Титановые руды
К онъюнктура титана на мировом рынке в настоящее время такова, что в виду почти полной выработки крупных ильменит-магнетитовых месторождений (Отонмяки в Финляндии, Кусинское на Урале и др.) образовался острый дефицит высокотехнологичного минерального сырья для производства качественных ферротитановых сплавов и пигментного диоксида титана. В России в этих условиях используются главным образом привозное сырье месторождений ильменитовых и ильменит-магнетитовых руд. В то же время ведутся работы по совершенствованию технологии извлечения титана из собственных нетрадиционных титаномагнетитовых руд, месторождения которых известны в Мурманской области (Гремяхо-Вырмесское и др.), на Урале (Качканарское, Гусевогорское, Медведевское и др.), в Республике Карелия (Пудожгорское и Койкарское). В целях снижения доли импорта ряд федеральных и региональных программ, в том числе и карельская программа "Освоение недр и развитие горнопромышленного комплекса Республики Карелия на 2002-2010 гг.", ставят одной из основных задач расширение минерально-сырьевой базы титана за счет разведки месторождений легкообогатимых ильменит-титаномагнетитовых руд. Составной частью республиканской программы является подпрограмма "Титан Карелии"В Республике Карелия насчитывается пять месторождений и четыре перспективных проявления титана. Все они представлены комплексными рудами, содержащими промышленные концентрации железа, титана, ванадия, в некоторых случаях, меди, платиноидов и золота. Ни одно из месторождений на сегодняшний день не разрабатывается, хотя их изучение проводилось еще в 30-50 гг. прошлого века такими геологами, как Ю.С.Неуструев, С.И.Зак, Ю.Ф.Киселев, В.С.Сверчков, Е.А. Гедовиус, В.Г.Варфоломеев, А.М.Савина и др. Главной проблемой, затормозившей освоение месторождений, стала технологическая. Все разведанные месторождения оказались сложенными труднообогатимыми рудами титаномагнетитового минерального типа, разработка которых на титан была признана экономически не эффективной.
Рудноформационный анализ показал, что указанные месторождения и проявления относятся к четырем рудным формациям:
- фосфор-железо-титановой в габбро-анортозитах рифейского возраста;
- фосфор-железо-титановой в щелочных габброидах верхнего карелия;
- ванадий-железо-титановой с МПГ и золотом сульфидно-окисной в базитах нижнего карелия;
- железо-титановой ванадийсодержащей в гнейсо-сланцах и амфиболитах по габброидам и ультрамафитам лопия.
Рудная формация фосфор-железо-титановая в габбро-анортозитах имеет распространение в Ладожско-Ботнической металлогенической зоне в пределах Вагозерского рудного узла, где представлена Вагозерским проявлением и тремя пунктами минерализации (Крошнозеро, Куккойнваара, Тулосозерский). Все они генетически связаны со слабо дифференцированными габбронорит-анортозитовыми интрузивными массивами рифейского возраста (Вагозерский, Крошнозерский, Тулосъярвинский), сопровождающими крупный Улялегский массив гранитов рапакиви. Указанные массивы, имеющие размеры до 6,5х2,5 км и более, покрыты мощным (от 30 до 90 м) чехлом ледниковых отложений. В массивах выделяются рудные залежи, которым на поверхности соответствуют магнитные аномалии интенсивностью до 2000 нТл, часть из них вскрыта картировочными скважинами. Апатит-ильменит-титаномагнетитовая гнездово-вкрапленная минерализация обычно рассеяна по всему вскрытому разрезу массива в количестве 2-10%, наибольшие концентрации отмечены в интервалах мощностью 2-3 м до 14 м, где содержания диоксида титана достигают 4,7%, железа оксидного - 21,9%, пентаксида фосфора - 2,07%. Прогнозные ресурсы титансодержащих руд на Вагозерском проявлении оценены в 120 млн т., ресурсы диоксида титана - 3,0 млн.т, пентаксида фосфора - 2,5 млн.т [Сиваев, 1988]. Указанные титансодержащие объекты совершенно не изучены, отсутствует какая-либо информация о распределении содержаний титана в рудоносных интрузиях. Привлекает в этих проявлениях пока только принадлежность к перспективной рудной формации - именно такого типа месторождения, генетически связанные с габбро-анортозитами рифея, способны дать запасы мирового уровня (Таберг в Швеции, Телнесс в Норвегии, месторождения провинции Трансвааль в ЮАР и др.)
