Геологические условия локализации и формирования качества магнезитов Ларгинско-Кактолгинского района

Магнезиты являются ценным сырьем, которое применяется во многих сферах промышленного производства — огнеупорах, радиокерамике, электроизоляционных наполнителях ТЭНов, химических продуктах различного назначения, строительных материалах и изделиях.

По количеству разведанных запасов Россия занимает ведущее место в мире (38% общемировых запасов). Из них около 500 млн т (99%) общероссийских балансовых запасов промышленных категорий сосредоточено в крупнейших месторождениях Саткинской (Челябинская обл.), Удерейской (Красноярский край) групп и Савинского месторождения (Иркутская обл.).

В России ежегодно добывается около 2,5 млн т магнезита (в мире — 8−9 млн т) при потребности 4,0−4,5 млн т. Дефицит магнезиальных огнеупорных продуктов покрывается за счет импорта, главным образом, из Китая.

Ведущим предприятием в России по добыче и переработке магнезитов является комбинат «Магнезит» (около 90% общероссийского годового объема добычи). Комбинат более 100 лет разрабатывает месторождения Саткинской группы, запасы которых для открытой разработки исчерпываются, имеется дефицит в особо чистых сортах магнезитов. Неблагоприятная ситуация в России с обеспечением огнеупорной промышленности сырьем объясняется следующими причинами: 1) запасы магнезитов в России осваиваются неудовлетворительно- 2) руды разведанных месторождений по качеству не удовлетворяют возросшим требованиям промышленности- 3) для освоения в промышленных масштабах месторождений Красноярского края и (или) Иркутской области необходимы крупные капиталовложения, к тому же их руды требуют глубокого технологического передела.

В качестве альтернативы месторождениям Красноярского края и Иркутской области в диссертации рассматривается новый для России магнезитовый район — Ларгинско-Кактолгинский, расположенный в Читинской области, в междуречье Шилки и Газимура. Здесь выявлено 5 месторождений с неутвержденными запасами и более 40 проявлений кристаллического магнезита, ресурсный потенциал которых, по оценке автора, составляет около 1 млрд т. Магнезиты Ларгинско-Кактолгинского района (ЛКР) по качеству сопоставимы с Кирги-тейскими и Савинскими. Вместе с тем, среди них возможно выделение рудных тел и блоков, представленных магнезитами высшего качества, в т. ч. дефицитными сортами с исключительно низкими содержаниями железа, пригодными для производства электротехнического периклаза первого класса.

Необходимо констатировать, что геологическое строение ЛКР изучено слабо (отсутствуют кондиционные геологические карты масштаба 1:50 ООО), опоискованность его площади на магнезиты низкая, на выявленных месторождениях запасы не утверждены, качество руд и их рациональное использование изучено не в полном объеме, отсутствует научное обоснование постановки геологоразведочных работ, которые проводились на объектах доступных для транспорта, а не на оптимальных по масштабам оруденения и качеству руд. Следствием этого является слабая освещенность в научной литературе магнезитоносности Забайкалья. Лишь в отдельных публикациях А. И. Шевелева, П. П. Смолина, Я. Х. Саетгалеева имеются ссылки на Ларгинское месторождение и в нескольких статьях раскрываются общие вопросы геологического строения Ларгинского и Лучуйского месторождений и качества их сырья. Обобщающих сводных работ по проблеме магнезита в Забайкалье на сегодняшний день нет.

Актуальность работы обусловлена необходимостью выявления закономерностей размещения магнезитовых месторождений и проявлений в магнезитоносной формации ЛКР, выяснения условий их образования, определения зависимости качества магнезитовых руд от геологических условий их образования. Решение этих вопросов позволит дать научное обоснование направлению геологоразведочных работ и выявить наиболее перспективные участки и объекты для обнаружения качественных магнезитовых руд.

Объект исследований — магнезиты Ларгинско-Кактолгинского района.

Предмет исследований — геологические условия локализации магнезитового орудене-ния, закономерности его формирования и рациональное использование руд.

Идея работы заключается в установлении закономерностей локализации магнезитового оруденения в ЛКР на основе комплексного анализа, стратиграфических, палеографических, тектонических и других критериев и разработке основных направлений рационального использования различных типов и сортов руд магнезитовых месторождений района.

