Учебно-методический комплекс для студентов эколого-географического факультета специальности 020401

Золото – благородный металл, обладающий высокой химической стойкостью, ковкостью, красивым желтым цветом и сильным металлическим блеском. Он с древнейших времен применяется в ювелирном деле и для чеканки монет. Золото является надежным мерилом экономического благополучия любого государства. Чем больше золотой запас страны, тем надежнее защищены от обесценивания ее бумажные деньги. Роль золота в финансовом благополучии государства особенно ярко подтвердилась в экономическом кризисе России в 90-е годы прошлого столетия. После быстрого сокращения золотого запаса с 300 т в 1986 г. до 20 т в 1998 г. отечественная валюта подверглась мгновенной инфляции. Тогда и получил российский рубль название «деревянного», поскольку выпуск бумажных денег не обеспечивался золотым эквивалентом.

Как химически стойкий материал золото все в возрастающем количестве используется в электронике и при зубном протезировании.

Золото не разрушается. Добытое золото проходит сквозь века и все время накапливается у людей. Подсчитано, что за всю историю человечества добыто около 100 000 тонн золота. Уже давно не наблюдается рост мировой добычи золота, но цена на него неуклонно растет.

Источниками золота являются месторождения трех геолого-промышленных типов: а) собственно золотые (коренные); б) золото-содержащие месторождения цветных металлов (комплексные коренные); в) золотоносные россыпи.

Коренные месторождения золота генетически связаны с горными породами, образовавшимися в земной коре, в отличие от платины, которая генетически связана с мантийным материалом. Причем, золото «сквозной» металл, т.е. он встречается в магматических породах любой кремнекислотности. В коренных месторождениях золота содержание металла невелико (до 60 г/т), но запасы могут быть значительными.

Довольно много золота извлекается из золотосодержащих коренных месторождений (в основном это руды меди и полиметаллов), но большая часть золота в мире добывается из россыпей.

Древние россыпи Витватерсранда (коротко Ранда), превращенные при диагенезе в конгломераты, отложились 2500 млн. лет назад (протерозойская эра). Эта полоса палеороссыпей Южной Африки протягивается на 400 км. Оруденение распространено на глубину до 3,5 км. Золото в рудах ассоциирует с зернами урановых минералов (в основном уранинита). Сейчас в районе Ранда извлекается из недр 52 % мировой доычи золота (около 1000 т в год). Мелкие месторождения типа Ранда обнаружены в Бразилии и в Канаде.

По разведанным запасам золота Россия занимает третье место в мире (после ЮАР и США). Из учтенных Государственным балансом запасов 52% сосредоточены в собственно золоторудных месторож-дениях.

В России основными объектами разработки были и остаются на протяжении 250 лет современные россыпи, хотя месторождения коренного золота выявлены в самых различных геологических формациях от Балтийского щита до складчатых структур Восточной Чукотки. Причем, возрастной диапазон золотоносности очень широк – от архея до кайнозоя.

К древнейшим золотоносным формациям относятся золотокварцевые и золотосульфидные месторождения зеленокаменных поясов позднего архея и складчатых систем раннего протерозоя. На Балтийском щите это месторождение Майское, на Воронежском кристаллическом массиве – Южно-Лебединское, в Становом хребте – Бамское.

Около 23 % запасов золота сосредоточено в месторождениях байкальской тектоно-магматической эпохи. К ним относится крупнейшее коренное месторождение Сухой Лог в Иркутской области, разрабатываемое карьером, а также Олимпиадинское в Красноярском крае.

В каледонскую и герцинскую эпохи сформировалось большинство месторождений Урала (около 20 % общих запасов). Наиболее крупные из них: Березовское, Кочкарское, Гумбейское, Пышминское, Гайское.

Наибольший потенциал золотоносности (около 40% всех запасов) имеют золотоносные провинции киммерийской тектоно-магматической эпохи, месторождения которой приурочены к внешним зонам молодых складчатых систем Яно-Колымской и Чукотской провинций (месторождения Школьное, Покровское, Дарасунское, Балейское).

