A. 俄罗斯奥涅施斯克矿床
1.矿床位置及研究小史
该矿床位于俄罗斯西北边缘彼得拉扎沃斯克市北东方位,行政隶属于卡累利自治共和国南部奥涅施斯克湖西北沿岸。离同芬兰交界的国境线约25km。大地构造位置按传统地质学归属为波罗的地盾东南部,依地洼学说归为波罗的地洼区奥涅施斯克地穹系。
该矿区早在18世纪已引起俄国学者重视,当时此矿区古元古代湖相沉积之含碳板岩内发现星散状金、银、钴、铜矿化和铁矿化。由于区域内冰川沉积强烈发育,覆盖着基岩露头,影响着对已发现矿化的研究。只在70年代末80年代初有目的地开展航空和地面地质-地球物理探矿和研究工作,并在奥涅施斯克坳陷内发现了奥涅施斯克矿床的柯斯玛塞尔矿段和帕德玛矿段等。这种研究和发现,揭示了世界矿床中新类型的铀-贵金属-钒矿床的特有意义,因而具有重要的理论价值和实际应用意义。
图6-12格拉乔夫矿床铀成矿演化图
1.石英砂岩;2.粉砂岩;3.泥岩;4.浅色花岗岩;5.钠交代岩;6.铀矿体;7.断裂构造Ⅰ—新元古代前地槽阶段铀的原始富集作用;Ⅱ—早古生代地槽阶段花岗岩侵入体铀的富集作用;Ⅲ—晚古生代地洼阶段钠交代岩中铀预富集作用;Ⅳ晚古生代地洼阶段钠交代岩中工业铀矿化富集作用
T.B毕利宾纳、E.K.麦尔尼柯夫和A.B.萨威茨基详细研究本矿床,并在1991年末首次公开发表关于该矿床的地质矿化特征的论文,从而引起了世界地质界的重视。对该矿床成因有热液、淋积和复成因3种观点。对该矿床的归类,T.B.毕利宾纳列为不整合面型,认为与加拿大、澳大利亚不整面型铀矿床相似,我们依含矿主岩岩性,列为交代岩类的钠长岩亚类中。
2.矿床地质特征及其多因复成依据
1)矿区地层及含矿主岩
矿区及区域内最老地层是太古宇的萨阿米杂岩和洛彼杂岩,它们组成矿区的结晶基底。其上为不整合地覆盖古元古代卡累利期富碳的火山沉积岩,岩性为富碳凝灰岩、凝灰质粉砂岩和粉砂质板岩。可分为雅图利群、留吉柯夫群、卡列威群及文斯群。再上是里菲期沉积岩,不整合地覆盖在先成地层之上。这些地层的总特征是:①卡累利期形成的火山-沉积岩极为发育;②岩性上富含碳质,局部为留吉柯夫群碳质钾质和钠质变泥岩和层凝灰岩。据Л.И.加尔多毕娜计算,岩石中碳的总量达250万亿吨;③多次且广泛发育着玄武岩,其次为辉石橄榄岩-玄武岩类的火山岩,以及超基性的侵入岩等。
铀矿化定位于古元古代图洛莫塞尔组和外奥涅施斯克组的岩性接触界面内,相应的岩层为粉砂岩及含碳板岩与下伏的白云岩交界的岩性界面。这种岩性界面对成矿极为有利,是处于两种物理机械性能和地球化学性质截然不同的岩性界面内,构成有利成矿的构造-岩性-地球化学障。铀矿体分布受此岩性不同的构造缝合线及附近的粉砂岩、板岩、白云岩和变玄武岩的构造破碎岩带的制约(图6-13)。
在卡累利期形成的火山-沉积岩内,有些地层组的岩性层内,富含综合矿石的矿质元素,表明在岩石的沉积成岩阶段,已经形成初始富集。例如在凝灰岩、化学沉积岩和陆源沉积岩内,矿质元素的含量超出平均克拉克值的2~3倍。古元古代卡累利期康多帕施组的凝灰质沉积岩内,较稳定的富含V、Cr、Ag、Nb、U、Mo、Ba;在苏依萨尔组的凝灰岩和火山岩内富含Cr、V、Ti、Ni、Pt;在外奥涅施斯克组的碳酸盐岩内,富含B、Ba、Mn、V、Cu、Zn、Li;在杨戈塞尔组的陆源沉积岩内,富含U、Th、Cu、Au、Zn;在基性岩岩床内富含Ti、V、Cr、Ni、Pd,上述这些地层富含多种矿质元素,元素组合的地球化学特征与矿石元素组合极为相似,故有理由地认为上述地层为矿质元素初始富集的矿源层。
含矿主岩是镁质碱性碳酸盐交代岩带,按交代岩的岩性成分从边缘至中心分为4个带:①钠长岩和(或)钠闪石-金云母-钠长岩的交代岩;②白云石-铬多硅白云母-钒云母的交代岩;③钒云母-铬多硅白云母的云母岩;④钒云母-铬多硅白云母的云母岩+硒化物-硫化物的碳酸盐-石英热液脉体。后两种交代岩是主要的含矿主岩。
2)构造形态及成矿构造
矿区断块构造发育,各断块之间由穿透断裂和区域性断裂相间隔。穿透断裂集中在太古宙基底的构造内发育。在矿区北部有库姆辛-帕维涅茨断裂,在西部有哈乌塔瓦尔和吉尔瓦斯断裂,在南部有杨尼西雅尔温断裂,东部有普多施山断裂。这些断裂的延深,据3.B.依萨尼帕和Г.Х.奥斯丹宁的地震研究资料约为30~50km。沿上述断裂发生的断块运动,形成断褶构造及随后的原始构造-热液活化作用。构造破碎和变质作用的时间,依最年轻的留吉柯夫群及铁镁质岩浆岩推算为22~21亿年前。所有上述作用的积顶点,成为含矿断褶构造变形带的基础,并在19~17亿年前伴随有原始活化作用。综合的铀-贵金属-钒矿化与成岩作用结束时间的间隔,依已有同位素地质年代资料推测不少于3~2亿年。
图6-13奥涅施斯克矿床区域地质略图
(据T.B.毕利宾纳等,1991)
1.断褶构造带:a.已确认的,b.推测的,c.湖区下的;2.断褶构造带在太古宙岩石内延伸的破碎带、糜棱岩带和片理化带:a.已定的,b.推测的,3.断褶构造带的糜棱岩带、变余糜棱岩带以及它们在太古宙岩石内的延伸;4.主要的转换断裂及断块断裂:a.已定的,b.湖区推测的,5.断裂构造产状;6.里菲(文德)期沉积的侵蚀残积;7~13.由古元古界的卡累利杂岩中火山沉积岩组成的褶皱构造:7.文斯群;8.卡列威群;9.苏依萨尔组;10.外奥涅施斯克组;9+10.留吉柯夫群;11+12.雅图利群;11.图洛莫塞尔组;12.杨戈塞尔组及能山组;13.萨里奥尔群;14.已确认的构造不整合面;15.太古宙上壳层岩石及花岗岩类:a.罗皮杂岩和萨阿米杂岩,b.新太古界斜长微斜花岗岩和微斜花岗岩;16.矿床:a.石墨.b.综合矿床:Ⅰ.中帕德玛矿段,Ⅱ.查列夫斯克矿段,Ⅲ.科斯玛湖矿段;断褶带号及名称:①库扎兰多夫带,②丹姆比茨带,③努里茨带,④斯维亚图欣-柯斯玛塞尔带,⑤匹格玛塞尔-乌宁茨带,⑥乌宁茨带,⑦里施玛塞尔克德拉塞尔带,⑧齐夫德带,⑨杉达里带,⑩皮亚洛克带,(11)穆诺塞尔康乔塞尔带
奥涅施斯克坳陷的基本构造是短轴褶皱构造和相对平缓产出的古元古界及走向为NW325°~3400的陡倾断裂制约的断褶带的构造组合。现已划分出11个断褶构造带:即库扎兰多夫带、丹姆比茨带、斯维亚图欣-柯斯玛塞尔带、乌宁茨带、里施玛塞尔-克德拉塞尔带、丹姆比茨带、努里茨带、齐夫德带、杉达里带和皮亚洛克带等等(图6-13)。所有断褶带划分及填图,均依重力物探和地震资料确定的。
含矿的断褶构造带,由几个窄长的北西向线型延伸很长的背斜构造组成。背斜核部是古元古界图洛莫塞尔组的白云岩和泥质碳酸盐岩,两翼为古元古界外奥涅施斯克组的碳质板岩和粉砂岩组成。褶皱构造有等斜状、梳状和扇状形态,在强烈褶皱地段变为不谐和褶皱。断褶带以陡倾断裂为界,且以北东向断裂为主,有断裂破碎岩带和构造糜棱岩带为标志。在断褶带内的褶皱构造中,有断续的构造缝合线分布和破碎岩带、构造破碎岩透镜体及角砾岩带,有时出现构造糜棱岩带。它们组合成不均匀的平移断层、逆冲断层和逆掩断层性质的断裂构造网。断裂构造与断褶带的关系,有切层的也有顺层的两种关系。顺层断裂的渗透性最好,它们在平面和剖面图上为等斜状、树枝状和雁列状形态产出,并有角砾岩和构造破碎岩的缝合线为标志。这些断裂构造带控制着镁质碱性碳酸盐交代岩带和矿体的定位,矿体主要在非致密的构造破碎岩及角砾岩发育地段分布。切层断裂、逆冲断裂和平移断裂明显可见,并构成含矿的断褶构造带格架。
