Где и как искать россыпные месторождения титана

Коренные месторождения титана встречаются в районах, где на поверхность выходят древние горные породы (интрузивные и метаморфические). Однако огромные пространства России покрыты мощной толщей молодых осадочных пород, которые развиты на Русской, Западно-Сибирской, Тургайской, Приаральской и Закаспийской низменностях, во многих районах Сибири и Дальнего Востока (например, в Амуро-Зейской депрессии и пр.). На этих территориях искать коренные месторождения титана не имеет смысла, так как вмещающие их древние породы глубоко погребены под осадочной толщей. Но здесь можно обнаружить скопления минералов титана в песках — россыпные месторождения титана, которые бывают  очень   крупными   и  богатыми.

Россыпные месторождения титана по экономической: ценности не уступают коренным. Их эксплуатация дает около 40% мировой добычи ильменита и большую часть добычи рутила. Поиски россыпей в сознании людей обычно ассоциируются с поисками золота, однако методика поисков-россыпей титана коренным образом отличается от поисков россыпей золота.

От золота титан отличается своей значительно большей распространенностью в земной коре. Если старателю удалось обнаружить в речном песке несколько мельчайших пластинок золота, то эти «знаки» уже являются добрым признаком, свидетельствующим о возможности наличия поблизости золотой россыпи. Минералы титана можно найти буквально в любом песке, но по таким находкам нельзя судить о наличии их россыпного месторождения поблизости.

Не менее значительной является разница в удельных весах минералов титана и золота, а главное между соотношениями их удельного веса и удельного веса кварца, слагающего основную массу песка.

Удельный вес золота с учетом имеющихся в нем примесей — 15,0, удельный вес минералов титана равен 4 — 5 (у лейкоксена он опускается до 3,0). Удельный вес кварца и полевых шпатов — 2,7. Таким образом, золото примерно в 6 раз тяжелее кварца и полевых шпатов, а минералы титана в среднем лишь в 1,5 раза тяжелее их. Вследствие этого отмывка зерен золота осуществляется значительно быстрее и легче, чем минералов титана.

Деятельностью проточных вод (ручьев, рек) золотоносный песок хорошо сортируется, и золото обычно накапливается в самых низах речных песчаных отложеиий — у коренных пород, или, как говорят старатели, «на плотике». Минералы титана не отсортировываются от кварца и полевых шпатов деятельностью проточных вод и не образовывают приплотиковых россыпей. Их накопления в речных песках встречаются сравнительно редко и лишь в тех случаях, когда поступающий в реку песчаный материал первоначально был очень богат минералами титана (например, вблизи богатых коренных месторождений титана), или в тех случаях, когда глинистые породы, богатые минералами титана, размывались рекой и для создания концентрации этих минералов в песке требовалась лишь их отмывка от глины (например, при размыве реками ильменитоносной коры выветривания основных интрузивных пород и пр.). Поэтому в песчаных отложениях рек россыпные месторождения титана следует искать только вблизи его богатых коренных месторождений или в районах, где имеется ильменитоносная кора выветривания интрузивных пород. И, наоборот, там, где известны россыпи титана в речных отложениях, можно ожидать наличия титана вблизи коренных месторождений.

Отделение и накопление минералов титана в песках в больших масштабах в основном происходит лишь при волноприбойной деятельности воды в прибрежных зонах крупных озер и морей. При этом, однако, отсортировываются не только минералы титана, но и все остальные минералы с удельным весом 3,5 — 5,5, среди которых резко преобладают минералы железа (железа в земной коре 5%, то есть в 8 раз больше, чем титана). Минералы железа в природном песчаном концентрате тяжелых минералов, образующемся в прибрежной зоне озер и морей, подавляют минералы титана, и содержание последних после такой сортировки остается из-за этого невысоким.

Сортировка минералов титана при помощи волноприбойной деятельности бывает эффективной лишь в том случае, если сортируемый песок беден минералами железа. Такой песок приносится в озера и моря в тех областях, где обнажающиеся на поверхность, размываемые и превращаемые в песок породы до этого подвергались интенсивному изменению  химическим выветриванием, при котором почти полностью    разрушается большинство минералов железа.

Химическое выветривание пород происходит в условиях тропического климата и поэтому крупные титаноносные россыпи на побережьях современных морей имеются в тропическом поясе. Это известные прибрежно-морские, пляжевые и дюнные россыпные месторождения титана в Австралии, Индии, Цейлоне, Африке, Бразилии, Флориде.

В зонах умеренного и холодного климата при выветривании породы разделяются на слагающие их минеральные зерна, но сами минералы практически не разрушаются. Это так называемое «физическое выветривание», при котором сохраняются минералы железа и на побережье озер и морей образуются россыпи, богатые этими минералами и бедные минералами титана.

Россия опоясана прибрежной линией моря огромной протяженности, но вследствие умеренного или холодного климата на побережье омывающих его морей, а также на побережье озер преимущественно встречаются россыпи, бедные титаном и богатые минералами железа. Только в тех местах (например, на Северном побережье Черного и Азовского морей), где размываются древние коры выветривания, образованные в прежние геологические эпохи (когда на нашей территории климат был тропическим и выветривание пород было не физическим, а химическим), встречаются россыпи, хотя и небольшие, но богатые минералами титана.

