Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ результатов регрессионного моделирования рудного телауртитов 10
1.1 Методы обработки геологической информации 11
1.1.1 Классификация и особенности применения математических методов 11
1.1.2 Компьютерная реализация моделей геологических объектов 16
1.2 Исходные данные об объекте исследования 19
1.2.1. Краткая геологическая характеристика Кия-Шалтырского месторождения 19
1.2.2. Исходные данные для моделирования 21
1.3 Построение регрессионной модели и анализ воспроизводимости результатов... 26
1.3.1 Описание программного комплекса «Модель» 28
1.3.2 Алгоритм 30
1.3.3 Проверка Модели 33
1.4 Решение задач прогноза на флангах и глубоких горизонтах 38
1.4.1 Прогноз химического состава нефелиновой руды 38
1.4.2 Прогноз распределения благороднометального оруденения 43
1.4.3 Достоверность прогнозирования 47
2 Анализ структуры распределения петрогенных элементов в уртитовом теле 53
2.1 Методика 55
2.1.1 Предпосылки для применения вейвлет-преобразования 55
2.1.2 Исходные данные и методика 56
2.1.3 Интерпретация полученных результатов 58
2.1.4 Пространственный анализ глинозёмистой и железистой ассоциации 62
2.2 Сопоставление полученных результатов с имеющимися геологическими материалами о месторождении 66
2.2.1 Особенности строения рудного тела 66
2.2.2 Анализ участков повышенной железистости и результатов магнитометрической съемки 75
2.3 Вопросы генезиса с учетом выделенной неоднородности в строении рудного тела. 81
3 Золотоплатиноносность нефелиновых пород 96
3.1 Анализ сведений по благороднометальной минерализации щелочных пород 96
3.2 Изучение распространенности золота в районе исследования 100
3.2.1 Рудное золото 100
3.2.2 Россыпное золото 102
3.2.3 Источники золотоносных россыпей 104
3.3 Методика отбора и обработки проб на благородные металлы 106
3.4 Минералогия нефелиновых пород 110
3.4.1 Породообразующие минералы 110
3.4.2 Рудные минералы 114
3.5 Минеральные ассоциации благороднометального комплекса 126
4 Оценка перспектив попутной добычи благородных металлов из нефелиновых пород 133
4.1 Технология производства глинозёма и варианты попутного извлечения благородных металлов 134
4.2 Оценка прогнозных ресурсов благородных металлов 140
4.3 Анализ рынков алюминия и благородных металлов 141
4.3.1 Алюминий 141
4.3.2 Золото 142
4.3.3 Металлы группы платины 143
4.4 Расчет экономической эффективности извлечения благородных металлов 145
Заключение 149
- Исходные данные об объекте исследования
- Сопоставление полученных результатов с имеющимися геологическими материалами о месторождении
- Изучение распространенности золота в районе исследования
- Анализ рынков алюминия и благородных металлов
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Кия-Шалтырское месторождение ур-тита отрабатывается с 1970 г в качестве руды для получения глинозёма. Основные исследования на месторождении были проведены в период с 1950 по 1980 гг. Внимание вновь привлечено к данному объекту в связи с обнаружением благородных металлов в нефелиновых породах Сибири, в том числе и в Кия-Шалтырском месторождении [90].
Актуальность темы связана с перспективами попутной добычи благородных металлов (Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Ru) из нефелиновых пород Кия-Шалтырского месторождения. Важными являются вопросы уточнения генезиса уртитов и строения рудного тела, выявления участков с повышенной благороднометальной минерализацией, а также задачи прогноза и управления качеством нефелиновой руды на основе современных компьютерных технологий.
Цель работы заключается в исследовании рудного тела уртитов для выявления участков локализации повышенных концентраций благородных металлов и изучения неоднородности распределения петрогенных компонентов нефелиновой руды. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Исследовать геологическое строение рудного тела в пределах отрабатываемых горизонтов и изучить минеральный состав пород в шлифах и аншлифах, сопоставить его с результатами анализов на благородные металлы.
Разработать методику для интерпретации пространственного распределения основных компонентов нефелиновой руды и благородных металлов по результатам многомерного регрессионного моделирования данных силикатного анализа.
Выявить особенности расположения участков месторождения с богатой нефелиновой рудой и повышенными концентрациями благородных металлов для прогноза и управления качеством руды.
Исходный материал и личный вклад в решение проблемы. В работе обобщены материалы, собранные автором при проведении полевых работ и камеральных исследований на Кия-Шалтырском месторождении в период с 1998 по 2003 гг.
Лично автором в процессе полевых работ проведена документация бортов карьера и опробование горных пород и руд. Отобрано 26 крупнообъёмных проб из уртитового тела и ассоциирующих с ним пород. Составлена выборка результатов силикатных анализов, по данным эксплуатационного опробования карьера, в количестве 11514 проб с привязкой в координатах пространства. Построены модели месторождения в продольном (вертикальная продольная проекция), поперечном (4 горизонта) и вертикальном (9 разрезов) сечениях. Собрана и изучена коллекция пород Кия-Шалтырского месторождения уртитов.
