Геология рудных месторождений, 2022, T. 64, № 3, стр. 209-246

ВВЕДЕНИЕ

Редкоземельные элементы (РЗЭ), именуемые также редкоземельными металлами, а зачастую и редкими землями (что все же корректнее адресовать оксидам РЗЭ), последнее время все чаще называют витаминами современной промышленности (Balaram, 2019 и ссылки там). Это абсолютно правомерная метафора, так как трудно, если вообще возможно, найти какое-либо высокотехнологичное изделие последнего десятилетия, используемое в транспорте, энергетике, медицине, химической промышленности, аэрокосмической и оборонной технике, оптических, лазерных и телекоммуникационных системах, бытовых гаджетах и т.п., в котором бы отсутствовали детали, содержащие РЗЭ. Массовая доля РЗЭ в этих изделиях, как и в случае витаминов в человеческом организме, обычно очень мала, однако их присутствие принципиально важно для полноценного функционирования прибора, устройства, системы и т.п. Поэтому не удивительно, что бурное развитие высокотехнологичных производств в XXI в. вызвало бум потребления РЗЭ, которое преимущественно обеспечивается пропорциональным увеличением добычи редкоземельных руд. За последние двадцать лет ежегодный объем РЗЭ, целенаправленно извлеченных из недр, увеличился почти в три раза и приблизился, в пересчете на их оксиды (РЗО), к 240 тыс. т (Hedrick, 2001; Gambogi, 2021). В полной взаимосвязи с этой ситуацией горнодобывающие и геологоразведочные компании во всем мире отреагировали соразмерным всплеском интереса к месторождениям данного вида минерального сырья. Были введены в эксплуатацию новые и реанимированы некоторые законсервированные рудники, реализовано несколько десятков проектов по оценке или переоценке как ранее известных месторождений, так и не затронутых прежде значительными объемами геологоразведочных работ рудопроявлений с переводом некоторых из них в ранг полноценных месторождений.

Этот бум в горнодобывающей и геологоразведочной отраслях экономики, в свою очередь, мощно стимулировал рост академических и прикладных научных исследований геологии рудовмещающих комплексов, минералогии, петрологии, геохимии и геохронологии месторождений РЗЭ, технологий переработки их руд вплоть до извлечения индивидуальных РЗЭ и доведения конечного продукта до максимальной чистоты. Помимо прочего, это нашло отражение во все нарастающем вале публикаций по упомянутым темам. Даже объемный список подобных работ, присутствующий в данной статье, представляет лишь малую долю от их общего количества. Помимо исследований по отдельным месторождениям, стали нередкими работы, обобщающие информацию как по целым типам месторождений РЗЭ (Лапин и др., 2011; Borst et al., 2020; Chakhmouradian, Zaitsev, 2012; Cocker, 2014; Dostal, 2017; Elsner, 2010; Verplanck et al., 2016; Wang et al., 2020; и др.), так и по металлогении РЗЭ крупных регионов, включая оценку их ресурсного потенциала (Архангельская и др., 2006; Batapola et al., 2020; Goodenough et al., 2016; Harmer, Nex, 2016; Hoatson et al., 2011; Singh, 2020; Sørensen et al.,. 2018; Takehara et al., 2016; Tran et al., 2016; Xie et al., 2016; и др.). Растет также количество глобальных обобщений аналогичной направленности (Balaram, 2019; Dushyantha et al., 2020; Eggert et al., 2016; Goodenough et al., 2018; Linnen et al., 2014; Paulick, Machacek, 2017; Simandl, 2014; Wall, 2014; Weng et al., 2015; Zhou et al., 2017; и др.). Притом, что в этих обзорах анализируется широкий круг вопросов, такой достаточно важный аспект, как вариативность исторической металлогении РЗЭ, в них практически не рассматривается. Только в одной статье эта тема затронута, но на небольшой выборке из 15 объектов, которую трудно считать представительной (Smith et al., 2016). Наше недавнее краткое сообщение, посвященное данному вопросу, основывалось на сведениях о 82 месторождениях и было сосредоточено на сравнении разнообразия их типов в разных суперконтинетальных циклах (Ткачев и др., 2018). После этой публикации авторы существенно нарастили используемую для анализа базу данных, а также собрали уточненную информацию по возрастам и типовой принадлежности ряда месторождений, количеству и качественным характеристикам руд в них. Анализ обновленного массива информации позволяет показать еще более объективную картину распределения на геохронологической оси как выявленных ресурсов РЗЭ, так и типов месторождений, которые эти ресурсы аккумулировали. Также появилась возможность провести сравнительный анализ количественных и качественных характеристик руд для месторождений из разных геологических эпох и типов.

ДАННЫЕ ДЛЯ АНАЛИЗА

Согласно рекомендациям Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), к редкоземельным металлам отнесены 17 химических элементов: 15 лантаноидов (Ce, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), иттрий (Y) и скандий (Connelly et al., 2005). В практике геологоразведочных и горнодобывающих компаний принято не включать скандий в список РЗЭ, т.к. в большинстве случаев он образует промышленно интересные концентрации в месторождениях совсем иных типов, чем остальные РЗЭ (Быховский и др., 2007; Wang et al., 2021). Кроме того, в этой же практике отсутствует лантаноид прометий. В природе он встречается только в следовых количествах среди продуктов спонтанного деления урана, и у него нет стабильных изотопов: самый долгоживущий из них ¹⁴⁵Pm имеет период полураспада 17.7 лет (Audi et al., 2003). Поэтому предметом рассмотрения статьи являются месторождения остальных 14 лантаноидов и иттрия.

Как в научных публикациях, так и в геологоразведочных отчетах эти элементы обычно делят на две группы: легкие и тяжелые РЗЭ. В нормативных документах состав групп не детерминирован, поэтому у разных авторов содержание этих понятий может отличаться. В данной статье принят наиболее распространенный в публикациях вариант такого деления: к легким РЗЭ, которые еще называют цериевыми, отнесены лантаноиды от лантана до самария (Ln_Ce), а к тяжелым РЗЭ, также называемым иттриевыми, отнесены остальные лантаноиды и иттрий (Ln_Y + Y). Некоторыми специалистами выделяется группа средних (среднетяжелых) РЗЭ, которая также не имеет единообразного определения. В нашем исследовании этот термин не используется ввиду отсутствия необходимости.

