Geum.ru

М. Е. Киченко Вработе над отчетом приняли участие

Вид материалаОтчет

Содержание


I. региональные геологические исследования
1.5. Научное прогнозирование месторождений нерудных полезных ископаемых
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9







В В Е Д Е Н И Е


Данный отчет представляет собой работу по составлению доклада о наиболее важных отечественных и зарубежных достижениях в области науки, техники и производства в нерудной геологии за второе полугодие 2003 г. и первое полугодие 2004 г. Работа выполнена в соответствии с требованиями ВИЭМСа, обобщенными в техническом задании от 22.01.88 г. за №18/2462* и инструкции от 11.07.88 г. за №18/1156*, руководствуясь которыми, произведено наименование всех разделов и глав, их порядок и индексация.

По своей структуре отчет состоит из текста и приложений. Текстовая часть доклада представляет собой краткую характеристику состояния и тенденций развития основных направлений нерудной геологии. В их число вошли региональные геологические исследования (с подразделом – компьютеризация геологоразведочных работ), экономика неметаллических полезных ископаемых (с подразделом – охрана окружающей среды), лабораторные методы исследования и технология переработки и обогащения нерудного сырья (с подразделом – геотехнология).

Текстовая часть подготовлена на основе научной обработки, анализа и обобщения информационных материалов опубликованной и фондовой научно-технической литературы по нерудной геологии, как-то: реферативных журналов ВИНИТИ, ВНТИЦентра, изданий МПР России, ВИЭМСа, работ ЦНИИгеолнеруда и других источников как отечественной, так и зарубежной научно-технической литературы. Всего было просмотрено и проанализировано более 650 единиц информации, из которых выбрано для доклада около 200.

Приложениями являются, составленные в виде краткого формализованного описания, научно-технические достижения (НТД), созданные сотрудниками ЦНИИгеолнеруда в процессе работы над темами. При оценке значимости НТД использовались такие критерии, как новизна и актуальность разработки, общеотраслевое и народно-хозяйственное значение, геолого-экономическая эффективность и т. д. НТД, по возможности, представлены по каждому тематическому направлению доклада. Всего в доклад отобрано 17 НТД, из них по геологии – 7, по компьютеризации геологоразведочных работ – 1, по экономике нерудного минерального сырья – 2, по технологии переработки и обогащения неметаллов – 5 и по лабораторным методам исследования нерудного минерального сырья – 2.


____________________________

* - издания ВИЭМС


I. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Краткая характеристика состояния и основные тенденции развития

Направления собственно геологических исследований, проведенных геологическими службами разных стран, по сути, близки. Различия заключаются прежде всего в удельном весе того или иного направления в общем объеме бюджетных затрат на геологические исследования. Так, федеральное финансирование USGS на собственно геологические исследования составляет около 500 млн. долл. В Австралии более чем 45% федерального финансирования направляется на одно из новых приоритетных направлений – «развитие глубокозалегающих минерально-сырьевых ресурсов Австралии». В Канаде доля затрат из федерального бюджета на «содействие воспроизводству минерально-сырьевой базы» составляет около 30%. Федеральное финансирование работ геологической службы Бразилии, как и других развивающихся стран, на порядок меньше. В России на геологические исследования (2005 г.) затрачено 365 млн. долл. США. Если Россия будет развиваться в соответствии с общими тенденциями, то только к 2015 г. ее геологическая служба будет решать примерно те же задачи, которые сегодня решают геологические службы США, Канады и Австралии (Войтенко В.Н., Ставский А.П. Минер. ресур. России. Экон. и упр. 2006, №6, с. 77-83).

Финансирование непосредственно геологоразведочных работ во всем мире находится в настоящее время на максимуме, связанном с высокой конъюнктурой сырьевых рынков. По расчетам ведущих экономистов, максимум цен на сырьевые товары будет пройден в течение последующих 5-7 лет, после чего следует ожидать их снижения (Карпузов А.Ф., Рундквист Д.В., Черкасов С.В. Минер. ресур. России. Экон. и упр. 2006, №6, с. 84-88). В России ассигнования федерального бюджета на геологоразведку по твердым полезным ископаемым увеличены в 2006 г. (по сравнению с 2005г.) на 65% и составили почти 5,4 млрд. рублей. Работы на неметаллы были направлены на решение проблем минерально-сырьевой базы агрохимического, нерудного металлургического, горнотехнического и горнохимического сырья, что вписывается в рамки национальных проектов «Доступное и комфортабельное жилье» гражданам России и «Эффективное сельское хозяйство», а также Проекта развития атомного энергопромышленного комплекса России. На 2007 г. предполагается выделение около 6 млрд. рублей за счет средств федерального бюджета на геологоразведочные работы по твердым полезным ископаемым. В структуре затрат в процентном и абсолютном значениях увеличится доля опережающих и производственно-тематических работ. Спектр изучаемых типов полезных ископаемых расширится в том числе и за счет работ на новые виды неметаллов, а также расширения географии исследований: Так, Республика Дагестан –это природные сорбенты, Нижегородская область -каолины. Показатели ожидаемого прироста ценности недр за счет твердых полезных ископаемых по сравнению с 2006 г. возрастут на 39% (Михайлов Б.К. Руды и металлы. 2007, №1, с. 6-23).

