КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 18-17-00004

НазваниеТеоретическое и эмпирическое обоснование условий и факторов накопления ценных и токсичных элементов-примесей в углях, прогнозно-поисковые критерии металлоносных углей и оценка металлоносности угольных бассейнов азиатской части России

РуководительАрбузов Сергей Иванович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет", Томская обл

Года выполнения при поддержке РНФ2018 - 2020

КонкурсКонкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-203 - Геохимия осадочных процессов

Ключевые словауголь, ценные элементы-примеси, токсичные элементы-примеси, условия накопления, факторы концентрирования, комплексные месторождения, металлоносность, прогнозно-поисковые критерии

Код ГРНТИ38.55.25


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проблема прогнозирования и выявления металлоносных углей по-прежнему остается одной из чрезвычайно важных проблем для современного общества. Годовая добыча угля в мире достигает 7.8 млрд тонн. При этом Россия занимает первое место в мире по ресурсам угля и второе - по разведанным запасам.Уголь является благоприятной средой для концентрирования ценных и токсичных элементов-примесей. Наряду с углями с рядовыми содержаниями ценных и токсичных элементов повсеместно встречаются металлоносные угли. В ряде случаев они отрабатываются и используются в теплоэнергетике, загрязняя атмосферу, почвы, воды, формируя металлоносные, иногда радиоактивные отвалы. Такие угли распространены не повсеместно и их выявление и локализация возможны только на основе ясного представления о механизмах их формирования. В мире известно ограниченное количество угольных месторождений, содержащих промышленно значимые количества ценных металлов или опасные концентрации токсичных и радиоактивных металлов. Связано это с недостаточной изученностью многих месторождений и бассейнов, с отсутствием детально разработанной методологии прогнозирования и выявления металлоносных углей. Необходимость теоретического обобщения методов выявления таких углей и их каталогизации давно назрела. На большинстве месторождений Сибири, в меньшей степени Дальнего Востока, в той или иной степени проведена оценка металлоносности углей геохимическими методами. Большая часть этих исследований проведена в прошлом веке и основывалась на ограниченной по возможностям аналитической базе, преимущественно на данных эмиссионного спектрального анализа. Предшествующими, в том числе и нашими, исследованиями определены причины формирования аномальных концентраций отдельных металлов (Ge, Ga, Sc, REE и др.) или комплекса элементов и предложены критерии их выявления в угольных пластах и месторождениях. Россия обладает колоссальными ресурсами угля и полнообъемная оценка всех угленосных бассейнов и месторождений на комплекс ценных и токсичных элементов-примесей в настоящее время не представляется возможной. Решение такой крупной задачи возможно только на основе крупной государственной программы со значительным финансированием. Однако ее решение назрело уже сейчас. Это могло бы способствовать решению проблемы загрязнения окружающей среды от использования угля в теплоэнергетике, стать заделом в обеспечении страны сырьевыми ресурсами редких и благородных металлов. Китай в настоящее время ведет промышленную добычу из углей германия и лития. Работы по разработке моделей накопления аномальных концентраций различных металлов (Ge, Li, Au, REE, Sc) велись и ведутся в России, Китае и ряде других стран (Я.Э. Юдович, В.В. Середин, С.И. Арбузов, В.И. Вялов, А.П. Сорокин, R.B. Finkelman, J. Hower, D. Ren, S. Dai, Y. Sun и др). Наиболее разработаны модели формирования ураноносных, германиеносных и золотоносных углей. В последние годы активно изучается редкоземельная минерализация, связанная с угленосными отложениями. Пока еще слабо изучены условия накопления других ценных и токсичных металлов. Ближайшая задача - это создание обобщенных геолого-геохимических моделей формирования угольных месторождений с разными уровнями накопления ценных и токсичных элементов, разработка критериев оценки металлоносных угольных месторождений, выявление и вовлечение металлоносных углей в производство с целью расширения минерально-сырьевой базы и минимизации экологического ущерба от сжигания углей. Несмотря на то, что угли - основной источник германия для промышленности, их редкометалльный потенциал в основном до сих пор не реализован. Не ясны перспективы благороднометалльного оруденения в углях. Эти исследования имеют фундаментальную научную и практическую значимость. Целью проекта является разработка критериев выявления металлоносных углей на основе разработки моделей их формирования для наращивания ресурсной базы редких, благородных и радиоактивных металлов за счет комплексного использования углей и углеотходов. Основные задачи исследований - оценка уровней накопления, закономерностей распределения и форм нахождения ценных (благородных, редких, редкоземельных, радиоактивных) и токсичных элементов-примесей в угольных месторождениях и бассейнах азиатской части России и сопредельных территорий; каталогизация аномальных по уровням накопления ценных и токсичных элементов-примесей угольных пластов и месторождений региона; разработка геолого-геохимических моделей формирования основных типов металлоносных углей; разработка региональных и локальных критериев выявления металлоносных углей, оценка редкометалльного потенциала угольных бассейнов и месторождений Сибири и Дальнего Востока России. Авторы проекта провели уже большую работу по геохимической оценке углей азиатской части России, Моноголии, Казахстана, Ирана и Китая и обладают уникальной базой геохимических данных с более чем 10 тыс высококачественных анализов углей и углевмещающих пород. В рамках проекта планируется доизучение территории, теоретическое обобщение этих данных, каталогизация аномалий, разработка моделей образования основных типов металлоносных углей, а также разработка критериев их прогнозирования и выявления. Современная аналитическая база и опыт исполнителей позволяет провести такие исследования на высоком уровне, не уступающем лучшим достижениям в мировой практике. Эти результаты будут иметь большое значение не только для отечественной, но и для мировой науки и экономики, так как будут получены не только качественно новые знания, но и намечены пути, которые позволят вовлечь в промышленное производство огромный пока эффективно не использующийся ресурсный потенциал, заключенный как непосредственно в углях, так и в отходах их сжигания, обеспечить, наряду с техническими решениями, экологическую безопасность топливной энергетики на угольном сырье путем обеспечения качества и безопасности используемого сырья. В перспективе на базе металлоносных углей могут быть созданы крупные производства по переработке золошлаковых и других отходов добычи и использования угля, что обеспечит решение ряда социальных задач, в том числе продление сроков деятельности горнодобывающих предприятий, часто имеющих градообразующее значение, улучшить экологическую обстановку в промышленных регионах.

