Диссертация: Геология, геохимия и экономика федоровотундровского Pt-Pd месторождения (Кольский п-ов)

Актуальность работы
Металлы платиновой группы являются важнейшим стратегическим сырьем и основой для наиболее перспективных направлений в науке и промышленности, в связи с чем потребность в их обнаружении представляет очень важную задачу для геологической науки. За последние годы на территории Кольского полуострова, Карелии и Восточной Финляндии был выявлен ряд платино-палладиевых (с медью и никелем) месторождений и рудопроявлений малосульфидного типа в расслоенных интрузивах. Крупнейшим из этих объектов является Федоровотундровское месторождение, разработка которого планируется.
Цель работы – выявление особенностей геологического строения, геохимического состава руд, изучение структурных и морфологических особенностей рудных тел и обоснование экономической эффективности освоения Федоровотундровского месторождения Pt-Pd руд.
Задачи исследования:
1. Характеристика Федоровотундровского месторождения на основе геолого-геофизических, геохимических и изотопно-геохронологических данных.
2. Исследование рудных парагенезисов с помощью микрозонда и масс-спектрометрии в индуктивно-связанной плазме с лазерной экстракцией (LA-ICP-MS).
3. Трехмерное моделирование и детальные геостатистические исследования распределения полезных компонентов в пределах Федоровотундровского месторождения. Обоснование применения методов индикаторного кригинга.
4. Проведение экономических исследований и обоснование рентабельности, экономической устойчивости и эффективности инвестиций в Федоровотундровское месторождение.
Фактический материал и методы исследования
В основу диссертации положен фактический материал, собранный автором в полевых условиях и при работе с керновым материалом в 2007-2009 гг., а также - любезно предоставленный компанией ЗАО «Федорово Рисорсес» (с небольшими изменениями в содержаниях полезных компонентов в рудах для соблюдения требований конфиденциальности). В качестве исходных данных для моделирования строения месторождения и проведения расчетов его параметров были использованы данные разведочного бурения: участок Аленка – 49 скважин, уч. Большой Ихтегипахк – 287 скважин, уч. Пахкварака – 219 скважин. Общее количество проб в использованной базе данных составило приблизительно 90 тыс. В процессе разведки автором было задокументировано несколько тысяч погонных метров бурения как в полевых, так и в камеральных условиях, отобрано порядка 5-7 тысяч проб и полностью задокументировано 4 скважины геотехнического бурения. Пробы были проанализированы в лаборатории Алекс Стюарт Геоаналит (Москва) атомно-адсорбционным методом для определения содержаний всех полезных компонентов: палладия, платины, золота, меди и никеля. Для геохимических исследований автором дополнительно было изучено 25 аншлифов и 20 шлифов, выполнено 54 микрозондовых анализа и 63 масс-спектрометрических анализа в индуктивно-связанной плазме с лазерной экстракцией (LA-ICP-MS). Для исследования распределения полезных компонентов в сульфидных парагенезисах был использован микрозонд CAMECA SX-100, а масс-спектрометрические исследования проводились на масс-спектрометре высокого разрешения Element-XR с ионизацией в индуктивно-связанной плазме LA-ICP-MS с лазером UP-213 в Лаборатории геохронологии и геохимии изотопов ГЕОХИ РАН.
Для моделирования также были использованы геофизические данные наземной магнито- и электроразведки. На основании геостатистических исследований были установлены основные законы распределения полезных компонентов в пределах месторождения, построены трехмерные каркасные и блочные модели участков Большой Ихтегипахк, Пахкварака и Аленка. На основании всех полученных данных автором был проведен экономический анализ рентабельности отработки месторождения. Для трехмерного моделирования была использована интегрированная программная среда DataMine Stidio 3, в качестве вспомогательных программ широко использовались AutoCad, ArcGis, Statistica, Microsoft Word, Excel и Access.
Научная новизна
1. На основании геологических и изотопно-возрастных определений установлено, что Федоровотундровское месторождение сульфидных комлексных Cu-Ni-ЭПГ руд и вмещающие его базиты бонинитовой природы являются наиболее ранними образованиями Кольского пояса расслоенных базитовых интрузивов сумия по сравнению с более поздними рифовыми малосульфидными Pt-Pd рудами, связанными с базитами с анортозитовым трендом дифференциации.
2. Впервые посредством использования метода лазерной абляции (лазер UP-213) на масс-спектрометре высокого разрешения Element-XR с ионизацией в индуктивно-связанной плазме LA-ICP-MS были проведены детальные исследования распределения благородных и редких металлов в сульфидных парагенезисах Федоровотундровского месторождения.
3. На основании количественных геохимических данных и анализа распределения элементов в пределах сульфидных парагенезисов рассчитаны температура и фугитивность серы в процессе сульфидного рудообразования.
4. На основании большого количества буровых данных, согласующихся с размерами оптимальной разведочной сети, в программной среде Datamine Studio 3 созданы трехмерные каркасные и блочные модели месторождения, адекватно отражающие его структуру.
5. Впервые геостатистическими методами изучены основные законы распределения полезных компонентов в пределах месторождения.
6. Произведен новый оперативный перерасчет экономической эффективности освоения Федоровотундровского месторождения (по состоянию на конец 2012), проведен сопутствующий анализ экономической устойчивости проекта его отработки.
7. Обоснованы методологические преимущества применения индикаторного кригинга при моделировании Федоровотундровского месторождения, в частности – предложено новое решение проблемы искусственно заниженных содержаний.
Практическая значимость.
1. Установление пространственно-временного положения сульфидных Co-Cu-Ni (с ЭПГ) месторождений в бонинитовых породах и рифовых малосульфидных Pt-Pd месторождений в лейкогаббро-норит-анортозитовых породах имеет важное значение для базовых поисковых характеристик, связанных с особенностями рудномагматических процессов в базитовых обширных изверженных провинциях.
2. Полученные геохимические данные позволяют определить положение основных полезных компонентов (Pd, Pt, Au, Cu, Ni и др.) в главных минеральных сульфидных фазах, составить представление о термодинамических условиях рудообразования, что имеет важное значение для выбора наиболее оптимальной технологической схемы обогащения.
3. Результаты проведенного трехмерного моделирования и подсчета запасов свидетельствуют об экономической эффективности освоения месторождения в условиях текущей рыночной коньюктуры и демонстрируют хорошие показатели экономической устойчивости проекта, что является дополнительным плюсом для принятия решения об освоении месторождения.
4. Разработанная методология применения индикаторного кригинга позволяет значительно увеличить представительность результата подсчета запасов и решить проблему заниженных содержаний, получаемых в результате применения обычного кригинга.