铀-贵金属-钒矿体的定位,受图洛莫塞尔组和外奥涅施斯克组间的界面构造控制(图6-14),还受背斜陡倾翼内的粉砂岩、板岩、白云岩和变玄武岩中的构造破碎岩及构造缝合线的制约,以及受伴有缓倾斜的逆掩断层的背斜翼部制约。最有利的成矿构造是缓倾的糜棱岩带和伴有陡倾构造破碎带和矿前交代岩带的片理化岩带。部分矿体赋存于与粉砂岩及板岩相接触的白云岩或变玄武岩的构造裂隙中。
3)矿区岩浆岩
矿区内未见侵入岩浆岩基出露。在区域内有新太古界斜长微斜花岗岩和微斜花岗岩及花岗杂岩出露于东、西和北部。未见其铀含量数值的公开发表。太古宇花岗岩已强烈破碎,并经受了石英-赤铁矿化和绿泥石-水云母化等蚀变作用。
矿区内火山岩发育,以古元古代卡累利期的层凝灰岩为主,归属为留吉柯夫群的层位。此外还有大范围分布的玄武岩类火山岩,以及部分的辉石橄榄岩-玄武岩类火山岩和超铁镁质侵入岩席等。这些基性和超基性火山岩对含有矿质元素的地层起着加热和热源作用,使矿质元素进入成矿溶液成矿。
4)矿体形态及近矿围岩蚀变
矿体呈雪茄烟状、串珠状或带状形态产出,有的在断面内呈楔状形态(图6-15)。矿体埋深为150~180m,厚度达40m,延长达2.5km。
铀-贵金属-钒矿体集中在复杂构造的镁质碱性碳酸盐交代岩带中心部位,并受断褶构造的制约。成矿作用与近矿围岩交代作用的演化息息相关,依其演化进程划分为下列4个阶段:①褶皱变质-交代的镁质碱交代阶段,形成钠闪石-金云母-钠长石交代岩和钠长岩,以形成镁质钠闪石-石棉、滑石和滑石岩为终结,形成温度在400~300℃之间,形成时间依镁质钠闪石-石棉和霓石的钾-氩法测定年龄约在1800~1780Ma前;②褶皱后热液交代的镁质碱性碳酸盐阶段,以形成白云石-铬多硅白云母-钒云母的,铬多硅白云母-钒云母的,含云母-钠长石-白云石的和其他一些交代岩为特征,在此阶段形成钒铀矿化。交代岩形成温度为300~200℃,形成时间依晶质铀矿和沥青铀矿的铀-铅同位素测定为1760Ma±30Ma,按铬多硅白云母钾-氩法测定年龄为1770Ma±50Ma;③褶皱后热液交代的碱性-碳酸盐-石英阶段,以广泛发育着碳酸盐-石英-硒化物-硫化物的网状脉为特征。这里集中形成了贵金属矿化,以及自然金、自然银、钯、铂、铋及其他等矿物。形成温度为150~120℃,形成时间依沥青铀矿铀-铅同位素测定为1740Ma;④矿后热液交代阶段,形成各种成分的硫化物-赤铁矿-石英-碳酸盐脉、硫化物-碳酸盐-石英脉、长石-绿泥石-石英-云母脉、石英-重晶石脉等。它们的形成温度为150~100C,形成时间依白云母钾-氩法测定年龄为1540Ma,和方铅矿铅-铅法测定为600Ma。以上所划分的交代作用和成矿作用阶段,与构造活化作用合拍,所有的贵金属矿化脉均赋存于碳酸盐-云母交代岩与云母交代岩体之间的界面内。
图6-14矿床块段略图
(据A.B.布拉温、T.B.毕利宾纳等,1991)
A.柯斯玛塞尔地段;B.帕德明地段;1.辉长-粗玄岩,辉长辉绿岩,少量辉绿岩;2.碳酸盐-云母片岩,云母-碳酸盐片岩,杂色片岩;3.含石墨的粉砂质泥岩;4.粉砂岩夹粉砂状白云岩薄层;5.硅藻土状和海藻状白云岩,块状和角砾状白云岩;6.主要断裂;7.矿体(断面):a.在图6-14中的,b.在图6-17中的;8.钻孔;9.矿床特征性断面的块段边界(①柯斯玛塞尔地段,②帕德明地段)
图6-15帕德玛矿段示意性地质剖面
(据T.B.毕利宾纳等,1991)
1.海威漂砾砂沉积;2~4.外奥涅施斯克组下段岩层:2.杂色碳酸盐云母板岩;3.含石墨的粉砂质泥岩和碳酸盐云母长石的粉砂岩夹粉砂质白云岩;5.图洛莫塞尔组硅藻状和海藻状白云岩,局部角砾状和洞穴状白云岩;6.糜棱岩和微褶皱岩的缝合线;7.角砾岩和多次破碎的破碎岩;8~10.近矿的和矿化的交代岩:8.铬多硅白云母-钒云母的云母片岩和石英-碳酸盐-硫化物-硒化物和混合热液岩;9.(钠长石)碳酸盐钒云母铬多硅白云母的交代岩;10.钠长岩(钠闪石)金云母钠长石的和石英-钠长石交代岩;11.不同成分的沉积岩层界线;12.不同成分的交代岩发育的界线;13.钻孔
5)矿石物质成分
铀-贵金属-钒矿石为综合性矿石,其物质成分十分复杂,具有许多矿物和多种元素组合的特征(图6-16)。首先是钒,赋存于云母岩中,以钒云母和金云母,以及赤铁矿和其他一系列矿物产出。其次是铀,以沥青铀矿和铀石及少量晶质铀矿形式产出为主。再就是贵金属元素金、银、钯和铂,分布于铅、铋和铜的硫化物、硒硫化物、硫化物-硒化物和硒化物内,此外,还有自然金、银、钯、铋和铜等矿物。在矿体边缘有辉钼矿、黄铜矿和闪锌矿,可作铜、钼和锌矿石利用。矿石的矿物组成超过80种金属矿物。帕德玛矿段矿物组合分布规律见图6-17。
矿石的化学成分显然是复杂的,除上涉及V、U、Au、Pd、Pt、Cu、Mo、Zn、Pb和Bi作为常量元素外,还有不定量的Cr、Ni、Co、Hg、Sn、Re及另外10种有益元素。由于该矿床的多矿物组分和多种元素组合的综合矿石在储量为超大型矿床规模,在俄罗斯或其他国家均属首例发现。
该矿床综合矿石成分的独特性,同矿床的碱性闪石——石棉、滑石和滑石岩矿床的断裂构造交结有关,它们都分布在统一的铀-贵金属-钒的断褶成矿构造带内。可以认为,碱性闪石-石棉的和滑石矿化,也分布于图洛玛塞尔组强烈角砾岩化的泥岩、粉砂岩和白云岩内,而矿床的矿化赋存于更上层位的图洛玛塞尔组与外奥涅施斯克组的地层界面内。
在原生内生的综合矿石上部,均经受了古风化的表生破坏作用,表现在形成石英-云母的和赤铁矿-高岭石-绿泥石的风化壳。这些表生矿化叠加在先成原生矿石之上,而且不能明显的划分出来。在柯斯玛塞尔矿段发育的铬-钒云母岩内形成的风化壳中,E.B.鲁曼采娃(1984)划分出下列带,自上而下为氧化带、氧化-还原带和还原带。氧化带内有高岭石、绿泥石、蒙脱石及水云母、赤铁矿、钾钒铀矿、钒钙铀矿等。在氧化-还原过渡带内,发育有辉铜矿、赤铜矿、自然铜、金、银、细分散状沥青铀矿等。在还原带内是黄铁矿、黄铜矿等。风化壳延续时间为300~200Ma。应强调指出,风化壳沿断褶构造带发育,具有线性延伸特点,并与含矿交代岩有关,使其重结晶和产生次生富集现象。综合矿石明显在氧化-还原带地球化学障内富集,或在强烈赤铁矿化带与硫化物带岩石之间的界面内富集。
内生矿化的矿物组合及外生矿化的矿物组合,在矿体剖面的结构上各具自己不同位置。矿体的基本体积是碳酸盐-钒云母-铬多硅白云母的交代岩,也是钒和铀的储量主体部分。脉状和角砾状的贵金属矿石,集中分布于交代岩体的中心轴面部位,以石英-碳酸盐-硒化物-硫化物脉和网脉产出,并富含铂族元素、金、银、铜和钼为特征。这些元素在氧化-还原带内达到最大富集,并位于脉状和网脉矿化之上部。
图6-16奥涅施斯克矿床矿物形成顺序略图
线的粗细大致反映矿物的分布量
图6-17帕德玛矿段74号中段矿物组合分布图
(据Леденева H.B;Пакуавнис Г.B.)