Фактологической основой для анализа послужили сведения из базы данных крупных и суперкрупных месторождений мира, созданной и постоянно пополняемой и обновляемой в ГГМ РАН (Рундквист и др., 2006). Имеющаяся в ней информация почти в полном объеме общедоступна через интернет в ВЕБ-ГИС приложении “Крупнейшие месторождения мира” на геопортале “Металлогения” (Ткачев и др., 2019₁).

В выборку объектов для анализа в предлагаемом исследовании включены месторождения, ресурсная оценка которых (включая прошлую добычу, если она была) составляет не менее 10⁵ тонн РЗО. Кроме того, для всех типов месторождений, исключая россыпи и ионные глины, была установлена нижняя граница средних содержаний РЗО: 0.20% при рядовых содержаниях Ln_Y и 0.15% при их повышенных содержаниях. Общее число таких объектов в анализируемой выборке составило 103 (фиг. 1).

Фиг. 1.

Размещение месторождений РЗЭ, попавших в выборку для анализа. Условные обозначения. 1–8 – типы месторождений: 1 – карбонатитовый, 2 – гипергенный в карбонатитах, 3 – фоидный, 4 – сиенитовый, 5 – щелочногранитный, 6 – субщелочногранитный, 7 – россыпной, 8 – ионно-адсорбционный; 9–13 – суперконтинентальные циклы: 9 – кенорский, 10 – колумбийский, 11 – родинийский, 12 – пангейский, 13 – амазийский. Нумерация месторождений идентична их нумерации в табл. 2.

Для некоторых месторождений можно найти разные количественные оценки, которые могут меняться как от увеличения со временем объемов работ, проведенных на объекте, так и от варьирования принятых при расчетах бортовых содержаний РЗО. В этом исследовании использовались те оценки ресурсов, которые отражают самую продвинутую на настоящий момент стадию изучения конкретного объекта и сделаны с использованием наиболее рационального, по мнению соответствующей геологоразведочной или горнодобывающей компании, бортового содержания полезного компонента. Такие оценки обычно фигурируют в качестве базовых в технических докладах и презентациях этих компаний.

ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

В выборку вошли месторождения, большинство из которых генетически связаны с магматическими комплексами широкого спектра кремнекислотности, но всегда с высокой или повышенной щелочностью. Подобные рудные залежи возникают при магматической кристаллизации и/или циркуляции постмагматических гидротерм (табл. 1). При этом месторождения в карбонатитовых комплексах были разделены, как общепринято, на два типа: карбонатитовый и гипергенный в карбонатитах. В последний тип включены объекты, содержащие не менее трети оцененных ресурсов в рудах, образованных при интенсивном выветривании материнских карбонатитовых комплексов, в подавляющем большинстве случаев латеритного типа. Этот гипергенный процесс приводит к тотальному разложению гипогенной минерализации в приповерхностных горизонтах и формированию на более низких уровнях коры выветривания новообразованных руд, имеющих иные перечни и состав минералов, структурно-текстурные особенности, соотношения полезных компонентов, более высокие их средние содержания. Реликты гипогенных рудных минералов в них также присутствуют в переменных количествах, в целом обратно пропорциональных интенсивности гипергенных изменений вмещающего минерального субстрата. Поскольку источником вещества для новообразованных вторичных руд является эндогенная минерализация, а возраст гипергенного рудогенеза крайне редко поддается однозначному определению, то при рассмотрении геохронологических аспектов распределения таких объектов авторы использовали возраст эндогенных материнских комплексов.

Имеется также два типа месторождений, возникновение которых никак не связано с наличием изначально повышенных концентраций РЗЭ в первичном субстрате: это месторождения в глинах с высокой способностью к ионной адсорбции таких элементов и россыпи различного происхождения, в основном прибрежно-морские (табл. 1).

В большинстве случаев РЗЭ входят в состав комплексных руд с P, Nb, Zr, Fe, U, F и некоторыми другими элементами (в разных сочетаниях), не всегда являясь компонентами, представляющими основной экономический интерес. Только ионные глины и часть карбонатитов имеют собственно редкоземельные залежи с крупными запасами. Тем не менее, для извлечения РЗЭ интерес представляют как руды, специализированные только на них, так и комплексные руды. Понятно, что большая комплексность обычно дополнительно усложняет технологические процессы из-за необходимости разделения извлекаемых элементов и, соответственно, повышает себестоимость переработки минерального сырья. Последняя может не получить соответствующую компенсацию через реализацию всех конечных продуктов, например, из-за неблагоприятной конъюнктуры для некоторых из них. Вопрос экстракции любого компонента таких руд решается на основе экономических расчетов. Важным фактором является и то, какие именно минеральные формы фиксации РЗЭ имеют место в рудах, т.к. содержания РЗЭ и попутных им полезных компонентов в разных минералах могут многократно отличаться, что сильно сказывается на рентабельности всего процесса получения редкоземельной продукции. Однако устойчивый рост потребления РЗЭ и постоянное усовершенствование технологий переработки минерального сырья позволяет авторам многих исследований, анализирующих тенденции развития и использования минерально-сырьевой базы в глобальном масштабе, рассматривать месторождения даже с самыми сложными рудами в качестве перспективных источников РЗЭ в обозримом будущем (Balaram, 2019; Dushyantha et al., 2020; Goodenough et al., 2018; Paulick, Machacek, 2017; Weng et al., 2015; Zhou et al., 2017). Поэтому в нашем металлогеническом анализе месторождения с разной степенью комплексности и с разными минеральными формами концентрирования РЗЭ участвуют на равных основаниях. Данные о комплексности руд отдельных месторождений и главных минералах-носителях РЗЭ в их рудах, наряду с геохронологическими данными и ссылками на источники геологической и геохронологической информации, приведены в табл. 2.

