Магнезит и тальк: уральская экскурсия

«Наука Урала» уже писала (НУ, 2002, № 20) об  участии уральских геологов в деятельности Российской рабочей группы проекта «Магнезит и тальк, условия образования и переработки» Международной программы геологической корреляции (МПГК). В этом году центральным событием проекта стало проведение международной полевой экскурсии на месторождения магнезита и талька Среднего и Южного Урала. Это мероприятие явилось продолжением геологической экскурсии, проведенной в сентябре с помощью китайских коллег на магнезитовых месторождениях Ляодуньской провиции в северо-восточной части Китая.

   Всего в уральской экскурсии было 14 участников, в том числе лидер проекта МПГК «Магнезит и тальк» профессор Мартин Радванец (Словакия), представитель геологической службы Словакии Павол Грецула, один из руководителей фирмы «Мондо Минералс» Илко Туокко (Финляндия), представители академических институтов из Москвы, в том числе руководитель Российской рабочей группы проекта  профессор В.В. Наседкин и ученый секретарь мероприятия кандидат геолого-минералогических наук Н.М. Боева (Институт геологии рудных месторождений РАН), геологи из Петрозаводска, а также фирм, связанных с использованием магнезита и талька.
   Сама постановка темы, объединившей такие на первый взгляд разные минералы и полезные ископаемые, как магнезит и тальк, в рамках программы, выполняемой под эгидой ЮНЕСКО, не случайна. Месторождения талька, водного силиката магния, образуют промышленно-генетические типы, парагенетически связанные с магнезитом, карбонатом магния, в массивах ультраосновных изверженных пород. С другой стороны, месторождения магнезита в карбонатных толщах часто содержат более или менее значительную примесь талька, причем весьма высокого качества. Изучению закономерностей распределения обоих полезных компонентов в различных генетических типах месторождений и посвящен настоящий проект. Кроме того, методы обогащения, извлечения тонкодисперсного талька из карбонатно-силикатного агрегата, широкий комплекс экологических вопросов, связанных с очисткой воздуха и воды, рекультивацией отвалов пустых пород, неизбежно возникающих при разработке, также находятся в поле зрения настоящего проекта. 

На европейских месторождениях, прежде всего на магнезитовых месторождениях Австрии, Словакии, а также тальк-магнезитового камня в Финляндии, накоплен огромный опыт комплексного использования технологических приемов, обеспечивающих получение высококачественного сырья с соблюдением необходимых санитарных норм. Одной из задач проекта является обмен опытом производства огнеупоров с другими странами (например, Россией, Китаем, Индией, Бразилией). Урал же представляет собой регион, где совмещены многие типы полезных ископаемых, в том числе высококачественных и, главное, разрабатываемые в настоящее время крупные месторождения магнезита и талька.                

Подготовка экскурсии велась с весны и включала выбор и дополнительное изучение разрезов для демонстрации, написание путеводителя, решение широкого круга организационных вопросов, связанных с приемом и размещением участников. Международная экскурсия была проведена с 29 сентября по 7 октября на базе Института геологии и геохимии УрО РАН. 

Экскурсия началась с рабочего совещания . Были заслушаны обзорные доклады по основным вопросам геологического строения и минерагении Уральского складчатого пояса с акцентом на закономерности распределения месторождений магнезита и талька. Доктор геолого-минералогических наук А.В. Маслов в своем докладе обрисовал последовательность процессов докембрийского седименто- и литогенеза на Урале. Профессор В.Н. Сазонов подробно изложил узловые моменты палеозойской истории Уральского палеоокеана, трансформации его в складчатый пояс и закономерности формирования основных типов полезных ископаемых. Минерагению докембрийских отложений западного склона Южного Урала, к которым относится Южно-Уральская магнезитовая провинция, подробно осветил в своем докладе автор этих строк. В вопросах к докладчикам сразу обозначились «болевые точки» проекта, касающиеся источников магния для месторождений магнезита в осадочных карбонатных толщах рифея и углекислоты для образования магнезита в месторождениях тальк-магнезитового камня в массивах ультраосновных пород (гипербазитов).                