Ожидаемые результаты
Будет выполнен анализ условий и факторов накопления попутных ценных (редких, радиоактивных, благородных) и токсичных элементов в углях и углевмещающих породах. Будут выделены основные сингенетические и эпигенетические факторы, обуславливающие накопление рядовых и аномально высоких концентраций элементов-примесей в углях, определены условия формирования металлоносных углей. Будут разработаны критерии выявления углей с аномальными и возможно промышленно значимыми содержаниями ценных элементов в углях, критерии выявления углей с опасными для использования содержаниями токсичных элементов. Будет проведена каталогизация основных аномалий и проявлений ценных и токсичных элементов-примесей в углях азиатской части России, выполнена перспективная оценка металлоносности угольных бассейнов и месторождений азиатской части России и сопредельных территорий. В процессе выполнения исследований будут получены новые данные об условиях формирования металлоносных углей, о формах концентрирования ценных и токсичных элементов-примесей в углях и золошлаковых отходах, получены данные об условиях накопления, закономерностях распределения и ресурсах ценных элементов-примесей в углях азиатской части России и сопредельных территорий. Будут оценены уровни накопления ценных (благородных, редких, редкоземельных, радиоактивных) элементов в угольных пластах и углевмещающих породах основных угольных месторождений и бассейнов азиатской части России и сопредельных территорий. Эти данные будут основой для подготовки базы данных обширной геолого-геохимической информации по углям Сибири и сопредельных территорий. Такие массовые данные в настоящее время имеются лишь для углей США (создана база данных из более чем 5000 проб угля). В стадии накопления информации для создания обширной базы данных находится Китай (D.Ren, S.Dai, Y. Sun, J. Chen и др.). Авторы проекта обладают обширной пока недостаточно систематизированной информацией, сопоставимой по объему с данными для углей США. Авторы проекта провели уже большую работу по геохимической оценке углей азиатской части России, Моноголии, Казахстана, Ирана, Китая и обладают уникальной базой геохимических данных с более чем 10 тыс высококачественных анализов углей и углевмещающих пород. Должны быть получены принципиально новые данные о формах концентрирования ценных и токсичных элементов-примесей в углях. Известно, что формы нахождения позволяют оценить условия образования угольных пластов. Они определяют поведение химических элементов в процессах сжигания и коксования угля, подходы к разработке технологических схем переработки минерального сырья. В мировой практике эти задачи решаются с использованием современных сканирующих электронных микроскопов, методами химической деминерализации угля и другими методами (Finkelman, 1980, 1991, 1993, 2017 et al; Шпирт и др., 1990, 1999, 2004; Арбузов и др., 2005, 2006, 2007, 2008, 2014, 2015, 2016, 2017 и др.; Dai et al., 2006, 2008, 2010, 2012, 2014, 2015? 2016 и др; Goodarzy et al., 2006, 2008, Song, 2007, Zhou, 2010, Ильенок, 2012, 2016; Sun et al., 2015 и многие другие). Основной недостаток большинства этих работ - отсутствие данных по балансу форм нахождения элементов-примесей. В настоящих исследованиях будут получены результаты, позволяющие рассчитать баланс элемента по формам его нахождения, выделить основные фазы-концентраторы и фазы-носители исследуемого элемента. Будут разработаны геолого-геохимические модели формирования угольных месторождений с разными уровнями накопления ценных и токсичных элементов. Разработкой таких моделей без использования математического аппарата с различной глубиной анализа в последние годы активно занимались и занимаются специалисты из России (Середин, 1996, 2004, 2008, 2012; Арбузов, 2000, 2005, 2007, 2008, 2012; Сорокин и др., 2009, 2012 и др., Вялов, 2012, Кузеванова, 2014 и др.) и Китая (Dai et al, 2012 и библиография, Sun et al, 2012, 2013, 2015). Обобщения по этой проблеме содержатся в монографических работах Я.Э. Юдовича (1989, 2002 и др). В настоящей работе на примере Иркутского, Минусинского, Кузнецкого, Западно-Сибирского бассейнов, бассейнов и месторождений Дальнего Востока и Северо-Востока России планируется разработать конкретные геолого-геохимические модели накопления ценных и токсичных элементов-примесей в углях и торфах. Результаты моделирования позволят разработать критерии выделения металлоносных углей, оценить потенциальные ресурсы редких, редкоземельных, радиоактивных и благородных металлов в конкретных месторождениях и бассейнах Предполагается, что эти результаты будут иметь большое значение не только для отечественной, но и для мировой науки и экономики, так как позволят вовлечь в промышленное производство огромный пока эффективно не использующийся ресурсный потенциал, заключенный как непосредственно