ и Правительством Росской олимпиады 2008 г. Ведущие:
сии создана «Государственная программа
З. Зенкина и М. Любятинская
178
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
патриотического воспитания граждан РФ на 2001 – 2005 годы» № 122 от
16.02.01 г. и издан приказ Министерства образования РФ №2207 от 13.06.2002 г.
«О создании государственного учреждения Российского центра гражданского и
патриотического воспитания детей и молодежи».
Наблюдая деградацию интеллекта и гражданского самосознания молодежи, мы, группа студентов и аспирантов ИГНД ТПУ, в разные годы
провели анонимные социологические опросы у старшеклассников и
студентов г. Томска (1993, 1999,
2005 гг.) по теме истории Великой
Отечественной войны и об еѐ героях и получили неутешительные
результаты. Молодежь ничтожно
мало знает о героической борьбе
Фото 2. Идет конкурс команд вузов
советского народа с фашизмом в
г. Томска в интеллектуальной номинации
областной олимпиады, 2005 г.
1941 – 1945 гг. Некоторые молодые люди считают, что немцы
дошли до Урала, многие из них не имеют никакого представления: где, кто и когда разгромил фашистскую агрессию. Очень часто молодые люди отвечают, что
эта тема их не волнует и не интересует. Национальных Героев Отечества 1941 –
1945 гг. они не знают. Зою Космодемьянскую, Александра Матросова, Олега
Кошевого, Николая Гастелло и других Героев они путают с певцами, учеными,
революционерами, или вообще ничего сказать о них не могут. На вопрос: «Как
Вы оцениваете Победу Советского Союза в Великой Отечественной войне?»,
как правило, следовал ответ типа: «Как жаль, что немцы нам проиграли, сейчас
мы бы пили баварское пиво и жили бы припеваючи, как немцы»! На вопросы:
«Какие качества, на ваш взгляд, были
присуще молодежи 40-х годов, которые
помогли им победить в Великой Отечественной войне? Есть ли эти качества у
современной молодежи»? значительная
часть опрошенной молодежи отвечала в
таком духе: «Качества молодежи 40-х
годов – это любовь к Родине, самоотверженность, мужество, честность, преданность народу и Родине, готовность к Фото
3.Командный
Командный
на униФото 3.
конкурс конкурс
на университетской
олимпиаде (2008 г.), на первом плане - команда ИГНД
олимпиаде (2008 г.),
самопожертвованию, дружба, коллекти- верситетской
визм». И почти все они отвечают, что у на первом плане – команда ИГНД
сегодняшней молодежи этих качеств нет,
179
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
за исключением небольшого числа молодых людей. В своих ответах они подчѐркивают, что сегодня у молодежи иные ценностные ориентации – это рационализм, индивидуализм, меркантильность, и делают вывод: «Если бы сегодня
такой мощи удар был обрушен на нашу страну, как в 1941 г., сегодняшняя молодежь не смогла бы защитить Отечество». Это слова и выводы самих молодых.
В 2008 г. весной мы вновь провели среди студентов два социологического опроса по темам: 1. «Отношение современной молодежи к Родине» (150 респондентов). 2. «Что знает современная молодежь о Великой Отечественной войне 19411945 гг.» (100 опрошенных). По сравнению с 1993 г. «лед тронулся» в положительную сторону, но проблема: молодежь и патриотизм в современной России
продолжает оставаться актуальной и нерешенной.
Всѐ это заставило нас, т.е. студентов, аспирантов, молодых научных сотрудников и преподавателей Института геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета, начать с 1994 г. ежегодно, по собственной
инициативе, вести просветительскую деятельность о событиях Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. в молодежной среде, в частности, организовывать
и проводить молодежные олимпиады на тему: «Подвиг молодежи по спасению
Родины в Великой Отечественной войне». Мы нашли единомышленников, которые нас поддержали в 90-е годы – это Городской отдел народного образования г. Томска, администрация ТПУ, ИГНД, руководство военного училища связи, областной и городской Советы ветеранов Великой Отечественной войны,
Совет ветеранов ТПУ. Эти интеллектуальные олимпиады мы продолжаем проводить и сегодня.
С 1994 г. по 1998 г. ежегодно
нам удалось при поддержке областной
администрации организовать и провести
городские
олимпиадывикторины на патриотическую тему
среди старшеклассников, учащихся
техникумов,
профессиональнотехнических училищ и курсантов военного училища связи г. Томска. С
1996 г. по настоящее время ежегодно
мы проводим университетские олимпиады среди студентов ТПУ по данной теме. С 2005 г. – по настоящее
время ежегодно мы организуем и проФото 4. Соревнуются участники
музыкально-поэтической номинации
водим по данной теме областную
областной олимпиады, 2005 г.
олимпиаду среди студентов всех вузов г. Томска.
180
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Все олимпиады «Подвиг молодежи по спасению Родины в Великой Отечественной войне» мы проводим под девизом:
«Что гибель нам,
Мы даже смерти выше,
В могилах мы построились в отряд
И ждем приказа нового…
И пусть не думают,
Что мертвые не слышат,
Когда о них потомки говорят».
Эти пророческие слова, сказанные лейтенантом Н. Майоровым в 1941 г., погибшим в
боях на Смоленщине, сегодня как никогда актуальны.
Олимпиада проводится нами по следующей
программе: 1.Подвиг молодежи на фронтах
Отечественной войны. 2. Подвиг молодежи в
тылу врага (партизанская война и борьба в подполье). 3.Молодежь – Герои Советского Союза.
4. Дети – Герои Советского Союза. 5. Молодежь в тылу страны, и еѐ девиз: «Всѐ - для
фронта, всѐ - для Победы». 6. Молодые томичи
– Герои Советского Союза и Отечественной
войны. 7. Политехники – участники и Герои
Фото 5. Награду за первое
Великой Отечественной войны. 8. Память томесто в литературной номимичей о Героях Великой Отечественной войны,
нации Областной олимпиады
увековеченная в названии улиц, памятниках и
получает студентка ТПУ
музеях города.
Л.Д. Пепеляева, 2005 г.
Все олимпиады по теме: «Подвиг молодежи по спасению Родины в Великой Отечественной войне» мы начинаем со слов:
«Когда наклоняется знамя над павшими в грозном бою,
Роняет печальное солнце слезу золотую свою.
На свежем высоком кургане у чѐрной могильной плиты
В глубоком и скорбном молчанье встают на колени цветы.
А ветер, летящий над чащей, разносит над ширью земной
Наш залп на кургане гремящий как клятва
Отчизне родной…» (фото 1)
Олимпиада, как правило, проходит в три тура (отборочный, полуфинальный и финальный) по двум номинациям: индивидуальное и командное первенство. В городской олимпиаде старшеклассников по этой теме в 1994 г. участвовало до 27 школ, в ТПУ участвуют студенты всех факультетов, в полуфинал вы181
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ходит от 250 – 300 студентов, в финал отбирается до 30-35 студентов в составе
команд пяти лучших факультетов. В 2005 г. в областной олимпиаде участвовало
до 100 студентов из шести вузов г. Томска и проходила она по трем номинациям: интеллектуальной (конкурс эрудитов) (фото 1, 2, 3), музыкальнопоэтической (фото 4) и литературной (фото 5). В настоящее время в областной
олимпиаде ежегодно участвуют до 10 вузов области.
В процессе подготовки к полуфиналу и финалу для участников олимпиады
и всех желающих студентов обычно мы проводим лекторий с демонстрацией
документальных и художественных фильмов о Великой Отечественной войне. С
этой целью нами создана фильмотека по теме Великой Отечественной войны и
об еѐ Героях.
Заключительный финал интеллектуального конкурса олимпиады – это уже открытое соревнование команд факультетов или
вузов, вошедших в финал. Происходит конкурс команд на сцене, в зале присутствуют болельщики и группы поддержки. Финал – это одновременно эмоциональное
и
музыкальноФото 6. Организаторы Областной олимхудожественное представление.
пиады 2006 г. Во время проведения олимпиады (слева направо): В. Беккер, С. Панова (Телякова), Л. Заморовская,
Г.М. Иванова,
О. Нагорная
Команды эрудитов соревнуются здесь и в
музыкальных, и стихотворных, и устных, и
письменных конкурсах (фото 6).
Конкурс, в зависимости от вопроса, сопро- Фото 7. Управление компьвождается музыкой, стихами, видеоизображе- ютерной техникой при прониями из фильмов, документами, фотографиями ведении университетской
и интересными фактами. Финальный тур интел- олимпиады членами МПЦ
лектуального конкурса компьютерезирован «Отечество» (слева направо): А. Котов, А. Казин, С.
(фото 7).
Федоров, Г.М. Иванова. В
Идут конкурсы капитанов команд- отдалении – секретариат
участников и групп поддержки (фото 8, 9).
олимпиады
Сценарий финала мы составляем так, чтобы увлечь, заинтересовать и дать много новой интересной информации, как участникам, так и болельщикам, заставить их сопереживать и гордиться поколени-
Фото 7. Управление компьютерной техникой при проведении
университетской олимпиады членами МПЦ «Отечество»
(слева направо): А. Котов, А. Казин, С. Федоров, Г.М. Иванова.
В отдалении – секретариат олимпиады
182
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ем молодежи 40-х годов. Мы стремимся, чтобы участники олимпиады сохранили в памяти бессмертный подвиг своих сверстников, отдавших свои жизни за
нас с Вами, и это нам удается. В заключение финала звучит печальная траурная
мелодия Шумана «Грезы». Ведущий юноша под торжественную музыку читает
«Реквием» Р. Рождественского:
«Помните! Через года, через века – помните!
О тех, кто уже не придет никогда – помните!
Не плачьте, в горле сдержите стоны, горькие стоны.
Памяти павших будьте достойны! Вечно достойны!»
Под траурную музыку и стихи, сменяя друг друга, с экрана в этот момент
на участников олимпиады смотрят юные прекрасные одухотворенные лица молодых Героев Советского Союза, лица молодого поколения бессмертных, потому что бессмертными стали их подвиги. В завершении олимпиады – минута
молчания в память о Героях, отдавших жизни за Родину, за нас с Вами. Присутствующим ветеранам войны студенты-участники вручают цветы (фото 10), у
многих ветеранов появляются слезы. Так, заканчивается финал олимпиады. Победитель в индивидуальном первенстве награждается бесплатной поездкой в город-Герой. Средства на эту поездку с 2005 г. выделяет Администрация ТПУ.
Победителям и лауреатам финала вручаются дипломы и призы в
праздничной и торжественной обстановке в Международном Культурном Центре ТПУ, или в Актовом
зале главного корпуса ТПУ (фото 5,
11), а потом для всех участников
команд-финалистов с врученными
им тортами, молодыми организаторами проводится традиционное чаепитие, для всех студентов, ветераФото 8. Идет конкурс капитанов
нов, организаторов, на котором все
в университетской олимпиаде, 2004 г.
делятся своими впечатлениями (фото 11).
Положительным в олимпиаде является то, что организует и проводит эти
олимпиады стала молодежь – студенты, аспиранты, молодые научные сотрудники ИГНД ТПУ, сегодня к ним стала присоединяться и молодежь с других факультетов ТПУ. Они – ведущие на сцене, они написали и компьютеризировали
весь сценарий финала, создали музыкальные и световые эффекты, сами технически обслуживают олимпиаду, готовят памятные подарки и призы, ведут су183
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
действо и секретариат, проверяют и оценивают отборочные работы участников.
Эти ребята – настоящие патриоты, замечательные и увлеченные люди. Это ст. преподаватель ИГНД ТПУ – М.В. Шалдыбин, аспиранты ИГНД ТПУ: В. Халтурин, С.Ф. Федоров, М.П. Любятинская, М.А. Соколова, А.В.
Таловская; молодые специалисты: В.В. Беккер, С.Г. Панова (Телякова), инженер ИГНД
Л.Д. Власкина (Пепеляева); студенты ИГНД –
О.В. Нагорная, Л.В. Заморовская, А.А. Уша- Фото 9. Конкурс в индивидуков, Л. Литвина, А.В. Епихин, Ю.И. Голова- альном первенстве на универчева, Д.Ю. Левченко, А. Котов, Е.Л. Мещеря- ситетской олимпиаде. Стукова, Е.Ю. Пасечник, Т.Н. Игнатова и др.; дент ТПУ В. Портнов отвестуденты ЭЛТИ – В.Н. Портнов, И.М. Нау- чает на вопрос ведущей
мов, ЕНМФ – В.Н. Галущак, ИЭФ – З.В. Зен- М. Любятинской, 2005 г.
кина, Д.А. Соловьев, Д. Бойков, МСФ – А.С. Казин, Н.С. Будянская, А.Огарков
и другие.
Некоторые из них стояли у истоков организации таких олимпиад ещѐ в 90е годы. В начале они участвовали в организации, будучи студентами, затем –
аспирантами и молодыми специалистами. Продолжают они сотрудничать и
сейчас. Руководят ими ветераны войны и труда: доцент ИГНД Г.М. Иванова, ветераны Великой Отечественной войны – орденоносцы, ушедшие добровольцами
на фронт в 16 – 17 лет, доценты Е.С. Коготкова и В.Н. Суслова.
На базе участников и молодежного оргкомитета этих олимпиад в настоящее время создан и уже три года активно работает Молодежный
патриотический центр (МПЦ) ТПУ «Отечество» (фото 13).
МПЦ ТПУ «Отечество» имеет свой
Устав, программу действий. Руководителем его является Г.М. Иванова. Организация работы МПЦ «Отечество» построена на основе самоуправления (фото
13).
Во главе центра стоит Совет МПЦ
«Отечества», который планирует и организует всю работу, а именно проводит
ежегодные студенческие олимпиады –
Фото 10. Аспирант ИГНД ТПУ
викторины (университетскую и областС.Ф. Федоров вручает цветы ветеранам Великой Отечественной войную) по теме: «Подвиг молодежи по
ны на финале олимпиады, 2004 г.
спасению Родины в Великой Отечественной войне».
184
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В течение двух лет нам удалось
создать университетскую фильмотеку
(документальных и художественных
фильмов) по теме Великой отечественной войны и ее Героях; а также организовать демонстрацию этих видеофильмов и работу лектория по этой теме
среди студентов ТПУ и других вузов г.
Томска. Нам удалось провести среди
Фото
С наградами,
кубком команда
и ди- ТПУстудентов города прекрасный музыФото 12.11.
С наградами,
кубком и дипломами
на
Областной
олимпиаде
2007
г.
во
главе
с
капитаном кально-поэтический конкурс песен и
пломами команда ТПУ на Областной
А. Казиным. Слева направо): А. Казин, Ю.Головачева,
олимпиаде 2007
г. во главе
с капитаМ. Будянская,
Р. Тагиров)
стихов Великой Отечественной войны,
ном А. Казиным. Слева направо: А.
посвященный 60-летию Победы советКазин, Ю.Головачева, М. Будянская,
ского народа над фашизмом (фото 4), а
Р. Тагиров)
также литературный конкурс письменных работ (сочинений) студентов вузов г. Томска по теме: «Пускай ты умер, но
в песне смелых и сильных духом, всегда ты будешь живым примером, призывом
гордым к свободе, к свету» в память о Героях Великой Отечественной войны,
отдавших свои жизни за Родину (фото 5). Мы также проводим встречи молодежи с ветеранами-политехниками, участниками Великой Отечественной войны и
участвуем в восстановлении памятников воинов-Героев г. Томска. В этом направлении у нас работает отряд «Память» в рамках МПЦ «Отечество». В августе 2008 г. группа студентов МПЦ «Отечество» в составе отряда «Память», при
поддержке администрации ТПУ посетила места боев 166 дивизии под Смоленском и поработала на братских захоронениях воинов этой дивизии, в составе которой сражались и погибли воины-политехники.
Студенты привели в порядок мемориальный комплекс, посвященный погибшим бойцам 166 дивизии построенный на средства ТПУ и силами студентов
Томского политехнического университета. Предварительно студенты МПЦ
«Отечество» поработали в музеях, изучили боевой путь дивизии, составили презентацию о воинах дивизии и их подвиге, передали подарки, музейные материалы школьникам и администрации с. Верховья (место захоронения томских политехников и воинов-томичей). Студенты МПЦ «Отечество» намереваются написать книгу и создать фильм о Героях-томичах, с этой целью студентами ведутся поиски ветеранов-участников боев и свидетелей боев 166 дивизии и партизанских соединений на смоленской земле в битве за Москву. Об этой поездки
нами снят фильм.
Кроме того, нами разработана программа по теме: «ХХ век. Вклад России в
мировую цивилизацию», по которой планируется проведение университетской
олимпиады-викторины. В разные годы, о чем было сказано выше, членами МПЦ
185
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
«Отечество» систематически проводятся анонимные социологические опросы
молодежи (студентов и школьников), связанных с темой «Память», посвященной событиям Великой Отечественной войны и ее Героям, а также об отношении молодежи к пониманию и отношению Родине и т.д. Результаты исследований публикуются в газете ТПУ «За кадры», а также в публицистической литературе и доводятся до общественности. В 2007 – 2008 гг. МПЦ «Отечество»
Фото 12. Организаторы и участники университетской олимпиады,
2004 г. Члены Молодежно-патриотического центра ТПУ «Отечество», сидят (слева направо): М.П. Любятинская, аспирантка ИГНД; доценты: В.Н. Суслова, Г.М. Иванова, Е.С. Коготкова; аспирантка ИГНД,
М.А. Соколова; студентка Л.Д. Пепеляева; второй ряд стоят (слева
направо): ст. преподаватель ИГНД М.В. Шалдыбин; студенты: С.Г.
Телякова, А.В. Таловская; второй ряд, стоят (справа налево) – аспирант ИГНД С.Ф. Федоров; студенты ЭЛТИ А.Г. Павлюченко, И.М.
Наумов, В.Н. Портнов
провело заочный конкурс, посвященный 36-летней годовщине Великой победы
советского народа над фашистской Германией на страницах университетской
газеты «За кадры». Лучшие ответы, представляющие собой развернутые сочинения, мы публикуем в газете. Это прекрасное сочинение студентки гр. 2630
ИГНД Т.Н. Игнатовой «Подвиг и бессмертие» о героической борьбе и гибели
молодежной комсомольской организации «Молодая гвардия» г. Краснодона, это
статья студентки гр. 2А63 ИГНД И.Ю. Головачевой «Жизни, отданные Родине»,
посвященной подвигу Героев Советского Союза сестры и брата Зое и Саши
Космодемьянских. Это замечательное литературное произведение студента гр.
186
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
2Б53 А.В. Епихина «Сила человеческого
духа» об уникальных подвигах Героя Советского Союза, Национального Герое
Франции Василии Порике.
Помимо этого студенты – члены
МПЦ «Отечество» оказывают необходимую посильную помощь ветеранамучастникам Великой Отечественной войны, поздравляют их с праздниками, юбиФото
13.
Совет
«ОтечестФото 14.
Совет
МПЦ МПЦ
«Отечество»
за разработкой
лейными датами.
работы 2007 – 2008
гг. Слева
направо:
во» плана
за разработкой
плана
работы
З. Зенкина, А. Казин, М. Любятинская, В. Беккер
Мы организуем встречи со школьни2007 – 2008 гг.
ками, студентами ТПУ, рассказывая о своСлева направо: З. Зенкина,
А. Казин, М. Любятинская,
ей деятельности, о памятных датах ВелиВ. Беккер
кой Отечественной войне. В 2009 г. среди
студентов ТПУ намереваемся провести
конференцию, посвященную юбилейной дате.
По своей деятельности мы активно сотрудничаем с газетой ТПУ «За кадры», стремясь довести результаты своей деятельности до общественности.
Сегодня у нас есть свой сайт в Интернете. В будущем нам бы хотелось издать книгу-памяти о подвигах погибших Героев-политехников в Великой Отечественной войне и создать фотоальбом и видеофильм о Героях Великой Отечественной войны, используя те материалы, которые мы изучили, которыми владеем за длительный срок нашей деятельности. За большую и многолетнюю работу по патриотическому воспитанию молодежи доцент ИГНД Г.М, Иванова
награждена Медалью Всероссийского Совета ветеранов войны и труда. Награда
вручена ей в торжественной обстановке
Председателем Томского Совета ветеранов войны Г.А. Моисеевым. Дипломы
Областной Администрации Совета ветеранов получили молодые специалисты,
студенты, аспиранты ИГНД ТПУ: М.В.
Шалдыбин, С.Ф, Федоров, М.П. Любятинская, В.В. Беккер, С.Г, Панова (Телякова), Л.В. Заморовская, Л.Д. Власкина
(Пепеляева), студенты З.В. Зенкина, Фото 14. Победители университетА.С. Казин, Т.Н. Игнатова, Е.Л. Меще- ского конкурса, посвященного 63годовщине Великой Победе, органирякова.
зованного МПЦ «Отечество» и гаРаботать с молодежью в патриоти- зетой ТПУ «За кадры». Слева наческом направлении сегодня непросто, а право: А. Казин, Ю. Головачева,
порой – очень тяжело. Такая работа от- А. Писарев
187
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
нимает у нас, организаторов, порою много душевных и нервных сил. Но как бы
не было это сегодня сложно и трудно, надо бороться за душу каждого молодого
человека. Удастся ли нам это сделать? Мы убеждены: от этого зависит будущее
России. Перед памятью погибших мы должны сделать так, чтобы подвиг победителей никогда не был забыт, и память о них передавалась от поколения к поколению. Это память должна быть вечной! Так мы видим свой гражданский
долг и пытаемся поднять за собой лучшую часть думающей и совестливой молодежи. Сегодня идет сражение за душу молодых и проиграть его никак нельзя,
в этом залог будущего России.
188
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ФАКТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ БАЗЕ СИБИРИ
И СОВРЕМЕННЫЕ ПУТИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Ю.В. Индукаев
Томский государственный университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: elits@mail2000.ru
Рассматривая данную проблему необходимо вспомнить слова А.Е. Ферсмана. В частности он писал: ― Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева
найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущим судьбами человечества‖.[7] В свое время А.Е. Ферсман по поводу создания местной минеральной сырьевой базы КМК писал, что наши цифры описания месторождений подсчета запасов в ряде случаев являются не
столько фактическими данными, в том или ином районе, сколько сводкой знаний для данной области. Тем не менее, несмотря на это представление можно
сказать, что открытие и разведка месторождений Сибири за 70 лет позволяет утверждать, что данный регион России богат подобным видом минерального сырья. Действующие и прогнозируемые металлургические заводы Сибири обеспечены железной рудой на длительное время.
В настоящее время принято считать, что минерально-сырьевая база железных руд для сибирской металлургии представлена месторождениям разных
промышленно формационных генетических типов. Они распределяются по конкретным рудным провинциям в пределах Алтае-Саянской горной системы и Сибирской и Западносибирской платформ.
В результате исследований в пределах Сибири выделено 13 рудных формаций, расположенных в следующих рудных провинциях: Алтайская, АлтаеСаянская, Объ-Енисейская, Верхне-Ленская, Ангарская, Ангаро-Енисейская,
Тунгусская, Маймеча-Котуйская, Алданская, Анабарская, Саяно-Байкальская,
Забайкальская.
Перечислим основные рудные формации железорудных месторождений (с
соответствующими геологическими запасами в млрд. тонн: [8]
I. Формация титаномагнетитовая (магматическая), подразделяется на две
субформации:
1) Титаномагнетит-ильменитовая часто с магнетит-ильменитом (Лысанское, Мало-Тагульское, Витимконское и др.1 – 3);
2). Ильменит-титаномагнетитовая (Харловское, Большая Культайга, Хаильское, Чинейское и др. 3 – 8).
189
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
II. Формация апатит-магнетит-титаномагнетитовая (магматическая) подразделяется на две субформации:
1). Титаномагнетитовая с перовскитом (Кугда, Гулинское, Бор-Урях и др.
2). Апатит-магнетитовая (Ковдорского типа) (Ессей, Маган, Белозиминское
и др.- 0,5 – 2).
III. Формация магнетитовая (отчасти манганомагнетитовая) скарновогидросиликатная Алтае-Саянского типа (пневматолито-гидротермальная), (Кондомская, Канымская, Ташелгинская группы, Ирбинское, Хабалыкское и др. 0,5 –
1,0).
IV. Формация
манганомагнетитовая
и
магнетитовая
скарновогидросиликатная ангаро-илимского типа (пневматолито-гидротермальная), (Ангаро-Илимское, Коршуновское, Нерюндинское и др. – 1,5).
V. Формация магнетитовая скарновая алданского типа (пневматолитогидротермальная) (Таежное, Пионерское, Десовское и др. – 2,0).
VI. Формация сидерит-магнетитовая с сульфидами делится на две субформации:
1).Сидерит гематит-магнетитовая с баритом и др. (гидротермальная), (Улутай-Чезское, Карасукское и др. – 0,5);
2). Сульфидно-сидеритовая, частично манганосидеритовая (гидротермально-осадочная), (Озерное, Горевское – 0,5).
VII. Формация гематитовая ангаропитского типа (гидротермальная) (НижнеАнгарское, Ишимбинское, Удоронговское и др. – 1,5).
VIII. Формация сидеритовая (осадочно-гидротермально-метасоматическая)
(Березовскаое, Барандатское 0,5 – 3).
IX. Формация бурожелезняково-мартитовая (коры выветривания) делится на
две субформации:
1).Мартитовая (Участки: Нелюкинского, Сиваглинского, Краснокаменского, Сухаринского и др.- 0,1 – 1);
2). Бурожелезняковая (Чуктуконское, Березовское – 0,3).
X. Формация бурожелезняковая и гематитово-оолитовая (осадочная) подразделяется на две субформации:
1). Лептохлорит-гидрогетит-гематитовая с магнетитом и сидеритом (Чембаловское, Захаровское, Ичерское 0,5 – 1);
2). Лептохлорит-гетит-гидрогематитовая с сидеритом (Бакчарское, Колпашевское, Туруханское 20 – 50).
XI. Формация железистых кварцитов, где выделяются две субформации (осадочно-метаморфизованного генезиса):
1). Кварц-магнетитовая (Сыдинское, Белокитатское, Байкальское, Ималыкское, Мугурское и др. 2,5;
190
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
2). Кварц гематитовая и кварц-гематит-магнетитовая (Коксинский II, Гематитовое, Яматинское и др. 0,5 – 1).
XII. Формация гематитовая (осадочный, переоотложенная кора выветривания
железистых кварцитов) ангаро-питского типа. (Нижне ангарское, Удоронговское 0,3 – 0,5).
XIII. Формация апатит-магнетитовая (типа г. Кируны), метаморфогенная, Холзунское, Маркакульское и др.0,5 – 10).
Исторически сложилось, что основным сырьем для металлургических заводов Западной Сибири являются легкообогатимые и богатые магнетитовые руды месторождений скарновых формаций. Это не случайно.
Скарновые (контактово-метасоматические) месторождения наблюдаются
на всех континентах. Так они известны в Китае, Малайзии, Индонезии, Филиппинах, Турции, Швеции, Норвегии, США, Канаде, Мексике, Чили, Казахстане,
Узбекистане, России и других странах. К примеру, только скарновых железорудных месторождений известно около 2800. К этому можно добавить многочисленные скарновые месторождения других металлов. Распределены данные
месторождения крайне неравномерно. Например, 80 % скарновых месторождений Fe сконцентрировано на территории зарубежных стран. При этом известно,
что месторождения Fe складчатых систем составляют главную минеральносырьевую базу металлургических заводов мира. В настоящее время стало
извеcтно, что скрановорудные месторождения Fe и т.д. содержат многие благородные металлы (Pt, платиноиды, Ag, Au) в качестве примеси (в разной форме).
Рассмотрим закономерности формирования, геодинамические обстановки
(режимы) локализации и особенности металлогенической специализации месторождений скарновых формаций. В пределах Алтае-Саянской складчатой металлогенической провинции формирование подобных сложных аккреционнопокровно-складчатых систем осуществляется длительно, полициклично, в течение огромного промежутка времени, в процессе превращения первичного (изначального) палеокеанического бассейна в складчатые пояса, неоднократно осуществлялась смена геодинамических режимов, периодов растяжения и сжатия,
сопровождавшихся образованием разновозрастных систем. Впоследствии они
испытали многократные процессы реювинации.
Здесь известны скарновые месторождения Fe, Co, Cu, Mo, W, Au, полиметаллов и других ценных элементов [1,2,3,4]. Они локализуются в конкретных
рудных поясах, которые представляют собой региональные линейно-вытянутые
участки земной коры. Последние имели определенный режим тектонического
(геодинамического) развития, который обусловил специфику осадконакопления,
магматизма, метасоматоза, метаморфизма (регионы Горного Алтая и Саян) и
своеобразие рудогенеза (с образованием скарновых, скаполитовых, гидросиликатных подтипов) [1,2,3,4]. В пределах орогенных структур земной коры скар191
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
новые рудные поля формировались в условиях разновозрастных островных дуг,
активных континентальных окраин, континентальных рифтовых и других
структур.
Рудные поля представляют собой естественную совокупность сближенных
и генетически родственных месторождений, образующихся в пределах общей
локальной геологической структуры (Восточный склон Кузнецкого Алатау и
др.). В свою очередь рудные поля являются частями того или иного пояса
(Тельбесского в Горной Шории и др.). Сравнительный анализ рудных поясов
показывает их сходство по основным характеристическим признакам. Все они
тесно связаны и приурочены к зонам глубинных разломов, которые зарождаются в подошве земной коры или в верхних частях мантии.
В большинстве случаев они развиваются на границах разнотипных (положительных и отрицательных) структур разного порядка. Эти зоны отличаются
интенсивным рассланцеванием, дроблением и милонитизацией пород, наличием
крупных сбросов и сдвигов, резкими переходами между структурами. В частности это выражается в несоответствии мощностей, состава, возраста контактирующих друг с другом осадочно-вулканогенных толщ, появлением четких гравитационных ступеней и т.д. В зонах глубинных разломов проявляется интенсивный, разнообразный магматизм, который фиксируется в пространстве линейно-вытянутыми жилообразными, штоко-лакколитообразными телами ультрабазитов, базитов, гранитоидов ―пестрого‖ состава, сиенитоидов (калиевого и
натриевого ряда).
Скарноворудные поля приурочены к орогенным и континентальнорифтогенным структурным образованиям земной коры. Скарновые рудные поля
формировались и локализовались в определенных геосинклинальных палеоструктурах (трогах, рвах-желобах, внутригеосинклинальных поднятиях, островных дугах и т.д.), складчатых сооружениях (антиклинориях, синклинориях) и
зонах тектоно-магматической активизации. Данные месторождения образовались в тех структурно-формационных зонах, которые характеризуются полнотой проявления этапов и стадий одного или нескольких тектоно-магматических
циклов и имеют сложный разрез земной коры с широким распространением
разнообразных осадочных, осадочно-вулканогенных и магматических формаций. Данные зоны характеризуются полигенностью и полихронностью оруденения. Месторождения формировались либо в орогенный этап развития конкретных геосинклинальных палеоструктур (Сu-W-Mo, Au, Pb-Zn, Mo-W-Pb-Zn,
большая часть скарново-рудоносных полей Fe), либо в посторогенный период в
областях тектоно-магматической активизации консолидированных складчатых
сооружений, когда земная кора достигает значительной жесткости и мощности.
