В.В.Щипцов
Институт геологии Карельского научного центра РАН

Новая сырьевая глобальная стратегия XXI века предполагает повышение эффективности использования сырьевых материалов, создание высоких технологий.

Минерально-сырьевые ресурсы Республики Карелия - неотъемлемая часть инфраструктуры горной промышленности северной Европы.

Республика Карелия должна занимать достойное место в развитии новых концептуальных подходов к освоению минеральных ресурсов, а поэтому наступила незамедлительная пора в современных условиях реагировать на новые тенденции мировой экономики минерального сырья и участвовать в решении минерально-сырьевых проблем XXI века. В этом отношении промышленные минералы занимают исключительно важное место в народном хозяйстве, без них не может эффективно функционировать фактически ни один базовый экономический комплекс страны [1].

С учетом накопленных знаний и опыта делается акцент на то, что геологическая обстановка на Фенноскандинавском щите крайне благоприятна для формирования месторождений промышленных минералов многоцелевого назначения, включая строительные и технические материалы.

Во-первых, в Карелии выделяется группа метаморфогенных месторождений, наиболее развитых в докембрии с разнообразием минеральных типов.

Меняющиеся термодинамические условия формирования минералов, формирующих горные породы, соответствуют различным параметрам минеральных метаморфических и метасоматических фаций и субфаций, что относится к неотъемлемым данным «биографии» таких минералов, как кианит, андалузит, ставролит, гранат, мусковит, кварц, графит, тальк, магнезит и др.

Во-вторых, другая группа месторождений промышленных минералов представлена магматическими комплексами Карельского региона. Их разнообразие имеет зависимость от особенностей тектоно-магматических эпизодов формирования земной коры. К наиболее ранним продуктивным на промышленные минералы относится коматиит-базальтовая серия зеленокаменных поясов архея (высоко-Mg вулканиты), с которыми связаны новообразованные по высокомагнезиальным породам тальк, магнезит и серпентинит, где в коматиитовых лавах концентрации MgО достигают 33-39%. С тектоническим эпизодом в интервале 2.45-2.43 млрд лет в палеопротерозое в рифтовых структурах произошло формирование крупных расслоенных мафит-ультрамафитовых интрузивов, содержащих в себе такие промышленные минералы, как родусит-асбест, оливин, серпентин. К этому времени относится становление Котозерского габбронорит-анортозитового массива (Беломорский подвижный пояс) с большими запасами анортозитов многоцелевого назначения.

Ниже приведем всего лишь несколько примеров промышленных минералов высокоглиноземистого, высокомагнезиального и высококремниевого рядов.

Первый ряд - высоглиноземистое сырье. Месторождения кианита Хизоваарского кианитового поля, как и месторождения Кейвской кианитовой провинции с основными мировыми запасами кианитовых руд, являются полигенными и полихронными образованиями [2]. Этим обусловлено образование весьма разнообразных по морфологии кианитовых руд, имеющих метаморфическое, метаморфогенно-метасоматическое и метасоматическое происхождение. В целом конечный продукт переработки кианитовых руд данного рудного поля может быть использован в огнеупорном и керамическом производствах (прецизионное литье, добавки в некоторые плавленолитые огнеупоры и монолитные материалы для контроля за расширением и т.п.), при производстве стальных компонентов аэродинамической поверхности, а также во многих других направлениях. Ставролитовые продукты карельских проявлений идеально подходят для удаления тяжелых красок с пленок или для создания более глубокого профиля чем тот, который может быть получен с применением других абразивов.

Второй ряд - высокомагнезиальное сырье. В Карелии выделены два типа тальксодержащих пород. Месторождения и проявления первого типа (апоультрамафитовый) связаны с ультрамафитами перидотит-пикритового или дунит-перидотитового состава, а также с серпентинизированными коматиитами архейских зеленокаменных областей. Подобные месторождения или проявления в Карелии, как правило, имеют генетическую зависимость от степени гидротермальной переработки перидотитовых коматиитов и серпентинитов лопийской металлогенической эпохи. К наиболее изученным объектам апоультрабазитового типа относятся Светлоозерское, Рыбозерское и Игнойльское месторождения.