в углях, так и в отходах их сжигания. Будут получены новые оригинальные данные, которые могут широко использоваться в образовательном процессе, в том числе для подготовки кадров высшей квалификации – кандидатов и докторов наук. В связи с тем, что проблема утилизации золошлаковых отходов и обогащенных радиоактивными и токсичными элементами углей остро стоит в большинстве стран с развитой экономикой, результаты исследований, положенные в основу промышленной технологии освоения таких месторождений, будут востребованы на мировом рынке. В перспективе на их базе будут созданы крупные производства по переработке золошлаковых и других отходов добычи и использования угля, что обеспечит решение ряда социальных задач, в том числе улучшение экологической обстановки в промышленных регионах. Результаты исследований будут опубликованы в ведущих российских и международных журналах. Будут опубликованы серии статей по нескольким направлениям: содержания и закономерности распределения ценных и токсичных элементов-примесей в углях и отходах; формы нахождения ценных и токсичных элементов-примесей в углях и золошлаках; условия формирования металлоносных углей и факторы концентрирования элементов-примесей углях; типы металлоносных углей; критерии и признаки прогнозирования и выявления металлоносных углей, методы их выявления, геолого-экономическая оценка редкометалльно-угольных месторождений.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Выполнено обобщение и анализ ранее опубликованных данных и авторского неопубликованного фактического материала по металлоносности углей Сибири и Дальнего Востока. Сформирована база оригинальных авторских данных по геохимии угольных месторождений и бассейнов Сибири и Дальнего Востока общим количеством более 6000 проб углей и углевмещающих пород. В результате анализа всего комплекса доступных материалов выбраны эталонные объекты для доизучения и разработки критериев и признаков редкометалльного оруденения в углях, для прогнозной оценки ресурсов и геолого-экономического обоснования постановки более детальных работ. Среди них редкометалльные угли с комплексным Zr-Hf-Nb-Ta-РЗЭ-U-Th оруденением на юге Кузнецкого бассейна и в Изыхском месторождении Минусинского бассейна, в Азейском месторождении Иркутского бассейна и Жиганском месторождении Ленского бассейна, а также Возновского, Раковского и Павловского месторождений Приморья, Касского месторождения в Красноярском крае. Подготовлены и опубликованы 2 статьи по металлоносным углям, одна из них в International Journal of Coal Geology. Выполнен большой объем геохимического опробования на выбранных для исследования эталонных месторождениях. Отобрано более 800 проб угля, торфа и вмещающих пород. Выполнены исследования вещественного состава современными аналитическими методами. Изучена роль субсинхронного палеоторофонакоплению пирокластического вещества в формировании геохимического фона угольных месторождений и образовании комплексного редкометалльно-угольного оруденения. На примере Минусинского и Кузнецкого угольных бассейнов изучена роль пирокластического вещества карбон-пермского возраста, Иркутского бассейна - юрского, месторождений Приморья и о.Сахалин -палеоген-неогенового, а для современных торфяников п-ова Камчатка – четвертичного возраста. Рассмотрено влияние состава исходного пеплового материала на геохимическую специализацию углей. Определены типы редкометалльно-угольного оруденения, связанного с проявлением вулканизма разного состава. Оценена роль пирокластики как фактора формирования металлоносных углей. Показано, что комлексное Zr-Hf-Nb-Ta-РЗЭ-U-Th оруденение в углях связано с вулканогенной пирокластикой щелочного или кислого состава. По результатам этих работ подготовлены 2 статьи. Разработана методика комплексного изучения форм нахождения элементов в углях, включающая прямые и косвенные, деструктивные и недеструктивные методы исследований. Изучены формы нахождения редкоземельных элементов в углях. На примере углей разной степени углефикации (от торфов и лигнитов до антрацитов) изучена изменчивость форм нахождения редкоземельных элементов в процессе углефикации. Показано, что в процессе созревания угля формы нахождения РЗЭ изменяются от преимущественно органических до преимущественно аутигенных минеральных. Оценены особенности форм нахождения элементов на участках влияния пирокластики и за пределами зоны влияния. Это позволяет оценить подвижность РЗЭ в палеоболотах, механизмы их миграции и условия накопления (концентрирования). Выполнен анализ современных подходов к геолого-экономической оценке промышленных концентраций редких элементов в углях и продуктах их переработки. Оценены ресурсы скандия в углях и золе угля Азейского месторождения Иркутского бассейна. Они достаточны для организации промышленного производства по получению скандия.