В условиях формирования островодужных систем осуществлялось образование скарновых месторождений Fe в геодинамической обстановке сжатия. Ду192
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ги подобного типа развивались на океанической коре в пределах осевых океанических палеобассейнов с фемической металлогенической специализацией (месторождения Кондомской группы и др.). На территории между осевыми прогибами и областями шельфа ―микроконтинентов‖ и внутригеосинклинальных
поднятий формировались островные дуги, развивающиеся на коре переходного
типа, имеющие фемически-сиалический характер геохимической и металлогенической специализации. Здесь образовывались скарновые и гидротермальные
месторождения Au (Fe). В пределах внутригеосинклинальных поднятий, шельфовых участков на коре континентального типа формировались месторождения
Cu, Cu-W, Cu-W-Mo, Cu-Fe (Терезия), Pb-Zn (Юлия полиметаллическая), СuMo- Fe(Au)- Киялых-Узень; (Туимское) скарнового и гидротермального типов.
Рудные узлы скарновых месторождений приурочены к участкам развития
длительной и активной магматической деятельности, где отмечаются значительные концентрации вулканогенных (эффузивных) комплексов и интрузивных
тел разного состава. Многие вулканогенные формации комагматичны интрузивным и вместе с ними образуют единые вулканно-плутонические ассоциации, занимая определенное положение в истории эволюции конкретных структурноформационных зон. Продуктивными являются следующие геосинклинальные
магматические формации: габбро-диорит-диабазовая – Fe(Co,Ni), габброплагиогранитная – Fe(Co,Ni), габбро-монцонит-сиенитовая – Fe (Co), габбродиорит-гранодиоритовая – Fe, гранитоидных батолитов ―пестрого‖ – Fe и др.
Магнезиальные скарны сложны фассаитом, форстеритом, шпинелью, людвигитом, магнетитом и гистерогенными минералами – гумитом, монтичеллитом,
паргаситом, флюгопитом, мелилитом, кснтофиллитом, серпентитом, геленитом,
тремолитом, тальком, бруситом.
Известковые скарны сложены: волластонитом, пироксеном, гранатом, везувианом, скаполитом, магнетитом. В качетсве гистерогенных минералов здесь
развиваются: хлор и фтор содержащие амфиболы (актинолит, роговая обманка
гастингсит, дашкесанит [1,2,3,4] эпидот, хлорит, серпентит, флогопит, биотит и
др.
В стадии гидратации и гистерогенного преобразования скарнов осуществлялось образование не только перечисленных разнообразных гидросиликатов, а
также различных карбонатов (кальцита, магнезита, доломита, анкерита); кварца,
полевых шпатов (микроклина, альбита), многочисленных серосодержащих минералов (сульфидов, сульфосолей и т.д.) Au, соединений Ag, Bi, Co, Ni, платиноидов и других.
Главная масса редких и рассеянных элементов в скарноворудных полях
концентрируется в период отложения серо-(отчасти Te и Se) содержащих минералов. Общее количество сульфидов и разнообразных S,Te, Se минералов в
скарноворудных зонах колеблется от 1,5 до 40 и более процентов. Главную роль
193
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
здесь играют сульфиды, являющиеся основным концентратом серы, активность
которой наиболее значительна на последних стадиях гидротермального минералообразования.
Минеральные ассоциации гидротермальных (сульфидных) стадий накладываются на зоны магнезиальных и известковых скарнов и апоскарнов (продуктов их разложения). Самостоятельные минералы, в частности Co и Ni, проявляются в виде эмульсионных включений твердого раствора в халькопирите, пирите и пирротине, или же образуют обособленные гнезда, линзы, залежи, представленные обычно сульфоарсенидами, арсенопиритом и кобальтином. [1,3]
Чаще всего, это отчетливо секущие гидротермальные сульфо-арсенидоарсенидные жилы, тяготеющие к зонам тектонических нарушений и формирующиеся в большинстве случаев после основной массы сульфидов (пирита,
пирротина). Они тесно ассоциируют с карбонатами, особенно с анкеритом.
В одной группе магнетитовых месторождений отмечаются: пирит, пирротин, халькопирит, борнит, сульфоарсениды и другие.
В другой группе месторождений наряду с магнетитом и отмеченными
сульфидами образуются: линеит, зигенит, миллерит, бейрихит, пентландит, кобальтин, арсенопирит, глаукодот, герсдорфит, шмальтин, хлоантит, скуттерудит, саффлорит, раммельсберит, леллингит, никелин, мелонит, виттихенит, тетрадемит, золото и минералы элементов платиновой группы (ЭПГ).
В связи с тем, что рассматриваемые месторождения формируются в различных геодинамических обстановках, их относят к двум группам: первая –
рудные формации периода формирования складчатых структур и вторая – рудные формации субплатформенного периода развития консолидированных пликативных сооружений и глубинных разломов, в процессе тектономагматической активизации.
Важную роль в рудообразовании играл состав вмещающих стратифицированных пород, обычно сочетающих в разрезе вулканиты (основного и среднего
состава, иногда щелочные и более кислые – Инское и др.). Во всех случаях вмещающие породы выступали в качестве активной среды скарнорудообразования.
Они являлись источниками петрогенных и рудогенных компонентов, влияя на
химизм, состав, pH, Eh растворов (флюидов), перенос и отложение минеральных
парагенезисов.
Минеральный состав метасоматитов и руд во многом определяется формационным типом, составом, петрохимией и петрологией интрузий (и эффузий),
литологическими особенностями скарнорудовмещающих толщ, своеобразием
тектонической обстановки, спецификой геодинамического режима, близостью
или удалением рудных тел и околорудно-измененных пород продуктивного
плутона, а также пространственного наложения разновозрастных интрузивных
комплексов, глубиной и температурой формирования руд.
194
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Скарновые тела относятся к двум метасоматическим скарновым формациям (магнезиальной и известковистой).
Хотя каждая рудная формация характеризуется конкретной рудной специализацией (Fe или Fe-Cu-W, Fe-Mo, Fe-Au и т.д.), обычно они содержат много
―примесных‖ элементов. Наиболее интересными из них являются: Сo, Ni, Au,
Ag, элементы платиновой группы (ЭПГ). Например, в скарновых полях Fe отмечаются Co, Ni и ряд редких и рассеянных элементов (Au, Ag, платиноиды и т.д.).
Так в Казском и Сухаринском железорудных полях Горной Шории устанавливаются от 1 до 5,3 г/т Au и от 5 – 40 г/т Ag в отдельных скарновых телах. Здесь
же количество Pt не превышает 1,4 г/т, а Pd в среднем 0,2 – 0,3 г/т [3,5]. В скарновом Инском месторождении Fe магнетит содержит примесь Ag (0,11 г/т) и Au
(0,023 г/т, в среднем для 5 проб) [1,3,6,8]. В пирите содержание Au изменяется
от 0,04 до 2,5 г/т (11 проб), а в пирротине – 0,023 до 0,297 г/т, при среднем содержании 0,072 г/т.
В скарнах Синюхинского рудного месторождения, в участках формирования магнетита и сульфидов отмечаются содержания Pt от 0,01 до 7,2 г/т и Pd –
от 0,01 – 44 г/т. Подобные ассоциации формировались в пределах ОльховскоЧибижекского скарновозолоторудного поля. Au, Ag, Ni, Co, и ЭПГ отмечаются
в редкометальных скарнах Восточного склона Кузнецкого Алатау (месторождения Киялых-Узень, Тумское и др.).
Благородные металлы, редкие и рассеянные элементы могут находиться: в
форме самостоятельных минералов; в виде изоморфных примесей в решетках
наиболее распространенных сульфидов; сульфосолей; сульфоарсенидов и других; в качестве, по-видимому, ―минералогической пыли‖ (молекулярной или
атомной форме) не фиксируемой обычными методами. В частности, присутствие платиноидов во многих случаях устанавливается только химикоаналитическими методами. В отдельных случаях, химико-аналитическими методами фиксируются платиноиды в составе растворимого и нерастворимого вещества.
Согласно данным Г.Г. Павловой и др. (2006) золоторудные сульфидные
минеральные ассоциации в характеризуемых месторождениях отлагались в интервале 380 – 150o C из гидротермальных растворов (умеренно-соленого флюида). С понижением температуры происходила его замена слабоконцентрированным (около 5 масс % экв. NaCl) раствором. Наиболее обычными компонентами
рудообразующего флюида являются: Na, K, Ca, Mg, Fe). Так согласно термодинамическому моделированию (при T = 380o C и P = 0,5-1 кбар) рудообразующий
флюид имел состав типа (NaCl-CaCl2 -MgCl2-FeCl2) с исходным pH около 3,3.
Взаимодействие рудообразующего флюида со скарнами приводит к изменению
pH – от 3,3 до 6 (при понижении T,P и других параметров). При этом при отложении Au, происходит снижение пробности (от 950 до 600 %).
195
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Большая часть Au с пробностью 950 – 850 %о кристаллизуется совместно с
борнитом, халькозином в температурном интервале 380 – 350o C, а наиболее
низкопробное Au (600 %) – совместно с сульфидами и теллуридами при температуре около 300o C. В процессе рудоотложения параллельно со снижением T
происходит концентрация Fe, Cu и сульфидной среды в растворе по мере отложения рудных ассоциаций.
Известковоскарновая магнетитмагномагнетитовая рудная формация областей тектоно-магматической активизации платформенного чехла развита на Сибирской платформе (Ангаро-Илимское, Коршуновское, Луч и др.). Подобные
месторождения пространственно и генетически связаны с магматическими комплексами трапповой формации. Рудомещающими структурами месторождений
являются ―трубки взрыва‖ и оперяющие их пологозалегающие проницаемые зоны в благоприятных для замещения карбонатных, терригенных и пирокластических породах.
Концентрации магнетита приурочены к скарнам (автореакционным) и апоскарновым образованиям (серпентин-хлоритовым). Распределение рудных масс
крайне неоднородно. Оруденение проявлялось неоднократно. Вертикальный
размах его достигает 3 км. Месторождения данного типа в геологической литературе описывался как ―ангаро-илимский тип‖. ―Формация‖ может быть охарактеризована такими месторождениями как: Коршуновское, Ангаро-Илимское,
Нерюндинское, Рудногорское, Тагарское и др.
Наряду с отмеченными месторождениями в чехле сибирской платформы
скарноворудные поля выделяются в фундаменте подобной структуры.
Месторождения скарновых железорудных формаций отмечаются среди
метаморфических комплексов Алданского щита (древних выступов фундамента
Сибирской платформы). К их числу принадлежат месторождения ЛеглиерТимптонского рудного пояса (Таежное, Тинское, Леглиерское, Магнетитовое и
др.).
Рудные районы приурочены к сочленениям брахисинклинальных структур
с гранитогнейсовыми куполами, а размещение отдельных рудных полей и месторождений контролируются складчатыми структурами более высоких порядков. Рассматриваемые месторождения локализуются среди глубокометаморфизованных и гранитизированных архейских толщ и сопряжены с автохтонными
мигматит-гранитными образованиями. Рудные тела преимущественно представлены магнетитом в ассоциации с магнезиальными скарнами.
Магнезиальноскарновая магнетитовая формация фундамента Сибирской
платформы (зон ультраметаморфизма древних щитов) представлена такими минералогическими
типам:
1.
Шпинель-гиперстен-фассаит-форстеритмагнетитовым (Таежное); 2. Шпинель-диопсид-форстерит-магнетитовым (Десовское); 3. Флогопин-паргасит-клиногумит-магнетитовым (Комсомольское).
196
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
При этом, шпинель-гиперстен-фассаит-форстерит-магнетитовый минеральный тип месторождений отмечается в пределах распространения гранулитовой фации метаморфизма, а шпинель-диопсид-форстерит-магнетитовый и
флогопит-паргасит-клиногумит-магнетитовый локализуются в районах развития
амфиболитовой фации.
Рудные залежи локализуются в контакте метабазитов с доломитизированными мраморами. Рудные тела имеют сложное, неоднородное строение, характеризуясь разнообразием структурно-текстурных особенностей руд. Месторождения имеют длительную историю формирования.
Безусловно, железорудная минеральная база Юга Западной Сибири не исчерпывается контактово-метасоматическими месторождениями. Важную роль в
составе минерально-сырьевой базы играют и другие промышленногенетические типы (железистые кварциты, оолитовые и др.). Особенно это касается оолитовых железных руд. Наибольшие запасы подобных руд локализуются
в пределах Западносибирской платформы, составляя в целом Западносибирский
железорудный бассейн (ЗСЖБ). Последний располагается в Восточной части
Западносибирской низменности (платформы), охватывая территорию Томской,
Омской и Новосибирской областей и, отчасти, Алтайского и Красноярского
краев.
Железоносные горизонты были установлены нефтепоисковыми скважинами (1950 – 1958 г.), затем вскрыты скважинами геологической съемки (1957 –
1972) и редкими буровыми профилями для оценки собственно железных руд.
В составе отложения мела-палеогена (снизу вверх) выделяются железорудные горизонты – нарымский, колпашевский, тымский (чигаринский), бакчарский).
Нарымский горизонт залегает в верхней части ипатовской свиты туронконьяковского возраста, подстилается континентальными песками, глинами и
алевролитами. Он прослеживается от устья р. Енисей на севере до Павлодарского Прииртышья на юге, на протяжении более 2000 км, при ширине в Среднем
Приобъе 200 км и мощности до 30 – 35 м.
В данном горизонте руды концентрируются в форме линз. Наименьшая
глубина залегания их кровли от дневной поверхности 180 м (верховья р. Парбиг) и преобладающей – 300 – 400 м и более.
Тымский (чигаринский) горизонт залегает в основании парабельской свиты палеоцена, сложенной песками с прослоями кварцево-глауконитовых песков
и глин, в 20 км западнее г. Колпашево и в бассейне р. Тым.
Колпашевский горизонт приурочен к основанию ганькинской свиты верхнего кампана-маастрихта, при ширине его в Колпашевском Приобъе 25 – 85 км,
мощности до 50 м и условно кондиционных руд – 23 м, при залегании на глубине 200 – 300 м.
197
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Бакчарский горизонт залегает в основании люлинворской свиты эоцена,
подстилается осадками верхнего мела или палеоцена. Ширина его 10 – 60 км,
мощность до 25 м. В бассейне рек Бакчар и Парабель рудные концентрации
имеют мощность от 2 до 22 м, при глубине залегания 150 – 200 м. К северу оруденелые песчинки содержат железа не более 20 – 25 %.
Образование железорудных горизонтов связывается с эпохой трансгрессий
и регрессий с прибрежно-морскими фациями. Среди руд преобладают оолитовые гетито и гидрогетито-лептохлоритовые разности и кварцево-железистые
песчинки с песчано-глинистыми прослоями. Рудные оолиты имеют размеры
около 0,2 – 0,4 мм.
Нерудные обломки обычно хорошо окатаны, размер их зерен от 0,01 до 3
мм. Количество оболочного метариала в рудах не превышает 15 %. Цемент базальный, порового и пленочного типа, в основном хлорито-сидеритовый. Содержание железа в условно кондиционных рудах 20 – 40 %. По простиранию и
по вертикали руды замещаются кварцево-железистыми песчинками.
Руды оолитовые всех горизонтов отмечаются как сцементированные, так и
рыхлые. В составе аутигенной части руд преобладают лептохлориты, гетит,
гидрогетит, кальцит, гидрослюда, каолинит, монтмориллонит, опал, коллофан,
керченит, вивианит, пирит. В группе оболочных минералов встречаются кварц,
полевые шпаты, биотит, мусковит, эпидот, роговая обманка, пироксен, циркон,
сфен, магнетит, ильменит. Кроме того, в рудах отмечаются остатки микрофауны, обрывки растений, кусочки древесины. Объемный вес руд около 2,3 г/см3.
Как следует из коллективной работы А.С. Калугина и др. (1981) требования к количеству запасов железной руды для черной металлургии Сибири остаются на прежнем уровне. Общая потребность в легкообогатимой и богатой руде
для всех заводов и резервов Сибири выразилась около 10 млрд. т. При этом наиболее желательной является магнетитовая руда месторождений скарновой формации, а также типа железистых кварцитов.
Колоссальные возможности открываются при использовании оолитовых
руд Западносибирского железорудного бассейна. Однако, для этого необходим
новый потребитель, так как существующие едва ли перейдут на новый тип руд,
хотя каждый из действующих и проектируемых заводов (подобно КМК) в условиях Сибири может иметь самостоятельную сосредоточенную местную рудную
базу.
При всем при этом, одной из важнейших задач в процессе использования
железорудных месторождений Сибири является решение проблем рационального и комплексного использования минерального сырья, на стадиях эксплуатации, обогащения и передела.
198
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Индукаев Ю.В. Металлогеническая специализация, геодинамические обстановки и некоторые закономерности формирования скарновых месторождений Алтае-Саянской складчатой области//Скарны, их генезис и рудоносность(Fe,Cu, Au, W, Sn). Екатеринбург. Ин-т геологии и геохимии.
Ур.О. РАН, 2003. – С. 40-47
Индукаев Ю.В. Полигенность и полихронность оруденения в структурноформационных зонах Алтае-Саянской складчатой области. // Вопросы геологии Сибири. Вып. 3. Томск, 1995. – С. 129 – 137.
Индукаев Ю.В. Рудные формации контактово-метасоматических месторождений Алтае-Саянской области. – Томск: Изд-во Томского ун-та, 1980. –
Т. 1 – 390 с.; Т. 2 – 297 с.
Индукаев Ю.В. Физико-химические и структурно-геологические условия
образования скарновых месторождений Алтае-Саянской области. Современное состояние учения о месторождениях полезных ископаемых. – Ташкент: Фан, 1975. – C. 190-200.
Калугин А.С., Калугина Т.С., Иванов В.И. Железорудные месторождения
Сибири. Новосибирск: Наука, 1981. – С. 238.
Павлова Г.Г., Задорожный М.В., Боровиков А.А., Пальянова Г.Л. Условия
формирования золотого оруденения постскарнового этапа по данным термодинамического моделирования// Актуальные проблемы рудообразования и металлогении. Новосибирск: Академич. Изд-во ―Гео‖, 2006. – С. 174
– 175.
Ферсман А.Е. Железо. Избранные труда. – Т.V. Изд-во АН СССР.М.: 1959.
– С. 155.
Хохрякова М.И. Потапов А.А. Золотооруденение в Белорецко-Инском железорудном районе Горного Алтая// Актуальные вопросы геологии и минералогии Сибири. Новосибирск, Изд-во ИГ и Г. СО РАН, 2001. – С. 133 –
137.
199
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПОЛИХРОННОСТЬ ОТЛОЖЕНИЯ, РАЗНОФОРМЕННОСТЬ
ВЫДЕЛЕНИЯ, РАЗНООБРАЗИЕ УРОВНЕЙ НАХОЖДЕНИЯ
МЕТАЛЛОВ И ПОЛИГЕННОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
Ю.В. Индукаев
Томский Государственный университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: elits@mail2000.ru
Анализ вещественного состава, истории формирования и генетических
особенностей месторождений, разных по происхождению показывает, что в
большинстве случаев они характеризуются полигенностью и полихроностью.
Кроме того, в пределах одного и того же месторождения отложение одного и
того же металла осуществляется неоднократно, меняются формы его проявления, размерность частиц (от макроскопического до наноуровня), руды приобретают комплексный характер. Подобное неоднократно рассматривалось на примере месторождений скарновых формаций [11,12,13] и, отчасти других генетических типов [9,10,11,14].
В данном случае многие перечисленные проблемы попытаемся рассмотреть на примере некоторых месторождений разных по своей природе происхождения. В этом отношении весьма интересными являются месторождения Au,
платиноидов и некоторых других. Тем более что в настоящее время, благодаря
более точным методам исследования руд (и пород) месторождений удается
вскрыть многие тонкости распределения металлов в рудных телах. Микрозондовое сканирование, фотоэлектронная спектроскопия, мессбауэровская спектроскопия и другие методы изучения минералов руд (и пород) позволяют вскрыть
полихронность, полигенность, полиформенность и разную размерность частиц
отложенных металлов. В связи с этим устанавливается, что источником многих
металлов (например, Au, платина и др.) могут быть не только классические
(традиционные) объекты (в частности магматические для Pt), но и нетрадиционные (железистые кварциты, черносланцевые формации и др.).
При этом, использование нетрадиционных источников минерального сырья (например, черносланцевых формаций) показывает, что сейчас необходимы
новые подходы к изучению природного вещества. В настоящее время важно не
только установить минеральный состав и текстурно-структурные особенности
руд, а также изоморфные примеси в минералах, но и рассмотреть дисперсные
формы вхождения металлов вплоть до (наноуровня). В настоящее время это позволяют сделать нанотехнологии. Последние предусматривают новые подходы к
решению научных проблем в геохимии, минералогии, петрографии и других
геологических науках. Исходя из этого, изучение наноструктур в последние го200
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ды становится ведущим направлением в минералого-геохимических дисциплинах [8].
По мере того как в практику исследований вовлекаются более точные и
более чувствительные методы физического, химического характера, позволяющие все глубже проникать в ―тайны‖ строения природного вещества, уточняются сферы и закономерности распределения химических элементов в природе, в
частности и на ―наноуровне‖.
В этом отношении весьма показательными являются благородные металлы, редкие и рассеянные элементы. Они благодаря современным методам исследования устанавливаются во многих месторождениях, руды которых представлены каким-либо ведущим распространенным элементом с большим кларком (например, Fe). Сейчас становится очевидным, что в таких месторождениях
один и тот же элемент проявляется в различной форме и на различном размерном уровне.
Частности, рассмотрим поведение благородных металлов в месторождениях Fe Курской магнитной аномалии, расположенных в пределах докембрийского
фундамента Воронежского кристаллического массива. Здесь находится около 60
месторождений железа, ряд из них являются супергигантами [19]. Две трети
разведанных запасов железных руд России сосредоточено в 5 месторождениях
(Михайловском, Лебединском, Стойлинском, Стойло-Лебединском, Коробковском), которые отрабатываются 3 ГОКами, обеспечивая 53 процента добываемой в России железной руды.
Для наших целей важным является то, что в составе железистых кварцитов
(в объеме курской серии), докембрийской коры выветривания и гигантских по
объему (свыше 1,2 млрд. т) промпродуктов (отвалов) горнорудных предприятий
содержатся благородные металлы (Au и платиноиды). Все названные объекты
являются крупномасштабными нетрадиционными источниками селективной и
попутной добычи благородных металлов [19].
В данном регионе, толщи курской серии (нижнего коремея) образуют две
зоны, сложные по морфологии и внутреннему строению. Они имеют значительную протяженность (свыше 400 км) и Северо-Западное простирание.
Данные зоны пространственно сопряжены с Белгородско-Михайловским и
Орловско-Тимским зеленокаменными поясами позднеархейского заложения.
Первая – западная зона включает в себя Михайловский железорудный район, а вторая – восточная – Старооскольский, охватывающий одно из крупнейших месторождений КМА-Лебединское.
На примере этих месторождений можно проследить полигенность, полихронность и другие особенности распределения благороднометалльной минерализации в регионе. Так в частности, в пределах Михайловского рудного района
выделяются различные типы природных образований, разработка которых при201
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
возможной селективной попутной отработки могут дать благородные металлы.
Прежде всего, это рассеянная крайне бедная минерализация в составе пластовых
тел железистых кварцитов (Au=0,01 – 0,1 г/т; платиноидов до 0,05 г/т) [19]. Наряду с этим, выделяется наиболее крупномасштабный по запасам и ресурсам
стратиформный золото-платинометальный метаморфогенно-метасоматический
тип образований. Он приурочен к сульфидизированным контактовым зонам железистых кварцитов с углеродистыми сланцами (Au – 0,25 – 4,83 г/т; Pd – 0,58 –
0,77 г/т; Pt – 0,12 – 0,30 г/т)/ Данные зоны имеют протяженность до 5500 м, при
мощности от 3 – 6 до 10 м.
Следующим
весьма
интересным
является
гидротермальнометасоматический тип. Он представлен локальными секущими и субсогласными
жилами и линзами калишпат-апатит-карбонат-кварцево-пиритовых и кварцгематитовых метасоматитов. (нередко с баритом). Эти образования содержат Au
от 0,54 до 6,18 г/т (иногда до 21,0 г/т) и элементы платиновой группы – 0,3 – 0,5
г/т. Кроме рассмотренных типов в месторождениях распространен гипергенометасоматический, проявляющийся в виде разномасштабных золото-палладий
содержащих жил и линз (мартит, кварц и другого состава). В последних содержание Au от 0,64 до 4,3 г/т (иногда 41,7 г/т) и элементов платиновой группы
(ЭПГ) до 1,0 г/т. В залежах богатых мартитовых руд платиноиды устанавливаются в количестве до 0,2 г/т, а Au до 0,53 г/т.
В так называемой фосфоритовой ―плите‖, мощностью 0,1 – 1,0 м из девонских отложений, перекрывающей богатые мартитовые руды выявлено редкометально-благородно-метальное (Pd – 1,7 г/т; Ag до 540 г/т, Au до 0,53 г/т; U – 12,2
– 23,6 г/т; PЗЭ – 556,3 г/т) оруденение.
Выделенные типы благородно-метальной минерализации в известной мере
характерны и для большинства железорудных месторождений старооскольского
рудного района (Лебединское, Южно-Коробковское, Стойлинское и др.).
При сравнительно невысоком выходе сульфидного концентрата (от 1, 26
до 5,26 %) на его долю приходится 30 – 80% Pt и Pd и около 55 % Au.
Высокие концентрации Au и платиноидов установлены в отдельных разновидностях сульфидов: в пирите (Pt – 0,02 – 0,38 %; Au – 0,02 – 0,62 %; Ag – 0,010,09 %; Pd – 0,01 – 0,19 %); пирротине (Pd – 0,01 – 0,12 %; Pt – 0,01 – 0,44 %; Au
– 0,09 – 0,5 %; Ag – 0,01 – 011 %); халькопирите (Pd – 0,01 – 0,11; Pt – 0,07 – 0,39
%; Au – 0,02 – 0,27 %); галените (Pd до 0,43 %; Pt – 0,31 – 0,37 %; Au – 0,06 –
0,22 %; Ag – 0,06 – 0,42 %); теллуриде висмута (Pt – 1,28; Au – 0,27 %); в борните (Pt до 0,14 %); теннантите (Pt – 0,08 %); арсенопирите (Pt – 0,18 %); кобальтине (Pt – 0,23 %).
Наряду с присутствием Au, Pt и других платиноидов в сульфидах в виде
изоморфной примеси, широко развиты собственные минеральные виды этих
элементов. Так в различных типах железистых кварцитов устанавливается:
202
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
сперрилит, рутениридосмин, самородный осмий, платитридосмин, платоосмиридий, золото самородное, содержащее изоморфные примеси Ag, Cu; самородный рутений, минералы ряда осмий, рутений, иридий, минералы ряда рутений,
платина, родий; минералы ряда рутений, иридий, осмий, платина; прассоит,
мончеит; золото-серебрянный сплав, петцит, гессит; цумоит, креннерит, маккинстриит, хедмит и др.
Таким образом, пример рассмотрения железорудных месторождений КМА,
далеких в своем развитии от классических собственных месторождений Au и
платиноидов, наглядно показывает, что полигенные рудные поля могут выступать в качестве ―нетрадиционных‖ источников добычи данных металлов. При
этом они могут рассматриваться в качестве уникальных крупномасштабных источников золото-платино добычи. Кроме этого, из приведенного анализа можно
увидеть многоформенность и разноразмерность частиц проявления благородных
металлов, полигенность и полихронность формирования разнообразных типов
рудных тел, их содержащих.
В многочисленных эндогенных собственных месторождениях золота разного генезиса также можно наблюдать многоформенность и разнообразие размерности частиц благородных металлов. Так в частности, для Au характерны
такие формы: 1) в виде самородного золота; 2) минералов золота; 3) в рассеянном виде. Последняя форма особенно характерна сернистым (сульфиды, сульфосоли), теллуристым, селенистым, мышьяковистым, сурьмянистым, висмутовым и другим соединениям. Особенно сложной и многообразной является третья форма. Например, рассеянное золото в сульфидах одними исследователями
считалось присутствующим в виде субмикроскопического или коллоидального
размера частиц, другими – входящим в кристаллическую решетку в виде изоморфной примеси.
Последняя форма является наиболее распространенной, уступая в количественном отношении только минеральным формам. Н.В. Петровская [18] выделяет понятие ―тонкодисперсное золото‖ к которому она относит частицы (но не
атомы Au) размером от долей микрона до 10 микрон. Эту форму она считает
универсально распространенной.
В настоящее время используют понятие ―невидимое золото‖. Микроскопическими исследованиями установлено, что ―невидимое золото‖ широко распространено в сульфидах (и других минералах) как собственно золоторудных, так и
колчеданных, меднопорфировых, медно-никелевых и в других месторождениях.
Так во многих мезотермальных месторождениях золото-сульфидных прожилково-вкрапленных руд с ограниченным развитием кварцевых жил, невидимое золото преобладает [5].
Таким образом, понятие ―невидимое‖ золото включает тонкодисперсное
золото, не выявляемое оптическими методами, коллоидальное, кластерное и хи203
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
мически связанное золото в сульфидах (сульфосолях) и других минералах. В
месторождениях невидимая форма золота связана в пирите, пирротине, арсенопирите и др. Важным является то, что присутствие невидимого Au в сульфидах
придает рудам, так называемые ―упорные‖ свойства, затрудняя извлечение из
них золота.
Представление о рудах с так называемым ―упорным‖ золотом можно получить при знакомстве с материалами по рудным телам конкретных месторождений. В этом отношении показательными являются месторождения золотосульфидных вкрапленных руд (Майское, Центральная Чукотка, МалоТарынское, Якутия, Денлин-Крик и др.) [2,3,5]. Данные рудные поля известны в
различных по возрасту металлогенических провинциях (от докембрия до плиоцена). Месторождения располагаются в терригенных и терригенно-карбонатных
углеродсодержащих толщах в зонах глубинных разломов. Морфология рудных
тел месторождений субсогласная, линзовидная, лентовидная, иногда седловидная или сложная, представленная различными сочетаниями перечисленных
форм. Например, в условиях Майского месторождения сульфидное оруденение
непрерывно прослеживается без существенного изменения своего состава и содержания Au на глубину (более 1 км). Вкрапленные руды характеризуются высоким Au – Ag отношением (до 10:1 и выше) и относительно равномерным распределением Au (коэффициент вариации > 60 %). Тонкодисперсное Au, главным
образом, присутствует в виде включений в мышьяковистом пирите (As – 1 – 7
%) и арсенопирите (Sb – 0, 001 – 0,1 %). Содержание этих сульфидов в рудах
изменяется от 5 – 15 % (в среднем 8 – 10 %). Для рудных тел характерно присутствие антимонита, с которым иногда ассоциирует относительно крупное
позднее золото. Золотоносные сульфиды образуют мелкую и тонкую вкрапленность в зонах дробления и расланцевания терригенных и терригеннокарбонатных пород. В рудах постоянно устанавливается высокая корреляционная связь (коэффициент корреляции > 0,7) Au и As.