Месторождения тальк-магнезитового камня в гипербазитах хорошо известны в регионе, а на двух из них, Шабровском, под Екатеринбургом и Сыростанском, около Миасса, действуют комбинаты по производству молотого талька. Образование тальк-магнезитового камня, содержащего сразу два полезных компонента, тальк и магнезит, связано с процессами метаморфизма и гидротермального преобразования ультраосновных пород. Последние содержат большое количество магнезиального силиката оливина и широко развиты в зоне Главного Уральского глубинного разлома, где в настоящее время обнажены породы начального этапа развития Уральского палеоокеана (офиолиты). 

Метаморфизм, то есть воздействие на первичную породу растворов, обогащенных углекислотой, при повышенных температурах и давлениях, связывается с одной из завершающих геодинамических стадий развития Урала — коллизионной, то есть временем образования горно-складчатой системы. В результате схождения и столкновения континентальной и океанической плит происходят процессы частичного плавления пород и образования гранитоидных магм, поставляющие в проницаемые, тектонически ослабленные зоны гидротермальные растворы. Эта принципиальная схема значительно уточнена и подтверждена именно уральскими геологами на местном материале. Во время проведения экскурсий на Уктусский гипербазитовый массив на южной окраине Екатеринбурга и на Шабровское тальковое месторождение в южной части данного массива участники экскурсии это увидели благодаря убедительной аргументации гида — профессора В.Н. Сазонова, признанного специалиста по минерагении и геодинамике Среднего Урала. 

Директор Шабровского талькового комбината Д.А. Петухов и геолог Л.В.Морозова  продемонстрировали флотационную технологию обогащения талька и использования «хвостов», представленных магнезитовым песком. На предприятии комплексно решается проблема использования магнезита в качестве добавки в удобрения, в асфальтовые покрытия, для производства мягкой кровли. Прорабатывается вопрос об использовании магнезита в качестве огнеупорного сырья. Все эти проблемы живо интересовали как иностранных участников, так и представителей строительных фирм и даже академических сотрудников (А.В. Бархатов из Института геологии Карельского НЦ РАН представлял отдел методов обогащения сырья). 

Несколько иную технологию получения талька увидели участники на Сыростанском тальковом комбинате около Миасса. За счет очень мощного дробильного оборудования здесь получают тальк-магнезитовую пудру тончайшего помола, востребованную различными отраслями промышленности. Ресурсы данного сырья в Уральском регионе достаточно велики, однако в настоящее время встает вопрос о нахождении специальных сортов низкожелезистого талька повышенной белизны. И здесь технологи вновь обращаются с вопросом к геологам: что определяет образование природных типов такого сырья, где их искать, а значит, как они образуются?

Неподдельный интерес у участников экскурсии вызвало посещение Института минералогии и Ильменского государственного заповедника в Миассе. Иностранцев приятно удивило качество и разнообразие исследовательского оборудования, и уровень проводимых исследований уральских минералогов, с которыми ознакомил директор Института минералогии член-корреспондент РАН В.Н. Анфилогов. Геологов привели в восторг уникальные ландшафтные, живописные и минералогические экспозиции естественно-научного музея, продемонстрированные его руководителем кандидатом геолого-минералогических наук С.Н. Никандровым. При посещении Блюмовской копи, изучавшейся еще академиками В.И. Вернадским и А.Е. Ферсманом, участники экскурсии познакомились с уникальными образцами редкометальных и самоцветных минералов из пегматитовых жил.

