Месторождения редкоземельных металлов в россыпях тяжелых минералов.
Heavy mineral sands ore deposits
Месторождения редкоземельных металлов: происхождение, формирование и значение тяжелых минеральных песков. Зircon, титан, алмазы и другие полезные ископаемые.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Месторождения редкоземельных металлов
Ore deposits of rare earth metals
Тяжелые минеральные пески — это класс рудных месторождений, являющийся важным источником циркония, титана, тория, вольфрама, редкоземельных элементов, промышленных минералов алмаза, сапфира, граната, а также иногда драгоценных металлов или драгоценных камней. Тяжелые минеральные пески – это россыпные месторождения, формирующиеся чаще всего в прибрежной зоне в результате концентрации минеральных зерен под действием силы тяжести. Вполне возможно существование некоторых концентраций тяжелых минералов (помимо обычных золотых россыпей) в руслах рек, однако большинство из них характеризуются низкой концентрацией и относительно небольшими размерами.
Heavy mineral sands are a class of ore deposit which is an important source of zirconium, titanium, thorium, tungsten, rare earth elements, the industrial minerals diamond, sapphire, garnet, and occasionally precious metals or gemstones. Heavy mineral sands are placer deposits formed most usually in beach environments by concentration due to the specific gravity of the mineral grains. It is equally likely that some concentrations of heavy minerals (aside from the usual gold placers) exist within streambeds, but most are of a low grade and are relatively small.
Транспорт
Для накопления месторождения тяжелых минералов необходимо, чтобы приток осадочного материала, содержащего эти минералы, в береговую систему превышал скорость их выноса из места скопления. По этой причине не все пляжи, получающие пески с тяжелыми минералами, формируют экономически значимые концентрации этих минералов. Этот фактор можно оценить как качественно, так и количественно с помощью индекса ZTR.
The accumulation of a heavy mineral deposit requires a source of sediment containing heavy minerals onto a beach system in a volume which exceeds the rate of removal from the trap site. For this reason not all beaches which are supplied by sands containing heavy minerals will form economic concentrations of the minerals. This factor can be qualitatively or quantitatively measured through the ZTR index.
Ловушка
Тяжелые минералы в исходных осадочных отложениях достигают экономической концентрации путем накопления в зонах с низкой энергией в ручьях и, как правило, на пляжах. В пляжных россыпях зона с наименьшей энергией находится в прибрежной зоне, где турбулентный прибой накатывает на пляж и теряет энергию. В этой зоне накапливаются и остаются более тяжелые зерна, поскольку они плотнее, чем сопутствующие им кварцевые зерна. Именно поэтому пляжные россыпи часто называют «линиями наносов». Размер и положение месторождения тяжелых минералов зависят от энергии волн, достигающих пляжа, среднего размера зерен пляжных отложений и текущей высоты океана. Единичные сообщения о формировании некоторых пляжных россыпей в современное время указывают на то, что наибольшее обогащение обычно происходит во время штормов, достаточно мощных, чтобы удалить большую часть осадочной нагрузки пляжа – процесс, благоприятствующий более легким минералам. Образующиеся в результате «клинкерные» пески добывались во время отлива после сильных штормов, что позволяет предположить, что большинство пляжных россыпей формируются в такие циклы. Окаменелые дюнные системы часто используются для добычи тяжелых минеральных песков, поскольку они имеют морское происхождение и часто являются остатками предыдущих высоких уровней моря в периоды оледенения. Тектоническая активность, приводящая к поднятию береговых линий над океаном, также может привести к тому, что пляжная система окажется выше уровня прилива и зафиксирует тяжелые минеральные пески. Аналогично, пляжная система, затопленная опусканием береговой линии, может сохраняться, часто в течение миллионов лет, пока не будет покрыта осадками или не поднимется над океаном. Конкретные ловушки для россыпей тяжелых минеральных песков находятся на пляжах с подветренной стороны мысов, где зоны с низкой энергией удерживают отложения, переносимые вдоль берега. Кроме того, песчаные бары, образовавшиеся в устьях рек, питающих россыпи, являются богатыми ловушками, где волновое перебирание наиболее эффективно, поскольку тяжелые минералы, слишком тяжелые для перемещения, откладываются на перешейке, а не уносятся дальше по берегу.