Пробность ―упорного‖ Au, заключенного в сульфидах (по расчетным данным) близка к 1000 [10]. Типоморфный и наиболее золотоносный рудный минерал – игольчатый арсенопирит содержит в среднем > 300 г/т Au. Так, например,
арсенопирит руд Майского месторождения содержит в среднем 690 г/т золота.
Однако, в рудах большинства других месторождений, преобладает золотосодержащий пирит, имеющий зональное строение зерен (и метакристаллов).
Среднее содержание Au в этом пирите составляет 30 – 60 г/т. Микрозондовое
сканирование пирита Майского месторождения [5] показывает, что высокое содержание As приурочено к периферии его метакристаллов и зерен. По существу
эта зона образует как бы тонкую кайму [17] как и в рудах Карлинского типа [1].
По данным фотоэлектронной спектроскопии, именно к этим узким каймам (1 – 4
микрона) метакристаллов в рудах Карлина приурочены высокие содержания на204
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ночастиц золота и сурьмы.
По данным Мессбауэровской спектроскопии в рудных телах большинства
золото-сульфидных руд Au находится в арсенопирите в виде химически связанного в его структуре или в металлическом состоянии, с размерами частиц 2 нанометра [6].
Оруденение в углеродосодержащих карбонатных и терригенновулканогенно-карбонатных толщах нередко относят к месторождениям ―карлинского‖ типа. Это делается по наименованию наиболее детально изученного
их представителя, расположенного в штате Невада (США) [1,4,16].
Изучение руд этого месторождения показывает, что залежи образовались в
результате замещения карбонатных минералов, слагающих тонкополосчатые
слои в углеродосодержащих доломитах. В ранние стадии минерализации карбонаты выщелачивались гидротермальными растворами и замещались кварцем,
глинистыми минералами (от 20 до 60 % в массе руды) и пиритом (0,7 – 10 %). В
продуктивную стадию кристаллизовалось золото (на 90 % тонкодисперсное,
размером не более 0,2 мкм), киноварь, реальгар, аурипигмент, антимонит, самородный мышьяк. Стадия закончилась формированием баритовых жил и выделением в них галенита, сфалерита, халькопирита, теннантита, сульфоантимонитов
Ag, иорданита. Эти жилы локализуются в разрывных нарушениях субмеридионального, отчасти северо-западного простирания, а также вдоль контактов даек
и в межпластовых трещинах. Они не содержат Au. Углерод в доломитах присутствует в долях процента, однако, он выполняет локализующую роль. При этом
установлено [1,6] что Au частично осаждалось, а частично связывалось первоначально в золотоорганические соединения. Околорудные метасоматиты образуют зоны окварцованных и аргиллизированных пород, содержащих также новообразованный кальцит. Температура – в начале рудообразования 175 – 200оС,
поднялась к концу выделения сульфидов до 300о С.
Весьма сложными являются формы нахождения Au и других металлов в
месторождениях, локализованных в породных комплексах черносланцевой
формации. Примером является Суздальское месторождение Восточного Казахстана, расположенное в углеродисто-терригенной толщи. В данном случае можно увидеть полигенность золоторудной минерализации и сложности форм ее
проявления [15]. Руды относятся к золото-сульфидному типу, с содержанием
сульфидов от 0,5 до 10 – 15 %. Оруденение на месторождении носит вкрапленный, гнездово-прожилковый и стратифицированный характер.
Первый тип руд на месторождении представлен углеродистоизвестковистыми биокластитами и углеродистыми песчано-алевропелитовыми
породами флишоидно-турбидитового строения с полосчатым распределением
сульфидов. Последние, имеют различную концентрацию и размерность в прослоях разного гранулометрического состава. Рудные минералы в них представ205
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
лены дисперсными глобулярными и сфероидальными выделениями пирита и
звезчатыми и тонкоигольчатыми выделениями арсенопирита, равномерно рассеянными в массе олигомиктовых кварц-полевошпатовых песчаников и алевролитов. Au в них даже при достаточно высоких содержаниях (до 40 г/т), ни под
обычным микроскопом, ни на сканирующем электроном микроскопе не обнаруживается и относится к типу ―invisible‖ [15].
Золото концентрируется преимущественно в арсенопирите (до 0,53 вес %)
и менее в пирите (от первых до десятков граммов на тонну). Тонкодисперсные
агрегаты пирита и арсенопирита встречаются в прослоях известковистых биокластитов в углеродистых сланцах.
Второй тип руд представлен брекчиями конседиментационной и тектонической природы. В этом случае обломки в них представлены органогенными и
хемогенными известняками алевропелитами и сложены рудами первого типа,
цемент-углеродисто-кварц-слюдисто-карбонатный.
Третий тип руд по существу представлен интенсивно прокварцованными
брекчиями с гнездово-вкрапленными выделениями сульфидов более крупнозернистого строения.
В брекчиевых рудах отмечаются пирит, часто пентагондодекаэдрического
облика, плоско-таблитчатый арсенопирит, марказит, пирротин, реже халькопирит, железистый сфалерит (Fe до 13 вес %), блеклые руды (As – Sb), рутил,. Золото в этих рудах находится в свободной форме, его субмикроскопические выделения встречаются в кварце, карбонате, арсенопирите, пирите, пирротине.
Часто это золото ассоциирует с никелином, ульманнитом и виллиамитом. На
месторождении проявлена поздняя сурьмяно-кварц-карбонатная минерализация
жильного типа.
Таким образом, на рассматриваемом месторождении отчетливо выявляется: стратиформная минерализация, продукты гидротермальной деятельности и
образования локальных процессов динамотермального метаморфизма. Это позволяет считать данное месторождение полигенным (полихронным). Руды подобного типа характерны для таких месторождений Сибири, как Наталкинское,
Майское, Олимпиадинское, Сухой Лог, Нежданинское и другие, залегающие в
черносланцевых толщах. Наряду с эти следует отметить, что Суздальское месторождение можно рассматривать как близкий аналог оруденения Карлинского
типа [15]. При этом следует учитывать и то, что между этими месторождениями
есть и отличия.
Исходя из приведенных данных и учета опубликованных источников [5,
7,9,10,14,15,19] можно отметить, что тонкодисперсное состояние металлов является преобладающим и играет исключительно важную роль в процессах формирования аномально высоких концентраций золота, элементов платиновой группы и других. При этом присутствие Au и других металлов устанавливается бла206
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
годаря точным современным методам. В случае анализа вещества черносланцевых формаций присутствие металлов можно обнаруживать химикоаналитическими методами. В данном случае металлы фиксируются не только в
составе минеральных форм проявления, но и в пределах растворимого и нерастворимого ―пробного‖ вещества, в том числе и органического. Вероятнее всего,
в этом случае благородные металлы и другие элементы находятся на наноуровне (в виде наноразмерных частиц). В составе черносланцевых формаций благородные, редкие, редкоземельные, радиоактивные металлы приурочены к слоям,
обогащенным органическим веществом, к глобулярным отложениям сульфидов
(пирита и т.д.), к слоистости или сланцеватости пород [7,11]. Здесь металлы образуют сложные минеральные комплексы, представленные: самородными металлами, металлическими твердыми растворами и интерметаллическими соединениями (природными сплавами), сульфидами, арсенидами, сульфарсенидами,
селенидами, теллуридами, висмутидами, антимонидами и другими. Наряду с
этим здесь обнаруживаются многие новые минералы [7]. Причем в данном случае возможно присутствие металлов в связи с биофильными элементами (Se, Te,
As, P, B, Sr и т.д.). Это позволяет утверждать, что в данных системах важную
роль играли соединения металлов с органическим веществом.
В настоящее время к металлоорганическим соединениям (МОС) относят
комплексы разнообразных органических групп, свойства которых зависят от типа связи металлы-углерод. В частности это зависит от характера связи элемента
(или металла) с органической частью молекулы. Особенно это касается так называемых переходных металлов (элементы семейства Fe, Cu и др., а также платиноидов), которые могут достраивать свою предвнешнюю электронную оболочку до устойчивой 18-электронной, что оказывает сильное влияние на характер их разнообразных связей.
Наблюдаемую в ―черносланцевых рудах‖ обширную элементную (и минеральную) ассоциацию, находящуюся в ―пылевидной‖, рассеянной (дисперсной)
формах можно объяснить только на уровне ―нанообъектов‖. При этом важную
роль играла связь разнообразных металлов с органическим веществом.
В настоящее время становится очевидным, что наночастицы играют определяющую роль в формировании основного и сопутствующего оруденения при
становлении магматических комплексов. Известно, что по современным представлениям магматический расплав можно представить как ионно-электронную
жидкость, состоящую из капель (металлы, сплавы, интерметаллы и т.д.) электронного расплава. Механизм мобилизации (экстракции) из расплава ―капель‖
электронной жидкости в исходной наноразмерности вовлекается в формирование сопутствующей рудной минерализации. Примером являются магматические
комплексы Среднего и Южного Тань-Шаня, характеризующиеся сопутствующей нетрадиционной платиновой и Ag – Au минерализацией [20]. В этом случае
207
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
наноструктуры металлов (платиновой группы и Au – Ag сплавов и других) позволяют использовать их для решения многих геохимических проблем. В частности, проблему об источнике рудного вещества, о геохимической и металлогенической специализации магматических комплексов, об общей рудоносности и
сопутствующей минерализации.
Таким образом, изучение полигенности, полихронности, разноформенности и различной размерности частиц металлов в рудах месторождений имеет как
теоретическое, так и практическое значение. Присутствие, например, невидимого золота в сульфидах руд месторождений придает им ―упорные‖ свойства, затрудняя извлечение из них Au и исключая обычно используемое цианидное выщелачивание. В связи с этим данные по распределению ―невидимого‖ (дисперсного золота и других металлов) в рудах и отдельных минералах имеют большую
ценность для разработки рациональных схем их обогащения.
Исходя из этого, возникает так называемая проблема ―невидимого золота‖.
Это имеет большое значение в связи с тем, что во многих странах мира известны месторождения (вкрапленных, черносланцевых и других типов минерализации), руды которых обладают ―упорными‖ свойствами (золота). Подобные месторождения характеризуются большими запасами и безусловно в недалеком
будущем они будут являться потенциально главными источниками производства металлов.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
Arehard G.B., Chrysailis S.L., Kesler S.E. Gold and arsenic iron sulfides from
Sediment-hosted dissemi-hated gold deposits// Econ. Geol. 1993.V. 88. P. 171 –
196.
Theodor T. G., Kotlyar B.B., Senger D.A. et. al. Applied geochemistry; Geology
and Mineralogy of the Northernmost Carlintrend Nevada. Economic Geology.
2003. V. 98. N 2. H 287 – 316.
Акимов Г.Ю., Крючков A.В., Крылова Т.Л. и др. Тарынское месторождение жильно-вкрапленных руд – новый тип золотого оруденения в ВерхнеИндигирском районе Якутии // Докл. Акад. Наук. 2004. Т. 397.N 3. С. 363 –
368.
Бакулин Ю.И. Буряк В.И., Пересторонин А.Я. – Карлинский тип золотого
оруденения: закономерности размещения, генезис, геологические основы
прогнозирования и оценки. Хабаровск. Изд-во ДВИМСА. 2001. 160 с.
Волков А.В. Особенности поисковой модели суперкрупных вкрапленых
Au-As-Sb месторождений с ―невидимым‖ упорным золотом // Проблемы
геологической и минералогической корреляции в сопредельных районах
России, Китая и Монголии. Труды VII международного симпозиума. Чита.
208
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
22-24 мая 2007. Изд-во Зап. ГГПУ, 2007. С.74 – 78.
Генкин А.Д. Золотоносный арсенопирит из золоторудных месторождений:
внутреннее строение зерен, состав, механизм роста и состояние золота //
Геология рудных месторождений. 1998.Т. 40. N6. C. 551 – 557.
Гурская Л.И. Платинометальное оруденение черносланцевого типа и критерии его прогнозирования. СПб. - Изд-во ВСЕГЕИ, 2000. - C 208.
Жмодик С.М., Миронов А.Г., Аношин Г.Н., Михлин Ю.Л., Таусон В.Л. и
др. Наночастицы в геологических процессах рассеяния и концентрации
благородных и редких элементов // Геохимия и рудообразование радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах. Улан-Удэ. Изд-во БНЦ СО РАН. 2007. C. 15 – 17
Индукаев Ю.В. Геодинамические обстановки и системы и некоторые особенности формирования платиноидного оруденения // Геохимия и рудообразование радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и
экзогенных процессах. Улан-Удэ. Изд-во БНЦ СО РАН. 2007. C. 20 – 23.
Индукаев Ю.В. Металлогеническая специализация, геодинамические обстановки и некоторые закономерности формирования скарновых месторождений Алтае-Саянской складчатой области//Скарны, их генезис и рудоносность(Fe, Cu, Au, W, Sn). Екатеринбург. Ин-т геологии и геохимии.
Ур.О. РАН . 2005. C.40 – 47
Индукаев Ю.В. Металлогения и генетическое своеобразие черносланцевых
формаций и их место в эволюции земной коры//Проблемы геологии и геохимии Юга Сибири. – Томск: Томский университет, 2000. C.54 – 59
Индукаев Ю.В. Полигенность и полихронность оруденения в структурноформационных зонах Алтае-Саянской складчатой области. // Вопросы геологии Сибири. Вып. 3. Томск, 1995. С. 129 – 137.
Индукаев Ю.В. Рудные формации контактово-метасоматических месторождений Алтае-Саянской области. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1980. Т. 1
– 320 с.; Т. 2 – 298 с.
Индукаев Ю.В. Рудообразующие системы и геодинамические режимы
формирования платинового оруденения. // Петрология магматических и
метаморфических комплексов. Вып. 5. Материалы всероссийской научной
конференции. Томск. ЦНТИ. 2005. Т. II. С. 247 – 251.
Ковалев К.Р., Калинин Ю.А., Борисенко А.С., Наумов Е.А. Полигенная золоторудная минерализация в углеродисто-терригенных толщах Восточного
Казахстана (Суздальское месторождение)//Геохимия и рудообразование
радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах. Улан Удэ. Изд-во БНЦ СО РАН.2007. С 28 – 31.
Некрасов Е.М. Зарубежные эндогенные месторождения золота. М.: Недра,
1988. 286 с.
209
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
17. Новожилов Ю.И., Гаврилов А.М. Золото-сульфидные месторождения в углеродисто-терригенных толщах. М. ЦНИИГРИ. 1999. 180 с.
18. Петровская Н.В. Самородное золото. М.: Недра. 1973.350 с.
19. Чернышев Н.М. Геохимия и минералогия благородных металлов в железорудных месторождениях КМА (Центральная Россия) // Геохимия и рудообразование радиоактивных радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах. Улан Удэ. Изд-во БНЦ СО
РАН. 2007. С. 93 – 96.
20. Юсупов Р.Г., Рафиков Я.М., Ахмедшаев А.Ш., Игамбердиев Э.Э. Геохимические наноминеральные парагенезисы благороднометального оруденения
Срединного и Южного Тянь-Шаня // Геохимия и рудообразование радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных
процессах. Улан-Удэ. Изд-во БНЦ СО РАН. 2007. C. 106 – 108
210
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕТРОХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НИЖНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ
ГРАНИТОИДОВ КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ
Г.Б. Князев
Томский государственный университет,
г. Томск, Россия
Кузнецкий Алатау является одной из палеозойских складчатых структур,
прослеживающихся под мезозойскими отложениями юга Томской области.
Нижнепалеозойские гранитоидные батолиты Кузнецкого Алатау являются
объектом исследования геологов с первой половины прошлого столетия (Кузнецов, Богнибов, Дистанова, Сергеева, 1971; Алабин, 1971; Поляков, 1971; Довгаль, Богнибов, Широких,1975; Хомичев, Васильев, Хомичева, 1993;Руднев,
Владимиров, Бабин идр., 2001; Дистанова, Телешев, 2005) и по настоящее время.
Ю.А.Кузнецов и др. (1971) рассматривали все гранитные батолиты в составе единой гранитоидной формации. Сложность геологии гранитоидных плутонов вызывала неоднозначность толкования их генезиса и попытки расчленения магматических тел на ряд комплексов. Разногласия геологов по этому поводу сохраняются и до настоящего времени, влияя на результаты работ по составлению геологических карт нового поколения. По результатам последних возрастных оценок (Руднев, Владимиров и др., 2001) было показано, что становление
гранитоидной формации во всѐм еѐ объѐме происходило в течение достаточно
длительного промежутка времени (первые десятки миллионов лет), то есть подтверждено соответствующее предположение Ю.А. Кузнецова и др.(1971). Тем
не менее, в одном из последних петрохимических обобщений (Орлов и др.,
1991) во всей совокупности гранитоидов Кузнецкого Алатау выделено четыре
формаций: тоналит-плагиогранит-гранодиоритовая, гранитовая, лейкогранитовая и гранит-граносиенитовая. Авторы этого обобщения предложили в качестве
ведущего метода петрохимических исследований метод главных компонент, позволяющий эффективно анализировать многомерные магматические системы.
За более чем полувековую историю исследования интрузивного магматизма Кузнецкого Алатау накопилось несколько сотен опубликованных химических анализов, Для проведения исследования полученная выборка была ограничена снизу 65 % содержанием кремнезѐма. Предварительно гранитоидная система была исследована с помощью кластерного анализа, результаты которого
контролировались дискриминантным анализом. Формальное группирование в
системе 13 оксидов не привело к обособлению групп, соответствующих разным
гранитоидным плутонам, то есть подтвердило правомочность их рассмотрения в
составе единой системы в масштабах всего Кузнецкого Алатау.
Геолого-петрографические исследования реально выявляют три главные
211
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
петрографические группы пород: кврцевые диориты и тоналиты, собственно
граниты и породы, содержащие повышенные количества щелочных полевых
шпатов (граносиениты и сиениты). При этом все исследователи подчѐркивают
сложность петрографического расчленения пород при полевых исследованиях и
наличие между отдельными их разновидностями постепенных переходов. Реально фазовые соотношения обнаруживают лишь диориты и граниты, не считая
габброидных пород, принадлежность которых к гранитоидной серии пород никак не доказана. Надѐжное выделение лишь трѐх главных петрографических
групп пород подчѐркивает и кластерный анализ (таблица 1). Проверка классификации дискриминантным анализом указала ошибку дискриминации не превышающую пяти процентов.
Метод главных компонент выявил две главные компоненты, определяющие более половины изменчивости кузнецкоалатаусских кранитоидов (рис. 1).
Рис. 1 Проекция составов гранитоидов (1), сиенитоидов (2) и диоритоидов (3)
Кузнецкого Алатау и векторов породообразующих оксидов на плоскость двух
главных координат. В процентах выражена доля изменчивости состава системы, определяемая первой и второй главными координатами
212
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 1
Средний химический состав основных петрографических и петрохимических
групп нижнепалеозойских гранитоидных плутонов Кузнецкого Алатау
Граниты
среднее
стандарт
Сиенитоиды
среднее
стандарт
Диоритоиды
среднее
стандарт
SiO2
72,07
2,03
67,76
1,55
67,70
1,42
TiO2
0,23
0,15
0,39
0,17
0,42
0,19
Al2O3
14,55
1,34
16,17
1,00
15,92
1,05
Fe2O3
0,97
0,95
2,30
1,18
1,43
0,93
FeO
1,42
0,60
1,49
0,85
2,48
0,76
MnO
0,05
0,06
0,06
0,03
0,07
0,04
MgO
0,44
0,29
0,64
0,35
1,14
0,46
CaO
1,54
0,78
1,55
0,73
3,15
0,70
Na2O
4,27
0,85
5,26
0,91
4,28
0,69
K2O
3,68
1,18
4,04
1,26
2,34
0,97
P2O5
0,10
0,11
0,12
0,08
0,18
0,17
PPP
0,60
0,39
0,75
0,49
0,87
0,48
n
105
66
146
Анализ компонентной диаграммы позволяет рассматривать первую главную координату с высокой положительной нагрузкой кремнезѐма в связи с фактором изменчивости гранитов, вызванной кристаллизационной дифференциацией. С кремнием достаточно тесно связан калий, фиксирующий естественное
увеличение в собственно гранитной части системы калиевой щѐлочности. Совершенно иначе ведѐт себя натрий. Он не обнаруживает связи с кремнием, располагаясь ортогонально относительно кремниевого вектора. Натрий создаѐт высокую нагрузку на вторую главную координату, позволяя рассматривать еѐ в
связи с процессом позднемагматического или постмагматического щелочного
метасоматоза. Вместе с натрием и калием положительную нагрузку на вторую
главную координату имеют алюминий и трѐхвалентное железо, что свидетельствует об окислительной обстановке, минералогически отражающейся в возрастании роли оксидов железа и вторичных минералов – эпидота и хлорита. Полученный результат подтверждает мнение ряда исследователей о неоднозначной
природе сиенитоидных пород в составе нижнепалеозойских гранитных батолитов и большой роли среди них продуктов щелочного метасоматоза (Довгаль,
Богнибов, Широких, 1975).
1.
Литература:
Л.В. Алабин Центральнинский плутон Мартайгинского гранитоидного
комплекса (Кузнецкий Алатау)/ Магматические формации Сибири и Даль213
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
него Востока. М.:Наука. 1971. С. 189- 213.
А.Н. Дистанова, А.Е. Телешев Раннепалеозойский гранитоидный магматизм каледонид Алтае-Саянской складчатой области. / Геология и геофизика, 2005,т.46, №8, с. 817-832.
В.Н. Довгаль, В.И. Богнибов, В.А. Широких О главных факторах повышения щѐлочности пород раннепалеозойской формации гранитоидных батолитов
Ю.А. Кузнецов, В.И. Богнибов, А.Н. Дистанова, Е.С. Сергеева Раннепалеозойская гранитоидная формация Кузнецкого Алатау, М.: Наука, 1971, 244
с.
Г.В. Поляков Палеозойский магматизм и железооруденение юга Средней
Сибири – Новосибирск: Наука,1971 – 310 с.
В.Л. Хомичев, Л.В. Алабин, А.Е. Курмей Центральный массив – эталон
мартайгинскогогранитоидного комплекса ( Кузнецкий Алатау) Новосибирск: СНИИГГИМС, 1994, 159 с.
В.Л. Хомичев, Б.Д. Васильев, Е.С. Хомичева Солгонский массив –эталон
мартайгинского комплекса на восточном склоне Кузнецкого Алатау. Новосибирск: СНИИГГИМС, 1993. 188 с.
С.Н. Руднев, А.Г. Владимиров, Г.А. Бабин и др. Раннепалеозойские гранитоидные батолиты Алтае-Саянской складчатой области. / Петрология магматических и метаморфических комплексов. Томск: Томский государственный университет, 2001, т.1,. С.201-207.
Д.М. Орлов, Г.Н. Липнер, М.П. Орлова, Л.В. Смелова Петрохимия магматических формаций. Л.:Недра, 1991, с. 148-161.
.
214
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПОИСКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В СКЛАДЧАТЫХ ПОЯСАХ
А.Ф. Коробейников
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия
E-mail: lev@tpu.ru
Коллективом инновационного научно-образовательного центра «Золотоплатина» ТПУ разрабатываются условия образования, размещения, методы и
приемы прогнозирования и поисков месторождений благородных металлов.
Первоначально еще в 1960 – 1980 гг. изучались условия локализации и размещения месторождений золота в различных структурах земной коры, предлагались новые приемы прогнозирования и поисков золоторудных объектов. Позднее исследования были направлены на разработку вопросов геохимии, генезиса,
прогнозирования и поисков нетрадиционных комплексных золотоплатиноидных руд в известных золотоносных регионах Сибири, Урала и Казахстана. В настоящем докладе автор представляет обобщенный краткий геологогеохимический и рудно-формационный материал как по собственно золоторудным, так и по комплексным золото-платиноидным рудным полям и месторождениям палеозойских складчатых поясов Сибири и прилегающих регионов.
Типы золотых и золото-платиноидно-редкометалльных
месторождений
Ранее автором была предложена рудно-формационная классификация золотых и комплексных месторождений золота, платиновых и редких металлов
[5]. Она включает в себя десять групп месторождений: I – золотые, золотоплатиновые, золото-сульфидные в скарнах, березитах-лиственитах, черносланцевых толщах орогенно-рифтогенных структур фанерозоя; II – золото-кварцшеелитовые, золто-вольфрамит-касситеритовые в скарнах и лиственитах фанерозоя; III – золото-медно-порфировые; IV – золото-редкометалльные (с Bi, Те,
Se, Мо, W, Sn, Ве, Nb, Та, Pd) в альбититах-калишпатитах, грейзенах фанерозоя;
V − золото-платиноидно-редкометалльные в карбонатитах (с Nb, Та, Р, Ag, Pt,
Pd, TR); VI – золото-платиноидно-висмутовые в сульфидизированных уртитах,
нефелиновых сиенитах; VII – золото-медно-платиноидные в медистых песчаниках, сланцах рифтогенных структур протерозоя – палеозоя; VIII – золотоплатиноидно-уран-ванадиевые в углеродистых формациях протерозоя; IX – золото-серебро-медные в колчеданных рудах фанерозоя; Х – золото-платиноиднокобальт-никелевые в железо-марганцевых и сульфидных скоплениях мирового
океана. Они относятся к магматогенно-гидротермальным, осадочногидротермальным, метасоматическим и полигенным образованиям, сформиро215
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ванным в зонах орогенеза, рифтогенеза, тектоно-магматической активизации
(ТМА) в областях активного проявления плюмтектоники, мантийно-корового
палеодиапиризма и метасоматизма. Размещение рудных полей и месторождений
в орогенно-рифтогенных, террейновых блоках земной коры контролировалось
разломами, зонами трещиноватости, дробления, милонитизации и метасоматоза
пород на участках проявления интрузий, даек долерит-диабазового, диоритлампрофирового, габбро-плагиогранитного, гранит-сиенит-порфирового рядов.
Формирование месторождений обеспечивалось процессами седиментации, дислокаций, метаморфизма, магматизма, метасоматизма на фоне длительно развивающихся мантийно-коровых палеодиапиров, возникавших под воздействием
глубинных флюидных потоков в зонах расколов мантии и земной коры.
Магматические процессы сопровождались метасоматизмом с образованием крупных магмо-рудно-метасоматических колонн протяженностью по вертикали в 10 − 3 км. Вертикальный размер отдельных рудно-метасоматических колонн достигал 2 − 4 км. Длительно существовавшие глубинные термофлюидопотоки обеспечивали перераспределение, обмен, вынос компонентов боковых
пород по пути продвижения нагретых флюидов. Формирование крупных и
среднеобъемных месторождений происходило в особых структурах путем синхронного рудообразования с метасоматозом при распаде глубинных термофлюидных систем, благодаря смешению глубинных высокотемпературных флюидов
с трещинно-поровыми водами верхних частей земной коры. Энергетической основой глубинной тектоники, рифтогенеза, палеодиапиризма, метасоматизма,
формировавших рудные концентрации в земной коре, могли служить периодические пульсации Земли и сопровождающие высоконапряженные электромагнитные поля в мантии и земной коре [1].
В Средней Сибири к таким рудным объектам крупного масштаба относятся прожилково-вкрапленные золото-сульфидные месторождения с Pt, Pd в черносланцевых толщах рифея-палеозоя (Сухой Лог, Нежданинское, Олимпиадинское, Саралинское месторождения); золото-скарновые (с Pt, Pd, Bi, Те, Ag) и
скарново-магнетитовые с Au, Pt (Калиостровское, Казское, ОльховскоЧибижекское, Синюхинское, Тарданское); золото-меднопорфировые (с Pt, Pd,
Bi, Те) (Сорское, Рябиновое, Шхтама, Жирекен, Аксуг, Эрденет, ЦаганЦибурга); золото-колчеданные (с Bi, Те, Se, Re, Pt, Pd) (Рудно-Алтайские); золото-кварцево-сульфидные (с Pt, Pd, Bi, Те) (Коммунаровское, Балахчинское, Советское, Центральное, Васильевское); золото-редкометалльные (с W, Мо, Sn, Zr,
Bi, Те, Re) (Калгутинское, Верхнеманское).
Заложение глубинных рудообразующих систем
В глубинных слоях Земли происходят глобальные процессы преобразования консолидированного вещества путем внутримантийного диапиризма и высокотемпературного метасоматизма – амфиболизации, флогопитизации ультра216
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
основных и основных пород. Глубинный высокотемпературный метасоматизм
нередко приводил к возникновению преобразованных пород и зональных разностей гранатов во включениях гранатовых передотитов в кимберлитах, в которых
нами определены пониженные содержания золота (рис. 1).
Рис. 1. Распределение средних содержаний золота в глубинных и коровых
образованиях Земли. 1 − хондриты, железные метеориты; 2 − ультрабазиты и
базиты мантийные во включениях в кимберлитах, альнеитах; 3 − продукты
мантийного метасоматоза во включениях в кимберлитах; 4 − ультрабазиты и
базиты коровые; 5 − гранитоиды коровые; 6 − продукты корового щелочного
метасоматизма (альбититы, калишпатиты); 7 − продукты локального
околорудного метасоматизма (грейзены, листвениты-березиты, гумбеиты,
аргиллизиты); 8 − рудные ассоциации
Изучение распределения золота в глубинных включениях ультраосновных
пород в кимберлитах показало, что по содержаниям Au выделяются породы с
повышенным (8 – 10 мг/т Au) количеством [2,4]. Среди включений гранатовых
перидотитов в кимберлитах в перекристаллизованных гранатах содержание Au
сокращается в два раза (2,5 – 2,7 мг/т Au) по сравнению с неизменными перидотитами (4,8 – 10 мг/т Au). Полученные результаты свидетельствуют о существенном выносе золота из глубинных пород при их внутримантийном метасоматизме. Золото в глубинных магматитах Сибирского региона содержится в таких
количествах: в кимберлитах 4,8 – 3,8 мг/т, меймечитах – 5,5, альнеитах – 2,4,
лампреитах – 2,3, камтонитах – 1,2, коматиитах – 2,4, эклогитах – 3,5, перидотитах – 4 – 10, нодулях – 6,2 мг/т (рис. 1). Средние содержания Au в ультраосновных породах мантии изменяются от 0,5 до 47 мг/т. Такое неоднородное распределение Au в породах мантии обусловлено влиянием высокотемпературного метасоматизма. Нами установлено фракционирование Au между жидкой, твердой
и флюидной фазами кристаллизующихся глубинных и внутрикоровых магм:
= 1,3:2,5:21. Глубинные метасоматизм мог приводить к перераспределению
Au и в образованиях внутренних геосфер Земли. При этом, если летучие мине217
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
рализаторы (Cl, F, S, CO, CH4, C2H2, P, CNS) удалялись из области формирования глубинных магматитов, то последние объединялись золотом и другими металлами. Во флюидной фазе Au могло накапливаться до значительных количеств:
= 53-300 и более (рис. 2).