 

Публикации

1. - Российский научный фонд поддержал лучшие проекты ТПУ грантами на 52,7 млн рублей Служба новостей Томского политехнического университета, - (год публикации - ).

2. - Исследование ученого ТПУ поможет увеличить сырьевую базу стратегически важных металлов России Служба новостей Томского политехнического университета, - (год публикации - ).

3. - ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСОВ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТОВ 2015 ГОДА И КОНКУРСА ДЛЯ ОТДЕЛЬНЫХ НАУЧНЫХ ГРУПП 2018 ГОДА Наука в Сибири, Наука в Сибири, 2018, №14, стр.6 (год публикации - ).

4. - Полевой сезон - 2018: полевые работы на п-ове Камчатка и о-ве Сахалин. Сайт Дальневосточного геологического института ДВО РАН, Сайт ДВГИ. Раздел "Экспедиции" (год публикации - ).

5. Арбузов С.И., Чекрыжов И.Ю., Финкельман Р.Б., Сунь Ю.Ж., Жао К.Л., Блохин М.Г., Зарубина Н.В. Comments on the geochemistry of rare-earth elements (LA, CE, SM, EU, TB, YB, LU) with examples from coals of north Asia (Siberia, Russian far East, North China, Mongolia, and Kazakhstan) International Journal of Coal Geology, - (год публикации - 2019).

6. Ильенок С.С., Арбузов С.И. Ильенок С.С., Арбузов С.И. Металлоносные угли Азейского место-рождения Иркутского угольного бассейна // Известия Томского поли-технического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. №8. – С.132-144. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, Т. 329. №8. – С.132-144 (год публикации - 2018).