Рудная формация фосфор-железо-титановая в щелочных габброидах имеет распространение, главным образом, в Панаярвинское-Елетьозерской металлогенической зоне в пределах Елетьозерского рудного поля и Тикшеозерского титановорудного узла. Данный формационный тип на сегодняшний день может представлять промышленный интерес.
Елетьозерское месторождение расположено в Лоухском районе Республики Карелия между озерами Елетьозеро, Нижнее и Верхнее Черное. Оно открыто в 1936 г. Ю.С. Неуструевым при проведении геологосъемочных работ. В 1954-1957 гг. на месторождении проведены поисково-разведочные работы с подсчетом запасов титановых руд по промышленным категориям (С.И. Зак, Ю.Ф. Киселев, 1957).
Месторождение приурочено к одноименному массиву ультрамафитов, щелочных габброидов и сиенитов раннего протерозоя. Продуктивный крутопадающий горизонт, сложенный основными-ультраосновными породами, занимает положение между центральной зоной щелочных и нефелиновых сиенитов и горизонтом крупнозернистых габбро, прослежен в субмеридиональном направлении на 30 км при ширине 300-600 м. Месторождение состоит из трех промышленных участков, представляющих собой самостоятельные мелкие-средние месторождения: Сури-Вара, Нято-Вара и Межозерное, включающих соответственно 6, 4 и 2 рудных тела. Рудные тела представляют собой линзовидные и пластообразные залежи оруденелых габбро, перидотитов и пироксенитов, переслаивающихся с безрудными и слабоорудными габброидами. Руды неравномернозернистого строения, вкрапленной и полосчатой текстуры, состоят, преимущественно, из ильменита, титаномагнетита и магнетита, при этом соотношение между ними изменяется в широких пределах (до 3-5 раз) в ту или иную сторону. Суммарное их содержание варьирует от 10-15% до 80%. По содержанию TiO2 выделяется три сорта руд. Среднее содержание TiO2 в рудах I сорта составляет 13,8%, в рудах II сорта - 10,2%, в рудах III сорта - 6,86%. Содержание Feвал изменяется от 15,32 до 37,5%, V2O5 от 0,06 до 0,18%. Технологическими исследованиями изучена обогатимость руд месторождения по магнитно-гравитационной схеме. Коэффициент извлечения TiO2 в ильменитовый концентрат составил от 35,4 до 66,9% (в среднем 48,2%). Среднее содержание TiO2 в ильменитовом концентрате 41,58%. Выход железо-титан-ванадиевого концентрата из исходной руды от 7,2 до 39,5%. Содержание железа в концентрате от 49,6 до 61,2%, содержание TiO2 от 6,87 до 11,4%, пентоксида ванадия в среднем 0,62%. По заключению Института черных металлов, где выполнялись технологические исследования, качество руд Елетьозерского месторождения высокое, уступающее только рудам Кусинского месторождения (Урал). Подсчитанные запасы кат.С1+С2 ильменит-магнетитовой руды I и II сорта, составляющие 59,6 млн.т, и запасы руды III сорта, отнесенные к забалансовым и составляющие 42,7 млн.т, на балансовый учет не поставлены.
Оруденение аналогичного формационного типа, представленное единичными пунктами минерализации, известно и во втором (Тикшеозерском) массиве ультраосновных-щелочных пород в 20 км северо-западнее Елетьозерского месторождения. В Южной Карелии к характеризуемой рудной формации отнесено Велимякское проявление.
