Максимюк И. Е. Левченко Е. Н. Бескин С. М.

Минералогия в Институте минералогии, геохимии и

кристаллохимии редких элементов

В 1952 году член-корр. АН СССР Кузьмой Алексеевичем Власовым была создана Лаборатория минералогии и геохимии редких элементов, которая в 1956 году приказом Президиума АН СССР была преобразована в Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ).

После окончания Второй мировой войны возникли различные области техники, для создания которой требовались новые материалы. Поэтому промышленное значение редких элементов – лития, бериллия, тантала, ниобия, рения, германия, редких земель и многих других, небольшая примесь которых позволяла улучшить качество сталей и других материалов, приобрело особенно большое значение. В связи с этим появилась необходимость изучения формы нахождения этих элементов в минералах, рудах и горных породах. Широкое использование редких элементов в современной технике требует создания устойчивой минерально-сырьевой базы, что обусловливает необходимость тщательного изучения особенностей распространения их в природе и в первую очередь наиболее концентрированной формы - редкометалльных минералов. Изучение минералогии редких элементов имеет не только практическое, но и большое научное значение, поскольку расширяет наши познания в области состава земной коры, является основой в деле выявления новых видов редкометалльного сырья, а также при выборе наиболее эффективного метода обогащения руд, извлечения из них полезных компонентов, полного (комплексного) использования минерального сырья.

Важным итогом работы минералогов Института явилась трехтомная монография, посвященная геохимии, минералогии и генетическим типам месторождений редких элементов (1962-1966гг.). Второй том «Минералогия редких элементов» посвящен тому, что «Знание минералов, содержащих в своем составе редкие элементы, относится к наиболее важным разделам современной геологии, минералогии, геохимии, учения о рудных месторождениях» (К. А. Власов, 1964г.). В ИМГРЭ изучение минералов редких элементов шло по нескольким направлениям:

 

1. Исследование месторождений, в которых минералы редких элементов имели самостоятельное промышленное значение. Кроме того изучались минералы, в составе которых редкие элементы присутствовали в качестве примесей (от нескольких сотых и десятых долей до нескольких процентов), иногда имеющих не только генетическое, но и промышленное значение. При изучении минералов редких элементов необходимо было исследовать их ассоциации и парагенезисы.
   

2. Изучение формы нахождения редких элементов в минералах – носителях (изоморфные примеси, твердые растворы и микроминералы).
   

3. Открытие новых минералов. Сотрудниками ИМГРЭ открыто и изучено около 200 новых минералов, большинство которых составляют соединения редких элементов.
   

4. Развитие и использование новых методов исследования минералов. Это и традиционные методы изучения оптических, физических и химических свойств минералов. С открытием и появлением таких методов исследования, как рентгеноструктурный, электронномикроскопический, микрозондовый анализы открылась широкая возможность для детального изучения редкометалльных минералов.
   

5. Экспериментальные работы по синтезу редкометалльных минералов с целью выяснения условий генезиса, изоморфизма.
   

6. Развитие технологической минералогии, являющейся самостоятельным направлением прикладной минералогии. Изучаются технологические свойства минералов в зависимости от их состава и строения, поведение минералов в технологических процессах и направленное изменение свойств минералов с целью их разделения и обогащения.

1.Месторождения редких элементов

Редкие элементы составляют примерно одну треть периодической системы Д. И. Менделеева, хотя и слагают менее 0,2% земной коры. Их низкое содержание в земной коре и тенденция к рассеянию являются причиной того, что собственные крупные месторождения встречаются не так часто. Еще в 1919 году В. С. Сырокомский в работе «Применение редких элементов в промышленности» писал «Что называется редким элементом? К решению этого вопроса можно подойти с нескольких точек зрения. Если смотреть с точки зрения порядка распространения химических элементов в природе, то оказывается, что за исключением 10-11 элементов, а именно кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия, водорода и титана, составляющих 99,5% по весу всей земной коры - все прочие элементы безусловно являются редкими. Остальными же факторами, заставляющими отнести нас тот или другой элемент к категории «редких» являются: 1) Относительно малая его распространенность (группа платиновых металлов), 2) малая концентрация или рассеянность его в природе (галлий, рубидий) и, 3) наконец, малая его изученность, как относительно химических свойств, так и характера распространения его в природе».

Детальное изучение состава и свойств минералов, содержащих редкие элементы, уточняет знания о минералах вообще и значительно расширяет пределы и разнообразие «минерального царства» за счет полноправного развития и становления минералогии редких элементов и, в частности, минералогии редких земель и таких элементов как гафний и рубидий (не имеющих собственных минералов). В монографии «Минералогия редких элементов» дано описание 415 редкометалльных минералов (включая разновидности). Это самородные элементы и интерметаллические соединения, сульфиды, селениды, теллуриды, сульфосоли, фториды, окислы и гидроокислы, карбонаты и фторкарбонаты, силикаты, фосфаты, ванадаты, бораты, сульфаты, сульфиты, селениты, теллуриты. В настоящее время благодаря исследованиям российских и зарубежных исследователей количество их значительно возросло.

Редкометалльные месторождения отличаются чрезвычайным генетическим разнообразием. В одних случаях редкие элементы представляют значительные скопления собственных минералов, в других – количественную примесь в минералах – носителях, в - третьих - они рассеяны в породообразующих минералах.

При описании минералов большое внимание уделялось геолого-петрологическим ассоциациям и минеральным парагенезисам внутри них (Л.С.Бородин, А.С.Великий, А.А.Гармаш и др., том 3 упоминавшейся монографии). Благодаря исследованиям разных коллективов, в первую очередь сотрудников ИМГРЭ (Кузьменко, 1978, Месторождения…, 1980, Кременецкий и др., 1998, Бескин, Матиас, 2000, Принципы…, 2007), была создана классификация редкометалльных месторождений:

Для основных и ультраосновных пород щелочноземельного ряда офиолитового типа (хромитоносных) редкометалльные минералы кроме спорадически встречающихся платиноидов не характерны.

Для основных и ультраосновных пород щелочноземельного же ряда, но платформенного типа редкометалльные минералы иногда появляются: это платиноиды, а также ванадиеносный титаномагнетит и скандиеносный ильменит. В пегматитах этого комплекса встречается только циркон, а в контактово-метасоматических образованиях иногда присутствует редкоземельный (лантаноидный) минерал – давидит. В пневматолито-гидротермальных жилах, залегающих в основных породах и генетически связанных с ними, встречаются некоторые минералы теллура – мончеит, майченерит, котульскит и др.

Щелочные ультраосновные массивы характеризуются в основном циркониевой (бадделеит, циркелит) и ниобиевой (кнопит) минерализацией. В контактово-метасоматических породах наряду с указанными минералами встречаются еще цирконолит, кальциртит и циркониевый шорломит, в пегматитах и пневматолито-гидротермальных дериватах—луешит, пирохлор, уранпирохлор и циркон.

Для карбонатитов, генетически связанных с этими массивами, характерны минералы ниобия (пирохлор, ильменорутил, дизаналит, луешит, ниокалит), циркония (бадделеит, циркон, кимцеит, циркониевый шорломит) и лантаноидов (бербанкит, карбоцернаит, монацит); изредка встречается целестин.