Цель исследований — разработка научных основ прогнозирования магнезитовых месторождений в ЛКР и обоснование направления их рационального использования. Для реализации этой цели поставлены следующие основные задачи:

1) выявить основные закономерности локализации магнезитового оруденения и его масштабы в ЛКР;

2) изучить качественные показатели магнезиального сырья, определяющие его потребительские свойства и направления рационального использования.

Решение этих задач проводилось с использованием научных разработок и результатов исследований ведущих отечественных ученых в области изучения магнезитов А. И. Шевелева и П. П. Смолина и комплекса методов исследований вещественного и минерального состава магнезитовых руд: химического, спектрального, минералогического, петрографического и других. Для прогнозирования перспективных участков использовался морфоструктурный анализ современного рельефа.

Возможность и эффективность использования магнезитов в различных отраслях промышленности определялась на основе их комплексных технологических исследований.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены собственные материалы исследования автора за 15-летний период изучения магнезиального сырья. Изучено около 100 обнажений магнезитов и доломитов. Физические объемы геологоразведочных работ, положенные в основу диссертации, составляют: бурение — около 10 тыс. п.м., канав — более 20 тыс. м3, керновое и бороздовое опробование — более 3 тыс. проб, в т. ч. 300 отобранных личновыполнено более 9 тысяч различных видов анализов в аттестованных лабораториях Читы, Казани, Свердловска, Сатки, Москвы, Балабаново. В работе использованы материалы по месторождениям Ляонин (КНР), на котором автор в 1998 г. изучал процесс добычи и обжига магнезитов. В процессе исследования выполнено дешифрирование аэрокос-моснимков и морфоструктурный анализ современного рельефа. По результатам геологоразведочных работ, которые курировал автор, построены модели магнезиальных объектов и площадей их развития в различных масштабах. Собраны и систематизированы фондовые и опубликованные работы о магнезитовом оруденении Шилка-Аргунского междуречья. Использованы материалы геологосъемочных, тематических, поисковых и оценочных работ.

Защищаемые научные положения. 1. Магнезиты ЛКР приурочены к газимурской магне-зитоносной терригенно-карбонатной формации позднего протерозоя. Она имеет асимметричное макроритмичное строение с терригенными породами в основании и нарастающей магнезиальностью карбонатов в верхней части ритмов. В двух завершенных ритмах магнезиты тяготеют к средней и верхней частям доломитовых толщ.

2. Качество магнезитовых руд и их положение в пространстве определяются интенсивностью тектонических движений, регионального и контактового метаморфизма и гидротер-мально-метасоматических процессов.

3. Расширение сфер применения магнезиального сырья может быть обеспечено на основе его рационального использования.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов определяются:

— представительным объемом фактического материала автора и привлеченного из различных источников по геологии, стратиграфии, тектонике, минералогии, геохимии, металлогении и пр.;

— фактическими данными автора, полученными в процессе многолетних исследований, которые привели к открытию Горевинского и Тимохинского месторождений, нескольних десятков проявлений магнезита и бруситоносности в Кактолгинском рудном узле;

— базируются на всестороннем анализе критериев и признаков локализации магнезитового оруденения в ЛКР и сравнении их с установленными на крупных месторождениях России.

Научная новизна заключается в выявлении геологических закономерностей локализации магнезитового оруденения в ЛКР, которые сводятся к следующему:

1) магнезиты относятся к терригенно-карбонатному формационному типу магнезитовых месторождений, имеющему в России наибольшую практическую ценность;

2) магнезиты Забайкалья приурочены к осадочной терригенно-карбонатной формации позднего протерозоя и располагаются так же, как и месторождения Красноярского края и Иркутской области, в складчатых областях, обрамляющих Сибирскую платформу;

3) продуктивная магнезитоносная формация, представленная отложениями ларгин-ской, осиповской, догиинской, кактолгинской, аркиинской свит позднего протерозоя, имеет асимметричное макростроение с терригенными породами в основаниях и нарастающей маг-незиальностью доломитов в верхней части ритмов (Ca:Mg от 6 до 1);

4) морские хемогенные магнезиты ЛКР образовались в гумидных условиях мелководно-лагунных фаций за счет поступления растворимого магния с прилегающей суши при выветривании пород Шилкинского базит-гипербазитового пояса, содержащих повышенные концентрации магния;