В камеральный период автором разработана электронная база данных по месторождению, проведена статистическая обработка численной информации. Сформулированы содержательные задачи для компьютерного моделирования данных силикатного анализа по Кия-Шалтырскому месторождению. Выполнена интерпретация полученных результатов с позиций петрологии и рудничной геологии.
Автором произведено петрографическое изучение уртитов и, ассоциирующих с ними пород, по 112 шлифам и 129аншлифам. Сделан системный анализ геологической, минералого-петрографической, геохимической и геофизической информации по месторождению. В работе применены результаты следующих анализов: спектрохимического на Au, Pt и Pd (144 пробы); пробирного анализа на Аи и Ag (26 проб); силикатного анализа на главные петрогенные оксиды (более 100 000 элементоопределений); химического анализа серы (26 проб) и микрозондо-вое определение состава рудных минералов (68 анализов).
Методика исследований. Для решения поставленных задач применен комплексный подход к анализу данных с целью наиболее полного учёта геологической, геохимической, математической, петрологической и геофизической информации.
Теоретическая база исследований включает применение методики регрессионного моделирования и статистической обработки численной информации,
лабораторные методы кристаллооптических исследований пород, парагенетиче-
ский анализ рудных минеральных ассоциаций. В диссертации использованы ме
тоды спектрохимического, пробирного, силикатного, химического и микрозондо-
вого анализов состава пород и руд.
При решении поставленных задач применялся комплекс методов, ряд иссле-
<> дований проведён совместно со специалистами в области физико-математических и
экономических наук:
- компьютерное моделирование, построение регрессионных моделей компонен
тов нефелиновой руды, разработка экспертной системы и вейвлет-анализ дан
ных - с кандидатами физико-математических наук К.В. Симоновым и
В.А. Охониным, аспирантом С.А. Перетокиным (ИВТ СО РАН);
**' - экономическая оценка попутного извлечения благородных металлов - с
С.Л. Кавицким (ОАО «Красноярскгеология») и канд. экономических наук М.Т. Ковалевой (КГАЦМ и 3);
- аналитические работы проведены в центральной лаборатории Западно-
* Сибирского геологического управления г. Новокузнецка (спектрохимический
и химический анализы), в лаборатории Ачинского глинозёмного комбината (силикатные анализы); в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН г. Новосибирска (микрозондовые анализы) совместно с Ю.Г. Лаврентьевым и В.А. Акимцевым.
Защищаемые положения.
» 1. Разработана методика интерпретации результатов регрессионного моделиро-
вания рудного тела уртитов Кия-Шалтырского месторождения. Анализ моде
ли позволяет оперативно оценить форму, внутреннее строение интрузии и
прогнозировать состав нефелиновой руды на глубину.
2. Уртитовое тело Кия-Шалтырского месторождения характеризуется неодно-
' родным строением по глубине и латерали. Неоднородность по глубине выра-
жается чередованием слоев глинозёмистой (AI2O3, K20+Na20, Si02) и железистой (РегОз, MgO, CaO, SO3, п.п.п.) ассоциаций элементов. Латеральная изменчивость рудного тела прослеживается в увеличении с юга на север
мощности тела уртитов и величины комплексного показателя качества нефелиновой руды. 3. Благороднометальная минерализация нефелиновых пород связана с элементами железистой ассоциации и рудными минералами магматического и мета-соматического этапов петрогенеза. Локализованное оруденение контролируется положительными аномалиями магнитного поля и приурочено к породам, содержащим графит и пирротин.
Научная новизна работы.
*
Разработана методика интерпретации регрессионной модели Кия-Шалтырского месторождения для анализа неоднородности строения рудного тела, которая основывается на решении задачи прогноза концентраций компонентов нефелиновой руды и благородных металлов на глубину.
Установлено, что повышенные концентрации благородных металлов ассоциируют с компонентами, ухудшающими качество нефелиновой руды, и пространственно совпадают с положительными аномалиями магнитного поля.
Практическая ценность работы.
Регрессионное моделирование позволяет оперативно осуществлять анализ и прогноз состава нефелиновой руды по результатам эксплуатационного опробования, что весьма актуально при планировании горных работ и подсчете запасов по блокам отработки.
Нефелиновая руда содержит примесь благородных металлов, которые имеют высокую ценность и связаны с компонентами руды, ухудшающими качество алюминия. Показаны возможности их попутного извлечения с экспертной оценкой экономического эффекта.
