ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕСТОРОЖДЕНИЯ БЕСТОБЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОИСКОВЫХ ПРИЗНАКОВ

АННОТАЦИЯ

Целью данной работы является изучение геохимических особенностей баритового месторождения Бестобе, для разработки поисковых признаков. Для диагностики геохимических особенностей рядовые пробы анализировались на свинец, цинк, барит и серебро. Выбор основных компонентов обусловлен промышленными кондициями. В небольшой части групповых проб раннего периода разведки определялись Cd, Se, Ag, As, Au, Cu, SiO₂, Fe₂O₃, MnO, S, P, Tio₂, Al₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, H₂O. В последующем силикатный анализ был исключен. Методика анализов и результаты подсчета запасов попутных компонентов изложены в следующих разделах статьи.

ABSTRACT

The objective of this work is to study the geochemical characteristics of the Bestobe barite deposit to develop exploration features. To diagnose geochemical features, routine samples were analyzed for lead, zinc and barite. The choice of the main components is determined by industrial conditions. In a small part of the group samples of the early exploration period, Cd, Se, Ag, As, Au, Cu, SiO2, Fe2O3, MnO, S, P, Tio2, Al2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, H2O were determined. Subsequently, silicate analysis was excluded. The analysis methodology and the results of calculating the reserves of associated components are presented in the following sections of the article.

Ключевые слова: барит, разработка, поисковые признаки, геохимические особенности.

Keywords: barite, development, exploration features, geochemical features.

Введение

Барит, состоящий из сульфата бария (BaSO₄), является важным минералом, широко используемым в различных отраслях, таких как нефтегазовая, строительная и химическая. Казахстан обладает значительными запасами барита, с крупными месторождениями, сосредоточенными в Западно-Казахстанской и Южно-Казахстанской областях. Добыча и переработка барита в стране играют ключевую роль в экономике, особенно в производстве буровых растворов для нефтегазовой промышленности. С учетом растущего спроса на этот минерал, Казахстан имеет потенциал для увеличения объемов его добычи и эффективного использования, что может способствовать улучшению конкурентоспособности на международном рынке. Барит, таким образом, представляет собой значимый ресурс, который продолжает влиять на развитие экономики страны.

Рисунок 1. Геологическая карта месторождения Бестобе

Цели и задачи исследования

Разработка поисковых признаков в геологии Казахстана включает обновление геологических карт, применение геофизических методов, таких как сейсмическая и магнитная разведка, а также геохимические исследования. Дистанционное зондирование позволяет эффективно мониторить территории, а интеграция данных разных источников помогает точно оценивать перспективные участки. Важным аспектом является учет экологических рисков и устойчивое развитие, что делает процесс геологоразведки более эффективным и современным. Сотрудничество с международными научными учреждениями способствует внедрению новых технологий и методов.

Месторождение Бестобе расположено в пределах Жанааркинского района Улытауской области РК, в пределах слабовсхолмленной равнины на правобережье пересыхающей речки Атасу (в 9 км восточнее её русла). Высотные отметки колеблются от 500 м до 525,2м. Климат резко континентальный, засушливый.

Месторождение принадлежит к области неустойчивой каледонской постгеосинклинальной стабилизации, испытавшей в девонское и каменноугольное время интенсивную тектономагматическую активизацию, связанную с геосинклинальным развитием Джунгаро-Балхашской провинции.

На месторождении Бестобе морской разрез фаменского яруса достаточно полон и начинается с пачки Д₃fm_Ia. Определение влияния и соотношения между складчатостью, метаморфизмом и рудообразованием является важным фактором в изучении генезиса руд стратиформных месторождений, в частности, Атасуйского типа. Процесс рудообразования рассматривается как эволюционный, включающий стадии до складчатости и регионального метаморфизма. На раннем этапе рудообразование могло происходить до начала тектонических процессов, тогда как на поздних стадиях оно развивалось под влиянием тектонических изменений, которые изменяли термодинамические параметры залежей, формировали пористые среды и создавали трещиноватость, способствующую проникновению гидротерм, являющихся источниками элементов, таких как Cd, Se, Ag, As, Au, Cu, SiO2, Fe2O3, MnO, S, P, Tio2, Al2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, H2O и др.

