Енисейско-Вилюйская цеолитоносная провинция

18.06.2015

Енисейско-Вилюйская цеолитоносная провинция охватывает Енисейско-Вилюйский нижнекаменноугольный прогиб на юге Сибирской платформы, протягивающийся более чем на 1500 км от юга Красноярского края до среднего течения р. Вилюй. Прогиб выполнен в основном карбонатно-туфогенно-терригенными отложениями нижнего карбона (в Кемпендяйской впадине — и верхнего девона). Характерно присутствие среди них пластов кислых пепловых туфов, туффитов и туфопесчаников, в большинстве случаев цеолитизированных (гейландит-клиноптилолит, ниже по разрезу - анальцим). Выделены цеолитоносные районы, соответствующие контурам одноименных впадин, с месторождениями и проявлениями цеолитовых руд: Кемпендяйский, Ыгыаттинский, Ангаро-Нижнетунгусский, Рыбинский, Казачинский и Кемчугский (рис. 1.7).
Красноярский край. На площади Кемчугской впадины известны два проявления природных цеолитов. Одно из них расположено в Koзульском районе близ д. Поперечка. По данным М.И. Грайзера и А.И. Бурова, цеолитизация здесь связана с пепловыми туфами красногорьевской свиты, вскрытыми скважиной под юрскими угленосными отложениями на глубине около 150 м. Мощность цеолитоносного горизонта оценивается в 61 м, содержание цеолитов составляет 20-30 %. Из-за большой глубины залегания продуктивного горизонта проявление практического значения не имеет.
Значительно больший интерес в этом плане представляет Вознесенской проявление, расположенное на стыке Кемчугской и Рыбинской впадин близ г. Красноярска у с. Вознесенское. Цеолитовая минерализация здесь приурочена к верхней половине красногорьевской свиты, хорошо сопоставляющейся по литологическим и палеонтологическим особенностям с визейскими отложениями Северо-Минусинской впадины. Мощность продуктивной толщи около 190 м. В ее составе выделены три залежи цеолитсодержащих пород средней мощностью 68, 9,5 и 24 м со средневзвешенным содержанием цеолитов 25-32 %. Строение залежей неоднородное. В их пределах выделяется от 2 до 5 продуктивных тел мощностью от 3,6 до 17,8 м и средневзвешенными содержаниями цеолитов от 33 до 63 %. Максимальные содержания достигают до 90 %. Прогнозные ресурсы Вознесенского проявления по категориям Р1+Р2 оцениваются в 330 млн. т. Цеолитсодержащие породы проявления сходны по своим свойствам с породами Пашенского месторождения.
В Казачинской впадине цеолитсодержащие породы установлены в казачинской свите, стратиграфическом аналоге красногорьевской свиты Кемчугской впадины. Цеолитоносные горизонты мощностью от 15 до 51-59 м вскрыты скважинами близ сел Рождественское и Kaзачинское (Казачинский район). Содержание цеолитов от 10-30 до 40-50 %. Проявления изучены слабо.
Иркутская область. Усть-Илимский цеолитоносный район, расположенный вдоль трассы Братск - Усть-Илимск в южном замыкании Тунгусской синеклизы, включает в себя Бадарминское месторождение и пять проявлений. Прогнозные ресурсы рудного района кат. Р2 составляют 323 млн. т при среднем содержании цеолитов от 24 до 31 %, которые представлены клиноптилолитом. По наиболее изученному Бадарминскому месторождению запасы цеолитов оцениваются в 29 млн. т кат. С2, ресурсы - 86 млн. т по категории P1.
Республика Саха (Якутия). Характеристика месторождений цеолитов и прогнозная оценка их запасов дана по К. Е. Колодезникову.
Месторождение Хонгуруу находится на левобережье р. Кемпендяй и приурочено к юго-восточному крылу Таас-Туусской антиклинали. Оно представлено четырьмя пластами цеолитовых пород верхнедевонского - нижнекаменноугольного возраста мощностью 6,5-13,0 м, которые прослежены на расстояние 8-10 км. Содержание минералов гейландит-клиноптилолитового ряда в пластах - 60-98 %. Горно-геологические условия залегания благоприятны для открытой разработки. Запасы цеолитового сырья по категории С1+С2 оцениваются в 51 млн. т.
Месторождение Сорос расположено на крутом правом склоне долины руч. Эстээх (левый приток р. Сорос). Здесь в сводовой части Соросской антиклинальной структуры вскрыты три пласта цеолитовых пород мощностью 8-15 м. Содержание цеолитовых минералов (гейландит-клиноптилолит) в пластах 85-91 %, условия залегания благоприятны для открытой разработки. Прогнозные запасы оцениваются в 20 млн. т.
Месторождение Улахап-Уоттаах расположено в верховьях руч. Улахан-Уоттаах (левый приток р. Кемпендяй), в сводовой части Улахан-Уоттаахской антиклинальной структуры. Оно состоит из двух участков — западного и восточного, где вскрываются два пласта цеолитовых пород мощностью до 6-8 м. Содержание минералов ряда гейландит-клиноптилолит - 65-86 %. Прогнозные запасы оцениваются 120 млн. т.
Месторождение Чучуба залегает на водоразделе рек Кемпендяй и Кюндяй. Здесь на юго-западном крыле Восточно-Кюндяйской антиклинали вскрыты два пласта цеолитовых пород мощностью 9-12 м. Содержание цеолитов в них 47-76 %. Условия залегания благоприятны для открытой разработки. Прогнозные запасы оцениваются в 20 млн. т.
Промышленно-цеолитоносные горизонты в пределах Кемпендяй-ской впадины, кроме того, вскрыты скважинами. Так, на юго-западном крыле Кемпендяйской структуры на глубине 1070-1300 м выявлены мощные пласты цеолитовых пород с содержанием минералов ряда гейландит-клиноптилолит до 80 %. На юго-восточном крыле Таас-Туусской структуры (350-700 м) вскрыты мощные горизонты цеолитизированных туфов. В своде Кэдэпчикской антиклинали (870 м) обнаружены маломощные горизонты цеолитовых пород.
На Восточно-Кюндяйской и Таас-Туусской структурах найдено несколько проявлений цеолитовых пород из маломощных (до 0,2-0,3 м) прослоев цеолитизированных туфов с высоким (85-95 %) содержанием минералов ряда гейландит-клиноптилолит.
В настоящее время цеолитовые породы достоверно установлены на Кемпендяйской, Улахан-Уоттаахской, Соросской, Таас-Туусской, Восточно-Кемпендяйской и Кэдэпчикской структурах (рис. 1.8).

