Геология и минералого-геохимические особенности Серчанского месторождения германиеносных лигнитов (среднее течение реки Енисей)

Наидко, Владимир Иванович

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………………. 4
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ……………………………………………………………. 10
1.1 Геохимия германия ……………………………………………………………………………………. 10
1.2 Основные промышленные типы месторождений германия …………………………. 12
1.2.1 Колчеданно-полиметаллические медные месторождения…………………………. 15
1.2.2 Стратиформные месторождения цветных металлов в карбонатных формациях ………………………………………………………………………………………………………. 17
1.2.3 Германиеносные угли и лигниты …………………………………………………………….. 19
1.3. Состояние проблемы и задачи диссертационного исследования ………………… 26
ГЛАВА 2. СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗУЧЕННОСТИ ГЕРМАНИЕНОСНЫХ ЛИГНИТОВ ……………………………………………………………………………………………………. 28
2.1 Геологическая изученность германиеносных лигнитов восточной окраины Западно-Сибирской плиты ………………………………………………………………………………. 28
2.2 Генетическая классификация и типизация лигнитов восточной окраины Западно-Сибирской плиты ………………………………………………………………………………. 33
2.3 Геолого-генетическая типизация месторождений германиеносных лигнитов Касской впадины ………… 39
ГЛАВА 3. ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ … 47
ГЛАВА 4. КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ КАССКОЙ ВПАДИНЫ И СЕРЧАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГЕРМАНИЕНОСНЫХ ЛИГНИТОВ ……………………………………………………………………………………………………. 54 4.1 Сведения о геологическом строении Касской впадины ………………………………. 54 4.1.1 Стратиграфия………………………………………………………………………………………….. 54 4.1.2 Тектоника ……………………………………………………………………………………………….. 60 4.2 Геологическая характеристика Серчанского месторождения германиеносных лигнитов……………………………………………………………………………….. 61
3
ГЛАВА 5. ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РУДОВМЕЩАЮЩИХ ТЕРРИГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СЕРЧАНСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ……………………………………………………………………………………….. 71 5.1 Геологическая характеристика рудовмещающего разреза Серчанского месторождения ……………………………………………………………………………………………….. 71 5.2 Геохимическая характеристика терригенной толщи, вмещающей германиеносные лигниты ………………………………………………………………………………… 75 ГЛАВА 6. МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИГНИТА И ЕГО ЗОЛЬНОГО ОСТАТКА ……………………………………………………… 89 6.1 Вещественный состав и текстурно-структурные особенности лигнитов ……… 89 6.1.1 Химический состав и энергетические свойства лигнита …………………………… 89 6.1.2 Характеристика текстурно-структурных особенностей и новообразованной минерализации в лигните …………………………………………………… 90 6.2 Вещественный состав зольного остатка ……………………………………………………… 96 6.3 Характер распределения германия и других химических элементов в обломках углефицированных деревьев ………………………………………………………….. 101 6.4 Гранулометрический состав обломков лигнитов и его взаимосвязь с зольностью и содержанием германия …………………………………………………………….. 108 ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 114 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………. 117 ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………………. 130