В обзорах по сырьевой базе мира можно встретить краткие описания и других типов минерализации как потенциальных источников получения РЗЭ: фосфоритов, бокситов, черных сланцев, глубоководных металлоносных конкреций и илов (Balaram, 2019 и ссылки там). Среднее содержание суммы РЗО в таких объектах редко достигает даже 0.1%, что при современном и прогнозируемом уровне цен на РЗЭ является негативным фактором в оценке перспектив вовлечения их в эксплуатацию в обозримом будущем. Кроме того, если рассматривать глубоководные осадки в практическом ракурсе, то даже для давно изучаемых металлоносных конкреций до сих пор нет одновременно и рентабельных, и при этом достаточно экологичных технологий добычи минерального сырья. Поэтому ни один из объектов, относящихся к этому перечню нетрадиционных источников РЗЭ, до сих пор не только не эксплуатировался для извлечения РЗЭ, но даже серьезно не оценивался на предмет экономической целесообразности такого извлечения. Таким образом, реальное значение подобных объектов в металлогении РЗЭ еще не волне понятно, и в нашем анализе они не участвовали.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РЗЭ В ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ

Все месторождения выборки в соответствии с их возрастом (табл. 2) были распределены на шкале геологического времени, сегментированной на отрезки по 50 млн лет. Для каждого такого отрезка данные о накопленных ресурсах РЗЭ (в пересчете на РЗО) в отдельных месторождениях (фиг. 2 ) интегрировались с учетом их принадлежности к разным металлогеническим типам (фиг. 3 ). Вариации в металлогении РЗЭ с течением геологического времени анализировались через сравнения в этом аспекте суперконтинентальных циклов, геохронологические границы которых были обоснованы авторами ранее (Ткачев, Рундквист, 2016). Сводные количественные данные по каждому циклу собраны в табл. 3.

Фиг. 2.

Ресурсы и средние содержания РЗО в месторождениях выборки, использованные для анализа. Шкала логарифмическая по двум осям. Номера точек соответствуют номерам месторождений в табл. 2. Условные обозначения типов месторождений и принадлежность циклам: 1 – россыпной кенорского цикла; 2–7 – колумбийский цикл: 2 – карбонатитовый, 3 – гипергенный в карбонатитах, 4 – фоидный, 5 – сиенитовый, 6 – шелочногранитный, 7 – субщелочногранитный; 8–13 – родинийский цикл: 8 – карбонатитовый, 9 – гипергенный в карбонатитах, 10 – фоидный, 11 – сиенитовый, 12 – шелочногранитный, 13 – субщелочногранитный; 14–18 – пангейский цикл: 14 – карбонатитовый, 15 – гипергенный в карбонатитах, 16 – фоидный, 17 – сиенитовый, 18 – шелочногранитный; 19–24 – амазийский цикл: 19 – карбонатитовый, 20 – гипергенный в карбонатитах, 21 – сиенитовый, 22 – шелочногранитный, 23 – россыпной; 24 – ионно-адсорбционный.

Фиг. 3.

Распределение ресурсов месторождений РЗЭ разных типов на оси геологического времени, разделенной на сегменты суперконтинентальных циклов. Шкала ресурсов в логарифмическом масштабе. Числа под названиями циклов – доля месторождений соответствующего цикла в суммарных ресурсах всей выборки в процентах. Условные обозначения. 1–9 – типы месторождений: 1 – все типы вместе, 2 – карбонатитовый, 3 – гипергенный в карбонатитах, 4 – фоидный, 5 – сиенитовый, 6 – шелочногранитный, 7 – субщелочногранитный, 8 – россыпной, 9 – ионно-адсорбционный.

Кенорский цикл (>2.25 млрд лет). Если взять общую выборку месторождений, полученную нами для всех суперконтинентальных циклов, то окажется, что карбонатитовые и силикатные щелочные магматические комплексы являются материнскими (если не исключать и их коры выветривания) для месторождений, содержащих 98.4% всех ресурсов РЗЭ в выборке (табл. 3). Подобные по своей природе магматические комплексы известны в геологических формациях, начиная с архея (Downes et al., 2012), т.е. с кенорского цикла. Однако только в одном из массивов этого периода – интрузии нефелиновых сиенитов Сахарйок (2.61 млрд лет, Балтийский щит) – выявлены залежи с признаками промышленного месторождения Zr и РЗЭ (Зозуля и др., 2015). По содержанию и количеству РЗО циркон-бритолитовые руды этого массива образуют объект с параметрами ниже лимита, установленного для нашей выборки, и он здесь упомянут только потому, что является древнейшей известной рудной залежью с рассматриваемой металлогенической специализацией.

В анализируемой выборке кенорский цикл представлен только палеороссыпями (фиг. 1, 2 и 3 ; табл. 2 и 3). В глобальном масштабе их ресурсы малозначимы (0.06% от всей выборки), но с научной точки зрения они очень интересны. Единственный известный объект (Эллиот-Лэйк) локализован в ураноносных метаконгломератах Гуронского бассейна (Канадский щит). Прежде эти руды добывались для извлечения урана и концентрирующегося в его минералах иттрия. Новые технологии сделали возможным рентабельное извлечение РЗЭ из монацита и ряда других минералов, присутствующих в этой руде (Workman et al., 2013). Однако уран в любом случае представляет главный интерес, определяя основную ценность объекта. В XXI в. здесь разведаны новые рудные залежи, но их эксплуатация пока отложена.

Колумбийский цикл (1.35–2.25 млрд лет). Этот цикл выражен в металлогении РЗЭ намного ярче, чем кенорский: 19 месторождений шести типов заключают в себе 19.7% ресурсов всей выборки (фиг. 1, 2 и 3 ; табл. 2, 3). Почти половина в этом списке – представители карбонатитового типа. Они установлены на Украинском (Новополтавское), Канадском (Монтвиэль, Ашрам), Гренландском (Каррат) и Алданском (Селигдар) щитах, в тектонических блоках Арунта (Ноланс-Бор), Мохаве (Маунтин-Пасс) и Каприкорн (Янгибана). Только в месторождениях Новополтавское и Селигдар РЗЭ не представляют единственный или главный экономический интерес.