Общими чертами всех этих месторождений являются интрузии серпентинизированных дунитов и гарцбургитов покровного типа, в которых обнаруживаются крутопадающие обогащенные тальком рудные тела мощностью до 200 м. К промышленным продуктам принадлежат тальковый камень и тальк. Проявления талька апокарбонатного типа приурочены исключительно к доломитам ятулийского надгоризонта палеопротерозоя центральной Карелии. С этими комплексами связаны проявления маложелезистого талька до талькитов. В Европейской части России Республика Карелия является единственной геологической провинцией, где имеются тальковые объекты промышленного значения.

В Фенноскандии были заложены основы по использованию оливина в качестве промышленного минерала, в т.ч. и на Кольском полуострове имеется целый ряд месторождений магнезиальносиликатных пород [3].

В определенных магматических комплексах Карелии присутствуют оливиниты и дуниты. Благодаря отсутствию химически связанной воды они являются наиболее ценным сырьем для производства форстеритовых огнеупоров. Отдельно можно выделить мощные проявления оливинитов, дунитов и оливинового габбро в субщелочных пироксенит-габбровых с карбонатитами и нефелиновыми сиенитами Тикшеозерском и Елетьозерском массивах на севере Карелии. Содержание MgO оливинсодержащих пород достигает 45%. Значительные скопления дунитов и оливинитов также фиксируются в Аганозерском блоке Бураковского расслоенного мафит-ультрамафитового массива.

Дунитовая подзона ультраосновной зоны серпентинитов центральной части Аганозерского блока по всему разрезу однородна и характеризуется высоким содержанием оливина (88-98%). Содержание MgO варьирует в пределах 37-46.8% при значительной мощности высокомагнезиальных дунитов (Fо85-90) и аподунитовых серпентинитов. Оливиниты с содержанием оливина 70-90% присутствуют в центральных частях ультрамафитов Невгозерского, Ортсасьярвинского, Каменноозерского и др. массивов [4]. Для получения оливина высокого качества породы необходимо обогатить. В свою очередь надо решить целый комплекс задач от выбора наиболее перспективных участков и определения показателей их технологической переработки до разработки рациональной экономически приемлемой технологической схемы обогащения с учетом современных требований промышленности и экологии среды.

Серпентиниты Карелии как тип промышленной породы изучены недостаточно, но современные геологические данные позволяют прогнозировать широкое распространение этих пород, а тремолит и диопсид, присутствующий в минеральном составе серпентинитов, - это новые промышленные минералы для Карелии [5].

На основе серпентинитов Аганозерского месторождения разработана сырьевая смесь для изготовления пористого теплоизоляционного материала с низкими показателями теплопроводности и высокой влагостойкостью, что позволяет использовать предлагаемую керамику в качестве теплозащитного материала для тепловых агрегатов и морозильных камер. Методом электронной микроскопии установлено, что основной кристаллической фазой теплоизоляционной керамики является форстерит (71%) - продукт перекристаллизации серпентина.

Основные характеристики разработанной керамики находятся в пределах требований к кордиеритовым материалам. Полученная керамика отличается от известных материалов значительно меньшей (в 3-8 раза) усадкой, что позволяет получать изделия сложной геометрической формы (блоки-носители катализаторов, капсели для обжига фарфоровых изделий, футеровка тепловых агрегатов и др.). Результаты исследований показали, что серпентинит Светлоозерского месторождения является перспективным сырьем для получения кордиеритовой керамики.

Потребность в магнезиальных огнеупорах, огнеупорной и химически стойкой керамике, строительных материалах на внутреннем рынке России достаточно велика.

Технологичность и экономическая эффективность, разработанных керамических материалов на основе высокомагнезиальных пород и промышленных минералов Карелии, обусловлены снижением энергозатрат и упрощением технологического процесса. Кроме того, практическое использование местных видов минерального сырья позволит расширить сырьевую базу для получения различных видов огнеупоров и технической керамики. В этом направлении получен ряд патентов группой сотрудников ИГ КарНЦ РАН.