Проведенные исследования позволяют разработать пути оптимизации производственных решений, связанных с ухудшением качества нефелиновой руды с глубиной, отставанием вскрышных работ и, соответственно, увеличением себестоимости глинозёмного производства. Эти вопросы важны для планирования деятельности рудника и финансового состояния Ачинского глинозёмного комбината.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных международных и всероссийских конференциях, совещаниях и симпозиумах. Основные результаты исследований были представлены, в частности, на Общероссийском семинаре «Платина в геологических формациях Сибири» (Красноярск, 2001); на Втором международном симпозиуме «Золото Сибири: геология, геохимия, технология, экономика» (Красноярск, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции и выставке «Достижения науки и техники — развитию Сибирских регионов» (Красноярск, 2003); на Первой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2002); на V Международном симпозиуме «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2001); на конференции молодых ученых, посвященной 10-летию ИВТ СО РАН «Информационные технологии, задачи поддержки принятия решений» и на конференции молодых ученых по математике, математическому моделированию и информатике, ИВТ СО РАН (Новосибирск, 2000 и 2001); на научной конференции посвященной 125-летию основания ТГУ и 70-летию образования ГГФ «Проблемы геологии и географии Сибири» (Томск, 2003).
Основные положения диссертации обсуждались на техническом совещании Кия-Шалтырского нефелинового рудника (п. Белогорск, Кемеровской области) и на совместных заседаниях кафедр «Геологии, минералогии и петрографии» и «Геологии месторождений и методики разведки» ГОУ ВПО «КГАЦМ и 3».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных трудов, в том числе 8 статей и тезисы трех докладов конференции.
Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 172 страницы, состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, включающего 152 наименования, содержит 18 таблиц, 32 рисунка и 3 приложения.
В первой главе рассмотрены предпосылки применения, методика и интерпретация результатов регрессионного моделирования уртитового тела Кия-Шалтырского месторождения.
Вторая глава посвящена изучению неоднородности внутреннего строения рудного тела по силикатным анализам нефелиновой руды. Представлены результаты специального интегрального преобразования концентраций компонентов руды и их сопоставление с геологическими материалами по месторождению. Рассмотрены вопросы генезиса интрузии уртитов.
В третьей главе обобщены сведения по золотоплатиноносности нефелиновых пород, минеральному и химическому составу нефелиновой руды массива, с выделением ассоциации благороднометального комплекса.
В четвертой главе приведены результаты экспертной экономической оценки попутного извлечения благородных металлов в глинозёмном производстве.
Благодарности. Диссертационная работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора A.M. Сазонова, которому автор выражает свою искреннюю благодарность. Успешному выполнению работы способствовала совместная работа с кандидатом физико-математических наук К.В. Симоновым и консультации с кандидатами геолого-минералогических наук СИ. Леонтьевым, Л.П. Костененко и Е.К. Коляго. Автор признателен за содействие в сборе диссертационных материалов геологам Кия-Шалтырского нефелинового рудника Н.Н. Садкину и А.Ю. Сазыкину, а также сотрудникам РЭП «Мартайга», особенно Ю.П. Петелину.
Исходные данные об объекте исследования
Для более целостного и объективного восприятия результатов компьютерного регрессионного моделирования Кия-Шалтырского месторождения, приведем сначала краткие сведения о геологическом строении изучаемого объекта и описание данных заложенных в основу модели. 1.2.1. Краткая геологическая характеристика Кия-Шалтырского месторождения Кия-Шалтырский массив представляет собой сложно построенное штокообразное тело, залегающее среди нижнекембрийских, преимущественно карбонатных отложений усинской (с востока) и усть-кундатской свиты (с запада). Массив характеризуется сложным зональным строением, в плане имеет W-образную форму вытянутую в субмеридиональном направлении (рис. 1.1), занимает площадь 2,1 км2. Главные петрографические разности пород интрузии образуют три ветви, сменяющие друг друга с запада на восток: уртиты, мезократовое разнозернистое габбро и лейкократовое трахитоидное габбро.
Контакты с вмещающими породами крутые, близкие к вертикальным, несогласные. Термальное воздействие плутона на вмещающие породы прослеживается на расстоянии 200 - 300 м от контактов, главным образом в направлении простирания вмещающих толщ, выражается в мраморизации и ороговиковании пород усинской и усть-кундатской свит нижнего кембрия. Важное промышленное значение имеют уртиты, как высококачественная руда на глинозём. Они образуют обособленное в юго-западной части массива тело, подковообразной асимметричной в плане формы, вытянутое в северозападном направлении. Его длина по простиранию 2,3 км, ширина 20-210 м, средняя мощность 120 м, площадь выхода на поверхность 0,31 км . В вертикальном разрезе тело уртитов имеет клиновидную форму, ограничено скважинами колонкового бурения. В северной и центральной частях рудного тела глубина скважин составляет 550 - 760 м, в южной - 890 м. Среди уртитов отмечаются крупные обособления и жилообразные тела пег-матоидных ийолитов, их контакты как постепенные, так и резкие. Контактовые поверхности тела уртитов с вмещающими породами плавно изогнуты и осложнены послойными или секущими апофизами. В эндоконтактовых зонах широко развиты гибридные образования: мельтейгиты, якупирангиты, полевошпатовые разности уртитов и ийолитов. В экзоконтактах образуются скарны, скарнированные известняки, мрамора и роговики. Контакт уртитов с габбро сложен нефелинсо-держащими габброидами - тералитами. Породы зоны контакта имеют шлирово-такситовый, полосчатый облик и неравномерно-зернистое строение. Внутри уртитового тела выделяется три системы даек, две из них - диагональные, а третья система субмеридиональна. Пространственная ориентировка даек север-северо-восточная, север-северо-западная и субмеридиональная совпадает с простиранием основных структур Кузнецкого Алатау.
