Железооксидно-благороднометалльные месторождения Еврейской автономной области как новый тип IOCG месторождений

e-mail: ,

Статья основана на докладе автора, пред-савленном на конференции научных сотрудников Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН 26 марта 2025 г. В ней учтены замечания и вопросы коллег и, соответственно, расширен объем представляемого материала, в частности, добавлен новый раздел «Примеры успешной разработки…».

Актуальность статьи обусловлена необходимостью изложить данные о крупных ресурсах и содержаниях благородных металлов в месторожде-

ниях железа ЕАО в обоснование нового, третьего типа специфических IOCG-месторождений.

Цель статьи – рассмотреть специфические IOCG-месторождения и благороднометалль-ное оруденение в месторождениях железа ЕАО, что определяет их как новый¸ третий тип IOCG-месторождений.

Для решения цели предусмотрено рассмотреть:

• -    Специфические особенности локализации и состава IOCG-месторождений.

• -    Характеристику месторождения Олим-пик-Дам как представителя первого модельного типа IOCG-месторождений.

• -    Характеристику месторождения Баян-Обо как представителя второго модельного типа IOCG-месторождений.

• -    Характеристику благороднометалльного оруденения в месторождениях железа ЕАО как нового типа промышленных IOCG-месторождений.

• -    Примеры успешной разработки месторождений железа с низким содержанием золота.

Специфические особенности локализации и состава IOCG-месторождений

Аббревиатура IOCG расшифровывается как Iron-Oсide-Copper-Gold или железо-ок-сид-медь-золото. Она получила свое название после открытия в 1975 г. месторождения Олим-пик-Дам в Австралии с гигантскими концентрациями меди, золота и урана, локализованными в месторождении железных руд.

Первая черта таких месторождений – это древний протерозойский возраст с их образованием в период 1.9–0.7 млрд лет назад (в отличие от архейских месторождений железа).

Вторая специфическая особенность IOCG-месторождений – локализация их в пределах месторождений железа, тогда как обычные месторождения полезных ископаемых залегают в песчано-сланцевых и магматогенных образованиях.

Третья особенность таких месторождений – это крупнейший и уникальный масштаб.

Рудные районы и отдельные месторождения располагаются вдоль крупных ослабленных зон в континентальной коре в виде региональных разломов и зон дробления [12].

Добыча золота из месторождений железистых кварцитов производится в Австралии, Японии и США, причем схемы обогащения, по которым работают зарубежные компании, не являются секретом [13, с. 9].

Характеристика месторождения Олимпик-Дам как представителя первого модельного типа IOCG-месторождений

Открытие в 1975 г. гигантского месторождения Олимпик-Дам в Южной Австралии относится к числу крупнейших событий в рудной геологии второй половины XX в. (3 млрд т железной руды, содержащей 35% Fe, 1,2% Сu, 0,06% U3O8, 0,5г/т Аu, 6 г/т Ag и около 0,5% окислов РЗЭ). В этом месторождении железа содержатся 1.2 млн т урана, 32 млн т меди, 1200 т золота, 7000 т серебра [12, 18]. Это крупнейшее месторождение Австра- лии и одно из крупнейших месторождений урана в мире. По запасам меди оно занимает 3-е место в мире, по запасам золота – 5-е место в мире.

Месторождение залегает в брекчированных гранитах и представлено крутопадающим линзообразным телом длиной 2.3 км и шириной 1.2 км (рис. 1).

Гематитовые брекчии являются вмещающей породой для большей части промышленного золо-то-ураново-медного оруденения. Из минералов редких земель достоверно установлены бастнезит, флоренсит, монацит и ксенотим. Вслед за стадией обрушения и завершением формирования брекчиевого комплекса произошел наиболее значительный привнос железо-медных сульфидов, обусловивших вкрапленную и прожилковую медную минерализацию в обломках и матриксе брекчий и создавших зональное ее распределение, параллельное крутым контактам брекчий с центром в гематитовом брекчиевом ядре системы.

Одна из особенностей гематитовых брекчий – присутствие в них фрагментов и блоков (длиной до нескольких метров и даже десятков метров) слоистого гематита и тонкослойчатого барита с несомненными осадочными текстурами. Эти фрагменты сосредоточены, по-видимому, только в верхней части месторождения до глубины 350– 400 м от поверхности. Слоистый гематит – тонкозернистая тонкослойчатая порода, состоящая на 50–90% из гематита с переменными количествами кварца, барита, серицита и подчиненными флюоритом и минералами РЗЭ [12].