Велимякское проявление расположено на северном берегу Ладожского озера, в 6 км юго-восточнее пос. Ляскеля и принадлежит Ладожско-Ботнической металлогенической зоне. Известно как месторождение с конца XIX века, когда на нем проводились разведочные работы и эксплуатация АО "Путиловский завод". Рудный концентрат в период с 1989 по 1909 гг. переплавлялся на Видлицком чугунолитейном заводе. По свидетельству академика В.А. Обручева [1935] из получаемого концентрата с содержанием железа 60-62% приготовлялись брикеты, которые шли в плавку. Добыча достигала 13000 т. руды в год.
Проявление генетически связано с интрузивным массивом, залегающим среди пород ладожской серии нижнего протерозоя. Велимякский массив имеет овальную форму, вытянутую в северо-восточном направлении, длина его 3,5 км, ширина 2,0 км. Массив сложен перидотитами, пироксенитами, габбродиоритами, мангеритами и жильными породами сиенитового состава.
Оруденение приурочено к шлирообразным телам амфиболизированных пироксенитов, расположенным, в основном, в краевых частях массива. Всего выделялось 5 крупных тел пироксенитов, именуемых рудными участками: Велимяки I и II, Чупуканмяки, Харкинмяки и Хехкинмяки., в пределах которых оконтурено 10 рудных тел в виде крутопадающих пластин и столбов длиной 180-600 м, шириной 40-200 м. Ильменит-магнетит-титаноманетитовые руды линзовидно-прожилковой, чаще вкрапленной текстуры, с содержанием полезных компонентов: Feвал до 22,3%, TiO2 2,9-6,25%, V2O5 - 0,1-0,61%, P2O5 - 0,02-0,53%. По данным ИГ КНЦ РАН [Иващенко, 1994] в рудах присутствуют повышенные (до 0,5 г/т) концентрации золота.
Известно, что за все время эксплуатации месторождения было добыто около 388 тыс.т руды. Незначительная часть сырой руды (1,44%) использовалось без обогащения для плавки, остальная руда обогащалась методом магнитной сепарации, содержание железа в концентрате составляло 59,73-62,48%, сведения о содержаниях титана отсутствуют.
В результате проведенных в 1951-54 гг. поисково-разведочных работ [З.Т. Громова, 1954] объект отнесен к непромышленным из-за низкого качества руд и небольших запасов. При изучении оруденения скважинами на глубину были выявлены в основном бедные редковкрапленные руды с содержанием железа растворимого 5,62%, TiO2 до 2,5%, среди которых встречаются единичные прослои массивных руд мощностью от нескольких сантиметров до 0,6 м, где содержание железа растворимого достигает 26,79 и 32,29%, TiO2 до 5,29%, V2O5 - 0,26%. Исходя из имеющихся данных о размерах общей оконтуренной площади рудных залежей 204000 кв.м (Геология СССР, том XXXVII, часть II), можно представить потенциальные ресурсы комплексных руд проявления в количестве130560 тыс.т. до глубины 200 м.
Рудная формация ванадий-железо-титановая с МПГ и золотом сульфидно-окисная в базитах имеет распространение в Онежско-Белозерской минерагенической зоне в пределах Пудожгорского и Койкарского рудных узлов. Она представлена Пудожгорским и Койкарским месторождениями, проявлением Пелгозеро (Тубозерское), а также целой серией пунктов минерализации, генетически связанных с пластовыми интрузиями и дайками габбродолеритов, имеющих широкое развитие в северо-западном и северо-восточном обрамлении Онежского прогиба.
Пудожгорское месторождение находится на восточном побережье Онежского озера в 6 км южнее пос. Римское. Месторождение известно с 30-х годов XX века [В.С. Сверчков, 1934; Е.А.Гедовиус, 1936; В.Г. Варфаломеев, 1941]. В начале 50 гг. на месторождении проводились геологоразведочные работы с подсчетом запасов [Я.Х. Еселев и др., 1952]. В дальнейшем месторождение являлось объектом научно-исследовательских [Н.Л. Херувимова, 1957], технологических [И.В. Дольдэ и др., 1965] и поисково-ревизионных [ А.М. Савина, 1966; В.А. Ганин, 1991] работ.