Преимущественное развитие получили дайки север-северо-восточного простирания, образованные диабазовыми порфиритами и камптонитами (мощность 1-1,5 м, протяженность 150-200 м). Дайки ийолит-порфиров, ийолитов и микроийоли-тов, близки по составу к уртитам, самые крупные из них (мощность до 10 м, протяженность до 1000 м) расположены на севере и в центре рудного тела. Многие дайки север-северо-восточного простирания сопровождаются тектоническими зонами. Исходные данные для моделирования Сбор исходной информации о составе руды и предварительная обработка данных представляют собой первый базовый этап работы, который во многом определяет успех в целом. Именно качество составленной выборки влияет на достоверность прогноза распределения рудных компонентов в пространстве, чем выше степень однородности данных и плотнее сеть расположения проб, тем надежнее прогноз. Величина перечисленных параметров зависит от постановки решаемых задач. Данная выборка первоначально составлена для научно-исследовательских, а не производственных целей.
В основу компьютерной модели рудного тела уртитов заложена первичная количественная информация, определяющая качество нефелиновой руды - это результаты силикатных анализов по шламу скважин, получаемые в процессе эксплуатации месторождения. Пробы, характеризующие тело уртитов от поверхности до горизонта 780 - 840 м (интервал 160 м), отобраны по регулярной сети в количестве 11 тысяч, что составляет около 20 % от всех проб, имеющихся на Кия-Шалтырском руднике. Каждая проба содержит результаты силикатного анализа на основные компоненты, слагающие нефелиновую руду: глинозём, кремнезем, щелочи (К20, Na20), Fe203, CaO, MgO, S03 и ппп. Таким образом, мы получили массив, содержащий примерно 100 000 элементоопределений силикатного анализа, которые распределены по равномерной сети в пределах рудного тела (рис. 1.2). В качестве опорных элементов сети выбраны профиля (вертикальные разрезы рудного тела) и уступы (горизонтальные разрезы рудного тела или планы уступов). Всего в выборку включено 9 профилей и 4 уступа. Профиля отстоят на расстоянии 190 - 200 м друг от друга, с севера на юг и нумеруются в следующем порядке: -X, -VIII, -VI, -IV, -И, 0, +11, +IV, +VI, в выборку включены все пробы попавшие на разрез. Уступы нумеруются сверху вниз по мере отработки рудного тела, с указанием абсолютных высотных отметок: уступ VI (гор. 930 - 940 м), уступ X (гор. 890 - 900 м), уступ XV (гор. 840 - 850 м), уступ XXI (гор. 780 - 790 м). Точкой опробования условно принята скважина диаметром 250 мм и глубиной 10 м, а пробой является шлам пробуренной скважины, который проанализирован на основные петрогенные оксиды в лаборатории Ачинского глинозёмного комбината. Скважины отстоят друг от друга на расстоянии 6-7 м, таким образом, получаем блоки отработки примерно 7 х 7 х 10 метров. При компьютерном моделировании, для удобства расчетов и визуализации результатов, размер элементарной ячейки принят 7 х 7x7 м, с перераспределением всех имевшихся проб по регулярной сети.
Сопоставление полученных результатов с имеющимися геологическими материалами о месторождении
Достоверность результатов специального интегрального преобразования численной информации о составе нефелиновой руды и произведенную интерпретацию, логичность сделанных выводов необходимо проверить путем сопоставления с качественными характеристиками изучаемого объекта, полученными различными способами и разными исследователями.Особенности строения рудного тела. Рудное тело уртитов в вертикальном разрезе имеет клиновидную форму (рис. 2.4), оконтурено скважинами колонкового бурения. В северной и центральной частях рудного тела глубина скважин составляет 550 - 760 м, в южной - 890 м.