1.原始含石墨的浅色粉砂岩夹白云岩薄层;2.石英-长石质粉砂岩;3.下部红色白云岩;4.大的顺层断裂;5.伴有线性细脉带的大脉;6.矿后断裂;7.云母岩,表示含钒云母的富集等值线,用%表示:a=0~60,b>60;8.氧化钒矿物(黑钒铁矿、黑钛钒矿、黑斜钒矿及其他矿物);9.铀钛矿化(钛铀矿、V-Fe-Ti矿物);10.晶质铀矿沥青铀矿组合(含铀石);11.铀石分布区;12.含贵金属(Au、Ag、Pd)的硒化物组合;13.硫化物矿物(黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿)
3.矿床形成条件
成矿物质来源,据含矿围岩和矿石的化学成分分析对比,认为主要来自含矿地层本身。铀源来自富含碳质的康多帕施组的凝灰质沉积岩、外奥涅施斯克组的粉砂岩和板岩及杨戈塞尔组的陆源沉积岩等3个地层组的不同岩性层。钒和贵金属元素来自康多帕施组、苏依萨尔组、外奥涅施斯克组、图洛莫塞尔组和杨戈塞尔组等5个地层组的岩层。这些矿源层中铀、钒、贵金属Au、Ag、Pt、Pd等,及有色金属元素Cu、Zn、Mo、Cr、Ti等的质量分数,高出地壳克拉克值的2~3倍以上。此外,还可能有深部幔源的热液铀、钒和贵金属来源和新太古代花岗岩提供部分改造成矿物质来源。成矿物质来源与地洼阶段的长期多次构造岩浆活化作用有密切联系。
成矿作用的动力源和热源,密切地与古元古代的地洼阶段构造-岩浆活化作用有关。含矿的交代岩的成矿作用和交代岩的演化阶段,均与构造活化期次合拍,详细情况在下节的成矿演化中论述。
成矿的富集空间条件,是不同方向的断褶构造带的结点与古元代代图洛莫塞尔组同外奥涅施斯克组之间的隐伏不整合面的组合,为矿床定位的场所。矿体和富矿段的定位,还与岩性层(粉砂岩、石墨片岩、白云岩、变玄武岩)的物理性质(多孔性、可塑性)及不均质性的岩层间的界面构造有关。
4.成矿作用的演化
铀-贵金属-钒矿床成矿作用的演化,与矿床所在区域的大地构造演化息息相关。从前述区域揭露的地层看出,有明显的3大构造层的剖面结构:底部为新太古代结晶基底,由萨阿米依杂岩和洛彼依杂岩组成,属地槽构造层,其形成年龄为2500~2400Ma以前。中部为古元古代卡累利期火山-沉积岩,包括有雅图利群、留吉柯夫群、卡列威群和文斯群等地层,属地洼阶段激烈期构造层,形成时间为2000~1900Ma以前。上部为新元古代里菲期沉积岩,属地洼余动期构造层,其形成时间为650~570Ma以前。各大构造层之间有明显的地层构造不整合面相间隔,上述2500~2400Ma、2000~1900Ma和650~570Ma均相应为地层构造不整合面时间。雅图利群前的不整合面,表现为古风化壳存在,太古宙花岗岩强烈碎解,并经受了石英-赤铁矿化和绿泥石-水云母的蚀变作用。在文斯群沉积前的不整合面(2000~1900Ma前)也有明显的风化壳,但只有局部地方存在,表现为先前的陆源沉积和碳酸盐岩层的赤铁矿化和水云母化作用发育。文德群前的风化壳为650~570Ma,广泛发育着高岭石-水云母化,故不同于先前的其他不整合面。此外,在雅图利群与留吉柯夫群之间,还有风化壳存在,表现为石英-云母的和石英-绿泥石-云母板岩、石英-赤铁矿白云岩的透镜状夹层,以及有强烈赤铁矿化和绿泥石化蚀变的辉绿岩(称之为红色赤铁矿化的辉绿岩)。在文斯群前也有局部的风化壳分布,但基底部的陆源沉积岩和碳酸盐岩赤铁矿化和水云母化强烈发育。
T.B.毕利宾纳等(1991)认为,卡累利期及其以后地层均为后克拉通构造层,雅图利群和留吉柯夫群为原地台层,卡列威群和文斯群为准地台层,里菲期沉积为地台层。文斯群和里菲期的火山-沉积岩,由于强烈经受风化剥蚀作用,只在区域的西北部尚有保存,里菲期的岩层在东部区域尚存残存。我们从后克拉通的卡累利期的火山-构造活化作用强烈广泛发育,以及形成产状平缓的短轴褶皱的断褶构造带网状分布,认为矿区及其区域在古元古代2500~2400Ma前开始,已产生地洼阶段的构造-岩浆活化作用,即已从地槽阶段转化为地洼阶段。文斯群和里菲期岩层强烈被剥蚀,残留无几,表明地壳在元古宙末前一直以隆起上升为主,地洼阶段一直延续至今。
铀成矿作用经历了长期和复杂的成矿演化过程,有古元古代卡累利期地洼阶段早期沉积-成岩的原始铀-贵金属-钒矿化的富集(2200~2100Ma前),地洼阶段构造-岩浆活化期热液再造成矿的工业富集和地洼阶段多次淋积叠加改造成矿的富集。因而矿床形成具有明显的内生和外生多次成矿叠加的多因复成矿床特点。主要成矿时代为1800~1700Ma,是在文斯群前的不整合面(2000~1900Ma)之后,即在主含矿层位的留吉柯夫群形成之后多次构造-岩浆活化作用引起的多次热液再造成矿作用所成,其后又有多次与构造-地层不整合有关的古风化壳作用导致的多次淋积改造叠加成矿作用(1400~1300Ma,650~570Ma,240~220Ma)复合而成的富矿化(表6-5)。
表6-5奥涅施斯克矿区地壳演化、大地构造演化与成矿演化
地洼阶段早期(卡累利期2200~2100Ma)沉积-成岩阶段铀-贵金属-钒的原始富集。前已述及,表现在含矿层位的成矿元素含量,均在地壳平均克拉克值的2~3倍以上。在康多帕施组的凝灰质沉积岩内,富含V、Cr、Ag、Nb、U、Mo、Ba等元素;在苏依萨尔组的凝灰岩和火山岩中,富含Cr、V、Ti、Ni、Pt;在外奥涅施斯克组的粉砂质板岩中,富含V、Cu、Zn、Mo、U、Ag、Pd;图洛莫塞尔组的碳酸盐岩中,富含B、Ba、Mn、V、Cu、Zn、Li;杨戈塞尔组的陆源沉积岩中,富含U、Th、Cu、Au、Zn;而在该组的基性岩床中,富含Ti、V、Cr、Ni、Pd等。可以看出,含矿层位的多种矿质元素的富集,与综合矿石的矿质元素成分极为近似,充分说明矿床的成矿作用早在早元古代卡累利期岩层的沉积-成岩阶段,已有初步的成矿富集作用。
矿质元素在沉积-成岩期的初步富集之后,经受了多次的热液再造和改造成矿叠加富集作用,其中主要有两期(1800~1780Ma、1760~1730Ma)热液成矿作用。它们的形成与地洼阶段大范围出现卡累利期后的基性岩浆作用和深部幔源流体有关,并形成一些高温的矿物组合,矿化分布明显受线性断褶构造带制约。矿石中含铈和镱,轻稀土元素和镱含量高达1000g/t,而重稀土元素铈含量低,只有6~10g/t。碳酸盐-石英-硫化物-硒化物脉内的方解石氧同位素组成δ18O=15.9‰~18.3‰,接近于热液碳酸岩成分。矿质元素在富含CH、F、CO2的还原流体作用下产生迁移和沉淀,内生矿化形成温度在400~120℃区间,而矿后热液活动在低于150℃环境。
在多次热液成矿作用之后,又有多期次的淋积成矿作用改造和叠加,在氧化-还原过渡带内形成一些富矿的矿化。在矿区地壳演化中经历了多次风化壳作用,形成多个地层构造不整合面,古地表水长期下渗至深处,在粉砂质板岩与碳酸盐岩的不同岩性的界面上和不整合面处,广泛发育着钠的带进带出现象及赤铁矿化普遍发育。矿质元素多在赤铁矿化近于消失处的氧化-还原过渡带和碳酸盐-云母交代岩和云母岩的还原带内分布和富集。淋积成矿作用主要发生在1400~1300Ma的里菲期前,650~570Ma的文德期前和240~220Ma的中生代前的各个构造活化期,因富含氧的和矿质元素的地下水淋积作用,在含碳岩层内和辉绿岩席内,形成矿质元素的次生富集带。
