Легирующие и благородные металлы в магнетите и некоторых других минералах месторождения Шохкадамбулак (Северный Таджикистан)

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2012, том 55, №4_________________________________

ГЕОХИМИЯ

УДК 550.0

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан А.Р.Файзиев, Н.С.Сафаралиев*,

Ф.А.Малахов*

ЛЕГИРУЮЩИЕ И БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ В МАГНЕТИТЕ И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ МИНЕРАЛАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШОХКАДАМБУЛАК

Институт геологии, сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН Республики Таджикистан,

Таджикский национальный университет

Приводятся данные о содержаниях легирующих и благородных металлов в магнетите и гематите, а также пирите, гранате и пироксене из железорудного месторождения Шохкадамбулак.

Ключевые слова: месторождение Шохкадамбулак - элемент - содержание - концентрация - кларк -магнетит - гематит - пирит - гранат - пироксен.

Знание количественного содержания элементов-примесей в минералах представляет значительный интерес, особенно в связи с вопросами комплексной разработки месторождений полезных ископаемых.

Масс-спектроскопическим (ICP-MS) анализом в магнетите и некоторых других минералах Шохкадамбулакского месторождения выявлен большой набор литофильных, халькофильных и сиде-рофильных элементов-примесей. Ниже приведем характеристику так называемых легирующих металлов - титана, ванадия, хрома, никеля, кобальта, молибдена, вольфрама, повышающих твёрдость, механическую стойкость, тугоплавкость, упругость, кислотоупорность, антикоррозионность и другие свойства сплавов из железа, а также олова, платины, серебра и золота (таблица). Анализы проводились в Acme analytical Laboratories LTD в г.Ванкувере (Канада) на ICP масс-спектрометре (ICP-MS).

Таблица

Содержание некоторых элементов в минералах месторождения Шохкадамбулак, г/т

№ образца Место взятия Fe Ti V Cr Ni Co

Магнетит, Цент] зальный участок

4 Штольня 23 >70% 140 7 4.3 3.6 42.0

5 Канава 588 >70% 340 18 18.6 9.8 1.2

9 Канава 575 >70% 170 7 7.5 3.8 1.1

13 Канава 27 >70% 60 7 6.6 5.0 7.0

15 Выработка 27 >70% 250 15 12.1 6.8 4.5

17 Штольня 21 >70% 130 34 4.8 5.1 10.3

22 Штольня 22 >70% 80 47 12.3 7.2 16.0

Среднее >70% 167 19 9.5 5.9 11.7

Адрес для корреспонденции: Файзиев Абдулхак Раджабович. 7734063, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул. Айни, 267, Институт геологии, сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН РТ. E-mail: faiziev38@mail.ru; chokadambulak@mail.ru

