Песчано-гравийные и песчаные месторождения Прикамья и перспективы их комплексного использования

6. Содержание стронция в различных горизонтах габбро-долеритов находится в соответствии с условиями их образования и петрохимическим составом. Обогащение стронцием пород происходит, с од-

ной стороны, за счет его рассеивания в протокристал-лах силикатов (в основном), а с другой - за счет насыщенности элементом флюидной фазы, обогащенной щелочами.

Библиографический список

1. Турекьян К. и Калп Дж. Геохимия стронция // Геохимия редких элементов. М.: Изд-во иностран. лит-ры, 1959. С.69-157.

2. Глазунов О.М., Глазунова А.Д. Геохимия стронция в габброидных формациях Саяно-Байкальской области // Геохимия и рудоносность габброидов и гипербазитов. Новосибирск: Наука, 1981. С. 21-37.

3. Ферсман А.Е. Геохимия ,1 ОНТИ, 1934.

4. Налдрет А.Дж. Магматические сульфидные месторождения медно-никелевых и платинометалльных руд. СПб.: СПбГУ, 2003. 488 с.

5. Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. Магматические образования Норильского района. Новосибирск: Нонпарель, 2000. Т.1. 597 с.

6. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров

B.Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. С.87- 90.

7. Годлевский М.Н. Магматические месторождения // Генезис эндогенных рудных месторождений. М.: Недра, 1968. С. 8-73.

8. Федоренко В.А. Петрохимическая серия эффузивных пород Норильского района // Геология и геофизика. 1981. №6.

C. 71-88.

9. Альмухамедов А.И., Медведев А.Я. К геохимии инициальных стадий базальтового вулканизма // Геохимия вулканитов различных геодинамических обстановок. Новосибирск: Наука, 1986. С. 49-69.

10. Рингвуд А.Е. Состав и петрология мантии Земли. М.: Недра, 1981. 584 с.

11. Горохов И.М. Некоторые вопросы геохимии стронция // Сов. геология. 1968. № 2.

12. Додин Д. А. Металлогения Таймыро-Норильского региона. СПб.: Наука, 2002. С. 230-231.

13. Лихачев А.П. Об условиях образования рудоносных и безрудных магм базит-гипербазитового состава // ДАН СССР. 1978. Т. 338, № 2. С. 447-450.

14. Лихачев А.П. Роль лейкократового габбро в формировании Норильских дифференцированных интрузий // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1962. №10. С. 75-88.

15. Золотухин В. В. Основные закономерности прототектони-ки и вопросы формирования рудоносных трапповых интрузий. М.: Наука, 1964. 192 с.

УДК 553.041

ПЕСЧАНО-ГРАВИИНЫЕ И ПЕСЧАНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРИКАМЬЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

В.А.Наумов1, Б.С.Лунев2, О.Б.Наумова3, В.Н.Брюхов4

1,4Естественнонаучный институт Пермского государственного университета, 614990, г. Пермь, ул. Генкеля, 4. 2,3Пермский государственный университет, 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15.

Рассмотрены перспективы попутного получения при разработке песчано-гравийных месторождений Пермского края комплекса полезных продуктов: строительного гравия, песков разного назначения (стекольных, формовочных, строительных), концентрата ценных минералов, содержащего цирконий, титан и золото. Ил. 2. Библиогр. 8 назв.

Ключевые слова: песчано-гравийные месторождения; комплексное использование аллювия; обогащение песков; мелкие ценные минералы.

SAND-GRAVEL AND SAND DEPOSITS OF TRANSKAMA AND PROSPECTS OF THEIR COMPLEX USE V.A.Naumov, B.S.Lunev, O.B.Naumova, V.N.Bryuhov

Natural Science Institute of Perm State University, 4 Genkel St., Perm, 614990. Perm State University,

1Наумов Владимир Александрович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, директор. Naumov Vladimir Alexandrovich, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, associate professor, Director.