B. 俄罗斯的主要矿产有哪些
石油、天然气、煤炭和铀矿
俄罗斯是矿产资源大国,一是俄罗斯矿产资源的自给程度高,其人均矿产资源占有量更高;二是俄罗斯能源矿产优势明显,石油、天然气、煤炭和铀矿在世界上都有相当地位;三是俄罗斯贵金属矿产优势突出;俄罗斯是世界上矿业产值超1000 亿美元的矿业大国,为全球主要矿产品及相关能源与原材料供应国。主要矿产品产量在世界上占有重要地位。
C. 矿产工业
(一)能源工业
1.石油
俄罗斯是世界石油生产大国,目前石油产量居世界首位。从2000年到2007年石油产量逐年增长,由3.23亿吨增至4.91亿吨。2008年产量有所下降,为4.885亿吨,比2007年减少了0.51%(表2-11)。这是俄罗斯近十年来石油产量第一次下降。产量主要来自西西伯利亚的汉特-曼西自治区(占全国总产量的56.8%)和亚马尔-涅涅茨自治区(占8.0%),以及欧洲部分的伏尔加河沿岸(占11.1%)和乌拉尔联邦区(11%)(表2-12)。主要生产公司是:“俄罗斯石油”无限股份公司(ОАО “ НК Роснефть”),2008年产量为11384.6万吨; “卢克” 石油无限股份公司(ОАО “НК Лукойл”),2008年产量为9024.5万吨; “秋明-英国” 石油无限股份公司(ОАО “THK-BP”),2008年产量为6879.4万吨; 以及 “苏尔古特油气” 无限股份公司(ОАО “Сургутнефтегаз”),2008年产量为6168.2万吨(表2-13)(А.Г.Коржубаев и др.,2009)。
表2-11 1970~2008年俄罗斯和世界石油开采量
资料来源:А.Г.Коржубаев и др.,2009。
表2-12 俄罗斯2008年石油和凝析油按地区的开采量
资料来源:А.Г .Коржубаев и др.,2009。
2008年俄罗斯石油开采量的下降不是偶然的。早在多年前,俄罗斯业内权威人士就作出过这种预言。业内人士还指出,鉴于俄石油原料基地的严峻形势,要想维持近几年的开采水平,必须建立新的石油开采中心(东西伯利亚,以及鄂霍次克海、伯朝拉海和里海大陆架)(刘吉成摘译,2007b)。
2.天然气
俄罗斯是世界首屈一指的天然气生产国,2008年产量为6017亿立方米,位居世界第一位(British Petroleum Company,2009)。西西伯利亚是天然气主要产区。联邦政府控制的俄罗斯天然气工业公司得天独厚,不仅是俄罗斯而且是世界上最大的天然气垄断企业。
3.煤炭
俄罗斯煤炭产量1990年曾经达到3.95亿吨的水平,从1991年苏联解体后就猛降到3亿吨以下,20世纪90年代一直在2.5亿吨上下徘徊,2000年为2.58亿吨,2005年2.98亿吨,2006年3.1亿吨,2007年3.14亿吨,2008年约3.22亿吨,居世界第五位(图2-14)。大部分产量来自库兹涅茨盆地,其次是坎斯克-阿钦斯克盆地、伯朝拉盆地和顿涅茨盆地等。煤炭产量中,烟煤占主要地位,其所占比例一直保持在65%左右。
表2-13 俄罗斯1999~2008年的石油开采量(按公司细分)
资料来源:А.Г.Коржубаев,П.В.Эдер,2009。
4.铀
俄罗斯铀精矿产量自2000年以来逐年增长,2007年达到3413吨(铀含量),占世界第四位,其产量只能满足需求量的23%。目前赤塔州的斯特列尔佐夫斯卡铀矿床是俄唯一在采铀矿床,埃利孔、УДК、奥洛夫三个铀矿床已于2007年获得了采矿许可证,组建了铀矿开采企业。经过合并重组,俄罗斯铀-稀有金属-金股份公司(APM3)是目前俄罗斯最大的铀矿开采企业,控制国内一切采铀活动,并在哈萨克斯坦建有合资企业,按拥有储量和开采量,已跻身世界五强之列(А.В.Бойцов и др.,2008)。
(二)金属矿产工业
1.黑色金属工业
(1)铁
2006年俄罗斯铁矿石产量突破亿吨大关,达到10381万吨,2008年为1.1亿吨,居世界第五位(马建明,2008a; U.S.Geological Survey,2009a)。主要产区包括库尔斯克磁异常区(年生产能力5000万吨)、西北地区(2200万吨)、乌拉尔地区(2200万吨)和西伯利亚地区(1800万吨)。最大的几家铁矿公司是库尔斯克磁异常区的列别季、米哈依洛夫卡、斯托伊洛和乌拉尔的卡奇卡纳尔采矿公司。
俄罗斯原钢产量近年来持续上升,2008年达到7400万吨,占世界第四位,原钢产量占有重要地位的钢铁公司包括马戈尼托哥尔斯克、谢韦尔(切列波韦茨)、新列佩茨克、下塔吉尔、米切尔(车里雅宾斯克)、西西伯利亚(新库兹涅茨克)钢铁公司。
(2)锰
俄罗斯锰矿石产量2006年估计为11.5万吨,相当于伊朗的产量,占世界第12位,在独联体国家中位列乌克兰(224.5万吨)、哈萨克斯坦(220万吨)和格鲁吉亚(22.5万吨)之后。俄罗斯的锰铁合金和硅锰合金产量较高,2006年为29.5万吨,占世界第八位。
(3)铬
俄罗斯目前只开采萨拉诺夫矿床和岑特拉利内矿床,铬矿石年产量仅有50万吨,勉强够需求量的一半,另一半从哈萨克斯坦进口(Г.А.Машковцев и др.,2009)。
2.有色金属工业
(1)铜(图2-21)
据 《World Metal Statistics》 2009年的资料,近几年俄罗斯铜矿山产量逐年下降,到2008年略有上升,为78.48万吨(含铜量),占世界第六位(表2-14)(World Bureau of Metal Statistics,2009)。美国地质调查局统计资料估计的俄罗斯铜矿山产量低一些,2008年为75万吨,占世界第六位(U.S.Geological Survey,2009a)。
表2-14列出俄罗斯近几年铜矿产品生产、消费和进出口情况。
表2-14 俄罗斯铜矿产品产量、进出口量及消费量(吨)
资料来源:World Bureauof Metal Statistics,2009。
据俄罗斯人的资料(И.Ф.Мигачев и др.,2008),2006年俄罗斯铜矿开采量为79.35万吨(含铜量,下同)。主要的在采矿床是:诺里尔斯克矿床群(占铜开采量的60%)的铜镍矿床(“十月” 矿床41.47万吨,塔尔纳赫矿床4.97万吨,诺里尔斯克I矿床1.42万吨),伏尔加河沿岸联邦区(占30%)的黄铁矿型铜锌矿床(加伊矿床6.38万吨,萨弗亚诺夫矿床3.64万吨,乌泽尔加矿床2.59万吨,乌恰雷矿床2.01万吨,列特涅耶矿床2.18万吨,朱欣斯克矿床1.8万吨)。铜矿山企业十分集中,8家企业提供了俄罗斯90%的铜开采量(表2-15)(И.Ф.Мигачеви др.,2008)。
表2-15 俄罗斯主要有色金属生产企业(截至2007年1月1日)
注:(1)按2001年最大开采能力计算的保证年限,从2004年起停止开采。
资料来源:И.Ф.Мигачев и др.,2008。