Но если такой перемыв остатков древней коры химического выветривания и образованных за счет нее песчаных пород приводит к возникновению россыпей, то надо полагать, что в те времена, когда эта кора выветривания еще не была размыта и залегала на кристаллических горных породах мощным покровом, при тектонических поднятиях района должно было происходить ее интенсивное разрушение и переотложение. При этом на нашей территории создавались условия для образования россыпных месторождений титана, не менее благоприятные, чем те, которые существуют теперь в тропических поясах.

Из этого следует вывод, что на территории России наиболее благоприятны для поисков россыпных месторождений древние песчаные слои, образовавшиеся при размыве древних кор химического выветривания. Такие пески от всех прочих можно отличить по тому признаку, что в них нет или почти нет темноцветных железистых силикатов. Если для поисковика, ищущего золотую россыпь, признаком ее является появление в отмытом шлихе золотинки, то для каждого, кто ищет россыпное месторождение титана, благоприятным признаком является отсутствие в отмытом на лотке или в ковше шлихе зерен темноцветных силикатов, неустойчивых перед воздействием выветривания. Слои такого песка должны тщательно изучаться всюду, где они обнажаются, так как среди них могут быть россыпи титана.

Вторым благоприятным признаком для поисков этих россыпей служит хорошая отсортированность таких песков, то есть равномерная и малая величина их зерен. Образование крупных и богатых россыпей титана в плохо сортированных, разнозернистых песках маловероятно, так как эти россыпи образуются после волноприбойной сортировки песка, а после такой сортировки он уже не может быть разнозернистым. Геологическими управлениями изучается состав тяжелых минералов песков, выделяемых при помощи тяжелой жидкости бромоформа. Подразделяя эти минералы по степени их устойчивости в условиях выветривания на устойчивые, промежуточные и неустойчивые, наносят результаты на треугольную диаграмму. На этой диаграмме заштриховывается область, которой соответствуют пески комплексных титаноносных россыпей. Пески с иным составом тяжелых минералов таких россыпных месторождений не содержат.

Для того чтобы отсортировать песок с целью изучения, надо произвести рассев его на определенном комплексе сит в течение определенного времени. Все продукты рассева взвешиваются. Из полученных результатов вычисляют два коэффициента. Один из них (Ма) характеризует средний размер зерен   песка, а второй (о) является коэффициентом сортировки; чем лучше рассортирован песок, тем меньше получается этот коэффициент. Нанося полученные результаты на прямоугольную диаграмму, определяют, в каких гидродинамических условиях отлагался песок. На диаграмме заштриховывают область, в которую попадают пески комплексных титаноносных россыпей. Пользуясь этими характеристиками, выделяют те песчаные слои, среди которых следует искать россыпные месторождения титана и районы их развития.

Неспециалистам такие исследования недоступны, они требуют специальных знаний и соответствующего лабораторного оборудования и проводятся геологическими управлениями. Всем желающим оказать геологической службе помощь в выявлении таких месторождений необходимо прежде всего получить в геологическом управлении или в ближайшей геологической партии рекомендации по выбору района поисков, где имеются пески указанного типа. В таком районе надо подвергать тщательному осмотру выходы на поверхность песка, чтобы найти их разности, богатые тяжелыми и в том числе полезными минералами. Богатые минералами титана пески отличаются большей частью наличием в них ритмично повторяющихся тонких прослойков песка черного цвета, в которых много ильменита, рутила и пр.

Если ильменит не образует таких прослойков, а равномерно распределен в песке, то это придает ему (при большом количестве ильменита) грязновато-серую окраску, не исчезающую, если песок осторожно промыть водой. Во всех песках, похожих на вышеописанные, надо определять содержание тяжелых минералов. Практический интерес могут иметь пески, в которых содержится более 1 - 2% тяжелых минералов (при условии отсутствия среди них железистых силикатов и преобладания таких минералов, как ильменит, лейкоксен, рутил, циркон, монацит и пр.).

Для ориентировочного определения количества тяжелых минералов в песке имеется ряд простых приемов. Так, например, набрав горсть сухого песка, надо сделать несколько вращательных движений ладонью, достигая этим перемещения тяжелых зерен вниз. Остающиеся наверху зерна легких минералов осторожно сдувают, повторяя эту операцию до тех пор, пока на ладони не останутся одни тяжелые зерна. Оценивая их количество в горсти песка и определяя их состав при помощи карманной лупы, можно получить некоторое представление о богатстве содержания песка минералами титана.

Если в песке есть черные прослойки ильменита, то и без таких приемов можно сказать, что содержание тяжелых минералов в нем превышает 1%. Те, кто располагают радиометрами типа РП-1, «Пионер» или РМ-2, описанными в брошюре И. С. Ожинского, П. В. Соколова и Т. Я. Юфа «Как искать урановые руды», могут ими воспользоваться для выявления песков, богатых полезными тяжелыми минералами, среди которых имеются радиоактивные минералы, как монацит и циркон. Если трубку радиометра приложить к песку, богатому радиоактивными минералами, то радиометр фиксирует повышенную активность.

Промывка песка на лотке или в ковше до получения серого шлиха также дает возможность ориентировочно судить по количеству и составу отмываемого шлиха о богатстве песка тяжелыми минералами и преобладании среди них ильменита. Определив тем или иным способом, что в песке имеется повышенное содержание ильменита, рутила и их спутников (лейкоксена, циркона и пр.), следует отобрать в мешочек образцы песка из всех его выходов, снабдить образцы этикеткой с указанием номера, места взятия образца, даты и своей фамилии. Образцы с соответствующими описаниями условий залегания песка надо посылать для изучения территориальному геологическому управлению.

Фотографии по теме