Где и как искать коренные месторождения титана

Трудность поисков пропавшей иголки вошла в народные поговорки, однако, если в иголке есть нитка, ее найти легче. Поиски месторождений полезных ископаемых среди огромных просторов нашей Родины связаны с большими трудностями, и естественно, что геологическая наука всегда искала ту путеводную нить, которая может привести  к  выявлению  месторождения.

Изучая условия образования месторождений, наука стремится выявить их связь с определенными горными породами. Знание этой связи направляет поиски, позволяет ограничить площадь поисков теми районами, где имеются   эти   горные   породы. Вся территория стран планомерно покрывается государственной геологической съемкой, и участник геологического похода,  вооружившись геологической картой, может определить районы, где имеются перспективные комплексы горных пород, и установить, таким образом, где следует искать связанные с ними месторождения.

С какими же горными породами связаны коренные ильменитовые и рутиловые месторождения и как они образуются? На эти вопросы геология дает следующие ответы: коренные месторождения ильменитовых руд (нуждающихся и не нуждающихся в обогащении) образуются при медленном остывании на большой глубине природного силикатного расплава — магмы. При вулканических извержениях магма, изливаясь на поверхность, быстро остывает и превращается в стекловатую пористую горную породу —- лаву, остывая же медленно на большой глубине, магма превращается в плотную кристаллическую породу, которая называется интрузивной. Интрузивные горные породы представляют собой агрегат мелких кристаллов чаще всего непрозрачных белых (иногда серых и даже красных) полевых шпатов, отличающихся ярким стеклянным блеском, прозрачных с жирным блеском зерен кварца и темноцветных кристаллов железистых силикатов и рудных минералов.

Если в интрузивной породе присутствуют все эти минералы, а главное кварц, то она называется кислой, если же кварца нет, то порода относится к ряду средних и основных интрузивных пород. Наконец, интрузивные породы, в которых нет не только кварца, но и полевых шпатов, называются ультраосновными.

Ультраосновные породы в основном слагаются темноцветными силикатами железа и отчасти рудными минералами. Из-за темной окраски и повышенной плотности их можно спутать с рудой. Установлено, что коренные месторождения ильменита всегда связаны с основными интрузивными породами и не встречаются среди кислых, средних или ультраосновных. Наиболее благоприятными для поисков богатых ильменитовых руд являются такие комплексы основных пород, в которых имеется их разность, сложенная только одними полевыми шпатами. Такие интрузивные породы называются анортозитами.

Ультраосновные интрузивные породы обычно сопутствуют основным и хотя непосредственно в них ильменитовые руды не залегают, они могут находиться вблизи,    среди   основных    интрузивных пород. На геологических картах основные интрузивные породы показываются темно-зеленым, а ультраосновные — темно-фиолетовым цветами. Несмотря на то, что эти массивы образовывались на глубине, они под влиянием размывающей деятельности воды местами вскрыты и выходят на поверхность. Такие массивы известны на Урале, на территории Карелии и Мурманской области, Казахстане, Украине, Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока (особенно в хребте Джугджур). Все эти области особо перспективны для поисков коренных месторождений ильменита в тех районах, где имеются основные изверженные породы.

При кристаллизации из магмы основных интрузивных пород в первую очередь образуются кристаллы темноцветных силикатов и полевых шпатов, слагающие основную часть породы. В межзерновом пространстве этих кристаллов еще не остывшая часть магмы оказывается обогащенной рудными компонентами — железом и титаном. При дальнейшем остывании из нее выкристаллизовываются рудные минералы — магнетит и ильменит, которые как бы цементируют ранее образованные  кристаллы силикатов.

Если количество такого рудного цемента в породе велико, то она уже является рудой. Это небогатая так называемая «вкрапленная руда», нуждающаяся в обогащении. Как указывалось, она большей частью является комплексной, так как в ней имеется ванадий (в магнетите), иногда медь (в халькопирите) или фосфор (в апатите), чем отчасти и компенсируется невысокое содержание основных рудных минералов — ильменита и магнетита.

Месторождения богатых ильменит-магнетитовых руд образуются в тех случаях, когда при кристаллизации из магмы основной интрузивной породы наблюдаются тектонические движения (т. е. движения земной коры, к числу которых относятся и землетрясения). Рудный остаток магмы, образующийся при кристаллизации, этими движениями выжимается в трещины и, остывая в них, образует сплошные кристаллические ильменит-магнетитовые руды.

В основных интрузивных породах всегда имеется то или иное количество ильменита. При выветривании этих пород в условиях влажного и жаркого климата железистые, силикаты и полевые шпаты, слагающие основную массу этих пород, разрушаются, превращаясь в глинистый продукт, сложенный минералом каолином, из которого изготавливаются огнеупорные изделия. Ильменит при этом окисляется, частично переходит в лейкоксен, но сохраняется в виде самостоятельных зерен. Такие образования называются корой химического выветривания, которая достигает толщины в несколько десятков метров.

Благодаря тому что зерна ильменита извлекаются из каолиновой массы коры выветривания простой промывкой, а отмытый каолин может оказаться пригодным для производства огнеупорных изделий для черной металлургии, нередко при достаточном количестве ильменита выгодно разрабатывать для извлечения ильменита и огнеупорного сырья кору выветривания основных интрузивных пород. Такого типа месторождения ильменита называются месторождениями коры выветривания. Они имеются и на территории СССР, так как в некоторые прежние геологические эпохи климат на этой территории был тропическим. Даже сейчас за Полярным кругом можно встретить в ископаемом состоянии уголь.

