SULFIDE ORE MINERALIZATION OF THE URANIUM-MOLYBDENUM-RHENIUM BRIKETNO-ZHELTUKHINSKOE DEPOSIT (MOSCOW BASIN)

Cover Page

Abstract


The article presents new data on mineralogy of the ores of U-Mo-Re Briketno-Zheltukhinskoe Deposit hosted in terrigenous rocks. Sulfides, mainly presented by pyrite, have been studied. Previously unknown mineral forms, such as Se-pyrite, iron selenide - dzharkenite and chalcopyrite, have been found.


Введение Как известно, в СССР добыча рения производилась в Казахстане из медистых песчаников Джезказганского месторождения, а также в Узбекистане и Армении - на медно-молибденовых месторождениях. После распада СССР возникла необходимость восстановления и развития добычи этого редкого (кларк Re 1·10 -7 %) и остродефицитного элемента, поскольку для удовлетворения нужд промышленности Россия вынуждена импортировать рений [1]. Одним из источников рения являются гидрогенные месторождения урана песчаникового типа (по классификации МАГАТЭ), где рений добывается как компонент сопутствующий урану, методом скважинного подземного выщелачивания [2]. В ходе оценочных работ с 2013 по 2015 гг., проводимых ФГУП «ИМГРЭ» (с участием автора), было открыто, и в 2016 г. впервые в стране поставлено на баланс, месторождение рения - гидрогенное уран-молибден-рениевое Брикетно-Желтухинское месторождение в Рязанской области [3]. Данное месторождение имеет выгодную географическую позицию для дальнейшей эксплуатации. Оно расположено в Скопинском районе Рязанской области в 16 км от Скопинского гидрометаллургического завода, ныне не работающего, где по проекту «Гиредмета» предполагается организовать производство рения. По площади месторождения проходит федеральная трасса М6 «Каспий». В непосредственной близости от объекта проходят высоковольтная линия электропередач и железнодорожная ветка Узловая - Ряжск. Геологическое строение месторождения Рениевое оруденение на Брикетно-Желтухинском месторождении локализовано в палеорусловых песчаных отложениях бобриковского горизонта каменноугольного возраста, залегающих на известняках и перекрытых более молодыми неоген-четвертичными песками и глинами мощностью 40-50 м. Рудоносная толща представлена мелко-среднезернистыми аллювиальными кварцевыми песками, обогащенными органическим детритом и содержащими рассеянные скопления сульфидов. Весь разрез этой толщи характеризуется содержаниями Re > 0,01 г/т. Максимальные содержания Re зафиксированы в пропластках угля и глин (10-89 г/т). В песках содержания Re достигают 10-50 г/т (рис. 1) [4; 5]. По результатам бурения оценочных скважин в пределах изученной площади было выделено единое рудное тело с содержанием Re > 0,1 г/т, площадная продуктивность Re достигает 57 г/м 2 . Мощность рудной залежи достигает 30 м, поперечный размер - до 500 м (рис. 2). Подрудная карбонатная толща сложена чередованием пачек темно-серых известняков с прослоями глин и мергелей, между которыми в ряде случаев отмечаются постепенные переходы. Карбонатная толща представляет собой известняки, местами магнезиальные. В них также встречается сульфидная минерализация в виде тонких прослойков, примазок по напластованию и зеркалам скольжения [4]. Установлено два типа рудоносных пород, содержащих оруденение: первый тип - алевропесчаные разности, обогащенные сульфидами, второй тип - угли, также содержащие сульфиды. Логично полагать, что рений и другие рудные элементы (уран, молибден) ассоциируют либо с сульфидами, либо с органическим веществом пород. Рис. 1. Re-содержащие пески в разрезе Брикетно-Желтухинского месторождения [4]: N-Q - перекрывающие глины и пески; C 1 - рудовмещающие пески; D 3 - подстилающие известняки; А, Б - отметки на плане (рис. 2) [Fig. 1. Re-containing sands in the cross-section of Briketno-Zheltukhinskoe deposit [4]: N-Q - overlying clay and sands; C 1 - ore-bearing sands; D 3 - underlying limestones; А, Б - mark on the plan Fig. 2] Рис. 2. План площадной продуктивности Брикетно-Желтухинского месторождения [4]: 1 - изолинии площадной продуктивности рениевых рудных тел (Re, г/м 2 ); 2 - скважины; 3 - линия разреза рис. 1 [Fig. 2. Plan of areal productivity of Briketno-Zheltukhinskoe deposit [4]: 1 - isolines of areal productivity of rhenium ore bodies (Re, g/m 2 ); 2 - boreholes; 3 - section line Fig. 1] Минеральный состав Изучение песчаных и алевропесчаных пород под бинокуляром показало, что зерна представлены преимущественно кварцем (80-90 об.