(2)镍、钴
据俄罗斯人的资料,2006年俄罗斯开采了36万吨镍和1.6万吨钴,主要产自西伯利亚联邦区(诺里尔斯克矿床群生产了78.2%的镍和72.2%的钴)和西北联邦区(摩尔曼斯克州生产了13.7%的镍和10.4%的钴)的铜镍硫化物矿床,只有8%的镍和16%的钴产自乌拉尔的硅酸盐型(红土型)矿床(И.Ф.Мигачев и др.,2008)。
按照西方的统计资料,俄罗斯2008年镍矿山产量为28.68万吨,略低于前三年的水平,但仍在世界上占第一位(World Bureau of Metal Statistics,2009)。2008年钴的矿山产量估计为5800吨,占世界第五位(U.S.Geological Survey,2009a)。俄罗斯近年镍矿产品生产、消费和贸易情况见表2-16。
表2-16 俄罗斯镍矿产品产量、进出口量及消费量(吨)
资料来源:World Bureauof Metal Statistics,2009。
诺里尔斯克镍采冶联合企业是俄罗斯最大的镍钴生产公司,其镍产量占国内产量96%,钴产量占95%,铜产量占55%。在世界上,它是镍和铂族金属生产量名列前茅的生产公司,在世界总产量中的占比如下:镍大于20%,钯大于46%,铂约12%,钴大于10%,铜3%(О.Н.Симонови др.,2009)。
(3)铅、锌
俄罗斯2006年开采了7.06万吨铅,全部产自13个铅锌矿床(图2-21),其中西伯利亚联邦区和远东联邦区的3个矿床就占了总产量的87.4%(表2-15)。在开采的黄铁矿型铜矿床、银-多金属矿床和锡-多金属矿床的矿石中,11%的铅未回收,存留在尾矿中。
2006年俄罗斯锌的开采量为30.3万吨,其中80.7%产自伏尔加河沿岸联邦区和乌拉尔联邦区的20个黄铁矿型铜锌矿床。另有13个铅锌矿床开采了全国19.1%的锌,而这类矿床要占全国锌储量的71%。和铅的情况一样,银-多金属矿床和锡-多金属矿床采出来的矿石中,锌未被回收,残留在尾矿中(占锌开采量的0.2%)。6个企业提供了80%的锌产量(表2-15)。值得指出的是,作为锌开采量主要来源的黄铁矿型铜锌矿床,锌的回收率较低,不超过71%,其尾矿中锌含量高达1.22%(И.Ф.Мигачев и др.,2008)。
西方国家统计的俄罗斯铅和锌的矿山产量与俄罗斯报道的相差较大,据2009年《World MetalStatistics》 的资料,俄罗斯2007年和2008年铅的矿山产量达到4.8万吨,较2006年增长了40%多; 2008年锌矿山产量18.6万吨,较前两年有所增加。俄罗斯铅锌产量一直上不去,在世界上排第十名之后。近年来铅锌矿产品生产、消费和贸易情况如表2-17和表2-18所列(World Bureauof Metal Statistics,2009)。
表2-17 俄罗斯铅矿产品产量、进出口量及消费量(吨)
资料来源:World Bureau of Metal Statistics,2009。
(4)铝
目前俄罗斯有3个矿山在开采铝土矿:斯维尔德洛夫斯克州的北乌拉尔铝土矿矿山,科米共和国的中提曼铝土矿矿山,阿尔汉格尔斯克州的北奥涅加铝土矿矿山,其中只有前者是优质矿石(图2-21)。俄罗斯铝土矿产量从2001年的459.5万吨增加到2005年的640.93万吨,之后连年下降,2008年降至530.2万吨(表2-19)。原铝产量近年来逐年上升,从2001年的330万吨增至2008年的418.7万吨,占世界第二位,仅次于中国(World Bureau of Metal Statistics,2009)。俄罗斯霞石正长岩精矿(25%~30%)的产量近年来保持在年产100万吨的水平。主要的铝生产企业为俄罗斯铝业公司(Rusal)和西伯利亚-乌拉尔铝业公司(Sual),前者是俄罗斯最大的铝生产公司,占有俄70%的铝市场,后者是俄第二大铝生产公司和铝土矿主要生产公司,这两家公司控制着俄罗斯所有的铝、铝土矿和氧化铝企业。2007年3月,Rusal发起与Sual和瑞士嘉能可(Glencore)国际公司合并,组建成俄罗斯联合铝业公司(Rsual),成为全球铝业巨头。该公司正在大力更新设施,扩大生产能力,争取缓解俄罗斯铝生产企业对国外原料供应的依赖性。
表2-18 俄罗斯锌矿产品产量、进出口量及消费量(吨)
资料来源:World Bureauof Metal Statistics,2009。
表2-19 俄罗斯铝矿产品产量、进出口量及消费量(吨)
资料来源:World Bureau of Metal Statistics,2009。
(5)钨、锡、钼(图2-21,2-25)
俄罗斯钨精矿产量在世界上仅次于我国,20世纪90年代开始一直下降,从1995年的5400吨(钨含量,下同)下降到2000年的3500吨。从2001年开始,钨精矿产量逐年增长,2004年达到5500吨的水平,2006年又降为4000吨,2008年可能为3200吨,占世界第二位。矿石主要采自远东的滨海边疆区,加工企业是北高加索纳利奇克的吉德罗冶金工厂。
俄罗斯锡的矿山产量近十几年来一直走低,从1995年的9000吨下降到2002年1300吨,降至低谷,2005年恢复到3000吨水平,之后又不断下降,2008年从2007年的2400吨陡降为1118吨(表2-20),世界排名接近第7名。
表2-20 俄罗斯锡矿产品产量、进出口量及消费量(吨)
资料来源:World Bureau of Metal Statistics,2009。
钼的矿山产量变化不如钨、锡那么大,20世纪90年代中晚期年产2000多吨,目前年产3000~4000吨,居世界第八位。美国地质调查局的资料估计2008年产量为3500吨,而 《WorldMetal Statistics Yearbook》(2009)资料估计,近几年的年产量都是4800吨。在采矿山主要有西外贝加尔地区的吉达钨钼矿山、北高加索的特尔内奥兹钨钼矿山、索尔斯克地区的索尔斯克钼矿开采企业、赤塔州的沙赫塔明斯克钼矿开采企业。俄罗斯专业人士指出,当前俄罗斯钼产量只及1991年产量的一半,但70%的钼原料都出口了,在不久的将来,因生产优质钢材,钼的需求量预计将增至每年1.2万~1.3万吨,钼的开采量需要扩大1~2倍。
(6)锑
目前仅在萨哈(雅库特)共和国的萨雷拉赫和先塔昌两个金锑硫化物矿床进行开采。锑的矿山产量从1995年的6000吨下降后一度保持在4000~4500吨的水平。2002年骤降到1000吨,2004年至今保持在年产3000吨的水平,居世界第六位。锑精矿由萨雷拉赫公司生产,因加工企业远在俄罗斯欧洲部分的梁赞,故锑精矿全部出口,而俄罗斯每年需要的4000~6000吨锑,要从中国、亚美尼亚、吉尔吉斯斯坦等国进口。
(7)钒
俄罗斯与南非、中国和哈萨克斯坦一道,是世界钒的主要生产国,其产量约占世界钒产量的30%。钒产量从2004年以来大幅上升,2008年估计为1.6万吨,仅次于南非和中国,居世界第三位(U.S.Geological Survey,2009a)。目前在采矿床是乌拉尔卡奇卡纳尔矿床,由丘奈沃伊和下塔吉尔钢铁厂冶炼金属,图拉钒化学冶金厂生产钒氧化物。