Фоидный тип представлен двумя месторождениями на Канадском (Нечалачо) и Балтийском (Норра-Черр) щитах. В обоих случаях первичным концентратором РЗЭ в рудах был определен эвдиалит, но в Нечалачо он в пределах оконтуренных рудных тел практически полностью замещен полиминеральным агрегатом (табл. 2) в результате эпигенетического метасоматоза (Möller, Williams-Jones, 2016).

Сиенитовый тип в этом цикле представляют два объекта на Украинском (Азовское) и Сино-Корейском (Чонджу) щитах. Последнее месторождение, находящееся в КНДР, является некоторой загадкой для геологической общественности, т.к. по данным геологоразведочных работ, проведенных северокорейскими специалистами, это крупнейшее месторождение РЗЭ в мире, которое в 2–10 раз (оценки варьируются при разных средних содержаниях) крупнее гигантского Баянь-Обо. Однако такая информация циркулировала только в общемедийных источниках в 2013–2014 гг. и ни разу не была подтверждена публикациями в профессиональных изданиях горно-геологического профиля. Не существует даже общедоступного описания геологии самого месторождения. Известно только описание вмещающего сиенитового массива (Kim et al., 2016). Поэтому специалисты во всем мире, как и авторы этой статьи, с большим скепсисом относятся к обнародованной ресурсной оценке Чонджу. В нашем исследовании использована оценка, которая равна сотой доле от максимально заявленной суммы ресурсов в этом месторождении, что все равно оставляет его самым крупным в своем типе (фиг. 2 ).

Месторождения, представляющие рассматриваемый период в щелочногранитном типе, установлены на Алданском (Катугинское) и Гвианском (Питинга) щитах, а также в поясе Холлз-Крик (Брокмэн). Все они содержат поликомпонентные руды. При этом месторождение Брокмэн выделяется тем, что минерализация локализована не в интрузии, как у большинства представителей типа, а в породах эффузивной фации (Ramsden et al., 1993).

Самые значительные ресурсы цикла сосредоточены в двух месторождениях субщелочногранитного типа, выявленных на кратоне Голер (Олимпик-Дэм) и в тектоническом блоке Маунт-Айза (Мэри-Кэтлин). Олимпик-Дэм – крупнейший ресурс РЗЭ, известный в колумбийском цикле (56.5% суммы ресурсов цикла), но с очень бедными рудами как по общей сумме РЗО (фиг. 2 ), так и по доле в ней высокостоимостных РЗЭ. В настоящее время здесь из руд извлекают Cu, Au, U и Ag, а минералы-концентраторы Fe и РЗЭ накапливаются в хвостах обогащения. Из руд Мэри-Кэтлин извлекали только U, а РЗЭ ушли в хвосты обогащения: их среднее содержание в руде высокое (фиг. 2 ), но обеспечивается ортитом и стиллуэллитом, менее удобными в переработке минералами, чем карбонаты и фосфаты РЗЭ, из которых в основном получают легкие лантаноиды в настоящее время.

Из всех месторождений колумбийского цикла только Маунтин-Пасс и Маунт-Уэлд эксплуатируются для извлечения РЗЭ. Большинство других объектов этого периода также не остались без внимания профильных компаний и служб, которые провели там в последнее десятилетие геологоразведочные работы с оценкой или переоценкой их запасов или ресурсов.

Родинийский цикл (0.75–1.35 млрд лет). Это самый продуктивный цикл по количеству оцененных ресурсов РЗЭ. Как и предшествующий ему колумбийский, он представлен месторождениями тех же шести типов, но его доля в сумме ресурсов РЗО всей выборки вдвое больше (фиг. 1, 2 и 3 ; табл. 2 и 3). Нельзя не отметить и несколько иные количественные соотношения объектов разных типов и их вкладов в сумму ресурсов.

Доля фоидного типа в сумме ресурсов этого цикла (21.8%) уступает только доле карбонатитового типа (табл. 3). Все месторождения представляют собой стратиформные залежи в расслоенных щелочных комплексах, находящихся на Гренландском (Моцфельт-Ариэс, Кванефельд, Соренсен, Зона 3, Танбрез) и Канадском (Кипава-Лэйк) щитах. Примечательно, что в одном интрузивном массиве на разных горизонтах могут находиться руды разных минеральных типов, а потому и с разным комплексом полезных компонентов и заметно отличающейся конфигурацией спектра РЗЭ. В частности, в луявриитовых слоях в верхней части плутона Илимауссак (Кванефельд, Соренсен, Зона 3) РЗЭ преимущественно сконцентрированы в стенструпине совместно с U (Paulick et al., 2015). В нижних рудных горизонтах той же интрузии, имеющих кокортокитовый состав, РЗЭ сосредоточены в эвдиалите (Танбрез), что предопределяет их неразрывную связь в руде с Zr и очень низкую радиоактивность этой руды.

Сиенитовый тип представлен месторождениями на Канадском щите (Ту-Том) и в тектоническом блоке Явапаи-Мазатзал (Пахарито-Маунтин). Особенностью первого из них является высокий уровень метаморфизма вплоть до превращения в гнейсовидную породу и соответствующую регенерацию первичных руд (Daigle, 2012), а особенностью второго – расслоенность вмещающей интрузии, что не очень типично для бесфоидных сиенитов (Berger, 2018).

Оба объекта щелочногранитного типа родинийского цикла находятся на востоке Канадского щита (фиг. 1), но имеют между собой существенные отличия в геологическом строении. Месторождение Фокстрот локализовано в минерализованных эффузивных породах, которые были интенсивно метаморфизованы в гренвильскую орогению (Miller, 2015), а месторождение Стрэндж-Лэйк разведано в наиболее лейкократовой части крупной интрузии с пегматоидной центральной зоной, где установлены наиболее богатые руды (Gysi et al., 2016).