Золотоносные провинции раннеальпийской эпохи размещаются на крайнем востоке России (Хабаровский край, Магаданская область, Камчатка и Чукотка) и включают более 10 % всех золотых запасов России. Наиболее крупные коренные месторождения этого региона: Карамкенское, Ачинское, Золотое, Аметистовое, Кубакинское, Многовершинное. Перечисленные выше коренные месторождения золота дают лишь около половины добываемого золота, а другая половина извлекается из россыпей этих же территорий.

В целом ресурсный потенциал России в отношении золота оценивается весьма высоко. Россия относится к группе стран лидирующих в области добычи золота и его реализации на мировом рынке. В 2004 г. в Российской Федерации добыто 180 т этого драгоцен-ного металла. Из этого количества 123 тонны добыто в 6 субъектах Федерации: Красноярском и Хабаровском краях, Магаданской, Иркутской, Амурской областях и Якутии. Однако, в области добычи золота есть серьезная и прогрессирующая с каждым годом проблема.

Дело в том, что за 250 лет эксплуатации золотоносных россыпей последние в значительной степени истощились. В настоящее время большинство россыпей имеют запасы менее 500 кг каждая, а среднее содержание металла не превышает 2 г/м³. Общие запасы россыпей катастрофически уменьшаются. Тем не менее, россыпи остаются выгодными объектами промышленной добычи золота, поскольку для их освоения не требуется капитальное строительство и другие крупные затраты, особенно на сложную технологию обогащения руды.

Кроме известных россыпей с подсчитанными запасами существует потенциал попутно извлекаемого золота из песка и песчано-гравийных смесей, которые в промышленно развитых регионах извлекаются в огромном количестве для целей строительства. Чрезвычайно мелкие и тонкие зерна золота в этом материале могут попутно извлекаться в случае применения особых технологий обогащения.Такое тонкодис-персное золото в последние годы обнаружено в песчано-гравийных смесях и строительных песках центральных районов России. Содержание золота находится в интервале от 30 до 600 мг/м³. Прогнозные ресурсы золота в ПГМ и песках на территории Центральной России для 160 месторождений, разрабатываемых для строительных целей, составляют 72 т, в том числе в Московской области 28 т, Смоленской – 20 т (Клюквин и др., 1999). Общие же ресурсы такого попутного золота в песчано-гравийных смесях Русской платформы приближаются к 280 тоннам. В настоящее время разработана схема попутного извлечения золота из песчано-гравийных смесей с помощью отечественного оборудования. В ближайшие годы начнется извлечение этих золотых запасов на мощных ГОКах Центральной России, производящих строительный материал различных фракций крупности из природного песчано-гравийного материала.

Однако, будущее золотодобычи конечно заключается в эксплуатации коренных месторождений золота, которых насчитываются сотни. Наибольшее их количество сконцентрировано на территории Якутии (57), Хабаровского края (19), Красноярского края, Магаданской, Иркутской, Читинской областей (Брайко, Иванов, 2005). Многие из них характеризуются крупными запасами. Например, балансовые запасы месторождения Кубака в Магаданской области приближаются к 10 000 тонн. В 28 субъектах федерации коренных месторождений насчиты-вается более 200. Кроме того на государственном балансе числится более 215 месторождений, в которых золото может извлекаться в комплексе с другими полезными компонентами. Самые крупные место-рождения золота: Сухой лог (Иркутская область), Покровское (Амурская область), Нежданинское (Якутия, запасы 450 т), Олимпиадинское (Красноярский край), Многовершинное (Хабаровский край), Аметистовое (Корякская АО), Кубака, Джульетта, Наталкинское (прогнозные ресурсы 1500 т), Лунное, Дукат (Магаданская область), Зун-Холбинское, Ирокинда (Бурятия), Кочкарское, Светлинское (Челябинская область), Воронцов-ское, Березовское (Свердловская область), Покровское, Маломыр (Амур-ская область, запасы 120 т), Майское (Хакасия), Валунистое (Чукотка), Дарасунское (Читинская область). Почти все они разрабатываются. Кро-ме того, ведутся подготовительные работы к добыче на месторождениях: Купол и Майское (Чукотка), Березитовое (Амурская область), Асачинское и Родниковое (Камчатка), Ведуга (Красноярский край).