Актуальность темы исследования. Сфера использования германия
непрерывно расширяется и включает космическую технику, волоконно- оптические линии связи, полупроводниковые детекторы, инфракрасную оптику и тепловизоры, катализаторы, люминофоры, медицинские и фармацевтические препараты [Claeys, Simoen, 2007; Подкопаев, Шиманский, 2013].
Месторождения, где германий добывается как главный компонент, встречаются редко, в основном он извлекается как попутный химический элемент при комплексной переработке свинцово-цинковых, медных, оловянно- серебряных и оксидных железных руд, а также углей. Угольные месторождения являются основным источником германия в мире (60 % от общего объема добычи), в том числе и в России. На территории нашей страны промышленные концентрации германия выявлены в углях Приморского края и Сахалина, которые составляют основу его минерально-сырьевой базы. Суммарный потенциал выявленных месторождений составляет 7000–8000 т германия [Угольная база России…, 2004]. Месторождения германий-угольного типа, как правило, формировались на фоне затухающего вулканизма, в ограниченных дизъюнктивными нарушениями угленосных депрессиях, а аномально высокие содержания германия установлены в их приподошвенной части [Озерский, Еханин, 2013]. Вопрос о природе германиеносности углей в настоящее время остается дискуссионным.
Новый для России тип германиевого оруденения, представленный германиеносными углефицированными древесными остатками, выявлен в 60-х годах прошлого века в среднем течении реки Енисей в мел-палеогеновых терригенных отложениях Касской впадины. В процессе выполнения геологоразведочных работ на обширной территории было прослежено более 30 пластов лигнитов, ряд которых содержит германий в промышленных концентрациях. По результатам оценочных работ на площади выявлено Серчанское месторождение германиеносных лигнитов. Детальному исследованию лигнитов данного месторождения посвящена настоящая работа,
5
призванная расширить представление о природе, механизмах накопления и
формах нахождения германия в углефицированных древесных остатках.
Цели и задачи. Целью диссертационной работы являлось изучение особенностей геологического строения Серчанского месторождения, вещественного состава лигнитов и геохимических особенностей вмещающих их терригенных образований, выявление механизмов формирования германиевого оруденения. В связи с этим решались следующие основные
задачи:
1. Изучение геолого-геохимических особенностей вмещающих
оруденение горных пород;
2. Исследование вещественного состава, текстур и структур
германиеносных лигнитов;
3. Выявление закономерностей распределения химических элементов в
обломках углефицированных древесных остатков;
4. Изучение гидротермально-метасоматических преобразований,
приведших к перераспределению вещества как в пределах отдельных фрагментов лигнитов, так и в рудовмещающей толще.
Научная новизна полученных результатов.
1. Впервые, на основании комплексного изучения вещественного состава и текстурно-структурных особенностей германиеносных лигнитов Серчанского месторождения, установлено наличие новообразованной рудной минерализации, которая представлена пиритом и баритом, выявлены деформационные текстуры и структуры, выраженные микроскладчатостью, зонами сжатия и сдвига.
2. Выявлены вариации в распределении геохимических элементов в рудоносном горизонте, как по его разрезу, так и по латерали.
3. Установлен факт влияния низкотемпературных гидротермально- метасоматических процессов на разубоживание первичных концентраций германия в лигните и повышение зольности.

6
4. Предложен механизм накопления промышленных концентраций
германия в углефицированных древесных обломках, который заключается в сорбции ими редких металлов из растворов, дренировавших рудовмещающий слой слабо литифицированных песчаников.
Теоретическая и практическая значимость работы.
1. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы для уточнения прогнозно-поисковых моделей германиеносных лигнитов при поисках аналогичных месторождений на территории Касской впадины и в других регионах Российской Федерации.
2. Данные о вещественном составе и минералого-геохимических особенностях лигнитов, а также вмещающих их терригенных образований использованы предприятием ООО «КАС» при проведении геологоразведочных работ на участках Анцифировский и Усть–Питский. Акт внедрения приведен в приложении А.
3. На основании полученных данных о минералого-геохимических и текстурно-структурных особенностях германиеносных лигнитов предложены рекомендации по улучшению схемы обогащения путем внедрения предобогатительной стадии, включающей классификацию обломков и отделение мелкой, обедненной германием, фракции.
Методология и методы исследований. В основу диссертационного исследования положены материалы, собранные автором в процессе полевых работ 2016 г. Объектом изучения и опробования явилась рудоносная толща Серчанского месторождения, сложенная терригенными породами симоновской свиты, в месте ее выхода на дневную поверхность в долине р. Кас. Кроме того, использовались фондовые материалы, а также данные геологоразведочных работ компании ООО «КАС» на Касовском участке и на Серчанском месторождении в 2011–2015 гг.
В период полевых работ на месторождении проведено геохимическое опробование терригенной толщи по сети горных выработок – канав. Отобрано 176 проб с интервалом 0,5 м, собрана коллекция образцов лигнитов для

7
минералого-петрографических исследований, а также для изучения механизмов сорбции германия и других химических элементов. Кроме того, для характеристики текстурно-структурных особенностей и химического состава лигнитов, а также золы после их сжигания использован рудный материал из большеобъемных технологических проб и эталонных коллекций ООО «КАС» и
АО «Германий».
Химический состав проб вмещающих оруденение пород анализировался
рентгенофлуоресцентым (MobiLAB X-50) и атомно-эмиссионным спектральным (МАЭС «Горный Поток») методами. На основании полученных аналитических данных составлены геохимические разрезы и диаграммы с использованием программного обеспечения Surfer 13 и ArcMap 10.2.2.
Вещественный состав образцов лигнита и золы исследовался комплексом аналитических методов, включающих рентгеновский фазовый и рентгеновский спектральный (дифрактометр Shimadzu XRD-6000 и спектрометр XRF1800 Shimadzu) и атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (iCAP 6300 Duo Thermo Fisher Scientific).
Минералогический состав и текстурно-структурные особенности образцов лигнита изучались с использованием оптического (Axioscope 40 APol) и электронного (HitachiTM-3000 и Tescan Vega III SBH) микроскопов. Всего изучено 30 шлифов, 30 аншлифов, 17 приполированных шлифов.
Распределение химических элементов в образцах углефицированных древесных обломков исследовано с использованием сканирующего рентгенофлуоресцентного спектрометра Itrax Multi Scanner (лаборатория биогеохимии экосистем, СФУ). Всего проанализировано 6 образцов лигнитов, представляющих собой целостный фрагмент ствола углефицированного дерева, реже его часть.
Положения, выносимые на защиту.
1. Германиеносные лигниты Серчанского месторождения представляют собой углефицированные фрагменты ископаемой древесины, локализующиеся в слабо литифицированных песчаниках симоновской свиты апт-альбского яруса