Рис. 1. Форма и размеры месторождения Олимпик-Дам [12]

Fig. 1. Olympic Dam deposit shape and size [12]

Что касается золота, то оно установлено в виде включений размером 10–20 мкм и менее в сульфидах борнит-халькозиновых зон и в гематите. Микропрожилки золота наблюдались также в жилах барита и в сильно силицифицированных брекчиях гранита в верхней части месторождения.

Месторождение Баян-Обо как представитель второго модельного типа IOCG-месторождений

Месторождение Баян-Обо в Китае – крупнейшее в мире по запасам редкоземельных металлов. Оно дает 90% мировой добычи редкоземельных металлов. Запасы железных руд в нем – 1.5 млрд т. Содержание редкоземельных минералов 2.5%, запасы их – 37 млн т. Длина месторождения–1.5 км, ширина – 300 м [12].

Месторождение представлено двумя крупными залежами магнетит-редкоземельных руд размером по 1500 × 250 м.

Пластовые и линзовидные рудные залежи локализованы в доломитах и перекрывающей пачке черных сланцев. Рудовмещающая пачка сложена слоистым тонко- и грубозернистым мраморизо-ванным железистым доломитом с маломощными прослойками кварцитов и кварца.

Рудные тела имеют массивную или полосчатую текстуру и представлены минералами – колумбита, апатита, альбита, барита, калишпата, эгирина, карбонатов, биотита и целого ряда менее распространенных минералов.

Наиболее ранней является вкрапленная монацитовая минерализация. Далее – фаза вкрапленной и полосчатой магнетитовой минерализации и несколько более поздней – гематитовой. За отложением основных окислов железа – стадия формирования наиболее богатых тонкозернистых и тонкослойчатых монацит-бастнезитовых руд с широко проявленными структурами метасоматического замещения. Более поздняя редкоземельная минерализация: относительно крупнозернистый монацит, бастнезит, эшинит и ассоциирующий с ними эгирин [12].

Интенсивное проявление калишпатизиро-ванных оруденелых брекчий в сланцах над основными рудными залежами сближает Баян-Обо с «брекчиевой воронкой» Олимпик-Дам.

Характеристика благороднометалльного оруденения в месторождениях железа Еврейской автономной области как нового типа промышленных IOCG-месторождений

В западной части области находится крупный золото-россыпной район северо-восточного простирания. Россыпи золота разрабатывались более 100 лет с перерывами, добыто около 20 т [6].

Месторождения железных руд были открыты 80 лет назад. Разведанные месторождения железа слагают меридиональную полосу с восточной стороны золото-россыпного района (рис. 2) и составляют по запасам и ресурсам значительную величину, порядка 3 млрд т (табл. 1).

Рис. 2. Схема расположения железорудных месторождений области [1, 8]

1 – рыхлые аллювиальные отложения; 2 – мезозойские эффузивные породы; 3 – верхнепротерозойские осадочные породы; 4 – нижнепротерозойские метаморфические породы; 5 – оси архейских метаморфических пород; 6 – палеозойские гра-нитоиды; 7 – месторождения железа: 1 – Кимкан-ское, 2 – Сутарское, 3 – Костеньгинское; 4 – Юж-но-Хинганское; 8 – площадь распространения россыпей золота; 9 – разломы; 10 – Транссибирская железнодорожная магистраль

Fig. 2. Regional iron ore deposits layout [1, 8]

• 1    – loose alluvial deposits; 2 – Mesozoic effusive rocks;

• 3 – Upper Proterozoic sedimentary rocks; 4 – Lower Proterozoic metamorphic rocks; 5 – axes of Archean metamorphic rocks; 6 – Paleozoic granitoids; 7 – iron deposits: 1 – Kimkanskoye, 2 – Sutarskoye, 3 – Kostenginskoye; 4 – Yuzhno-Khinganskoye; 8 – area of gold placer distribution; 9 – faults; 10 – Trans-Siberian railway

Таблица запасов железных руд и сопутствующих металлов в них [1, 8]

Table of iron ores reserves and related metals in them [1, 8]