В Иркутской области, которое занимает первое место в России по разведанным запасам рудного золота, кроме крупнейшего месторож-дения Сухой Лог, обладающего балансовыми запасами в 1030 т, разве-даны коренные мнсторождения: Западное, Голец Высочайший, Вернин-ское, Первенец, Догалдынское, Центральное, Юбилейное, Невское, Кав-каз, Ергожу, Гурбей. Многие из перечисленных месторождений, в том чи-

сле Сухой Лог, связаны генетически с кварцево-сульфидными жилами в черносланцевых толщах (Иванов и др., 2000).

Значительные ресурсы коренного золота размещены на Северном, Среднем и Южном Урале (Свердловская, Челябинская, Оренбургская области и Республика Башкортостан), где известны 22 месторождения рудного золота, из которых эксплуатируются только 11 (Беневольский и др., 2004). Запасы драгоценного металла здесь составляют 8%, а прогнозные ресурсы -13% от общероссийских. На территории Сверд-ловской области известны 6 коренных месторождений золота. В настоящее время разрабатываются подземным способом Березовское и Крылатовско-Чесноковское. Начато освоение методом подземного выщелачивания Гагарского месторождения. В Пермском крае также есть проявления рудного золота в верховьях р.Вишеры. Прогнозные ресурсы коренного золота составляют здесь 15 т (Даровских, 2004).

Известны коренные месторождения золота и на Приполярном Урале, на территории Ханты-Мансийского автономного округа и Рес-публики Коми (Приполярный Урал). Ресурсы золота этого региона оце-нены в 130 тонн. Промышленное освоение золоторудных месторождений тормозится труднодоступностью этого края.

В последние годы были открыты коренные месторождения золота на Полярном Урале, в пределах Ямало-Ненецкого автономного округа. Уже начата разработка месторождения Новогоднее-Монто в пределах ЯНАО. Месторождение размещается в Собско-Войкарской зоне и приурочено к вулканно-интрузивной ассоциации девонского возраста. Вулканогенно-осадочная толща прорвана гипабиссальными интрузиями диорита. Золото локализовано в кварцевых жилах с сульфидами, а также сопутствует скарново-магнетитовому оруденению. Среднее со-держание золота в кварцевых жилах около 13 г/т, в магнетитовых скар-нах – 17 г/т. Запасы золота по разным категориям оцениваются в 60 т. Прогнозные ресурсы золота в Приполярном и Полярном секторах Урала оцениваются почти в 500 тонн. Ресурсная база золота по некоторым месторождениям этого региона дана в табл.5 ( Беневольский, 2004).

Таблица 5

Структура прогнозных ресурсов коренного золота Приполярного и Полярного Урала (Беневольский и др., 2004)
Субъект РФ Прогнозные ресурсы золота по категориям, т

---------------------------------------------------------------------------------------

Всего Р₁ Р₂ Р₃

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ЯНАО 179 3 26 150

ХМАО 128 19 64 45

Респ.Коми 190 12 63 115

Всего 497 34 153 310

Таблица 6

--------------------------------------------------------------------------------

С₁+С₂ Р₁ Р ₂ Р₃
Ямало-Ненецкий автономный округ

Харбейская площадь - - - 75

Новогодненская площадь - 3 26 -

Месторождение

Новогоднее-Монто 20 - - -

Ханты-Мансийский автономный округ

Хальмерьинский рудный

район 1,5 19 64 -

в т.ч. участок Качаиз - - 15 -

участокТэлаиз 1,5 14 14 -

участок Тынагота - - 30 -

участок Кедровый - - 5 -
Месторождение Сосновое 3,5 19 29 -

Хобеизский рудный район - - - 10

Участок Яраташор - - - 35
Крупные ресурсы золота находятся в комплексных рудах, сосредоточеных в медно-колчеданных и полиметаллических месторож-дениях Среднего и Южного Урала, Алтая и Норильского района.