1.5. Научное прогнозирование месторождений нерудных полезных ископаемых

На сегодня существуют две главные проблемы получения качественной геологической информации. Одна из них – в сохранении потенциала госпредприятий в условиях наращивания объемов ГРР, хотя в этой сфере и определился круг компаний негосударственной формы собственности, достаточно эффективно и ответственно выполняющих госзаказ. Вторая проблема состоит в несоответствии возможностей лабораторно-аналитического комплекса возрастающим объемам различных видов опробования. Отсутствие оперативности аналитики может привести только к нерациональности затрат. Поэтому на сегодня стоит задача создания в стране нескольких мощных лабораторных центров государственного подчинения, аналогичных зарубежным (Михайлов Б.К. Руды и металлы, 2007, №1, с. 6-23).

Дальнейшее развитие теоретической геологии связано с установлением новых природных законов, что возможно при: 1) использовании системного подхода в геологии; 2) применении принципа иерархичности; 3) должном уровне разработки и применимости структурного метода к изучению геологических систем всех рангов (Казанцева Т.Т., Юж.-рос. вестн. геол., геогр. и глобал. энер. 2005, №3, с. 10-15).

а) Создание комплексных моделей земной коры,

типовых геоструктур и геодинамических обстановок

М.А. Гончаровым (МГУ) доведена до уровня концепции намеченная ранее идея конвективной геодинамики иерархически соподчиненных геосфер. Разработана иерархическая модель структурообразования в геологической среде, в том числе в глобальном аспекте и с выходом на планеты земной группы (Гончаров М.А. МГУ, 2006). Ю.Б. Баркиным разработаны основы геодинамической концепции, опирающейся на механизм вынужденных относительных смещений, поворотов, взаимных деформаций и иных перестроек планеты, обусловленных гравитационными воздействиями внешних небесных тел. Показано, что все планетарные тектонические процессы являются динамическими следствиями действия одного и того же механизма – относительных смещений и покачивания ядра, мантии и других оболочек Земли. Концепция, с точки зрения автора, позволяет ответить на наиболее трудные вопросы геодинамики и, в частности, объяснить цикличность, энергетику, инверсию, синхронность и упорядоченность геологических структур как на Земле, так и на других небесных телах (Геотектон., 2007, №4, с. 91-94). Учеными Башкирского государственного университета (Уфа) в качестве энергетического начала геодинамики Земли трактуется идея о «разуплотнении» протоядра планеты и действии т.н. пятой – «ключевой» силы, являющейся недостающим звеном взаимодействующих энергий в единой теории поля. В лабораторных условиях уже получена «кварковая плазма», с плотностью 50 г/см3.Таким образом проблему геодинамики Земли как планеты следует рассматривать от ее внутреннего ядра, которое становится источником энергии, управляющей развитием Земли. Важной особенностью внутреннего ядра является также его стремительное вращение, независимое от скорости и направления вращения внешнего ядра, которое за счет этого увеличивается в объеме, замедляя вращение планеты. Благодаря реологическому течению в верхней мантии и вращению планеты происходят глобальные и региональные тектонические изменения земной коры (Барышников В.И., Хасанов В.Х. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 35-38).

Ученые Иркутского государственного университета главной движущей силой эволюции Земли считают стремление вещества занять соответствующее место в гравитационном поле: легкие компоненты стремятся переместиться вверх, а тяжелые – вниз. В дальнейшем из-за сокращения объема внутреннего ядра Земли интенсивность газоотделения будет сокращаться, что приведет к сокращению интенсивности тектономагматических процессов и в дальнейшем к деградации атмосферы, гидросферы и, следовательно, к уменьшению влияния экзогенных процессов на формирование рельефа. Через какое-то время Земля станет похожей на Марс с несколько большими размерами (Булдыгеров В.В. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 57-60).

