Комплексные редкометалльные россыпи массивов ультраосновных-щелочных пород — ультрабазитов, ийолитов, карбонатитов (УИК) — важнейшая в генетическом и экономическом отношении группа комплексных ниобий-редкоземельных месторождений экзогенной серии, среди которых известен целый ряд крупных и уникальных по запасам и богатству месторождений, которые по уровню содержаний полезных компонентов превосходят материнские рудные карбонатиты. Главными редкометалльными минералами этих россыпей являются тантало-ниобаты — пирохлор, колумбит, гатчеттолит; все они мало устойчивы в процессе транспортировки и быстро разрушаются, образуя ряд устойчивости (в порядке возрастания): гатчеттолит пирохлор колумбитизированный пирохлор колумбит. Сопутствующими, а иногда и главными минералами россыпей могут быть также монацит, бадделеит, апатит-франколит, магнетит. Россыпи карбонатитовых массивов — типичные россыпи ближнего сноса: склоновые, ложковые, озерные, обычно локализованные в контурах самого массива и редко распространяющиеся за их пределы на расстояние более 1-2 км.
Важнейшая их особенность заключается также в тесной парагенетической связи с корами выветривания, которые развиваются на большинстве карбонатитовых массивов. Интенсивное выщелачивание последних не только способствует резкому обогащению остаточных продуктов коры выветривания устойчивыми минералами, в том числе россыпеобразующими, но и создает карстовые депрессии, которые служат ловушками для накопления продуктов перемещения и перемыва рудоносных кор выветривания. Формирующиеся на большинстве карбонатитовых массивов структурно-карстово-денудационные депрессии часто являются вместилищем малых озер, которые служат своего рода «бассейнами конечной седиментации» для материала, перемещаемого со склонов массива. Озерные осадки являются типичным членом осадочных образований, ассоциирующих с карбонатитовыми массивами (Томтор, Ковдор, Маунт Вельд, Горное озеро).
На территории России известно несколько карбонатитовых массивов, сопровождающихся ниобий-редкоземельными россыпями. Среди них Горноозерский массив в Сетта-Дабане с пирохлоровой (с бастнезитом) россыпью, Кийский массив в Енисейском кряже с переотложенной корой выветривания в карсте с пирохлором, колумбитом, гатчетголитом, Татарский массив, ореолами и потоками рассеяния пирохлора в аллювии, и, наконец, уникальная по богатству комплексная ниобий-редкоземельная россыпь Тамторского месторождения на севере Сибирской платформы. Большинство россыпных проявлений и месторождений, связанных с карбонатитами, имеет (мезо)-кайнозойский возраст. Уникальность же россыпи Томторского месторождения состоит также в том, что она представляет собой ископаемое образование допермского возраста, испытавшее процессы позднейшего эпигенеза, и так же, как и материнский массив, перекрыта платформенным чехлом, мощность которого достигает 100 м.
Tомторское россыпное редкометалльное месторождение пространственно и генетически связано с одноименным карбонатитовым массивом, расположенным в северной активизированной окраине Сибирской платформы, в пределах Восточно-Прианабарской провинции УИК докембрийского возраста, на территории Республика Саха (Якутия). Томторское месторождение было открыто и впервые изучалось геологами НИ ИГА-НПО «Севморгео» Э.Н. Эрлихом, Г.И. Поршневым и Л.Л. Степановым, а позднее, начиная с 1987 г. детально изучалось, разведывалось и оценивалось Чернышевской ГРЭ, при участии сотрудников ВИМСа, ИМГРЭ и других организаций. Именно на этом этапе работ и были открыты уникально богатые пластовые залежи ниобий-редкоземельных руд осадочного происхождения, залегающих на коре выветривания карбонатитового массива под осадками перми, и установлен сложный гравитационно-хемогенный механизм их формирования.
Томторский массив занимает площадь около 250 км2 и является вторым в мире по размерам. Он приурочен к узлу пересечения трех крупнейших систем глубинных разломов, определяющих положение Восточно-Анабарской провинции УИК в целом: северо-западной, субмеридиональной и северо-восточной, с дуговым швом Анабарской сводовой структуры. Возраст массива оценивается как раннесинийский-вендский. Это типичный многофазный плутон концентрического строения, внутренняя часть которого сложена ийолитами, внешняя — нефелиновыми сиенитами: породы более позднего карбонатитового комплекса занимают ядро массива. В составе последнего редкометалльные потенциально россыпеобразующие карбонатиты представлены хлорит-кальцит-доломитовыми, доломит-кальцитовыми и кальцит-доломитовыми карбонатитами ранней редкометалльной подстадии и анкерит-доломитовыми и анкеритовыми — поздней редкометалльной подстадии, причем если первые слагают куполовидную структуру, вторые имеют характер штока с субвертикальными контактами. Эндогенная редкометалльная минерализация массива Томтор относится к ниобий-редкоземельно-фосфатному типу с попутными иттрием и скандием; по своим масштабам она представляет собой крупный объект с рядовыми содержаниями полезных компонентов. Все главные редкометалльные минералы руд — пирохлор, монацит, бастнезит — являются типичными россыпеобразующими.