Сотни тонн коренного золота, связанные с черносланцевой и золотокварцевой формациями прогнозируются на архипелаге Северная Земля. Коренное золото обнаружено на двух крупных южных островах архипелага – Октябрьской революции и Большевик. На первом из них проявления золота с содержанием 3 г/т установлены в окисленных железных рудах и кварцевых жилах, развитых в зонах грейзенизации гранитов. На острове Большевик золото связано с кварцевыми жилами, кварц-карбонатными брекчиями и пиритизированными песчаниками. В кварцевых жилах рудопроявления Грязнуха содержание золота достигает 100 г/т. На изученной площади прогнозные ресурсы до глубины 100 м составляют 500 т металла. Руды Нижне-Литкинского проявления содержат золота 200-1500 г/т. Масса отдельных зерен металла достигает 1 г. Причем, руды легко обогатимые (Самойлов, Ванюшин, Тимкин, 1999).

Коренные месторождения золота на Камчатке группируются в два золоторудных района – Центрально-Камчатский (месторождения: Агинское, Золотое, Бараньевское) и Южно-Камчатский (месторождения: Мутновское, Родниковое, Асачинское). Все они характеризуются высокими содержаниями металла – от 10 до 45 г/т ( Райхлин и др., 2004).

В пределах шельфовых зон Арктики и в Дальневосточных шельфовых зонах обнаружены золотоносные россыпи с содержанием золота от 1 до 3,5 г/м³. Общие прогнозные ресурсы этого металла в шельфовых зонах сопоставимы с ресурсами крупных золотоносных районов континентальной части страны (Иванова, Ушаков, 1998). Потенциал золотоносности шельфовых зон Арктики связан с Таймыро-Североземельской золотоносной провинцией, а в дальневосточном шельфе россыпи золота сосредоточены в районах Приморья, Чукотки и Западной Камчатки. Крупные ресурсы россыпного золота имеются и на Арктическом побережье.

За последние 6 лет добыча золота в России резко возросла. Так в 1998 г. в России было добыто 114646 кг золота, в том числе 50364 кг из коренных месторождений. В 2004 г добыча золота составила 180515 кг, в том числе 85266 кг коренного. Это произошло за счет увеличения числа золотодобывающих предприятий, вовлечения в эксплуатацию крупных коренных месторождений, совершенствования технологии добычи и переработки руды, а также за счет зарубежных инвестиций. В 2004 г. иностранные компании контролировали 18% объема добычи золота. Они владеют контрольным пакетом акций ОАО «Ямалзолото» (месторождение Новогоднее-Монто), «Росдрагмет» (месторождение Майское на Чукотке, Новоширокинское, Тасеевское, Средне-Голготайское в Читинской области), «Бурятзолото» (месторождения: Новофирсовское в Алтайском крае, Маломыр и Березитовое в Амурской области), «Чукотская горно-геологическая компания» (месторождение Купол на Чукотке), «Тревожное зарево» (Асагинское и Родниковое месторождения на Камчатке). Одна из американских компаний ведет интенсивную добычу золота на месторождении Кубака в Магаданской области.

Нельзя забывать и о мощном резерве вторичных запасов золота, особенно в россыпях. За всю историю золотодобычи в России из россыпей извлечено около 10 тыс. тонн этого драгоценного металла, При этом из-за несовершенства технологии и по другим причинам 30% золота осталось в отвалах. Этих вторичных запасов по оценке ЦНИГРИ около 5 тыс. т (Кавчик, 2005). С помощью современной техники и технологии обогащения это золото может быть извлечено.

Дополнительным резервом извлекаемых ресурсов золота являются забалансовые запасы месторождений, отработка которых может осуществляться дешевым методом подземного выщелачивания.

В целом можно сказать, что Россия в начале XXI века имеет крупную резервную сырьевую базу коренного золота, позволяющую в ближайшие годы увеличить добычу этого драгоценного металла в 1,5-2 раза. При современном же уровне добычи запасов коренного золота в России хватит на 100 лет.