Специалисты СНИИГГиМС (Новосибирск) считают, что поиск энергетического первоисточника глобальных преобразований нашей планеты следует осуществлять в рамках «единой теории поля», а поскольку с релятивистских позиций пространство – время существует не само по себе, а только как структурное свойство поля, то и передача энергии от него осуществляется по законам геометризованного пространства - пульсационно (Епифанов В.А. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 112-115).

Общей тенденцией в эволюции земной коры, по мнению ученых Российского университета дружбы народов, является «океаническая» тенденция, направленная на уничтожение материков, которые при современной скорости эрозии могут исчезнуть за 8-10 млн. лет. Эта тенденция направлена на приведение в устойчивое (возможно гравитационное) состояние литосферы (Долгинов Е.А. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 104-105).

Из зарубежных исследований учеными института геологии Национальной академии наук Азербайджана (Баку) разработана новая геодинамическая модель развития земной коры, по которой источником энергии всех геотектонических процессов является вращение Земли. Высказывается мнение, что образование астеносферы, плюмов, диапиров и прочих аномальных явлений связано с фазовыми превращениями вещества, происходящими в различных геосферах Земли, вращение каждой из которых обязано в свою очередь наличием различных физико-химических характеристик. Впервые высказано мнение о том, что с изменением местоположения полюсов Земли изменяется характер и направление геодинамических сил, а также динамика глобальных геотектонических, в том числе вулканоплутонических, процессов (Ахверднев А.Т. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 21-24).

По более позднему строению Земли группа ученых пришла к выводу о том, что тектоническая структура, геологическая зональность, сейсмичность и современная геодинамика элементов земной коры определяется взаимодействием двух различных механизмов тектогенеза. Это, с одной стороны, автономное саморазвитие, а с другой – плейт-тектонические механизмы внешнего воздействия на подвижный пояс и другие элементы структуры (Шевченко В.И., Лукку А.А., Прилепин М.Т. Геотект., 2007, №4, с. 91-94). Но сама плейт-тектоника, как считает В.Г. Трофимов, не в состоянии объяснить всех особенностей коллизионного орогенеза. Так, среди необъяснимых плейт-тектоникой процессов, обусловленных действием региональных и локальных тектоно-динамических систем, наибольшее значение имеет усиление вертикальных движений и роста гор в плиоцен-четвертичное время (Геотект., 2007, №4, с. 91-94). Специалистами Государственного геологического музея им. В.И. Вернадского РАН (Москва) были предложены новые интерпретации некоторых феноменов, истолкование которых в рамках устоявшейся плито-тектонической парадигмы затруднено. В числе таких феноменов и возникновение мантийных плюмов (Мирлин Е.Г. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 223-226).

М и н е р а г е н и я. Характерной чертой современного учения о минерагении является стремление к познанию процессов рудообразования на фоне познания глубинных явлений, динамики (на всех уровнях – от глобального до молекулярно-атомного) геологических процессов, определяющих и определивших механизм формирования и развития земной коры разных типов, закономерности образования и локализации различных видов полезных ископаемых и их геолого-промышленных типов; стремление объединить, совместить результаты анализа особенностей строения глубинных частей земной коры и верхней мантии с приповерхностными структурно-формационными построениями. В этом проявляется признание роли мантийных источников в минерагенической специализации регионов и отдельных типов структур. Важной особенностью современной минерагении следует также считать признание того, что месторождения полезных ископаемых во многих случаях являются полигенными и полихронными. Однако несмотря на единство закономерностей размещения парагенных комплексов металлов и неметаллов, последние имеют свои отличительные признаки. Так, неметаллы представляют собой горные породы, минералы и породообразующие элементы и их состав в значительной степени зависит от петрохимического (в меньшей степени – геохимического) фона матрицы геологического комплекса и промышленная значимость неметаллов определяется не только количеством, но, в значительной степени, физико-химическим состоянием продуктовых тел, т.е. качеством (Вафин Р.Ф., отчет о НИР, ФГУП «ЦНИИгеолнеруд», Казань, 2006).