Нижняя граница рудного тела с вмещающими породами неоднократно изменялась по данным различных исследователей. С помощью проведенных геофизических работ в 1958 - 1969 годы нижняя граница рудного тела не установлена. В процессе геологоразведочных работ, проведенных под руководством A.M. Прусевича в 1957-1959 гг. [149] были пробурены колонковые скважины (см. табл. 2.5). Рудное тело представлено в аксонометрической проекции, его форма близка к трапеции, слегка сужающейся от поверхности к горизонту 250 м. Предполагалось, что тело уртитов монолитное однородное, слабо выклинивается с глубиной и средняя концентрация глинозёма в руде составляет 27,99 % и не существенно снижается с глубиной (табл. 2.3). Как вытекает из таблицы, расхождения в качестве руд между поверхностью месторождения и его более глубокими горизонтами является несущественным, принципиального значения не имеют и закономерного характера не обнаруживают. По результатам отработки качество руды по горизонтам имеет следующие характеристики (табл. 2.4). аким образом, величина абсолютных максимальных расхождений рассчитанных как по геологоразведочным, так и по эксплуатационным данным действительно близка, разница лишь в том, что при геологоразведочных работах величина отклонения направлена в сторону улучшения качества руды, а при эксплуатации - в сторону её ухудшения от рассчитанного среднего значения. Следовательно, наиболее богатые глинозёмом руды были расположены на верхних горизонтах месторождения, возможно, они были природным образом обогащены глинозёмом под влиянием экзогенных процессов. По геологоразведочным данным [150] слабое выветривание магматических пород массива проявлено на глубину 10-15 м и только по отдельным скважинам до 30-40 м, трещиноватость прослеживается до глубины 160 м, но обычно трещины закрытые. Водоупорный горизонт установлен на отметке горизонта 830 м.
Предположение о неизменно высоком качестве руды на глубоких горизонтах в процессе эксплуатации не подтверждается, так же как и первоначальные данные о форме рудного тела и степени его однородности. Позднее в 1968 г было проведено дополнительное бурение глубоких скважин, уточнена граница рудного тела и контуры проектного карьера (прил. 1). В центральной части уртиты прослежены до гор.310 - 460 м, на северном и южном флангах - до горизонтов 0 - 200 м. Место полного выклинивания скважинами не установлено. Проектная, нижняя граница карьера установлена на горизонте 460 м от профиля ПР-VIII до профиля ПР-IV, на остальных участках глубина карьера меньше (см. прил. 1). Компьютерная модель уртитового тела построена до горизонта 610м (гор. 930-770 м (160 м) - исходные данные и гор. 770-610 м (160 м) - интервал прогноза), что на 150 м. меньше максимальной глубины спроектированного карьера. С целью получения полной информации об объекте, в электронной модели рудного тела дайки, шлиры, ксенолиты и контакты с вмещающими породами не исключались из базы данных. Следовательно, в участках насыщенных подобными элементами, среднее содержание глинозёма будет ниже, чем по геологоразведочным данным результатам эксплуатации с селективной выемкой некондиционных пород. Так содержание глинозёма на трех верхних горизонтах по результатам эксплуатационного опробования (с учетом даек и контактовых зон) составляет в среднем 25,64 % против 27,99 % по разведочным канавам и скважинам. Возможно, при геологоразведочных работах из подсчета средних значений были полностью исключены интервалы даек. Максимальные размеры (линейные) даек, шлиров, ксенолитов, включаемые в подсчитываемые запасы - 3 м. По имеющимся данным произведено сравнение, результаты которого представлены в таблице 2.5.
Из приведенных данных видно, что расхождение между проектной глубиной карьера и глубиной рудного тела по результатам компьютерного моделирования существенно. Однако средняя величина отклонений не превышает разницы глубины рассматриваемых моделей, которая составляет 150 м, по единичным профилям прогноз совпадает (ПР-VI и ПР+VI). Данный факт можно объяснить различием в объёме анализируемых данных. Проектная глубина карьера установлена по пересечениям скважин колонкового бурения с уртитами, а при регрессионном моделировании глубина определялась по среднему содержанию глинозёма на площадке 50 х 50 м на каждом из горизонтов. Количество всех пробуренных скважин (65) в уртитах на несколько порядков меньше, чем количество измерений заложенных в регрессионную модель (11 000). Более того, при построении компьютерной модели рудного тела методом нелинейной многопараметрической регрессии, экстраполяция осуществлялась с учетом весовых коэффициентов присвоенных каждой пробе, а экстраполяция и интерполяция по скважинам распространяется на большее расстояние из-за малого количества наблюдений и, как правило, выдает менее детальную информацию о распределении полезного компонента.
Несмотря на выше описанные различия, имеются и общие черты. Так самые мощные по ширине северные участки рудного тела по A.M. Прусевичу совпадают с наиболее мощными и глубокими участками по регрессионной модели (ПР-VI — ПР-IV). Форма рудного тела уртитов, полученная в результате построения регрессионной многопараметрической модели, может в некоторой степени зависеть от качества исходных данных, поскольку карьер формируется неравномерно, добыча ведется одновременно не менее чем из трех забоев и двух уступов, северная и южная его части на 60 - 70 м глубже центральной. Форма и глубина рудного тела уртитов изменяется с севера на юг, динамика этого процесса отражена на серии разрезов с изолиниями концентраций глинозёма (рис. 2.5). Линии разрезов выбраны произвольно, в характерных участках. Максимальная глубина прослежена между северной и центральной частями рудного тела (ПР-VI -IV) и в месте изгиба интрузии в южной части (ПР+VI). Причем, северная часть более мощная и однородная по сравнению с южной, также глубокой, но крайне изменчивой. Аналогичная тенденция прослеживается и в морфологии даек. В северной части - мощные и протяженные дайки ийолитов, а в южной и центральной частях - густая сеть мелких даек основного состава (камптониты, лабрадоровые порфириты).