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Проведенные 2018-2019 гг исследования позволяют сформировать отчетливое представление о роли вулканогенного пирокластического материала в формировании геохимического облика и потенциальной металлоносности угленосных отложений Сибири и Дальнего Востока России. Была подтверждена ведущая роль субсинхронного торфонакоплению вулканизма в формировании редкометалльной геохимической специализации углей от карбона до палеогена, в формировании ряда угольных пластов, обогащенных лантаноидами, цирконием, гафнием, танталом, ниобием, галлием, торием и другими элементами-гидролизатами. Пирокластический материал (вулканический пепел) кислого и, особенно, щелочного состава часто является главным источником этих элементов в угольном пласте (Spears, Arbuzov, 2019; Арбузов, Вергунов, 2019). Вынос этих элементов из пеплового горизонта и перераспределение их в углях обусловлены гидрогенным механизмом с определяющей ролью флюидно-водной фазы. Важная роль флюидно-водной фазы в процессе преобразования вулканогенной пирокластики и в процессе созревания угля подтверждается результатами исследования форм нахождения РЗЭ в углях (Arbuzov et al, 2019). Разработана модель формирования комплексного Ta-Nb-Zr-Hf-REE-U-Th оруденения в угольных пластах и разработаны критерии выявления такого оруденения. Вулканогенная пирокластика наряду с особенностями состава области сноса бассейнов угленакопления является важнейшим фактором формирования редкометалльной специализации угольных бассейнов и месторождений. С использованием разработанных критериев выявлены угольные пласты с Ta-Nb-Zr-Hf-REE-U-Th оруденением в других районах Кузнецкого бассейна и в Минусинском бассейне. Региональное распространение таких редкометалльных горизонтов вулканогенной пирокластики позволило сформулировать гипотезу глобальных катастрофических вулканических извержений с карбон-пермский период, приведших к формированию редкометалльного оруденения на обширных территориях. Похожее по составу оруденение в связи с вулканогенной пирокластикой выявлено в угольных пластах среднеюрского возраста в Иркутском бассейне и в Харанорском месторождении в Забайкалье.Результаты этих работ вызвали общественный резонанс и были представлены в различных СМИ, в том числе на информационных ресурсах в сети Интернет (https://news.tpu.ru/news/2019/09/20/35236/; http://elib.tomsk.ru/page/6861; http://elib.tomsk.ru/purl/1-21868/) Обоснована ведущая роль гидрогенного механизма в накоплении ценных и токсичных элементов-примесей в углях. На примере торфов Камчатки, Западной и Восточной Сибири, углей Сибири и Дальнего Востока показано, что перераспределение и накопление большинства элементов-примесей в угольных пластах происходит еще на стадии торфообразования и ранней углефикации. Основная масса элементов-примесей на ранних стадиях находится в форме подвижных и связанных с органическим веществом соединений. Минеральные фазы начинают преобладать только в каменном угле (Arbuzov et al, 2019). На примере Павловского месторождения бурого угля и Абрамовского месторождения РЗЭ показано, что перенос и накопление РЗЭ в углях может быть обусловлено перераспределение элементов с участием ультракислых поверхностных и грунтовых сульфатных вод (Chekryzhov et al., 2019). Изучены формы нахождения редких элементов в углях и торфах в последовательности: торф-бурый уголь-каменный уголь-антрацит. Обосновано изменение форм нахождения в процессе углефикации от подвижных и связанных с органическим веществом соединений до преимущественно минеральных. При этом соотношение: органические комплексы-минеральное вещество, для различных исследованных химических элементов различно (Arbuzov et al, 2019). Исследование бурых углей Приамурья показало различную роль субмикронных минеральных фаз в накоплении редких элементов (Олейникова и др., 2019). Для отдельных элементов-примсей в бурых углях нанофракции имеют важное значение, для других-нет. На примере месторождения Спецугли показано, что даже на ранних стадиях углефикации (бурый уголь) в металлоносных углях важную роль могут играть минеральные формы (Ильенок и др., 2019). Гидрогенный механизм перераспределения элементов приводит к формированию уникальных по составу минералов. В составе пласта 19а Минусинского бассейна выявлен аутигенный магнезиосидерит (Thompson et al., 2019). Ведутся исследования по металлоносности углей (https://news.tpu.ru/news/2018/12/24/34146/). Проведены исследования металлоносности и оценены прогнозных ресурсы редких и других ценных металлов в угольных месторождениях арктической зоны России Вялов и др., 2019). В углях ряда месторождений арктической зоны России (в Печорском, Ленском, Тунгусском, Таймырском, Зырянском угольных бассейнах, в угольных месторождениях Чукотки, Камчатки, Земли Франца-Иосифа) установлены аномальные концентрации целого ряда ценных элементов-примесей (Sc, Ti, V, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb. Mo, Pd, TR и др.). Оценены средние содержания металлов в углях Ленского и Зырянского бассейнов, месторождений Камчатки, проявлений архипелага Земля Франца-Иосифа.Выполнены электронно-микроскопические исследования минеральных включений углей арктической зоны России. Подсчитаны прогнозные ресурсы TiО2, V2О5, Th, Y2О3, TR2О3, Sc, Mo, Ga и др. металлов в изученных месторождениях. Показано, что угольные месторождения арктической части России должны рассматриваться как нетрадиционный и перспективный сырьевой источник ценных металлов. Разработаны рекомендации по определению уровня промышленных концентраций ценных металлов в углях для оценки их возможной промышленной значимости. Для этого рекомендовано использовать минимально-промышленные содержания тех или иных металлов в типах промышленных руд, представленных в пометалльных выпусках Государственного баланса запасов полезных ископаемых Российской Федерации, но с определенными ограничениями (Вялов, Наставкин, 2019). За счет большого объема полевых исследований в 2018-2019 годах, превысивший плановые объемы почти вдвое (1320 проб), сделан большой задел к реализации других задач проекта.

 

Публикации

1. - Ценные попутчики. На базе Кузнецкого бассейна ученые ТПУ изучают возможность извлечения из угля и отходов его использования попутных элементов-примесей информационно-аналитический отраслевой журнал Недра и ТЭК Сибири, Недра и ТЭК Сибири, 2019, №9 (159), С.22-23 (год публикации - ).

2. - пепел вулканов Монголии поможет выявить новые редкометалльно-угольные месторождения газета "Красное Знамя", Красное знамя, №72 (27820), 24 сентября 2019, (год публикации - ).

3. - Ученые ТПУ исследуют вулканический пепел Монголии в Кузнецком бассейне Служба новостей Томского политехнического университета, 20 сентября 2019 (пятница) (год публикации - ).

4. - Ученые ТПУ собрали крупнейшую в мире коллекцию проб углей Служба новостей. Томский политехнический университет, 24 декабря 2018 (понедельник) (год публикации - ).

