Геология
Уже 30—40 лет назад в геологической отрасли произошли коренные изменения: фонд легко открываемых на дневной поверхности месторождений был в значительной мере исчерпан в результате интенсивных геолого-поисковых и разведочных работ. В результате этого на передний план уже давно выдвинулась проблема прогноза месторождений на глубине. А это принципиально новая проблема. Если на поверхности можно карьером разрабатывать и сравнительно мелкие и бедные месторождения, то для глубинной шахтной добычи рентабельны только достаточно крупные и богатые месторождения. И глубинный прогноз обязательно должен включать количественную оценку промышленных параметров: размеров и запасов рудных тел, содержание и качество полезного ископаемого. Но, к сожалению, геологическая наука и практика в России и за рубежом оказались не готовыми к такому принципиальному изменению условий исследования недр и до сих пор не разработали новых эффективных методов глубинного количественного прогноза месторождений. В результате достоверность геологического прогноза для большинства полезных ископаемых составляет всего 5—10% (ошибка – огромных 90—95%!).
Одна из причин этого заключается в том, что существующая уже более 70 лет теория рудообразования является несовершенной и не в состоянии ответить на ряд важнейших вопросов: как образуются богатые руды (представляющие главный промышленный интерес), как формируются крупнокристаллические руды и др.
На основании детального геологического картирования и комплексных геологических, геофизических, минералого-геохимических и других исследований 35 рудных полей 18 различных полезных ископаемых (цезия, лития, тантала, графита, флогопита, мусковита и др.) в Ю. Якутии, на Кольском полуострове, в Карелии, на Урале и в других районах было сделано 3 новых открытия в геологии.
Они позволили впервые разработать систему количественного высокоточного глубинного прогноза (в том числе – с использованием разработанной автором принципиально новой теории рудообразования). Достоверность геологического прогноза увеличилась до 80—90%. Применение новой системы прогноза месторождений уже дало большой экономический эффект.
Открытие 2
Теория богатого флюидного рудообразования
под воздействием «углекислотной волны»
Уже более 70 лет назад было установлено, что значительная часть полезных ископаемых сформировалась путем отложения рудных минералов по мере остывания рудообразующих растворов в интервале температур 600—100о С.
Согласно этой общепринятой теории, при остывании рудообразующих растворов сначала выделялись высокотемпературные рудные минералы (руды олова и др.), затем – среднетемпературные (руды свинца, цинка и др.) и в конце процесса – низкотемпературные минералы (руды мышьяка, ртути и др.). Но эта существующая в мировой геологии теория рудообразования не в состоянии разрешить все важнейшие проблемы образования месторождений. Например, ответить на вопрос, почему в одних местах формируется бедное, рассеянное оруденение, а в других местах – богатое, концентрированное оруденение одного и того же рудного минерала. А ведь на богатые месторождения приходится до 80% добычи полезных ископаемых.
Так что решение этого вопроса имеет большое практическое значение. Важное значение имеет решение вопроса об условиях образования в природе крупных кристаллов. И на этот вопрос современная теория не дает ответа.
Все важнейшие проблемы рудообразования из нагретых растворов были решены в новой теории флюидного рудообразования под воздействием «углекислотной волны».
Эта теория изложена в статьях (Ройзенман, 19752, 19781, 19782, 2000, Royzenman, 20131), а также в книгах – монографиях (Ройзенман, 2004, 2008). Как было установлено при детальных исследованиях изменений состава минералообразующих растворов при температурах от 100о до 800о С, при снижении температуры этих растворов происходило закономерное изменение в них концентрации углекислоты. А как было установлено в работах (Малинин, 1979, Мори, 1975), добавление СО2 к водному раствору резко увеличивает растворимость рудных минералов (например, железа – до 240 раз).
Как видно на рис. 1, при снижении температуры рудообразующего раствора с 600о С до 100о С происходило волнообразное изменение концентрации СО2 в растворе (явление «углекислотной волны»).
Рис. 1. Модель флюидного рудообразования. 1 – обобщенный график изменения концентрации СО2 (моль/кг Н2О) в богатых рудах («углекислотная волна»; 2 – то же – в бедных рудах; 3 – изменение концентрации СО2 в жидкой фазе экспериментальной системы Н2О—СО2—NaCl; 4 – обобщенный график декрепитации газово-жидких включений в минералах богатых руд; 5 – изменение концентрации СО2 в газовой фазе системы Н2О-СО2-NaCl; 6 – I, II, III, IV, V – стадии минерало- и рудообразования.
На этапе I при температурах 600—380о концентрация СО2 была весьма низкой (2—5 моль/кг Н2О). На этапе I происходило массовое отложение бедных, рассеянных руд.
На этапе II при дальнейшем снижении температуры (380—280о) в связи с резким увеличением концентрации СО2 – до 12 моль/кг Н2О, увеличивалась растворимость рудных минералов и происходило растворение отложенных на первом этапе бедных руд с переходом рудного вещества обратно в раствор.
На этапе III (280—220о) концентрация СО2 снижается до 5—6 моль/кг Н2О и растворимость рудных минералов уменьшается. На этом этапе при сравнительно низких пересыщениях раствора и более низких температурах повторная кристаллизация приводит к образованию богатых, в том числе – крупнокристаллических руд.
На этапе IV (220—140о) при дальнейшем снижении температуры отмечается еще одно резкое увеличение концентрации СО2 – до 12 моль/кг Н2О. Это приводит к растворению ряда рудных минералов (киноварь – руда на ртуть, и др.).
На этапе V (ниже 140о) за счет снижения концентрации СО2 (ниже 5 моль/кг Н2О) эти минералы отлагались из остывающего раствора в виде богатых руд.
Таким образом, «углекислотная волна» регулировала по мере остывания рудообразующего раствора кристаллизацию рудных минералов сначала в виде бедных руд, затем – растворение этих рудных минералов и их новую кристаллизацию, но уже в виде богатых, в том числе – крупнокристаллических руд.
И эта новая теория позволила объяснить все важнейшие проблемы образования руд из остывающих растворов: неоднократную кристаллизацию одного и того же минерала, специфику образования богатых руд, рост крупных кристаллов в природе и другие проблемы. Но, как было установлено на основе детального геологического картирования рудных полей и месторождений, «углекислотная волна» и формируемое ею богатое рудообразование происходили только в закрытых геологических структурах (Ройзенман, 2004, 2008).
Конец ознакомительного фрагмента.