Геологи предложили новую модель возникновения нефелиновых руд с золотом

Учёные Томского государственного университета вместе с коллегами из Иркутска, Красноярска, Москвы и Канады изучили один из крупнейших вулканических узлов плюм-рифтогенного магматизма Сибири — Северо-Кузнецкий Алатау, а именно, Горячегорское плато. Это крупнейшая база стратегического минерального сырья России — месторождение нефелиновых пород, необходимых для получения глинозёма и алюминия. Учёные определили точный возраст пород, предложили новую модель их происхождения и подтвердили наличие золота, платины и других благородных металлов в нефелиновых рудах Горячегорского плато. Попутное извлечение этих металлов может существенно повысить рентабельность производства алюминия.

Статья опубликована в международном геологическом журнале «International Geology Review» (Q1).

Нефелиновые руды — это горные породы, из которых получают глинозём, а из него алюминий. Россия — единственная страна в мире, которая наряду с бокситами использует нефелины для производства алюминия. Бокситы в мире постепенно истощаются, поэтому нефелиновые руды становятся стратегически важным сырьём.

Учёные изучали Горячегорское плато — самый мощный участок вулканических пород в южной Сибири. Его размеры — 30 на 20 километров, а толщина вулканических слоёв достигает 5–7 километров. Район долго оставался неизученным современными методами из-за огромных размеров и труднопроходимой горной тайги.

— Мы изучили наиболее крупное по размерам и мощности субщелочных и щелочных базальтов Горячегорское плато, которое одновременно представляет собой Кузнецко-Алатайскую щелочную вулкано-плутоническую провинцию, и определили наиболее достоверный возрастной интервал проявления вулканизма — это 413-404 млн лет (средина раннего девона), — рассказал один из авторов статьи, доцент кафедры палеонтологии и исторической геологии геолого-географического факультета ТГУ Олег Гринёв. 

По его словам, район долго оставался неизученным с точки зрения изотопно-геохимических методов из-за размеров и трудной проходимости в условиях горной тайги. Но кафедра ГГФ ТГУ знала строение этого плато: Олег Гринёв участвовал в его геологической съёмке ещё в 1980-х годах, поэтому смог точно проложить маршруты для отбора проб и сделать исследование возможным.

Породы изучили комплексом методов: петрографическим описанием под микроскопом (сотни шлифов), химическим анализом (классическим и рентгено-флуоресцентным), современным геохимическим (ICP‑MS по 50 элементам, включая благородные металлы) и изотопным датированием по бадделеиту — редкому природному металлу.

— В итоге нам удалось уточнить происхождение нефелиновых пород-руд. Прежде считалось, что эти породы-руды возникли из базальтовой магмы в результате дифференциации. По нашей же трактовке они возникли вследствие взаимодействия базальтов с карбонатными породами коры посредством мантийных флюидов. Основным источником рудоносных металлов была мантия, а их фиксация в породах-рудах достигалась путём взаимодействия с коровым веществом, — пояснил Олег Гринёв.

Исследование длиной в век

Щёлочно-нефелиновые породы используются в промышленности уже более 100 лет. В 1930-е годы профессор ТГУ Иван Кузьмич Баженов обнаружил в пределах Горячегорского плато крупные скопления нефелиновых пород — берешитов, названных по реке Береш. Вместе с профессором и бывшим ректором ТГУ Александром Петровичем Бунтиным они разработали технологию их переработки на глинозём, а в 1960-70-е гг. в Сибири заработал алюминиевый комплекс. На Ачинском глинозёмном комбинате нефелиновая пульпа смешивается с известняком в 50-метровых вращающихся печах при высокой температуре.

В начале 1990-х годов в нефелиновых рудах были обнаружены золото, серебро, платина, палладий и родий — это сделали Олег Гринёв и профессор СФУ Анатолий Сазонов (Красноярск). Учёные также разработали схему их попутного извлечения из нефелиновой пульпы, что существенно повышает рентабельность производства алюминия.

Учёные продолжат исследовать рифтовую систему Северо-Кузнецкого Алатау. В ближайших планах — проверить данные о том, что вулканиты разного состава (базальты, нефелиниты, трахириолиты и др.) обладают промышленной концентрацией благородных, редкоземельных, радиоактивных и других металлов, остро необходимых в прорывных технологиях современности. Открытие позволит повысить рентабельность производства алюминия.

Источник: ТГУ