Вскрытие Томторского массива произошло, вероятнее всего, а девоне и сопровождалось мощным порообразованием. Практически на всех породах массива в целом и на карбонатитах в особенности развита площадная кора выветривания латеритного типа, в составе которой выделяются три разновидности (горизонта): гидрослюдистая (преимущественно по безрудным карбонатитам первой стадии и нефелиновым сиенитам и ийолитам), франколитовая и гетитовая. Коры выветривания, развитые только по редкометалльным породам, занимают 48 км при мощности от 20 до 300-400 м. Рудоносные коры выветривания развиты преимущественно по карбонатитам доломит-анкеритовой подстадии и представлены преимущественно гетит-франколитовыми и гетитовыми разностями (рис. 84,А). В верхних горизонтах коры выветривания наблюдается двух-трехкратное обогащение Nb2O5 И почти пятикратное — TR2O3. Наличие мощной зоны усадки, в которой происходил интенсивный вынос растворимых соединений, прежде всего карбонатов, способствовало образованию в пределах карбонатитового ядра серии карстовых мульдообразных впадин площадью 0.7-2 км2, которые были заняты озерными ваннами и послужили коллекторами россыпей.
Известно, что такие малые озерные формы, пространственно сближенные с коренным источником, могут служить коллекторами россыпей ближнего сноса, в том числе минералов, мало устойчивых в условиях переноса, к которым относится пирохлор и бастнезит. Концентрация минералов повышенной плотности происходит в них в условиях низкоанергетических обстановок, что способствует сохранности хрупких и трещиноватых зерен аллотигенных минералов, причем действующие здесь механизмы сепарации обломочного вещества — выпадение из взвеси и гравитационно-диффузная сепарация при взмучивании наносов придонными течениями, существенно отличаются от таковых в высокоэнергетической обстановке береговых зон крупных водоемов.
Мульды Томторского месторождения выполнены осадками делювиально-озерного генезиса, образованными за счет перемыва рудоносных кор выветривания гетит-франколитового и гетитового состава и перекрыты континентальными красноцветными и угленосными отложениями пермского возраста, на пенепленизированной поверхности которых в свою очередь залегают морские осадки юрского возраста. Делювиально-озерные осадки («перемытые коры выветривания», по Е.М. Эпштейну), наиболее детально изученные на участке Буранный и получившие название «рудный пласт», представляют собой ультрабогатые комплексные руды Nb, Y, TR1 Sc, Ti, являющиеся по сути природным черновым концентратом, обогащенным по сравнению с подстилающими франколитовыми и гетитовыми корами Ti соответственно в 3.3 и 2.3, Nb — в 5.4 и 4.8, Sc — в 6.3 и 4.8, Y — в 10.6 и 7.5, TR — в 11.6 и 6 .7 раз.
Образования «рудного пласта» на участке Буранный, находящегося в восточной части карбонатитового ядра, выполняют субмеридионально вытянутую впадину протяженностью около 3 км и шириной от 0,25 до 1.5 км, образуя в ее пределах залежь мощностью от 0.2 до 35 м, в среднем 8-10 м. Строение впадины довольно прихотливо — она распадается на несколько более мелких мульд (до 200х800 м) неправильной формы, соединенных узкими проходами (см. рис. 84,Б). Как указывалось выше, вся система мульд имеет карстовосуффозионное происхождение, хотя не исключено также влияние структурного фактора.
Современная структура участка осложнена системой разломов северо-западного и северо-восточного простирания, активизированных постпермской-доюрской активизацией, которые нарушают также целостность рудного пласта. Вертикальные подвижки по указанным разломам составляют 10-15 м, достигая в отдельных случаях 70 м. Наибольшая тектоническая нарушенность характерна для южной мульды, особенно, для ее западного и южного бортов, причем В отдельных случаях наблюдается «сдвоенность» пласта, свидетельствующая о горизонтальных подвижках,
Подошвой пласта служат сидеритизированные гетитовые коры выветривания, кровлей — залегающие с размывом пермские красноцветные континентальные осадки. Внутренняя структура пласта определяется концентрическим расположением литолого-фациальных зон, свойственным замкнутым озерным котловинам. Как следует из рис. 85, в периферической зоне мульд залегают элювиально-склоновые образования. Они представляют собой брекчированные крупноглыбовые породы с цементом дресвяно-песчаного состава, в обломках которых доминируют полностью измененные породы карбонатитового комплекса и лампрофиров. Ближе к центру они сменяются псаммитовыми породами смешанного склоново-озерного генезиса, о чем свидетельствуют наблюдаемые в них горизонтально-волнистая, реже косая слоистость и текстуры взмучивания и усыхания. Центральная часть мульд выполнена пелитоморфными образованиями, массивными или с горизонтальной слоистостью, заключающими редкие прослои тонкозернистых песков.