2Лунев Борис Степанович, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры поисков и разведки полезных ископаемых, тел.: (342) 2396475, e-mail: poisk@psu.ru

Lunev Boris Stepanovich, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, professor of the chair of Search and Prospecting of Minerals, tel.: (342) 2396475, e-mail: poisk@psu.ru

3Наумова Оксана Борисовна, доктор геолого-минералогических наук, зав. кафедрой поисков и разведки полезных ископаемых.

Naumova Oksana Borisovna, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Head of the chair of Search and Prospecting of Minerals.

4Брюхов Виталий Николаевич, аспирант. Bryukhov Vitaly Nikolaevich, postgraduate student.

15 Bukirev St., Perm, 614990.

The authors consider the prospects of following mining (when developing sand-gravel deposits of the Perm region) of the complex of useful products: building gravel, sands for different purposes (glass, molding, building), the concentrate of precious minerals containing zirconium, titanium and gold. 2 figures. 8 sources.

Key words: sand and gravel deposits; integrated use of alluvium; sand concentration; fine valuable minerals.

В долине Камы и ее притоков широко распространены песчано-гравийные месторождения, их продолжают открывать и в настоящее время [1]. На сегодняшний день в Прикамье учтено 141 песчано-гравийное месторождение. Они представлены аллювиальными, флювиогляциальными и элювиальными образованиями. Основными разработчиками месторождений являются двенадцать предприятий. Лидирующее положение по разработке месторождений занимают «Камское речное пароходство», ОАО «Порт Пермь» и «Порт Левшино». В прошлом здесь только Камским речным пароходством разрабатывалось ежегодно по 17 млн м песчано-гравийных отложений, в основном, из русла Камы. Планировалось расширить работы на притоках Камы (особенно левых), где сосредоточены гравийно-галечные месторождения высокого качества, которые используются в Пермском крае и за его пределами. Камское речное пароходство за несколько десятилетий прошло путь разработки месторождений от механического углубления русла судоходной Камы до утилизации этого сырья с применением элементарного обогащения (разделения) на песок и гравий.

Сотрудники Лаборатории осадочных полезных ископаемых Пермского университета (ЛОПИ ПГУ) продолжительное время вели совместные исследования с пароходствами Перми и Казани. Их целью было получение серии продуктов из песчано-гравийного сырья: разных сортов технического гравия; высококачественных (строительных, формовочных, стекольных и др.) песков; концентратов ценных минералов (золота, цирконий-титановых минералов и др.). Подобные работы также выполнялись ЛОПИ в Сибири на реках Лена, Алдан, Обь, Чулым, Китат, Ляля, на Урале на реках Тагил, Кама, Белая, Урал, Печора и др. В то время предпочтение отдавалось крупным обводненным месторождениям, пригодным для разработки гидромеханизированным способом.

На современном этапе гигантские предприятия по эксплуатации песка и гравия оказались разделенными на более мелкие фирмы. Появился спрос на сырье в районах, где выгоднее брать гравий на месте, без дальних перевозок (такими потребителями сырья ста-липрежде всего дорожные организации). Поэтому снова начали разведывать необводненные месторождения. Работы этого плана успешно ведет ФГУП «Перм-геолнеруд». Увеличился спрос на сырье, получаемое из верхнепермских конгломератов, месторождения которых расположены на высоких отметках рельефа в разных частях Прикамья (юго-запад Пермского края, ряд объектов в Коми-Пермяцком АО). Изыскания под строительство железной дороги «Белкомур» (Белое море - Коми округ - Урал) направлены прежде всего на выявление таких месторождений.

В Прикамье, как и на Западном Урале, перспективные запасы песчано-гравийного минерального сырья значительны. Они способны обеспечить Пермский край и смежные территории недорогим и крайне необходимым минеральным сырьем, потребность в котором ранее была огромна и измерялась ежегодно миллионами кубометров. Авторами составлена прогнозная карта качества данного сырья на западном Урале и востоке Восточно-Европейской платформы (рис. 1).