5. Арбузов С.И., Вергунов А.В. Вулканогенная пирокластика как фактор формирования Nb(Ta)-Zr(Hf)-REE-Ga оруденения в углях (на примере Сибири) Крупные изверженные провинции в истории Земли: мантийные плюмы, суперконтиненты, климатические изменения, металлогения, формирование нефти и газа, планеты земной группы. Тезисы 7 Международной конференции. Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2019. - С.177-178 (год публикации - 2019).

6. Арбузов С.И., Вергунов А.В., Ильенок С.С., Иванов В.А., Иванов В.П., Соктоев Б.Р. Геохимия, минералогия и генезис редкометалльно-угольного месторождения в пласте XI на юге Кузнецкого бассейна Геосферные исследования, №2, С.35-61 (год публикации - 2019).

7. Арбузов С.И., Спирс Д.А., Вергунов А.В., Ильенок С.С., Межибор А.М., Иванов В.П., Зарубина Н.А. Geochemistry, Mineralogy, and Genesis of Rare Metal (Nb-Ta-Zr-Hf-Y- REE-Ga) Coals of the Seam XI in the South of Kuznetsk Basin, Russia Ore Geology Reviews, Vol. 113, 103073 (год публикации - 2019).

8. Арбузов С.И., Финкельман Р.Б., Ильенок С.С., Маслов С.Г., Межибор А.М., Блохин М.Г. Modes of occurrence of rare-earth elements (La, Ce, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu) in coals of Northern Asia Solid Fuel Chemistry, Vol.53, N.1, pp.1-21 (год публикации - 2019).

9. Арбузов С.И., Чекрыжов И.Ю., Финкельман Р.Б., Сунь Ю.З., Жао К.Л., Ильенок С.С., Блохин М.Г., Зарубина Н.В. Comments on the geochemistry of rare-earth elements (La, Ce, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu) with examples from coals of north Asia (Siberia, Russian far East, North China, Mongolia, and Kazakhstan) International journal of coal geology, vol. 206, P.106-120 (год публикации - 2019).

10. Вергунов А.В., Арбузов С.И., Соболенко В.М. Минералогия и геохимия тонштейнов в углях Бейского месторождения Минусинского бассейна Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering, Vol. 330, N. 2, P. 155-166 (год публикации - 2019).

11. Вялов В.И., Богомолов А.Х., Наставкин А.В., Кузеванова Е.В., Шишов Е.П., Чернышев А.А. Ценные металлы в углях арктической зоны России Георесурсы, Vol. 21, N 2, pp. 53-62 (год публикации - 2019).

12. Вялов В.И., Гуревич А.Б., Волкова Г.М., Скиба Д.А., Шишов Е.П., Чернышев А.А. Коксующиеся угли Арктической зоны России Георесурсы, Т.21.№3.C.107-124 (год публикации - 2019).

13. Вялов В.И., Наставкин А.В. Concentration Levels of Industrially Valuable Trace Elements in Coals Solid Fuel Chemistry, Vol. 53 N 5 pp. 314-318 (год публикации - 2019).

14. Ильенок С.С., Чекрыжов И.Ю., Арбузов С.И., Иванов В.В., Блохин М.Г. Формы нахождения редких элементов в бурых углях участка «Спецугли» Павловского месторождения (Приморье) Геология на окраине континента. Дальневосточный федеральный университет (Владивосток), с. 52-54 (год публикации - 2019).

15. Олейникова Г.А., Вялов В.И., Фадин Ю.Ю. Distribution of Trace Elements in Brown Coals from the Amur River Region and in Their Submicron Fractions Solid Fuel Chemistry, Vol. 53, N 3, pp. 175-183 (год публикации - 2019).

16. Спирс Д.А., Арбузов С.И. A geochemical and mineralogical update on two major tonsteins in the UK Carboniferous Coal Measures International Journal of Coal Geology, vol.210, 103199 (год публикации - 2019).

17. Томсон Л.Н., Финкельман Р.Б., Арбузов С.И. Water-rock interactions: The formation of an unusual mineral assemblage found in a Siberian coal E3S Web of Conferences, Vol. 98, 01050 (год публикации - 2019).