В практической геологии примеры анализа металлогении с позиций мобилизма весьма редки. Геологи Иркутского государственного университета предприняли попытку проведения среднемасштабного металлогенического анализа покровно-складчатых областей Восточной Сибири методом выделения рудоносных магматических поясов, сопровождающихся формационным анализом магматических образований, реконструкцией палеогеодинамических обстановок их формирования и расчетом «нормативной плотности оруденения» в магматических поясах. Основополагающими данными при анализе служили представления о формировании первичных концентраций рудного вещества в пределах первоначально разобщенных плит и террейнов; о вторичной переработке ранее сформированных месторождений в активных зонах с одновременным поступлением новых порций рудного вещества из мантийных и внутрикоровых источников; о влиянии на характер рудоносности магматических поясов вмещающей среды; о возможности разрыва ранее сформированных региональных магматогенно-рудных систем в результате надвигов, сдвигов и формировании новых структурно-металлогенических ансамблей с одновременной реювенацией месторождений. Итогом работы служат карты рудоносных магматических поясов, отображающих контуры магматических поясов и ареалов конкретных магматических формаций определенного возраста, петрографического состава и геохимического типа; отдельные ранговые элементы региональных магматических поясов; геодинамические обстановки; месторождения, находящиеся в генетической связи с теми или иными поясами; металлогеническая специализация поясов; нормированная плотность оруденения различных типов полезных ископаемых в пределах региональных поясов и отдельных их звеньев в виде цифр, добавляемых к символам полезных ископаемых (Абрамович Г.Я. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 5, с. 3-6).

Учеными института рудных месторождений, петрографии, минерагении и геохимии РАН (Москва) выполнена систематизация зонально-ярусного анализа месторождений в северной части Евроазиатского континента, из которой следует, что плюмно-тектонический зонально-ярусный анализ, в связи с прослеживанием проявлений плюмов в верхних частях земной коры, может способствовать выявлению структурных и металлогенических особенностей эндогенных месторождений при геологическом исследовании, прогнозе и поисках (Комаров П.В., Томсон И.Н. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с. 122-125). Там же разработаны методы рудноформационного анализа, предусматривающего возможность построения иерархического ряда месторождений от сложных комплексных (базовых) до мономинеральных в пределах каждого рудного района, что дает возможность определять главные, промежуточные и второстепенные источники рудного вещества (Сидоров А.А., Волков А.В. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 1, с.221-224).

За рубежом в Казахстане новую идею прогнозирования месторождений полезных ископаемых высказали специалисты АО «КАЗГЕОКОСМОС» (Алматы). Она основана на сочетании анализа пространственных закономерностей в размещении практически всех типов месторождений полезных ископаемых с ударно-взрывной тектоникой в соответствии с выдвинутой Б.А. Соколовым и В.И. Старостиным флюидодинамической концепцией образования месторождений полезных ископаемых, поскольку зоны растяжения-разуплотнения ударно-взрывной волны должны являться предпочтительными путями движения рудоносных флюидов. Наиболее перспективными зонами, по мнению геологов, нужно считать площади взаимного перекрытия нескольких кольцевых структур (Зейлик Б.С. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 5, с.97-100).

О с а д о ч н ы е б а с с е й н ы. Специалисты Геологического института РАН рассмотрели формирование осадочного бассейна как результат взаимодействия конвективной региональной ячейки в астеносфере верхней мантии с внешнележащей литосферой. При этом в литосфере должны возникать значительные напряжения, деформации и зоны опускания, заполняемые с течением времени осадками (Гарагаш И.А., Шлезингер А.Е. Бюлл. моск. об-ва испыт. природы. Отд. геол., 2006, т. 81, в. 6, с. 3-8). В МГУ разработана методика мультидисциплинарного анализа осадочных бассейнов. Составлены пакеты компьютерных программ для анализа геодинамики и углеводородного потенциала осадочных бассейнов. Разработаны механизмы их формирования (Никишин А.М. Тектон. и геодинам. осад. бассейнов. МГУ, 2006). Во ВСЕГЕИ разработан алгоритм анализа соленосных бассейнов России с выделением объектов наиболее высокой степени подобия отечественным и зарубежным эталонам. В итоге подтверждается высокий потенциал многих соленосных бассейнов и расширяются перспективы на дефицитные виды сырья. Сам алгоритм представляет собой совместное использование двух подходов: метода региональных эталонов и интегрирующего метода литогеодинамики, минерагении и событийной стратиграфии (Беленицкая Г.А. «Нов. идеи в науках о Земле». VIII Междунар. конф. Москва, апр., 2007. М.: ФГУП ГНЦ РФ – «ВНИИгеосистем», 2007, т. 2, с.32-35).