Нефелиновые сиениты содержат минералы ниобия (лопарит, ниоболопарит, металопарит, ломоносовит, мурманит, пирохлор), циркония (циркон, эвдиалит, улигит, ловозерит, вёлерит, келдышит, гаинит, джианнетит, пеннаит, гиортдалит, розенбушит), лантаноидов (паризит, монацит, бритолит, ринколит) и стронция (стронцийапатит, лампрофиллит). В пегматитах нефелиновых сиенитов отмечается большое разнообразие редкометалльных минералов (более 50), среди которых - минералы лития (полилитионит, тайниолит), бериллия (чкаловит, гельвин, эпидидимит, эвдидимит, бериллит, гельбертрандит, сферобертрандит, мелинофан, лейкофан, карпинскиит), стронция (лампрофиллит, стронцийапатит), иттрия (каппеленит), лантаноидов (церианит, паризит, рентгенит, синхизит, кордилит, анкилит, ринколит, монацит, беловит, рабдофанит, бритолит, меланоцерит, ортит, нордит, церит, тернебомит, стенструпин, карнасуртит, гидроцерит), циркония (циркон, гельциркон, эвдиалит, эльпидит, вадеит, вёлерит, гиортдалит, ловенит, розенбушит, сейдозерит) и ниобия (лопарит, ниоболопарит, иринит, эшинит, щербаковит, ферсманит, ненадкевичит, ферсмит, герасимовскит, ниобоанатаз, пирохлор, мариньякит, ниоболабунцовит). В отличие от гранитных пегматитов в щелочных породах и пегматитах отсутствуют минералы тантала, редкоземельные минералы преимущественно цериевые, минералы лития и бериллия встречаются в небольших количествах.

В контактово-метасоматических месторождениях нефелиновых сиенитов редкометалльные минералы представлены: бериллиевые — барилитом; циркониевые — бадделеитом, власовитом, цирконом; ниобиевые — ферсмитом и редкоземельные — монацитом, рабдофанитом, алланитом. В пневматолито-гидротермальных жилах альбитового состава и альбититах, связанных с нефелиновыми сиенитами, присутствуют преимущественно минералы циркония — циркон, титаноловенит, катаплеит и ниобия — пирохлор. Для более низкотемпературных гидротермальных карбонатных жил и метасоматических образований комплекса нефелиновых сиенитов характерны минералы ниобия (пирохлор, ильменорутил), циркония (циркон) и лантаноидов (церианит, чевкинит).

В процессе гипергенеза в щелочном комплексе образуются минералы редких земель и циркония (чёрчит, церианит, бастнезит, рабдофанит, вудъяврит, цирфесит).

В процессе размыва щелочных (а также ультраосновных щелочных) комплексов в россыпях накапливаются циркон, лопарит, пирохлор, реже стронциевый апатит, эшинит, бадделеит и анкилит.

В гранитовых сериях повышенной щёлочности в ранних комплексах нередко характерны аляскиты и сиено-аляскиты с акцессорными цирконами и тантало-ниобатами (здесь же иногда циркониевый минерал делиит и редкоземельные минералы гадолинит, чевкинит, фергюсонит). Всё это может, обогащаясь, переходить в россыпи. Встречающиеся в упомянутых аляскитах камерные кристаллоносные пегматиты с пьезооптическими минералами в тех же полостях порой содержат целый музей редкометалльных минералов, например, берилл, баццит, литиевые слюды и др.

Для высокотемпературных пневматолито-гидротермальных (альбит-кварцево-жильно-грейзеновых) месторождений аляскитов (Sn, W, Mo) характерны минералы лития (циннвальдит), бериллия (фенакит, эвклаз, бертрандит, берилл, гельвин, сянхуалит, бавенит), ниобия (колумбит), иттрия (иттрофлюорит, ксенотим), лантаноидов (флюоцерит, бастнезит, монацит, ортит, лантанит, хуанхит). Изредка обнаруживается минерал теллура — верлит.

В низкотемпературных гидротермальных кальцитовых жилах, генетически связанных с этими же гранитоидами, встречаются минералы редких земель (калькинсит), бериллия (бромеллит, фенакит, барилит, аминовит) и стронция (ярлит, стронцианит, целестин, ферморит, бёггильдит, брёвстерит), изредка таллиевый минерал — авиценнит.

Для карбонатных месторождений данной серии характерны минералы лантаноидов – сахамалит, бербанкит, бастнезит, паризит, монацит, рабдофанит и чевкинит; при этом бастнезит и паризит в ряде случаев образуют промышленные месторождения.

В контактово-метасоматических (скарноподобных) образованиях аналогичных гранитов встречены иттриевые (ксенотим, кайнозит) и лантаноидные (флюоцерит, бастнезит, монацит, ортит, бритолит, церит, тернебомит) минералы. Изредка в них встречаются минералы теллура— тетрадимит и хедлейит. Такие минералы, как гольмквистит, стрюверит, гельвин, ксенотим, монацит, ортит, в этих образованиях могут достигать промышленных концентраций.

В поздних комплексах данной ассоциации возникают предплутонические метасоматиты-фениты, в том числе флюорититы с бертрандитом и фенакитом, калишпатиты с гентгельвином, бастнезитом, цирконом , литиевые (гольмквистит, протолитионит), танталовые (стрюверит), бериллиевые (хризоберилл, тримерит, гельвин, бавенит).

Далее появляются редкометалльные комендиты и (или) редкометалльные щелочные граниты, альбитовые и литиевослюдяные, в которых встречаются берилл, колумбит, танталоколумбит, циркон, малакон, гатчеттолит, микролит, циннвальдит, лепидолит, криофиллит, амблигонит, полилитионит, гельвин, тортвейтит; при этом берилл, колумбит, гатчеттолит, малакон и литиевые слюды часто образуют промышленные месторождения в связи с этими гранитоидами (с гагаринитом, полилитионитом, гадолинитом, эльпидитом, ксенотимом и др.).

Более поздними являются щёлочногранитовые пегматиты, в которых встречаются комплексные тантало-ниобаты редких земель из групп фергюсонита и эвксенита, минералы иттрия (ксенотим, гадолинит, таленит, кайнозит), минералы лантаноидов (флюоцерит, бастнезит, меланоцерит, ортит, чевкинит. тернебомит), минералы циркония (циркон) и минералы бериллия (миларит, гельвин, гамбергит), причем минералы группы фергюсонита в ряде случаев образуют промышленные месторождения.

К альбититам, генетически связанным с субщелочными гранитоидами, приурочена местами циркониевая (циркон, циртолит) и ниобо-редкоземельная минерализация (эвксенит, поликраз, фергюсонит, гагаринит, паризит); среди редкоземельных минералов преобладают иттриевые.

В гипергенном процессе разложения рассмотренных гранитоидов и их дериватов образуются стронциевый минерал — гояцит, иттриевые минералы — чухровит и тенгерит и минералы лантаноидов — бастнезит и лантанит. В сопряженных россыпях накапливаются минералы ниобия и тантала (из групп колумбита — танталита, эвксенита — поликраза, фергюсонита, самарскита, а также микролит, гатчеттолит, самородный тантал), редких земель (монацит, ксенотим, флоренсит, ортит, церит), бериллия (хризоберилл, берилл, эвклаз, гамбергит), циркония (циркон) и редко теллура (верлит, тетрадимит). Циркон, колумбит, танталит, эвксенит, монацит и ксенотим в ряде случаев образуют промышленные россыпные месторождения.

В гранитоидных сериях нормальной щёлочности с наиболее древними образованиями связаны молибден-медно-порфировые месторождения, некоторые из которых являются промышленными объектами по добыче молибденита, из которого также извлекают рений. В собственно гранитах и лейкогранитах ранних комплексов рассматриваемой серии количество редкометалльных акцессориев ничтожно. Встречающиеся в упомянутых гранитах камерные кристаллоносные (морион, раухтопаз) пегматиты иногда в тех же полостях содержат берилл, ортит, малакон.