5) установлена приуроченность магнезитов к купольно-кольцевым структурам центрального типа, в которых месторождения и проявления магнезитов концентрируются большей частью в краевых дуговых поднятиях;

6) на основе выявленных литологических, стратиграфических, структурно-тектонических и других закономерностей в качестве первоочередного на проведение геологоразведочных работ предложен Кактолгинский рудный узел;

7) установлена зависимость качества магнезитов от интенсивности и характера регионального и контактового метаморфизма, тектонических и гидротермально-метасоматических процессов: чем интенсивнее процессы образования примесных минералов, тем хуже качество руд;

8) в соответствии с установленным характером засорения магнезитов по мелким трещинам тальком, вторичным доломитом, кварцем и другими минералами предложена схема обогащения руд методом рудоразборки, позволяющая отделить крупную фракцию чистого магнезита от мелкой «загрязненной» фракции. Данный метод позволит улучшить качество как «чистых», так и измененных («загрязненных») магнезитов и произвести подсчет и утверждение запасов обогащенной их части. В настоящее время измененные магнезиты в процессе проведения геологоразведочных работ не учитываются даже в качестве забалансовых запасов. Их вовлечение в эксплуатацию после простой рудоразборки позволит увеличить запасы месторождений на 40−50%.

Практическая значимость работы заключается:

1) в установлении региональных и локальных закономерностей образования магнезитовых руд на Даргинском и других месторождениях, позволяющих прогнозировать в Забайкалье новые магнезитоносные районы, а на площади ЛКР — участки с наиболее качественным сырьем, что значительно повысит экономическую эффективность геологоразведочных работ и, соответственно, эффективность промышленного использования сырья;

2) разработке рекомендаций по комплексному использованию магнезитов, позволяющих осуществить освоение месторождений с использованием малоотходной технологии;

3) обосновании возможности использования низкосортных магнезитов в качестве сырья для производства каустического магнезиального вяжущего (цемента Сореля), являющегося основой для получения легковесных строительных изделий (ДСП, ДВП, бруса и стеновых панелей из опилок), а также шифера, облицовочной плитки и многих других материалов и изделий.

Личный вклад автора заключается:

1) в геологическом обосновании магнезитоносной формации и установлении закономерностей размещения в ней магнезитового оруденения;

2) установлении критериев и признаков локализации магнезитовых месторождений в.

ЛКР;

3) доказательстве перспективности Кактолгинского рудного узла для поисков и оценки высококачественных магнезитов;

4) обосновании комплексного использования магнезиального сырья Ларгинского и других месторождений ЛКР.

Апробация работы и публикации. Основные результаты и выводы автора докладывались на следующих совещаниях и конференциях: Межрегиональная конференция по страти-формным месторождениям (г.Чита, 1990) — «Высокомагнезиальное минеральное сырье» (Москва, 1991) — Вторая и Третья научно-технические конференции Горного института (Чита, 1999, 2000) — IV Международный симпозиум «Геологическая и минерагеническая корреляция в сопредельных районах России, Китая и Монголии» (Чита, 2001).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, а также включены в монографию «Минерально-сырьевая база магнезита брусита в России (в печати).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, включает 96 страниц текста, 12 рисунков, 19 таблиц и список литературы из 57 наименований.

Выводы:

1. В результате проведенных исследований на Даргинском месторождении выделено 4 сорта магнезиального сырья: магнезиты — «чистые», доломитистые, доломитовыедоломиты.

2. Магнезиты «чистые» пригодны для производства каустических и огнеупорных порошков.

3. Магнезиты измененные (доломитистые и доломитовые) могут быть использованы после обогащения (рудоразборки) для производства каустического порошка.

4. Доломиты по качеству удовлетворяют требованиям промышленности и могут быть использованы в различных производствах (черная металлургия, огнеупоры, флюсы и т. д.).

5. При обогащении рудоразборкой в мелкой фракции накапливаются примесные (вторичные минералы), главным образом, тальк, вторичный доломит, кварц. Из них тальк представляет наибольшую ценность, он не содержит вредных примесей и может быть использован в медицине и пищевой промышленности.