3.贵金属工业
(1)金
据俄罗斯金矿企业家协会年度工作报告,俄罗斯金的年产量(指开采量和伴生金、再生金产量)近年来保持在160~180吨的水平,2002年为170.9吨,2004年174.1吨,之后逐年下降,到2007年降至162.8吨,2008年又升至184.5吨,占世界第五位(表2-21)。世界金属统计局的资料表明,俄罗斯金矿山产量前几年在160吨上下波动,2008年骤降至94.6吨,在世界上居第七位。
表2-21 俄罗斯2002~2008年岩金和砂金开采量及对2009年的预测(千克)
资料来源:В.Н.Брайкои др.,2009。
2008年开采量超过3吨的主要采金区共有11个,占全俄金开采量的96.5%,它们是:克拉斯诺亚尔斯克边疆区、楚科奇自治区、萨哈(雅库特)共和国、阿穆尔州、哈巴罗夫斯克(伯力)边疆区、伊尔库茨克州、马加丹州、斯维尔德洛夫斯克州、布里亚特共和国、外贝加尔边疆区、车里雅宾斯克州(表2-22)。年开采量超过1吨的采金企业有22家,其中最重要的是极地金矿公司(Полюс Золото)、楚科奇金矿公司(Чукотская ГГК)、彼得罗帕甫洛夫斯克公司(ГКПетропавловск)等(表2-23)。这22家企业的开采量占全俄金开采量的74.8%。外国公司控制的企业在2008年金开采量中占的比例为20.7%,前几年一般占16%左右。
从所开采的矿床工业类型来看,总的趋势是岩金矿床开采量及所占比例增加,砂金矿床开采量及所占比例减少。如2001年开采量中岩金矿床占39.7%,砂金矿床53.0%,综合性矿床(表中的伴生金)7.3%。2002年岩金矿床和砂金矿床开采量相当,从2003年起,岩金开采量超过砂金开采量,并不断上升,砂金开采量则逐年大幅下降,到2008年,上述几个比例数字分别改变为62.3%(岩金),30.7%(砂金)和7.0%(伴生金)。俄罗斯采金业业内有关人士认为,自2002年以后,砂金开采量的下降,特别是砂金开采企业数量锐减(主要开采砂金的年开采量低于500千克的企业减少30%)及开采量所占的比例下降,是由以下因素造成的:俄联邦政府对砂金矿开采支持不够; 将地下资源的利用交由联邦一级管理的行政改革没有奏效; 联邦各主体对各自境内采金企业活动的影响力下降; 联邦国家地下资源管理机关或其区域管理机关的竞卖活动(竞拍地下资源勘探、开采和地质研究权),没有考虑到现有采金企业的利益及其对区域预算的贡献,加大了企业开支。有关人士进而主张,为了改善采金企业的工作条件,必须修改俄罗斯 《地下资源法》,废除给现有采金企业授予地下资源地段进行勘探和开采的拍卖制度,将授予地下资源地段以进行地质研究,以及进行砂矿勘探和开采的权限交还给联邦主体一级。
表2-22 俄罗斯2002~2008年金的开采量和产量(千克)
资料来源:В.Н.Брайко и др.,2009。
表2-23 俄罗斯2006~2008年主要金矿公司的开采量(千克)(1)
续表
注:(1)此表数据不全。表中最大的金矿公司Полюс Золото公司2007年开采量缺失,现根据原作者2007年总结报告补上,2008年开采量据表中给出的增长比例推算列出。
资料来源:В.Н.Брайко и др.,2009。
(2)银
俄罗斯现有103个矿床开采银,年产量在1500吨左右,其中综合性矿床占开采量的57%。银的主采区是远东联邦区,占全俄开采量的65%。西方国家的统计资料估计俄罗斯目前银的年产量在400吨水平,能排在世界第十名位置上。在各联邦主体中,马加丹州因为开采杜卡特银矿床和其他银矿床而名列第一,占开采量的48%,哈巴罗夫斯克边疆区占第二位,占开采量的12.3%,主要开采哈坎贾矿床; 泰梅尔自治共和国占第三位,那里开采着名的诺里尔斯克矿床群的铜镍硫化物综合性矿石,顺便回收银。
(3)铂族金属
俄罗斯铂族金属年产量在2003~2006年期间保持在140多吨的水平,居世界第二位,其中钯年产量在98吨左右,居世界首位。近几年铂族金属产量下降,2007年为120.5吨。目前铂年产量估计维持在18~20吨之间,钯年产量在80~82吨之间。俄罗斯有资料说(Б.И.Беневольскийидр.,2008),2006年铂族金属产量为156吨,其中149吨产自原生矿床,7吨产自砂矿。原生矿床中生产的铂族金属的全部产量,来自诺里尔斯克矿床群(占99.5%)和贝辰加矿床群的铜镍硫化物综合性矿石。诺里尔斯克镍业公司是世界领先的镍和钯生产公司,是俄罗斯头号铂族金属生产商,也是俄罗斯唯一的钯生产商,其钯产量占世界产量的46%以上,铂产量占12%以上(О.Н.Симонов и др.,2009)。
(三)非金属矿产工业
1.磷
俄罗斯的磷产量在世界上也名列前茅,2003~2006年期间年产磷矿石(磷酸盐岩石)1100万吨左右,折合P2O5约400多万吨,占世界第四位。其中,磷灰石精矿(37%~39.6%P2 O5)412万吨,磷块岩(19%~30%P2O5)30万吨。磷灰石矿石产自科拉半岛希比内岩体霞石正长岩矿床,磷块岩主要产自伏尔加-维亚特经济区。近20年来,磷块岩开采量和磷肥产量每况愈下,到2007年,所有磷块岩矿床的工业开采量最终停止。这意味着俄罗斯虽有大量磷块岩储量,却没有磷肥了(М.И.Карпова и др.,2009)。
2.钾盐
俄罗斯是世界上仅次于加拿大的钾盐生产大国。进入新世纪以来,钾盐开采量不断增加,2005年开采量为760万吨K2O,钾肥产量625万吨,钾肥产量比1990年增长62%,也超过历史最好年份1985年(540万吨K2O)。2006年钾盐开采量降为697万吨K2O,钾肥产量为572万吨。2007年钾盐开采量为768万吨,钾肥产量猛增至1110万吨。在采的唯一矿床是乌拉尔联邦区的上卡姆矿床,由乌拉尔钾盐公司(Уралкалий)和 “钾石盐” 公司(Сильвинит)开采,目前其钾盐开采量大约各占一半。
3.菱镁矿
俄罗斯菱镁矿产量近年来都稳定在100万~120万吨的水平,2006年为120万吨,与朝鲜并列世界第三位。最大的氧化镁生产商是菱镁矿集团(Magnezil),开采车里雅宾斯克州的萨特卡菱镁矿矿床。戈卢博耶矿床2006年8月投入开采。
4.萤石
进入21世纪以来,俄罗斯萤石精矿(55%~96.4% CaF2)产量近年来不断增加,2005年达到24.6万吨之后又急剧下降,2008年产量估计有20万吨,居世界第五位。萤石主要采自东西伯利亚和远东,有外贝加尔的阿巴盖图伊、乌苏格利、恰克图、卡兰圭等矿床,滨海边疆区的波格拉尼奇和沃斯涅先斯克矿床。
5.硼
俄罗斯硼矿石产量近几年变化较大,2004年以前的几年间硼矿石(多种硅灰硼石矿石的混合物,含B2O38.6%)年产100万吨,2004年骤减为50万吨,2005年和2006年为40万吨,2008年估计也是40万吨,占世界第四位。
6.金刚石