Кварцевожильно-грейзеновые и сульфидные олово-вольфрамовые и молибден-вольфрамовые (в том числе молибден-порфировые) месторождения (соответственно и россыпи) также не содержат редкометалльных минералов, если не иметь в виду берилла и спорадических висмутовых минералов.

В поздних же комплексах данной серии образуются типичные редкометалльные месторождения. Во 1-ых - это предплутонические метасоматиты: слюдиты, флюорититы и др. В них накапливаются литий-рубидиевые слюды, фенакит, берилл и др. Во 2-ых - это онгониты и редкометалльные микроклин-альбитовые, чаще литий-фтористые граниты, часто являющиеся месторождениями тантала с попутным оловом и литием: танталит, микролит, танталит-колумбит, лепидолит, амблигонит, Та-касситерит. В 3-их - это, хотя и редко, существенные объёмы лепидолит-альбитовых пегматитов с танталатами. В 4-ых, грейзены и цвиттеры, являющиеся месторождениями олова и вольфрама, но иногда и литиевых слюд.

Все перечисленные образования участвуют в возникновении Та-касситеритовых россыпей.

В гранитовых сериях пониженной щёлочности в ранних комплексах в отношении редких металлов главное значение имеют микроклиновые и альбит-микроклиновые пегматиты с бериллом, иногда и с колумбитом. Здесь присутствует поздний гранитовый комплекс, отличающийся высокой редкометальностью. Во 1-ых, это предплутонические метасоматиты, слюдиты, плагиоклазиты, флюорититы с цезиевыми и литиевыми слюдами, с бериллами и изумрудами.

Во 2-ых, это сподуменовые афанитовые фельзиты, сподуменовые аплит-порфиры, сподуменовые микроклин-альбитовые граниты, часто пегматитоидные (все перечисленные образования принято называть «альбит-сподуменовые пегматиты»). В них, кроме породообразующего сподумена (иногда и петалита), встречаются берилл, танталит-колумбит, касситерит и др.

В 3-их, это микроклин-альбитовые и альбитовые, часто комплексные редкометалльные пегматиты, отличающиеся наиболее богатой и разнообразной редкометалльной минерализацией. В них встречено более 200 редкометалльных минералов (включая и разновидности), среди которых находятся минералы почти всех литофильных редких элементов. Здесь присутствуют практически все минералы лития (сподумен, гидденит, петалит, гольмквистит, эвкриптит, сиклерит, литиофосфат, кукеит, бастинит, таворит, амблигонит, монтебразит, трифилин, литиофилит, лепидолит и др.), цезиевый минерал — поллуцит, полевые шпаты и слюды с высоким содержанием рубидия, минералы бериллия (берилл, хризоберилл, фенакит, бертрандит, миларит, битиит, гельвин, бавенит, гамбергит. родицит, бериллонит, харлбутит, гердерит, вейриненит, фейеит, мораэзит, рошерит и др.), минералы стронция (палермоит, гояцит, люсюнгит), минерал скандия — тортвейтит, минералы иттрия (иттрофлюорит, кобеит, иттрокразит, ксенотим, гадолинит, кейльгауит, спенсит, гелландит, таленит, кайнозит), минералы лантаноидов (флюоцерит, синхизит, лантанит, монацит, флоренсит, ортит), минералы циркония (циркон, циртолит, оливейраит и др.), циркониевые минералы с высокими концентрациями гафния, минералы ниобия и тантала (группы эвксенита — поликраза, колумбита — танталита, пирохлора — микролита, фергюсонита, самарскита, тапиолит, торолит, симпсонит, ильменорутил, стрюверит, бисмутотанталит, стибиоколумбит, полимигнит, иттротанталит, ампангабеит и др.). Из минералов халькофильных редких элементов в пегматитах встречен только тетрадимит — минерал теллура.

Литиевые слюды, амблигонит, трифилин, петалит, берилл и его разновидности, минералы группы колумбита — танталита, стрюверит, минералы группы эвксенита — поликраза, циркон и циртолит иногда находятся в гранитных пегматитах в больших количествах, представляющих промышленный интерес. А промышленные скопления литиевого минерала — сподумена, цезиевого минерала — поллуцита, танталовых минералов — танталита, микролита, манганотанталита, симпсонита, торолита, иксиолита и других, характеризующихся резким преобладанием тантала над ниобием, образуются главным образом в гранитных пегматитах. Завершают данную ассоциацию гипотермальные кварцевые и полевошпат-кварцевые жилы, иногда с Та-касситеритом, а также коры выветривания и россыпи.

В отличие от минералов литофильных редких элементов, локализующихся в изверженных породах, пегматитах и высокотемпературных пневматолитовых дериватах, минералы халькофильных элементов (Cd, Ge, Ga, Tl, Se, Те, Re) в главной своей массе приурочены к гидротермальным месторождениям сульфидной формации и в меньшей степени к золоторудным и оловянным кварцевым жилам и более низкотемпературным карбонатным жилам. В гидротермальных полиметаллических месторождениях присутствуют минералы кадмия (гринокит, хоулиит, монтепонит), галлия (галлит), таллия (майченерит, хатчинсонит), германия (германит, реньерит, аргиродит, канфильдит, ультрабазит), селена (парагуанахуатит, гуанахуатит, клокманнит, умангит, науманнит, агвиларит, круксит, эвкайрит, эскеборнит, тиррелит, штиллеит, клаусталит и др.), теллура (майченерит, риккардит, вулканит, вейссит, калаверит, креннерит, мутманнит, гессит, тетрадимит, алтаит и др.). При выветривании сульфидных месторождений иногда в россыпи переходит гессит.

Для золоторудных месторождений характерны минералы теллура (риккардит, мелонит, монтбрейит, сильванит, петцит, гессит, эмпрессит, тетрадимит, жозеит, колорадоит и др.). В олово-серебряных месторождениях встречаются минералы германия — аргиродит и канфильдит, в магнетит-сфалеритовых месторождениях отмечен минерал кадмия — ксантохроит. В мышьяково-сурьмяных месторождениях обнаружены минералы таллия — лорандит и врбаит, в оловорудных встречаются минералы селена (лайтакариит, платинит) и теллура (жозеит).

В более низкотемпературных карбонатных жилах отмечены минералы селена (селенистый теллур, вейбуллит, берцелианит, тиманнит, фребольдит, трогталит, бронхардит, блокит) и теллура (жозеит). В процессе гипергенеза сульфидных и других гидротермальных месторождений образуются минералы германия (флейшерит, итоит, стоттит), селена (селен самородный, умангит, клаусталит, джеромит, селенолит, халькоменит), теллура (теллурит, парателлурит, данхемит, монтанит, тейнеит, эммонит и др.) и рения (джезказганит и другие пока еще малоизученные минералы).

В осадочно-метаморфических формациях минералогия редких элементов представляет собой в отношении редкометалльной минерализации большой научный и практический интерес. Такие минералы как монацит, ортит, TR — апатит, бастнезит, различные бораты, боросиликаты и другие встречаются в гнейсах и сланцах не только как акцессорные, но иногда и как породообразующие минералы. Некоторые кристаллические сланцы содержат берилл, циркон, стрюверит, ильменорутил и др., а связанные с ними осадочно-метаморфические железные и марганцевые руды в ряде случаев обогащены и сопровождаются минералами бора, барилитом, ортитом, кейльгауитом и др. В месторождениях медистых песчаников обнаружен сульфид рения джезказганит.

Для месторождений гипергенного происхождения характерны минералы стронция (целестин, тихвинит, соколовит, гояцит, дельриоит, сантафеит, кургантаит, стронциогильгардит, стронциоборит, стронцианит, сванбергит, витчит и др.), некоторые минералы селена (штиллеит, кадмоселит, ферроселит, селенит железа, селенит ртути, альфельдит и кобальтоменит) и минералы редких земель (рабдофанит). Встречены также минералы скандия (стерреттит, кольбекит).