Магнезитовые месторождения в карбонатных толщах рифея исследовались в карьерах Саткинского рудного поля (ОАО Комбинат «Магнезит»), Бакальского рудного поля (ОАО «Бакальские рудники»). Гидами при проведении экскурсии были местные геологи Ю.А.Афонин, Д.Ж.Мосейкин, А.Е.Басов и автор, переводчиком — Е.Ю. Мусихина. Регион этот прекрасно изучен в геологическом отношении, и обилие открытых горных выработок дает возможность наглядно увидеть как процессы формирования докембрийских толщ, так и взаимоотношения различных типов оруденения (магнезиты, сидериты, барит-полиметаллические руды). Магнезит здесь относится к наиболее востребованному промышленностью кристаллическому Вайч-типу (Veich-type). На магнезитовых месторождениях экскурсанты могли видеть признаки стратиформного характера и, одновременно, метасоматической природы магнезитовой минерализации. Дискуссионными вопросами оказались, как и ожидалось, проблемы первичности магнезитового оруденения и источника магния для формирования месторождений кристаллического магнезита в осадочных толщах. 

Опыт современного изучения аналогичных месторождений Западной Европы и наблюдения этого года на месторождениях Ляодуньской провинции в Китае, о которых участникам экскурсии рассказал проф. Мартин Радванец, указывают на связь источников магния с эвапоритовым процессом. При этом, однако, существуют различные подходы к объяснению механизма рудообразования. Одни исследователи связывают образование магнезитовых залежей с эвапоритовым осадконакоплением, другие — с метаморфизмом эвапоритовых рассолов в условиях регионального метаморфизма. 

Для Саткинского и Бакальского рудных полей нами совместно с австрийским исследователем профессором Вальтером Прохаской в результате изучения флюидных микровключений в магнезитах получены данные о связи образования магнезита с эвапоритовыми рассолами. При этом доломиты и известняки, вмещающие оруденение, имеют, по данным изучения флюидных включений, первично-осадочную природу. Остается предполагать, что в данном случае в уже сформированные породы проходило внедрение Mg-содержащих растворов (эвапоритовых рассолов) и замещение доломитов с образованием магнезитов. Для геологов остается много вопросов: где и когда эти рассолы формировались, как и когда поступали в осадочные толщи, почему в результате их внедрения образуются магнезиты различного качества. Теперь уже ясно, что от состава поступающего флюида зависит и качество руд, в различной степени обогащенных вредными примесями кремнезема, извести и железа. 

Полевое изучение, отбор проб и неформальное обсуждение способствовали как развитию контактов между сторонниками различных генетических предпочтений, так и взаимному научному обогащению. В Сатке экскурсанты посетили уникальный по сортаменту, огромный современный комплекс цехов по производству разнообразных периклазовых изделий. Здесь производится до 90% отечественной огнеупорной продукции для различных отраслей металлургии. Иностранцы отметили, что на предприятии делается серьезная работа по рекультивации земель, однако стоит важная проблема утилизации углекислого газа при обжиге магнезита. Успешное решение этой проблемы в Европе, кроме положительного экологического эффекта, еще и дало прибыль от получения сухого льда и сжиженного газа.       

Следующая экскурсия, по планам руководства проекта 443 МПГК, будет приурочена к геологическому конгрессу во Флоренции в 2004 г. и пройдет на месторождениях талька и эталонных месторождениях кристаллического магнезита в Италии и Австрии.

М. КРУПЕНИН,
старший научный сотрудник Института геологии и геохимии УрО РАН, 
кандидат геолого-минералогических наук

На снимках: дискуссия на Шабровском тальковом месторождении. 
Слева направо: М.Радванец, В.Н.Сазонов, Л.В.Морозова (вверху).
В пегматитовых копях Ильменского заповедника. 
Слева направо: Е.Ю.Мусихина, С.Н.Никандров, М.Радванец, П.Грецула (внизу).
Дискуссия около магнезитовой залежи, Бакальское рудное поле.
Группа участников международной экскурсии МПГК на фоне магнезитовой залежи в
Карагайском карьере Саткинского рудного поля (слева направо: В.В.Наседкин,
В.К.Марков, Ю.А.Афонин, Н.И.Еремин, Д.Ж.Мосейкин, А.В.Бархатов, М.Т.Крупенин,
М.Радванец, Н.М.Боева, И.Туокко, П.Грецула, А.Е.Басов) (внизу).