Третий ряд - высококремниевое сырье. В пределах месторождений, как правило, может быть выделено несколько разновидностей кварца, которые в процессах обогащения могут вести себя по-разному, и могут быть выделены в разные технологические типы, пространственное оконтуривание которых позволит селективно добывать их, проводить раздельную технологическую переработку. Важным моментом является определение целесообразности выделения технологических типов и селективную их добычу, или объединение всех минералогических разновидностей в один технологический тип [6].

Помимо этого, месторождения шунгитоносных пород - раннепротерозойский стратиформный регионально-метаморфизованный тип. Предприятие ООО НПК «Карбон-Шунгит» с 1991 года ведет разработку нового вида полезного ископаемого на Зажогинском (Зажогинская и Максовская залежи) месторождении шунгитовых пород [7].

Еще один пример комплексного подхода к использованию сырья в процессе добычи и обогащения мусковитовых кварцитов месторождения Межозерного (Восточная Хизоваара). Мусковитовый концентрат, после классификации в соответствии с отраслевыми стандартами, может использоваться как наполнитель при производстве стройматериалов, защитных красок, мастик, эмульсий, обмоток силовых кабелей на битумной основе, покрытий электродов для дуговой сварки, резинотехнических изделий, а также - в производстве особо прочных пластмасс, типографских лаковых и других красок, обоев, резины, пигментов, в т.ч. для нужд автомобиле- и самолетостроения [8].

Использование аппаратуры высокого уровня позволяет выявлять причины нетехнологичности сырья и предлагать новые подходы для совершенствования оценок. Именно за счет новых приборов разработка в ИГ КарНЦ РАН эффективных технологий обогащения кварцевого сырья позволила сделать существенный шаг вперед.

Таким образом, в числе основных экономических задач Республики Карелия объективно должна стоять сложная многоуровневая и многопрофильная задача освоения минерального сырья региона как важного потенциального минерально-сырьевого сектора - части минеральных богатств Севера Европы.

В этой сложной задаче определяющими является создание современной базы данных: масштабы, набор и качество полезных ископаемых, способы возможной отработки, энергоемкость и металлоемкость переработки сырья, производительность труда при геологоразведке и добыче с использованием современной техники и технологий.

ЛИТЕРАТУРА
1. Щипцов В.В., Шеков В.А. О концепции развития минерально-сырьевой базы Республики Карелия / Горный журнал. № 5. М.: ИД «Руда и Металлы», 2012. С.8-13.
2. Кианитовые руды России / В.Н.Огородников, В.А.Коротеев, Ю.Л.Войтеховский, В.В.Щипцов и др. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2012. 334 с.
3. Минералого-технологические исследования магний-силикатного сырья Хабозерского месторождения Кольского полуострова с целью получения на их основе огнеупорных, строительных и технических материалов / Т.А.Морозова, Е.Д.Рухленко, А.И.Ракаев, А.И.Николаев // Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2005. С.141-143.
4. Щипцов В.В. Магнезиальное сырье: история, мировой потенциал и ресурсы Карелии / Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып.15. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2012. С.45-61.
5. Ильина В.П., Попова Т.В., Фролов П.В. Высокомагнезиальное сырье Карелии и перспективы его использования / Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып.14. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2011. С.190-196.
6. Данилевская Л.А. Карело-Кольская кварценосная провинция / Труды Карельского научного центра. Серия Геология докембрия. Вып.3. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2012. С.37-55.
7. Калинин Ю.К., Калинин А.И., Скоробогатов Г.А. Шунгиты Карелии - для новых стройматериалов, в химическом синтезе, газоочистке, водоподготовке и медицине. СПб.: Изд-во УНЦХ СПбГУ, 2008. 219 с.
8. Мусковитовые кварциты Карелии - новый промышленный тип слюдяного сырья / В.В.Щипцов, Л.С.Скамницкая, Т.П.Бубнова, Л.А.Данилевская, В.С.Родионов // Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып.6. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2003. С.67-77.

Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренц-региона