俄罗斯是世界首屈一指的金刚石生产大国,天然初级金刚石(宝石级加工业级)产量近十几年来在稳步增长,2000年达到顶峰的4500万克拉(图2-28),然后略有下降,2006年为3840万克拉。合成金刚石产量近年保持在年产8000万克拉的水平,仅次于美国(奚甡,2008i)。天然金刚石开采加工的基本格局未变,主产区仍旧是萨哈(雅库特)共和国的雅库特含金刚石区(表2 -24)。俄罗斯萨哈金刚石联合公司(АЛРОСА)是俄罗斯最大的国家垄断性金刚石生产企业,其金刚石产量约占全俄产量的97%。该公司旗下拥有4个采选联合企业:“成功”(经营 “闪光”、“成功” 岩筒)、“和平”(经营 “和平”、“国际” 岩筒)、艾哈尔(经营艾哈尔、“共青团” 岩筒)、纽尔宾采选联合企业(经营纽尔宾和博图奥巴岩筒)。阿尔汉格尔斯克州的罗蒙诺索夫矿床已于2006年6月全面投产。
表2-24 到2025年金刚石开采量、出口量和需求量预测(百万美元)
资料来源:Ю.К.Голубев,2009。
D. 俄罗斯着名的煤炭产地是
俄罗斯着名的煤炭产地是库兹巴斯
库兹巴斯(Kuzbass)俄罗斯的煤炭生产基地。
在俄罗斯西西伯利亚东南部的克麦罗沃州境内的托木河流域。位于西西伯利亚东南部库兹涅茨克山同萨莱尔岭之间。煤田呈西北- 东南走向,长300千米,宽100千米,面积为2.67万平方千米。煤炭的工业储量居全国第一位,其中炼焦煤占俄罗斯工业储量的一半以上。煤层较厚,煤质优良。1800米深度内地质储量达6430 亿吨,炼焦煤探明储量324.8亿吨。
E. 满州里和俄罗斯交界有什么矿山
离满洲里100公里的克拉斯诺卡缅斯克(红石),有俄罗斯最大的铀矿
F. 俄罗斯最大的油田叫什么
俄罗斯最大的油田是秋明油田,最着名的煤矿是库兹巴斯煤矿。——常识能源篇。
G. 俄罗斯最大的油田是________油田,最着名的煤矿是________煤矿。
秋明,库兹巴斯
H. 俄罗斯矿产资源的总体特点是什么储量丰富
俄罗斯自然资源十分丰富,种类多,储量大,自给程度高。森林覆盖面积8.67亿公顷,占国土面积50.7%,居世界第一位。木材蓄积量807亿立方米。天然气已探明蕴藏量为48万亿立方米,占世界探明储量的1/3,居世界第一位。石油探明储量65亿吨,占世界探明储量的12-13%。煤蕴藏量2000亿吨,居世界第二位。铁蕴藏量居世界第一位。铝蕴藏量居世界第二位。水力资源4270立方千米/年,居世界第二位。铀蕴藏量居世界第七位。黄金储藏量居世界第四至第五位。
最大的煤矿:库兹巴斯
最大的铁矿:库尔斯克
最大的油田:第二巴库、秋明
I. 俄国斯特列利措夫铀矿田
位于华力西期破火山洼地(大约140km2)之中,大小铀矿床共19个。U总储量约20×104t。各矿床的地质部位、围岩性质,特别是矿体结构、形态彼此各异。1963年发现第一个矿床。30年中钻探总进尺500万m,20口竖井(深400~700m)施工地下坑道总长度346km。最深的一个钻孔打到2668m深。在此矿田进行了长期高水平的科学研究,发表了大量科研论文及专着。
在本书中主要材料取自Ищукова等人的专着(1996年完成),中文译文《斯特列措夫矿田铀矿床》(译者:刘平,张铁岭),2009年内部印刷(正文共295页)。这是一本非常有价值的铀矿巨着。该矿是全球最大的一个火山岩型热液铀矿田。资料相当丰富、全面、详细。探矿工程量投入巨大,矿床立体信息之多为其他国家铀矿所不见,其科学研究水平远在欧美各国之上。
面对这样一部着作除了从中了解、学习到很多新知之外,还打算根据我们中国铀矿研究的经验进行一些增添,现提出以下4个新发现供学界讨论。
1.钾交代第一期成矿和钠交代第二期成矿
整体看,斯特列利措夫巨型铀矿田在成矿地球化学上可以概括为碱(K、Na)交代作用成因。该地基底元古宇已经有过多次混合岩化、花岗岩化。到中生代铀成矿时基本上是两大成矿期:前期是K交代,后期是Na交代。首先是大面积石英-微斜长石化的钾交代(年龄178Ma,形成温度330~400℃),沿破碎带向下可到2700m尚未尖灭。形成超大型矿床一定要靠超大型碱交代体的发育,后者是大前提。矿源提供是否充足,关键在于矿床下面(本人称之为矿根相)碱交代岩发育的规模和强度。在此石英-微斜长石化之后是强烈绢英岩化第一次铀成矿,成矿矿物是晶质铀矿。绢云母交代斜长石析出Ca2+形成萤石。钾交代大量排出Na+(Na2O只剩下0.1%~0.2%),形成钠云母。此区之后又有第二次相对低温钠长石化和成矿,越深越强,宽度150m,造矿矿物主要是沥青铀矿,其中有的含ZrO2高达5.7%以上。该作者未曾认识到只要沥青铀矿含Zr,即可证明这原来是早期绢英岩化成矿的晶质铀矿,经过低温钠长石化变成了沥青铀矿。前已述及,根据中国经验,在钠交代中经常会出现U-Zr,U-Ti,U-P,U-REE各种组合;或者反言之,只要矿石出现U-Zr,U-Ti,U-P组合,就肯定是碱交代无疑。
成矿的矿物现在看都是沥青铀矿。它们原来都是晶质铀矿,后来由于多期热液蚀变叠加改造,发生了晶质铀矿的沥青铀矿化。И.В.МеАьников研究(译文136页)表明,主成矿期第一代沥青铀矿含氧系数为2.1;第二代沥青铀矿含氧系数2.1~2.16,晶胞参数为5.41~5.44Å,反射率14.5~15.8。据本人看,这都是晶质铀矿的特征数值。之所以总是有沥青铀矿存在的描述,实际上是早期晶质铀矿后期转成的沥青铀矿化(镜下显示胶体皮壳构造)。的确,在该专着中也提到在第二代球状沥青铀矿中存在五角十二面体和立方体的前期晶形晶质铀矿残留。晶质铀矿是第一期高温绢英岩化钾交代蚀变的典型成矿矿物,第二期是钠交代低温沥青铀矿化叠加。
众所周知,在全球各地只是长石化不会成矿。因为:①是超临界态(>374℃),当时还不存在液态水。长石全是无水矿物,是幔汁造成的无水干交代,当时还没有热液,故不成矿;②然而此期碱交代对后期热液成矿又必不可少。首先是它提供矿源(对于热液铀矿,则是铀源);③幔汁只有降温、减压相变为热液后才出现热液作用。换言之,碱交代作用的第一阶段长石化是热液作用的先行者、带路者。可以用下列公式示之:幔汁→干长石化→热液成矿。
在钾长石化之后是绢英岩化(这是热液作用的开始。不仅对于铀矿,对于其他金属矿床也同此理,绢云母、绿泥石都已经是含水矿物)。绢英岩化的突出特点是易形成富铀矿(U>0.3%,再高可达U=n0%)。换言之,凡是出现富矿体、富矿床几乎都和绢英岩化有成因联系。不仅在中国,现在看,全球热液富铀矿基本上都属于绢英岩化类型,这是我们这次对国际铀矿大量文献调研后的第三个重大发现,前两个是:①碱交代作用成矿;②基性岩墙贯入为幔汁上涌带路(详见本书第三章)。
长石化中的钠长石化之后是绿泥石化、碳酸盐化。钠长石化相对钾长石化是低温热液铀矿化,突出特点是矿石不富,一般U≈0.1%上下。不富的原因是钠交代一般是Na+交代矿物中的K+,只是阳离子简单的带入和带出,不要求破坏被交代的整体矿物晶格,故在萃取铀源能力上远逊于钾交代。后者总是破坏整个矿物晶格和整个被交代原岩,萃取铀的能力大大强于钠交代,故钾交代易形成富铀矿。凡是钾交代岩石的大量镜下观察均可见密集裂隙、碎裂、碎斑结构,原岩结构全被破坏;而钠交代则是钾长石的简单假像交代,原岩结构基本保存。
2.成矿的铀源何在?