Месторождение приурочено к раннепротерозойской слабо дифференцированной габбро-долеритовой дайке, выполняющей субгоризонтальную трещинную полость среди архейских гранитоидов Водлозерского блока. Простирание рудоносного массива северо-западное с отклонениями до меридионального, падение юго-западное под углами от 3 до 48°(рис. ). Дайка по простиранию прослежена на 7,1 км. Мощность дайки 130-180 м, с уменьшением на флангах до 40-50 м. Форма пластообразная, неправильная, с извилистыми контактами, соответствующими плоскостям трещин во вмещающих гранитах.
Титаномагнетитовое оруденение представлено густой равномерной вкрапленностью и образует три рудные залежи протяженностью по простиранию 1000-3000 м, мощностью от 7,2 до 23,2 м (среднее 14-17 м), залегающие параллельно лежачему контакту интрузии в среднем на расстоянии 30 м от ее подошвы (в верхней габбровой части разреза). Оруденение прослежено на глубину 380 м.
По содержанию титаномагнетитовой вкрапленности выделяются две разновидности руд: с содержанием от 45 до 75% и с содержанием от 25 до 45%. Основная часть рудной залежи сложена наиболее богатыми рудами первой разновидности. Рудные залежи выдержаны по простиранию и падению на всем протяжении рудоносной интрузии. Мощность их изменяется от 5,95 до 23,5 м, в среднем составляя 11-13 м. Руды комплексные, полезными компонентами являются железо, титан, ванадий, медь, золото, металлы платиновой группы. Средние содержания Feвал - 28,91%, Feраств - 22,1%, TiO2 - 8,13%, V2O5 - 0,43%.По содержанию железа руды относятся к типу бедных, содержание титана соответствует второму-третьему сорту руд. В обогащенных сульфидами верхних частях рудной залежи мощностью 3-8,5 м отмечаются повышенные концентрации меди (0,1-0,28%, в среднем 0,13%), золота (0,14-0,3 г/т, в среднем 0,21 г/т), платины (до 0,51 г/т), палладия (до 1,11 г/т).

Институтом геологии КНЦ РАН совместно с ГГУП "Минерал" и АО "Механобр-инжинеринг" в 1998-2000 гг. выполнены минералого-технологические исследования титаномагнетитовых руд Пудожгорского месторождения с целью определения процента извлекаемости всего комплекса благородных элементов. Результаты обогащения лабораторных технологических проб по магнитно-флотиационной схеме показали хорошую извлекаемость ЭПГ и Au от 60,8 до 91,5% при сумме их содержаний в сульфидном концентрате 45,4 г/т и 57,6 г/т.
Имеются предварительные расчеты [А.И. Голубев, Н.Н. Трофимов, 2001], позволяющие судить о потенциальной стоимости конечных товарных продуктов после металлургической переработки руд Пудожгорского месторождения. В соответствии с этими расчетами на долю железа в виде чугуна приходится 7,9%, цветных и благородных металлов - 9,4%, ванадия - 21,4%, титана и титановой продукции - 61,3%. Общая стоимость получаемой продукции в расчете на общие запасы месторождения оценена в 44,2 млрд. долларов США.
Запасы титаномагнетитовых руд, составляющие 316,69 млн.т, в настоящее время отнесены к забалансовым, так как разработка месторождения представляется нерентабельной из-за высоких энергозатрат при переработке титаномагнетитовых руд и сложности металлургического процесса.