Субщелочногранитный тип имеет минимальную долю в сумме ресурсов РЗЭ родинийского цикла (фиг. 3 ). Его представляют также два месторождения, одно из которых расположено в поясе Намаква (Стенкампскрал), а другое – на краю платформы Янцзы (Шин-Куен). Оба объекта затронуты эксплуатацией. Частично отработанные жильные рудные тела месторождения Стенкампскрал содержат самые богатые руды во всей анализируемой выборке (фиг. 2 ), но в период их добычи в середине XX в. главным компонентом для извлечения считались не РЗЭ, а торий (Harmer, Nex, 2016). Месторождение Шин-Куен эксплуатируется до сих пор, но из руды извлекается только медь.

Из всех перечисленных объектов родинийского цикла для добычи РЗЭ, а также Fe, в настоящее время эксплуатируется только Баянь-Обо. На большинстве остальных месторождений этого периода, за исключением Сейс-Лагос, Пахарито-Маунтин и Шин-Куен, в XXI в. проводились объемные геологоразведочные работы, включавшие оценку или переоценку ресурсного потенциала РЗЭ.

Пангейский цикл (0.19–0.75 млрд лет) уступает по сумме ресурсов всем циклам, кроме кенорского, но значительно – только родинийскому (табл. 3). По разнообразию типов месторождений он также превосходит только кенорский цикл (фиг. 1, 2 и 3 ).

Наибольшее количество месторождений для этого отрезка геологического времени установлено в карбонатитовом типе (табл. 2 и 3). Они выявлены в поясах Убенди (Нкомбва-Хилл), Свеконорвежском (Фен), Циньлин (Мяоя, Тайпинчжэнь) и Кордильерском (Уичида), а также на Канадском (Лавернь, Сент-Онорэ), Гренландском (Сарфарток) и Балтийском (Африканда) щитах (фиг. 1). Последнее месторождение – единственный объект выборки, в котором главным концентратором РЗЭ является перовскит (Афанасьев, 2011).

Гипергенные залежи руд РЗЭ в карбонатитовых комплексах пангейского цикла установлены на Сибирской платформе (Белозиминское, Томтор, Кийское, Чуктукон) и кратоне Конго (Мабуни). Месторождение Томтор содержит самые богатые руды в своем типе среди всех циклов (фиг. 2 ).

Фоидный тип, при относительной немногочисленности объектов в выборке, имеет максимальную долю в сумме ресурсов пангейского цикла (табл. 3). Тип представлен стратиформными залежами двух гигантских интрузивных комплексов Балтийского щита – Хибинского и Ловозерского. Причем в последнем известно два вида руд: РЗЭ-Ta–Nb в лопаритовых луявритах и Zr-РЗЭ в немного более поздних эвдиалитовых луявритах (Kalashnikov et al., 2016).

Единственный представитель сиенитового типа в пангейском цикле находится на Аравийском щите (Джебель-Хамра). Его доля в сумме ресурсов этого цикла крайне мала.

Там же, на Аравийском щите, выявлены три месторождения щелочногранитного типа (Гурая, Джебель-Тувалах, Джебель-Сайид). Список полезных компонентов в них очень похож на список их “соседа” из сиенитового типа (табл. 2), но соотношения легких и тяжелых РЗЭ в рудах месторождений двух типов различаются весьма значительно (см. след. раздел). Еще одно крупное месторождение этого типа находится в Алтайском поясе (Халзан-Бурегтей).

Из всех месторождений цикла для целенаправленного извлечения РЗЭ, Nb, Та и Ti уже много лет эксплуатируются только лопаритовые руды Ловозерского массива. Небольшие ежегодные объемы редкоземельной продукции производятся из апатитового концентрата месторождения Олений ручей, входящего в Хибинскую группу. Месторождения Мабуни, Африканда, Томтор и Чуктукон интенсивно изучаются многие годы и в геологическом, и в технологическом аспектах, и начало их освоения в ближайшее время очень вероятно. На месторождении Сент-Онорэ эксплуатируются ниобиевые руды, а залегающие отдельно от них тела с редкоземельной минерализацией только предварительно оценены и требуют доизучения в ряде аспектов. Последнее можно отнести и к остальным месторождениям пангейского цикла нашей выборки.

Амазийский цикл (<0.19 млрд лет) еще продолжается, находясь приблизительно на трети от своего начала. По количеству оцененных ресурсов РЗО он вполне сопоставим, но немного превосходит колумбийский и пангейский циклы и при этом значительно превосходит все циклы по количеству известных объектов. В нашей выборке это прежде всего заметно при количественном сравнении месторождений, связанных с карбонатитовыми комплексами – как гипогенных, так и в их корах выветривания (табл. 3). Месторождения этих двух типов содержат в сумме больше 90% оцененных ресурсов РЗО данного цикла.

Месторождения карбонатитового типа амазийского цикла образуют максимальную по количеству объектов группу во всей выборке (фиг. 1 и 2 ; табл. 2 и 3). Они установлены на Гренландском (Какарсук), Ангольском (Лонгонжу), Сино-Корейском (Вэйшань) и Индийском (Амба-Донгар, Камтай) щитах, в Мозамбикском (Кангакунде, Сонгве), Мавританском (Лахджейра, Ламлага, Твихинат), Центрально-Азиатском (Хотгор, Мушгай-Худаг, Карасуг) и Альпийско-Гималайском (Кызылджаорен, Ханнешин) поясах, на активизированном краю платформы Янцзы (Маонюпин, Мулочжай, Намсе, Далуцао). Месторождения Хотгор и Мушгай-Худаг выделяются на общем фоне этих объектов не очень типичным главным минералом-концентратором РЗЭ, которым здесь является апатит: в отдельных образцах содержание РЗО в нем достигает 40%, а в среднем составляет около 15% (Nikolenko et al., 2020; Yang et al., 2016).

