Роль геоэлектрохимических процессов при формировании залежей платиноидов на месторождениях силикатного никеля

Размещено на http://allbest.ru

¹Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

²ФГУ НПП «Геологоразведка»

Роль геоэлектрохимических процессов при формировании залежей платиноидов на месторождениях силикатного никеля

Сенчина Н.П.1, Путиков О.Ф.¹,

Миллер А.А.¹, Алексеев С.Г.²

Санкт-Петербург

Введение

Урал является одним из главных регионов России, где распространены гипергенные силикатноникелевые месторождения. Эти месторождения расположены в местах выхода ультраосновных массивов и зачастую содержат повышенные концентрации элементов платиновой группы (ЭПГ), благородных и редких металлов.

Распределение ЭПГ было проанализировано в работах исследователей Горного университета В.Г. Лазаренкова и И.В. Таловиной с соавторами. Выявлена тенденция к накоплению платиновых металлов в верхних частях гипергенного профиля уральских месторождений [3].

В представляемой работе сделана попытка обосновать характерные черты распределения платиноидов с точки зрения геоэлектрохимии.

Основная часть

Особенностью Буруктальского месторождения является наличие протяженных по глубине субвертикальных зон, обогащенных магнетитом. Предшествующие исследования показали, что наличие электронно-проводящихтел, пересекающих зону окисления, приводит к формированию естественного электрического поля в первые сотни милливольт. Именно эта ситуация реализуется на Буруктальском месторождении.

Электронные проводники - кварц-магнетитовые породы выделены в составе «черного» горизонта Буруктальского месторождения [1]. Приурочены они к нижней части оксидно-железной зоны месторождений и слагают пластообразные залежи мощностью 1-10м со сложной морфологией подошвы - с карманами, уходящими на глубины до 100-150м. Их отличает мелко-тонкодисперсная структура, а также черный или темно-коричневый цвет. В их составе содержится25-35вес.% кварца и до45-50вес.% никелевого магнетита. платиноид металл месторождение геоэлектрохимия

Величина электродного потенциала магнетитовых рудных тел в данных условиях определяется содержанием кислорода в окружающих подземных водах [2]. По расчетам, выполненным ранее с учетом распределения концентрации растворенного кислорода, величина создаваемой разности потенциалов в данных условиях для тел, протяженных на глубину 100-150м достигает200-300мВ. Такое поле может служить «двигателем» заряженных частиц, находящихся во флюиде, причиной их растворения в одном месте и осаждения в другом. Следовательно, необходимо выяснить, какие элементы и в каком количестве смогут участвовать в подобном передвижении.

Для этого был предпринят лабораторный эксперимент. Использовались: источник питания в режиме стабилизации тока, разделенная на 7 ячеек полупроницаемыми пергаментными мембранами емкость с подкисленной дистиллированной водой, 200 грамм дробленой рудоносной породы - образец заложен в центральной ячейке. Через указанную установку в течение 2 недель пропускался постоянный ток силой 0,1 А. Регулярно отбирались пробы и проводились анализы раствора в ячейках, приближенных к аноду и катоду. Полученные данные несут большой объем подлежащей анализу информации.

Рис. 1. Переход некоторых элементов из твердой навески раздробленной горной породы в раствор под действием разности потенциалов

Основные выводы, следующие из эксперимента, отвечают на требуемый вопрос: переход элементов горных пород и руд в подвижную форму под действием электрического поля возможен, при чем доля содержания элементов, переходящая в подвижную форму, весьма высока - порядка первых десятков процентов. Из этих же данных видно, что ионы металлов перемещаются в составе комплексных соединений, имеющих как положительные, так и отрицательные заряды. Особенно важно отметить, что довольно большая доля элементов участвует в передвижении - десятки процентов (для платины - около 20 %). При условии того, что резко сокращено время проведения эксперимента (2 недели в сравнении с миллионами лет в естественных условиях), в опыте использовалась значительно большая плотность тока, по нашим оценкам, эти разности компенсируют влияние друг друга.