%). Представительные пробы рудоносных песков были расситованы на гранулометрические фракции. Минералы тяжелой фракции представлены преимущественно цирконом, ильменитом, монацитом, рутилом, второстепенные - сульфидами (в основном пирит). Ранее присутствие рения в сульфидах было установлено, в частности, на Бельском уран-молибден-рениевом месторождением в Тверской области [6], также приуроченном к угленосным отложениям нижнего карбона Подмосковного угленосного бассейна. По литературным данным примесь рения известна в молибдените и сульфидах меди. Рений может накапливаться в органическом веществе углей, в рассеянном органическом веществе углеродистых сланцев, в нефтях и битумах. Для исследований взята гранулометрическая фракция рудоносных песков размером -0,25-+0,1. После выделения сульфидов с помощью тяжелых жидкостей из слабоэлектромагнитной фракции и проб исходных песков сделаны запрессовки. Сульфиды изучены методом аналитической сканирующей электронной микроскопии (АСЭМ) на микроскопе JSM-5610 с аналитическим энергодисперсионным спектрометром в ИГЕМ РАН [7]. Установлено несколько форм пиритовых образований. В изученной фракции преобладает массивный кристаллически-зернистый пирит, нередко цементирующий кристаллы кварца и пирита. Также отмечена примесь селена в составе пирита (до 8 мас.%) (рис. 3). Часто встречаются фрамбоиды пирита (3-8 мкм), эпизодически встречаются пиритизированные органические остатки трубчато-волокнистой формы (ископаемая флора?) с углеродистым веществом (рис. 4, а). Редко встречаются очень мелкие обломки халькопирита (рис. 4, б). Рис. 3. Кристалл пирита с примесью селена в агрегате пирита с примазками алюмосиликатов. Справа - спектр состава и результат анализа (здесь и далее микрофотографии BSE) [Fig. 3. Crystal of pyrite with admixture of selenium in the aggregate of pyrite with adhesions of aluminosilicates. Right - spectrum of the composition and the result of the analysis (hereinafter micrographs BSE)] Рис. 4. Формы пиритовых образований: а - пористый агрегат пирита трубчатоволокнистого строения; б - халькопирит (светлое) между обломков алюмосиликатов [Fig. 4. Forms of pyrite formations: a - porous aggregate of pyrite with tubular fibrous structure; b - chalcopyrite (light) between the fragments of aluminosilicates] Следует отметить находку фосфата церия (моноцит - предположительная диагностика) в виде округлого включения на поверхности измененного ильменита (рис. 5). В его составе, помимо редкоземельных элементов, отмечено до 6 мас.% тория. В представительных рудных пробах песков установлена ранее неизвестная на данном месторождении минеральная форма селена - селенид железа - джаркенит с идеализированной формулой FeSe 2 (рис. 6). В составе минерала отмечены примеси кобальта (до 2 мас.%) и никеля (до 1,6 мас.%). Расчет анализов состава привел к формуле (Fe 0,85 Co 0,06 Ni 0,05 ) 0,96 Se 2,04 . Рис. 5. Окатанное зерно ильменита с пиритовой каемкой. Яркое микровключение - моноцит. Справа - спектр состава и результат анализа [Fig. 5. Rounded ilmenite grain with pyrite rim. Bright microinclusion - monоzite. Right - spectrum of the composition and the result of the analysis] Рис. 6. Джаркенит (яркое) в ассоциации с пиритом (серое); в верхней части снимка - фрамбоид пирита. Справа - спектр состава и результат анализа джаркенита [Fig. 6. Dzharkenite (bright) in association with pyrite (grey); Framboids of pyrite is in the upper part of the image. Right - spectrum of the composition and the result of the analysis dzharkenite] ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенного исследования дополнены данные о сульфидной минерализации руд U-Mo-Re Брикетно-Желтухинского месторождения, в основном представленной пиритом. Встречены различные морфологические типы пирита: кристаллы и зернистые массы, фрамбоиды, трубчато-волокнистые псевдоморфозы по ископаемой древесине. Впервые, для данного месторождения, установлены минералы джаркенит (FeSe 2 ), халькопирит и селенистый пирит (7,7-8,1 мас.%). Минерал джаркенит является носителем кобальта (1-2 мас.%) и никеля (1-1,6 мас.%). Для обнаружения молибденовой и рениевой минерализации предполагается дальнейшее изучение скоплений углистого детрита.