Проявление Пелгозеро (Тубозерское), расположенное в 50 км севернее г. Пудож, является аналогом и непосредственным продолжением к юго-востоку Пудожгорского месторождения. Проявление приурочено к той же дайке или системе даек габбро-долеритов, что и Пудожгорское месторождение. Прослеживается на 9,5 км в субмеридиональном-северо-западном направлении по геофизическим данным и заверено тремя скважинами. На сегодняшний день оно менее изучено, чем Пудожгорское месторождение. Дайка залегает в архейских гнейсогранитах и сечет раннепротерозойский Бураковско-Аганозерский расслоенный массив. В Тубозерской части рудоносной интрузии в большей мере, чем в Пудожгорской , проявлена первичная магматическая дифференциация. Здесь установлены нижняя - габбровая и верхняя - диоритовая зоны в строении дайкового тела. Нижняя габбровая зона, имеющая мощность 40 м, подразделяется на подрудный и рудный горизонты, границей между которыми является стратиформный горизонт окисных титаномагнетитовых руд, залегающий в кровле габбровой зоны. Диоритовая зона мощностью 65 м состоит из четырех горизонтов, имеющих различия в составе слагающих пород в соответствие с характером магматической дифференциации интрузии от диоритов, кварцевых диоритов до диорит-монцонитов и субщелочных кварцевых диоритов и кварцевых монцонитов.
Рудный горизонт, прослеживаемый по простиранию интрузии, имеет пологое юго-западное падение и мощность от 10 до 20 м. Руды вкрапленного типа, состоящие из титаномагнетита, в меньшей степени - из ильменита, магнетита и гематита. Содержания полезных компонентов в рудах: Feвал 20,9-37,85%, Feмаг - до 37,1%, TiO2 6,9-12,2%, V2O5 0,45-0,52%, ЭПГ - 1,21 г/т, Au - 0,25 г/т. Прогнозные ресурсы руды оценены в 154 млн.т.
Койкарское месторождение расположено в Кодопожском районе Республики Карелия, на левом берегу р. Суны, в 1.5-2.0 км северо-восточнее д. Койкары. Структурная позиция месторождения определяется расположением его в северо-западном обрамлении Онежского прогиба. Месторождение является вторым по значимости после Пудожгорского в характеризуемом рудноформационном типе. В нем также устанавливается генетическая связь оруденения с силлообразной интрузией габбродиабазовой геологической формации раннего протерозоя. Дайка в виде пластообразного тела мощностью 80-150 м залегает среди доломитовой толщи туломозерской свиты.
Рудный горизонт, прослеженный от пос. Гирвас на 17 км, представлен интенсивной вкрапленностью титаномагнетита в габбродолеритах. Содержание титаномагнетита несколько меняется в пределах рудного горизонта от 20-25% у нижней границы горизонта, до 40-45% в центральной части и до 20% в висячем боку. Промышленное оруденение в пределах горизонта развито в двух зонах - Викшозерской (западной) и Пальеозерской (восточной). Викшозерская зона включает три рудных тела, Пальеозерская - четыре рудных тела длиной от 0,6 до 8 км, мощностью от 2 до 10 м. По падению рудные тела прослежены до глубины 400 м. Содержание полезных компонентов в рудах: Feвал - 22,9%, TiO2 - от 4,0 до 12,62% (cp.6%), V2O5 oт 0,32 дo 0,97-1,39% [Сиваев, 1982] . По данным ИГ КНЦ РАН [Трофимов, 1995] в рудах присутствует золото (до 3,9 г/т), платина (до 1,2 г/т), палладий (до 3,1 г/т). При лабораторных технологических исследованиях установлено, что благородные металлы концентрируются в сульфидном концентрате из хвостов магнитной сепарации. Запасы титаномагнетитовых руд, первоначально [С.И.Зак, 1955] подсчитанные по кат.С1+С2 в количестве 314,1 млн.т, в настоящее время отнесены к забалансовым. Промышленностью руды такого типа не востребованы.
Рудная формация железо-титановая ванадийсодержащая в гнейсо-сланцах и амфиболитах по габброидам и ультрамафитам лопия имеет распространение в Центрально-Карельской металлогенической зоне, в пределах Туломозерского рудного узла, где представлена Палалахтинским проявлением.