№ образца Место взятия Бе Ті V Сг Мі Со

Магнетит, Западный участок

57 Штольня 11 >70% 20 6 5.4 4.2 12.4

71 Канава 383 >70% 180 53 10.3 6.2 14.3

72 Канава 404 >70% 800 82 4.5 30.1 22.7

63м Штольня 11 >70% 40 12 5.3 4.1 9.4

Среднее >70% 260 38.25 6.4 11.2 14.7

Магнетит, Восточный участок

55 Штольня 7 >70% 70 77 9.8 32.2 4.2

50 « » >70% 100 53 10.7 41.1 2.0

Среднее >70% 85 65 10.3 36.7 3.1

Среднее в целом >70% 183 32.1 8.6 12.2 11.3

Гематит, Восточный участок

34 Канава 123 >60% 10 3 0.8 11.0 109.2

32 Канава 122 >60% 50 2 2.1 1.5 27.2

55а « » >60% 290 1 2.2 10.1 161.1

Среднее >60% 116.6 2 1.7 7.5 99.2

Пирит, Западный участок

56 Штольня 11 >40% 20 6 1.8 24.5 385.8

« » >40% 40 2 1.2 1.1 116.4

Среднее >40% 30 4 1.5 12.8 251.1

Гранат, Западный участок

58 Штольня 11 10.0 50 3 16.4 0.8 6.5

Пироксен, Восточный участок

51 Штольня 7 2.91 120 5 0.8 6.4 38.0

Продолжение таблицы

№ образца Место взятия Мо W 8и рг Аи Аи

Магнетит, Центральный участок

4 Штольня 23 0.18 0.5 0.2 0.2 271 1.43

5 Канава 588 0.96 8.9 0.4 0.2 15 0.20

9 Канава 575 0.25 0.8 0.3 0.2 4 0.28

13 Канава 27 2.91 0.5 0.4 0.2 9 0.08

15 Выработка 27 0.72 1.0 0.4 0.2 6 0.02

17 Штольня 21 0.48 0.4 0.3 0.3 19 0.96

22 Штольня 22 0.60 1.6 0.4 1.1 15 0.67

Среднее 0.87 2 0.3 0.34 48 0.52

Магнетит, Западный участок

57 Штольня 11 0.29 2.3 0.5 0.2 136 0.14

71 Канава 383 0.52 0.4 1.3 0.2 19.0 0.06

72 Канава 404 0.40 1.1 16.7 0.2 19.0 1.76

63м Штольня 11 2.13 1.0 0.5 0.2 252 2.19

Среднее 0.84 1.2 4.8 0.2 107 1.04

Магнетит, Восточный участок

55 Штольня 7 0.66 3.9 1.7 0.2 18 0.05

50 « » 0.95 1.0 0.4 0.2 7 0.66

Среднее 0.81 2.45 1.1 0.2 13 0.36

Среднее в целом 0.85 1.8 1.8 0.3 61 0.65

Гематит, Восточный участок

34 Канава 123 5.14 100.0 32.1 0.2 176 0.51

32 Канава 122 2.98 87.9 29.8 0.2 8 0.28

55а « » 5.19 100.0 26.6 0.2 91 2.90

Среднее 4.44 96.0 29.5 0.2 92 1.23

Пирит, Западный участок

56 Штольня 11 0.90 30.0 0.9 0.2 99 0.02

№ образца Место взятия Мо W 8и рг Аи Аи

« » 4.09 3.2 0.4 0.2 775 4.17

Среднее 2.49 16.6 0.65 0.2 437 2.10

Г ранат, Западный участок

58 Штольня 11 2.65 54.0 1.7 0.2 17.2 2.3

Пироксен, Восточный участок

51 Штольня 7 1.07 2.4 1.3 0.2 6.6 0.3

Магнетит является основным рудообразующим минералом месторождения. В нём в различных количествах определены примеси титана, ванадия, хрома, никеля и др. элементов.

Титан. Титан, один из важных легирующих металлов, обнаружен во всех анализируемых образцах магнетита. Наиболее высокое содержание этого элемента, являющегося изоморфной примесью минерала, обнаружено в магнетитах из Западного участка месторождения, где среднее его содержание равно 260 г/т. В магнетитах двух других участков - Восточного и Центрального, содержания титана сравнительно низкие. Если в минерале из первого участка средняя концентрация металла всего 85 г/т, то второго - 167 г/т. Среднее содержания титана во всех анализированных образцах магнетита в целом 183 г/т. Это не очень много, поскольку в кристаллическую решетку магнетита может входить большое количество титана. Существует даже непрерывная серия между магнетитом и уль-вошпинелью - Бе2ТЮ4 [1].

Ванадий. Содержание ванадия в магнетитах месторождения колеблется в пределах от 7 до 82 г/т, при средней его концентрации 32 г/т, что почти в три раза ниже его кларка в земной коре по А.П. Виноградову [2]. Это также не много, так как он является структурной примесью магнетита и в него может изоморфно входить ванадий до первых процентов [1]. Например, в магнетитах из анортозитов Наузаки (шт. Орисса, Индия) обнаружено 1.19% ванадия [3]. Так же, как и титан, повышенная концентрация ванадия наблюдается в магнетитах из Западного участка (среднее его содержание 38 г/т). Несколько ниже его количество в минерале из Восточного участка (32 г/т) и еще ниже (19 г/т) - Центрального. В целом обнаруживается прямая линейная зависимость в содержаниях титана и ванадия в магнетитах.