6. В процессе эксплуатации и рудоразборки всех выделенных 4 сортов магнезиального сырья материал мелкой фракции, в которой будут накапливаться магнезит, доломит и примесные минералы, может быть использован для строительных целей — отсыпка дорог, добавки в бетон и пр. (рис.12).

Таким образом, эксплуатация Ларгинского месторождения будет происходить по комплексной малоотходной технологии (3-е защищаемое положение).

Г V.

Рис. 12.

Виды продукции, получаемые из магнезитов Ларгинского месторождения. Составил В. П. Федоров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенных исследований в Забайкалье выявлен магнезитоносный район, который по масштабам оруденения и качеству магнезита не уступает крупнейшим в России месторождениям Красноярского края, Челябинской и Иркутской областей, а по низким содержаниям оксидов железа и алюминия является уникальным.

Основные научно-практические результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

— установленные в ЛКР региональные признаки локализации магнезитового оруденения позволяют прогнозировать в Забайкальском регионе новые магнезитоносные районы;

— разработанные геологические критерии локализации магнезитовых месторождений позволили в ЛКР выделить Кактолгинский рудный узел в качестве первоочередного на поиски и оценку высококачественных магнезитов и бруситов;

— на примере Ларгинского месторождения выявлены закономерности локализации магнезитовых залежей и рудных тел, выделены типы и сорта магнезиальных руд и зависимость их качества от интенсивности проявления регионального и контактового метаморфизма, тектонических и гидротермально-метасоматических процессов, что позволяет предварительно оценить качество руд новых объектов на ранних стадиях их изучения;

— в результате исследований характера засорения ларгинских магнезитов примесными минералами (тальк, хлорит, серпентин, доломит, кварц и др.) по трещинкам и ослабленным тектоникой зонам доказано, что комплексное использование и выход высококачественных руд можно значительно повысить за счет дополнительной сортировки как «чистых», так и измененных магнезитов и комплексного использования отходов, обогащения (талька, доломита и др.);

— считаем необходимым в процессе разведки магнезитовых месторождений ЛКР применить сортировку руд второй половины керновых, бороздовых и технологических проб и проводить по ним соответствующий химический анализ. Это позволит оконтурить рудные тела с устойчивыми сортами руд, повысить их качество на 1−2 разряда и впервые в практике применить нетрадиционный подсчет предварительно обогащенных магнезитовых руд;

— установлено, что ресурсный потенциал ЛКР (более 1 млрд т) позволяет организовать в Читинской области мощное магнезитовое предприятие, способное обеспечить потребность России и других стран на многие десятилетия.

К нерешенным проблемам следует отнести следующие основные:

1. Слабая геологическая изученность ЛКР не позволяет провести здесь надежную комплексную оценку на возможные виды полезных ископаемых. Так анализ геологического и тектонического строения и минералого-геохимические данные позволяют предполагать здесь более широкий минерагенический спектр забайкальского магнезитоносного комплекса. Помимо магнезита, брусита, талька, графита район перспективен на магнезиально-силикатное сырье — тремолит, диопсид, хлорит, а также на полиметаллы (РЪ, Zn, Ag) и редкие металлы (Та, Nb). Поэтому при должных исследованиях ЛКР будет иметь значение не только как магнезитоносный, но и как комплексно-сырьевой.

2. Небольшой объем технологических исследований магнезитов Ларгинского месторождения недостаточен для использования их в различных производствах. Автор считает, что в современных экономических условиях эти исследования должны быть ориентированы на разработку технологии получения каустических и огнеупорных порошков с минимальными затратами, которые по качественным показателям соответствовали бы не требованиям ГОСТов, а требованиям технологического процесса производства определенного вида продукции. Так, например, магнезиты с содержанием БЮг — 15% в России считаются некондиционными, а в Китае они используются для производства цемента довольно высокого качества.

3. Перспективы выявления месторождений магнезитов не ограничиваются Ларгинско-Кактолгинским районом. В Читинской области и республике Бурятия они могут быть обнаружены в окрестностях Канарского и Байкало-Муйского базит-гипербазитовых поясов. Перспективна также площадь выходов доломитов на крайнем севере Читинской области, образовавшихся во внутриконтинентальной впадине Сибирской платформы. При проведении в указанных районах геологоразведочных работ необходимо обратить внимание на возможность выявления в них магнезитовых месторождений.