18. Чекрыжов И., Тарасенко И., Вах Е., Высоцкий С. The unique Abramovka REE-rich mineralization is a potential source of REE for the Pavlovsk coals deposit (Primorsky Krai, Russia) E3S Web Conf. 16th International Symposium on Water-Rock Interaction (WRI-16) and 13th International Symposium on Applied Isotope Geochemistry (1st IAGC International Conference). EDP Sciences, E3S Web of Conferences 98, 01007 (2019) (год публикации - 2019).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В 2020 году выполнены исследования по оценке роли гидротермальных и других эксфильтрационных процессов в накоплении ценных и токсичных элементов-примесей в углях на примере торфов Камчатки, углей месторождений Спецугли, Раковского и Ванчинского в Приморье. Показано, что роль гидротермального рудообразования в угленосных отложениях переоценена. Ведущее значение при формировании таких руд имеет гидрогенный как инфильтрационный, так и эксфильтрационный механизм переноса и накопления редких элементов-примесей в углях и углистых породах. Изучены закономерности распределения и формы нахождения большой группы элементов-примесей в углях германий-угольных месторождений Спецугли и Раковское, РЗЭ проявления Ванчинского. Доказано, что формы нахождения германия в углях разнообразны и не ограничиваются орагано-минеральными комплексами. В высокогерманиеносных углях месторождения Спецугли германий характеризуется разнообразными формами нахождения. Наряду с преобладающей органической формой нахождения Ge значительную роль играют минеральные фазы. Органические формы германия разнообразны и не ограничиваются комплексными гуматами. Значение минеральных фаз в концентрировании германия в высокогерманиеносных углях значительно выше, чем предполагалось ранее. В угольных пластах, особенно отчетливо вблизи коры выветривания по грейзенизированным гранитам, широко распространены различные германийсодержащие минеральные фазы микронной и нанометровой размерности. Наличие вторичных германийсодержащих минеральных фаз в углях, развитых по диагенетическим минералам, позволяет предполагать, что формирование германиевой минерализации в месторождении может быть полихронным и не ограничивается торфяной стадией. Для вольфрама характерна преимущественно органическая форма нахождения. Роль минеральных форм W в общем его балансе в углях месторождения Спецугли незначительна. Для большого комплекса других элементов-спутников характерна различная форма нахождения от преимущественно минеральной (Rb, Cs, Li, Be, As) до преимущественно органической (Mo, Sb). Полученные результаты по изучению форм нахождения германия и других сопутствующих элементов-примесей позволяют скорректировать существующую технологию извлечения германия в направлении повышения ее эффективности. Установлено, что потенциально промышленная металлоносность углей Павловского месторождения, участка “Спецугли”, не ограничивается только германием. Ему сопутствует целый ряд промышленно ценных микроэлементов. Значительные превышения над минимальными промышленными концентрациями в изученных углях характерны для Sb (до 200 раз и более), W (до 100 раз и больше), Be (до 12 раз), Cs (до шести раз); в золе - REE+Y (более трех раз), In (до 10 раз). Наиболее промышленно ценные микроэлементы, сопутствующие Ge – W, Sb, REE+Y. Обоснована гипергенная природа редкометалльной минерализации в углях участка Спецугли Павловского месторождения в Приморье. Не выявлено ни одного признака, подтверждающего гидротермальную природу германиевого оруденения в месторождении. В тоже время целый ряд признаков указывает на образование такого оруденения в условиях зоны гипергенеза. Эти данные позволили пересмотреть прогнозно-поисковые критерии комплексного германий-редкометалльного оруденения и обосновывают необходимость выполнения комплекса прогнозно-поисковых работ для выявления германий-угольных руд в регионе. Изучены условия накопления редких и других элементов-примесей в торфах как современный аналог формирования германиевых месторождений гидротермально-осадочного типа. На примере горячего источника Паратунка полуострова Камчатка рассмотрено влияние гидротермальных растворов на торфяники. Установлено, что обогащенные Li, W, B, As, Br, Sr, Mo, Sb, Cs, Ge, Au и Hg воды источника Паратунка приводят к слабому обогащению контактирующих с ними торфов Au, Mo, W, As, Sb, РЗЭ, Cu, Zn и Br. На примере Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока рассмотрена роль области питания (петрофонд) в формировании геохимического фона и аномалий в углях и торфах. Из этих данных следует, что геохимические особенности торфа и угля определяются, в первую очередь, общей геохимией и металлогенией области питания района торфо-угленакопления. Выполнено обобщение по стратиграфии, литологии и металлогении кайнозойских угольных бассейнов Приморского края. Стратиграфическое расчленение изученных разрезов основано на обширном палеоботаническом материале и данных изотопного датирования. В результате выделено пять этапов кайнозойского угленакопления: поздний палеоцен, ранний эоцен, поздний эоцен, поздний олигоцен и ранний миоцен. Установлено, что угленосные толщи раннего эоцена, позднего эоцена и позднего олигоцена часто аномально обогащены редкими элементами и вмещают 3 из 7 известных в мире крупных месторождений германия. На этих же стратиграфических уровнях в Пушкинской, Павловской, Ванчинской, Раковской и Реттиховской впадинах угли отмечены высокие концентрации редкоземельных элементов, золотом обогащены угли Павловской, Ванчинской, Раковской, Крыловской, Среднебикинской и Верхнебикинской впадин, проявления урана известны в угленосных отложениях Павловской, Раковской, Реттиховской и Глуховской впадин, повышенные концентрации циркония и ниобия установлены в углях Пушкинской впадины. Установлен факт значительной потери германия при масс-спектрометрическом анализе, в среднем для проб углей всех пластов на 20 и более процентов, даже после медленного ступенчатого озоления угольных проб. Это обусловливает необходимость проведения ревизионных работ по переоценке запасов и прогнозных ресурсов германия в углях всех буроугольных месторождений Приморья, Забайкалья и Сахалина, состоящих на Государственном балансе, которые изучались раньше и анализировались количественным химическим, фотоколориметрическим методом. Оценена роль фактора угольного метаморфизма в накоплении и разубоживании аномальных (рудных) концентраций в углях на примере углей пластов III, XXX-XXXI Кузбасса и месторождения Гусевское (Приморье). На примере конкретных месторождений рассмотрены основные механизмы концентрирования и выноса элементов-примесей из углей. Показано, что в целом при угольном метаморфизме происходит вынос ценных элементов-примесей и угли высоких стадий углефикации (угольного метаморфизма) обеднены редкими элементами-примесями на фоне их низко метаморфизованных разностей. При контактовом метаморфизме происходят автометасоматические процессы, приводящие к формированию в дайках и силлах зоны гидротермального изменения. Установлено частичное концентрирование вынесенных элементов в виде зоны обогащения на непосредственном контакте и зоны на некотором удалении от внедрившегося тела. Зона эта имеет небольшую мощность, но протягивается вдоль внедрившегося тела на значительные расстояния. Практического значения не имеет. Выполнена прогнозно-металлогеническая оценка металлоносности углей Дальневосточного региона азиатской части России с выделением месторождений и бассейнов наиболее перспективных для выявления редкометалльного оруденения различного типа. Выполнена оценка ресурсов по категории P1-P3 ценных металлов (Be, Sc, V, Ge, Ga, Rb, Sr, Zr, Sb, Cs, W, РЗЭ, МПГ) для большой группы месторождений Дальневосточного региона. Создана коллекция типовых образцов металлоносных углей (германиеносных, скандиеносных, ураноносных, редкоземельных, несущих комплексное оруденение и т.д.) для образовательных и научных целей. Создана обширная база геохимических данных по углям азиатской части Российской Федерации, по представительности материалов не имеющая аналогов ни в России, не за рубежом. В базе данных имеется информация разной представительности по всем месторождениям Сибири и большинству месторождений Дальнего Востока Российской Федерации. Статья Arbuzov S.I., Spears D.A., Vergunov A.V., Ilenok S.S., Mezhibor A.M., Ivanov V.P., Zarubina N.V. "Geochemistry, mineralogy and genesis of rare metal (Nb-Ta-Zr-Hf-Y-REE-Ga) coals of the seam XI in the south of Kuznetsk Basin, Russia", опубликованная в журнале Ore Geology Reviews, признана TSOP (The Society for Organic Petrology) лучшей публикацией 2020 года (https://www.tsop.org/Dal_Swaine_award.html). Ссылка на страницу сайта, посвященную проекту: http://fegi.ru/expeditions/168-2020/2026-18-17-00004