Степень изученности редкометалльных минералов очень неравномерна. В монографии «Минералогия редких элементов» описание минералов определенного элемента построено по плану: физические и химические свойства, распространенность, парагенетические ассоциации. рассматриваются не только собственные минералы лития, цезия, бериллия, стронция, тантала, ниобия, редких земель и иттрия, скандия, галлия, германия, таллия, рения, кадмия, селена, теллура, циркония, но характеризуются и разновидности минералов, содержащих в виде изоморфной примеси заметное количество редких элементов. При описании минералов большое внимание уделялось ассоциациям и парагенезисам.

Изучение типоморфизма редкометалльных минералов позволило судить об их составе в зависимости от генетического типа, в котором они образуются, о стадийности зональности месторождений, предсказать наличие вредных примесей для экологической оценки окружающей среды. Сотрудниками Института были изучены типоморфные и типохимические особенности породообразующих минералов: пироксенов, амфиболов, слюд (Ефимов, 1973), нефелина (Самсонова, 1973), полевых шпатов (Боруцкая, 1975, 1985), редкометалльных минералов - пирохлора (Кузьменко, 1984, Лапин, 1986, 1987), ильменита, магнетита, титаномагнетита (Лапин, Борисенко 1976, 1978),) минералов-концентраторов редких элементов – касситерита, вольфрамита (Максимюк), серебро-оловянных полиметаллических руд (Зленко, Губанов, 1985), минералов висмута (Минцер, 1975) и многие другие исследования. Это позволило вычислить кларки редких элементов в породообразующих минералах гранитоидов и щелочных пород различных типов, выявить форму нахождения редких элементов и закономерности распределения редких элементов и определить минералы-концентраторы тех или иных редких элементов.

2. Изучение формы нахождения редких элементов в минералах

Выделение редкометалльных разновидностей обычных минералов подтверждается мнением В. И. Вернадского о необходимости изучения большего количества подвидов среди всего разнообразия минеральных видов в природе. Вследствие рассеянного состояния и низких концентраций редких элементов их собственные минералы представлены нередко частицами от 0,2-0,3 до 2-3 мк (на пределе разрешающей способности светового микроскопа), что позволяет отнести к ультрамикроскопическим.

К. А. Власов предложил термин «микроминералогия». В связи с развитием новой техники - электронной микроскопии, электроннорентгеновского микроанализатора, «микроминералогия» имеет большое значение при исследовании редкометалльных руд. Так с помощью этой техники обнаружены новые минералы теллура, германия, минералы группы платины и т. д.

Среди минералов, содержащих редкие элементы, условно можно выделить две группы: а) собственно редкометалльные, в которых редкие элементы входят в значительных количествах (от единиц до нескольких процентов), определяя их химическую формулу и структуру, без редких элементов эти минералы как самостоятельные минеральные виды существовать не могут (например, сподумен, берилл, танталит, германит и др.). б) разновидности минералов, в ряде случаев содержащие редкие элементы в виде изоморфной примеси (от нескольких сотых и десятых долей до нескольких процентов, при этом значительно меняются физические свойства и химический состав минералов. К таким минералам относятся редкоземельные и стронциевые апатиты, иттрофлюорит, уранмикролит, скандиевые бериллы, ниобиевые (ильменорутил) и танталовые (стрюверит) рутилы и многие другие.

М. В. Кузьменко в работе «Роль изоморфизма в процессах концентрации и рассеяния тантала» (1978г.) писала, что «в развитие идей К. А. Власова предложено рассматривать в числе главных факторов геохимическую специализацию магм и их дифференциатов наряду с их общим химическим составом и динамо-диффузионную дифференциацию наряду с эманационным процессом, а также степень открытости или замкнутости систем, изменяющих направленность магматической дифференциации. Характерная особенность изоморфизма тантала – вхождение его в кристаллические структуры минералов большого числа химических элементов».

Изучение поведения висмута в постмагматических месторождениях (Э. Ф. Минцер, 1975) показало, что в рудном процессе он преимущественно ведет себя термодинамически инертно, но химически активно. Следствие этого – существенное внутрирудное изменение и усложнение его минералогии. Вопреки установившемуся мнению, выявлена весьма ограниченная роль изоморфной формы висмута в рудообразующих минералах.

Платиновые металлы характеризуются весьма сложными особенностями изоморфизма. В минералообразующих процессах они ассоциируются в различных сочетаниях между собой и с широким спектром других элементов. Наиболее устойчива связь платины и палладия. Не менее устойчив, но проявлен в гораздо более ограниченном диапазоне изоморфизм иридия с осмием. Для некоторых сложных комплексных сульфидов платиновых металлов намечается изоморфизм иридия с родием, в рутениевых сульфидах – осмия и рутения.

Висмут и теллур часто присутствуют совместно в минералах платины и палладия, что представляет большой интерес для изучения их изоморфизма. Исследованиями, выполненными О. Е. Юшко-Захаровой (1978), установлены пределы изоморфизма висмута и теллура в минералах палладия и платины и уточнена их номенклатура. Среди висмуто-теллуридов платины и палладия следует различать котульскитовый ряд с наиболее совершенным изоморфизмом висмута и теллура и любым соотношениям этих элементов, включающий разновидности, содержащие платину, свинец, сурьму, серебро (до нескольких ат.%) и минералы с ограниченным изоморфизмом висмута и теллура – меренскит и мончеит.

Молибденит является основным концентратором рения. С помощью рентгеноспектрального микроанализа РСМА и морфологического анализа изображений во вторичных электронах SEI (сканирующий электронный микроскоп) исследована форма вхождения рения в кристаллическую структуру молибденита из медно-порфировых месторождений, кварцево-жильно-грейзеновых руд и др. Результаты РСМА не обнаружили различий в распределении рения в молибденитах из месторождений различных генетических типов. Анализ изображений SEI позволил выявить дефекты структуры кристаллов исследованных образцов: расщепление на тонкие слои, интенсивный рост дендритов, образование винтовых, краевых и других дислокаций. Форма вхождения примесных атомов в структуру молибденита по мнению авторов (Куликова И. М., Максимюк И. Е., 2013) в значительной степени связана со структурными дефектами. Атомы рения часто концентрируются на дислокациях.

В Институте минералоги широко использовали метод онтогении минералов (Жабин, 1975, 1986) благодаря которому можно получить генетическую информацию о минерале (индивиде) и горной породе (агрегате), записанной в них самой природой в виде их свойств и особенностей. Природные объекты несут в себе полную информацию об условиях и процессах минералообразования. Все качества минералов – химический состав, кристаллическое строение, морфологические особенности, физические свойства – обуславливаются их генезисом. Онтогения вносит свой большой вклад в учение о типоморфизме, помогает распознать как распределяются химические примеси в объеме минералов, как создаются морфологические особенности кристаллов и зерен, каким образом индивиды срастаются в агрегаты и т. д.