Предполагается их наличие и на крыльях Багинской и Табасындской структур (под чехлом мезозойских отложений), что свидетельствует о весьма широком площадном распространении промышленно-цеолитоносных горизонтов среди верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений Кемпендяйской впадины. Здесь при целенаправленных работах возможно открытие новых крупнейших месторождений цеолитов.
В пределах Кемпендяйской впадины выделено три зоны: гейландит-клиноптилолитовая - от дневной поверхности до глубины 800 м (редко до 1390 м); анальцимовая — 1000-2600 м); кварц-полевошпатовая (2600-3500 м). Следовательно, промышленно-цеолитоносные (гейландит-клиноптилолитовые) горизонты в этом районе могут существовать только до глубины 800 м.
На основании приведенных выше данных К.Е. Колодезниковым дан прогноз возможного площадного распространения цеолитовых пород гейландит-клиноптилолиового состава, анальцимизированных туфов и пород кварц-полевошпатового состава среди отложений намдырской свиты верхнего девона и курункуряхской свиты нижнего карбона. Подсчитаны прогнозные запасы цеолитового сырья по Кемпендяйскому району, равные 5,5 млрд. т (до глубины 100 м).
Как известно, к цеолитам относятся каркасные водосодержащие алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов. Поэтому в валовом составе хонгурина абсолютно преобладает оксид кремния. В целом состав хонгурина мало отличается от состава почв легкого гранулометрического состава (табл. 1.14), развитых на сильновыветрелой сиаллитной коре выветривания. Можно отметить лишь относительное повышение содержания в них оксидов кальция, фосфора и марганца.