全球的铀矿(不论是热液型还是沉积型、变质岩型)尽管矿床研究已相当深入,但仍有一个重大问题(铀源何在?)至今没有明确答案,在俄国也是如此。中国经验早在20世纪70年代对这一谜底即已破解。问题很简单,铀源就在碱交代体处。碱交代可以把被交代的含铀岩石中的铀萃取浸出提供铀源到上部成矿。碱交代岩是矿质亏损岩,矿源岩。在学界简单认为岩体、地层中铀含量本底高就算铀源的认识是错误的。实际上只有被交代铀含量变低的那个部分才是真实的铀源所在。
令人高兴的是我们已经找到有关论文(尼科尔斯基,2003)有说服力地证实了安泰矿床的钠交代提供铀源向上输铀成矿,见图1-10。
此图很好地表明原基底花岗岩一经钠长石化钠交代后铀大量亏损。特别值得提出,打的是少有的深钻(地下2663m),而且系统取样,所得信息极为宝贵。这在世界铀矿成矿研究上属于首创。此图中的铀亏损带正是强钠长石化区(见图1-10中的石英-钠长石化阴影区)。此区基底花岗岩体中原U含量本底平均为17×10-6,钠交代后还剩下只有n×10-6,大量铀向上提供成矿铀源(见译文246页)。另外,此钠长石化区还强烈红化(赤铁矿微粒充填细小空洞渗染)。此等强钠化Na2O可高达8%~10%。钠交代越强越红,广泛见于我国各钠交代铀矿。另外在加拿大及Beaverlodge铀区等也有红化发育。
为了和图1-10对照,我们又找到另外一篇论文中安泰矿床剖面上钠长石化交代体分布图(图1-11)。
在此须加指出,图1-10和图1-11是两位不同作者不同时间发表的论文。图1-10只反映岩石铀的亏损,并没有指明向上提供铀源是由于碱交代作用。是我们把此二图作对比,来论证铀的亏损是碱交代所为,而且矿源就在矿体深部碱交代了的花岗岩基底。这一研究结果表明一个重要发现不能只寄希望于某单一论文及其作者,要善于在文献海洋里找到关键信息,二者一结合,新规律立即出现于眼前。这是搞科学发现的要害所在。
图1-10 安泰铀矿床剖面
图1-11 钠长石化交代在安泰矿床剖面上的分布图
图1-12中心为铀矿脉两侧花岗岩强烈红化(钠交代)。过去261队总工蒋兴泉曾给我看过他当时参观该矿床坑道中拍的很多矿体照片,红化和上图完全类似。此照片中黑色者是富U矿脉(绿泥石化强烈,白色为碳酸盐化)。1973年我们在甘肃芨岭钠交代铀矿坑道中就看到此类红化。
图1-12 斯特列利措夫矿坑剖面照片
我们认为,光是找出上述二图作对比还不够,还需要知道钠交代的化学分析结果。长时间没有找到。幸好2003年法国同行发表了该矿床详细的分析结果,见表1-10。
从表1-10可以看出以下重要问题:
1)所取样品全是深孔岩心而且是新鲜原岩(孔深在1068~2669m)。数据宝贵,而且很说明问题;
2)大多数样品都是Na2O>K2O,证明是钠交代,但不强(Na2O~4%);
3)其中的岩石铀含量普遍变低,U=(3.4~7.7)×10-6,只有一个样是9.5×10-6。这一结果我们认为很重要,反映此深部花岗岩体在Na化中强烈的铀U亏损、带出,向上提供矿源。这和图1-10中的分析曲线U值亏损降低是一致的。必须指出,我们在研究中国热液铀矿中于20世纪70年代就发现碱交代长石化萃取原岩铀提供矿源。过了几十年才在俄罗斯的铀矿床得到印证。上述法国同行论文中还列出火山盆地中流纹岩石英斑晶中熔体玻璃中U=(15~23)×10-6(46个样平均是(19±4)×10-6)而被Na化的流纹岩中U含量也发生亏损,只剩下(8±2)×10-6。
表1-10 深孔岩心化学分析结果(wB/%)
在此矿床深部还发现了花岗闪长岩,也受到Na化(我国芨岭铀矿同样也在闪长岩体中成矿)。此闪长岩很可能是幔源暗色岩墙变种。这一条过去不被注意。此闪长岩有可能是幔汁上涌的带路者(待考)。
3.碱交代幔汁活动和玄武岩事件
此区的火山岩洼地铀矿研究程度相当之高,解剖的各个矿床成矿条件也相当详细和全面。根据中国这方面研究结果看,可能还有以下两方面的规律尚须给予补充:
1)斯特列利措夫巨型铀矿田为何矿床如此之多和矿量如此之大?本人认为这和火盆中玄武岩特别发育有密切成因联系。此火盆火山岩盖层中共有三大层玄武岩被和两个粗面英安岩被互层。此中包含两大有利因素:①玄武岩浆贯入多次引路成矿的幔汁到此。玄武岩多层反映当时幔汁活动相当强烈,才可能使140km2的整个火盆盖层极其强烈的热液蚀变和成矿(共生成19个大中小矿床)。②所谓的粗面英安岩实为被钾化了的玄武岩。
2)玄武岩在热液铀矿形成中又是特别有利的赋矿围岩。仔细考察可以发现,此区各矿床凡是主体产于火山岩盖层中的矿床、矿体大多数都定位于玄武岩层及其变种粗面安山岩层之中(图1-13)。值得提出,据本人分析认为此种粗面安山岩实际上原岩仍然是玄武岩,而后经历了强烈硅钾交代,其K2O%,Na2O,SiO2含量分别为:5.28%~5.44%;2.38%~4.31%;65.14%~69.96%。钾微斜长石化带路,然后发生绢英岩化(原文中有时称之为云英岩化)。根据中国经验,绢英岩化(该地称黄铁细晶岩化,见译本95页)是铀矿形成富矿的典型热液活动。在95页中还明确指出,在安泰矿床1500m以下的所谓“水云母”实为绢云母和白云母。玄武岩事件在此区热液铀矿形成中引领深部幔汁上涌成为强烈热液成矿的大前提。通过强烈的硅钾交代使玄武岩蚀变为粗面安山岩,成为最有利于富集成矿围岩(而且多是高品位富矿,U>0.7%±),见译文中第117页。
在此矿田的西部产出三个很靠近的矿床(额尔古纳-喷口-五年,三者可视为一个大矿床(图1-14),矿床受北西向深断裂控制,产于“正长斑岩”体顶部的爆破角砾岩化的霏细岩中。此“正长斑岩”据本人认识,实为和玄武岩共生的幔源双峰岩系较酸性的脉状斑岩贯入。此正长斑岩是富钾幔汁在深部交代玄武岩后的岩浆产物。单一岩浆根本不具备爆破能力,只有幔汁具有极其强力的爆破功能。此矿田中火山岩盖层中十几个矿床中的矿体如此复杂形态反映的主要是爆破构造而不是单一构造应力破碎。
图1-13 斯特列利措夫与安泰矿床111勘探线地质剖面图
图1-14 额尔古纳、喷口、五年矿床52勘探线的地质剖面图
4.矿区外围地幔包体研究
在此矿区北的斯坦诺维克(Становик)中新生代玄武岩许多地幔橄榄岩捕虏体研究文献中我们找到了形成斯特列利措夫大矿田强烈碱交代可能的幔汁深部来源。此地幔岩中发育钾交代的金云母化和钠交代的角闪石化。在其中浆胞的熔体玻璃中Na2O7.5%,K2O=3.3%(8个分析);另外一类捕虏体的玻璃的化学成分见表1-11(Семенова等,1984)。此区7个样品的玻璃中Na、K含量相当之高:Na2O=4.7%~9.8%;K2O=1.2%~8.2%。在斯特列利措夫矿区之西的蒙古国东南Dariganga玄武岩中地幔捕虏体浆胞熔体玻璃中9个样品27个分析,Na2O=7%~10.6%;K2O=0.5%~4.7%(Ionov等,1994)。
表1-11 斯坦诺维克地幔捕虏岩(尖晶石二辉橄榄岩)中浆胞中玻璃成分(wB/%
顺便提及,在中国早在20世纪90年代我们发现在浙江大茶园一带火山岩型铀矿带有玄武岩溢出,其中的地幔岩捕虏体浆胞熔体玻璃(幔汁的化石记录)特别富K,K2O高达9.18%~15.88%(三个样品,16个分析)。浆胞的镜下状态见照片1一1。我们的工作证明浆胞形成于幔汁交代,其中的熔体玻璃正是富K、Na碱型幔汁的固化体。
到此为止,我们首先是学习俄国同行对斯特利措夫大矿田高水平研究成果。然而并不满足于此,应当尽可能给予修正和增添。鉴于我国矿床和岩石学界一味模仿、复制国际文献并未提升我国学术地位,反而越发令人失望。希望盲从科研路线彻底加以改造。否则,虚功连篇,浪费青春和国家经费,对科学发展极为有害。
J. 在俄罗斯中,着名的矿产地有___的铁,秋明油田,___油田,___的煤矿
在俄罗斯中,着名的矿产地有_库尔斯克_的铁,秋明油田,_罗马什金_油田,_库兹巴斯_的煤矿