На примере изучения элементов-примесей в рудных магнетитах скарнов Полярного Урала Г.С.Нечкин и А.А.Гараева [4] установили, что состав метасоматитов и магнетитов определяется не составом подвергшихся метасоматозу пород, а режимом рудогенерирующей флюидной системы. Поэтому они предлагают по границам пределов содержаний титана и ванадия, а также марганца в магнетитах проводить диагностику принадлежности конкретных рудных скоплений к определенному подтипу скарновой формации и оценить масштабы оруденения. Следуя этим рекомендациям, по концентрации титана и ванадия в магнетитах Шохкадамбулакского месторождения его можно отнести к перспективному водно-силикатному подтипу.

Хром. В магнетитах содержание хрома варьирует от 4-3 до 18.6 г/т (среднее 8.6 г/т). Это ниже кларка этого элемента в земной коре. В образцах из различных участков месторождения средние содержания хрома в целом не сильно разнятся. Магнетиты из Западного участка месторождения характеризуются минимальным количеством элемента (6.4 г/т), а из Восточного - максимальным (10.3 г/т).

Среднее содержания хрома в минерале из Центрального участка равно 9.5 г/т. Хром считается структурной примесью магнетита и замещает в его кристаллической решетке трехвалентное железо.

Никель. В магнетитах из различных участков месторождения содержания никеля заметно отличаются друг от друга. Так, если среднее содержание элемента в минерале из Центрального участка низкое (всего 5.9 г/т), то этот показатель в магнетитах из Восточного участка более чем в шесть раз больше - 36.7 г/т. Средняя концентрация никеля в минерале из Западного участка месторождения равна 11.2 г/т. В целом среднее содержание никеля в магнетитах месторождения 12.2 г/т, что более чем в два раза выше кларка элемента в земной коре. Однако это все же немного, поскольку никель также является структурной примесью магнетита. Например, в магнетитах из ультрабазитов Среднего Приазовья содержание этого металла колеблется от 0.12 до 1.44% [5].

Кобальт. В отличие от никеля концентрация кобальта в магнетитах из Восточного участка минимальная - 3.3 г/т. Максимальное среднее содержание элемента характерно для минерала из Западного участка - 14.7 г/т, что близко к средней цифре по всем магнетитам месторождения - 11.3 г/т. Это почти на порядок выше кларка кобальта по А.П.Виноградову [2]. О повышенном содержании кобальта в магнетитах Шохкадамбулакского месторождения было указано раньше [6].

Считается, что №/Со-отношение в магнетитах известковых скарнов ниже единицы [7]. Однако в минерале из Шохкадамбулакского месторождения это отношение равно 1.08.

Молибден. Средняя концентрация молибдена в магнетитах Шохкадамбулакского месторождении равна 0.85 г/т, что немногим меньше кларка этого элемента (1.2 г/т). Распределение молибдена в магнетитах отдельных участков месторождения более или менее равномерное. Средние содержания элемента в Западном, Центральном и Восточном участках месторождения равны 0.84, 0.87 и 0.8 г/т соответственно. В магнетите из интрузивных пород Восточного Забайкалья содержание молибдена колеблется в пределах 1.5-10.5 г/т [8].

Вольфрам. Содержание вольфрама в магнетитах колеблется от 0.4 до 8.4 г/т, при средней концентрации 1.8 г/т, что немногим выше кларка элемента (1.3 г/т). Максимальное среднее количество вольфрама (2.5 г/т) наблюдается в минерале из Восточного участка, а минимальное (1.2 г/т) - из Западного. Среднее содержание элемента в магнетитах Центрального участка месторождения равно 2.0 г/т.