3. Открытие новых минералов

Сотрудниками Института открыто и изучено около 200 новых минералов, более половины которых составляют соединения редких элементов. Среди первооткрывателей Е. И. Семенов, А. П. Хомяков, Л. С. Бородин, М. В. Кузьменко, Е. М. Еськова, Р. П. Тихоненкова, М. С. Безсмертная, О. Е. Юшко-Захарова, Т. Н. Чвилева, Ю. Л. Капустин, А. Ф. Ефимов, А. В. Лапин, Л. Я. Крапива и др. На основе оригинальных расшифровок кристаллических структур редкометалльных минералов были открыты новые уникальные кремнекислородные радикалы (нарсарсукит, власовит, лейкосфенит) и новые кристаллохимические семейства, в частности, семейство ловозерита (Ю. А. Пятенко, А. А. Воронков, В. Б. Александров, З. В. Пудовкина, Н. Г. Угрюмова, Н. Г. Шумяцкая и др.). Сотрудниками лаборатории кристаллохимии выдвинута гипотеза метамиктизации, основным фактором которой является широко развитый изоморфизм атомов, резко отличающихся по валентности. Исследование кристаллохимии отдельных элементов позволило, в частности, установить принципиальное кристаллохимическое различие химически родственных элементов циркония и титана. Некоторые из обнаруженных минералов являются для редких элементов представителями новых классов. Таковы, например, первый сульфат циркония - циркосульфат (Ю. Л. Капустин, 1965г.), новые эпитермальные минералы редких элементов, концентрирующиеся в зонах гидротермального изменения щелочных массивов. В корах выветривания и осадочных породах впервые обнаружены гидроокислы, водные карбонаты, сульфаты и фосфаты TR, Zr, Ti, Nb, коллоидные силикаты бериллия, дефектные гидратные силикаты TR, Zr, Ti.

На 1 января 2011г. список минералов, открытых сотрудниками ИМГРЭ составляет:

Минералы лития: баратовит, дарапиозит, линтисит, олимпит, согдианит;

Минералы цезия: галхаит, куплетскит-Cs;

Минералы бериллия: бериллит, макарочкинит, соренсенит; сферобертрандит;

Минералы стронция: беловит-(Се), беловит-(La), делонеит-(Се), карасугит, крофордит, настрофит, ольгит, сейдит-(Се), стронциоапатит, стронциопирохлор, тихоненковит (рис.1), умбозерит, фторкафит;

Минералы иттрия: бастнезит-(Y), гагаринит-(Y), иттробетафит-(Y), иттропирохлор -(Y), минеевит-(Y), пятенкоит-(Y), сазыкинаит-(Y), шомиокит-(Y);

Минералы лантаноидов: беловит-(Се), беловит-(La), витусит-(Се), делонеит-(Се), диверсилит-(Се), илимаусит-(Се), карнасуртит – (Се), лапландит-(Се), ортоджоакинит-(La), сажинит-(Се), сейдит-(Се), таджикит-(Се), тундрит-(Се), флюоцерит-(La), фосинаит-(Се), хуанхэит-(Се), цирсилит-(Се);

Минералы циркония: аквалит, андриановит, бурпалит, власовит (рис.2), воронковит, георгбарсановит, давинчиит, дарапиозит, дуалит, кальциртит, карбокентбруксит, келдышит, костылевит, лабиринтит, лемуанит, паракелдышит, параумбит, расцветаевит, сазыкинаит-(Y), сейдозерит, согдианит, терскит, умбит, хибинскит, цирконолит, циркосульфат, циркофиллит, цирсилит-(Се), цирсиналит;

Минералы ниобия: аллуайвит, баотит, борнеманит, георгбарсановит, герасимовскит, ненадкевичит, нечелюстовит, плюмбобетафит, стронциопирохлор, цирсилит-(Се), шкатулкалит, щербаковит;

Минералы ванадия: германоталкусит, щербинаит;

Минералы индия: индий самородный;

Минералы таллия: галхаит, купростибит, халькоталлит;

Минералы германия: германоталкусит;

Минералы теллура: безсмертновит, билибинскит, богдановит, волынскит, смирнит;

Минералы рения: джезказганит;

Минералы висмута: волынскит, смирнит;

Минералы сурьмы: груздевит, купростибит, твалчрелидзеит, халькоталлит;

Минералы ртути: акташит, великит, галхаит, груздевит, колымит, твалчрелидзеит.

Рис.1. Тихоненковит. Карасуг,зап. часть хр. Танну-Ола, Тува.
Образец ФМ (№67133, Хомяков А.П. 1964г. Фото Евсеев А.А.)





Рис.2. Власовит образец 7,5 см. Пров. Квебек, Канада
(Kipawa alkaline complex, near Sheffield Lake, Villedieu Township, Temiscamingue Co., Quebec, Canada).
Фото: В.В. Левицкий, с сайта "Русские минералы"

Большая часть новых минералов была установлена при изучении щелочных массивов агпаитовой формации, с которыми связаны наиболее крупные месторождения литофильных редких металлов, в том числе Li, Be, Sr, Nb, Zr, Y и лантаноидов. Главным источником их открытия являются месторождения, связанные с Ловозерским и Хибинским щелочными массивами Кольского полуострова. Достижения сотрудников ИМГРЭ расширили представления о химическом и структурном разнообразии минерального мира, об особенностях распределения различных элементов, прежде всего редких, в породах и рудах, позволили выявить новые виды минерального сырья, привели к переоценке многих типов месторождений полезных ископаемых. Они явились мощным стимулом дальнейшего развития как самой минералогии (систематической, структурной, генетической, технологической, экологической), так и всего комплекса естественных наук.

Фундаментальность, научная и практическая значимость минералогических работ Института неоднократно отмечались высокими наградами и премиями.

В 1966 году сотрудники ИМГРЭ были удостоены Государственной премии за «Геохимию редких элементов» (1том), «Минералогию редких элементов» (2 том) и «Генетические типы месторождений редких элементов»
(3 том). В честь института назван минерал имгрэит. Именами сотрудников ИМГРЭ: М. С. Безсмертной, А. А. Беуса, А. В. Быковой, А. С. Великого, К. А. Власова, И. С. Волынского, А. А. Воронкова, А. А. Годовикова, В. С. Груздева, М. Е. Казаковой, Ю. Л. Капустина, М. В. Кузьменко, Д. А. Минеева, Е. Г. Прощенко, Ю. А. Пятенко, Е. И. Семенова, В. И. Степанова, И. П. Тихоненкова, В. Г. Фекличева, А. П. Хомякова, Т. Н. Чвилевой названы новые минералы. Имена А. А. Беуса, Е. И. Семенова, Е. Г. Прощенко, А. П. Хомякова (рис.3) даны минералам зарубежными исследователями.

Рис. 3. Манганхомковит. Пудретт к-р, Сент-Илер, Квебек, Канада. Находка : август 1997 г.
Образец и фото: Modris Baum. Поле изображения 2,4х2,9 мм

4. Развитие и использование новых методов исследования минералов.

При организации Института в первую очередь были созданы лаборатории для исследования вещественного состав руд редкометалльных месторождений.

Лаборатория химико-аналитических исследований (зав. лаб. В. С. Салтыкова, И. С. Разина, Е. Г. Прощенко). Здесь работали высококлассные специалисты, такие как М. Е. Казакова, А. В. Быкова, Л. Е. Новороссова, В. Н. Архангельская, З. Н. Бурова, З. Т. Катаева, М. В. Кухарчик, Е. А. Фабрикова и др., которые из минимальной навески делали полный анализ минерала. С появлением электронно-рентгеновского анализатора (И. М. Куликова и др.) появилась возможность исследования состава новых минералов, наблюдаемых в микровыделениях в оптическом микроскопе, исследования формы нахождения элементов-примесей в различных редкометалльных минералах.

Лаборатория спектрального анализа (зав. лаб. Н. В. Лизунов, Л. Г. Логинова, Л. И. Сердобова). В лаборатории лазерной спектроскопии (Ю. Г. Косовец) экспрессным, высокоточным, экологически чистым микроскопическим методом прямого спектрального определения можно было определить до 90 химических элементов в интервале концентраций от 100% до миллионных долей процента в любых природных и техногенных соединениях.