Очень своеобразный представитель флювиального типа россыпей в выборке – месторождение Аксу-Диамас (или Чанакли) в Альпийско-Гималайском поясе. Оно возникло не в результате регионального размыва полиформационного комплекса пород, а как продукт локального перемыва тефры одного кайнозойского вулкана (Deady et al., 2019). Отсюда необычная для месторождений РЗЭ россыпного типа минералогия (табл. 2) и менее масштабная ториевая проблема при возможной эксплуатации.

“Ионные глины” – самый маломасштабный тип в ресурсной базе РЗЭ (табл. 3), но при этом важнейший промышленный источник иттриевых (но не только) РЗЭ для главного их продуцента в мире – Китая. Именно там объекты данного типа были впервые выявлены и начали разрабатываться (Xie et al., 2016). При эксплуатации таких месторождений извлекаемыми являются только те РЗЭ, что адсорбированы глинистыми минералами в виде ионных гидроксильных комплексов (Borst et al., 2020). Рудоносные горизонты также содержат минералы, в которых РЗЭ структурно связаны, а их доля в балансе РЗЭ может местами превышать половину, но они не являются источником получения РЗЭ в таких рудах из-за особенностей применяемых технологий.

Месторождения данного типа редко содержат крупные запасы. Поэтому из китайских объектов в анализируемую выборку попали только крупнейшие эксплуатируемые из них: Лоннань и Сюньву (оба – провинция Цзянси). В последние годы их аналоги начали выявлять и разведывать и в других странах тропического пояса: Бразилии (Серра-Верде) и Мадагаскаре (Танталус) (фиг. 1).

Вероятно, значительные эксплуатируемые месторождения такого типа есть на северо-востоке Мьянмы, откуда Китай получает до половины от своего собственного производства иттриевых РЗЭ. Однако никакой ресурсной оценки этих объектов в открытых источниках нет. В медиа-источниках также есть информация о геологоразведочных работах на объектах подобного типа в Чили и Уганде, но представительная геологическая информация по ним в общем доступе пока также отсутствует.

МЕЖЦИКЛОВОЕ СРАВНЕНИЕ ТИПОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО КОЛИЧЕСТВУ РЕСУРСОВ И КАЧЕСТВЕННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ РУД

Глобальные объемы потребления индивидуальных РЗЭ в виде металлов или их химических соединений очень различны. В самом первом приближении эти количества коррелируются с распространенностью элементов: цериевые редкие земли и иттрий имеют как более высокие кларки концентрации в земной коре и более значительные содержания в рудах, так и более масштабные объемы потребления промышленностью, чем тяжелые лантаноиды (табл. 4). Тем не менее, на данный момент все же существует дисбаланс между распространенностью индивидуальных РЗЭ в добываемых рудах, с одной стороны, и структурой потребления этих элементов в промышленности, с другой стороны, что сильно сказывается на их рыночных ценах. Например, в последние годы среди цериевых РЗЭ достаточно высокие цены установились на Pr и Nd. Среди иттриевых РЗЭ существуют высокие цены на все тяжелые лантаноиды, а на некоторые из них – очень высокие, притом, что объемы потребления всех Ln_Y относительно небольшие (табл. 4). Специалисты прогнозируют, что эти элементы на обозримую перспективу сохранят, как минимум, стабильно высокий спрос, а для таких РЗЭ, как Pr, Nd, Tb, Dy и Ho он будет даже увеличиваться c возможным возникновением существенного дефицита и соответствующего еще большего роста цен (Adamas Intelligence, 2019; Goodenough et al., 2018; Paulick, Machacek, 2017; Weng et al., 2015). Для La, Ce и Y ситуация совсем иная: несмотря на очень большие объемы потребления промышленностью, рынок устойчиво насыщен этими металлами и Sm, а в отдельные периоды даже перенасыщен. Некоторые производители вынуждены их реализовывать на уровне себестоимости или ниже ее, сводя экономический баланс за счет более дефицитных лантаноидов (Golev et al., 2014). Никаких оснований для прогнозирования существенных колебаний уже имеющихся невысоких цен на эти элементы нет.

По большинству месторождений выборки (95 из 103) были собраны количественные данные не только о средних суммарных содержаниях РЗО в рудах, но и по всему спектру индивидуальных РЗЭ. Это дало возможность впервые провести сравнение месторождений в этих аспектах как одного типа, но в разные эпохи, так и отдельных типов между собой. Причем при анализе содержаний отдельных групп РЗЭ акцент сделан на наиболее дорогостоящих на мировом рынке элементах – Pr, Nd и Ln_Y, которые и в настоящее время и на прогнозную перспективу представляют особый интерес как для горнодобывающих, так и геологоразведочных компаний по ценовому признаку.

Карбонатитовый тип. Этот тип заключает в себе половину всех ресурсов выборки. Основу минералогии их руд обычно составляют карбонаты и фосфаты, в том числе и с очень высокими содержаниями РЗЭ (табл. 1). Тип имеет достаточно высокие значения среднего содержания РЗО в рудах (С_REО = 3.0%) при относительно большой доле Pr и Nd (X_PrNd = 21.1%), но при малозначимой доле иттриевых РЗЭ (табл. 3, фиг. 4 ).

Родинийский цикл выделяется на общем фоне не только максимальной долей ресурсов, сосредоточенных в данном типе, но и тем, что только в нем величина С_REО выше средней по типу. Связано это исключительно с крупнейшим в мире месторождением Баянь-Обо. Значение X_PrNd в его рудах также выше среднего по всему типу, но не намного (табл. 3).

В колумбийском цикле выделяется месторождение Янгибана самым высоким значением X_PrNd по типу – 33.9% (фиг. 1, 3 ). В отличие от Баянь-Обо, оно относительно небольшое на фоне своих однотипных аналогов из того же цикла (фиг. 2 ), и поэтому такая выдающаяся величина X_PrNd в нем слабо отразилась на средневзвешенном значении этого показателя для всего цикла (табл. 3). В списке объектов колумбийского цикла также присутствует месторождение Каррат, имеющее самое высокое по типу значение доли в руде как суммы всех тяжелых РЗЭ (X_Y+ = 13%), так и отдельно лантаноидов этой группы (X_LnY = 7%), что в 4–5 раз выше среднего по типу (фиг. 4 , табл. 3). При этом следует отметить, что месторождение находится в ранней стадии изучения и оценки (Mott et al., 2013), а потому эти цифры можно рассматривать только как предварительные.