Олово. Содержание олова в магнетитах месторождения наиболее контрастное среди всех рассмотренных элементов в минерале. Концентрация его варьирует от 0.2 до 16.7 г/т при среднем содержании элемента в целом по месторождению 0.80 г/т, что ниже кларка олова (2.5 г/т) в земной коре. Однако среднее содержание элемента в магнетите из Западного участка почти в два раза выше кларка - 4.8 г/т. Зато в минерале из Центрального участка этот параметр очень низкий - всего 0.3 г/т. В магнетитах из Восточного участка среднее содержание элемента равно 1.1 г/т.

Платина. Содержание платины в большей части проанализированных образцов магнетита равно 0.2 г/т. Только в двух пробах из Центрального участка месторождения содержание ее 0.3 и 1.1 г/т соответственно. Это повысило среднюю концентрацию элемента по месторождению до 0.3 г/т, что в три раза выше кларка платины в основных породах по А.П.Виноградову [2].

Серебро. В магнетитах Шохкадамбулакского месторождения среднее содержание серебра в целом высокое - 61 г/т, что почти на два порядка выше кларка этого элемента. Однако распределение его в проанализированных образцах очень неравномерное и колеблется от 4 до 271 г/т. Наиболее высокое среднее содержание элемента характерно для магнетитов из Западного участка - 107 г/т. Самое низкое среднее содержание серебра (13 г/т) наблюдается в образцах магнетитов из Восточного участка. Среднее количество металла из Центрального участка равно 48 г/т.

Золото. Содержание золота, так же как и серебра, сильно вариабельно. Его концентрация колеблется от 0.08 до 2.19 г/т (среднее по всем образцам магнетита 0.65 г/т). Это высокая концентрация элемента в магнетите, превышающая его кларк более чем в 150 раз. Ранее в магнетитах из Кандом-ского железорудного района Горной Шории и изверженных пород Алтай-Саянской области (Россия) было установлено золото соответственно в количестве 0.85 и 0.048 г/т [9,10]. Если рассмотреть по участкам, то наиболее высокое содержание металла (среднее 1.04 г/т) наблюдается в магнетитах из Западного участка месторождения. В магнетитах из Центрального участка месторождения среднее содержание золота равно 0.52 г/т. Минимальными содержаниями металла характеризуются образцы магнетитов из Восточного участка месторождения - 0.36 г/т.

Гематит является вторым, после магнетита, промышленно важным минералом месторождения Шохкадамбулак. В нём содержание некоторых элементов (титана, ванадия, хрома, никеля) меньше (см. таблицу), а других рассмотренных металлов больше, чем в магнетите. Особенно высока в гематите концентрация вольфрама и кобальта. Содержание вольфрама колеблется от 87.9 до 100.0 г/т. Среднее его количество 96.0 г/т, что почти на два порядка выше кларка этого элемента в земной коре.

Более пяти кларков и концентрация в гематитах кобальта. Среднее его содержание 99.2 (27.2161.1 г/т). Сравнительно высоким в минерале является и среднее количество олова - 29.5 г/т. Предел колебания содержаний этого элемента 26.6-32.1 г/т. Концентрация молибдена в гематите колеблется от 2.98 до 5.19 г/т (среднее 4.44 г/т).

Высокую концентрацию образуют в гематите серебро и золото. Если среднее содержание серебра равно 92 (8-176 г/т), то золота - 1.23 (0.28-2.90 г/т). Содержание титана в гематите находится в пределах 10-290 (среднее 116 г/т), а хрома - 0.8-2.2 (1.7 г/т). Платина содержится в минерале в количестве 0.2 г/т.

Пирит считается одним из распространенных сульфидов на месторождении. Проанализированы всего два образца этого минерала. Как видно из таблицы, в нем содержится максимальное количество кобальта среди всех проанализированных образцов минералов месторождения. Среднее его количество 251.1 (116.4-385.8 г/т).

Максимально высокое содержание серебра (среднее 437 г/т) и золота (2.10 г/т) также наблюдается в пирите. Сравнительно высока концентрация в нём вольфрама (16.6 г/т), никеля (12.8 г/т) и молибдена (2.49 г/т). В то же время содержание титана (30 г/т), хрома (1.5 г/т), олова (0.65 г/т) и платины (0.2 г/т) в пирите низкое.