Минеральный состав пласта характеризуется резким преобладанием рудных минералов, причем соотношения последних могут варьировать в широких пределах даже в соседних прослоях. Наиболее распространены редкоземельные фосфаты Al ряда гойяцит-горсейксит с примесью флоренсита и крандаллита (20-80%), фосфаты — монацит (1-15%) и ксенотим (1-15%), реже апатит и франколит (0-11%). Характерны также пирохлор (2-20%), из титановых минералов — рутил, анатаз, брукит и ильменит (5-20%), из минералов железа — гетит и гидрогетит (5-30%). Реже встречаются карбонаты (сидерит (1-10%), кальцит, доломит), каолинит (1-12%), кварц (1-5%), вермикулит, хлорит, микроклин, альбит, кроме того — пирит (0.5-4%), колумбит, циркон, галенит, сфалерит, углистое вещество (от 0.1 до 3%). Окатанность зерен аллотигенных минералов максимальна в зоне псаммитовых пород; здесь же встречаются шлиховые прослои существенно (до 70-80%) пирохлорового состава. В зоне пелитоморфных пород доминируют Ca, Sr, Ba, TR — фосфаты группы крандаллита, пирохлор, монацит, ксенотим, оксиды титана и другие минералы, присутствующие в размерности О.n-n микрон.
Исследованиями ВИМСа (А.Д. Коноплев, Г.Н. Нечелюстов, В.И. Кузьмин, В.Т. Дубинчук и др.) установлено, что фоновые концентрации редких металлов в рудном пласте россыпи составляют (в %): Nb2O5 — 2-3, TR2O3 Ce — 3-5, TR2O3 Y — 0.05-0.5, Y — 0.1-0.2, Sc — 0.01-0.03 и связаны с фосфатами Al (TR), рутилом и ильменорутилом (Nb), и лишь в значительно меньшей мере с монацитом, ксенотимом, пирохлором, в то время как главными концентраторами редких металлов надфонового уровня являются пирохлор (Nb), монацит, ксенотим (Y, тяжелые лантаноиды и Sc).
Распределение индивидуальных рудных компонентов в разрезе и на площади залежи отличается своими особенностями (рис. 86). Так, максимальные концентрации ниобия (6-12%) характерны для центральной частя озерной впадины, выполненной пелитоморфными породами; скандий, иттрий и легкие лантаноиды накапливались в широкой внутренней зоне псаммитовых пород, а скандий, иттрий, средние и тяжелые лантаноиды — в большей мере по ее периферии.
Такая зональность рудной залежи обусловлена, по мнению А.Д. Коноплева, несколькими причинами: механической дифференциацией аллотигенного материала разной крупности и плотности, хемогенным осаждением редкоземельных элементов из озерных вод в виде фосфатов алюминия натечной формы, действием грунтово-инфильтрациоиных вод, привносивших Y, TR, Sc из подстилающих остаточных кор выветривания.
Накопление ультрабогатых озерных «руд» Томторского месторождения происходило в условиях умеренно-теплого и умеренно-влажного климата, о чем свидетельствует, с одной стороны, высокая степень окисления органики, а с другой, развитие диагенетического сидерита и пирита. Пo своему геохимическому типу они относятся к сероцветной формации. Из других характерных геохимических особенностей месторождения следует отметить развитие процессов сидеритизации в подстилающих озерные осадки горизонтах остаточной коры выветривания; мощность «сидеритового горизонта» колеблется от 10 м в периферических частях мульд до 100 м в их центре.