Рис. 2. Соотношение параметров распределения золота (X , V) и Си, Pb, Zn. Ga (б) в
породах и минералах нижнепалеозойской гранитоидной формации Алтае-Саянской
складчатой области.
I−VIII − поля развития пород. I − гранитов Белоиюсского, Тигертышского, Томского
массивов; II − диоритов, сиенито-диоритов, монцонитов, гранодиоритов,
плагиогранитов нижнепалеозойских массивов Кузнецкого Алатау, Восточного Саяна,
Горной Шории, Горного Алтая, Тывы; III − даек диоритов, лампрофиров, диоритовых
порфиритое, сиенито-диоритов Солгонской интрузии; IV − магнезиальных скарнов
гранитоидных интрузий Ольховского, Тарданского рудных районов Восточного Саяна и
Тывы, V − известковых скарнов, VI − скарново-золото-магнетитовых руд,
послескарновых метасоматитов тех же регионов; VII − скарново-магнетитовых руд
железорудных месторождений Алтае-Саянской складчатой области; VIII −
околорудных березитов, лиственитов, альбититов, гумбеитов, серецитовых
метасоматитов скарново-золоторудных и кварцево-золоторудных полей. Диаграмма
составлена по данным анализов 3500 проб из пород и минералов
Внутрикоровый магматизм, метасоматизм и рудообразование
Золоторудные поля и месторождения Центральной и Западной Сибири
размещаются в ранних океанических, островодужных и рифтогенных внутриконтинентальных геологических комплексах. Они приурочены к средним и
поздним этапам формирования складчатых структур, в периоды внедрения гранитоидов габбро-плагиогранитной формации, формации пѐстрых батолитов, а
также габбро-сиенит-гранитной формации периода тектоно-магматической активизации. Основные золоторудные поля (с платиноидами) связаны со становлением гранитоидов островодужного, коллизионного и рифтогенного типов.
Салаирско-каледонский и герцинский орогенный магматизм и метасоматизм ак218
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
тивно развивались в зонах сочленения глыбовых сегментов земной коры ранней
консолидации и мобильности. Краевые участки структурных блоков при сочетании с глубинными разломами обеспечивали заложение особых структурноформационных зон с широким проявлением контрастных гранитоидных серий
пестрых батолитов нижнепалеозойско-верхнепалеозойского возраста, в периоды
формирования островодужных коллизионных геологических комплексов. За батолитами последовали верхнекарбоновые лампрофры, нижнепермские липариты, трахилипариты, дациты, кварцевые порфиры орогенного этапа, триасовые
щелочные базальтоиды, долериты, габбро-порфириты, мончикиты этапа ТМА. В
террейновых (миогеосиклинальных) структурах появились гранитоиды нормальной щелочности и кремнекислотности с шеелитовой, касситеритовой минерализацией.
Основные золоторудные поля и месторождения связаны со становлением
гранитоидных интрузий повышенной основности. Продуктивные гранитоидные
интрузии обособились в две основные группы: штоки габбро-диоритмонцонитовой ассоциации добатолитовой фазы становления (С3–О и С2–Р) и
крупные гарполиты, акмолиты II плагиогранитной фазы. Интрузивы формировались в одну-три фазы: I – диорит-монцонитовую, II – плагиогранитовую III –
гранит-аплитовую. Сопровождались дайковыми сериями II этапа.
Потенциально продуктивные на золото, платиноиды интрузии характеризуются повышенной основностью пород, преобладанием Na над К на 0,5 – 2,5%,
Cl над F во флюидной фазе (Cl:F 2–50), резко выраженными явлениями щелочного и кислотного метасоматоза с развитием скарнов, альбититовкалишпатитов, березитов-лиственитов, пропилитов-аргиллизитов, эйситов. Проявлены признаки глубинных флюидов по наличию карбидов и самородных элементов среди акцессориев (Fe3С, SiC, С, Au, Ag, Sn, Bi, Zn, Pb, Fe, Cu); по золотосодержащим (1 – 9,8–6 мол/л Au) расплавно-рассольным, флюидным включениям в шпинели, магнетите; по ореолам золотоносности контактовых рогови1,2 – 1,4.
ков, мраморов с
Получены количественные геохимические показатели потенциально золотоносных и безрудных гранитоидных интрузий и сопровождающих метасоматитов: для продуктивных
≥ 3 – 4,5 мг/т,
2 – 3, VAu ≥ 80 %, метасоматитов
5 – 30 мг/т,
5 – 290, VAu ≥ 100 %; для непродуктивных интрузий
0,8 – 2 мг/т,
1 – 1,3, VAu ≥ 70 %. Установлено пониженное содержание Au в
ранних фазах внедрения магматитов: 2,7 – 3,5 мг/т вместо 4,6 – 16 мг/т Au в
диабазах, долеритах IV – VI фаз внедрения зональных дайковых тел Саралинского рудного поля Кузнецкого Алатау. Повышенное количество Au определено
в цементирующей массе порфировидных габбро-долеритов с
1,3 – 3,5, что
свидетельствует о накоплении золота в остаточных магматических расплавах
при дифференциации магм в промежуточных очагах-камерах [9]. Выявлено на219
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
копление Au в остаточных расплавах гранитоидных интрузий (
1,1 – 2,7) и
особенно во флюидах области субсолидуса (
53 – 300). Трансмагматические
растворы также могли привносить Au в промежуточные магматические камеры,
поскольку при кристаллизации толеитовых и гранитоидных магм в промежуточных камерах этих интрузий выявлено 2,0 – 2,5 и 2 – 7,5-кратное накопление
Au в поздних магматитах и
1,7 – 114 в магнезиальных скарнах магматического этапа. [2,3] (рис. 3, 4)
Рис.
3.
Соотношение
параметров
распределения золота и V (средних содержаний и
показателя вариации) в исходных и измененных
гранитоидах интрузивов Восточного Саяна, Тувы,
Кузнецкого Алатау (по А.Ф.Коробейникову):
I – поле развития минералов и пород неизмененных гранитоидов; II – то же, калишпатизированных и альбитизированных гранитоидов; III –
то же, грейзенизированных, березитизированных
гранитоидов
Рис. 4. Диаграмма соотношений коэффициента накопления золота (КН) в минералах контактово-метасоматических зон гранитоидных и
трапповых интрузий и температур их формирования (по гомогенитизации включений).
I-VI − поля развития минералов: I − магнезиальных скарнов гранитоидных интрузий АлтаеСаяна и Тянь-Шаня; II − известковых скарнов
тех же регионов; III − известковых скарнов
трапповых интрузий Сибирской платформы; IV
− скарново-магнетитовыхруд нижнепалеозойской гранитоидной интрузии Алтае-Саяна
(первый максимум бедной золото-серебрянной минерализации в зонах сульфидизированных
магнетитов); V − золотоносных скарново-магнетитовых руд Кузнецкого Алатау, Горной
Шории (второй максимум промышленной концентрации Au (Калиостровское, Казское, Сухаринское месторождения): VI − минералы золото-теллуридно-сульфидных руд в скарновых
зонах нижнепалеозойской и верхнепалеозойской гранитоидных интрузий Алтае-Саяна, ТяньШаня (основной промышленный максимум накопления Au) (Синюхинское, Ольховское, Тарданское, Куру-Тегерекское, Тарорское, Гишдарвинское месторождения).
Модели мантийно-коровых рудообразующих систем
На основе теоретических представлений о пульсационном саморазвитии
Земли и новых данных о перераспределении и выносе золота при внутримантийных процессах метасоматизма (до 50 % от исходного содержания его в породах мантии) предлагаются две модели источников металлов из верхней ман220
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
тии и земной коры [6].
Взаимодействие глубинного мантийного вещества с породами земной коры происходит путем проникновения высоконагретых флюидов, магматических
расплавов и твердых тел-диапиров, образующих глубинно-диапировые металлоносные магмо-термофлюидодинамические системы в пределах мантии. Проникновение вещества и энергии в верхние слои Земли происходило на фоне
длительно развивающихся мантийно-коровых палеодиапиров, возникавших под
воздействием глубинных термофлюидных потоков в расколах мантии и земной
коры (проявление плюмтектоники). Крупные комплексные месторождения Au и
Au-Pt-Pd-RE размещаются над неоднородными блоками разуплотненных глубинных пород верхней мантии и низов земной коры. Они окружены пониженными и отрицательными геофизическими и геохимическими полями, находящимися над гравимагнитными ступенями глубинных палеосейсмических, палеомагнитных зон, отражающих следы воздействия былых флюидопотоков –
метасоматитов.
Формирование золотых и комплексных золото-платиноидных месторождений рядовых и мелких масштабов происходило через внутрикоровые гранитоидно-гидротермально-метасоматические системы. В результате в верхних слоях
земной коры возникали небольшие рудно-метасоматические колонны с вертикальным размахом оруденения до 1 – 2 км.
При взаимодействии мантийных и внутрикоровых рудообразующих систем происходило формирование крупных магмо-рудно-метасоматических колонн, представленных (снизу вверх): альбит-калишпатовыми метасоматитами с
золото-редкометалльно-платиновыми (с Bi, Те, W, Мо, Mg, Nb, Os) вкрапленными рудами; в средней части – грейзены, березиты-листвениты, гумбеиты со
штокверково-жильными золото-платиноидно-висмут-теллуридными рудами; в
верхней части – листвениты или аргиллизиты, эйситы с жильными золотосеребро-теллуридно-палладиевыми ассоциациями. Вертикальный размах таких
колонн достигает 3 – 4 км (рис. 5).
Рис. 5. Соотношение параметров распределения
Au ( и V) в кварцах интрузивных и контактовометасоматических пород складчатых регионов СНГ.
I-VII − поля распространенности пород: I −
кварцы пород нижнепалеозойской гранитоидной формации Алтае-Саяна; II − то же для Белоиюсского
массива; III − тоже для гранитоидов Кузнецкого
Алатау и Горного Алтая; IV − то же для гранитоидов
Чаткало-Сандллашского региона Тянь-Шаня; V − гранитные пегматиты зон гранитизации Кольского полуострова; VI − гранитоиды Верхисетского интрузива Урала; VII − кварцы контактовых
метасоматитов нижнепалеозойских гранитоидных интрузий Алтае-Саяна, Тянь-Шаня.
221
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Эта рудно-метасоматическая зональность подчеркивается геохимической
зональностью надрудных (Hg, Sb, Ва, Tl), околорудных (Cu, Pb, Zn, Bi, Те, Se,
Au, Ag, As2, Pt, Pd, Re), подрудных (Mn, Ti, Ni, Со, V, Cr, Мо, W, Ве, As2) групп
элементов. Взаимодействие мантийного и корового вещества при формировании
различных типов благороднометалльного оруденения рассматривается на основе геофизических, петролого-геохимических, изотопных исследований [8]. Для
Алтае-Саянского региона отмечается смена компонентов мантии на ранних этапах источников типа PREMA (преобладающей мантии), на поздних – источников типа ЕМ II – обогащенной мантии. Для золоторудных, золотоплатиноидных объектов свойственны повышенные концентрации и активности
Cl, СО2, В, а для редкометалльных – F, В, Н2О. Для крупнообъемных рудных
полей и месторождений выявляется существенная роль мантийного вещества в
общем объеме рудных скоплений.
Рудно-метасоматическая зональность как основа прогноза
скрытого оруденения
Магматические процессы в земной коре сопровождались метасоматическими явлениями с образованием рудно-метасоматических колонн протяженностью по вертикали 1,2 – 4 км (рис. 6).
Рис. 6. Мантийно-коровая модель формирования золото-платиноидно-редкометаллъных
месторождений в черносланцевых толщах орогенно-рифтогенных структур протерозояфанерозоя:
1 – гипербазит-базит-плагиогранитные интрузии; 2 – компенсационные синклинали и
посторогенные рифты; 3 – региональные глубинные разломы; 4-6 – руды: 4 – .жильные, 5 –
штокверковые, 6 – вкрапленные; 7 – флюидный мантийный поток
222
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Метасоматиты и руды в общей рудно-метасоматической колонне размещаются закономерно: внизу колонны залегают щелочные метасоматиты кварцальбитового, калишпат-альбитового, альбит-биотит-мусковитового составов с
вкрапленными рудами Au-W-Мо-Pt-Os; в средней части – грейзены, березитылиствениты, гумбеиты, эйситы, пропилиты, аргиллизиты с штокверковыми рудами Au-Bi-Те-As-Pt-Pd состава; вверху – карбонатныелиствениты или эйситыаргиллизиты с жильной, жильно-штокверковой Au-Ag-Pd-Sb-нп минерализацией гидротермально-метасоматическая колонна располагается в геохимических
полях – ореолах истощения Au, Ag, Pt, Pd внизу и накопления рудных элементов
в верхних-средних еѐ частях. Выделяются надрудные Sb, Ва, Hg, Tl; околорудные Cu, Pb, Zn, Ag, Au, As, Pt, Pd, Bi, Те, Se, Re; подрудные Ti, Mn, V, Ni, Со, Cr,
Os, Ir, Мо, Ве, W группы элементов (рис. 4, 7).
Формирование контактово-метасоматических месторождений Au-Cu-Pt-Pd
следовало двумя путями – при флюидоотделении интрузий в контактах с
известняками-доломитами и при поступлении мантийных флюидов в областях
становления внутрикоровых интрузий. Внизу колонн возникали золотоплатино-скарновые, а вверху – золото-медно-платино-порфировые ассоциации.
Например,
Гумишевское,
Тарутинское
скарново-медно-порфировые
месторождения Урала с концентрациями Au и ЭПГ: 0,3 г/т Au; 0,1 – 3,2 г/т Pt и
0,1 – 2,1 г/т Pd [6].
Рис.
7.
Модель
руднометасоматической
зональности
золоторудных полей складчатых поясов (по
А.Ф.Коробейникову):
1 – диориты-плагиограниты; 2 – калишпатизированные габброиды и гранитоиды; 3 – альбитизированные габброиды
и гранитоиды; 4 – биотитизированные
породы; 5 – вкрапленные золоторедкометальные руды в альбититах; 6 –
грейзены; 7 – кварцево-золото-платиносульфидные жильные руды в березитахлиственитах;
8
–
гидробиотиттремолитовые, хлоритовые метасоматиты;
9
–
кварц-серицит-пириткарбонатные метасоматиты; 10 – доломит-кальцитовые метасоматиты
223
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Калишпатовые, грейзеновые метасоматиты образуют штоки, линзы, линейные тела в гранитоидах. Они несут Ве, Та, Nb, Zn, Bi, Те, W, Sn, Мо, Au.
Щелочной автометасоматоз гранитоидов происходил с перераспределением и
выносом Au до 20 – 50 % с последующим образованием прожилкововкрапленных золото-редкометалльных руд в альбититах-калишпатитах (Верхнеманское месторождение).
Вкрапленные золото-платиноидно-сульфидные, кварцево-жильные с Au и
Pt, Pd ассоциации в черносланцевых толщах фанерозоя отличаются развитием
пропилитов и березитов-лиственитов (Сухой Лог, Бакырчик, Мурунтау) (рис. 8).
Рис. 8. Диаграмма соотношений средних содержаний Au и показателя вариации V
ЭПГ в горных породах и рудах золоторудных полей Сибири и СВ Казахстана.
I-VII – поля распространения пород и руд с неодинаковым распределением Pt, Pd, Rh,
Os, Ir: I − поле Pt, Pd, Rh и VPt, Pd, Rh в углеродистых аргиллитах, алевролитах, песчаниках, сланцах Сухоложского, Саралинского, Олимпиадинского, Ворнцовского, Бакырчикского,БокоВасильевского, Костобе-Эспинского рудных полей; II – тоже для Pt, Pd, Ir серпентинизированных гипербазитов Саралинского, Октябрьского, Боко-Васильевского рудных полей; III −
то же, для березитов-лиственитов тех же рудных полей; IV − то же, для Pt, Pd штокверково-кварцевых руд Коммунаровского, Советского рудных полей; V − то же, для Pt, Pd кварцево-жильных руд Коммунаровского, Советского, Зун-Холбинского, Ирокиндинского рудных
полей; VI − то же, для Pt, Pd, Ir, Os, Rh вкрапленных золото-сульфидных руд в лиственитизированных углеродистых сланцах, песчаниках, эффузивах, туфах Боко-Васильевского, Бакырчикского, Воронцовского, Олимпиадинского, Акжальского, Зун-Холбинского золоторудных полей; VII − то же, для Pt, Pd, Os, Ir для сульфидизированных серпентинитовлиственитов апогипербазитовых Октябрьского, Боко-Васильевского рудных полей.
224
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В вертикальном разрезе рудно-метасоматической колонны Западной Калбы (Боко-Васильевское месторождение) внешняя зона представлена пропилитами, а внутренняя – березитами-лиственитами с золото-платино-сульфидной минерализацией. Вверху находятся золото-пирит-арсенопиритовые жильноштокверковые руды с Pt, Pd в лиственитах; внизу – пропилиты с вкраплениями
арсенопирита, пирита с Au, Pt, Ir, Os. Вертикальная протяженность колонны 1,2
– 2 км. Здесь совмещение внутрикоровых и глубинно-мантийных рудообразующих магмо-термофлюидных систем и обеспечило образование крупных комплексных месторождений.
Последовательность геолого-геохимических событий при формировании
комплексных месторождений благородных металлов была следующей:
1. мантийный метасоматизм глубинного вещества
0,5 и формирование
115 – 1500;
рудообразующих термофлюидных систем
2. становление гипербазит-базит-плагиогранитных интрузий
1,2 – 2,7;
3. автометасоматическая серпентинизация базит-гипербазитов
0,9 – 1,0;
4. внедрение габбро-плагиогранитных интрузий
1,7 – 5,6;
5. метасоматическая оливинизация серпентинитов
0,7 – 0,8;
6. щелочной автометасоматоз интрузивных пород мантии и земной коры
0,8 – 0,6 и
0,5;
0,8 – 0,9 и
7. пропилитизация вулканитов, даек габбро-долеритов
0,8;
8. околорудный кислотный метасоматоз (березитизация-листвинитизация или
аргиллизация пород)
3 – 300 и
36 – 410;
9. окварцевание и сульфидизация пород
300 – 1000 и
> 1050.
Прогнозирование и поиски нетрадиционных комплексных
месторождений
Прогнозно-поисковый комплекс. Разработана технология прогнозирования и поисков нетрадиционных комплексных золото-платиноидных месторождений.
I этап
 прогноз рудоносных площадей, включающий физико-геологическое и
специальное минералого-геохимическое картирование в масштабах 1:200 000,
1:25 000;
 специальное картирование зон метасоматитов с возможной комплексной золото-редкометалльной или золото-платиноидной минерализацией промышленного значения;
 специальное минералого-геохимическое исследование сульфидов, кварца, карбонатов с определением элементов спутников Ag, Bi, Те, Se, Tl, Cu, Zn,
225
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Pb, Ni, Со, V, Ti, Mn, As, Sb, Hg, W, Мо, Ве;
 оконтуривание рудно-метасоматических зон и оценка прогнозных ресурсов Р3 в рудных зонах, рудных узлах, рудных полях.
II этап
 поисковые работы, включающие минералого-геохимическую съемку
рудоносных участков в масштабах 1:50 000…1:10 000;
 специальное минералогическое и петрофизическое картирование перспективных рудно-метасоматических зон в масштабах 1:50 000…1:5 000;
 высокочастотная магнитометрия, радиометрия, спектрометрия;
 проведение картировочных работ перспективных зон и единичных
структурно-поисковых скважин глубиной 300 − 600 м со скважинной геофизикой, петрофизикой, геохимией, термобарогеохимией;
 выделение перспективных участков с оценкой прогнозных ресурсов категории Р2.
III этап
 поисково-оценочные работы, включающие минералого-геохимическое
специальное картирование рудоносных участков в масштабах 1:10 000…1:2 000;
 бурение колонковых скважин по профилям через 500 м глубиной 300 м
для вскрытия рудно-метасоматических зон;
 скважинную геофизику, петрофизику (ВП, МЭК, МЭП, КСПК) и геохимию;
 опробование метасоматитов, сульфидных руд, зон сульфидизации на
Au, Ag, Pt, Pd, Cu, Bi, Те, Se, Zn, Pb, W, Мо;
 оценка выявленных зон, тел с продуктивной минерализацией с подсчетом прогнозных ресурсов по категории Р1; составление ТЭЭС и ТЭЭО дальнейшего изучения и освоения выявляемых рудопроявлений.
Заключение
Коллективом Центра разрабатываются научные основы прогнозирования и
поисков золотых и нетрадиционных комплексных месторождений золота, платиновых и редких металлов. Они охватывают региональные и локальные факторы рудообразования, проявленные в специфических структурах земной коры.
На основе концепции пульсационного саморазвития Земли предложены новые
модели
возникновения
и
развития
глубинно-мантийной
магмотермофлюидодинамической и внутрикоровой гранитоидно-гидротермальнометасоматической рудообразующих систем при пульсационно-эстафетном их
саморазвитии. На основе взаимодействия этих систем в условиях верхних частей земной коры и формировались крупнообъемные комплексные месторождения благородных металлов на площадях проявления плюмтектоники, рифтогенеза, палеодиапиризма и глубинного метасоматизма. Эти данные позволили
предложить новый вариант прогнозно-поискового комплекса на нетрадицион226
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ные типы благороднометалльного оруденения.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Воробьев А.А. Равновесие и преобразование видов энергии в недрах. –
Томск: ТГУ, 1980. – 212 с.
Коробейников А.Ф. Фракционирование золота в магматическом расплаве
при его кристаллизации // Докл. АН СССР. -1981. – Т. 259. -№ 5. –С.1200 –
1204.
Коробейников А.Ф. Условия концентрации золота в палеозойских орогенах. –Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1987. – 177 с.
Коробейников А.Ф. Золото в эндогенных процессах земной коры и мантии
// Докл. АН СССР. -1988. –Т. 299. -№ 5. –С.1233 – 1237.
Коробейников А.Ф. Классификация нетрадиционных комплексных золотоплатиноидных и золото-редкометалльных месторождений // Материалы
региональной конф. геологов Сибири, Дальнего Востока и СВ России. – Т.
II. –Томск, 2000. –С.39 – 41.
Коробейников А.Ф. Комплексные месторождения благородных и редких
металлов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 327 с.
Коробейников А.Ф. Мантийно-коровые рудообразующие системы комплексных месторождений благородных и редких металлов. – Томск: Издво ТПУ, 2007. – 130 с.
Коробейников А.Ф., Гусев А.И. Петрологические и геохимические показатели золотогенерирующих интрузий и сопровождающих метасоматитов //
Изв. ТПУ. Сер. Науки о Земле. –Т. 315. -№ 1. –С. 11 – 18.
Коробейников А.Ф., Черняева Е.И. Поведение золота при формировании
зональных дайковых тел габбро-диабазов // Докл. АН СССР. – 1987. – Т.
192. – № 3. – С.680 – 684.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Минобрнауки РФ
№ 2.318.2009.
227
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПОИСКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ ЯМР-ТОМОГРАФИИ
В.С. Кусковский1, О.А. Шушаков2
1
Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН,
г. Новосибирск, Россия,
E-mail: KuskovskyiVS@ipgg.nsc.ru
2
Институт химической кинетики и горения (ИХКГ) СО РАН,
г. Новосибирск, Россия
«Гидроскоп» (гидрогеологический ЯМР-томограф) является представителем нового класса полевых геофизических приборов, разработанных в Сибирском отделении РАН и предназначенных для выяснения гидрогеологических и
инженерно-геологических условий без бурения скважин, в связи с чем он значительно удешевляет и ускоряет весь цикл геолого-разведочных работ. По существу создается новая технология, которая может применяться на всех стадиях
исследования, начиная от поисково-разведочных работ и до составления пакета
гидрогеологических или инженерно-геологических карт.
В Институте химической кинетики и горения (ИХКГ СО РАН) проводятся
исследования по дальнейшему развитию и совершенствованию разработанного
ранее метода разведки подземной воды с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Совместно с Объединенным институтом геологии, геофизики и
минералогии (ОИГГМ СО РАН) проводятся геофизические и гидрогеологические исследования этим методом [1].
Метод позволяет производить поиск и разведку подземной воды на глубинах до 100 и более метров. Макроскопические образцы воды в порах или трещинах горных пород исследуются посредством измерения ядерной релаксации в
земном магнитном поле. Возбуждение и прием сигнала ЯМР производится с
помощью расположенной на поверхности антенны размерами от десятков до сотен метров. Для уменьшения влияния внешних электромагнитных помех используется антенна в форме восьмерки [2]. Частота магнитного резонанса в рассматриваемом случае составляет несколько килогерц, мертвое время аппаратуры весьма велико (несколько миллисекунд), поэтому регистрируются только
способная к гидродинамическому перемещению вода. Вода в очень мелких порах водоупорных пород (например, в глинистых грунтах), химически связанная,
кристаллизационная или замерзшая вода имеет более короткие времена ядерной
магнитной релаксации и не регистрируется.
Распределение концентрации воды по глубине определяется посредством
решения интегрального уравнения, содержащего модельные и измеренные зависимости сигнала ЯМР от интенсивности возбуждения. Разработаны устойчивые
алгоритмы решения обратных задач [3].
228
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Исследования скоростей неоднородной спин-спиновой релаксации позволяют получать информацию о микроструктуре пор и трещин и фильтрационных
свойствах содержащих флюиды коллекторов [4]. Влияние электропроводности
среды на сигнал ЯМР от подземной воды исследовалось в ряде работ [5 – 8].
Результаты изысканий на урбанизированных территориях с помощью
ЯМР-томографии покажем на примере г. Горно-Алтайска, где работы проводились в 1997 г.
В связи с уменьшением производительности Майминского инфильтрационного водозабора города, связанным с посадкой уровней основных эксплуатационных скважин, возникла необходимость заложения новых скважин. Основные продуктивные водоносные горизонты крайне неравномерны по водообильности и поиски месторождений трещинных, трещинно-жильных и трещиннокарстовых вод необходимых запасов представляет собой достаточно трудную
задачу.
Для выявления обводненных зон и выбора мест (точек) заложения этих
гидрогеологических скважин нами проведено дешифрирование аэро- и космоснимков различного масштаба, выполнен анализ имеющихся к настоящему времени геологических, гидрогеологических и геофизических материалов (фонды
Катунской гидрогеологической партии и Алтайской гидрогеологической экспедиции), сделано гидрогеологическое обследование четырех участков, выполнен
комплекс измерений методом ЯМР-томографии с помощью передвижной станции «Гидроскоп».
Участки располагаются в пределах городской площади или на еѐ окраине
(рис. 1). В пределах района обследования участков выделяются основные водоносные горизонты: современных аллювиальных отложений р. Маймы, трещинно-карстовые воды средне-верхнерифейских отложений баратальской серии (R 23 br), трещинные и трещинно-карстовые воды верхнерифейских отложений каянчинской свиты (R3 - Vkn) и трещинные воды интрузивных и эффузивных пород. Общее направление движения подземных вод – к долине рр. Маймы и Катуни, но в целом оно весьма неоднозначно и имеет очень сложную структуру
потока. Наиболее перспективны для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения первые три из вышеназванных водоносных горизонтов. Не останавливаясь далее на гидрогеологических особенностях района, которые подробно
освещены в отчете Катунской гидрогеологической партии о предварительной
разведке подземных вод для водоснабжения г. Горно-Алтайска, с. Маймы и Катунского промузла (1985 г.) отметим, что трещинно-карстовые и трещинные воды баратальской и каянчинской свит верхнерифейских пород распространены
крайне неравномерно в связи с анизотропными и другими (растворимостью)
свойствами водовмещающих пород.
229
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Рис. 1. Гидрогеологическая схема района г. Горно-Алтайска
Водоносные горизонты: 1 - аллювиальных отложений р. Маймы и еѐ притоков, галечники, пески супесчаным заполнителем; 2 - средневерхнечетвертичных отложений надпойменных террас р. Катуни, валуны, галечники, гравит, пески; 3 - интрузивных и эффузивных пород венд-палеозойского возраста, граниты, гранодиориты, порфириты; 4
- венд-нижнекембрийских отложений манжерокской и каимской свит, доломитизированные известняки, алевролиты, метаморфические сланцы, известняки; 5 - верхнерифейских отложений каянчинской свиты, светло-серые известняки, алевритовые сланцы; 6 - средне-верхнерифейских отложений, баратальской серии, серые, темно-серые
известняки, местами закарстованные; 7 - действующие водозаборы за счет подземных вод, рядом дробь: сверху утвержденные запасы в тыс. м3/сут., внизу средний водоотбор; 8 - направление движения подземных вод; 9 - тектонические разломы; 10 местоположение участков обследования с помощью ЯМР-томографии: 1 - Майминский, 2 - Колхозный, 3 - Вертолетный, 4 - Чкаловский; 11 - примерный контур городской территории.
230
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Задача состояла в том, чтобы выявить наиболее обводненные зоны этих
горизонтов, установить местоположение будущих эксплуатационных скважин в
пределах границ участков.
Не говоря о методических особенностях комплекса проведенных исследований, отметим, что в пределах каждого участка нами предварительно выделено
несколько площадей зондирования, на которых далее проводились неоднократные ЯМР-измерения (за исключением участка по ул. Чкаловской, где произведено одно измерение).
На Майминском участке, расположенном в долине р. Маймы на южной
окраине города в пределах границ водоохранной зоны действующего водозабора, выделено четыре площади зондирования, на каждой из которых проведено
несколько измерений. Обводненные зоны зафиксированы на двух интервалах
глубин в пределах двух площадей. Выбрано оптимальное местоположение двух
скважин с ожидаемым дебитом 15 – 30 м3/ч.
В пределах Колхозного участка, находящегося на восточной окраине города в верхней части ручья Суремейка (приток р. Улалинка), зондирование проводилось также на 4-х площадях, две из которых выбраны как перспективные
для бурения гидрогеологических скважин.
На рис. 2 – 3 в качестве примера приведены зависимости сигнала ЯМР от
интенсивности возбуждающего импульса для Колхозного и Майминского участков г. Горно-Алтайска.
Рис. 2 Зависимость амплитуды ЯМР от интенсивности. Колхозный участок,
Горно-Алтайск. Антенна – восьмерка 2*50 м.