Методы исследования

Для достижения поставленных целей были отобраны образцы барита из зон выхода коренных пород исследуемого участка. Эти образцы затем были переданы в лабораторию для подготовки шлифов и последующего химического анализа, что позволит оценить качество и содержание барита в различных пробах.

Методика анализов проб на свинец, цинк, барит и серебро выполнялись в соответствии с инструкциями:

свинец – определяется полярографическим способом. Пробы, содержащие более 5 % свинца, анализировались объемным трилонометрическим методом (инструкции НСАМ №29-Х И 89-Х).

цинк - определяется полярографичским методом (НСАМ № 34-Х).

барит – анализировался по классической методике – весовым методом в виде сернокислого бария после отделения мешающих определению железа, кальция, кремния и свинца в предварительной кислотной обработкой.

серебро –  для содержания серебра 0,2-10 г/т применялась экстракция, выше 10 г/т – прямое атомно-абсорбционное определение. Методика анализа разработана Каз ИМСом (А.С. Батов, Е.А. Соколова) в 1975.

Научная новизна и практическая значимость работы

Научная новизна работы по разработке поисковых признаков барита заключается в предложении нового комплексного подхода, который объединяет геофизические, геохимические и геологические методы. Это позволяет более точно определять перспективные участки и значительно повышает эффективность разведки. В исследовании применяются современные технологии дистанционного зондирования и 3D-моделирования, что обеспечивает высокую степень детализации в выявлении геологических структур и аномалий, указывающих на наличие барита.

Также важным аспектом является учет экологических факторов, что делает процесс оценки месторождений более устойчивым и социально ответственным. Работа может привести к созданию новой базы данных о запасах барита в Казахстане, обновляя существующие сведения и формируя основу для дальнейших исследований. Разработка новых методов химического анализа образцов позволит более точно определять качество и содержание барита, что повысит его ценность на рынке.

В результате исследования открываются новые перспективные районы для геологоразведки, что создает возможности для более эффективной разработки месторождений. Таким образом, научная новизна работы состоит в создании новых методов и подходов, которые обогащают существующие знания о барите и способствуют развитию эффективной геологоразведки в Казахстане.

Объект и предмет исследования

Объект исследования в данной работе — это барит как минерал, который представляет собой сульфат бария (BaSO₄). Он используется в различных отраслях, включая нефтегазовую, строительную и химическую промышленности. Барит интересен не только с точки зрения его физико-химических свойств, но и в контексте его запасов, распространения и методов добычи.

Предмет исследования включает поисковые признаки барита, то есть геологические и геохимические характеристики, а также методы и технологии, применяемые для его выявления и оценки. Это может включать в себя изучение геологических структур, аномалий, свидетельствующих о наличии барита, а также проведение лабораторных анализов для определения содержания и качества минерала. Кроме того, в предмет исследования входят методы интеграции данных из различных источников, что позволяет более точно определять перспективные районы для геологоразведки и разработки месторождений.

Таким образом, барит как объект исследования позволяет сосредоточиться на его природных характеристиках и значении, а предмет исследования углубляется в методы и подходы, необходимые для эффективного поиска и оценки этого минерала.

Результаты

Барит и альбит совместно наблюдались только в единичных шлифах по скв. 118, 106. Кремнистые аргиллиты рудного горизонта включают изометричные и удлиненные зерна альбита, реже доломита, а также секутся альбититовыми и доломит-альбититовыми прожилками. Барит корродирует и цементирует зерна альбита.

Рисунок 2. Барит

В развитии баритизации помимо литологического четко проявлен и структурный контроль. Баритизации подвержены неравномерно слоистые, неоднородные по составу и сильно раздробленные породы рудного горизонта. Интенсивность проявления баритизации находится в прямой зависимости от состава вмещающих пород и их раздробленности. В первую очередь баритизации подвержены карбонатные и глинисто-карбонатные прослои, а затем и известковые аргиллиты. Кремнистые породы содержат редкую вкрапленность баритовых зерен, а также секутся барит-кварцевыми прожилками. Очень редко наблюдаются в баритах реликты почти полностью замещенной красной яшмы. В шлифах и по анализам рядовых проб прослеживаются постепенные переходы от слабо баритизированных пород, в которых видны единичные зерна и скопления барита, до баритовых метасоматитов с небольшими реликтами вмещающих пород и чистых баритов.