Неоднородность в строении рудного тела выявлена и по результатам микроструктурных исследований уртитов Д.Н. Воитенко и И.Ф. Гертнером [25]. Они рассматривают кристаллы нефелина двух морфологических типов: удлиненные и уплощенные вдоль оси шестого порядка. Считая, что удлиненные кристаллы характеризуют субвертикальную линейность, проявленную в южной части, а уплощенные кристаллы - субгоризотальную линейность северной части тела уртитов, они создают планпараллельную директивную текстуру наиболее мощной части уртитового тела, формирование которой определила плоскость ламинарного течения магматической системы. Предполагается, что особенности кристаллографической ориентировки нефелина обусловлены заполнением магматической камеры «кашеобразным» расплавом в направлении с юга на север. Следовательно, подводящий канал расположен на юге в месте изгиба рудного тела.
Изучение распространенности золота в районе исследования
Основным полезным ископаемым, определявшим экономику района до освоения Кия-Шалтырского нефелинового месторождения, было россыпное золото. Добыча его в бассейне р. Кийского Шалтыря (рис. 3.1) проводилась с 1847 по 1955 гг. всего в системе р. Кийского Шалтыря добыто около 2 600 кг. Золота [150]. Из этого количества более 37 % (967 кг.) приходится на долю р. Бердовки и около 46 % (1 189 кг.) на участок долины р. Кийского Шалтыря. 3.2.1 Рудное золото Из коренных источников золота в районе известно Бердовское месторождение, расположенное в долине р. Бердовки (левый приток р. Кийский Шалтырь), в 3 -4 км от ее устья. Месторождение выявлено в конце 19 в. Рудное поле месторождения сложено эффузивно-известково-сланцевой толщей нижнее кембрийского возраста, которая представлена преимущественно кренмисто-углисто-глинистыми и известково-глинистыми сланцами. К северу они сменяются темно серыми массивными известняками, к западу и югу - вулканогенными породами. В пределах рудного поля широко развиты дайки порфиритов, диабазов, габбро-диоритов (мощность 0,2 - 5 - 10 м), секущие толщу в различных направлениях. Иногда кварцевые жилы приурочены к экзоконтактам даек и имеют с ними одно направление. В пределах рудного поля известно 7 золотоносных кварцевых жил субмеридианального и широтного простирания.
На отдельных участках дайки содержат значительную сульфидную вкрапленность. Рудные минералы - пирит, реже галенит, халькопирит, сфалерит, пирротин. Текстура руд полосчатая, вкрапленная, иногда сливная, массивная. Свободное золото в руде отсутствует. Распределение золота в жилах весьма неравномерное, кусковатое, содержание от 1 до 50 - 60 г/т, редко до 220 г/т, в зависимости от количества сульфидов [150]. В жилах Бердовского месторождения обнаружены свинец до 28 % и олово до 0,15 %. Опробование кварцевых жил и пиритизированных пород этого района показало низкое содержание в них золота - от следов до 0,4 г/т. Рудопроявления золота известны в районе верхнего течения ручьев Каре-линского, Софийского и Ближнего Родственного. Далее к востоку от них на водоразделе рек Кийского Шалтыря и Малого Урюпа находится несколько кварцевых жил, мощностью 0,1 - 0,5 м, содержащих до 1 - 2 реже 5 г/т золота [148]. На Кия-Шалтырском месторождении уртитов проведены рекогносцировочные исследования [90], включавшие заверку повышенных концентраций благородных металлов, выявление их минералов-носителей и поисковые технологические работы по обогащению нефелиновых пород с целью извлечения металлов платиновой группы (МПГ), золота и серебра. Представительные пробы пород ранее были отобраны из Кия-Шалтырского массива и из 11 наиболее изученных массивов Кузнецко Алатаусской щелочной провинции: Тулуюльского, Белогорского, Кургусульского, Горячегорского, Учку-рюпского, Подтайгинского, Андрюшкиной речки, Урюпского штока и др. [152]. Отбор проб производился в участках развития обычных пород, без каких-либо признаков повышенной рудоносности.