Палалахтинское проявление расположено в Пряжинском районе, в 25 км западнее пос. Ведлозеро. Проявление открыто и первично оценено при проведении ГГС и ГДП-50 [Д.В. Михайлова, 1995]. В дальнейшем на площади проявления проводились поисково-ревизионные работы ООО "Карельская горная компания", заключающиеся в проходке скважины колонкового бурения, опробовании керна и технологических исследованиях руд на обогатимость. В результате этих работ Палалахтинское проявление, первоначально уже отнесенное к перспективному рудному объекту ильменит-магнетит-титаномагнетитового геологопромышленного типа, сопоставимого с эксплуатируемыми ранее месторождениями Редсанн (Норвегия) и Отанмяки (Финляндия), исполнителями ревизионных работ [И.Б. Рожанский, 2002] предложено рассматривать в группе объектов с ильменит-магнетитовым типом легкообогатимых руд мирового уровня.
В геологическом строении площади проявления принимает участие гнейсо-сланцевая архейская толща с телами рудовмещающих амфиболитов по пироксенитам и габбро-пироксенитам, расчлененная на несколько разобщенных гранитами, но достаточно сближенных блоков. На площади 2,0х7 км, полностью перекрытой четвертичными отложениями мощностью до 25 м, по результатам магниторазведки выявлены две, расположенные на расстоянии 1 км друг от друга, высококонтрастные (7500-8000 нТл) магнитные аномалии, одна из которых (южная) при заверке бурением оказалась связанной с рудным телом. Вторая (северная) аномалия бурением не заверена. Рудное тело, вскрытое в южной аномалии скважиной № 4 [Михайлова, 1995], северо-западного простирания, протяженностью по простиранию не более 450 м, по падению - 250 м, с глубиной залегания кровли - 24,4 м. Руды мелко-тонкозернистые, сплошные, линзовидно-полосчатые, линзовидно-вкрапленные, по результатам минералогических анализов состоящие в основном из титаномагнетита, ильменита и магнетита, находящихся в различных количественных соотношениях. Содержания полезных компонентов составили: TiO2 от 4,44 до 13,81% (сред.9,45%), Feобщ 18,5-44,6% (сред.30,7%), V2O5 - 0,23-0,61% (сред.0,43%).
По результатам лабораторно-технологических испытаний, выполненных в лабораториях ГУП РК "Карельская ГЭ" и Института геологии КНЦ РАН, были получены данные, свидетельствующие о потенциальной возможности получения раздельных ильменитового и магнетитового концентратов. Прогнозные ресурсы руды кат.Р2+Р3 первоначально были оценены в 17 млн.т., а после получения положительных технологических результатов увеличены до 200 млн.т.
В ходе исследовательской работы по выбору перспективного титановорудного объекта на территории Карелии ООО "Карельская горная компания" выделила оруденение данного типа наиболее перспективным из всех известных в Республике Карелия.
С описанной рудной формацией имеет родственную связь железо-титановая минерализация в позднеархейских габбро-перидотитовых интрузиях. Подобные проявления известны в Хаутаваарской структуре Ведлозерско-Сегозерского зеленокаменного пояса (Хюрсюльский проявление) и в Южно-Выгозерской структуре Сумозерско-Кенозерского зеленокаменного пояса (проявление Тайгиницы).
Хюрсюльское проявление (Г-9034) приурочено к одноименному габбро-перидотитовому интрузивному массиву нижнелопийского возраста. Две рудные зоны, четко фиксирующиеся магнитными аномалиями интенсивностью от 10400 до 20500 нТл, прослежены скважинами и канавами на 2500-3300 м. Внутри зон выделяются несколько рудных тел длиной 250-500 м, мощностью от 5 до 24 м. Руды прожилково-вкрапленные, мелко-тонкозернистые, низкотитанистые (содержание диоксида титана от 1,8 до 3%), с содержанием железа окисного от 9-10% до 17-28,5%, пентаксида фосфора 0,12-0,18%.
В проявлении Тайгиницы (Г-9482) ильменит-титаномагнетиовые руды приурочены к дайкам габброидов каменноозерского комплекса позднего лопия. Руды содержат TiO2 2,04-6,4%, V2O5 0,05-0,14%, Feвал 12-18,53%. Содержание ильменита достигает 10-20%.
Из-за низкого содержания титана и ванадия эти проявления не относятся к перспективным.