Такие изменения, как окварцевание, серитизация и хлоритизация несмотря на небольшие масштабы проявления в целом прослеживаются на продолжительном этапе формирования месторождения и сопровождают основные метасоматические процессы и всю последующую систему кварцевых, кварц-карбонатных, кварц-баритовых прожилок.

Окварцевание наблюдается совместно с калишпатизацией, альбитизацией и несколько предшествует баритизации. Очень высокие содержания кремнезема в исходных породах позволяют сделать вывод только о его перекристаллизации и незначительном перемещении. В баритовых метасоматитах полосчатой текстуры встречается большое количество реликтов микрозернистых кремнистых пород. Окремнение прослеживается также в горизонте черных глинистых силицитов и нижней части рудного, которая очень слабо баритизирована. Наложенное окремнение четко прослеживается по осветлению пород и большой крепости. Участки и прослои окремненных пород сложены микрозернистым кварцем с небольшим количеством рассеянного серицита.

Серицитизация тесно связана с баритизацией. По периферии баритовых тел и баритовых прожилков, в реликтах среди баритов глинистые породы приобретают желтовато-зеленую окраску. Под микроскопом установлено, что они сложены микрочешуйчатым агрегатом серицита с различным количеством кварца. Серицит образуется за счет перекристаллизации глинистого материала. Незначительное количество серицита встречается среди гнезд и скоплений сфалерита, реже галенита, в аргиллитах. Серицит представлен лейстами (длиной до 1 мм) беспорядочно расположенными в зернах сфалерита или образующими прослои мощностью 1,0-1,5 мм.

Хлорит встречается в виде маломощных оторочек вокруг кальцитовых, кварц-кальцитовых прожилок, а также в мелкочешуйчатых скоплениях среди мелкозернистого барита. Мощность хлоритовых оторочек 0,1-1,0 мм. Хлорит поперечношестоватого строения, яркоокрашенный. Небольшие скопления хлорита встречаются в гнездах совместно со сфалеритом, а также в тенях давления вокруг зерен пирита.

Как видно из вышеизложенного различный литологический состав горизонтов обусловил метасоматическую зональность месторождения. Серые глинистые силициты, залегающие в нижней части разреза, калишпатизированы и альбитизированы. Перекрывающие их черные глинистые силициты и нижняя часть рудного горизонта окварцованы. Баритизация, с которой непосредственно связано рудоотложение, развивается в верхней части разреза среди неравномерно слоистых карбонатно-глинистых пород.

Качество химических анализов, участвующих в подсчете запасов свинца, цинка и барита, можно считать вполне удовлетворительным: случайные погрешности не превышают величины, систематические отклонения, кроме двух случаев, также незначительны и не достигают величин, требующих введения поправочных коэффициентов. При внешнем контроле анализов для класса содержаний цинка до 0,5% (среднее - 0,14%) систематическое отклонение достигло - 10%, однако одновременный анализ стандартного образца 79 (1434-78) не подтвердил этого отклонения (-5,6%). Поскольку контроль по стандартным образцам надежнее, а по нему расхождение ниже и учитывая, что основная лаборатория несколько занижала содержания цинка в классе до 0,5%, поправочный коэфрициент не вводился.

В этот же период установлено завышение на +9,3% содержаний барита в классе I-5%. Поскольку пробы, содержащие менее 5% барита не участвуют в расчете условного барита и количество их в подсчете запасов незначительно (714 из 9173 проб), влияние установленной систематической ошибки на подсчет запасов барита минимальное и не требует введения поправочного коэфрициента.