Микрозондовые исследования концентратов главных разновидностей этих пород позволили надежно охарактеризовать более 60 минералов рудного комплекса, представленных оксидами, сульфидами, антимонидами, арсенидами, тел-луридами, самородными металлами и сплавами. Выявлены сплавы золота с оловом и алюминием (AuSn, AuAl и AuAl2), ранее не описанные в природных ассоциациях. Платина кроме сперрилита выявлена также в кюстилите (0,5 %), галените (0,23 %), теннантите (до 0,34), минерале группы пирсеит-полибазит (0,7), AuAI2 (до 0,18), AuAl (до 0,1). Палладий присутствует в кюстилите (2,34 %), а родий в самородной меди (0,4%) [152]. 3.2.2 Россыпное золото Россыпное золото в системе р. Кийский Шалтырь, начали добывать с 1847 г, достигнув наибольшего размаха во 2-ой половине XIX в. Разработки велись старательскими артелями, преимущественно ручным способом, а в последствии ручным и гидравлическим способами. Сведения по добыче золота и запасам [150] по отдельным объектам приводятся в таблице 3.1 Наиболее крупная в районе золотоносная россыпь Кия-Шалтырь, разрабатывалась в 1848 - 1949 гг. и дала 1 189 кг золота. Запасы категории Сі составляют 815 кг химически чистого золота, запасы массы 4 298 тыс.м3 [150] при среднем содержании 190мг/м3 массы. Глубина рыхлых отложений р. Кийский Шалтырь 3 - 6 м, реже 8 - 10 м, в устье руч. Карелинского и Софийки достигает 15 - 20 м Золотоносным является пласт песчано-глинистых отложений. Ширина россыпи с промышленным содержанием золота 40 - 100 м, в среднем 70 м, мощность пласта 0,5 -4 м, средняя - 2,5 м золото распределено довольно равномерно, повышенная концентрация обычно приурочена к нижней части золотоносного пласта. Золото, в основном, мелкое и среднее, 96 % золотин имеют размер 0,2 - 2,5 мм. Пылевидное, плохо извлекаемое золото составляет не более 2 - 3 %, пробность — 825 %о. 3.2.3 Источники золотоносных россыпей В районе Кия-Шалтырского месторождения золото установлено в кварцевых жилах, в сульфидизированных (главным образом пиритизированных) анкеритизированных и ороговикованных кремнисто-глинистых сланцах, туфосланцах и лавобрекчиях, дайковых и субвулканических породах (диорит-порфирах, кварцевых порфирах и др.). Кварцевые жилы в районе распространены довольно широко, их мощность 0,1 -0,5 м, протяженность незначительная, золотоносность неравномерная, в общем, слабая. Они не являются единственным источником коренного и россыпного золота района. Определенную роль в образовании россыпей играли пиритизированные и ороговикованные углисто-кремнистые и известково-глинистые сланцы и туфо-песчаники, широко распространенные в верховьях рек Кийского Шалтыря, Бер-довки, ручьев Карелинского, Софийского, Ближнего и Дальнего Родственного. Опробование пиритизированных, лимонитизированных и анкеритизированных пород по данным A.M. Прусевича [150] показало содержание золота от следов до 0,3-0,4 г/т (из 100 проб), а по данным Ф.С. Подсеваткина [148] - до 1 -2 г/т в ряде шлихов, из делювия шурфов, вскрывающих эти породы, обнаружено золото в количестве 1-5 знаков.
Дайковые и субвулканические тела также золотоносны. В районе Кия-Шалтыря Ф.С. Подсеваткин [148] обнаружил в диорит-порфирах, (называемых им диоритами) золото в виде мелких зернышек, видимых невооруженным глазом. По данным A.M. Прусевича [150] золото содержится от следов до 0,3 г/т в рассланцованных отбеленных сульфидизированных кварцевых кератофирах, туфах и лавобрекчиях. Й действительно, питающие россыпи водотоки (р. Бердовка и М. Ильинка) размывают эффузивно-осадочную толщу с множеством дайковых и субвулканических тел среднего и кислого состава, широкой пиритизацией, кар-бонатизацией (анкеритизацией), альбитизацией и др. гидротермальными метасо-матическими изменениями, а россыпи этих водотоков славились богатым содержанием золота. Булынников А.Н. [141-142], Гуковский Е.А. [145] большое значение в образовании россыпей в Кузнецком Алатау придавали первичному золоту, включенному в диоритах и диабазах. О генетической связи золотого оруденения с субвулканитами и дайковыми телами указанного выше состава свидетельствуют следующие факты. Кварцевые жилы тяготеют к экзоконтактовым частям наиболее мощных даек и имеют с ними одинаковое субширотное простирание. Внедрение даек сопровождается заметно повышенной сульфидизацией вмещающих пород. В районе речек Бердовки и Ильинки, отличающихся повышенной золотоносностью, другие магматические породы отсутствуют, исключая выше перечисленные и сил эссексит-диабазов.
Анализ рынков алюминия и благородных металлов
В условиях рыночной экономики принятию решения по инвестированию какого-либо проекта .должны предшествовать исследования, подтверждающие востребованность (спрос) на результат, который планируется получить. В данном случае исследования затрагивают алюминиевую промышленность и производство благородных металлов (золота и МПГ). Алюминий Мировой и внутренний рынок алюминия имеет тенденцию к росту, начиная со второй половины 1999 г. Происходит крупномасштабное объединение предприятий задействованных в производстве алюминия, начиная с предприятий минерально-сырьевого и энергетического комплекса и заканчивая высоким переделом алюминия с получением фольги, листового проката, алюминиевых банок и т.д. Подобные стратегии обусловлены нестабильностью цен на первичный алюминий, электроэнергию и сырье.