Рентгеноспектральная лаборатория (зав. Р. Л. Баринский). Кроме аналитических исследований и разработки методик были проведены экспериментальные и теоретические исследования химической связи между атомами в молекулах и кристаллах по тонким рентгеновским спектрам, результатом которых явилась фундаментальная монография «Рентгеноспектральное определение заряда атомов в молекулах» (1966г.).

Лаборатория по изучению акцессорных минералов (зав. лаб. В. В. Ляхович, В. И. Нонешникова, А. Д. Червинская и др.). В лаборатории помимо производственной работы, выделения монофракций минералов, проводились научные исследования по детальному изучению акцессорной минерализации всех основных типов магматических пород с целью выявления минеральной специфики рудоносности магматических образований и разработки минералогических критериев их поисков и оценки. Одним из важных результатов этих исследований явилось получение первых статистических оценок средних содержаний акцессорных минералов в различных гранитоидах и других породах. В результате детального изучения акцессорной минерализации были разработаны минералогические критерии гранитоидов метасоматического генезиса: наличие реликтовых минералов осадочно-метаморфических толщ – окатанного циркона, магнезиального турмалина, граната, андалузита, силлиманита, дистена, апатита с черными дисперсными включениями; наследование акцессорными минералами геохимических особенностей замещаемых толщ (малое содержание тория в монаците, урана в цирконе, высокое содержание магния в турмалине и гранате). Была констатирована преемственность жильными сериями особенностей состава материнских гранитов.

Лаборатория минераграфии (зав. лаб. И. С. Волынский, М. С. Безсмертная, О. Е. Юшко-Захарова, Т. Н. Чвилева и др.).

Разработан метод точных (количественных) определений оптических свойств рудных минералов и сконструирован прибор «фотометрический окуляр Волынского». Результаты работ лаборатории вошли в «Определение рудных минералов в полированных шлифах по спектрам отражения и твердости» - определитель рудных минералов в отраженном свете (1973г.).

Лаборатория минералогических методов исследования (зав. лаб. С. И. Лебедева).

Используя специальные приборы – микротвердометры, можно получить количественное определение «микротвердости. Этот метод позволяет уточнить диагностику минералов, различать их разновидности, выявлять зависимость между твердостью минерала и его химическим составом, изучать анизотропию твердости кристалла и т. д.

Определение удельного веса минералов - гидростатический и из микронавески.

Применение электродиализа минералов и пород, рН- и Еh –метрия суспензий минералов (Н. И. Разенкова) позволило получить новые данные о механизме накопления различных редких элементов и формах их нахождения. При изучении минералогии меди в молибден-медно-порфировом месторождении Эрдэнэт (Монголия) по результатам фазового химического анализа удалось показать наличие большого числа минералов разных классов: окисей, силикатов, самородной меди, карбонатов, фосфатов и др. и показаны их количественные соотношения. Доказано, что галлий в зоне окисления сульфидных месторождений находится главным образом в виде трудно растворимой гидроокиси, осаждающейся одновременно с гидроокислами железа. Таллий сорбционно связан с лимонитами, поэтому легко десорбируется из них под действием электрического тока. Форма нахождения молибдена и рения в блестящих и матовых углях бывает различна: помимо воднорастворимой формы, присутствуют, по-видимому, металлоорганические соединения, и - сульфидные образования.

Лаборатория электронной микроскопии (Зав. лаб. И. Д. Беляева)

Изучалась микронеоднородность минералов. В частности электронно-микроскопические исследования прокаленных метамиктных тантало-ниобатов показали, что при нагревании происходит твердофазовая перекристаллизация, в результате чего наблюдается перераспределение химических элементов и обособление их по отдельным кристаллическим зонам. С увеличением температуры увеличивается размер обособлений и микровключений кристаллических фаз. Особенно четко это видно при изучении самарскита и пирохлора. В лаборатории был создан атлас электронно-микроскопических микрофотографий, в котором показано сложное микронеоднородное внутреннее строение изученных тантало-ниобатов (Лебедева и др., 1985).

Музей минералов редких элементов. К. А. Власов мечтал о создании Музея минералов редких элементов, что и поручил Виктору Ивановичу Степанову, блестящему минералогу, великому труженику, самозабвенно любившего камень. В труднейших условиях (подвальное помещение, периодически заливающееся водой) Степанов создает музей, который в количественном и качественном отношении мог бы поспорить с любым из крупных минералогических музеев мира. Виктор Иванович создал систематизированные коллекции, содержащие уникальные образцы. Результатом его работы явилась коллекция, насчитывающая 30 000 образцов, представляющая около 1300 минеральных видов. В честь Виктора Ивановича сотрудниками Минералогического музея им. А. Е. Ферсмана назван минерал – вистепит (Паутов и др. 1992).

5. Синтез редкометалльных минералов

Лаборатория синтеза минералов (зав. лаб. А. А. Годовиков, А. Ю. Малевский). Синтез минералов позволяет детально изучить свойства, структуру, изменения, происходящие с минералами при изменении температуры и давления. Преимуществом исследования искусственных минералов является возможность получить их в чистом виде без примесей, почти всегда содержащихся в природном материале. Изучение синтетических кристаллов является единственным способом определения структур мелкодисперсных или метамиктных минералов. Приведем несколько примеров, когда с помощью синтеза минералов были решены структурные задачи, рассмотрен изоморфизм элементов и т. д.

Так, например, только с помощью искусственно выращенных кристаллов в ИМГРЭ удалось расшифровать структуру эвксенита, встречающегося в природе только в метамиктном состоянии. Химический состав ферсмита CaNb₂O₆, эвксенита (Y,TR) (Nb,Ti)₂O₆ и эшинита (Ce,TR)(Nb,Ti)₂O₆ может быть выражен общей формулой AB₂X₆, где А – главным образом редкоземельные элементы, Са, Th U, B – Nb, Ta и Ti. Для этих минералов характерно непостоянство состава, наряду с явлениями метамиктного распада, что приводит к путанице в систематике и диагностике. Природные образцы рассматриваемых минералов нередко изменены, гидратированы. В связи с этим изучение изоморфизма катионов и его влияния на структурные характеристики минералов на природных образцах затруднено. Поэтому были изучены искусственные аналоги. Были синтезированы соединения типа TR(NB,Ti)₂O₆ и TR(Ta,Ti)₂O₆, в которых TR представлены отдельными редкоземельными элементами.

Экспериментально доказана неограниченная изоморфная смесимость CaNb₂O₆ (ферсмита) с редкоземельными титано-ниобатами и титано-танталатами, кристаллизующимися в структурном типе эвксенита, а CaТа₂O₆ – с аналогичными соединениями, имеющими структуру типа эшинита. Установлены пределы изоморфной смесимости некоторых соединений, кристаллизующихся в разных структурных типах. На примере соединений Ca(Nb,Та)₂O₆ экспериментально показана ограниченность изоморфных замещений Nb и Та.

Для изучения характера вхождения ниобия (тантала) в кристаллическую решетку касситерита были поставлены опыты по синтезу касситерита с примесью ниобия (Максимюк, 1973г.). Легирование кристаллов касситерита ниобием осуществлялось в процессе роста кристаллов. Синтезированный касситерит содержал по данным химического анализа 0,44% Nb₂O₅. При введении ниобия отмечалось изменение формы кристаллов (они становились игольчатыми), цвет приобретал черную окраску, распределявшуюся неравномерно. При изучении полированных шлифов этих кристаллов касситерита в оптическом микроскопе не удалось установить каких-либо минералов, однако при исследованиях на электронном микроскопе (увеличение 7500Х) были обнаружены включения другого минерала.