231
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Рис. 3 Зависимость амплитуды ЯМР от интенсивности. Майминский
участок, Горно-Алтайск. Антенна – восьмерка 2*50 м.
Точками показаны результаты полевых измерений сигнала ЯМР, линиями
– результаты решения обратной задачи. Максимум данной зависимости соответствует повороту ядерной намагниченности на 90 градусов, причем, чем глубже
расположен водоносный слой, тем при большей интенсивности возбуждения
наблюдается максимум сигнала. На рис. 1 имеется только один максимум, следовательно, вообще говоря, имеется один водоносный горизонт. На рис. 2 имеется два максимума, следовательно, имеются два водоносных горизонта на малых и больших глубинах соответственно.
Гистограммы зависимости обводненности от глубины, полученные для
этих участков в результате решения обратной задачи, приведены на рис. 4, 5.
В центральной части города на левом берегу р. Маймы, близ СПК, на Вертолетном участке обследовано две площади. На гистограмме четко выделяются две водоносные зоны: первая (сверху) в интервале глубин 18 – 28 м и вторая в интервале 40 – 46 м, которая является наиболее водообильной. Указано местоположение скважины, из которой следует ожидать хороших дебитов, не менее
20 – 30 м3/ч.
На Чкаловском участке, расположенном в правом борту р. Маймы на продолжении ул. Кирова, в пределах одной площади также выбрано местоположение одной перспективной гидрогеологической скважины.
232
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ГЛУБИНА (М)
СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ (ЯМР)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50
СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ (%)
Рис. 4. Гистограмма обводненности по данным ЯМР на Колхозном
участке, г. Горно-Алтайск
ГЛУБИНА (М)
СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ (ЯМР)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50
СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ (%)
Рис. 5. Гистограмма обводненности по данным ЯМР на Майминском
участке, г. Горно-Алтайск
233
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таким образом, нами определено одиннадцать площадей зондирования, на
которых, проведены многократные измерения Гидроскопом. Всего проведено
около сорока измерений, расшифровка и анализ результатов которых позволило
нам рекомендовать перспективные площади с указанием расположения и ожидаемых дебитов рекомендуемых скважин. На всех обследованных участках
имеются перспективные площади освоения.
В целом, при сравнительном анализе следует рекомендовать как более перспективные Вертолетный и Колхозные участки с соответствующими площадями, где обнаружены весьма водообильные зоны трещинного и трещиннокарстового типов и следует ожидать значительных дебитов эксплуатационных
скважин – от 15 до 45 м3/ч.
В настоящее время, исходя из этих рекомендаций, пробурена разведочноэксплуатационная скважина на Вертолетном участке. Глубина скважины около
55 м, производительность более 45 м3/ч.
«Гидроскоп» может использоваться как эффективное средство для получения информации при составлении гидрогеологических карт различного масштаба и назначения: карт гидроизогипс, водопроводимости, изогипс отметок кровли
и подошвы водоносных горизонтов, карт подтопления территорий, в т.ч. урбанизированных и других. Таким образом, прибор можно использовать как в гидрогеологии, так и в инженерной геологии.
В настоящее время сотрудники ИХКГ СО РАН (здесь изобретен и создан
прибор более 10 лет назад) совместно со специалистами ОИГГМ СО РАН и Алтайской гидрогеологической экспедицией проводят научно-исследовательские
работы по дальнейшему усовершенствованию ЯМР-геотомографа. Так, предполагается увеличить глубину зондирования (более 100 м), расширить возможность использования прибора и, прежде всего для разделения пресных и соленых подземных вод (более 1 г/дм3).
Гидроскоп может успешно применяться для выявления границ подтопления подземными водами в зонах застройки, однако, для этих целей он пока не
использовался.
Перспективы дальнейшего использования «Гидроскопа» не только в оконтуривании линз пресных подземных вод (как в плане, так и в разрезе) участков
подтопления урбанизированных территорий, но мы полагаем, что со временем
он будет применяться для оконтуривания загрязненных нефтепродуктами участков подземных вод, определения бóльшего числа гидрогеологических параметров, а также инженерно-геологических свойств горных пород и, соответственно, составления специализированных карт различного масштаба. При этом
использование компьютерной технологии позволяет вывести создание этих карт
на принципиально новый качественный уровень.
234
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Кусковский В.С., Красавчиков В. О., Шушаков О. А. Использование Гидроскопа для составления гидрогеологических карт // В кн: Историческая и
современная картография в развитии Алтайского региона. – Барнаул. –
1997. – С. 153-155.
Trushkin D. V., Shushakov O. A., Legchenko A. V. The potential of a noisereducing antenna for surface NMR groundwater surveys in the earth's magnetic
field // Geophysical Prospecting. – 1994. – v. 42. – p. 855-862.
Legchenko A. V., Shushakov O. A. Inversion of surface NMR data // Geophysics. – 1998. – v. 63. – No 1. – p. 75-84.
Shushakov O. A. Non-invasive measurement of proton relaxation times in medium to coarse-grained sand aquifer // Magnetic Resonance Imaging. – 1996. –
v. 14. – No 7/8. – p. 959-960.
Шушаков О. А., Легченко А. В. Расчѐт сигнала протонного магнитного резонанса от подземной воды с учѐтом электропроводности среды. // Геол. и
геофизика. – 1994. – т. 35. – № 3. – С. 130-136.
Шушаков О. А., Легченко А. В. Протонный магнитный резонанс от подземной воды в горизонтально-слоистых средах разной электропроводности. // Геол. и геофизика. – 1994. – т. 35. – № 10. – С. 161-166.
Shushakov O. A. Groundwater NMR in conductive water // Geophysics. – 1996.
– v.61. – No 4. – p. 998-1006.
Trushkin D. V., Shushakov O. A., Legchenko A. V. Surface NMR application to
an electroconductive medium // Geophysical Prospecting. – 1995. – v. 43. – p.
623-633.
235
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
И ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА
ПРИРОДНО-СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ
А.К. Мазуров
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
Одной из важнейших задач современного государства является обеспечение сбалансированного развития и использования природных ресурсов с учетом
необходимости полного покрытия нужд внутренних потребителей и возможностей экспорта их избытка.
Рациональное природопользование представляет собой комплекс мер,
обеспечивающих:
 максимальное использование добываемых природных ресурсов, сокращение удельного потребления ресурсов;
 восстановление возобновляемых природно-сырьевых ресурсов, рекреация
природной среды;
 максимально полное использование отходов производства.
Тенденции ограниченности и прогрессирующего ухудшения качества сырья при существующей высокой энерго- и материалоемкости российской промышленности остро ставят вопрос о максимальной рационализации использования ресурсного потенциала страны. Развитие данного направления является
крайне важным и для Сибирского региона, экономика которого на протяжении
длительного периода имеет, в основном, сырьевую направленность, но не имеет
преимуществ развитого производства конечной продукции. Необходимо создавать принципиально новые технологии переработки природно-сырьевых ресурсов с минимизацией количества отходов. В ресурсоэффективной технологии
любые отходы должны стать коммерческим продуктом, а реагенты, с помощью
которых производят химический передел, должен подвергаться полной регенерации и возврату в производство.
ТПУ имеет большой опыт в разработке технологий и оборудования, направленного на решение задач рационального природопользования. Разрабатываемые технологии максимально подготовлены для внедрения в производство
при эксплуатации в особых условиях на труднодоступных и малоразвитых территориях.
Созданная для ПНР 1 инфраструктура позволяет проводить научноисследовательские разработки в следующих основных областях:
 разработка новых технологий для поиска, добычи, разделения, транспортировки и переработки энергетического сырья (нефти, газа и угля);
236
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»

разработка новых методов комплексного исследования месторождений
черных, цветных, благородных и редких металлов в труднодоступных регионах. Разработка новых методов добычи и обогащения твердых полезных ископаемых;
 фундаментальные исследования по формированию теории экзогенного
уранового оруденения и разработка методик прогнозно-поисковой оценки
ураноносности территорий;
 разработка эффективных нетрадиционных технологий глубокой переработки титано-циркониевых месторождений Сибири;
 фундаментальные исследования в области взаимодействия «вода-порода»,
изучение химизма вод, разработка новых технологий эффективной водоочистки и водоподготовки;
 разработка технологий создания лекарственных средств и биологических
комплексов нового поколения на основе растительного сырья. Разработка
биологически активных соединений;
 разработка ресурсосберегающих технологий создания керамических, композиционных и теплоизоляционных материалов на основе природного силикатного сырья;
Благодаря многолетним фундаментальным исследованиям, разработаны
высокоэффективные катализаторы на основе цеолитов с использованием нанотехнологий для получения высокооктанового бензина. В 2008 году с международным участием завершен первый этап исследований по теме «Разработка эффективных цеолитсодержащих катализаторов переработки легкого углеводородного сырья в моторные топлива с использованием нанотехнологий» в рамках
ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 – 2012 гг.».
Впервые в мире для получения
высококремнеземных цеолитов типа
MFI предложено использовать смесь
органических веществ – отходов
производства капролактама вместо
чистых индивидуальных структурообразующих добавок. Использование
созданных малотоннажных установок
и цеолитных катализаторов позволяет
1-й корпус Института геологии и
проводить процесс утилизации и
нефтегазового дела Томского поликомплексной переработки попутных
технического университета
нефтяных газов и газоконденсатного
сырья в высококачественные моторные топлива в местах их добычи, что позволяет получать высокооктановые бензины марок «Евро-4» и «Евро-5» и высоко237
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
качественные дизельные топлива с низкой температурой застывания.
Сформулирован ряд фундаментальных положений о направленности эволюции и самоорганизации системы «вода-порода». Выполнены экологогеохимическое исследования эволюции состава природных сред в результате
антропогенных воздействий, в частности, радиохимического загрязнения в зоне
влияния Сибирского химического комбината.
Создана плазмо-каталитическая технология, позволяющая проводить переработку и обезвреживание нефтяных шламов и промышленных токсичных жидких органических отходов.
Открыты эффективные реакции органического синтеза, протекающие в отсутствие органических растворителей, и созданы научные основы технологий
производства ряда медицинских препаратов.
Проведен комплекс фундаментальных и прикладных исследований в области силикатных технологий и материаловедения, установлены физикохимические закономерности и принципы управления процессами получения теплоизоляционных материалов и изделий по ресурсоэффективной технологии.
Создана опытно-промышленная технология получения пеностекла по одностадийной схеме.
Разработаны методы дистанционных (дешифрирование многоканальных
космических снимков) геологических исследований, прогноза и поиска месторождений.
Созданы высокопроизводительные ресурсоэффективные технологии скважинной гидродобычи рыхлых рудных образований, а также технологии повышения коррозионной стойкости трубопроводов.
Разработаны и реализуются водоочистные комплексы «Аэрозон» и «Импульс», предназначенные для подготовки питьевой воды, получаемой из подземных и поверхностных источников водоснабжения, обеззараживания воды
малых плавательных бассейнов и обработки предварительно очищенных стоков.
Исследования и разработки, подготовка и переподготовка кадров, в том
числе высшей квалификации, по ПНР 1 ведутся в научно-образовательной среде университета на базе Института геологии и нефтегазового дела, НИИ высоких напряжений, НИИ интроскопии, Электротехнического института, физикотехнического факультета, химико-технологического факультета.
Совокупный кадровый потенциал научно-педагогических работников составляет 374 человека, в том числе 2 члена РАН и РАМН, 63 доктора наук, 187
кандидатов наук, 5 заслуженных деятелей науки.
По ПНР 1 Советом по грантам Президента РФ признаны ведущими и получили государственную поддержку научные школы «Геология и геохимия благородных металлов» и «Сибирская гидрохимическая школа», а в базу данных
Рособразования включены следующие ведущие научно-педагогические коллек238
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
тивы: «Экология и рациональное природопользование, оценка и комплексное
освоение месторождений полезных ископаемых»; «Гидрогеология, водные ресурсы и гидрогеоэкология»; «Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов»; «Аналитическая химия платиновых металлов и рения».
Приоритетными программами целевой подготовки кадров по ПНР 1 являются: магистерские программы «Нефтяной инжиниринг» (MSc in Petroleum Engineering) и «Геология нефти и газа» (MSc Reservoir Evaluation & Management),
реализуемые Центром профессиональной переподготовки специалистов нефтегазового дела ТПУ совместно с Университетом Heriot-Watt (Великобритания);
магистерская программа «Надежность газонефтепроводов и хранилищ» (Pipeline
Engineering); магистерская программа «Геология, поиски и разведка руд редких
и радиоактивных элементов» и др.
Доля выпускников бакалавриата, специалитета и магистратуры по ПНР 1
составляет, соответственно, 23, 21 и 24 % от общего числа выпускников очной
формы обучения.
По ПНР 1 в аспирантуру и докторантуру ежегодно зачисляется около 50
аспирантов (эффективность работы аспирантуры составляет около 45 %) и 2 – 4
докторанта. Ежегодно защищается около 20 кандидатских и 2 – 3 докторских
диссертаций.
За 2006 – 2008 гг. по ПНР 1 издано 29 монографий, опубликовано
74 работ в зарубежных периодических изданиях, 210 публикаций в
российских изданиях – списка ВАК;
зарегистрировано 63 объекта интеллектуальной собственности.
За последние три года в рамках
ПНР 1 выполнено 234 НИОКР на
общую сумму 321,9 млн. руб. по за- 20-й корпус Института геологии и
казам и на средства ФЦП, Роснауки, нефтегазового дела Томского политехРособразования, РФФИ, субъектов нического университета
РФ, муниципальных образований,
стратегических российских и зарубежных партнеров.
Работа по ПНР 1 ведется в сотрудничестве с ведущими российскими и зарубежными вузами и научно-исследовательскими институтами: Центральным
научно-исследовательским геолого-разведочным институтом цветных и благородных металлов, институтами РАН, Всероссийским институтом минерального
сырья, Всероссийским геологическим институтом, Институтом минералогии,
геохимии и кристаллохимии редких элементов, Сибирским НИИ геологии и минерального сырья, Красноярским НИИ геологии и минерального сырья, Сибир239
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ским федеральным университетом, Тихоокеанским институтом биоорганической химии, Биолого-почвенным институтом ДВО РАН, НИИ фармакологии
ТНЦ СО РАМН, Институтом сельского хозяйства и торфа, Фрайбергской горной академией (Германия), Университетом Луи Пастера (Франция), Институтом
ядерной и радиационной безопасности (Франция), Всекитайским геологическим
университетом, Казахским национальным техническим университетом им. К.И.
Сатпаева, Институтом фитохимии Минобрнауки Республики Казахстан.
Российскими и зарубежными промышленными и коммерческими партнерами ТПУ в рамках ПРН 1 являются: Сибирский химический комбинат; ОАО
«Томскнефть» ВНК; ОАО «ТНК-ВР Менеджмент»; ОАО «Востокгазпром»;
ОАО АК «Транснефть»; ОАО «Газпром трансгаз Томск»; АК «Базовый элемент»; ОАО «Норникель»; ОАО «Алроса»; ФГУГП «Урангео»; ОАО «ЗападноСибирский металлургический комбинат»; СФ «Березовгеология»; ООО «Биомедсиб»; ООО «Артлайф»; ООО «Биолит»; ООО «Глиоксаль-Т»; ООО «ПК Новохим»; ООО «Томскнефтехим»; филиал ФГУП НПО «Микроген» НПО «Вирион»; Shell; Schlumberger; Baker Huges; ExxonMobil; BHP billiton.
Основные научные и образовательные организации России, уровень научных исследований в которых по ПНР 1 сопоставим с уровнем исследований в
ТПУ: Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Всероссийский
научно-исследовательский геологический институт, Всероссийский научноисследовательский институт минерального сырья, Российский государственный
университет нефти и газа, Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).
Таким образом, традиционные функции института – подготовка специалистов и фундаментальные исследования в случае реализации вышеперечисленных направлений, дополняются его активной деятельностью по передаче новых
технологий в промышленность и бизнес. В результате он сыграет важную роль в
социально-экономическом развитии страны и региона, являясь центром культуры и просвещения, и будет нести существенную нагрузку в социальностабилизационном плане.
240
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
К ОЦЕНКЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ РУДОНОСНОСТИ
ГРАНИТОИДОВ КОЛЫВАНЬ-ТОМСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ ЗОНЫ
Т.С. Небера, С.И. Коноваленко, Н.Н. Борозновская
Томский государственный университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: tsnebera@mail.ru
Оценка потенциальной рудоносности магматических комплексов является
ключевой в металлогенических исследованиях, посвященных эндогенной минерализации любых регионов. Она решается с помощью самых разных подходов,
начиная с анализа геодинамической обстановки формирования интрузивных пород и заканчивая всесторонним исследованием уже выявленной в районе рудной
минерализации. Нами предпринята попытка такой оценки на базе комплексного
изучения петро- и геохимии пород и типоморфизма породообразующих минералов – полевых шпатов, кварца, слюд, амфиболов. С этой целью были исследованы люминесцентные характеристики указанных минералов, их структурные
особенности и типохимизм, которые и легли в основу расшифровки условий образования магматических пород, определяющих в конечном итоге их потенциальную рудоносность. Объектом исследования выступали гранитоиды Колывань-Томской складчатой зоны (КТСЗ), объединяемые по данным (Обновленные …, 2007) в единый борок-бибеевский комплекс пермо-триасового возраста
(220-240 млн. лет).
В данной работе нами рассмотрены в первую очередь наиболее поздние
дифференциаты гранитоидов – лейкограниты.
Лейкогранитовый магматизм пермо-триасового возраста КолываньТомской складчатой зоны представлен Колыванским и Барлакским массивами, а
также лейкогранитами Новосибирского массива (Мочищенский шток). Как известно, существует две противоположные точки зрения на генезис гранитоидного магматизма КТСЗ. Одними исследователями предлагается рассматривать его
как результат естественной магматической дифференциации исходной базальтовой магмы (Хомичев, 2003). По другим представлениям (Геодинамика… ,
1999) Барлакский, Колыванский массивы и, предположительно, северная часть
Новосибирского (Мочищенский шток) выделены в самостоятельный комплекс –
барлакский лейкогранитовый (T2-3), для которого характерен редкометальный
тип оруденения (Sn-W-Be с серебром). Поэтому при исследовании как типоморфных особенностей породообразующих минералов, так и петрохимических
характеристик гранитоидных пород лейкограниты Новосибирского массива
(Мочищенский шток) нами рассматривались и выносились на классификационные диаграммы отдельно от лейкогранитов Барлакского и Колыванского массивов.
241
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Проведенные исследования типоморфных особенностей породообразующих минералов позволили разделить лейкограниты КТСЗ, с которыми связано
редкометальное оруденения по целому ряду признаков.
Полевые шпаты. Особенностью люминесцентной спектроскопии калиевых полевых шпатов является наличие полосы излучения с максимумом 285° нм
(активаторы Pb2+ либо Tl+), которая интенсивно проявляется только в спектрах
КПШ из лейкогранитов Колыванского и Барлакского массивов (рис. 1) и, практически, не характерна для КПШ из лейкогранитов Новосибирского массива
(Мочищенский шток). Эта особенность подтверждает отличие лейкогранитов
Колыванского и Барлакского массивов от лейкогранитов Новосибирского массива (Мочищенский шток). Как известно, данная полоса фиксируется в КПШ
пород, в которых присутствует редкометальная минерализация (Кузнецов, Таращан, 1988; Борозновская, 1989).
Рис. 1 – Спектр РЛ (УФ диапазон) КПШ из гранитоидов Новосибирского
Приобья.
Примечание. Массивы: 1 – Обской (Новобибеевский карьер, биотитовый гранит); 2– Новосибирский (Мочищенский шток, лейкогранит); 3 - Колыванский
(лейкогранит).
По данным рентгенофазового анализа наблюдается отклонение от моноклинной симметрии в калиевых полевых шпатах из лейкогранитов Колыванского и Барлакского массивов (∆р изменяется от 0 до 0.45). Отчетливое триклинное
состояние характерно только для КПШ шлировых пегматитов Колыванского
массива.
Характерной чертой химизма полевых шпатов изученных гранитоидов являются повышенные содержания Ba в КПШ и Sr в плагиоклазах. Ba и Sr – наиболее типичные примеси в КПШ (рис. 2) для гранитоидов Новосибирского
242
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
приобья, что характеризует общую геохимическую специализацию минералообразующего расплава. Содержание Ba и Sr уменьшается в процессе кристаллизации расплава от ранних фаз к поздним, заключительным. Наибольшие концентрации Ba наблюдались в КПШ из пород Обского и Новосибирского массивов,
что является их отличительной особенностью. На порядок уменьшается содержание Ba к заключительным фазам Обского и Новосибирского массивов.
Поведение Rb в целом соответствует обычному тренду развития гранитной
системы.
Слюды. В гранитоидах Новосибирского Приобья, как и в целом в гранитных системах, магнезиально-железистые слюды одни из основных породообразующих минералов. Состав слюд определяется эволюцией физико-химических
условий образования породы. Изучение состава данных минералов дает возможность судить о физико-химических процессах минералообразования и отражает особенности химизма пород и Р-Т условия их кристаллизации (Путинцев, 1993).
Рис. 2 – Распределение элементов-примесей в КПШ гранитоидов Новосибирского Приобья.
Примечание. Массивы. Обской: IОб – первая фаза, гранодиориты; 2Об1
– главная фаза внедрения, порфировидные граносиениты, 2Об2 – с/з
биотит-амфиболовые граниты, Об-п – пегматитовые выделения; 3Об
– аплитовидные граниты, м/з граниты, дайковая фаза. Новосибирский:
основная фаза внедрения: 1Н – порфировидные граносиениты, 2Н – амфибол-биотитовые граниты; 3Н – м/з граниты заключительной фазы
внедрения; Нмч – лейкограниты Мочищенского штока. Колыванский:
1Кл – лейкограниты основной фазы, 2Кл – аплитовидные граниты, пегматиты. Барлакский: 1Бр – биотитовые лейкограниты основной фазы,
2Бр – аплитовидные граниты.
243
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Изменение состава слюд из гранитоидов Новосибирского Приобья связано
с разнообразием парагенезисов этих пород и различиями в условиях образования. Как известно, вариации глиноземистости слюд зависят от того, с какими
минералами ассоциирует слюда в породе. Биотиты из массивов Обской и Новосибирский, ассоциирующие с роговой обманкой и магнетитом, относительно
бедны Al, богаты магнием и мало различаются между собой, несмотря на то, что
состав пород изменяется от кварцевых диоритов до граносиенитов и гранитов.
Такая слабая изменчивость состава биотитов характерна для комплексов, в которых минеральный парагенезис в процессе дифференциации сохраняется (Путинцев, 1993).
В данном случае вариации химического состава пород по величине общей
щелочности практически одинаковы и именно это определяет устойчивость минеральной ассоциации и состава слюд. Ассоциация низкожелезистого биотита с
магнетитом свидетельствует о высокой фугитивности кислорода. Железистость
слюд колеблется также слабо, сохраняясь в пределах 40 – 60 %, и лишь иногда
достигает больших значений (лейкограниты Мочищенского штока). Однако в
последнем случае меняется и парагенезис: уменьшается содержание роговой
обманки, хотя магнетит в составе акцессориев еще сохраняется, т.е. практически
не меняется глиноземистость, но увеличивается железистость. Иными словами,
информацию о химических особенностях расплава сохраняет не валовой состав
пород, а ее минеральные ассоциации.
По комплексу типоморфных особенностей слюд лейкограниты Новосибирского массива (Мочищенский шток) занимают промежуточное положение между гранитами Обского и Новосибирского массивов с одной стороны и лейкогранитами Колыванского и Барлакского массивов с другой (рис. 3). Для лейкогранитов Новосибирского массива характерны более высокотемпературные условия образования (по данным структур распада в КПШ). Более высокие температуры образования лейкогранитов Новосибирского массива подтверждаются и с
помощью биотит-роговообманкового геотермометра. Железистость изменяется
в пределах 70-85, но глиноземистость при этом сохраняется в пределах 17–18 %.
В качестве главного геохимического критерия различия лейкогранитов выступает и характер распределения РЗЭ.
Обобщая геохимию редкоземельных элементов (рис. 4) можно отметить
следующие особенности. Общий уровень содержаний РЗЭ варьирует от 150 до
400 г/т. Для гранитоидов Новосибирского и Обского массивов (гранодиоритграносиенитовая ассоциация) характерно резкое преобладание легких лантаноидов над тяжелыми (La/Yb в пределах 30-40). Исключение составляют лейкограниты Новосибирского массива (Мочищенский шток), для которых характерно
увеличение содержаний тяжелых лантаноидов (La/Yb изменяется от 9.5 до 4.5).
244
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Рис. 3. Положение лейкогранитов Новосибирского массива в эволюционном ряду развития гранитоидного магматизма КТСЗ.
Примечание. М – лейкограниты Мочищенского штока (Новосибирский
массив); О – Обской, К – Колыванский, Бр – Барлакский, Н – Новосибирский массивы. Мн – Монастырский комплекс (Дунгалинский массив);
а) – соотношение железистости (f) и глиноземистости (L);
б) – диаграмма зависимости железистости (f) от титанистости. Титанистость (Ti) в атомных количествах;
в) – изменение содержания фтористости (F) и железистости (f) биотитов;
г) – изменение магнезиальности биотитов гранитоидов Новосибирского Приобья.
Рис. 4 – Спектры распределения редкоземельных элементов (усредненные данные) для гранитоидов (основные фазы) Новосибирского
Приобья, нормировано к хондриту (Taylor, 1985).
Примечание. Массивы: О – Обской, Н – Новосибирский,
Бк – Барлакский, К – Колыванский, Мч – Мочищенский шток.
245
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Породы лейкогранитовой ассоциации Новосибирского Приобья отличаются по распределению РЗЭ от гранодиорит-граносиенитовой ассоциации (La/Yb –
от 3 до 1,5). В нормированных по хондриту спектрах РЗЭ отмечено появление
дефицита европия – Eu- минимума и закономерное увеличение его в последовательных дифференциатах гранитных интрузий.
Лейкограниты Мочищенского штока (Новосибирский массив) отличаются
повышенными содержаниями тяжелых лантаноидов и выступают в качестве
«реперного» горизонта (на рис. 4 данный горизонт выделен жирной линией)
между породами Обского, Новосибирского массивов с одной стороны и лейкогранитами Колыванского, Барлакского с другой.
В геологической литературе и практике используются различные петрохимические и геохимические индикаторы редкометальной специализации гранитов. Геохимические индикаторы K/Rb, Ba/Rb, Zr/Hf показывают закономерное
уменьшение данных отношений в ряду гранитоиды Обского и основные фазы
Новосибирского, лейкограниты Новосибирского (Мочищенский шток), гранитоиды Барлакского и Колыванского массивов (таблица 1, рис 5). Установлено,
что Zr/Hf отношения и концентрация фтора во флюиде может служить индикатором наличия оруденения. Для гранитоидов Колывань-Томской складчатой зоны данная величина изменяется от 40-30 до 16-20. Наряду с уменьшением Zr/Hf
отношения в лейкогранитах Барлакского и Колыванского массивов происходит
последовательное накопление промышленно важных редких металлов W, Mo,
Be, Sn, Ta, Nb .
Рис. 5. Тренды дифференциации гранитоидов Новосибирского Приобья
на диаграмме а) Zr/Hf – SiO 2; б) K/Rb – SiO2; в) Ba/Rb – SiO2. Условные обозначения см. рис. 4.
246
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 1
Геохимические индикаторы редкометалльной специализации
гранитоидов Новосибирского Приобья
Нб-1
Нб-9
Бр-3
Бр-10
Mч-2
Mч-7
Бк-1
Бк-2
К-1
К-2
35,21
474,3
16,52
158,1
7
34,22
671,4
16,20
157,4
5
40,22
536,4
16,85
230,0
4
44,76
757,5
14,88
30,29
314
5,75
166,2
7
39,77
316,8
6,51
235,8
8
20,19
102,8
0,73
319,7
9
16,65
115,1
0,09
280,4
3
17,73
69,1
0,25
444,7
6
20,71
87,2
0,66
352,3
9
La/Yb
28,85
29
49,61
42,84
4,53
9,65
3,17
2,18
1,28
2,35
Ce/Yb
Zr+Nb+
Ce+Y
59,3
56,9
96,6
83,4
8,9
19,3
7,2
4,4
3
5,4
211,5
146,7
290,2
322,8
199,2
359,4
301,8
287,9
367,5
343,3
Zr/Hf
K/Rb
Ba/Rb
∑РЗЭ
194
Примечание. Массивы: Обской, граниты (Нб-1, Нб-9); Новосибирский, гранодиориты
(Бр-3, Бр-10), лейкограниты (Мч-2, Мч-7); Колыванский, лейкограниты (К-1, К-2); Барлакский, лейкогранит (Бк-1), аплитовидный гранит (Бк-2).
Для характеристики эволюции гранитоидного магматизма использована
еще одна диаграмма в координатах Rb–Sr (Сырицо, 2002). Она базируется на
противоположных тенденциях поведения Rb (накапливается) и Sr (уменьшается)
в процессе кристаллизации гранитоидного расплава. В координатах содержаний
Rb и Sr последовательность этапов развития магматизма рассматриваемого района прослеживается достаточно закономерно (рис. 6).
Рис. 6. Тренд изменения содержания Rb и Sr в гранитоидах КолываньТомской складчатой зоны.
Примечание. Поля: 1 – гранитоиды Обского и Новосибирского массивов;
2 – лейкограниты Мочищенского штока; 3 – лейкограниты Колыванского и
Барлакского массивов. Массивы: О – Обской (граносиениты); Н – Новосибирский (биотитовые граниты); Мч – лейкограниты Новосибирского (Мочищенский шток); К – Колыванский (лейкограниты); Бр – Барлакский (лейкограниты). Буква «ф» у значка –автор проб Федосеев Г.С. (Геодинамика… , 1999)
247
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Фигуративные точки состава пород Новосибирского и Обского массивов
образуют обособленное поле (рисунок 6, поле 1), характеризующееся наиболее
высокими содержаниями Sr при незначительных Rb. Лейкограниты Колыванского и Барлакского массивов заметно дифференцированы по содержанию Rb
при практически постоянно низком уровне концентраций Sr (поле 3). Лейкограниты Новосибирского массива (Мочищенский шток) занимают промежуточное
положение (поле 2).