Таким образом, выбрав для поисков район, сложенный основными интрузивными породами, следует не только искать сплошную богатую руду, состоящую в основном из ильменита, но обращать внимание и на наличие ильменита в самой породе и в ее коре выветривания, так как при условии повышенного количества ильменита они могут оказаться хотя и бедными, но все же промышленно  ценными рудами.

Чтобы различать ильменит в этих породах, требуется некоторый навык. Прежде всего участникам геологического похода рекомендуется достать в ближайшей геологической партии (или в геологическом управлении) некоторое количество зерен ильменита или образцов породы с ильменитом и внимательно к ним присмотреться. Поиски зерен ильменита в породах надо производить с помощью карманной лупы. Продукты же выветривания следует в этих целях осторожно промывать в чашке, отмучивая глину и собирая на дне все имеющиеся в них минеральные зерна. Кора выветривания может представлять интерес, если большинство таких зерен принадлежит ильмениту, а их выход из породы составляет не менее 5% (по весу).

Аналогичным путем можно определить и наличие ильменита в плотных невыветренных породах. Для этого их следует издробить в чугунной ступке так, чтобы весь дробленый материал («протолочка») прошел сквозь сито 0,25 мм. Затем протолочку промывают водой на ковше или лотке, как это делается при поисках золота. Промывку ведут до тех пор, пока в лотке не останутся преимущественно тяжелые минералы, включая и рудные (это так называемый «серый шлих»). В этом шлихе заметить ильменит и определить его примерное количество значительно легче, чем в самой породе.

От тех пород, в которых содержание ильменита представляется повышенным, надо отобрать образцы размером 9X12 см. Образцы укладываются в мешочки и снабжаются бумажной этикеткой. В этикетке указывается номер образца, по возможности точное место, где он взят, а также дата взятия образца; этикетка подписывается. Образец под присвоенным ему номером заносится в полевую записную книжку. Эти образцы направляются для исследования в территориальное геологическое управление, где они анализируются на титан и другие полезные компоненты, в результате чего определяется возможная промышленная ценность породы (может ли она оказаться   рудной).

Известные в России коренные месторождения рутиловых руд связаны с метаморфическими породами, которые образуются за счет интрузивных, осадочных и всех других пород, когда они в результате геологических процессов погружаются на большую глубину и там под большим давлением перекриеталлизовываются, т. е. слагающие их минералы разрушаются, а за счет их выкристаллизовываются новые, устойчивые в условиях повышенного давления. Содержащийся в природе титан при этом образует кристаллы рутила, которые могут быть извлечены из породы путем ее обогащения.

Из интрузивных пород наиболее богаты титаном основные интрузивные породы. При метаморфизме из таких пород образуются метаморфические породы, называемые амфиболитами и эклогитами. При    метаморфизме богатых   титаном    осадочных    пород (песков, глин) образуются песчаники, кварциты и различные сланцы. Со всеми этими   метаморфическими   породами могут быть связаны месторождения рутиловых руд.

Метаморфические породы, как уже было сказано, возникают на глубине, однако в результате горообразовательных движений и размыва проточными водами лежащих над ними пород они обнажаются на поверхность, слагая горы или выходя из-под наносов в обрывистых берегах рек.

Наиболее широко развиты метаморфические породы в горных районах, но в долинах рек их обнажения иногда встречаются и на равнинах, например на Украине, в Казахстане и пр. Пользуясь геологической картой, можно наметить ближайшие районы, сложенные метаморфическими породами, среди которых следует искать   месторождения рутила.

Рутил присутствует в метаморфических породах    в виде рассеянных   мелких    кристалликов, красный его цвет хорошо заметен на фоне зеленой, серой, бурой и других окрасок, которые обычно присущи метаморфическим породам. Ориентируясь лишь по цвету, рутил нетрудно спутать с другими красными минералами, например с гранатами. Поэтому, обнаружив в породе повышенное содержание минерала, похожего на рутил,, необходимо отобрать образцы.

Для определения рутила следует измельчить образец в чугунной ступке так, чтобы дробленый материал проходил через сито 0,25 мм, а затем этот материал осторожно отмыть от тонкой пыли водой. Из оставшихся зерен наиболее сильным магнитным полюсом ручного универсального магнита Сочнева извлекают все магнитные минералы. Если красный минерал при этом не удаляется, а сохраняется в немагнитном остатке, то он    может быть рутилом или пиропом, которые различаются между  собой  по  форме зерен.

Взвесив образец перед его измельчением, а также взвесив немагнитную его часть и определив в ней ориентировочно содержание рутила, можно приблизительно определить содержание рутила в породе. Если его окажется более 2%, то образцы такой породы надо направлять в территориальное геологическое управление для специального изучения, так как порода может оказаться рутиловой рудой.

Следует отметить, что образцы, содержащие много пиропа, также представляют практический интерес и должны передаваться в геологическое управление, так как пироп часто сопутствует алмазам. Рутиловые месторождения являются наиболее ценными из всех месторождений титана, поскольку рутил наиболее богат титаном, который из него извлекается при меньшей затрате средств, чем из ильменита.

Фотографии по теме