Геохимический облик россыпи отражает также пострудные эпигенетические процессы; окислительные процессы в период формирования перекрывающих россыпь нижне-среднепермских красноцветов, влияние регионального каолинового выветривания в позднетриасовое время и, наконец, диагенетическое восстановление, связанное с воздействием вышележащих верхнеперских угленосных осадков, особенно усилившееся после перекрытия россыпи морскими осадками юры. По мнению Е.М. Эпштейна и др., указанные процессы не привели к каким-либо изменениям или перераспределению основных редкометалльных минералов рудного пласта и не повлияли на качество руд. Имеется и иная точка зрения, согласно которой экзогенно-диагенетические инфильтрационные процессы способствовали дополнительному обогащению озерных осадков TR, Y и Sc за счет их концентрации на нейтрализациониом барьере. Во всяком случае, перемыв остаточных кор выветривания и специфические механизмы сепарации обломочного материала, действующие в низкоэнергетических условиях малых водоемов; слабая волновая дифференциация, выпадение из взвеси и гравитационнодиффузионная сепарация тонких частиц при взмучивании придонными течениями — явились главными факторами, под действием которых были сформированы ультрабогатые комплексные руды Nb, Y, TR, Sc нового промышленного типа (рис. 87). Эти руды вдвое богаче по сравнению с самыми богатыми месторождениями карбонатитового комплекса в мире — Араша (по Nb) и Маунтин-Пас (по TR).
Россыпь Горного озера на юго-востоке Республики Якутия-Саха является примером современной озерной россыпи ближнего сноса. Первое описание этого месторождения, расположенного в альпийской зоне хр. Сетта-Дабан, дано И.Г. Волкодавом, Е.М. Эпштейном и др. в 1964 г. Россыпное месторождение находится на площади одноименного палеозойского массива ультраосновных-щелочных пород и карбонатитов, локализованного в пределах жесткого блока древней консолидации, включенного в систему орогенных поднятий Верхоянского хребта. В отличие от рассмотренной выше россыпи Томторского массива, его формирование тесно связано с гляциальными процессами — оно целиком расположено в озерной ванне экзарационно-подпрудного происхождения, занимающей дно верхнеплейстоценового ледникового цирка. Позиция цирка контролируется структурой карбонатитового массива — он выработан в наиболее подверженных экзарации слабоустойчивых породах — кальцитовых и кальцит-доломитовых карбонатитах. Определенную роль в формировании озерной ванны сыграли также процессы карстовония карбонатсодержащих пород.
Озеро имеет площадь около 0.8 км2, а общая площадь продуктивных озерных осадков, развитых в южной и западной части котловины, составляет около 1.1 км2 при мощности несколько десятков метров (до 50 м) (рис. 88). Продуктивные отложения представлены слабосортированными среднезернистыми пироксен-слюдисто-полевошпатовыми песками и супесями и существенно (в 4-5 раз) обеднены, по сравнению с материнскими породами, кальцитом. Доминирующим является класс крупности —1.25+0.071 мм (70%), который и обогащен в наибольшей степени рудными минералами.
По составу россыпь является комплексной — в ней присутствует полный набор россыпеобразующих редкометалльных минералов ультраосвовного-щелочного массива (в %): пирохлор — 0.17, гатчеттолит — 0.02, бастнезит — 0.82, циркон — 0.15, ильменит — 1.0, а также апатит — 19.2 и магнетит — 5.5. Значительная часть ниобия также рассеяна в породообразующих минералах.
Характерная особенность россыпи — хорошая сохранность и слабая окатанность всех детритовых рудных минералов, как итог дезинтеграции материнских пород в криогенных условиях, ограниченной транспортировки материала и его осаждения в низкоэнергетической обстановке.
По данным ГИРЕДМЕТа, россыпь представляет собой высококомплексное месторождение, позволяющее получить, при применении упрощенного варианта комбинированной магнитно-флотационно-гравитационной технологии, ДО шести различных концентратов — комплексный редкометалльный, ниобиевый пирохлоровый, редкоземельный, цирконовый, ильменитовый, апатитовый.
Сопоставление двух столь различных по своей позиции озерных россыпей карбонатитовых массивов — Томторской и Горноозерской — показывает, что их возникновение возможно в довольно широком диапазоне литогенетических обстановок — от теплых гумидных до ледниковых условий, что, конечно, накладывает отпечаток на характер высвобождения и сохранность полезных минералов. Однако общим отличительным их признаком является локализация рудных залежей в замкнутых карстово-денудационных (или структурно-карстовых) впадинах-мульдах, развивающихся на карбонатитах и служащих коллекторами рудоносного материала, отлагавшегося в низкоэнергетической обстановке малых озер. Это позволяет полагать, что присутствие последних является одним из наиболее существенных (вероятно, непременным) условий возникновения промышленно значимых россыпей. Следует отметить, что отсутствие таких замкнутых ловушек на некоторых карбонатитовых массивах (Белая Зима, Кия), может служить вероятной причиной отсутствия россыпей даже при наличии мощных кор выветривания латеритного профиля. С этих позиций, по-видимому, линейные карбонатиты (например, Татарский массив) также менее благоприятны для формирования россыпей.
Теплоизоляционные, шумоизоляционные характеристики зависят от типа выбранного остекления, к тому же, выполнить монтажные работы вполне возможно своими руками, придерживаясь пошаговой технологии и учитывая все нюансы данного процесса.