Таким образом, анализ петрохимического и редкоэлементного состава гранитоидов КТСЗ и типоморфных особенностей породообразующих минералов
свидетельствуют, что на фоне сохраняющейся редкометальной специализации
лейкогранитов их потенциальная продуктивность в отношении последней неодинакова и отчетливо возрастает в ряду, гранитоиды Обского массива и основные фазы Новосибирского → лейкограниты Новосибирского (Мочищенский
шток) → гранитоиды Барлакского и Колыванского массивов. Указанный ряд
одновременно отражает рост относительной глубины становления перечисленных массивов, что с неизбежностью должно приводить и к смене свойственного
им генетического типа редкометального оруденения от существенно гидротермального до доминирующего грейзенового и отчасти пегматитового.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Обновленные схемы межрегиональной и региональной корреляции магматических и метаморфических комплексов Алтае Саянской складчатой области и Енисейского кряжа. / Отв. ред . В.Л. Хомичев. – Новосибирск:
СНИИГГиМС, 2007. – 280 с
Хомичев В.Л. Эталон борок-бибеевского габбро-гранитоидного комплекса
(Колывань-Томская зона) / В.Л. Хомичев, Ю.Н. Никонов, Р.М. Антонович.
– Новосибирск: СНИИГГиМС, 2003. – 244 с.
Геодинамика, магматизм и металлогения Колывань-Томской складчатой
зоны / Сотников В.И. [и др.] – Новосибирск, Изд-во СО РАН, НИЦ
ОИГГМ, 1999. – 227 с.
Кузнецов Г.В., Таращан А.Н.. – Киев: Наукова Думка, 1988. – 178 с
Борозновская Н.Н. Особенности рентгенолюминесценции полевых шпатов
как показатели их генезиса // Зап. Всесоюз. минерал. о-ва.. – 1989. – № 1. –
С. 110-119.
Путинцев А.В. Состав биотитов из гранитов и петрогенетическая типизация орогенных гранитоидных серий / А.В. Путинцев, С.И. Григорьев // Зап.
Всеросс. минерал. о-ва. – 1993. – №4.– С.18-33.
Taylor S.R. The continental crust: its composition and evolution / S.R. Taylor,
S.M. McLennan. – Blackwell: Oxford, 1985. – 312 p.
248
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ СОВРЕМЕННЫХ
МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК
В ИССЛЕДОВАНИИ РУДНЫХ ОБЪЕКТОВ СИБИРИ
А.А. Поцелуев, Ю.С. Ананьев, В.Г. Житков
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
E-mail: poceluevaa@ignd.tpu.ru
Использование материалов космических съемок (КС) всегда будет актуально, особенно для северных и восточных районов России с их просторами,
огромными расстояниями, неразвитой инфраструктурой. В том числе это актуально для известных рудных районов, которые изучены и опоискованы наземными методами. Здесь можно рассчитывать, главным образом, на выявление скрытых рудных объектов (глубоко залегающих и/или перекрытых
рыхлыми отложениями). Следовательно требуется применение таких технологий, которые позволяют на начальном этапе в короткие сроки при минимальных затратах средств значительно локализовать перспективные площади для постановки детальных поисковых и оценочных работ комплексом
глубинных методов.
Очевидным преимуществом данных КС является [1,3]:
- объективность и метричность исходной информации;
обзорность, непрерывность и требуемая детальность;
естественная генерализация и повышенная глубинность;
высокая информативность, обусловленная получением данных в широком диапазоне спектра электромагнитного излучения;
возможность проведения исследований в труднодоступных районах,
исследования трансграничных структур, находящихся на территории различных государств;
использование цифровых средств получения информации и обработка
данных в среде геоинформационных систем;
высокая экспрессность, экологичность и относительно низкая стоимость.
Современный, качественно новый этап использования материалов КС
наступил в начале 1990-х годов с появлением нового поколения цифровых
систем получения информации, разработкой компьютерных средств обработки изображений и технологий комплексного анализа, разнородных пространственно координированных данных. В России, в это время, начали функционировать космические мультиспектральные и радиолокационные системы
МСУ-М, МСУ-СК, МСУ-Э, Алмаз и др. Появилась возможность использова249
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ния зарубежных данных систем Landsat MSS, EТМ+, IKONOS, Spot XS, P,
ERS, JERS-1, ADEOS, ALOS, RADARSAT и др. [2].
В последнее время количество спутниковых съемочных систем постоянно
возрастает и практически удваивается ежегодно. По данным ГИС-ассоциации и
компании «Совзонд», количество спутников только сверхвысокого пространственного разрешения составляло: 2005 г. – 3, 2006 г. – 7, 2007 г. – 12, 2008 г. – 17
ед. Среди них на российском рынке широко представлены данные IKONOS,
QuickBird, WorldView-1, EROS, OrbView-3, Cartosat-2, Kompsat-2, TerraSarX, в
том числе материалы отечественного спутника Ресурс-ДК. Это создает весьма
благоприятные условия для использования не только архивных данных КС, но и
заказа оперативных съемок в текущем режиме.
Современные мультиспектральные данные позволяют получать информацию в широком спектре от коротковолновой части видимого диапазона (0,3 – 0,4
мкм) до теплового (10 – 20 мкм) и радиодиапазона (n*см) с малым, средним и высоким (<1 м) пространственным разрешением. При обработке этих данных используются специальные пакеты программ и алгоритмы, позволяющие резко повысить их информативность. В разных диапазонах КС геологические объекты и
явления проявляются по-разному. В одних случаях предпочтительна съемка в каких-то участках видимого диапазона, в других случаях более информативны различные каналы ИК и теплового диапазонов [3].
Наряду с задачами картографирования мелкого (1:5000 000 – 1:500 000) и
среднего (1:200 000 – 1:50 000) масштабов, когда требуется невысокое пространственное разрешение, все больше задач решается при крупномасштабных (1:25
000 – 1:10 000 и крупнее) исследованиях (картографирование, поиски, оценка,
мониторинг и др.).
Для решения многих геологических задач применяется комплекс методов,
когда используются данные КС нескольких масштабов, разных спектральных
диапазонов, при этом используются материалы различных съемочных систем. В
одних случаях предпочтительна съемка в каких-то участках видимого диапазона,
в других случаях более информативны различные каналы ИК и теплового диапазонов.
В Национальном исследовательском Томском политехническом университете разработкой технологий обработки и дешифрирования современных
мультиспектральных космических снимков для решения геологических задач
занимается центр дистанционных методов исследований и мониторинга окружающей среды. Сотрудниками центра, авторами данной публикации, проведены разномасштабные работы (1:500000 – 1:5000) в Горном (Калгутинский район) и Рудном Алтае (Зыряновский и Лениногорский районы), в Западной Калбе (район месторождения Бакырчик), в Восточной (Бодайбинский и Акиткан250
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ский районы) и Западной Сибири (Ортон-Федоровский район), Северном Казахстане (Валерьяновская СФЗ).
Установлены закономерности размещения известных рудных районов и
месторождений в участках сопряжения разноориентированных линеаментов с
кольцевыми структурами, глубинной (мантийно-коровой) природы. Впервые
показано блоковое строение некоторых районов. Выделены очаговые структуры, оказывающие закономерное влияние на размещение полезных ископаемых.
На значительных площадях (до 2500 км 2), перекрытых мощными аллохтонными отложениями, изучено геологическое строение фундамента и выявлены
элементы рудоконтроля погребенных месторождений.
Выявлены ранее не известные (в том числе и не обнаруженные наземными и аэроработами) элементы геологического строения, имеющие важное минерагеническое значение. Получены принципиально новые данные о характере
структур ряда районов и рудных полей, уточнены границы интрузивных тел и
характер их взаимоотношения, проведено расчленение и определен характер
залегания стратифицированных образований, выделено значительное количество новых тектонических зон рудоконтролирующего и пострудного характера, уточнено положение известных рудных объектов, выявлены новые перспективные жильные и метасоматические зоны.
Использование материалов современных космических съемок в купе с
геоинформационными технологиями на начальных стадиях и в процессе выполнения геологоразведочных работ позволяет существенно уточнить и получить новые данные об особенностях геологического и в том числе глубинного
строения площадей, значительно локализовать рудоперспективные площади.
И, что немаловажно, актуализировать архивную «бумажную» геологокартографическую информацию.
Литература:
1.
2.
3.
Аэрокосмические методы геологических исследований / Под ред. А.В.
Перцова. – СПб.: Изд-во СПб картфабрики ВСЕГЕИ, 2000 г.
Болсуновский М.А. Обзор современного состояния рынка данных дистанционного зондирования высокого пространственного разрешения в РФ.
Основные тенденции развития // Вторая международная конференция
«Земля из космоса – наиболее эффективные решения», 30 ноября – 2 декабря 2005 г. – М.: Инженерно-технологический Центр СканЭкс, ЗАО
«Совзонд», ООО «Издательство БИНОМ». 2005 г. С. 26-31.
Поцелуев А.А., Ананьев Ю.С., Житков В.Г. и др. Дистанционные методы
геологических исследований прогноза и поиска полезных ископаемых (на
примере Рудного Алтая). – Томск: STT, 2007 г.
251
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ГИДРОМИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ
СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Е.С. Сидкина2, М.Б. Букаты2
1
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет, Томск, Россия,
E-mail: SidkinaES@igng.tsc.ru
2
Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им.
А.А. Трофимука СО РАН, Томск, Россия,
E-mail: bukaty@igng.tsc.ru
В настоящее время в связи с развитием новых технологий наблюдается
тенденция к использованию нетрадиционных источников минерального сырья.
Мировая добыча продукции из природных рассолов составляет (в % от добычи
из всех видов сырья): йода 80 – 85, брома 90 – 95, кальцинированной соды 35,
сульфата натрия 20 – 30, хлорида кальция 20 – 25, магния 25, бора 20 – 30, лития
15 – 20 (в США 50 %), калийных солей 5 – 10 [4]. Преимуществами извлечения
ценных компонентов из промышленных рассолов являются: низкая энергоемкость переработки, экологичность производства, отсутствие дорогостоящих
горных работ, использование уже пробуренных скважин.
С развалом СССР сырьевая база России по содержащимся в рассолах компонентам резко сократилась, хотя в связи с развитием новых технологий потребность в некоторых из них, даже несмотря на общее сокращение промышленного производства, напротив, постоянно возрастает [1]. Для решения данной
проблемы целесообразно рассмотреть возможности использования гидроминерального сырья западной части Сибирской платформы.
Сибирская платформа – богатейший регион гидроминерального сырья. На
этой территории практически повсеместно развиты крепкие рассолы хлоридного
кальциевого типа с высокими содержаниями стронция, брома, лития и многих
других элементов, включая тяжелые металлы. Изучение этих рассолов проводится в течение многих лет [3], накоплен значительный объѐм данных по их составу, распространению и ресурсам. Концентрации брома, лития, стронция, бора, магния и других элементов во много раз превышают установленные минимальные промышленные кондиции.
В связи с этим, они могут представлять интерес как исключительно перспективное поликомпонентное гидроминеральное сырье. Продукты, которые
могут быть получены при комплексной переработке рассолов, востребованы не
только на российском, но и на мировом рынке. В последние годы спрос на данную продукцию возрастает. Одним из важных компонентов гидроминерального
сырья является бром. В связи с увеличением спроса на бром и бромпродукты на
мировом рынке следует ожидать увеличение его производства в России.
252
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Таблица 1
Средние содержания химических элементов в рассолах основных резервуаров
Байкитской антеклизы
Кембрийский
Элемент
Промышленные
кондиции
Венднижнекембрийский
Вендский
Рифейский
bul
bel
us, jur,
dn
0.5
15.1
8.6
17.0
15.4
6.3
3.3
5
9.2
3.1
7.8
7.5
7.98
4.6
Br,
мг/л
200
3600
1100
3800
3700
1600
1100
Sr, мг/л
300
1900
950
2800
2400
700
800
B, мг/л
250
70
100
300
300
40
70
I, мг/л
18
18
9.1
11
13
14
35
Li, мг/л
10
280
153
149.1
127.6
49.1
38.4
Rb,
мг/л
5
16
6.65
20.4
17.3
4.9
4.6
K, г/л
Mg, г/л
us
Наиболее перспективным источником брома можно считать рассолы Сибирской платформы. Особенно высокие концентрации этого элемента характерны для вод соленосной и подсолевой формации. Содержание его достигает 7 г/л,
в среднем составляя 4 г/л. Повышенные концентрации брома в рассолах распространены практически повсеместно, исключая смежные со структурами складчатого обрамления районы.
Другим из наиболее важных компонентов является литий. Диапазон его
концентраций в рассолах достаточно широк. Наиболее высокие количества лития на сегодняшний день обнаружены в водах центральной и западной частей
Тунгусского бассейна (Бахтинский мегавыступ, Курейская синеклиза), где они
составляют 200 – 475 мг/л. Известны высокие содержания лития на юге и югозападе региона – 310 мг/л. Несколько пониженные концентрации этого металла
определены в рассолах Байкитской антеклизы (50 – 290 мг/л) и Туринской впадины (180 – 190 мг/л). Россия в последние годы производит литиевые продукты
из импортного, в основном чилийского, сырья. Динамика мирового производства литиевых продуктов характеризуется постоянным ростом, что в первую оче253
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
редь определяется спросом на их использование. За период 1994 – 2005 гг. мировое потребление литиевых продуктов увеличилось почти в 4 раза за счет новых бурно развивающихся отраслей производства (производство синтетических
каучуков и термоэластопластов, фармацевтики, высокочистых химикатов, химических источников тока, алюмолитиевых сплавов) [2].
Высокое обогащение рассолов соленосной формации стронцием отмечается по всем основным структурно-тектоническим элементам. Рассолы костинской серии, распространенные в пределах Бахтинского мегавыступа и сопредельных районов, Байкитской антеклизы, Катангской седловины, юго-западной
части Присаяно-Енисейской синеклизы, характеризуются концентрациями этого
элемента в пределах 2000 – 5000 мг/л. В водах подсолевой формации для стронция характерны более низкие его содержания: на Курейско-Балахнинском мегавалу – 650 – 2100; в пределах Байкитской антеклизы – 270 – 1320; Катангской
седловины – 400 – 1800; в Присаяно-Енисейской синеклизе – до 1160 мг/л. Россия отстает по потреблению стронция от развитых стран в 5 – 10 раз. Состояние
разведанности и технологической изученности стронциевых месторождений
России низкое и находится в основном на стадиях поисковых и оценочных работ [5].
Кроме вышеперечисленных компонентов, в рассолах западной части Сибирской платформы обнаружен широкий спектр микроэлементов, включающий
скандий, хром, кобальт, цинк, серебро, сурьма, золото, талий, европий. Для
большинства из них ещѐ не разработаны промышленные кондиции. Но их концентрации на много порядков выше, чем в морской воде. К таким элементам относятся церий, иттербий, ртуть, торий, селен и олово.
Из заключения ЗАО «ЭКОСТАР-НАУТЕХ», специализирующегося на
разработке технологий извлечения полезных компонентов из промышленных
вод [2], о целесообразности переработки гидроминеральных ресурсов следует,
что изученные воды характеризуются как рассолы хлоркальциевого типа, т.е. с
низким содержанием лития на фоне высокого содержания кальция и магния.
Такие рассолы экономически целесообразно перерабатывать как целевое сырье
для получения кальциевой, магниевой, хлорной и бромной продукции. Кроме
того, хотя данные рассолы как литиеносное гидроминеральное сырьѐ относятся
к нецелевым, его производство из сырья данного типа может оказаться
рентабельным при условии, если оно реализуется как попутное к основному
производству, определяющее улучшение экономики добычи целевого сырья
(нефти и газа).
Предварительная схема комплексной переработки подтоварных промышленных рассолов Куюмбинского и Терско-Камовского месторождений, предлагаемая ЗАО «ЭКОСТАР-НАУТЕХ», представлена на рисунке.
254
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Рис. 1. Схема переработки подтоварных промышленных рассолов
Куюмбинского и Терско-Камовского месторождений
255
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Организация производства, основанная на комплексном извлечении полезных компонентов из гидроминерального сырья, позволит снизить себестоимость
отдельных продуктов. Значительно повысить рентабельность данного производства можно при условии, если оно будет организовано как попутное к добыче
нефти.
Литература:
1.
Геологические запасы промышленных рассолов основных нефтегазоносных регионов Лено-Тунгусской провинции / А.С. Анциферов, М.Б. Букаты,
А.А. Дзюба и др. // Геология и проблемы поисков новых крупных месторождений нефти и газа в Сибири. Ч.I. – Новосибирск, 1996. – С. 139 – 142.
2.
Перспективы комплексной переработки литиеносных рассолов / А.Д. Рябцев, Н.П. Коцупало, М.А. Ягольницер и др. // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление, 2007, № 6. – С. 44-50.
3.
Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна. – М.:
Наука, 1966. – 332 с.
4.
Ресурсы гидроминерального сырья Тунгусского бассейна и экономическая
оценка их использования / В.И. Вожов, А.А. Герт, М.Н. Назарова, Е.М.
Паркаев // Результаты работ по межведомственной региональной научной
программе «Поиск». Ч. II. – Новосибирск, 1995. – С. 108 – 111.
5.
Стронций России: нереализованные возможности / Е.Н. Левченко, Л.З. Быховский, Л.П. Тигунов // Минеральные ресурсы России. Экономика и
управление, 2007, № 6. - С. 13 – 19.
256
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ПЕРВООТКРЫВАТЕЛЬ, УЧЕНЫЙ И ПЕДАГОГ
Л.Я. Сорокина, В.Ю. Зайковский
E-mail: lsor@mail.ru
Яков Николаевич Загибалов (1911 – 1980) известен широкому кругу геологов как ведущий специалист по геологии месторождений слюды, посвятивший свои знания и способности развитию
слюдяной промышленности Сибири.
Он родился 22 апреля 1911 года в селе Большой Тонтой Шахтаминского района Читинской
области в семье забайкальского казака – кавалера
Георгиевских крестов. Из-за слабого от рождения
здоровья мальчик поздно пошел в школу, но, проявив незаурядные способности, быстро нагнач своих одногодков и к двенадцати годам успешно
окончил четыре класса церковно-приходской шкоФото 1.
Яков Николаевич
лы – единственного учебного заведения на всю окЗагибалов
ругу. Отец объявил, что образование окончено –
нужна помощь в большом казачьем хозяйстве.
Страх перед крутым нравом отца все чаще перекрывался в мечтах юноши
желанием учиться. И четырнадцатилетний юноша против воли отца решает уйти в Иркутск, о котором слышал от учителей и пришлых людей. В представлении мальчика – это был огромный город, осуществление его светлой мечты, которая пока неясно рисовалась в юном воображении. Здесь он впервые увидел
большую реку — это была Ангара, и паровоз, который произвел на него неизгладимое впечатление.
Годы, проведенные в Иркутске, очень сильно отличались от раннего детства. Пришла неустроенность быта. Случайные заработки и отсутствие какой бы
то ни было помощи из дома не давали слабому здоровьем юноше устроить свою
жизнь хотя бы «прилично». Спать приходилось на стружках в столярной мастерской, питаться чем попало и время от времени, а носки в зимние морозы
примерзали к рваным ботинкам. Но вместе со страстью к учебе в душе горел
огонек надежды на скорые изменения к лучшему.
Пролетели годы, и вот средняя школа окончена. В руках семнадцатилетний
юноша держал аттестат о среднем образовании. Теперь можно и нужно было
подумать о дальнейшей жизни. Молодой человек отправляется в Газимурский
завод учить детей. Здесь впервые за долгие годы, получая зарплату учителя математики средней школы, он досыта наелся, купил себе костюм, белую рубаш257
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ку, галстук и новые кожаные ботинки. Все это было впервые в жизни. Вместе с
тем росла уверенность в себе и в завтрашнем дне.
Немного окрепнув, поднакопив денег, молодой человек отправляется в
Томск. Его внимание привлекла новая специальность, которая в то время казалась очень заманчивой и перспективной – геология. Успешно сдав вступительные экзамены, юноша становится студентом первого курса очного отделения
Томского индустриального института им. С.М. Кирова.
Жизнь в студенческие годы была такой же непростой, как и в школьные.
Из дома к тому времени пришло известие, что отец утонул в Ангаре. Семья разорилась. Нужно было помогать многочисленным родственникам. Учился юноша жадно. Несмотря на многие бытовые неудобства, которые сопровождали его
в студенческие годы, не было даже мысли о том, чтобы бросить учебу. Самым
любимым его преподавателем был академик М.А. Усов, которого он часто
вспоминал после окончания института. Скоро начались летние производственные практики в поле, а вместе с ними появилась возможность заработать и отложить кое-что на долгую зиму.
Годы учебы в институте прошли, Я.Н. Загибалов получил новую тогда
специальность «геология и разведка полезных ископаемых» с квалификацией
горного инженера. В апреле 1938 года в его трудовой книжке появляется первая
запись: «Принят инженером-геологом Кандаковского слюдяного рудника Удирейского района Красноярского края». Вместе с ним в Кандаки уехала и его жена, окончившая Томский медицинский институт, Зайковская Софья Марцельевна – красивая полька, взявшая после регистрации брака фамилию мужа.
Трудовая книжка Я.Н. Загибалова хранит в себе многочисленные записи о
поощрениях и награждениях. Вскоре, оценив незаурядные способности молодого специалиста, его назначают главным геологом только что организованного
треста «Алданслюда», который был реорганизован впоследствии в «Мамслюду»
и «Союзслюду». Он исполнял и осуществлял поиски, разведку и эксплуатацию
главных месторождений самых богатых слюдоносных районов нашей страны.
Большое значение в деле развития слюдяной промышленности и в повышении знаний геологии слюдяных месторождений имели многочисленные работы Якова Николаевича по геологической и промышленной оценке основных
слюдяных месторождений и в целом слюдоносных районов Сибири. К ним относятся работы по оценке запасов флогопита Алданской провинции, по экспертизе сырьевой базы и подсчету запасов мусковита Майского слюдоносного района, по Гутаро-Бирюсинскому слюдоносному району и многие другие. Все эти
работы служили основой для составления планов геологоразведочных работ и
планов развития горных предприятий соответствующих районов.
Мощный интеллект молодого инженера жадно требовал новых знаний. И в
1938 г, вскоре после окончания Томского индустриального института, он посту258
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
пает на заочное отделение Московского авиационного института. Через три года
началась война, и МАИ был эвакуирован за Урал. После войны, тайком от руководства и подчиненных, приехав на очередную сессию студентов-заочников
четвертого курса МАИ, главный геолог треста «Мамслюда» не обнаружил своих
документов в деканате факультета, на котором учился уже три года. Надежды на
восстановление документов не было, и институт пришлось бросить.
Все эти годы Яков Николаевич вел большую научно-исследовательскую
работу, в которой основное внимание уделялось вопросам геологии мусковитовых пегматитов. Его опубликованные работы по геологии, методике поисков и
разведки слюдяных месторождений способствовали повышению эффективности
геологических работ на слюдяных месторождениях.
В 1953 году в семью пришла беда – хронический ревматизм дал осложнение – ревмокардит сердца. Два месяца, проведенных в стенах Иркутских факультетских клиник, усилия врачей, неустанная поддержка жены, собственное
страстное желание выжить вернули сорокадвухлетнего мужчину к жизни. После
больницы многое пришлось осваивать заново: учиться понемногу ходить, делать ежедневную зарядку, следить за своим здоровьем. Рядом всегда была жена.
И жизнь вернулась. Снова была работа, и снова была учеба: теперь это был
Университет марксизма-ленинизма со сдачей кандидатских экзаменов по философии и иностранному языку.
Как крупный специалист в области геологии, методики и техники разведки
полезных ископаемых Я.Н. Загибалов в сентябре 1963 года был приглашен на
должность доцента кафедры полезных ископаемых на геологический факультет
Иркутского государственного университета.
В 1968 году, будучи соискателем, успешно защитил кандидатскую диссертацию на тему: «Некоторые черты структур пегматитовых полей СлюдянскоКочектинской площади» объемом в 259 машинописных страниц, из которых 52
страницы – фотоиллюстративный материал. Протокол заседания Ученого совета
геологического факультета ИГУ от 18 мая 1968 года хранит в себе столкновение
интересов и высокую оценку заслуг Я.Н. Загибалова. Выступая на этом совете,
крупнейший сибирский геолог, член-корреспондент АН СССР М.М. Одинцов
сказал: «С Яковом Николаевичем мы встретились более 25 лет назад. С тех пор
я внимательно следил за успехами в его работе. Меня всегда привлекала скрупулезность в сборе материала, точность фактов и смелое прогнозирование. Во
время доклада Якова Николаевича некоторые мои замечания, отмеченные в отзыве на реферат, были полностью освещены. Мне очень понравилась трактовка
тектонической структуры исследования. И в этом я, как видно, расхожусь с
мнением официального оппонента М.М. Лаврова. Яков Николаевич давно уже
заслужил степень кандидата геолого-минералогических наук своими работами и
открытиями месторождений слюды».
259
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
На геологическом факультете университета Я.Н. Загибалов вел инженерные дисциплины (проходка геолого-поисковых и геологоразведочных выработок, буровзрывные работы и техника безопасности). Глубокие знания, большой
опыт производственной работы и высокая культура лекций определяли хорошую успеваемость студентов по читаемым курсам.
Впервые в истории факультета он стал инициатором и организатором проведения школьных олимпиад по геологии, что значительно повышало интерес и
спрос на геологию среди выпускников старших классов средних школ.
Напряженный темп жизни давал о себе знать: к ревмокардиту сердца добавился сахарный диабет. Все труднее становилось выполнять, казалось бы, такие
простые в недавнем прошлом дела. Но неизменной все эти годы была поддержка и помощь жены и матери двоих, теперь уже взрослых, детей.
Прекрасный ученый и педагог Яков Николаевич Загибалов был заслуженно награжден заботой и любовью друзей. Страна отметила его незаурядные способности значком отличника соцсоревнования МП СМ СССР, медалью «За доблестный труд во время Великой Отечественной войны», орденом «Трудового
Красного знамени» и Государственной премией за открытие и разведку Эмельджанской группы месторождений Алданской флогопитовой провинции.
В 1980 году, будучи уже совершенно больным человеком, в возрасте шестидесяти девяти лет Яков Николаевич оформил выход на пенсию, но так ни разу
ее и не получил. Умер он 21 декабря 1980 года, не дожив четыре месяца до своего семидесятилетия и трех месяцев до рождения своего второго внука.
ОТКРЫТИЯ
1.
Я.Н. Загибалов стал первым главным геологом треста «Алданслюда», который был создан в 1942 году по причине открытия Эмельджанской
группы месторождений Алданской флогопитовой провинции (ЯАССР), и который впоследствии был реорганизован в «Мамслюду» и «Союзслюду».
Фото 1. Удостоверение Горного директора II ранга треста «Союзслюда»,
которое было выдано Я.Н.Загибалову 17 января 1952 года.
260
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
2.
Я.Н. Загибалов дал первое научное описание, осуществил разведку
и подсчет запасов Эмельджанской группы месторождений Алданской флогопитовой провинции (ЯАССР). Как главный геолог треста Яков Николаевич не
только руководил и организовывал работу по изучению, подсчету и разработке
месторождения, но принимал в этом самое непосредственное участие. За период
с 1942 по 1957 годы им создано тридцать шесть научных трудов и публикаций.
Его опубликованные работы по геологии, методике поисков и разведке слюдяных месторождений способствовали повышению эффективности геологических
работ на слюдяных месторождениях.
Фото 2. Я.Н. Загибалов во время работы по подсчету запасов Эмельджанской
группы месторождений Алданской флогопитовой провинции (ЯАССР). 1943 г.
Фото 3. Я.Н. Загибалов (в центре) с группой рабочих одного из слюдяных
рудников Эмельджанской группы месторождений Алданской флогопитовой
провинции (ЯАССР). 1944 г.
261
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Труды Я.Н. Загибалова по разведке и подсчету запасов месторождений
флогопита Эмельджанской группы месторождений Алданской флогопитовой
провинции ЯАССР:
1.
Производственный отчет треста «Алданслюда» по рудничной геологии за 1949г. – Рукопись. 1950г. Хранится в фондах МГ РСФСР РГФ тр. «Алданслюда».140 стр.
2.
Материалы к экспертизе запасов месторождений флогопита Алданского района ЯАССР по состоянию на 01.1.1954 г. – Рукопись .1955 г. Хранится в ВГФ и ТГФ г. Якутск, геол. управление. 350 стр.
3.
Подсчет запасов Тимптонских и Верхне-Эмельджанских месторождений флогопита Алданского района ЯАССР по состоянию на 01.1.1955 г. –
Рукопись. Хранится в ВГФ и ТГФ г. Якутск, геолог. управление. 500 стр.
Труды Я.Н.Загибалова и ряда его соавторов по разведке и подсчету
4.
запасов месторождений флогопита Алданского района ЯАССР использованы
В.И. Смирновым, А.П.Прокофьевым, В.М.Ворзуновым в капитальном труде
«Подсчет запасов полезных ископаемых», Госгеолтехиздат, 1960 г., с. 615 -618.
За эту работу Яков Николаевич Загибалов был награжден в 1946 году медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне», в 1951 году орденом «Трудового Красного Знамени» и в 1963 году Государственной премией.
Фото 4. Титульная обложка
орденской книжки Я.Н.Загибалова
Фото 5. Разворот орденской книжки
Я.Н.Загибалова
Фото 6. Запись в орденской
книжки о присвоении ордена
с указанием его госномера.
262
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
В апреле 1961 года, во время празднования своего пятидесятилетия Яков
Николаевич, который давно уже был переведен и работал в г. Иркутске получил
телеграмму от бывших коллег по тресту «Алданслюда». В телеграмме говорилось: «УВАЖАЕМЫЙ ЯКОВ НИКОЛАЕВИЧ! ОТ ИМЕНИ КОЛЛЕКТИВА
КОМБИНАТА АЛДАНСЛЮДА И ОТ СЕБЯ ЛИЧНО ПОЗДРАВЛЯЕМ ВАС С
ПЯТИДЕСЯТИЛЕТИЕМ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ. ДОЛГОЛЕТНЕЙ БЕЗУПРЕЧНОЙ РАБОТОЙ В СЛЮДЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВЫ ЗАСЛУЖИЛИ
ГЛУБОКОЕ УВАЖЕНИЕ СО СТОРОНЫ ВСЕХ СЛЮДЯНЩИКОВ. ЖЕЛАЕМ
ВАМ ЗДОРОВЬЯ, ЛИЧНОГО СЧАСТЬЯ И ЕЩЕ ДОЛГИХ ЛЕТ РАБОТЫ НА
ПОЛЬЗУ НАШЕЙ РОДИНЫ – ГАНИНЫ КОНАКОВЫ ФИЛОНЕНКО ГОСМЕР
ОСТРОУМОВ ТЯН СЛОБОДЧИКОВ»
Фото 7. Телеграмма Я.Н.Загибалову. 1963 г.