Для определения пределов изоморфной смесимости висмута, теллура , палладия, платины были синтезированы фазы путем сплавления заданного состава. После синтеза сплавы отжигались при температуре 400^о в течение суток и затем изучались совместно с природными образцами для сравнения.

6. Технологическая минералогия

В начале 70-х годов в Институте создается отдел технологических исследований переработки минерального сырья (зав. отделом Н. Ф. Челищев, Е. Н. Левченко).

Основными научными направлениями являлись:

- изучение подвижности ионов в структурах минералов и создание на этой основе технологических методов переработки и использования минерального сырья;

- изучение особенностей минералов, влияющих на технологические свойства и способы переработки новых типов редкометалльного сырья.

Среди исследованных объектов тонковкрапленные руды редких (Nb, Li, Rb, Cs) и благородных металлов. Для переработки таких упорных руд в Институте были разработаны и применены методы бактериального выщелачивания, флотации с использованием новых реагентов, центробежной сепарации, которые позволили получать высококачественные концентраты. Комбинированные обогатительно-гидрометаллургические технологии переработки разработаны для извлечения редких металлов из руд кор выветривания карбонатитов (Татарское, Томторское месторождения), целестин-баритовых руд (месторождения Октябрьское и Аурташ), слюдяных продуктов и отходов, бериллиевых и редкоземельных руд. Разработана технология выделения криолита из руд месторождения Улуг-Танзек, переработки амфиболовых концентратов с извлечением редких щелочных металлов из руд щелочногранитных массивов и т. д. В Институте получена принципиально новая технология переработки эвдиалитовых руд Кольского полуострова с извлечением Zr, Y и TR, основанная на выщелачивании концентрата в среде органического растворителя.

В настоящее время на этапе геологоразведочных работ резко возрастает роль прикладных минералогических исследований, так как определение минерального состава и текстурно-структурных признаков руд имеет первостепенное значение для их типизации и оценки технологических свойств. Методами, обеспечивающими выполнение полных количественных анализов, являются оптическая микроскопия, рентгенографический количественный фазовый анализ (РКФА) и в определенной мере – инфракрасная спектроскопия (ИКС). Перечисленные методы выявляют, диагносцируют и оценивают все доступные им для обнаружения фазы. Значительное внимание на ранних стадиях геологоразведочных работ уделяется вопросам прогнозной технологической оценки редкометалльных руд. Наиболее эффективной является технологическая оценка редкометалльного сырья методами прикладной минералогии. На протяжении ряда лет в Институте разрабатывается технология комплексной переработки редкометалльно-титановых песков месторождений России: Лукояновского, Бешпагирского, Центрального, Туганского и др. Сравнительный анализ исследованных титан-циркониевых россыпей, выполненный с использованием современного комплекса методов технологической минералогии, позволил с большей полнотой обосновать общие закономерности указанной взаимосвязи и выявить критерии оценки технологических свойств россыпей. Установление этих закономерностей позволило, в свою очередь, прогнозировать технологические показатели обогащения уже на ранних стадиях изучения, что имеет большое значение для определения их промышленной значимости и принятия решения о целесообразности продолжения геологоразведочных работ.

В последнее время в Институте проводятся большие работы по изучению нетрадиционных источников редкометалльного сырья и техногенных образований. Примером могут служить циркон-бадделеитовые руды Алгаминского рудопроявления, рениеносные высокотемпературные фумарольные концентрации, обнаруженные недавно на вулкане Кудрявый о-ва Итуруп (Курильские о-ва), отвалы россыпи Центральная-Нижняя отработанного Куларского россыпного месторождения,

Характерной чертой Алгаминского рудопроявления являются формы нахождения циркониевых фаз, которые представляют собой тончайшие срастания микрокристаллов циркона и бадделеита (размерами порядка 200 ангстрем) с аморфными фазами, содержащими гидроксильную составляющую и карбонаты циркония. Особенности распределения диоксида циркона, представленного собственными минеральными фазами, присутствующими в основном в тонкодисперсном материале циркон бадделеитовых руд Алгаминского рудопроявления, определили комплекс минералогических методов изучения (высокоразрешающая оптическая и аналитическая электронная микроскопия, рентгенографический и микрорентгеноспектральный анализы), позволивший выявить особенности рудных агрегатов (рис. 4), определить их состав, установить гранулярный состав и морфометрические характеристики циркона и бадделеита (рис. 5).

Рис. 4. Формы нахождения циркониевых фаз в породах рудопроявления Алгама:

а – сингенетичное образование гидросиликатов, гидроксидов и карбонатов циркония
в срастании с апатитом (мелкие черные кристаллиты), полированный шлиф; 
           б – радиально-лучистое строение агрегатов циркониевых минералов, полированный шлиф; 
           в – сростки силиката и гидросиликата циркония (темные участки)с оксидами
и гидроксидами циркония, полированный шлиф.





Рис. 5. Морфоструктурная характеристика циркониевых фаз в породах.

 

Рениеносные высокотемпературные фумарольные концентрации – принципиально новый тип современной рениевой минерализации в виде тонких корковых сублиматов микровыделений ReS₂, сульфидов Cd, Pb, Bi, Mo в зонах фумарол и измененных ими породах. В породах кратера обнаружены и описаны разнообразные сублиматы-сульфиды Cd, Pb, Bi, Mo, оксиды Mo, хлориды Na, К, а также впервые в мировой практике сульфид Re (рениит) в макровыделениях. Были изучены формы нахождения молибдена и рения (рис. 6), а также особенности извлечения рения из газовой и твердой фаз. Основные проблемы изучения вещественного состава техногенных россыпей редких земель и его количественных характеристик связанны с двухэтапностью получения результатов: в начале – количественное определение минерала-носителя (куларита) в рядовых пробах, затем по выделенным монофракциям – определение содержания ?TR (до десятков %) и их суммы (рис. 7).




Рис. 6. Формы нахождения молибдена и рения: а – молибденит в свободном состоянии, размер частицы более 300мкм; б – молибденит в виде включения в основной массе: светлые кристаллы и агрегаты молибденита в темной породе; в - повеллит в свободном виде (агрегат оплавлен с поверхности), г – повеллит в виде включений в основной массе;  д, ж - новообразованные агрегаты кристаллов ферримолибдита в срастании с основной породой, к- рениит, л - соединение рениита и сфалерита

Рис. 7. Преобладающая форма нахождения куларита и его химический состав в классе крупности -1,25+0,2мм

 

В едином процессе геологического изучения недр минералого-технологическая оценка минерального сырья является его неотъемлемой частью, обеспечивая выбор наиболее перспективных объектов для дальнейшего изучения на ранних стадиях и условия рационального промышленного использования оцененных месторождений.

 

Литература

Александров В. Б. Об изоморфных замещениях в синтетических аналогах ферсмита, эвксенита и эшинита. Четвертая конференция молодых научных сотрудников ИМГРЭ. Москва, ИМГРЭ. 1962. С. 81-88.

Баринский Р. Л., Нефедов В. И. Рентгеноспектральное определение заряда атомов в молекулах. М. Наука. 1966г. 248 с.

Башлыкова Т. В., Чантурия Е. Л., Амосов Р. А., Левченко Е. Н. Использование новых методов и технологий при изучении комплексных редкометалльных песков//Цветные металлы. 2000. № 5. С. 8-12.

Бескин С. М., Матиас В. В. Индикаторные минералы петролого-металлогенических вариантов гранитоидных серий (в салических геоблоках) // Современные проблемы сырьевой базы редких металлов России (1958-2006). М.: ВИМС, 2006. С. 149-154.