В настоящее время аллювий на Нижней Каме разрабатывают с попутным получением золота. Расчеты показали, что при разработке в русле в объеме 17 млн м3, как это было в прошлом, из аллювия Прикамья попутно можно получать ежегодно 50 кг золота. Такой способ разработки по рекомендациям ЛОПИ успешно был использован пароходством на Томи.

Рис. 1. Схема регионального изменения гранулометрического состава руслового аллювия по выходу гравия (фракция более 5 мм) на Западном Урале. Изолинии с цифрами: непрерывные - установленное, прерывистые - предполагаемое содержание гравия (%). Использованы данные по 113 месторождениям и участкам песчано-гравийно-галечного аллювия (точки), учтено более 10000 гранулометрических анализов

Анализ всех приведенных результатов позволяет утверждать, что генеральным направлением в Прикамье и на других территориях является комплексное

изучение и использование минерального сырья [2,3]. Отвалы выгодно утилизировать или еще лучше первоначально комплексно изучать, оценивать и разрабатывать.

Для исследования песков Прикамья в полевых условиях нами применена установка МЦМ (мелкие ценные минералы), разработанная в Пермской ЛОПИ. В ее состав входят поисковые винтовые аппараты: шлюз и сепаратор. В них разделение вещества происходит в результате продольно-поперечной циркуляции водного потока (рис. 2). Обломочные частицы у дна желоба движутся в направлении его оси, одновременно расслаиваясь по плотности. Легкие частицы смещаются в сторону внешнего борта желоба, а тяжелые - на некотором витке образуют веер продуктов обогащения [4]. В поперечном сечении достигается значительное расслоение частиц по крупности. Принудительная дифференциация по плотности обломков на винтовом шлюзе лежит в основе концентрации шлиховых минералов. У оси желоба концентрируются минералы с большой плотностью, а при смещении от оси плотность минералов уменьшается.

На установке МЦМ могут быть разделены песчаные, мелко-гравийные и песчано-алевритовые осадки. При этом формируются более сортированные осадки с различными по крупности и выходу модальными фракциями.

Порода (менее 5 мм) Вода

Рис.2. Схема процесса принудительной дифференциации мелких зерен ценных минералов (обозначены звездочками) на винтовых аппаратах: А - винтовой шлюз; В - механизм концентрации ценных минералов на разных витках шлюза по поперечным профилям; С - направление поперечной циркуляции потока. Продукты принудительной дифференциации - сортированные пески: ХВ - хвосты, наиболее грубозернистые пески; ПП - промежуточный продукт; К - концентрат ценных минералов, мелкозернистый продукт

Месторождения песков Прикамья. В Прикамье выделены потенциальные типы месторождений песков: пески мелкозернистые покровные в верхней части речных террас (перигляциальные, принесенные талыми водами ледника); пески мелкозернистые фации прирусловой отмели разновозрастных террас и со-

временной поймы; пески-отсевы (менее 5 мм) из пес-чано-гравийной смеси (ПГС). Мелкозернистые пески перигляциального аллювия на севере Прикамья (в долинах притоков Камы) имеют лучшее качество.

Покровные мелкозернистые пески, возникшие при размыве отложений мезозоя на северо-западе Прикамья и севернее за его границами, принесены талыми водами ледников. Мощности и площади распространения песков значительные, запасы обеспечат внутреннее потребление и вывоз за границы Прикамья на длительный период. Наиболее широко они развиты в верхнечетвертичном аллювии (II терраса Камы). Аналоги таких покровных песков (речные голо-ценовые мелкозернистые пески на территории Перми) обогащены на установке МЦМ. Продуктом обогащения технологической пробы массой 1 т явились сортированные пески разной крупности без мелких фракций. В концентрате ценных минералов (обогащение 4000 раз) содержание условного ильменита составило 118 кг/м3 (условный ильменит - сумма титансодержа-щих минералов при соотношении ильменита к рутилу и циркону как 1: 2: 3). В перспективе из 1 млн м3 исходных песков можно получить 30 т условного ильменита.