Фото 8. Поздравительная телеграмма от коллег по работе в тресте
«Алданслюда
263
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОГО ПАЛЕОНТОЛОГОСТРАТИГРАФИЧЕСКОГО И ЛИТОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО
АНАЛИЗА КЕРНА НА ПРИМЕРЕ ИЗУЧЕНИЯ НИЖНЕМЕЛОВЫХ
ОТЛОЖЕНИЙ КИЕВ-ЕГАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Г.М. Татьянин, Е.Н. Габышева, О.В. Бетхер, О.Н. Костеша,
К.П. Лялюк, П.А. Тишин, А.В. Файнгерц
Томский государственный университет,
г. Томск, Россия
E-mail: fayn@ngs.ru
Изучение керна скважин из отложений неокома (куломзинский и тарский
горизонты) в Томском государственном университете (ТГУ) имеет более чем
40-летнюю историю. На момент создания лаборатории микропалеонтологии
(1968 год) значительный объем исследований был ориентирован именно на изучение биостратиграфии неокома. Результаты исследований по распространению
фораминифер и остракод в этой части разреза на территории Томской области
были опубликованы в статье коллектива авторов (Подобина В.М. и др., 1982).
Эти результаты были использованы при подготовке региональных стратиграфических схем неокома Западной Сибири (1979, 1991). С конца 70-х годов прошлого века отбор керна из отложений неокома на территории Томской области
практически не осуществлялся, но исследования в ТГУ продолжились на материалах из Уренгойского и других структурно-фациальных районов Западной
Сибири. На настоящий момент новый вариант стратиграфической схемы неокомских отложений, публикация которой была намечена после утверждения
пленумом МСК России еще в 2006 году, так и не издан (есть только электронный вариант схемы, но без объяснительной записки).
Сложное строение отложений неокома предопределило продолжение дискуссии на состоявшемся в сентябре 2008 г. (г. Новосибирск) совещании по проблемам стратиграфии и палеогеографии меловой системы (Алексеев В.П., Амон
Э.О., 2008; Нестеров И.И. и др., 2008).
Противостояние между сторонниками традиционной «плоскопараллельной» схемы стратиграфии и авторами новых вариантов корреляционных схем,
отражающих клиноформный тип строения неокома, до конца не преодолено.
При исследовании керна пяти новых скважин Киев-Еганского месторождения предпочтение были отданы фактическому материалу, то есть результатам
комплексных аналитических работ по изучению образцов керна.
Целью исследований являлся анализ распространения литофаций пластов
группы Б Киев-Еганского месторождения на основе лабораторных исследований образцов керна, перспективных на обнаружение фауны и флоры для палеонтологических характеристик, корреляции отложений и диагностики литофаций
264
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
с использованием палинофациальных, литолого-петрографических и геохимических (ASP-MS-спектрометрия) исследований.
Микрофаунистические исследования позволили детализировать биостратиграфические подразделения и уточнить возраст пластов группы Б в пределах
Киев-Еганского локального поднятия. Прослежены слои с Cribrostomoides
infracretaceous, Cribrostomoides sinuosus, слои с Buchia keyserlingi и комплекс
характерной фауны «циренового» горизонта. Пласт Б11 и перемычка между пластами Б10 и Б11 датируются ранним валанжином (в объеме аганского горизонта).
Возраст пласта Б10 датируется не моложе раннего валанжина. Отложения межпластовой перемычки Б8-Б9 – не древнее раннего валанжина (аганского горизонта). Пласт Б9, межпластовая перемычка Б7-Б8 и пласт Б7 формировались в течение позднего валанжина (время Dichotomites bidichotomus).
В центральной части Киев-Еганского локального поднятия пласты Б11-Б7 и
соответствующие перемычки между ними представлены терригенными отложениями (разнозернистыми песчаниками, алевролитами), а также аргиллитами.
Количественные соотношения пород и их структурные характеристики обусловлены, в первую очередь, фациальными обстановками осадконакопления,
которые можно оценить как прибрежно-морские – от смешанных по составу
биотурбированных отложений предфронтальной зоны пляжа, нарушаемых периодически штормовыми событиями, преимущественно песчаными баровыми
комплексами с признаками их прорыва русловыми дельтовыми протоками, отложениями устьевых баров, песчаными отложениями нижнего пляжа, песчаноалеврито-глинистыми осадками полуизолированой или центральной части лагун, и лишь в единичных случаях предполагаются проявления отложений мелководного шельфа и переходной зоны.
Изменения гидродинамического режима отразились на текстурах пород и
их гранулометрическом составе, фиксирующих волновые и спокойные обстановки, а также потоковые фации, наличии или отсутствии признаков биотурбации, комплексе обнаруженных фаунистических и палинологических остатков.
Последние говорят об изменениях режима солености с периодическим опреснением мелководного морского бассейна за счет притока пресной воды с континента в области лагун. Наиболее интенсивно биотурбация прослеживается в
глинисто-песчано-алевритовых отложениях предфронтальной зоны пляжа: ихнофация Cruziana, ихнофация Skolithos, смешанная ихнофация SkolithosCruziana. В песчано-алеврито-глинистыми осадках полуизолированой или центральной части лагун доминируют ихнофоссилии Chondrites ихнофации
Cruziana, являясь индикатором дизоксийных условий придонных слоев.
Судя по минеральному составу пород, и особенно по характерному и необычно богатому комплексу акцессорных минералов как в песчаниках, так и
алевролитах (циркон, сфен, эпидот, цоизит. клиноцоизит, сфен, реже турмалин,
265
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
гранат, шпинель, рудные минералы) есть основания предполагать, что для данной площади в течение рассматриваемого периода времени источник сноса оставался постоянным. При этом в обстановках пляжевой зоны с приливноотливной гидродинамикой, в условиях накопления и перемещения баров были
перерывы и происходили перемыв и конденсация в отдельных слойках акцессорных и рудных минералов, а также остатков раковин моллюсков. Микроскопические исследования песчаников свидетельствуют о том, что породы претерпели значительные постседиментационные стадиальные (диа- и катагенетические) и эпигенетические преобразования. На первых стадиях уплотнения осадка
формировались новые аутигенных минералы – пирит (особенно в присутствии
органики), глинистые минералы, замещающие обломки пород и полевые шпаты.
На стадии катагенеза процессы преобразования усилились. Практически во всех
алевролитах и песчаниках отмечается плотная упаковка зерен с конформными,
конформно-регенерационными и инкорпорационными структурами зерновых
контактов, наблюдается развитие регенерационных кварцевых и полевошпатовых цементов (вплоть до формирования кристаллических форм), способствующих «спайке» соседних зерен в блоки, т.е. фактическому изменению гранулометрического состава и увеличению неоднородности структуры. Интенсивная
пелитизация калишпатов, серицитизация плагиоклазов, хлоритизация и сидеритизация биотита. Наложенные постседиментационные процессы связанные с
миграцией углекислых растворов, привели к растворению, выщелачиванию и
вторичному порообразованию. В отдельных интервалах происходит практически метасоматическое замещение терригенной части пород карбонатным пойкилитовым базальным цементом. Для «вторичных» песчаных коллекторов данного
района следует отметить интенсивное развитие гидрослюдисто-хлоритового цемента. При этом на стадии катагенеза – это пленочный тип, а наиболее поздние
эпигенетические проявления – крустификационные оторочки в открытых порах
(своебразный индикатор коллекторов).
С помощью данных термического изучения пород проведен анализ распределения глинистых ассоциаций в разрезе неокома Киев-Еганской площади.
Анализ позволил с наибольшей чувствительностью определить все основные
минеральные фазы, присутствующие в алевролитах и аргиллитах и даже оценить их объем. Для перемычки между пластами Б6 и Б7 характерна мономинеральная ассоциация иллит-смектита, а также парагенезисы иллит-смектит +
хлорит-смектит и иллит-смектит + хлорит, что фиксирует низкую степень эпигенетических преобразований. Для перемычки между пластами Б8 и Б9 преобладающей ассоциацией является иллит-смектит + хлорит-смектит иногда с терригенным мусковитом. Подчиненное значение для аргиллитов данного пласта
имеет парагенезис иллит-смектит + хлорит + иллит + мусковит, что указывает
на неравномерность проявлений здесь наложенных изменений. Для потенциаль266
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
но продуктивного пласта Б9 устанавливаются ассоциации иллит-смектит + хлорит + мусковит и иллит-смектит + хлорит-смектит, при этом доля монтмориллонитовой составляющей в иллит-смектите возрастает при полном замещении
хлорит-смектита хлоритом. В аргиллитах из перемычки между пластами Б9 и Б10
преобладают парагенезис иллит-смектит + хлорит-смектит, осложняемый наличием иллита и/или мусковита.
Литогеохимическая характеристика неокома Киев-Еганской площади базировалась на ICP-MS анализах аргиллитов и алевролитов. Целью этих исследований являлось определение химизма бассейна осадконакопления, физикохимических условий постседиментационных преобразований и оценка возможностей геохимических индикаторов для корреляции осадочных разрезов. Для
решения поставленных задач использовались как традиционные геохимические
индикаторы, применяемые при палеореконструкциях условий осадкообразования (критерий солености осадочного бассейна – коэффициент Sr/Ba, критерий
окислительно-восстановительного потенциала – отношение Hf/U, индикатор
удаленности от источника сноса – коэффициент Ti/Zr), так и анализ бинарных
диаграмм и мультиэлементных спектров редкоземельных элементов (РЗЭ)
(сумма редких земель ( TR), отношение La/Yb, La/Eu, Eu/Lu и морфология
спектра распределения РЗЭ, нормированных по углистому хондриту (С1) и по
постархейской австралийской осадочной породе (PAAS).
Перемычка между пластами Б11 и Б10 накапливалась в слабо восстановительных условиях интенсивного перемыва осадков на фоне спокойного гидродинамического режима седиментации. Источник сноса удаленный. Бассейн более соленый, более глубинные условия формирования аргиллитов по сравнению
с вышележащим пластом Б10.
Отложения пласта Б10 характеризуются латеральной изменчивостью геохимических свойств и механизмов накопления РЗЭ. Здесь фиксируется наличие
солевого барьера при смешении вод разной степени минерализации.
Перемычка между пластами Б10 и Б9 характеризуется изменчивостью литогеохимических показателей, что связано с первую очередь с фациальной неоднородностью отложений. В целом, происходит смена условий осадконакопления
от слабокислой обстановки на слабощелочную на фоне возрастания активности
кислорода. При этом изменение физико-химических параметров среды происходило вне зависимости от палеосолености бассейна. Фиксируется наличие солевого барьера, связанного со смешеним соленых и пресных вод, характерного
для дельтовых фаций.
Осадки пласта Б9 накапливались в слабо соленом нейтральном до слабо
щелочного бассейне со спокойным гидродинамическим режимом при незначительном преобладании терригенного механизма концентрирования РЗЭ над хемогенным. Источник сноса был значительно удален от места формирования
267
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
данного пласта. В течение времени формирования пласта происходила смена
слабо восстановительных условий на слабо окислительную.
Для перемычки между пластами Б9 и Б8 превалирует терригенный механизм накопления РЗЭ, при этом от подошвы к кровле уменьшается доля обломочной составляющей с приближением источника сноса, что указывает на регрессивный режим формирования осадков. Бассейн седиментации характеризуется незначительной соленостью, нейтральными или слабо восстановительными
условиями, сменой нейтрального режима осадконакопления щелочным.
Перемычка между пластами Б7 и Б6 также характеризуется терригенным
механизмом накопления РЗЭ при значительной удаленности бассейна седиментации от источников сноса в условиях интенсивного гидродинамического режима. Формирование пород происходило в слабосоленой среде в нейтральной
или слабо щелочной обстановке.
Анализ бинарных диаграмм показал, что максимальная степень эпигенетических преобразований характерна для пластов Б9 и Б10. Литологопетрографическое изучении шлифов показало, что в наибольшей степени улучшенными коллекторскими свойствами отличаются крупно-среднезернистые и
средне-мелкозернистые, разнозернистые песчаники баровых комплексов (в сочетании с протоковыми фациями подводных русел), которые слагают пласты Б9,
Б10 и песчаники из перемычки между пластами Б7-Б6.
При выполнении работ неоднократно обращались за консультациями к координатору проекта исследований В.В. Аносову и сотрудникам кернохранилища ОАО «ТомскНИПИнефть». Авторы выражают благодарность всем коллегам
за помощь в сборе необходимых первичных материалов.
Литература:
1.
2.
3.
Подобина В.М., Савина Н.И., Саев В.И., Татьянин Г.М. Новые сведения о
распространении фораминифер и остракод в неокомских отложениях Томской области / Вопросы геологии Сибири (стратиграфия, тектоника, полезные ископаемые, структурный анализ): Сб. статей. Томск: Изд-во Том. унта, 1982. – С.12 – 21.
Алексеев В.П., Амон Э.О. К вопросу о генезисе песчаников неокомских
клиноформ Западной Сибири и синфазности их латеральной и стратиграфической миграции // Меловая система России и ближнего зарубежья:
проблемы стратиграфии и палеогеграфии: Материалы Четвертого Всерос.
совещания, г. Новосибирск, 19-23 сентября. 2008 г. Новосибирск: Изд-во
СОРАН, 2008. – С.16 – 18.
Нестеров (мл.) И.И., Бородкин В.Н., Милицкая К.А. Нижнемеловые стратоны и клиноформная модель строения Западной Сибири // Меловая сис268
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
тема России и ближнего зарубежья: проблемы стратиграфии и палеогеграфии: Материалы Четвертого Всерос. совещания, г. Новосибирск, 19 – 23
сентября. 2008 г.- Новосибирск: Изд-во СОРАН, 2008. – С.132-135.
269
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
О СОСТОЯНИИ И ПЕРСПЕКТИВАХ
МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ РУДНОГО АЛТАЯ
В.М. Чекалин
ОАО “Сибирь-Полиметаллы”, г. Змеиногорск, Россия,
E-mail: vemich@mail.ru
Северо-западная часть Рудного Алтая, специализированная, как и регион
в целом, на колчеданно-полиметаллические руды с серебром и золотом и являясь родиной горно-заводского дела Западной Сибири, представляется крупной
минерально-сырьевой базой (МСБ) цветной металлургии России с первой половины XVIII столетия. Административно она занимает четыре района на юге Алтайского края; в геолого-структурном плане с юго-запада и северо-востока заключена между такими региональными зонами смятия, как Иртышская и Северо-Восточная, с северо-запада ограничена Аламбайским глубинным разломом, с
юга – государственной границей с Казахстаном.
Еѐ рудные районы (Рубцовский, Змеиногорский, Золотушинский), занимающие положение соответственно северо-западного замыкания, северовосточного и юго-западного крыльев основной структуры территории – Алейского антиклинория и отделѐнные один от другого разломами: субмеридиональным Варшавским и Центральным, нарушающим замковую часть антиклинория.
Их продуктивный геологический разрез сложен терригенными осадочными преимущественно тонкообломочными породами и вулканитами (лавы, лавобрекчии, туфы) кислого и, в подчинѐнном количестве, основного состава, иногда
туффитами, разделѐнными на свиты и подсвиты различной мощности нижнего,
среднего и верхнего девона и прорван многочисленными средневерхнедевонскими субвулканическими интрузиями кварцевых порфиров и порфиритов, а также гранитоидами, датируемыми поздним девоном – пермотриасом.
Рассматриваемая территория своими минеральными богатствами известна с глубокой древности – века ранней бронзы (энеолита), когда чудские племена добывали здесь из выходящих на дневную поверхность окисленных полиметаллических руд медь, золото, серебро. После этого остались многочисленные
―следы‖ в виде горных выработок, соответствующих орудий труда, украшений,
предметов быта, охоты и т.д. из камня, отмеченных металлов и бронзы. Если это
рассматривать как ПЕРВЫЙ и самый длительный по утверждению историков
[9] период освоения еѐ минеральных ресурсов, то началом ВТОРОГО периода
следует считать ―выход‖ на отмеченные следы древних рудокопов рудознатцев
уральского горнопромышленника Акинфия Демидова в первой половине XVIII
столетия. Этот период длился около 170 лет до 90-х годов XIX столетия и озна270
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
меновался открытием практически всех обнажавшихся месторождений, многие
из которых эксплуатировались, в том числе крупнейшее из них – Змеиногорское
золото-серебряных руд, оставшееся в истории как основной источник пополнения царской казны благородными металлами, особенно в первой его половине
до начала XIX столетия. По нашим подсчѐтам в этот период, когда отрабатывались Змеиногорское, Лазурское, Семѐновское, Петровское, Карамышевское-2,
Золотушинское и др. месторождения, было разведано и добыто руды – 7,8 %,
меди – 0,8 %, свинца – 0,2 %, золота (содержащегося в серебре) – 33 % и серебра
– 23 % от общих, выявленных здесь до настоящего времени, запасов руды и металлов промышленных категорий и принятых за 100 %.
ТРЕТИЙ период начинается на рубеже Х1Х и ХХ столетий организацией
по инициативе Геолкома России впервые на Алтае геологической съѐмки ―13-го
листа 10-го ряда десятивѐрстной карты Томской губернии районов Белоглазово,
Локтя, Курьи, Змеиногорска и т.д. [5] и освоением отдельных месторождений и
участков региона австрийской и английской концессиями. Закончился он практически в 1931 году с уходом последних. Все действия специалистов-геологов в
этот период на рассматриваемой территории носили скорее рекогносцировочный характер с целью определения еѐ перспектив на промышленное оруденение
и направления поисково-разведочных работ. Этому способствовали вышеотмеченная геологическая съѐмка; составление списка полиметаллических месторождений Алтайского округа [2] приезд в 1923 году в Рубцовский Уисполком, ведавший в то время всем севером Рудного Алтая, посланных Геолкомом ―изучать
геологию и рудники‖ Алтая первых геологов таких, как Н.Л. Бубличенко, П.П.
Буров, И.Ф. Григорьев, Н.А. Елисеев, Н.Н. Курек, В.П. Нехорошев. В практической геологии этот период был мало продуктивным. Австрийскими концессионерами разведано на Змеиногорском руднике около 0,1 % руды, 1,5 % золота и
0,35 % серебра.
Начало ЧЕТВЁРТОГО периода (1931 – 1949 годы) ознаменовано выходом в свет работы Б.С. Митропольского и М.К. Паренаго (1931 г.), оказавшей
неоценимую помощь в выборе направления поисково-разведочных работ в регионе. Вслед за этим в изучении и освоении производительных сил ―Большого
Алтая‖ (1935 г.) сыграла огромную роль III сессия Учѐного совета Казахстанской базы АН СССР, состоявшаяся 10 – 15 ноября 1934 года. В еѐ материалах
отмечалось, что рудные богатства Алтая не находили должной оценки в общем
балансе цветных металлов СССР. Сейчас же было признано правильным включение в исследование Прииртышской полосы месторождений и Змеиногорского
района (с. Золотушинским), т.е. всей северо-западной части Рудного Алтая, где
конкретно на Змеиногорском, Золотушинском, Локтевском, Петровском, Карамышевском, Семѐновском месторождениях, других участках определялся необходимый объѐм геологоразведочных работ. Для его реализации предусматрива271
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
лась организация 3 – 4 партий с ассигнованиями по 80 тыс. рублей. Действия по
выполнению планов освоения ―Большого Алтая‖ начали активизироваться. Сделано обобщение Ю.А. Шнейдера (1941 г.) по рудным объектам Змеиногорского
и Золотушинского рудных районов, в котором автор пришѐл к выводу о том, что
―северная часть Рудного Алтая имеет крупные перспективы по полиметаллическим рудам и в этом отношении вряд ли беднее той части Рудного Алтая, которая территориально относится к Казахской ССР‖. В довоенное время начали
создавать поисково-разведочные партии. Одной из них, Сургутановской, под
отработанными с поверхности в 1811 – 1844 годы (Митропольский, Паренаго,
1931) окисленными рудами Золотушинского месторождения, известного с глубокой древности, выявлены запасы богатых сульфидных (медно-свинцовоцинковых) руд в количестве около 20 млн. тонн (по данным эксплуатации в1947
– 1994 годы). Установлены были некоторые запасы ещѐ и на таких давно известных месторождениях, как Лазурское, Семѐновское, Змеиногорское, что вместе с Золотушинским месторождением привело в описываемый период к получению прироста запасов по руде и металлам 15 – 35 % от разведанных здесь запасов. Этот факт воодушевил производственников на усиление поисковооценочных работ на старых рудных объектах, но ослабил внимание к площадным геологическим исследованиям, что не замедлило сказаться на результатах
геологоразведочных работ. План прироста запасов свинца на 1948 – 1949 годы,
установленный Мингео СССР, не был выполнен ни в казахской, ни в российской частях Рудного Алтая. Сложившееся положение этого периода исследований Алтая так характеризует его знаток В.П. Нехорошев (1949 г.): ―Основная
причина неудач заключается в том, что к разведке Алтая подошли слишком самоуверенно, без надлежащей подготовки в виде предварительного геологического изучения. Заслуженная слава Алтая как самой надѐжной в Союзе базы
свинца была ложно понята в том смысле, что там никакого предварительного
изучения не требуется и стоит лишь копнуть, как руда будет. Действительность
жестоко опровергла такой легкомысленный подход: в течение двух лет бурение,
поставленное без геологического предварительного изучения, ведѐтся по существу впустую‖. А вместе с тем эта проблема ставилась перед Мингео СССР много лет институтом ВСЕГЕИ, В.М. Крейтером, местными учѐными и практиками.
Так, Ф.Н. Шахов говорил, что ―программу разведочных работ на Алтае нельзя
ориентировать только на пересмотре старых месторождений‖.
Начало ПЯТОГО периода исследований (1949 – 1970 годы) ознаменовалось двумя судьбоносными для российской части Алтая событиями. Для масштабного разворота площадных геолого-съѐмочных и поисково-разведочных
работ в первые месяцы 1949 года решением Мингео СССР были образованы две
экспедиции: ―Алтайская полиметаллическая‖ и ―Рудно-Алтайская комплексная‖.
272
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
‖Алтайская полиметаллическая экспедиция‖ сформирована В.М. Крейтером из сотрудников московских ВУЗов (МИЦМиЗ и МГРИ) с задачами геологической съѐмки номенклатурных листов масштаба 1:50000, детализации перспективных рудных полей и отдельных участков в более крупных масштабах (до
1:2000) и т.д. [6]. Полевые работы были начаты незамедлительно, в этом же году, на многих участках всех рудных районов региона (в т.ч. в тогда ещѐ неизвестном, Рубцовском). В.П. Нехорошев приветствовал эти работы, отозвавшись
о них оптимистически: ―Первый год, естественно, крупных результатов эта работа не дала, т.к. геологам Экспедиции пришлось овладевать особенностями алтайской геологии, но польза этой работы совершенно несомненна и нужно добиваться, чтобы она продолжалась и впредь теми же геологами‖. И, одобрив
выбранную Экспедицией методику площадного исследования территории, выразил ―определѐнную уверенность в том, что такого рода работа, систематически проводимая из года в год, приведѐт к перелому в разведочных работах‖ и
―при правильной организации геолого-поисковых и разведочных работ на Алтае
будут выявлены крупные промышленные объекты, но надо быть готовым к тому, что выявить их удастся не сразу, т.к. геологическая подготовка и отбор участков для разведки очень сильно отстали‖ (1949). Этот прогноз блестяще подтвердился. После того, как было понято геологическое строение территории при
составлении полистных кондиционных геологических карт масштаба 1:200000,
картировании многих еѐ фрагментов в более крупных масштабах (от 1:50000 до
1:2000) и расшифрованы еѐ схемы стратиграфии, магматизма, структурные особенности, металлогения были выявлены перспективные участки, на которых
позднее открыты в Змеиногорском рудном районе юго-восточный фланг Корбалихинского месторождения, Среднее, Майское месторождения и первый промышленный объект в новом, Рубцовском, рудном районе – Степное месторождение богатых полиметаллических руд.
Специализированные же поисково-разведочные работы на заявленных
перспективных участках осуществляла Рудно-Алтайская экспедиция, в которую
на основании Приказа треста ―Запсибметаллгеология‖ № 33 от 30 марта 1949
года, изданного в соответствии с письмом ―Главметаллгеологии‖ Мингео СССР
№ 10-5-4 от 26 февраля 1949 года была преобразована (переименована) одноимѐнная партия, базирующаяся в Змеиногорске Алтайского края. Эта экспедиция со временем превратилась в крупную структуру Западно-Сибирского геологического управления Мингео РСФСР, укомплектованную необходимыми кадрами, оснащѐнную соответствующей техникой и способную самостоятельно и в
содружестве с другими производственными и научными организациями решать
геолого-съѐмочные, прогнозно-металлогенические и поисково-разведочные задачи. В этот период исследования региона кроме вышеупомянутых РудноАлтайской экспедицией выявлены Зареченское, Новозолотушинское, Крючков273
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
ское, Таловское, Рубцовское месторождения и, кроме двух последних, детально
разведаны. При этом прирост запасов по руде и металлам составил 31 – 47 % от
общего известного их количества.
Начало ШЕСТОГО периода исследования (1971 – 1991 годы) спровоцировано складывавшимся напряжѐнным положением с МСБ цветной металлургии
страны во всех горнорудных районах рудно-алтайской провинции как казахской, так и российской еѐ частей. А это требовало незамедлительного и резкого
увеличения геолого-поисковых и разведочных работ на всех перспективных
участках с целью открытия и оценки новых месторождений. В российской части
Рудного Алтая такими районами с развитой горнорудной промышленностью
были Золотушинский и Змеиногорский. В первом из них с 1947 года действовал
Алтайский ГОК в основном на запасах крупнейшего в то время на северо-западе
Рудного Алтая Золотушинского месторождения. Новозолотушинское месторождение с запасами в 4 – 5 раз меньшими готовилось к отработке. Других промышленных рудных объектов здесь не было. Во втором, Змеиногорском, районе
работал входящий в состав Алтайского ГОКа Змеиногорский рудник по отработке запасов Среднего и Зареченского месторождений. На запасах юговосточного фланга Корбалихинского месторождения строился новый рудник. И
здесь других месторождений, способных обеспечить их рентабельную отработку, также не было.
Для решения сложившейся проблемы на основании приказа Мингео СССР
1970 года в 1971 году практически во всех рудных районах Рудного Алтая были
организованы крупномасштабные (1:50000 – 1:10000) прогнознометаллогенические работы с глубиной прогнозирования до 0,3 – 0,5 и 1,0 – 1,2
км. Они выполнялись по общей программе огромным коллективом таких производственных и научных организаций, как объединения: Востказгеология, Запсибгеология, Аэрогеология, Центргеофизика Мингео РСФСР; научные институты: ЦНИГРИ, ИМГРЭ, ИГН АН Каз. ССР, Каз. ИМС, КАЗ. ВИРГ; ВУЗы:
МГУ, МГРИ. Методическое руководство по составлению комплекта прогнознометаллогенической карты Рудного Алтая с запиской осуществлялось рабочей
комиссией Мингео СССР. Основные работы по проблеме на всех участках Рудного Алтая были выполнены к концу 1973 года.
В российской части Рудного Алтая составлены прогнознометаллогенические карты масштаба 1:50000 по Змеиногорскому и Золотушинскому рудным районам; по одной карте-врезке масштаба 1:10000 соответственно на Корбалихинское и Титовско-Сургутановское рудные поля, а также одну
такую карту на Таловское рудное поле в Рубцовском районе. Результаты этих
работ в виде отчѐтов были рассмотрены и с соответствующими рекомендациями
к использованию на практике приняты на объединѐнном заседании рабочей комиссии Мингео СССР, НТС и Учѐных советов всех участников рассматривае274
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
мой работы под председательством заместителя Министра геологии Каз. ССР
В.М. Волкова. После этого соответствующие производственные организации
геолого-поисковые работы осуществляли по проектам, составленным в основном по материалам только что законченных прогнозно-металлогенических исследований Рудного Алтая. В результате в Змеиногорском районе выявлен северо-западный фланг Корбалихинского месторождения, общие запасы которого по
завершении детальной разведки и утверждения их ГКЗ СССР в 1988 году возросли в 4 раза по сравнению с запасами юго-восточного фланга, известного до
1964 года. В Золотушинском районе открыто Юбилейное месторождение. За
пределами официально проводимых прогнозно-металлогенических работ в Рубцовском районе открыто Захаровское месторождение, запасы очень богатых полиметаллических руд которого утверждены ГКЗ СССР в марте 1989 года. Таким
образом, в рассматриваемом периоде исследования доля разведанных запасов по
руде и полезным компонентам составила от 11 до 42 % от общих разведанных
запасов региона, из которых приходится 11 % на золото, 29 % на руду и 42 % на
цинк.
В процессе эксплуатационных работ, начиная с первой половины XVIII
столетия до 1 января 2009 года, в регионе добыто руды около 38 % от всех разведанных, а в ней меди, свинца, цинка, золота и серебра от 28 до 61 %. Для
дальнейшей отработки осталось 62 % запасов руды. Из них 53 % первой очереди
и 9 % – второй. Из 53 % запасов первой очереди 48 % находятся в ―заделе‖, т.е.
на двух месторождениях, включающих запасы этой очереди, успешно работают
Рубцовский и Зареченский рудники на полную (проектную) мощность добычи и
обогащения руды, ещѐ на 4 месторождения (Корбалихинское, Степное, Таловское, Захаровское) получены лицензии на их отработку. При этом на одних из
этих месторождений начато строительство, на других – проектирование рудников с общей производительностью добычи около 1,8 – 2,0 млн. тонн руды в год.
С учѐтом производительности действующих рудников все оставшиеся разведанные запасы первой очереди освоения могут быть отработаны за 20 – 25 лет.
Срок небольшой. За это время с целью восполнения выбывающих запасов необходимо спрогнозировать, найти и подготовить к промышленному освоению новые рудные объекты. Здесь уместно напомнить, что на эти мероприятия в советское время, когда существовала полноценная геологическая служба, способная
решать любые научно-производственные задачи, нередко требовалось времени
на много больше, чем на их отработку. В данном случае следует помнить ещѐ и
то, что рассматриваемый регион в целом неплохо опоискован, что также усугубляет результативность прогнозно-поисковых работ.
В северо-западной части Рудного Алтая практически всѐ промышленное
полиметалличское руденение находится на 4-х рудоносных уровнях (эйфельском, нижне,- верхнеживетском, франском), генетически связано с четырьмя ос275
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
новными вспышками подводного вулканизма. Из общих запасов меди, свинца,
цинка, барита, золота, серебра наибольшее количество на первом (эйфельском)
уровне сосредоточено барита и золота; на втором (нижнеживетском) – меди,
свинца, серебра; на четвѐртом (франском) – цинка. Третий (верхнеживетский)
уровень отличается отсутствием барита. По латерали оруденение рассредоточено в трѐх рудных районах (Рубцовском, Змеиногорском, Золотушинском). Из
них в первом известно два уровня (второй и третий), во втором – тоже два (первый и третий), в третьем – три (первый, второй, четвѐртый). Основная часть разведанных запасов региона особенно руды и меди, а также свинца принадлежит
Золотушинскому рудному району; цинка, барита, золота, серебра – Змеиногорскому [8] К числу ―белых пятен‖, где возможно нахождение промышленных месторождений, следует отнести все глубокозалегающие недостаточно исследованные рудоносные уровни [7] во всех рудных районах и, в первую очередь,
первый и четвѐртый в Рубцовском, второй и четвѐртый – в Змеиногорском и
третий – в Золотушинском.