Table 1

Месторождение	Запасы, млн т	Содержание Fe, %	Ресурсы, млн т	Общий потенциал, млн т	Сопутствующие промышленные металлы
Кимканское	221	35	–	221	Au, Pt, Ag, REE
Сутарское	369	32,8	600	970	Au, Pt, REE
Костеньгинское	164	30,6	100	264	Au, Pt, Ag, Cu
Итого в рудной зоне	755	–	–	1455
Южно-Хинганское	290	29–35	1210	1500	Au, Pt, Ag, Co, Ni, Mn, U
Всего	1045	–	1910	2955

Спустя 50 лет после открытия месторождений железа началось исследование их золотоносности. Возможной причиной начала исследований золотоносности месторождений железа могла быть публикация автора 1997 г. в центральном журнале, через 40 лет после их разведки [9].

В 2000 г. в статье Л.И. Гурской сообщалось о наличии платиноидов в ранее отобранных образцах железных руд, с содержаниями от 0.25 до 10.0 г/т [7]. В этом же году появились сведения о результатах изучения крупной промышленной пробы весом 600 кг из марганцевой оторочки Юж-но-Хинганского месторождения железа. Содержания золота и серебра составили по 10 г/т [3].

В 2006–2007 гг. изучение месторождений железа проводилось автором по гранту РФФИ– ХНЦ ДВО РАН (№ 06-05-96044) «Исследование генезиса платина-никель-медь-уран-золотого оруденения в рифейских черносланцевых толщах Еврейской автономной области, сопровождающего крупные железорудные зоны, для комплексного использования руд». Среднее содержание золота и платины по 22 пробам Южно-Хинганского составило 0.50 г/т (атомно-абсорбционный анализ) на мощность железорудного 20 м. Если еще учесть высокое содержание золота (10 г/т) в марганцевой оторочке месторождения (шириной 3–7 м), то среднее содержание золота в Южно-Хинганском месторождении можно принять равным 0.7 г/т.

В 2007 г. была проложена новая автотрасса Москва–Владивосток, в 500 м южнее прежней, пересекшая Кимканское месторождение железа в 4 км от пос. Известковый (рис. 3). При этом в южном борту дороги было обнажено месторожде- ние в уступе высотой 7–2 м на расстоянии 100 м, представленное рудным телом мощностью 25 м и ороговикованными породами.

Из рудного тела была отобрана пунктирная проба весом 1,5 кг (рис. 4), с содержанием золота 8 г/т (рентгено-флуоресцентный анализ).

Рис. 3. Фото Кимканского магнетитового месторождения (черное) в южном борту автодороги Москва-Владивосток. У подошвы рудного тела – геолог М.В. Горошко из Института тектоники и геофизики (г. Хабаровск)

Fig. 3. Photo of the Kimkansky magnetite deposit (black) in the southern side of the Moscow-Vladivostok highway. At the base of the ore body is geologist M.V. Goroshko from the Institute of tectonics and geophysics (Khabarovsk)

Рис. 4. Зарисовка южного борта автодороги Москва – Владивосток, в 4 км к западу пос. Известковый

1 – белые мраморизованные известняки; 2 – темносерые известняки; 3 – железорудные тела; 4 – черные роговики с редкими прожилками магнетита; 5 – место отбора пунктирной пробы и ее номер, с содержанием золота 8 г/т

Fig. 4. Sketch of the southern side of the Moscow – Vladivostok highway,

• 4 km west of the village. Calcareous

• 1    – white marbled limestones; 2 – dark gray limestones; 3 – iron ore bodies; 4 – black cornea with sparse veins of magnetite; 5 – the location of the dotted sample and its number, with a gold content of 8 g/t

  В 2010 г. автором была обнаружена оквар-цованная железорудная зона длиной около 1.5 км, мощностью 1–15 м, в 4 км восточнее Кимканского месторождения, с высокими содержаниями золота на уровне 10–50 г/т, по рентгено-флуоресцентному анализу (рис. 5).

В 2011 г. опубликованы данные о содержании золота в рудах Кимканского месторождения железа. По данным исследования 28 проб методом ICR-MS c кислотным вскрытием проб, содержания золота и платины составляют в среднем 0.46 г/т, при колебаниях от 0.3 до 3.1 г/т [21]. Но, как подчеркивают авторы, «учитывая исключительную устойчивость микровключений к химическому разложению, оценку потенциала этого типа минерализации целесообразно вести с помощью неразрушающих физических методов анализа» [4, с. 161], например, атомно-абсорбционным, рентгено-флуоресцентным или нейтронно-активационным методами.