8
мелового возраста. Породы рудовмещающего горизонта характеризуются значительными вариациями рудообразующих (Ba, Cu, Ge, Pb, Rb, Sr, Ti, Zn, Zr) и петрогенных элементов (Fe, Ca, K). На всем протяжении лигнитоносной пачки устойчиво проявлены ореолы серебра, маркирующие рудоносный
горизонт.
2. Распределение новообразованных минералов, а также германия и
других химических элементов внутри отдельных фрагментов углефицированных древесных остатков свидетельствует о сорбции металлов из низкотемпературных растворов, дренирующих лигнитоносные слабо литифицированные песчаники. Воздействие последующих гидротермально- метасоматических растворов на германиеносные лигниты привело к разубоживанию первичных концентраций германия и привносу в краевые части обломков ряда элементов (Si, Ti, Fe, K, Ca), обусловивших повышение зольности.
3. Уровень содержания германия в лигнитах обратно пропорционален его зольности, которая, в свою очередь, зависит от крупности обломков – максимальная зольность и наименьшие концентрации германия свойственны мелким фракциям лигнитов.
Достоверность и обоснованность защищаемых положений
определяется кондиционными аналитическими данными, полученными в аккредитованных лабораториях, а также обширной апробацией полученных результатов исследования на различных научно-технических конференциях и симпозиумах.
Апробация работы и публикации. Диссертационное исследование выполнено в рамках научного проекта РФФИ No16-43-240719.
Апробация работы проводилась на Международном горно-геологическом форуме МИНГЕО СИБИРЬ (Красноярск, 2014); на молодежном МИНГЕО ФОРУМЕ (Красноярск, 2014, 2016); на Международном конгрессе и выставке «Цветные металлы и минералы» (Красноярск, 2014, 2016 и 2018); на II Международной научной конференции «Сибирский плацдарм: проблемы и

9
задачи экономического развития Сибири и Красноярского края» (СФУ, Красноярск, 2016); на Международной конференции «Молодежь и наука: проспект Свободный» (СФУ, Красноярск, 2015, 2016 и 2017); на VIII Международной научно-практической конференции «Научно-методические основы прогноза, поисков, оценки месторождений алмазов, благородных и цветных металлов» (ФГУП ЦНИГРИ, Москва, 2018). По теме диссертации
опубликовано 6 работ, в том числе две из них в реферируемых журналах. Объем и структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, 6 глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы – 130 страниц, в том числе 38 рисунков, 23 таблицы. Список
литературы содержит 113 наименований, из них 102 опубликованных. Благодарности. Работа выполнена под руководством д-ра геол.-минерал. наук В.А. Макарова, которому автор выражает глубокую признательность. За ценные советы, рекомендации, критические замечания и консультации, а также за помощь в проведении полевых работ автор благодарит канд. геол.-минерал. наук Д.Г. Козьмина. Поддержку и помощь автору оказывал доктор химических наук А.Ф. Шиманский, которого автор искренне благодарит. Успешному выполнению диссертационного исследования способствовала совместная работа и консультации сотрудников кафедры ГМиМР и ГМиП ИГДГГ СФУ – профессоров А.М. Сазонова, С.И. Леонтьева, В.Г. Михеева, доцентов И.Ю.Яковлева, П.Н. Самородского, С.М. Макеева, О.Ю. Перфиловой. За помощь в аналитических исследованиях и практические советы автор выражает благодарность сотрудникам ООО ЦГИ «Прогноз»: заведующему лабораторией А.И.Фертикову и ведущему геологу В.Г. Фисенко. Особая благодарность родным и близким, без чьей поддержки и помощи работа не смогла бы
состояться.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Золотоносность черносланцевой формации Кумакского рудного поля (Южный Урал)
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»