Боруцкая В. Л.Синтез рубидия и цезия в полевом шпате различного структурного состояния. Доклады АН СССР, 1975, том 222, № 4, с. 924-927.

Боруцкая В. Л. Доклады АН СССР, 1985, т. 280, «2, с. 484-486., Гладких В. С. и др. Редкоземельные элементы в мегакристаллах полевых шпатов.

Власов К. А. Минералогия редких элементов, 1964, том 2. Изд-во «Наука». Москва. 1964г. 830с.

Губанов А. М., Зленко Б. Ф. Манучарянц Б. О. и др. Парагенезис и некоторые физико-химические условия образования самородного золота в серебряно-полиметаллических месторождениях штокверкового типа. В кН. Самородное элементообразование в эндогенных процессах. Тезисы доклада. Якутск. 1985. С. 51-53.

Ефимов А. Ф., Ганзеев А. А., Катаева З. Т. Пироксены, амфиболы и железо-магниевые слюды. В кН. Средние содержания элементов-примесей в минералах. М. Недра, 1973, с. 113-143.

Григорьев Д. П., Жабин А. Г. Онтогения минералов. Индивиды. М. Наука. 1975. 339с.

Жабин А. Г. Иерархия типоморфных признаков минералов в связи с эффективностью решения прикладных задач. В кн. Типоморфизм минералов и минеральных ассоциаций. М. Наука. 1986. С. 43-49.

Иванов В. В. Экологическая геохимия элементов. Справочник. М. Недра,в 6 томах. 1994 – 1997г. 3 том-352с.; 5 том – 566с.

ИМГРЭ. 1956-1996. Москва. ИМГРЭ. 1997г. 273 с.

ИМГРЭ. Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов. Москва. ИМГРЭ. 2006г. 129с.

Капустин Ю. Л. Циркосульфат – новый минерал. Записки Всесоюзного мин. об-ва. 1965г.,часть 94, вып. 5, с. 530-533.

Кременецкий А. А., Багдасаров Ю. А., Ефимов А. Ф. и др. Геолого-промышленная типизация редкометалльных месторождений //Разведка и охрана недр.1998, № 3, с. 37-41.

Кузьма Алексеевич Власов. Научная деятельность. Библиография. Составители И. Е. Максимюк, Т. Б. Шлычкова. Москва. ИМГРЭ. 2015г.145с.

Кузьменко М. В. Роль изоморфизма в процессах концентрации и рассеяния тантала. В кн. Проблемы геологии редких элементов. Изд-во «Наука», 1978. С.162-176.

Кузьменко М. В. Геохимия тантала и генезис эндогенных танталовых месторождений. М.: Наука, 1978. 214 с.

Кузьменко М. В. Вопросы систематики и типохимизм тантало-ниобатов группы пирохлора. В кн. Типохимизм минералов гранитных пегматитов. М. 1984г., с. 5-32.

Куликова И. М., Максимюк И. Е. Морфологические исследования формы вхождения примесных атомов в кристаллическую структуру молибденита. Новые данные о минералах. РАН. Минералогический музей им. А. Е. Ферсмана, М. 2013, С. 71-81.

Лапин А. В., Гаранин В. К., Кудрявцева Г. П. Типоморфные особенности ильменита из кимберлитов, массивов ультраосновных щелочных пород и карбонатитов. Геология рудн. месторождений, 1978, том 20, № 4, с.3-32.

Лапин А. В. Типоморфизм стронцио и бариопирохлора. Доклады АН СССР, 1987, том 296, № 6, с.1453-1457.

Лапин А. В., Малышев А. А. и др. Стронциопирохлор из латеритных кор выветривания карбонатитов. Доклады АН СССР. 1986, том 290, № 5, с. 1212 – 1217.

Лебедева С. И., Беляева И. Д., Дубакина Л. С. Микронеоднородность тантало-ниобатов, М. Наука. 1985. 108с.

Левченко Е. Н. Влияние вещественного состава на технологические свойства титан-циркониевых россыпей. // Разведка и охрана недр, 2004, № 11. С. 42-47.

Левченко Е.Н., Ключарев Д.С. Технологическая оценка возможности переработки нетрадиционного редкометалльного сырья. М. Разведка и охрана недр. 2014. № 9. С. 41-45.

Левченко Е.Н., Ожогина Е.Г. Минералогия бадделеит-цирконовых руд Алгаминского месторождения. М. Разведка и охрана недр. 2016. № 3. С. 43-47.

Максимюк И. Е. Касситериты и вольфрамиты. Изд-во «Недра». Москва. 1973г. 135с.

Месторождения литофильных редких металлов. Ред. Овчинников Л. Н., Солодов Н. А. М.: Недра, 1980, 559с.

Минцер Э. Ф., Нечелюстов Г. Н., Хоханов В. Н. Систематика висмутового оруденения в постмагматических месторождениях. Сов. Геология. 1975, № 4, с. 89-103.

Определитель рудных минералов в полированных шлифах по спектрам отражения и твердости. М. Недра. 1973г. 220с.

Паутов Л. А., Белаковский Д. И., Скала Р., Соколова Е. В., Игнатенко К. И., Мохов А. В. Вистепит - новый боросиликат марганца и олова //Зап. РМО, 1992. Ч. 121. Вып. 4. С. 107-112.

Принципы расчленения и картирования гранитоидных интрузий и выделения петролого-металлогенических вариантов гранитоидных серий /Добрецов Н. Л., Марин Ю. Б., Бескин С. М., Лесков С. А. СПб.: ВСЕГЕИ, 2007, 80с.

Самсонова Н. С. Минералы группы нефелина. М. Наука. 1973. 145с.

100 новых минералов, открытых А. П. Хомяковым. Составители И. Е. Максимюк, Т. Б. Шлычкова. Москва. ИМГРЭ 2016г. 310с.

Сырокомский В. С. Применение редких элементов в промышленности. Петроград. 1919г. НТО ВСНХ. 84с.

Тихоненкова Р. П., Казакова М. Е. Власовит – новый силикат циркония из Ловозерского массива. Доклады АН СССР, 1961, том 137, № 4, с. 944-946.

Хомяков А. П., Степанов В. И., Молева В. А., Пудовкина З. В. Новый минерал-тихоненковит SrAlF₄(OH)^.H₂O. //Доклады АН СССР, том 156, № 2, с. 345-347.

Юшко-Захарова О. Е. Новый минерал – теллурид никеля. Доклады АН СССР, 1964, том 154, № 3, с. 613-614.

Юшко-Захарова О. Е., Быков В. П., Кулагов Э. А., Авдонин А. С., Черняев Л. А., Юркина К. В. Изоморфизм платиновых металлов. Геохимия. 1970. № 10, с. 1155-1164.

Юшко-Захарова О. Е., Малевский А. Ю., Дубакина Л. С. Об изоморфизме свинца и висмута в богатых палладием минералах системы Pd – Pb – Bi. Геохимия. 1974. № 11, с. 1622-1627.

Юшко-Захарова О. Е., Малевский А. Ю., Дубакина Л. С. Изоморфизм теллура и висмута в минералах платины и палладия. В кн. Проблемы геологии редких элементов. Изд-во «Наука», 1978. С.177-195.

Gault R. A., Grice J. D. Ercit T. S. Khomyakovite and manganokhomyakovite, two new members of the eudialyte group from Mont Saint Hilaire, Quebec, Canada // Canad. Mineral. 1999. Vol. 37. P. 893-899.

Статья, опубликованная в монографии "Российское минералогическое общество глазами современников".

Сборник статей по истории геологических знаний. Санкт-Петербург. 2017.
Эта монография посвящена 200-летию Российского минералогического общества.