По итогам расчетов выделяются 2 группы элементов, различающихся по поведению в электрическом поле: 1) изотоп Pd-108- Cr - Fe (Cr и Fe в меньшей степени - 55 и 56% соответственно, в то время, как для Pd 74% ионов движутся к положительному электроду) и 2) Cu - Zn - Co - Ni - Ag - Cd- Pt.

Первая группа ведет себя в большей степени как анион, а вторая - как катион. Это несколько противоречит известной сидерофильности платины, однако, может быть объяснено свойствами минеральных ассоциаций. Известно, что при гипергенном разложении первичных ультрамафитов и формировании при этом охр в одном случае металлы выносятся из последних, обедняя их, а в других - наоборот, концентрируется или выносится в малой степени. Причинами различного поведения элементов в этом процессе является влияние электрических полей, различия в содержаниях других элементов, температуре, кислотности.

Получены группировки элементов, отражающие единство их свойств передвижения и накопления на месторождении. Данные показывают, что корреляция элементов между собой в зоне месторождения, подверженной влиянию электрического поля, не противоречит их связи по поведению в проделанном эксперименте. Это косвенно свидетельствует о причинно-следственной связи электрических процессов и результатов накопления элементов в данных условиях. Объемы скапливающихся таким способом платиноидов невелики, их добыча рациональна только при попутной добыче с основным рудным элементом месторождения - никелем [4].

Заключение

Таким образом, наличие сильных естественных электрических полей формирует предпосылки для накопления платиноидов вблизи анодной (в доступных для добычи пределах) зоны рудных электронопроводящих тел.

В данном случае, естественное электрическое поле может служить фактором дифференциации наряду с явлениями механического, гравитационного, химического и других видов разделения вещества в верхней части земной коры.

Список литературы

1.Никеленосные оксиды железа Буруктальского месторождения, Южный Урал/ С.О.Рыжкова, И.В. Таловина, В.Г. Лазаренков, В.Л. Уголков, Н.И. Воронцова// СПГГИ (ТУ). Записки горного института. Т. 183, 2009, с 101- 111.

2.Путиков О. Ф. Основы теории нелинейных геоэлектрохимических методов поисков и разведки. - СПб.: СПГГИ (ТУ), 2009. - 534 с.

3.Платиноиды и золото в оксидно-силикатныхникелевых рудах Буруктальского и Уфалейского месторождений, Урал/ Таловина И. В., Лазаренков В. Г., Воронцова Н. И.//Литология и полезные ископаемые. Номер 5, 2003, с474-487.

Проблемы Fе-Co-Niместорождения Буруктал, Южный Урал/Михайлов Б. М., Иванов Л. А. // Руды и металлы. Т 1, 2003, с5-12.

Аннотация

Роль геоэлектрохимических процессов при формировании залежей платиноидов на месторождениях силикатного никеля. Сенчина Н.П., Путиков О.Ф., Миллер А.А., Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург,archie3@mail.ru. Алексеев С.Г.,ФГУ НПП «Геологоразведка», Санкт-Петербург,sga49@mail.ru

На качественном уровне выполнена оценка величины вклада естественного электрического поля в процессы перехода в подвижную форму, передвижения и накопления рудных элементов. Поставлен лабораторный эксперимент, показывающий активность перехода элементов из образца горной породы в форму, способную перемещаться во флюиде под действием разницы потенциалов.

Результаты эксперимента позволяют дифференцировать элементы по поведению в электрическом поле. Связаны некоторые черты зональности минерального и элементного состава руд Буруктальского никелевого месторождения с наличием естественной поляризации пород на фоне других природных процессов.

Summary

The assessment of a natural electric field contribution size to processes of transition to the relative frame form, movement and accumulation of ore elements is executed at quality level. The laboratory experiment showing activity of transition of elements from an exemplar of rock to the form, capable to move in a fluid under the influence of a potentials difference is put. Experiment results allow to differentiate elements on behavior in an electric field. Some lines of zonality of mineral and element ores composition of the Buruktalsky nickel field are bound to existence of rock natural polarization against other natural processes.

Размещено на Allbest.ru