Казанская геологическая школа (КГУ) продолжает развивать новое научное направление – интегральная геология. На примере осадочного комплекса востока Восточно-Европейской платформы показана эффективность интегральной геологии и применяемых ею методов. Разработанные новые геодинамические, геохимические, геофизические критерии поисков и прогнозирования полезных ископаемых способствуют определению минерагенического потенциала осадочного бассейна. Системный подход и учет поисковых критериев позволяют выделить в геологическом пространстве минерагенические ячейки, обусловленные природными и техногенными процессами (Сунгатуллин Р.Х. Интегральная геология. Казань: ООО «Образц. типогр.», 2006. – 142 с.). В «ЦНИИгеолнеруд» использованы литолого-фациальные особенности осадочных образований Республики Татарстан как основа для прогноза месторождений твердых полезных ископаемых. Предложено для полезных ископаемых «породного» уровня пересмотреть методику составления погоризонтных литолого-фациальных карт казанского яруса, построенных, главным образом, на фациальной основе (нижний и верхний шельф, аккумулятивные равнины), и сделать акцент на литологический состав пород, слагающих ту или иную толщу, с выделением зон развития доломитов, известняков, мергелей и т.д. Обобщенные на этой основе материалы становятся, считают авторы, более привлекательными и для инвесторов (Валитов Н.Б. «Промыш. минер. и науч.-техн. прогресс». Материал. Второй Междунар. конф., Москва, май-июнь, 2007. М.: ГЕОС, 2007, с. 157-158).

в) Разработка теоретических основ локального прогноза и критериев
для выделения перспективных площадей и оценки месторождений

Ресурсный потенциал России составляет около 17% мирового с разбросом показателей по различным видам сырья в интервале от 8,5 до 34%. В расчете на душу населения это примерно в 5 раз выше среднемирового уровня (в Канаде и Австралии он еще выше). Тем не менее темпы перевода природного потенциала в разведанные и оцененные запасы – неудовлетворительны, а распределенная часть минерально-сырьевой базы нерационально используется (Орлов В.П. Минерал. ресур. России: Экон. и упр. 2006, №4, с. 18-21). Кроме того, в новых рыночных условиях требуется пересмотр кондиций, в связи с чем промышленная значимость многих разведанных месторождений может снизиться, что приведет к сокращению балансовых запасов на 30-70% (Яковлев В.Л. Изв. вузов. Горн. ж. 2006, №2, с. 25-29).

Общее финансирование геологоразведочных работ в 2007 г. на твердые полезные ископаемые дойдет до 19,8 млрд. руб. Однако выделенные средства все труднее не только высокоэффективно осваивать, но и просто осваивать, поскольку подготовленных специалистов для запланированного увеличения объемов производства в стране просто нет. Мешает также высокий процент по кредитам и трудности его преодоления, а также высокие цены на импортное оборудование, не имеющее отечественных аналогов (Монастырных О.С. Минерал. ресур. России: Экон. и упр. 2007, №3, с. 32-37; Бавлов В.Н., Михайлов Б.К., там же, с. 22-31; Кубанцев И.А., Отеч. геол. 2006, №6, с. 104-108).

В научном плане организация прогнозно-поисковых работ по заверке многочисленных рудопроявлений и аномалий на территориях с прогнозными ресурсами, оцененными традиционными методами регионального металлогенического районирования, все реже приводит к положительному результату. Поэтому геологи ВИМСа и Роснедра считают, что в настоящее время основой расчета прогнозных ресурсов должно стать локальное металлогеническое районирование (и лучше в сочетании с геохимической томографией) (Митрофанов Н.П., Павловский А.Б. Руды и металлы, 2006, №6, с. 47-49)

Конкурентоспособность нашего минерального сырья на внешнем рынке в немалой степени зависит от научно-методического уровня и эффективности ГРР, поэтому радикализация процесса повышения наукоемкости ГРР – это интенсификация производственного процесса и вторая на сегодня, после воспроизводства погашаемых запасов, перманентно решаемая задача ГРР (Овчинников В.В. Руды и металлы, 2006, №6, с. 52-57). За рубежом (Финляндия) с этой целью используют пространственное моделирование (NykдnenV., Rains G.L. et al. Bull. Geol. Soc. Finl. 2006. Single lssue 1, с. 113), а в Китае осуществляют сочетание индивидуальных усилий отдельных исследований с коллективным мышлением (Zhai Yu-sheng. Earth Sci. Front. 2006, 13, №3, с. 1-7).

Специалисты ФГУП «ЦНИИгеолнеруд» полагают, что на стадии геологоразведочных работ при оценке качества минерального сырья весьма результативную роль могут оказать минералого-технологические модели, составленные применительно к конкретным видам разведуемого сырья. Они должны основываться на физических и физико-химических процессах трансформации первичного минерально-породного вещества в результате его технологического передела (обжига, активации, модификации и т.д.) в новые минеральные фазы. На основе таких моделей, изучив первичный минеральный (компонентный) состав сырья, можно принимать решения о рациональных технологиях получения необходимых продуктов и материалов с заданными свойствами (Дистанов У.Г. «Пром. минер. и науч.-техн. прогресс». Материал. Второй междунар. конф. Москва, май-июнь, 2007. М.: ГЕОС, 2007, с. 160-162).

Проблема