The heavy minerals within the source sediments attain an economic concentration by accumulation within low energy environments in streams and most usually on beaches. In beach placer deposits the lowest energy zone on the beach is the swash zone, where turbulent surf washes up on the beach face and loses energy. In this zone heavier grains accumulate and become stranded because they are denser than the quartz grains they accompany. It is for this reason that beach placer deposits are often referred to as "strand line deposits". The size and position of a heavy mineral deposit is a function of the wave energy reaching the beach, the mean grainsize of the beach sediments, and the current height of the ocean. Anecdotal reports of certain beach placers forming in modern times suggest that the greatest enrichment tended to occur in storm events energetic enough to remove most of the beach's sediment load—a process favoring the lighter minerals. The resultant 'clinker' sands left behind were mined during low tide following major storm events, suggesting that most beach placer deposits are formed during such cycles. Fossilised dune systems often are exploited for heavy mineral sands because they are from the ocean and because they are often remnants of previous intraglacial highstands. Tectonic activity, which results in coastlines rising from the ocean, may also cause a beach system to become stranded above the high water mark and lock in the heavy mineral sands. Similarly, a beach system that is drowned by the subsidence of a coastline may be preserved, often for millions of years, until it either is covered by sedimentation or rises from the ocean. Specific trap sites for heavy mineral sand placer deposits are in beaches on the leeward side of headlands, where low energy zones trap sediments carried along by the longshore drift. Also, sand bars developed at the mouths of rivers that feed the placer deposits are rich trap sites where the winnowing action of the waves is most efficient, because heavy minerals too heavy to be moved will deposit at an isthmus in preference to drifting farther down the beach.
Алмазные пески
На побережье Намибии залегают экономически выгодные алмазоносные пляжные пески, которые разрабатываются путем строительства морских стен и изоляции участков береговой линии. Пляжи настолько изолированы, что иногда их перерабатывают целиком, вплоть до скального основания, в поисках алмазов. Подобные месторождения искали по всему миру, и хотя поступали отдельные сообщения об обнаружении высококачественных камней, нигде не было найдено экономически значимых объемов осадочного материала.
The coast of Namibia is host to economic diamantiferous beach sands, which are exploited by building sea walls and isolating stretches of coastline. The beaches are so isolated that they are sometimes processed in their entirety, down to the bedrock, in search of diamonds. Such deposits have been sought around the world, with sporadic reports of high value stones but no instances of economic quantities of sediment.
Опасения по поводу окружающей среды
Добыча пляжного песка и окаменелых пляжных россыпей часто вызывает споры, поскольку требует разработки больших площадей открытым способом. Зачастую эти земли расположены в экологически чувствительных районах и содержат хрупкие экосистемы, сформировавшиеся на бедных песчаных почвах. Процесс добычи в идеале должен соответствовать опыту, накопленному в Австралии, где после разработки карьера проводится рекультивация нарушенных земель, включающая интенсивное восстановление растительности экологически близкими видами, восстановление рельефа местности до первоначального состояния, включая дюны, и управление подземными водными ресурсами. Современные методы добычи полезных ископаемых все чаще отдают предпочтение сухому способу добычи, а не дноуглублению, благодаря развитию процессов электростатической сепарации минералов. На практике, не вся добыча месторождений в странах Африки к югу от Сахары ведется столь ответственно по отношению к окружающей среде, хотя некоторые южноафриканские предприятия практикуют восстановление дюн. Добыча полезных ископаемых на побережье Южной Америки, особенно в Чили и Эквадоре, осуществляется с соблюдением экологических норм. Примеры экологически и политически чувствительных операций по добыче минерального песка, получивших общественный резонанс и вызвавших активизацию экологического движения в ответ на предложения по разработке месторождений, включают шахту минеральных песков Туарт Ладлоу в Западной Австралии и завершение усилий природоохранных организаций по сохранению пляжа Рейнбоу и острова Фрейзер в Квинсленде, Австралия. Последние кампании успешно повлияли на правительство, и остров Фрейзер и пляж Рейнбоу были взяты под охрану Высшим судом Австралии; однако кампания по защите Туарт Ладлоу не смогла предотвратить разработку месторождений в лесах Туарт на побережье Западной Австралии. Аналогичные операции по добыче минерального песка проводились в течение 35 лет вблизи и на территории национальных парков в Гокс-Несте (Новый Южный Уэльс) и продолжаются на острове Страдброк (Квинсленд).
The mining of beach sands and of fossilized beach placers is often controversial because the operation requires the strip mining of large areas. Often this land is in ecologically sensitive surroundings and contains fragile ecosystems built up on poor sandy soils. The mining process is ideally modelled on the extraction operations underway in Australia, where the strip mining is followed by rehabilitation of the mined areas including intensive re vegetation with ecologically similar species, re contouring of the land to its original shape, including dunes, and management of groundwater resources. Modern mining practices tend to favor dry mining rather than dredging operations, due to the advent of electrostatic mineral separation processes. In practice, not all mining of sub Saharan African deposits is carried out in such an environmentally responsible manner, although some South African mines do practice dune rehabilitation The mining of the coast of South America, in particular Chile and Ecuador, is carried out in an environmentally responsible manner. Examples of environmentally sensitive and politically sensitive mineral sand mining operations that have gained public attention and galvanised environmental activism responses to mining proposals include the Tuart Ludlow mineral sands mine, Western Australia, and the culmination of conservationist efforts to preserve Rainbow Beach and Fraser Island, Queensland, Australia. These latter campaigns successfully lobbied government and saw Fraser Island and Rainbow Beach protected by the High Court of Australia; however, the Tuart Ludlow campaign failed to prevent mining works in the Tuart forests in coastal Western Australia. Similar mineral sand mining operations were carried out for 35 years in and adjacent to National Parks at Hawks Nest, New South Wales, and continue on Stradbroke Island, Queensland.