 

Публикации

1. - Best Refereed Paper in Coal and Hydrocarbon Source Rock Geochemistry The Society for Organic Petrology, - (год публикации - ).

2. - Совместные полевые работы в рамках выполнения проекта РНФ № 18-17-00004 Сайт ДВГИ ДВО РАН, - (год публикации - ).

3. Арбузов С.И., Ильенок С.С., Чекрыжов И.Ю. Формы нахождения германия и вольфрама в германий-угольном месторождении Спецугли (Дальний Восток) Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, Т.331, №11, С.60-77 (год публикации - 2020).

4. Вялов В.И., Наставкин А.В., Шишов Е.П. Особенности распределения сопутствующих германию промышленно ценных микроэлементов в углях Павловского месторождения (участок “Спецугли”) Химия твердого топлива, №1, С.17-28 (год публикации - 2021).

5. Вялов В.И., Олейникова Г.А., Наставкин А.В. Distribution of Germanium in Coals of the Pavlovsk Deposit Solid Fuel Chemistry, V. 54, (3), pp. 163-169 (год публикации - 2020).

6. Оипова Н., Ткачева Е., Арбузов С., Язиков Е.Г., Матвеенко И. Mercury in Coals and Soils from Coal-Mining Regions Solid Fuel Chemistry, Vol. 53, No. 6, pp. 411–417. (год публикации - 2019).

7. Павлюткин Б.И., Петренко Т.И., Чекрыжов И.Ю., Нечаев В.П., Мур Т.А. The plant biostratigraphy of the Cenozoic coal-bearing formations in Primorye, Russian Far East International Journal of Coal Geology, Volume 220, 103414 (год публикации - 2020).