В 2012 г. было проведено технологическое исследование валовой пробы весом 70 кг из око-лорудных вмещающих пород Кимканского месторождения железа в Институте горного дела в г. Хабаровске. По данным нейтронно-активационного анализа, содержание золота в пробе равно 0.4 г/т, по данным балансового расчета золото и платина присутствуют в количестве 1 г/т, в свободной, легко извлекаемой форме. При этом извлекаемость золота из руд составляет 79.4% даже при использовании одного гравитационного метода [19, с. 12]. Кроме того, выявлены редкоземельные минералы – циркон, монацит, ксенотим, апатит, ортит.

В марганцевой оторочке Южно-Хинган-ского месторождения железа было выявлено промышленное содержание платины и серебра [20].

Рис. 5. Фото крупной глыбы окварцованной и лимонитизированной железной руды, с содержанием золота 50 г/т. Фото автора, 2010 г.

Fig. 5. Photo of a large block of quarried and limonitized iron ore, with a content of 50 g/ton gold. The photo is taken by the author in 2010

Аномалии урана были обнаружены в северной части Южно-Хинганского месторождения при проведении государственной геологической съемки масштаба 1:200 000 [2].

В 2021 г. были обнаружены золото, серебро и медь в нескольких образцах из руд Костеньгин-ского месторождения железа [5]. Ранее, по данным технологических исследований проб из Ким-канского и Сутарского месторождений железа, в них был выявлен наряду с другими сульфидами и медный минерал халькопирит, свидетельствующий о наличии в рудах железа и некоторого количества меди [14].

Согласно приведенным данным, золото, платина и серебро обнаружены во всех месторождениях железа Еврейской автономной области в низкой, но промышленной концентрации. При этом выявлены и другие сопутствующие металлы – редкоземельные металлы, медь и уран.

Следовательно, месторождения железа ЕАО сходны по составу сопутствующих металлов с рудами месторождения Олимпик-Дам – модельного типа IOCG-месторождений. Но в месторождениях железа ЕАО главное промышленное значение имеют благородные металлы – золото, платина и серебро, а медь, редкоземельные металлы и уран присутствуют в резко подчиненном количестве.

Таким образом, месторождения железа ЕАО представляют собой железо-оксидно-благороднометальный тип месторождений – новый, третий тип IOCG-месторождений.

Примеры успешной разработки месторождений железа с низким содержанием золота

В конце XX столетия стало выгодно перерабатывать бедные и труднообогатимые руды: включать в эксплуатацию внебалансовые запасы; возобновлять эксплуатацию ранее «законсервированных» карьеров и полигонов, рудников и шахт; перерабатывать техногенные отвалы многих горно-обогатительных комбинатов. Кардинальные изменения произошли в технологии обогащения золотоносных руд за счёт кучного, а также кучного с цианизацией выщелачивания в отвалах, и совершенствования других пиро- и гидрометал лургических способов (например, автоклавного обогащения тугоплавких руд). Это обусловило повышение рентабельности вторичной переработки бедных руд и «хвостов» обогатительных фабрик с содержанием золота на уровне 1,0–0,3 г/т и менее (табл. 2).

Аналогичным образом широко вовлекаются в промышленное производство и многие месторождения железных руд с низкими содержаниями золота (табл. 3).

В настоящее время кучное выщелачивание является наиболее простым и выгодным способом извлечения золота из бедных руд и отвалов. Капитальные и эксплуатационные затраты при таком способе составляют соответственно 20% и 40% по сравнению с затратами при извлечении благородных металлов традиционными методами [15].

Процесс кучного выщелачивания заключается в складировании добытой руды (с применением предварительного дробления) в кучи на водонепроницаемом основании и орошении разбавленным раствором NaCN (0,05–0,1%). Раствор просачивается через слой руды, растворяя благородные металлы, а затем стекает в резервуар.

Кучное выщелачивание активно применяют в США, Канаде и Австралии на многих золотодобывающих предприятиях. Выщелачиваемые руды содержат 0,35–1,5 г/т и относятся обычно к окисленному типу, с размером частиц золота 2–5 мкм. Масштаб переработки на разных фабриках колеблется от 1 до 10 тыс. т руды в день [15].