В пангейском цикле фиксируется самое низкое для типа значение С_REО = 1.7%, но при этом и самое высокое значение X_PrNd = 22.8% среди всех циклов в рассматриваемом типе. Самое большое влияние на эти значения оказали показатели месторождения Сент-Онорэ (1.73 и 23.6% соответственно), оцененные ресурсы которого составляют почти 80% от ресурсов этой группы месторождений. Также высокие значения X_PrNd имеют руды месторождений Фен (22.8%) и Сарфарток (25.0%), но их ресурсы значительно меньше (фиг. 2 ). Минимальное же значение этого параметра в рассматриваемой части выборки выявлено на месторождении Уичида (13.2%).

Самое низкое значение X_PrNd по карбонатитовому типу выявлено в амазийском цикле (18.6%). Самые крупные месторождения в этой части выборки Лонгонжу, Карасуг и Намсе имеют эту характеристику руд на более высоком уровне (22%), но их доля в сумме соответствующих ресурсов меньше половины. Другую часть ресурсов представляют месторождения с заметно более низкими значениями параметра, вплоть до самых низких значений для всего типа в интервале 11.8–12.7%, которые установлены в месторождениях Мулочжай, Вэйшань и Далуцао (фиг. 4 ).

Гипергенный в карбонатитах тип, как и собственно карбонатитовый тип, также имеет месторождения во всех циклах, кроме кенорского, но при этом втрое меньшую долю в суммарных ресурсах выборки (табл. 3). В данном типе представительство от колумбийского и родинийского циклов меньше, чем у двух более поздних циклов, с которыми также связан и основной объем ресурсов. Средние значения X_PrNd и X_LnY у двух типов очень близки, но величина С_REО = 3.8% у гипергенного типа заметно выше. Причем она выше, чем у любого другого типа во всей выборке. Вместе с тем для редкоземельной минерализации таких месторождений присущи некоторые “недостатки”, сказывающиеся на их технологичности: высокая дисперсность основной части минералов-концентраторов РЗЭ и их сложные взаимные срастания с оксидами/гидроксидами железа. Из-за этого предварительное обогащение таких руд с приемлемым уровнем потерь – очень трудная задача, которая в настоящее время решена на уровне промышленного использования только на месторождении Маунт-Уэлд. Современные исследования в этом направлении все чаще приводят специалистов к выводу о том, что богатые руды такого типа необходимо сразу отправлять на прямой передел гидрометаллургическими методами. С одной стороны, это лишает их изначального преимущества в высоких содержаниях РЗЭ относительно месторождений, где предварительное обогащение возможно. Однако, с другой стороны, такой способ переработки руды обеспечивает более высокий конечный уровень извлечения РЗЭ (Лихникевич и др., 2019; Neumann, Medeiros, 2015; Serdyuk et al., 2017). Кроме того, он также позволяет при необходимости выборочно расширять перечень попутно извлекаемых ценных компонентов, обычно уходящих в хвосты обогащения в более традиционных схемах переработки руд.

Как максимум (27.9%), так и минимум (7.9%) X_PrNd для типа установлен в месторождениях родинийского цикла Гленовер и Сейс-Лагос соответственно (фиг. 4 ). Очень низкие значения X_PrNd в рудах Сейс-Лагос сопровождаются ярко выраженной аномалией церия и доминированием церианита среди минералов-концентраторов РЗЭ, что указывает на очень большую степень окисления всего вещества в этой латеритной коре (Giovannini et al., 2017).

Среди остальных месторождений также выделим Маунт-Уэлд из колумбийского цикла и Мабуни из пангейского цикла, которые по величине X_PrNd (24.3 и 24.9% соответственно) вместе с месторождением Гленовер входят в первую тройку в своем типе. При этом самое низкое среднее значение этого параметра получено для пангейского цикла (табл. 3), т.к. все его месторождения, кроме Мабуни, имеют данный показатель в интервале 15.0–18.6% (фиг. 4 ).

В отношении иттриевых РЗЭ данный тип мало отличается от собственно карбонатитового. Единственным объектом, который может быть выделен на общем фоне, является предварительно оцененное месторождение Кийское с X_Y+ = 19% и X_LnY = 7.5%.

Фоидный тип сопоставим с гипергенным типом в карбонатитах по количеству оцененных ресурсов, хотя общее число представляющих его месторождений почти вдвое меньше, и они формировались только в трех циклах (фиг. 2 ; табл. 3). Наиболее значительные ресурсы связаны с родинийским и пангейским циклами – 55 и 38% ресурсов в типе соответственно.

В геологии и минералогии месторождения этого типа существенно отличаются от любых месторождений в карбонатитовых комплексах, что проявлено и в обсуждаемых в данном разделе характеристиках, всегда принимаемых во внимание при определении потребительской ценности руд (табл. 3). Прежде всего, обращает на себя внимание более низкое значение С_REО = 0.7% для типа в целом. Даже максимальные значения этого параметра у месторождений типа более чем вдвое уступают средним значениям С_REО для месторождений в карбонатитовых комплексах и корах их выветривания. Средняя по фоидному типу величина X_PrNd также ниже, но не столь значительно. Более того, колумбийский цикл, благодаря ресурсам месторождения Нечалачо, имеет этот параметр на уровне, который заметно превосходит среднее не только по фоидному, но и по двум типам в карбонатитах (табл. 3). Феномен Нечалачо может быть связан с двухэтапным формированием его руд, включающим этап интенсивного эпигенеза первичной магматогенной минерализации гидротермами из внешнего источника (Möller, Williams-Jones, 2016), что принципиально отличает это месторождение от близких аналогов.