В эту группу химических элементов входят 6 металлов: платина, палладий, осмий, иридий, рутений и родий. Все они в значительной степени инертны и редко образуют соединения с другими элементами. В природе они встречаются в самородном виде или в виде смесей типа твердых растворов. Реже они дают соединения с мышьяком, серой и сурьмой. Вот главные минералы платиновой группы:

поликсен Pt,Fe

иридистая платина Pt,Fe,Jr

палладистая платина Pt,Pd

осмистый иридий Os,Jr

ферроплатина Pt,Fe

невьянскит Jr,Os

сперрилит PtAs₂

куперит PtS

стибиопалладинит PdSb

Платиноиды обладают уникальным набором физических и химических свойств: высокой температурой плавления, хорошей электропроводностью, химической стойкостью и способностью поглощать газы. Поэтому из платиноидов изготавливают кислотоупорную и жаропрочную лабораторную аппаратуру, тигли, проволоку, катоды, фильтры и другое оборудование. Платина широко используется в качестве катализатора при производстве бензина, серной и азотной кислот. Мишени из платины являются основной частью рентгеновских аппаратов. Много платины идет для изготовления контактов особо ответственного электрооборудования.

Запасы платиноидов сосредоточены в ЮАР, Канаде, Колумбии, США, России. Генезис первичных месторождений платиноидов магматический. Они связаны с основными и ультраосновными породами. Платиновые минералы хорошо сохраняются в россыпях, образующихся при размыве продуктов разрушения дунитов, пироксенитов, перидотитов, габбро и сульфидных медно-никелевых руд.

В Мурманской области установлено содержание металлов платиновой группы во всех расслоенных гипербазит-базитовых массивах. В пределах Мончегорского плутона платиноиды известны на медно-никелевом месторождении Ниттис-Кумужья-Травяная. Вторым объектом являются габброиды Федорово-Панского массива площадью 250 кв. км. Содержание металлов платиновой группы (МПГ) в некоторых пробах достигает 12 г/т.

В Карелии в расслоенных интрузиях и в протерозойских черносланцевых комплексах Онежского прогиба обнаружены десятки рудопроявлений металлов платиновой группы с содержанием до 2 г/т. Здесь известны Аганозерское месторождение хромитов и платиноидов и Пудожгорское месторождение комплексных титан-ванадий-медных руд, включающих платиноиды (Булавин, 1996). В республике есть месторождение Средняя Падма комплексных руд, содержащих в промышленной концентрации: ванадий (2,35% окиси ванадия); уран (0.07%); молибден (0.022%); медь (0,04%); золото (0,2 г\т); палладий (0,29 г\т). Запасы золота составляют 729 кг, палладия – 1346 кг (Булавин, 1996).

На Среднем Урале металлы платиновой группы попутно извлекаются из руд Волковского медно-железо-ванадиевого месторождения.

Эти два редких металла называют элементами-близнецами. Они близки по химическим и техническим свойствам, а в природе встречаются всегда вместе.

Ниобий и тантал отличаются высокой тугоплавкостью. Температура их плавления соответственно равна 2996⁰С и 2415⁰С. Химическая устойчивость их превосходит золото, так как они не растворяются даже в «царской водке». Все эти свойства позволяют применять данные металлы для изготовления нержавеющих, кислотоупорных, жаропрочных сталей и сверхтвердых сплавов. Жаропрочные стали с ниобием применяют в турбинах ракетных двигателей, а на основе тантала сейчас созданы материалы, выдерживающие температуру 4400⁰С. В электронике тантал просто незаменим – из него делают миниатюрные конденсаторы для компьютеров, ракет, спутников и космических кораблей. Как кислотоупорный материал тантал заменяет платину и золото. Оба элемента включены в «Перечень основных видов стратегического минерального сырья». Масштабы использования весьма дорогой ниобиевой и танталовой продукции целиком определяются спросом на нее аэрокосмической, оборонной и атомной промышленности. В последние годы все возрастает использование тантала в хирургии, поскольку этот металл хорошо сживляется с тканями человеческого организма.

Минералов ниобия и тантала насчитывается около 30, но промышленное значение имеют только четыре:

колумбит (Fe,Mn) (Nb,Ta)₂O₆

танталит (Fe,Mn) (Ta,Nb)₂О₆

пирохлор (Na,Ca)₂ Nb₂O₆ ∙ (ОН,F)

лопарит (Сa,Na,Ce) (Ti,Nb)₂О₆

Среди генетических типов промышленных месторождений ниобия и тантала выделяются: магматические, пегматитовые и метасоматические. Кроме того минералы ниобия и тантала хорошо сохраняются в россыпях.