P E Kaylachakov

Peoples’ Friendship University of Russia; Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: KPlaton@yandex.ru
Miklukho-Maklaya str., 6, Moscow, Russia, 117198; Staromonetny per., 35, Moscow, Russia, 119017

Kaylachakov Platon Eduardovich, Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Science. Research interests: Geology of ore deposits, Geochemistry, Mineralogy, Rare elements.

  • Bortnikov N.S., Volkov A.V., Galyamov A.L., Vikent’ev I.V., Aristov V.V., Lalomov A.V., Murashov K.Y. Mineral resources of high-tech metals in Russia: State of the art and outlook. Geology of Ore Deposits. 2016. Vol. 58. No. 2. P. 83—103.
  • Kul’tian Yu.V., Novgorodtsev A.A., Fomenko A.E., Vasyuta O.N., Altunin O.V. Estimation of possibility of development of complex uranium-molybdenum-rhenium deposit via underground leaching. Mining journal. 2007. No. 6. P. 47—51.
  • Spiridonov I.G., Kilipko V.A., Levchenko E.N., Klyucharev D.S. The main goals of geochemical mapping and a search of non-conventional sources of rare metal raw materials. Exploration and protection of mineral resources. 2016. No. 9. P. 115—122.
  • Karas S.A., Kremenetskiy A.A., Orlov S.Yu., Kultin Yu.V., Shlychkova T.B., Kailachakov P.E. New geological-industrial type hydrogenous rhenium deposits: Geology and ISL mining technology. Trudy mezhd. Conf. “Rhenium, tungsten, molybdenum-2016. Scientific research, technological development, industrial application”. M.: Gintsvetmet, 2016. P. 78—82.
  • Kailachakov P.E. Features of the geological structure metal Briketno-Zheltukhinskoe deposit. XXIX international scientific-practical conference “Fundamental and applied researches: challenges and results”. Novosibirsk, 2016. P. 24—29.
  • Kremenetskiy A.A., Luneva N.V., Kulikova I.M. Belskoe Re-Mo-U deposit: mineralogical and geochemical characteristics, conditions of formation, technology of rhenium extraction. Exploration and protection of mineral resources. 2011. No. 6. P. 33—40.
  • Doynikova O.A. The Mineralogy of the uranium recovery zone of hypergenesis (according to electron microscopy). M.: FIZMATLIT, 2012. 215 p.

Views

Abstract - 1412

PDF (Russian) - 169


Copyright (c) 2017 Kaylachakov P.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.