Как уже указывалось, подсчет запасов серебра выполнен по данным анализа групповых проб. Качество анализов в этот период практически не было проконтролировано (из 377 анализов, участвовавших в подсчете запасов было проконтролировано 29 проб, что не могло обеспечить необходимой статистической выборки для контроля качества по классам содержания серабра). При доразведке месторождения из-за малого объема сохранившихся дубликатов групповых проб не представилось возможным провести дополнительный внешний контроль анализов на серебро. Однако, косвенным доказательством удовлетворительного качества работы лаборатории "Манкаинзолото" могут быть данные по контролю анализов барит-полиметаллических руд Майкаинского месторождения, которое разведывалось в это время.  Качество анализов серебра проконтролировано повторным методом 50 % проб (из 254 проб – 127 контрольных). Установлено, что практически во всех классах содержаний серебра средние случайные погрешности превышают допустимые ГКЗ на 2-4 относительных процента. В то же время анализ пяти стандартных образцов  показал, систематическая погрешность в определении содержания серебра не превысила – 3,6% и лишь для образца №80 достигла – 10,3%. Характеризуя в целом анализы руды Бестобинского месторождения можно сделать вывод о том, что их качество является удовлетворительным, так как итоговые систематические погрешности анализа основных компонентов за весь период разведки месторождения незначительны и заметного влияния на достоверность подсчитанных запасов не оказывают.

Заключение

Проведенная оценка качества химических анализов показывает, что результаты анализа по содержанию свинца, цинка и барита можно считать удовлетворительными. Случайные погрешности находятся в пределах норм, установленных инструкциями. Систематические отклонения в большинстве случаев также не превышают критических значений, что подтверждает надежность результатов.

В случае анализа цинка для класса содержаний до 0,5% было зафиксировано отклонение в -10%. Однако повторный анализ стандартного образца продемонстрировал меньшую погрешность (-5,6%). Учитывая высокую надежность контроля по стандартным образцам и небольшую погрешность, введение поправочного коэффициента для содержания цинка признано необязательным.

Аналогичная ситуация наблюдается с содержанием барита. Систематическая ошибка в этом случае составила +9,3% для проб с содержанием барита до 5%. В связи с тем, что данные пробы незначительно влияют на расчет запасов, поправочный коэффициент для барита также не вводился.

Из-за малого числа сохранившихся контрольных проб качественный контроль данных анализов на серебро был затруднен, и выборка недостаточна для оценки надежности по классам содержания серебра. Тем не менее, качество работы лаборатории косвенно подтверждается результатами анализа барит-полиметаллических руд того же месторождения в этот период, что может свидетельствовать о достаточной точности анализов на серебро.

Данные геохимических анализов могут стать основой для разработки новых поисковых признаков барита. Результаты, подтверждающие стабильность и точность содержания барита и цинка, позволяют оценить закономерности распределения этих элементов в баритовых рудах и выявить геохимические аномалии. Это открывает перспективы для более детального изучения связи барита с другими элементами, что важно для разработки критериев и признаков локализации перспективных месторождений.

Список литературы:

1. Сайт www.gcind.kz
2. Проект разработки месторождения Бестобе ТОО «Global Chemicals Industries». - 2014 г.
3. Craig A Johnson. Poul Emsbo «Sulfur- and oxygen-isotopes in sediment-hosted stratiform barite deposits». - 2023 г.
4. Наталия Викторовна Юркевич, А.Ш. Шавекина, О.Л. Гаськова, В.С. Артамонова, С.Б. Бортникова, «Аутигенный барит в техногенных отвалах: минералого-геохимические данные и результаты физико-химического моделирования». – 2024 г.
5. А. В. Болонин., А. В. Никифоров., «Промежуточные сульфаты изоморфного ряда барит–целестин: состав и условия нахождения». – 2014 г.
6. K.S. Turebekova, G.L. Katkeeva, R.B. Sultangaziev, I.M. Oskembekov, «Барит шикізатының ашылуына бірігу жағдайларының әсерін зерттеу: Исследование влияния условий спекания на вскрытие баритового сырья». – 2023 г.
7. В. Б. Наумов, В. А. Дорофеева, О. Ф. Миронова, «Физико-химические параметры формирования гидротермальных месторождений по данным исследований флюидных включений. VI. Месторождения флюорита и барита». – 2020 г.