Мелкозернистые пески фации прирусловой отмели в разновозрастном антропогеновом аллювии сформировались в периоды межледниковий. Их мощности обычно меньше, чем у покровных песков. Перекрывающие их глины и суглинки затрудняют разработку.

Пески-отсевы песчано-гравийных отложений

обычно составляют 50% и более от объема песчано-гравийных отложений. На левых притоках Камы их процент меньше, но пески более крупнозернистые и более пригодные для строительных целей. В низовьях и верховьях Камы процент таких песков больше, но по размеру они мельче. Ценность продукта состоит в том, что путем обогащения из них можно получать разные сорта песков. Продукты обогащения отличаются по гранулометрическому и минеральному составам. Дополнительно создаются концентраты ценных минералов (золото, цирконий-титановые минералы, платина и др.). Теоретически допускается попутное извлечение алмазов из аллювия левых притоков Камы [5]. Пески-отсевы (менее 5 мм) обогащены на установке МЦМ (обогащение 425 раз). Помимо концентрата ценных минералов получена серия песков разного гранулометрического состава. Основные пески (выход 72%) имеют высокий модуль крупности - 2,4 (в исходных песках - 1,9). Они содержат мало мелких (менее 0,14 мм) фракций - 1,2% (в исходных песках - 7%, норма для строительства - не более 5%). Такие элитные пески позволяют экономить в строительстве до 15% цемента - дорогостоящего строительного материала. Обычно перерасход цемента составляет 1520%, это делает нерудные строительные материалы значительно дороже.

Дефицитными для Прикамья являются пески стекольные и формовочные. Их завозят из среднего Поволжья. Авторами выполнены эксперименты, которые показали возможность получения песков, отвечающих

гранулометрическому составу продукции этого назначения. Для стекольного производства (оконное стекло) пески некондиционны по избыточному содержанию железа. Эксперименты показали, что от некоторых вредных (красящих) минералов, содержащих железо, титан, хром, можно избавиться обогащением на установке МЦМ. При этом попутно получаются концентраты ценных минералов, в том числе золота, представляющие практический интерес. Железистые (лимони-товые) примазки на кварцевых зернах растворяются соляной кислотой. При опытах в ЛОПИ пески были обработаны соляной кислотой разной концентрации, получен кварцевый продукт, содержащий лишь сотые доли процента окислов железа. Кислота для масштабных работ может быть заимствована из техногенных отвалов химического производства. Так, предприятие «Ависма» в г. Березники выбрасывает в атмосферу огромную массу газа - продукта отходов соляной кислоты, отравляя окружающую среду. Принимаются программы устранения этой технологии, как не соответствующей современным требованиям. Решением этой проблемы была бы утилизация жидкой фазы соляной кислоты и использование ее для очищения от железистых примазок зерен кварца. Доведение опытной технологии ЛОПИ до промышленного производства позволит сократить или полностью устранить завоз стекольных песков в Пермь из Поволжья. Затраты на транспортировку песков составляют более половины стоимости песков.

В Прикамье существуют заводы по изготовлению силикатных панелей и силикатных и силикатного кирпича из местного сырья. Некоторые предприятия (За-камск) выработали запасы песков. Потребуется завозить сырье или обогащать имеющиеся на месте пес-чано-гравийные отложения. В ЛОПИ проведены эксперименты, которые позволили получить нужные пески для силикатного кирпича и еще серию попутных продуктов, пригодных в строительстве, в том числе концентраты ценных минералов (мелкое золото, цирконий-титановые минералы). Проведенные эксперименты позволяют от данных о геологии месторождений (их можно выбирать с учетом имеющейся информации об особенностях строения и состава аллювия Прикамья) переходить к комплексной оценке и разработке. С одного месторождения следует получать не один вид сырья, а серию продуктов разного назначения.