В породообразующих минералах скарнов - гранате и пироксене, содержание элементов-примесей в целом низкое. В гранате, который по физическим свойствам и химическому составу скорее всего можно отнести к андрадиту (содержание железа более 10%), повышенной концентрацией

характеризуются хром (16.4 г/т), вольфрам (54.0 г/т) и серебро (17.2 г/т). Установлено в нем и аномально высокое содержание золота - 2.3 г/т. Содержание титана (50 г/т), никеля (0.8 г/т) и вольфрама (2.4 г/т) сравнительно низкое.

В пироксене содержится 2.91% железа. Он характеризуется повышенным содержанием кобальта (38.0 г/т), серебра (6.6 г/т), титана (120 г/т), никеля (6.4 г/т) и вольфрама (2.4 г/т). Содержание золота в пироксене 0.3 г/т. Концентрация хрома (0.8 г/т), олова (1.32 г/т) и платины (0.2 г/т) пониженная.

Таким образом, в рудных минералах месторождения Шохкадамбулак - магнетите, гематите, а также пирите обнаружено повышенное количество благородных металлов - серебра и золота, которые могут быть комплексно отработаны наряду с железом. Кроме того, заслуживает внимания содержание в руде хрома, никеля, кобальта, вольфрама и других элементов - естественых легирующих добавок.

Поступило 10.02.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дир У.А., Хауи Р.А., Зусман Дж. Породообразующие минералы, т. 5. -М.: Мир, 1966, с. 408.

2. Виноградов А.П. - Геохимия, 1962, №7, с. 555-563.

3. Roy S. - Seience a. Culture, 1957, 23, № 1, p. 58-62.

4. Нечкин Г.С., Гарева А.А. Геология в локальном металлогеническом анализе. - Новосибирск, 1986, т. 2, с. 38-39.

5. Иловицкий М.М., Романенко Г.Н. - ДАН СССР, 1964, т. 159, №6, с. 1313-1317.

6. Сафаралиев Н.С. - Тр. Института геологии АН РТ, 2006, новая серия, вып. 5, с. 154-157.

7. Типоморфизм минералов. - М.: Недра, 1989, с. 560.

8. Рабинович А.В., Муравьева А.Н., Жданова М.В. - Геохимия, 1958, вып. 2, с. 118-125.

9. Маликов Ю.И. Геология в локальном металлогеническом анализе. - Новосибирск, 1986, т. 2,

с. 153-155.

10. Щербаков Ю.Г., Пережегин Г.А. - Геохимия, 1964, №6, с. 518-526.

А.Р.Файзиев, Н.С.Сафаралиев, Ф.А.Малахов

МЕТАЛЛ^ОИ ХАВХДРЙ ВА АСИЛ ДАР МАГНЕТИТ ВА БАЪЗЕ МИНЕРАЛ^ОИ ДИГАРИ КОНИ О^АНИ ШОЭДАДАМБУЛАК

Институти геология, сохтмони ба заминчунбй тобовар ва сейсмологияи Академияи илм^ои Цумхурии Тоцикистон,

Донишго^и миллии Тоцикистон

Маълумотхо дар бораи микдори металлхои хавхарй ва асил дар магнетит, гематит, пирит, гранат ва пироксени кони охани Шохкадамбулак оварда шудааст.

Калима^ои калидй: кони Шощадамбулак - элемент - мщдор - консентратсия -кларк - магнетит

- гематит - пирит - гранат - пироксен.

A.R.Fayziev, N.S.Safaraliev, FA.Malahov*

ALOYING AND PRECIOUS METALS IN MAGNETITE AND SOME OTHER MINERALS OF DEPOSIT SHOKADAMBULAKS DEPOSIT

Institute of Geology, Earthquake Engineering and Seismology,

Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan,

Tajik National University

There was given the facts about maintenances of alloying and precious metals in magnetite and hematite, and also pyrite, garnet and pyroxene from Shokadambulaks iron deposit.

Key words: Shokadambulak deposit - element - maintenance - concentration - clark -magnetite - hematite

- pyrite - a pomegranate - pyroxene.