Россия обладает значительными запасами ниобия и тантала и в этом качестве находится на втором месте после Бразилии. Учтенные государством запасы размещаются в Мурманской, Свердловской, Челябинской, Иркутской и Читинской областях, Республике Коми, Республике Тыва, Республике Саха (Якутии).

Государственным балансом учтены запасы 18 месторождений ниобия и тантала. Однако в большинстве объектов запасы неактивны из-за низкого содержания полезных компонентов. Основные месторождения ниобия и тантала приведены в таблице 7.

Таблица 7

Перечень главных месторождений ниобия и тантала России (Кудрин, Чистов, 1997; 1999 с добавлениями автора)
Месторож. Тип руды Содержание Перспективы

полезных промышленного

компонентов,% освоения

Мурманская область
Ловозерское Комплексный Nb-Ta c редкими Nb – 0,24 Отрабатывается

землями и Ti в лопаритсодер- Ta - 0,018 на грани рента-

жащих нефелиновых сиенитах TR- 1,2 бельности.
Вороньетунд- Nb-Ta c Be, Cs, Li в гранитных Возможна отраб.

ровское пегматитах вахтовым метод.

Полмостунд- гранитных пегматитах объекты

ровское
Неске-Вара КомплексныйTa-Nb c фосфором Резервный

в карбонатитах объект

землями в нефтеносных песчаниках промышленная

отработка

Свердловская область
Липовый Лог и Танталовый с бериллием в гра- Отработка

другие в Адуй- нитных пегматитах прекращена

ском рудном из-за нерент.

поле

циркони- ем и редкими землями Ta – 0,015 дальнего

в щелочных метасоматитах TR – 1,2 резерва


Иркутская область
Белозиминское Комплексный Nb-Ta c фосфором Nb – 1,5 Резервный

и редкими землями в коре

выветривания карбонатитов

Среднезиминс- Комплексный Nb-Ta в альбититах Перспективн.

кое и карбонатитах
Вишняковское Танталовый с литием и цезием Объект

в гранитных пегматитах первой

очереди
Гольцовое Комплексный тантал-литиевый в Резервный

гранитных пегматитах объект

Урикское в гранитных пегматитах дальнего

резерва
Большетагнин- Комплексное ниобий-танталовое Nb – 1,0 Резервный

ское в карбонатитах объект

в нефелиновых сиенитах

гранитах прекращегна

из-за нерент.
Ачиканский То же Резерв Орлов-

участок ского ГОКа

Этыкинское Комплексный тантал-литиевый Готовится к

в гранитных пегматитах отработке

с итттрием, цирконием и редкими Ta - 0,02 первой землями в щелочных метасоматитах TR- 0,25 очереди

с редкими землями в коре выветри- TR первой

вания карбонатитов очереди
Красноярский край
Татарское Комплексное ниобий-танталовое Nb – 0,7 Готовится

в коре выветривания карбонатитов к отработке

Государственным балансом учтены также несколько разведанных месторождений с забалансовыми запасами. К ним относятся: Малокулиндинское (Читинская область), Арысканское (Республика Тыва), Тайкеу, Лонгот-Юганское и Усть-Мраморное (Ямало-Ненецкий автономный округ).

Прогнозные ресурсы тантала оценениваются в 170 тыс. т (Кудрин, Чистов, 1997). Ресурсы категорий Р₁ и Р₂ сосредоточены в рудных полях разведанных месторождений. Ресурсы категории Р₃ относятся к новым объектам Приморского края, Республики Алтай, Магаданской, Иркутской и Мурманской областей (Кудрин, Чистов, 1997).

В настоящее время руды ниобия и тантала добываются только на двух горно-обогатительных предприятиях – Вишневогорском и Ловозерском. Концентраты Ловозерского ГОКа перерабатываются на Соликамском магниевом заводе. Ниобиевая и танталовая продукция в основном экспортируется по причине небольшого спроса внутри России (Кудрин, Чистов, 1997).