Технологическая схема ЛОПИ предусматривает попутное извлечение ценных минералов с одновременным получением серии высококачественных песков разного назначения. Это позволит рентабельно разрабатывать некондиционные месторождения.

На северо-западе Пермского края в связи с перспективой строительства железной дороги «Белко-мур» рыхлые песчано-гравийные отложения являются потенциальными объектами для разработки. В соответствии с проектом строительства железной дороги потребуется 56,3 млн м грунта для подсыпки в основании насыпи. Значительная часть его будет взята из гравийных месторождений, расположенных в зоне строительства дороги. При грамотном подходе попутно могут быть получены: сортированные пески заданного гранулометрического состава (строительные, формовочные, для производства цемента, силикатного кирпича), а также коллективные концентраты мелких ценных минералов (ильменит, рутил, циркон, золото). Сами по себе мелкие ценные минералы в этом районе не представляют промышленной ценности. Их основная доля приходится на размерный класс менее 0,15 мм. Известно, что частицы такой крупности являются вредной примесью в строительных песках и приводят к перерасходу цемента.

На некоторых участках будущего строительства нами определены содержания цирконий-титановых минералов и золота. Подсчитано, что после обогащения в 100 раз отсевов фракции менее 0,15 мм среднее содержание условного ильменита составит 76 кг/т или 190 кг/м3. Среднее содержание золота в ПГС редко превышает 10 мг/м. Выявлено, что минимальный объем золота, который может попасть в основание дороги, составляет 2-6 т [6,7,8].

Комплексное изучение аллювия Камы у г. Перми и на северо-западе Пермского края показало, что попутно с разработкой высококачественных обогащенных строительных песков могут быть получены концентраты мелких ценных минералов: циркона, рутила, ильменита, магнетита, золота и др. Черновые концентраты по содержанию ильменита богаче россыпных месторождений России, разработку которых надо вести с большой глубины. Небогатые пока концентрации ценных минералов в россыпях позволяют отрабатывать методику поисков, создание которой может облегчить выявление крупных богатых месторождений. Перспективы для этого имеются, о чем свидетельствует опыт обнаружения другими методами месторождений (алмазов, золота, цирконий-титановых минералов и др.) во многих точках нашей планеты. Новые месторождения могут быть выявлены, прежде всего, в случае применения новой методики, обеспечивающей улавливание в концентрат мелких ценных частиц, нередко находящихся в дальних ореолах рассеивания.

Работа выполняется при поддержке РФФИ, грант 10-05-96060.

Библиографический список

1. Лунев Б.С., Кропачев А.М. Месторождения гравия, песка и глин в Пермской области. Пермь: Перм. кн. изд-во, 1959.

2. Лунев Б.С., Наумов В.А., Наумова О.Б. Комплексно осваивать песчаные и песчано-гравийные месторождения Прикамья // Строительные материалы. 1996. № 3. С. 4-6.

3. Лунев Б.С., Наумов В.А., Наумова О.Б. Позитивная составляющая техногенеза в горнорудном производстве // Экологическая технология. 1998. № 1-2. С. 34-39.

4. Иванов В.Д. Обогащение полезных ископаемых на винтовых аппаратах // Вопросы методики поисков россыпей с мелкими зернами ценных минералов. Пермь: Изд-во ПГУ, 1980. Деп. в ВИНИТИ 4.08.80. № 3864-80. Вып. I.

5. Лунев Б.С. Дифференциация осадков в современном аллювии. Пермь: Перм. кн. изд-во, 1967. 333 с.

6. Наумов В.А., Илалтдинов И.Я., Осовецкий Б.М., Голдырев В.В., Макеев А.Б. Золото Верхнекамской впадины. Кудым-кар: Коми-Пермяцкое книжное издательство, 2003. 218 с.

7. Лунев Б.С., Наумов В.А., Наумова О.Б., Голдырев В.В. Потенциальные техногенные месторождения (на примере песков Прикамья) // Вестник Пермского университета. Пермь, 1999. С. 185-192.