Сейчас, когда в регионе идет устойчивое всѐ возрастающее убывание запасов на существующих рудниках. С вводом же в строй действующих строящихся
и проектируемых оно возрастѐт многократно. Восполнение же запасов со второй
половины 80-х годов прошлого столетия не происходит. Поэтому возникла неотложная необходимость повторения практики прогнозно-металлогенических
исследований начала вышеотмеченных ПЯТОГО и ШЕСТОГО периодов, закончившихся, как было показано, большими приростами запасов, на которых работает и проектируется здесь горнорудное производство.
Поскольку успех прогнозно-металлогенических исследований определяется знаниями геологического строения соответствующей территории и генетических особенностей искомого на ней оруденения их новый виток должен базироваться на современных представлениях образования рудно-алтайских колчеданно-полиметаллических месторождений, заключающихся в том, что сплошные
(сливные) тонкозернистые руды, составляющие на отдельных месторождениях
90 % и более, образуются эксгаляционно-осадочным путѐм на илистом морском
дне, вкрапленные мелко-среднезернистые – метасоматическим способом в подстилающих сплошные руды нелитифицированных отложениях и мелкокрупнозернистые жильно-прожилковые руды – при отложении в трещинах литифицированных пород рудных минералов из гидротермальных рудоносных
растворов на пути их движения от рудно-магматического очага к морскому дну.
Результат такой схемы рудообразования автор статьи десятилетиями наблюдает
в керне скважин многих месторождений (Таловское, Майское, Корбалихинское,
Юбилейное, Захаровское) северо-западной части Рудного Алтая и в горных выработках при разведке и эксплуатации ряда из них (Степное, Рубцовское, Зареченское, Среднее и др.).
276
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Литература:
Большой Алтай (сборник материалов по проблеме комплексного изучения
и освоения природных ресурсов Алтайско-Иртышского района). Том 2.
Изд-во АН СССР, М.-Л. 1935. 612 с.
2. Мамонтов В.Н. Список рудных месторождений Алтайского округа (золото,
серебро, медь, свинец и цинк). Барнаул, 1908 г. 121 с.
3. Митропольский Б.С., Паренаго М.К. Полиметаллические месторождения
Алтая и Салаира. Новосибирск, 1931. 462 с.
4. Нехорошев В.П. Расширение сырьевой базы свинца в Рудном Алтае. Фонды ВСЕГЕИ, Ленинград 1949 г. 86 с.
5. Петц Г.Г. Геологическое описание 13 листа Х ряда десятивѐрстной карты
Томской губернии (листы: Змеиногорск, Белоглазово, Локоть и Кабанья) //
Тр. Геол. части кабинета Е.И.В. СПб. 1904. VI. Вып.1. 402 с.
6. Чекалин В.М. К 50-летию Алтайской полиметаллической экспедиции //
Руды и металлы. 2000. № 1. С. 83 – 86
7. Чекалин В.М. Полезные ископаемые Северо-Западного Алтая: позиция,
изученность и перспективы открытия новых месторождений // Руды и металлы. 2006. № 4. С.39 – 47.
8. Чекалин В.М. К вопросу о металлогении северо-западной части Рудного
Алтая // Металлогения древних и современных океанов – 2009. Модели образования и оценка месторождений Миасс. УрО РАН. 2009.
9. Черников С.С. Восточный Казахстан в эпоху бронзы (Материалы и исследования по археологии СССР). М.- Л. 1960. 276 с.
10. Шнейдер Ю.А. Полиметаллические месторождения Змеиногорского рудного района. Часть 1-я. ЗСГУ. Новосибирск. 1940. 659 с.
1.
277
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
СИБИРСКАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ШКОЛА
С.Л. Шварцев
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет,
г. Томск, Россия,
Первым геологом из выпускников ТПУ, который занялся изучением проблем гидрогеологии
Сибири, был Михаил Иванович Кучин. Он же –
первый заведующий кафедрой гидрогеологии и
инженерной геологии ТПУ, основанной в 1930 г.
[1]. В 1924 г. М.И. Кучин под руководством будущего академика М.А. Усова защитил дипломный проект на тему: «Гидрогеологические исследования в южной части Акмолинской области» и
получил звание горного инженера. Это был первый диплом по гидрогеологии, выполненный в
М.И. Кучин
стенах Томского технологического института
(ныне ТПУ), который положил начало научным гидрогеологическим исследованиям в Сибири.
Трудно переоценить роль М.И. Кучина в становлении гидрогеологии Сибири, подготовке кадров, организации производственной гидрогеологической
службы, создании лабораторной и учебной базы, развитии нового для Сибири
научного направления по изучению подземных вод. Им опубликовано 60 работ,
в том числе монография «Подземные воды Обь-Иртышского бассейна» в 1940
г., за которую в 1941 г. ему была присуждена без защиты ученая степень доктора геолого-минералогических наук. М.И. Кучин изучал в основном подземные
воды Западно-Сибирского бассейна, который представлял тогда белое пятно. Он
составил кадастр подземных вод и гидрогеологические карты в масштабе 1:
1000000 для большей части территории юга Западной Сибири. В результате
этих работ были выявлены обширные артезианские бассейны (Барнаульский,
Обь-Иртышский), радиоактивные термы Белокурихи и даны исходные данные
для их освоения. М.И. Кучин составил гидрогеологический очерк курорта «Лебяжье» и решил тем самым проблему снабжения курорта питьевой водой. Он
изучал гидрогеологию каменноугольных месторождений Кузбасса, месторождений железной руды в Горной Шории и т.д. Его работы по изучению подземных вод Сибири и определению путей их использования в различных отраслях
народного хозяйства, в частности для поисков полезных ископаемых, в т. ч.
нефти, в СССР проводились впервые. Изучая геохимию подземных вод осадочного чехла Западно-Сибирской плиты, М.И. Кучин в числе первых отметил ши278
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
рокое распространение на этой территории типичных нефтяных подземных вод
и сделал вывод о нефтегазоносности Западной Сибири. Неслучайно поэтому
академик М.А. Усов назвал его основателем гидрогеологической школы Сибири.
Имеется и еще один аспект научной деятельности Михаила Ивановича. В
20-40е годы прошлого века он интенсивно изучал процессы накопления солей и
образования пластовых отложений мирабилита и соды в озерах степной части
Западно-Сибирской низменности. Он, первым применив оригинальную континентальную теорию происхождения природных солей и отказавшись от преобладавшего до этого взгляда на морское происхождение солей на этой территории, выявил их крупнейшие месторождения, разработал технологию освоения и
довел ее до промышленного применения. Его изыскания сырьевых ресурсов солей Кулундинских озер, соды на Алтае способствовали развитию химической
промышленности в Сибири. В частности, им были открыты громадные запасы
соды в оз. Танатар. В годы Великой Отечественной войны на базе этого месторождения в Михайловском районе Алтайского края были построены заводы для
содового производства и проложен железнодорожный подъездной путь в 150 км
к месторождению природной соды в Михайловском районе Алтайского края.
В последующем это направление исследований активно развивали Г.М.
Рогов, В.А. Нуднер, Г.П. Богомяков, С.Г. Бейром, В.В. Пономарев, Е.В. Пиннекер, А.С. Хоментовский, С.В. Левин, Ю.Н. Акуленко, В.С. Кусковский, Ю.К.
Смоленцев, Г.А. Плевако, Д.С. Покровский, А.С. Полиновский, В.К. Попов,
В.А. Афонин, Н.М. Богатков, Н.А. Ермашова, Н.П. Павленко, Г.Г. Поздняков,
Г.В. Кутлусурина, В.Н. Лазаренко, В.М. Людвиг, А.Ж. Муфтахов, Е.С. Савченко, Ю.В. Макушин, К.И. Кузеванов, А.И. Труфанов, С.А. Юшков и многие другие выпускники и сотрудники кафедры. Но наибольший вклад в развитие этой
школы внес профессор ТПУ Павел Афанасьевич
Удодов, который сформулировал основные базовые
положения гидрогеохимического метода поисков месторождений полезных ископаемых, геохимии подземных вод в целом, микробиологии поровых растворов, геоэкологии, охраны подземных вод, воспитал
целую плеяду известных гидрогеологов и гидрогеохимиков. Все это создало основы новой гидрогеохимической ветви этой школы [3].
В 1952 г. по хоздоговору с управлением «Енисейстрой» под руководством П.А. Удодова выехала
поисковая партия, состоявшая в основном из студенП.А. Удодов
тов геологоразведочного факультета ТПУ. Полученные при проведении этих работ положительные гид279
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
рогеохимические результаты позволили П.А. Удодову расширить в последующие годы подобные поиски и проводить их в различных регионах Сибири, в том
числе в высокогорных районах, в регионах с развитием многолетней мерзлоты,
геологически закрытых, заболоченных территориях и др.
Обобщение полученных данных было проведено в 1962 г. в монографии
«Опыт гидрогеохимических исследований в Сибири» [4]. В 1960 г. в Томске было проведено первое совещание по гидрогеохимическому методу поисков, затем
они проводились в 1965, 1971, 1978, 1986 годах [1]. Эти совещания привлекли
внимание крупных исследователей, которые участвовали в их работе. Среди них
член-корреспондент РАН Ф.Н. Шахов, академик А.Н. Казахской ССР Ж.С. Сыдыков, профессора А.М. Овчинников, А.И. Перельман, Е.В. Пиннекер, А.А.
Бродский, Ю.Ю. Бугельский, Г.А. Голева, И.С. Ломоносов, С.П. Албул, В.А.
Кирюхин, Н.А. Озерова, С.Р. Крайнов, В.В. Поликарпочкин, В.М. Швец, Б.А.
Колотов, А.Я. Ходжакулиев, А.Я. Гаев, Ю.Ф. Погребняк, Е.А. Басков, Г.Б.
Свешников, Л.С. Табаксблат, В.Н. Макаров и многие другие.
В 1973 г. издано «Методическое пособие по гидрогеохимическим поискам
рудных месторождений» [5], которое закрепило приоритет Сибирской гидрогеохимической школы не только в СССР, но и в мире в целом.
Рамки школы постепенно расширялись. От чисто прикладных исследований перешли к фундаментальным: геохимия подземных вод, роль микроорганизмов и органического вещества в миграции химических элементов, состав физически связанных (поровых) вод [6], формирование состава подземных вод, охрана и комплексное использование вод, палеогидрогеология и т.д. [1, 3, 6]. Активно велась подготовка научных кадров. Достаточно сказать, что среди прямых
учеников П.А. Удодова шесть докторов (В.М. Матусевич, Ю.С. Парилов, Е.А.
Пономарев, Н.М. Рассказов, С.Л. Шварцев) и 18 кандидатов наук.
Гидрогеохимическое направление активно развивали и /или развивают все
ученики П.А. Удодова, ученики его учеников и выпускники кафедры. Достигнутые каждым из них результаты невозможно раскрыть в небольшой статье, поэтому назовем только некоторые имена. Кроме уже названных докторов наук
значительный вклад в развитие школы внесли: С.Н. Алехин, В.А. Баженов, Ю.И.
Блохин, Е.М. Дутова, В.Г. Иванов, Ю.Г. Копылова, Е.С. Коробейникова, А.А.
Кошевой, Е.Е. Кузьмин, Б.М. Левашов, А.А. Логинов, А.А. Лукин, Л.С. Манылова, А.Д. Назаров, Н.Г. Наливайко, П.Н. Паршин, А.М. Плюснин, Р.С. Солодовникова, Н.А. Трифонова, З.В. Тупчий, Л.Л. Шабынин, Н.М. Шварцева, Б.И.
Шестаков, Н.Г. Шубенин и многие, многие другие.
Особенно активно развивал Сибирскую гидрогеологическую школу выпускник кафедры, член-корреспондент РАН Евгений Викторович Пиннекер [7].
Он, как способный ученик, довольно полно освоил тот багаж знаний, который
можно было получить в Томске. Об этом свидетельствует, например, уровень
280
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
его дипломного проекта, защищенного в 1950 г. на тему: «Геология и гидрогеология долины р. Ушайки и проект исследований для водоснабжения Заварзинского курорта» Уже в этом проекте Е.В. Пиннекер показал высокий теоретический уровень знаний о радоне, радоновых водах, условиях их формирования,
залегания и т.д. Он был уверен, что в этих условиях должны находиться огромные запасы радоновых вод, и уже проектировал, как обеспечить водой будущий
курорт. Курорта, к сожалению, до сих пор не существует, но огромные запасы
радоновых вод в пределах Колывань-Томской зоны действительно обнаружены.
Оказалось, например, что Новосибирск, в прямом смысле «тонет» в радоновых
водах.
Хороший багаж геологических знаний он получил в Томске от преподавателей – профессоров и будущих академиков, которые в это время читали лекции. Среди них Ю.А. Кузнецов, Л.Л. Халфин, И.К. Баженов, А.М. Кузьмин,
Ф.Н. Шахов и др. Дух и особенности этой школы хорошо усвоил будущий член
академии Е.В. Пиннекер.
Переехав в Иркутск, Евгений Викторович
Пиннекер начал учиться в аспирантуре под руководством замечательного профессора, крупного
гидрогеолога В.Г. Ткачук – представительницы
украинской гидрогеологической школы. Кроме
того, он оказался в академическом НИИ (Институт земной коры), открытом в 1949 г. В этом молодом институте уже тогда работали крупные
ученые – будущие члены академии Н.А. Флоренсов, М.М. Одинцов, Н.А. Логачев, В.П. Солоненко
и др. Все это способствовало формированию личности Е.В. Пиннекера.
Е.В. Пиннекер
После защиты в 1966 г. докторской диссертации на тему: «Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна» Е.В. Пиннекер постепенно становится признанным руководителем сибирской гидрогеологической школы: он проводит совещания, координирует тематику, руководит Комиссией по подземным водам Сибири и Д.
Востока, готовит научные кадры, председательствует в спецсовете, издает сборники трудов и т.д.
Докторская диссертация Е.В. Пиннекера в том же 1966 г. издана в виде монографии под одноименным названием, она получила всеобщее признание специалистов и сегодня служит настольной книгой для всех, кто занимается рассолами [8]. После этого им написано еще несколько книг. Одна из них «Проблемы
региональной гидрогеологии» [9] привлекла особое внимание специалистов
своим оригинальным подходом. В этой монографии Евгений Викторович про281
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
явил себя как гидрогеолог мирового уровня. Если первая книга выдвинула его
на позиции крупнейшего гидрогеолога Сибири, то эта - уже на уровень мирового лидера в области гидрогеологии. В ней он анализирует основные базовые
проблемы гидрогеологии, а именно: гидрогеологическую структуру как емкость
для подземных вод, проблемы гидрогеологического районирования, зональности подземных вод, генезиса воды, палеогидрогеологических реконструкций,
формирования ресурсов и состава разнообразных типов подземных вод и др.
Причем он рассматривает эти проблемы с позиций разных школ не только
СССР, но и всего мира.
Работая над этой книгой, Е.В. Пиннекер осознал, что в рамках одной монографии невозможно полно изложить основы современной гидрогеологии, обсудить существующие разные подходы, корни возникающих противоречий, своеобразие и оригинальность мировых школ. Так у него родилась идея подготовки
многотомного издания – «Основы гидрогеологии».
Задумано – сделано. Это стиль Е.В. Пиннекера. Несмотря на возникшие
трудности, работа была подготовлена и издана в течение шести лет: шесть томов – за шесть лет [10] –это весьма высокий темп. Основным организатором,
вдохновителем, руководителем, главным редактором был, естественно, Е.В.
Пиннекер.
Вот названия этих томов:
1. Общая гидрогеология (ред. тома Е.В. Пиннекер);
2. Гидрогеодинамика (И.С. Зекцер);
3. Гидрогеохимия (С.Л. Шварцев);
4. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах (Е.В Пиннекер);
5. Использование и охрана подземных вод (Н.А. Маринов, Е.В. Пиннекер);
6. Методы гидрогеологических исследований (Н.И. Плотников).
Издание в срок и на высоком научном уровне шести - томной монографии
«Основ гидрогеологии» удалось выполнить только благодаря исключительной
настойчивости, неукротимой энергии, высочайшему таланту и мудрости Евгения Викторовича. В этой работе особенно ярко проявился его талант крупного
организатора и выдающегося исследователя. Это, безусловно, огромная победа
сибирской гидрогеологической школы. Монография была удостоена Государственной премии СССР в 1986 г. Награду в Георгиевском зале Кремля вручал президент Академии наук – академик Анатолий Петрович Александров. Лауреатами премии стали Е.В. Пиннекер, И.К. Гавич, И.С. Зекцер, В.С. Ковалевский,
И.С. Ломоносов, Н.А. Маринов, А.И. Перельман, Б.И. Писарский, С.Л. Шварцев, В.М. Швец.
Шеститомная монография вывела Сибирскую гидрогеологическую школу
на мировой уровень, прежде всего благодаря исследованиям Е.В. Пиннекера,
который плодотворно ее развивал. Прежде всего, он поставил новые научные
282
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
проблемы в области формирования крепких рассолов, которые раньше сибирскими гидрогеологами практически не решались. Во-вторых, он поднял на новый уровень проблемы региональной гидрогеологии, обогатил структурную
гидрогеологию, пересмотрел и уточнил понятие о емкостных характеристиках
горных пород, гидрогеологической стратификации, учение о движении воды,
формировании ресурсов.
Третье направление исследований, которое развили Е.В. Пиннекер и многие его ученики касается условий формирования и генезиса минеральных и термальных вод. Он первым в Сибири ввел в практику использование для этих целей изотопов различных элементов.
Еще одно важное направление, развиваемое Е.В. Пиннекером, – палеогидрогеология и геологическая история воды в недрах Земли. Оно является наиболее фундаментальным и заслуживающим особого внимания. Уже этот краткий
перечень новых научных направлений поражает разнообразием и широтой проблематики, энциклопедичностью руководителя школы.
Е.В. Пиннекер подготовил четыре доктора (С.В. Алексеев, А.А. Дзюба,
И.С. Ломоносов, Б.И. Писарский) и 22 кандидата наук. Многие его ученики и
соратники внесли достойный вклад в развитие гидрогеологической школы.
Кроме названных докторов наук отметим Л.П. Алексееву, Н.П. Анисимову, А.С.
Анциферова, В.Н. Борисова, В.И. Вожова, Л.В. Заману, К.П. Караванова, В.В.
Кулакова, Ю.И. Кустова, С.В.Лысак, А.М. Плюснина, А.Т. Сорокину, А.П. Хаустова, Б.М. Шенькмана, О.В. Шиганову, В.Г. Ясько и т.д. Отметим также заметный вклад выпускников ТПУ – Ю.И. Блохина, М.Б. Букаты, Н.М. Богаткова,
В.В. Быковой, В.А. Зуева, С.П. Кузьмина, В.М. Людвига, В.М. Матусевича, С.А.
Моисеева, А.Д. Назарова, Р.Г. Прокопьевой, Н.М. Рассказова, Д.С. Покровского,
В.К. Попова, А.И. Сурнина, Г.Х. Токгаевой, Л.Л. Шабынина, Н.М. Шварцевой.
Всех, к сожалению, невозможно перечислить.
Имеется еще один немаловажный аспект: подготовка и издание резко укрепило научные связи сибирских гидрогеологов со столичными, что имеет колоссальное значение. Среди тех, кто особенно активно поддерживал сибиряков,
А.Е. Басков, С.С. Бондаренко, Б.В. Боревский, И.К. Гавич, И.К.Зайцев, И.С. Зекцер, А.А. Карцев, В.С. Ковалевкский, В.И. Кононов, В.А. Кирюхин, И.Г. Киссин, Н.А. Маринов, А.М. Овчинников, А.Е. Орадовская, К.Е. Питьева, Н.И.
Плотников, А.И. Перельман, О.Н. Толстихин, В.М. Швец, Л.С. Язвин и, конечно, многие другие.
Еще одна ветвь гидрогеологической школы начала развиваться в ТПУ с
70х годов прошлого века. Это проблема взаимодействия воды с горными породами – направление, которое особенно активно развивается в настоящее время в
мире. Первый международный симпозиум по этой фундаментальной проблеме
состоялся в 1974 г. в Чехословакии. С тех пор такие симпозиумы проводятся ре283
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
гулярно, уже состоялось 12: Англия, Исландия, Италия, Канада, Китай, Новая
Зеландия, Россия, США (2 раза), Франция и Япония. На последнем симпозиуме,
который проходил в августе 2007 г. в г. Куньмине (Китай), было заслушано и
опубликовано 360 докладов ученых из 37 стран мира. В более половины этих
симпозиумов из выпускников ТПУ участвовали Е.В. Пиннекер и С.Л. Шварцев.
Это также говорит о международном признании Сибирской гидрогеологической
школы.
Исследование взаимодействия воды с горными породами, проводимое под
нашим руководством, привело к созданию нового научного направления [11],
которое в настоящее время мы называем «Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода». Начатое в стенах ТПУ, это научное направление
с 1991 г. развивается и в Сибирском отделении РАН: ранее в Институте геологии и геофизики (Томский отдел), а с 1997 г. в Институте нефтегазовой геологии
и геофизики (Томский филиал), а также во многих других академических институтах.
Оказалось, что система вода – порода обладает многими фундаментальными свойствами и механизмами, присущими синергетическим системам. Среди
них: 1) внутренне противоречивое равновесно-неравновесное состояние, определяющее глубокий антагонизм между водой и первичными на земле горными
породами; 2) непрерывность и геологическая «вечность» взаимодействия; 3)
способность формировать принципиально новые по составу и структуре минеральные, а совместно с СO2, и органические соединения, которые в процессе
эволюции все более усложняются; 4) непрерывность формирования разнообразных геохимических типов воды, контролирующих связь состава вторичных
продуктов и геохимической среды; 5) постоянное наращивание объема вторичных жидких и твердых продуктов и «захват» ими геологического пространства;
6) наличие механизма геологической саморегуляции, контролирующего способность воздействия вторичных (дочерних) подсистем на ход исходной (материнской) системы; 7) непрерывная изменчивость и многообразие структуры природной воды, способной осваивать, накапливать и передавать информацию; 8)
наличие механизма, который осуществляется через информационный код, непрерывно разнообразит вторичные продукты, а значит и весь окружающий мир;
9) способность к глубокой дифференциации и перераспределению химических
элементов в самой системе, включая концентрирование и их рассеивание, а соответственно и рудообразование; 10) способность системы к внутренней эволюции и самоорганизации без изменения воздействий внешних факторов.
Но самое, пожалуй, удивительное состоит в том, что все перечисленные
свойства характерны и для живой материи. Отсюда мы сделали вывод, что биологические системы ландшафтной сферы унаследовали многие механизмы эволюции, которые имеют место в системе вода – порода. Тем самым не только
284
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
впервые в мире установлено наличие внутренней эволюции в рассматриваемой
системе, но и показано, что базовые элементы такой эволюции унаследованы
биологическими системами, т.е. между водно-геологическими и биологическими системами существует некоторая общность. Все это коренным образом меняет наше представление о механизмах становления всего окружающего мира,
включая большинство геологических, часть биологических процессов, связи
живого с косным и т.д.
Становится очевидным, что с момента появления воды на Земле возникла
необычная стационарная система вода – порода, обладающая рядом фундаментальных механизмов взаимодействия, которые определяют ее как уникальную
среди абиогенных на нашей планете. Равновесно-неравновѐсное состояние системы вода – порода отражает ее внутренне противоречивый характер, определяющий ее способность к самопроизвольному, непрерывному, геологически
длительному развитию с образованием принципиально новых вторичных минералов и геохимических типов воды, которые в совокупности формируют гидрогенно-минеральные комплексы. Рассматриваемая система в пределах земной
коры (при Т < 400°С) развивается постоянно в нелинейной области термодинамической ветви в условиях, далеких от равновесия. Формирующийся вторичный
минеральный комплекс определяется геохимической средой, составом и структурой воды в полной гармонии с законами внутреннего состояния последней.
Установлено, что каждый гидрогенно-минеральный комплекс – это результат
строго определенного времени взаимодействия воды с горными породами.
Именно время является важнейшим параметром эволюции рассматриваемой
системы: при одном времени взаимодействия формируется один и тот же вторичный комплекс.
И такие удивительные особенности геологической эволюции системы вода
– порода можно продолжать и продолжать. Для того, чтобы систематизировать
полученные данные и выводы, выявить общие черты эволюции и самоорганизации, мы решили подготовить и издать 5-ти томную монографию «Геологическая
эволюция и самоорганизация системы вода – порода», два тома которой уже изданы [12, 13]. В подготовке монографии принимают участие сотрудники 4-х
академических институтов СО РАН (ТФ ИНГГ, ИЗК, ГИ, ИПРЭК), 2-х институтов РАН (ГЕОХИ, ИГЭМ), одного ДВО РАН (ДВГИ) и 4-х университетов (ТПУ,
МГУ, С-ПГУ и С-ПГИ). Планируется привлечение ученых и из других ВУЗов и
институтов.
Таким образом, Сибирская гидрогеологическая школа из когда-то узкой по
тематике и проблематике вышла на широкие и тесные контакты со многими институтами и изучает геохимию воды всего мира [14]. Расширяются не только
Российские контакты ученых, но и международные. В настоящее время выполняются совместные научные проекты с университетами Китая, Франции, США,
285
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Бельгии и Италии. Е.В. Пиннекер читал лекции в Германии, Австрии, Монголии, Англии, Китае, США, Франции, курсах ЮНЕСКО в МГУ, С.Л. Шварцев –
в Китае, Литве, Узбекистане, Франции, Чехии и на таких же курсах ЮНЕСКО.
Б.И. Писарский успешно и плодотворно сотрудничает с учеными Монголии, за
что награжден орденом «Полярная звезда» этой страны. О.В. Чудаев организовал во Владивостоке в 1995 г. Международный симпозиум по взаимодействию
воды с горными породами, входит в состав Президиума Международной рабочей группы по этой проблеме. С.Л. Шварцев является руководителем этой группы в России. И такие примеры можно продолжать бесконечно.
Начиная с 2003 г. Сибирская гидрогеологическая школа ежегодно поддерживается грантом Президента РФ, т.е. входит в число приоритетных. Активными участниками этой школы являются доктора наук В.А. Алексеев, С.В. Алексеев, М.Б. Букаты, Е.М. Дутова, Б.И. Писарский, А.М. Плюснин, Н.М. Рассказов, Б.Н. Рыженко, О.Г. Савичев, О.В. Чудаев, В.А. Чудаева, кандидаты наук
Е.В. Домрочева, Л.В. Замана, О.В. Колоколова, Ю.Г. Копылова, О.Е. Лепокурова, О.А. Лиманцева, М.В. Мироненко, Д.А. Новиков, М.П. Огнетова, Е.Г. Перязева, З.И. Хажеева, А.М. Хардина, Г.А. Челноков, Н.А. Чепкая, Е.В. Черкасова,
молодые ученые Е.В. Борхонова, Н.В. Гусева, Ю.В. Колубаева, А.М. Кононов,
Ю.Ю. Лоханова, А.Н. Никитенков, Е.Ю. Пасечник, М.Т. Усманов, М.К. Чернавский. Бессменным руководителем школы после кончины Е.В. Пиннекера является автор этих строк. Центр школы после кончины Е.В. Пиннекера переместился снова в Томск. И это нормально, т.к. смена места идет только на благо любой
школы. Значит школа развивается.
Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
Шварцев С.Л. (отв. ред.) 70 лет кафедре гидрогеологии и инженерной геологии Томского политехнического университета. Томск: ИТЛ, 2001, 240 с.
Рогов Г.М. (отв. ред.) Кучинские чтения. Мат. науч. конф., посвящ.120летию М.И. Кучина. Томск: изд. ТГАСУ, 2007, 158 с.
Шварцев С.Л. (отв. ред.) Тр. научной конф. «Пробл. поисков и эколог. геохимии Сибири», посвящ.100-летию П.А. Удодова. Томск: изд. ТПУ, 2003,
340 с.
Удодов П.А., Онуфриенок И.П., Парилов Ю.С. Опыт гидрогеохимических
исследований в Сибири. М.: Высшая школа, 1962, 190 с.
Удодов П.А., Шварцев С.Л., Рассказов Н.М., Матусевич В.М., Солодовникова Р.С. Методическое руководство по гидрогеохимическим поискам
рудных месторождений. М.: Недра, 1973, 184 с.
286
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Удодов П.А., Назаров А.Д., Коробейникова Е.С., Рассказов Н.М., Трифонова Н.А., Шамолин В.А., Шварцев С.Л. Геохимические особенности поровых растворов горных пород. М.: Недра, 1983, 240 с.
Скляров Е.В. (отв. ред.) Евгений Викторович Пиннекер. Новосибирск: изд.
СО РАН, 2006, 245 с.
Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна М.: Наука, 1966, 332 с.
Пиннекер Е.В. Проблемы региональной гидрогеологии. Новосибирск:
Наука, 1977, 196 с.
Пиннекер Е.В. (отв. ред.) Основы гидрогеологии в 6-ти томах. Новосибирск: 1980-1984.
Пиннекер Е.В., Гавшин В.М. Самоорганизация системы вода-порода-новое
направление в геологии // Геол. и геоф. 2002, т. 43, № 1, С. 90-93
Алексеев В.А., Рыженко Б.Н., Шварцев С.Л., Зверев В.П., Букаты М.Б.,
Мироненко М.В., Чарыкова М.В., Чудаев О.В. Геологическая эволюция и
самоорганизация системы вода-порода Т. 1. Система вода-порода в земной
коре: взаимодействие, кинетика, равновесие, моделирование. Новосибирск:
Изд. СО РАН, 2005, 244 с.
Шварцев С.Л., Рыженко Б.Н., Алексеев В.А., Дутова Е.М., Кондратьева
И.А., Копылова Ю.Г., Лепокурова О.Е. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода Т. 2. Система вода-порода в условиях зоны
гипергенеза. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2007, 389 с.
Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. Изд. 2-е испр. и доп. М.:
Недра, 1998, 367 с.
287
Форум «Нефть. Газ. Геология. Экология»
Научное издание:
VI Сибирский форум недропользователей и предприятий
ТЭК «Нефть, газ, геология, экология» - 2010
Нефть. Газ. Геология. Экология:
современное состояние, проблемы,
новейшие разработки,
перспективные исследования
Материалы круглых столов
Главный редактор – В. Г. Емешев
Ответственный редактор – В.А. Домаренко
Редакторы дизайн – вѐрстки - А.В. Восмериков, И.В. Павлова
Национальный исследовательский
Томский политехнический университет
Система менеджмента качества
Томского политехнического университета сертифицирована
NATIONAL QUALITI ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000
Подписано в печать 01.05.2010 г.
Издательство ТПУ 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
288