В России постоянно существует дефицит высококачественных источников сырья и глинозёма около 3,5 млн.т в год. Дефицит глинозёма частично компенсируется странами бывшего СНГ на 1,5-2 млн.т, но и этого не достаточно [36]. Российские алюминиевые заводы вынуждены использовать импортное сырье, которое занимает значительную долю среди других поставщиков. Алюминий является стратегическим металлом, поэтому необходимо расширять сырьевую базу, чтобы не попасть в зависимое положение от иностранных поставщиков. Для повышения конкурентоспособности отечественных производителей алюминия на мировом рынке необходимо постоянное снижение себестоимости продукции, которое можно достичь путем снижения затрат или путем повышения комплексности использования исходного сырья. Например, из нефелиновой руды и отходов производства (белитового шлама) целесообразно получать не только глинозём, соду, поташ, цемент, но и галлий, золото, серебро и МПГ, тогда в переработку можно будет вовлекать и низкосортные нефелиновые руды, требующие предварительного обогащения. Попутная добыча дорогостоящих благородных металлов скомпенсирует дополнительные расходы по обогащению руды и окажет существенный экономический эффект на развитие алюминиевой отрасли в целом и пополнит золотовалютные резервы нишей страны.Золото В последние годы цена золота имела тенденцию к снижению (270-300 $/тр.унц.) и теперь вновь повышается (380 $/тр.унц.). Наибольшей ценностью (до 600-700$/тр.унц.) этот металл обладал в периоды политических и экономических кризисов и депрессий (1930-е, 1980-е г.г.), когда деньги теряют ценность, в связи с их необеспеченностью золотом, тогда возникает острая необходимость пополнения золотовалютных резервов страны. В периоды стабилизации и устойчивого экономического роста золото дешевеет. Несмотря на то, что золото практически невозможно уничтожить, весь ранее добытый металл накапливается и перераспределяется. Так как золото считается эквивалентом богатства, состоятельности граждан и государства, спрос на золото часто превышает предложение, и так будет всегда, потому, что новая добыча растет гораздо меньшими темпами, чем его потребление [16].
В структуре мировой добычи [12, 13] постепенно снижается доля развитых стран (США, ЮАР) и увеличивается доля развивающихся (Индонезия, страны Латинской Америки и др.). Себестоимость добычи золота в развитых странах в 2-3 раза выше, чем в развивающихся (до 100 $/тр.унц.). Это происходит за счет истощения запасов. В производство внедряются все более мелкие трудно извлекаемые руды, с содержанием менее 1г/т [88]. В Росси по данным Министерства Экономики среднее содержание золота на разрабатываемых наземных месторождениях снизилось до 0,4 г/т. Золото начинают добывать из отходов обогатительных фабрик, песчано-гравийных смесей, углей и других нетрадиционных источников [17, 93, 117]. Для сравнения - среднее содержание извлекаемого золота в отходах глинозёмного производства (белитовом шламе) составляет в среднем 1,17 г/т. Металлы группы платины Ситуация на рынке металлов платиновой группы (Mill) исключительно благоприятна. Она способствует проведению поисков, разведки и освоению месторождений, а также расширению действующих рудников и увеличению добычи Mill.
В ближайшем будущем рост производства платиноидов в основных странах-продуцентах (ЮАР, США, Канада, Зимбабве и Россия) будет ограничен. Он может начаться только через 2-3 года на 40-55 т/год, при дефиците только одного палладия в 1998 г более 80 т. Следовательно, ближайшие 3-5 лет пройдут в условиях острейшей нехватки на мировом рынке сначала палладия, а затем и платины, что, скорее всего, приведет к росту цен на эти металлы [72].
За последние два года биржевые котировки на палладий резко возросли и в феврале 2000 года достигли 600 долл./унцию. Платина за неполные два месяца подорожали почти на треть (если в конце 1999 г она стоила 430-440 долл./унцию, то в феврале 2000 г - около 550 долларов) и достигла наивысшего за последние 11 лет уровня [74]. Родий, самый дорогой и редкий металл платиновой группы оценивается в 1200-1500 долл./унцию. Основной причиной столь быстрого роста потребления МПГ в мире является ужесточение экологических требований к автомобильному транспорту. В 1998 г. при изготовлении фильтров - нейтрализаторов выхлопных газов автомашин было использовано более 40 % общемирового объёма потребляемых палладия и платины [16]. Дефицит МПГ определяет необходимость расширения, обновления и эффективного, максимально полного использования минерально-сырьевой базы МПГ мира и России, как второй по значимости платиновой державы путем ввода в эксплуатацию новых нетрадиционных для нашей страны типов месторождений, а также повышения уровня извлечения платиновых металлов из известных и потенциально промышленно значимых типов руд [37, 38]. Рассмотрев и проанализировав отдельно рынок алюминия, золота и платиноидов сопоставим тенденции их развития. Для этого рассчитаем индексы цен относительно максимальной цены на каждый металл отдельно, приняв максимальную цену за единицу.