8. Наумов В.А., Наумова О.Б., Пушкин С.А., Голдырев В.В., Брюхов В.Н. Перспективы попутного получения минерального сырья при строительстве железной дороги "Белкомур" // Эколого-экономические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов: тезисы докл. междунар. науч. конф. Пермь, 2005. С. 190-191.

УДК 624.131.1.

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Т.Г.Рященко1, Н.Н.Ухова2, С.И.Штельмах3

Институт земной коры СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128.

Рассматриваются геохимические критерии инженерно-геологической оценки дисперсных грунтов, к числу которых относятся показатели их валового химического и микроэлементного составов. Использованы методы силикатного и рентгенофлуоресцентного анализа; полученная информация впервые анализируется в рамках инженерно-геологических и геоэкологических исследований в регионе. Приводятся материалы по инженерно-геологическим разрезам в районе Иркутска, Саянска и пос. Могойтуй (Забайкалье), а также почвам г. Братска, пескам Баргузинской и Тункинской впадин (Прибайкалье) и первого варианта трассы нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан. Составлены две схемы, отражающие роль геохимических критериев при инженерно-геологической оценке дисперсных грунтов. Ил. 2. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: дисперсный грунт; геолого-генетический комплекс; силикатный анализ; спектральный анализ; инженерно-геологическая оценка.

GEOCHEMICAL CRITERIA FOR THE ENGINEERING AND GEOLOGICAL EVALUATION OF DISPERSED SOILS IN THE SOUTH OF THE EASTERN SIBERIA (METHODICAL ASPECTS) T.G. Ryashchenko, N.N. Ukhova, S.I. Shtelmakh

Institute of the Earth Crust SB RAS, 128, Lermontov St., Irkutsk, 664033.

The article deals with geochemical criteria for the engineering and geological evaluation of dispersed soils, which include indices of their bulk chemical and microelemental compositions. The authors used the methods of silicate and X-ray fluorescence analysis. For the first time the obtained information is analyzed within the engineering-geological and geoeco-logical investigations in the region. The article gives data on engineering-geological open-casts in the areas of Irkutsk, Sayansk and Mogoytuy village (Trans-Baikal); the Bratsk soils; the sands of Bargusinskaya and Tunkinskaya depressions (Baikal area); and the first variant of the route of the pipeline "Eastern Siberia - The Pacific Ocean". The authors made two schemes reflecting the role of geochemical criteria under the engineering-geological evaluation of dispersed soils.

2 figures. 2 tables. 4 sources.

Key words: dispersed soil; geological and genetic complex; silicate analysis; spectral analysis; engineering-geological evaluation.

Геохимические критерии инженерно-геологической оценки дисперсных грунтов (лессовых, глинистых, песчаных) юга восточной Сибири включают показатели их валового химического и микроэлементно-

го составов. Эта информация была получена с помощью методов силикатного и рентгенофлуоресцентно-го [2] анализов, результаты которых впервые для региона использовались в процессе инженерно-

1Рященко Тамара Гурьевна, ведущий научный сотрудник Института земной коры СО РАН, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии ИрГТУ, тел. (3952) 426133, e-mail: ryashenk@crust.irk.ru Ryashchenko Tamara, Leading Researcher of the institute of Earth Crust SB RAS, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Department of Applied geology ISTU, tel.: (3952) 426133, e-mail: ryashenk@crust.irk.ru

2Ухова Наталия Николаевна, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Института земной коры СО РАН, тел. (3952) 425326, e-mail: nat ukhova@crust.irk.ru

Ukhova Natalia, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Research Worker of the institute of Earth Crust SB RAS, tel: (3952) 425326, e-mail: nat_ukhova@crust.irk.ru

Штельмах Светлана Ивановна, кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник Института земной коры СО РАН, тел. (3952) 426133.

Shtelmakh Svetlana, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Junior Researcher of the institute of Earth Crust SB RAS, tel: (3952) 426133.