Таким образом, рост цен на золото позволил выгодно перерабатывать многие месторождения бедных руд, а также отвалов руд на действующих золотодобывающих предприятиях.

О Гаринском месторождении

Неподалеку, в Амурской области, находится крупное Гаринское месторождение железных руд протерозойского возраста, с запасами и ресурсами

Примеры разрабатываемых крупнообъемных месторождений с комплексными рудами и низким содержанием золота [17]

Table 2

Examples of large-volume deposits being developed, with complex ores and low gold content [17]

№ п/п Месторождения Запасы золота Среднее сод, Аu, г/т Годовая добыча Аu, т 1 Грасберг (Индон) 2640 1 90 2 Кальмакыр 1350 0,5 13 3 Карлин 570 1,2 – 1,5 32 4 Янакоча (Перу) 1500 0,6 71 5 Бингхем 350 0,96 12 6 Ок-Теди (Папуа) 260 0,9 16 7 Олимпик-Дам 1200 0,5 15 руд на уровне 1 млрд т. Содержание золота в рудах месторождения варьирует от следов до 1.6 г/т (в среднем около 1 г/т), меди – до 0.77 %, по данным химических анализов 39 проб [16].

Поэтому суммарные запасы и ресурсы золотосодержащих железных руд ЕАО могут составить 4 млрд т. Это огромная величина, достаточная для работы металлургического завода более чем на 100 лет, при годовой добыче руд порядка 10–20 млн т.

О необходимости создания металлургического завода в ЕАО, на базе крупной железорудной базы, говорилось в работе [10]. В свете новых

Таблица 3

Месторождения разрабатываемых месторождений железных руд с низкими содержаниями золота [17, 23]

Table 3 Developed deposits of iron ore with low gold contents [17, 23]

№ п/п Месторождения Запасы руды, т Среднее сод. Аu, г/т 1 Олимпик-Дам, Австралия 3 млрд 0.5 2 Салобо, Бразилия 986 млн 0.49 3 Каррапатина, Австралия 203 млн 0.56 4 Ла-Кандепария, Чили 600 млн 0.2 5 Кристалино, Бразилия 500 0.3 6 Проминент Хилл 153 0.48 данных о преобладающем значении золота и меди в железных рудах гигантского месторождения Олимпик-Дам и золота в железных рудах ЕАО необходимость создания металлургического завода становится особенно актуальной. Но строительство металлургического завода дело довольно затратное. Оно возможно лишь путем кооперации ряда предприятий Хабаровского края и при организационно-финансовом участии государства.

Заключение

В протерозойских прогибах Хинганской рудоносной области Дальнего Востока сформировано несколько протяженных железорудных зон (до 40–55 км) с месторождениями железистых кварцитов. Разведанные запасы их и ресурсы железных руд оцениваются в 3 млрд т, с содержанием железа в рудах на уровне 30–35%.

По данным научных исследований последних лет (2000–2021 гг.), многие рассмотренные месторождения железных руд содержат невысокие, но промышленные концентрации сопутствующих золота и платины – на уровне 0,5–1 г/т [7, 8, 11, 20]. В выявленной новой железорудной зоне Известковой, в 4 км восточнее Кимканского месторождения, с окварцованными рудами, содержания золота высокие, на уровне 10–50 г/т [8]. Кроме того, в околорудных породах Кимканского месторождения и в проявлении фосфоритов «Гремучий» установлены редкоземельные минералы [19, 22], а в северной части Южно-Хинганского месторождения железа выявлена аномалия урана [2].

Соответственно рассмотренные железорудные месторождения ЕАО с сопутствующими благородными и редкоземельными металлами и ураном сходны по составу руд с месторождением Олимпик-Дам в Австралии – модельным типом IOCG-месторождений. Но в отличие от указанного месторождения в месторождениях железа ЕАО главное промышленное значение имеет благород-нометалльная минерализация.

Поэтому месторождения железа ЕАО представляют собой новый, третий тип IOCG-месторождений – железооксидно-благородноме-талльный тип.

Работа выполнена в рамках государственного плана для ИКАРП ДВО РАН на 2024– 2026 гг., с учетом результатов работ по гранту РФФИ – ХНЦ ДВО РАН № 06-05-96044 «Исследование генезиса платина-никель-медь-уран-зо-лотого оруденения в рифейских черносланцевых толщах Еврейской автономной области, сопровождающего крупные железорудные зоны, для комплексного использования руд».