Для хонгурина характерен также и обедненный микроэлементный состав (табл. 1.15), по сравнению с осадочными породами и корами выветривания. Так, содержание микроэлементов в них значительно меньше, как правило, в 2-5 раз и более кларков. Исходя из общих незначительных концентраций микроэлементов в хонгурине, можно констатировать, что последний не представляет опасности загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами.

Состав водной вытяжки хонгурина (табл. 1.16) существенно различается, но при этом для обеих форм не несет признаков засоления, в особенности Ca2+-формы цеолита, где сумма солей составляет всего 0,033 %. Тип засоления - сульфатный кальциево-натриевый. При этом, если состав анионного комплекса сохраняет относительное постоянство соотношений при изменяющейся общей минерализации растворов, то состав катионного комплекса данных форм минералов существенно изменяется. Так, при постоянстве содержания щелочноземельных катионов в водной вытяжке Na+-формы цеолита повышено более чем в 3 раза содержание K+ и более чем в 8 раз - ионов Na+, т. е. вытяжка Na -формы хонгурина является щелочной, на что указывает и значение ее pH (табл. 1.17). Значение содержания гигроскопической влаги мало изменяется и приближается к 8, указывая на способность цеолита поглощать из воздуха парообразную влагу и газы.

Состав поглощающего комплекса (ПК) исследуемых форм цеолитов различается значительно и представляет основу их физикохимической сущности. При общем уменьшении суммы поглощенных катионов в 1,5 раза (с 147,4 до 94,3 мг-экв/100 г) в составе ПК Ca2+-формы хонгурина преобладает кальций, составляя более 70 % от суммы катионов, тогда как в ПК Na -формы доминирует натрий, на долю которого приходится около 65 % от суммы катионов. Вследствие этого сильно изменяется и соотношение суммы щелочноземельных и щелочных катионов в ПК данных форм цеолитов, составляя 2,5 в Са2+-форме и 0,6 в Na+-форме хонгурина, при этом изменяется более чем в 8 раз также и отношение кальция к натрию (соответственно 4,3 и 0,5). В Са2+-форме цеолита содержится также в 1,5 раза больше подвижного калия и в 3 раза больше подвижных фосфатов.

Водно-физические свойства хонгурина (табл. 1.18), как и его валовой состав, представляют незначительный интерес в связи с возможным использованием данного минерала как почвоулучшителя.
Как видно из приведенных данных, объемный вес россыпного образца цеолита в диапазоне фракций 1-10 мм практически не изменяется, тогда как значение полной влагоемкости незначительно уменьшается (на 8 %) с увеличением размера фракций. Значение данных физических констант остается на уровне величин, характерных для обычных почв супесчано-легкосуглинистого гранулометрического состава. В этом смысле, как уже отмечалось выше, не следует ожидать положительного влияния цеолита на изменение водно-физических свойств мелиорируемых им почв.
Таким образом, статические показатели валового состава и водно-физических свойств хонгурина мало отличаются от таковых, характерных для сиаллитных почв легкого гранулометрического состава, а общее содержание микроэлементов в нем значительно ниже, чем в последних.

Динамические физико-химические показатели хонгурина (pH, состав поглощающего комплекса, содержание подвижного калия и фосфатов) предполагают возможность его использования в качестве многоцелевого мелиоранта, в особенности на кислых почвах легкого гранулометрического состава в условиях их промывного режима увлажнения.
При этом наиболее благоприятными свойствами обладает Ca2+-форма хонгурина, которая в условиях открытого грунта может быть использована как на кислых почвах, так и на щелочных, без опасности подщелачивания и вторичного засоления последних.