Особого внимания заслуживает как высокая доля тяжелых РЗЭ в месторождениях фоидного типа вообще (X_Y+ = 20.1%), так и лантаноидов этой группы в частности (X_LnY = 7.9%). Внутри типа существует группа месторождений (Нечалачо, Норра-Черр, Танбрез, Кипава-Лэйк и Ловозерское РЗЭ-Zr), в которых главным концентратором РЗЭ является эвдиалит или метасоматически замещающий его полиминеральный агрегат. Величина X_LnY в них имеет диапазон 7.3–16.8% против 1.3–6.0% в остальных месторождениях данного типа. Их руды хорошо обогащаются и имеют очень низкие содержания радиоактивных элементов. Все это позволяет рассматривать месторождения с эвдиалитовыми рудами в качестве перспективного источника получения тяжелых РЗЭ, а также Pr и Nd (X_PrNd = 13.7–24.3%), без избыточной доли других РЗЭ, имеющих и без того большое предложение на мировом рынке.

Месторождения этой группы есть в каждом из трех циклов, а колумбийский цикл представляют только такие объекты. Наиболее продвинутый среди них проект в плане готовности к освоению – это Нечалачо, а особенно его Базальное рудное тело, в котором сосредоточена почти половина ресурсов всего объекта со средними показателями X_LnY = 9.7% и X_PrNd = 22.7% при средних по всему месторождению 7.3 и 24.3 соответственно (Ciuculescu et al., 2013). Другое месторождение этого цикла, Норра-Черр, значительно уступает Нечалачо по ресурсам и величине С_REО (фиг. 2 ) и пока менее детально разведано, но выделяется самыми высокими значениями по всему типу X_Y+ = 53.1% и X_LnY = 16.8% (фиг. 4 ; табл. 3). Возможно, что причиной аномальности этих характеристик стала регенерация руд при динамометаморфизме вмещающего фоидного комплекса в конце мезопротерозоя (Sjöqvist et al., 2020). Самые же крупные ресурсы подобного типа (почти 80% от их суммы) оценены в месторождении Танбрез (X_PrNd = = 15.5%, X_Y+ = 31.2% и X_LnY = 11.8%) из родинийского цикла, что во многом предопределило лидирующую позицию этого цикла среди всех прочих циклов, как по сумме ресурсов, так и по среднему содержанию тяжелых РЗЭ.

Сиенитовый тип является самым малопродуктивным среди эндогенных месторождений в анализируемой выборке, причем 55% его ресурсов приходится на колумбийский цикл (табл. 3). Все сравниваемые показатели качества руд у этого типа являются рядовыми относительно типов, уже описанных выше. Он значительно уступает двум типам в карбонатитовых комплексах по величине С_REО и немного по X_PrNd, но превосходит их по X_Y+ и X_LnY. По отношению к фоидному типу значения С_REО и X_PrNd выше, а доли тяжелых РЗЭ ниже.

Среди отдельных месторождений по величине С_REО резко выделяется Чонджу из колумбийского цикла (2.66%). Однако данное значение из-за явной аномальности для своего типа всегда будет вызывать некоторые сомнения до тех пор, пока не появится в широком доступе детальное описание руд этого объекта. К категории объектов, заслуживающих особого упоминания в связи с высокими значениями X_PrNd, следует отнести только Азовское месторождение (23%) из колумбийского цикла, а по величине X_Y+ и X_LnY – Пахарито-Маунтин из родинийского цикла (39 и 16.6% соответственно). Основу минерализации Пахарито-Маунтин составляет эвдиалит, чем легко объясняется сходство всех показателей качества его руд с соответствующими показателями у охарактеризованных выше месторождений фоидного типа с таким же главным минералом.

Щелочногранитный тип вдвое превосходит по сумме ресурсов сиенитовый, но его доля в общем балансе оцененных ресурсов все равно очень небольшая. Половина ресурсов связана с месторождениями родинийского цикла. Относительно других циклов в этом типе он выделяется максимальными значениями С_REО, но минимальными X_Y+ и X_LnY (табл. 3). Однако даже эти самые низкие по типу значения X_Y+ и X_LnY заметно выше их величины в любом другом типе, кроме некоторых месторождений ионно-адсорбционного типа. Максимальные значения X_LnY установлены в наиболее древних представителях типа, образовавшихся в колумбийском цикле (табл. 3, фиг. 4 ). К сожалению, эти месторождения среди самых бедных по общему содержанию РЗЭ – параметру, который и в других объектах данного типа очень невысокий. Это же касается и среднего значения X_PrNd, являющегося самым низким по выборке и в общем ряду всех месторождений типа, демонстрирующего отчетливую обратную зависимость с X_LnY (фиг. 4 ).

Другим общим свойством месторождений данного типа, которое в горной промышленности чаще всего рассматривается как недостаток, является большая комплексность руд и необходимость параллельного извлечения Zr, Nb, Ta, а иногда и других компонентов (табл. 2), что существенно усложняет технологии переработки руд. Кроме того, большинство таких месторождений имеет повышенное содержание радиоактивных элементов, а в некоторых из них (Гурая, Джебель-Сайид) концентрации U рассматриваются как потенциально промышленные. Это обстоятельство дает соответствующее экологическое обременение при их возможной эксплуатации. Наименее радиоактивные руды установлены в месторождениях родинийского и амазийского циклов.

Субщелочногранитный тип – самый малочисленный: по два месторождения в колумбийском и родинийском циклах (табл. 2, табл. 3). При этом он занимает четвертое место по общему количеству ресурсов. В этом “повинен” исключительно Cu–Au–U–Ag гигант Олимпик-Дэм, послуживший главным прототипом для выделения железо-оксидного медь-золоторудного типа месторождений. Огромные ресурсы РЗЭ (43.7 млн т РЗО) сосредоточены практически в тех же контурах, что и добываемые сульфидные руды, но при обогащении вся редкоземельная минерализация уходит в хвосты. Такое положение вещей объясняется низкими содержаниями РЗЭ (С_REО = 0.42%) при относительно малых долях наиболее ценных РЗЭ (X_PrNd = 15.4%, X_LnY = 1.1%) и высокой дисперсности минералов-концентраторов (<50 мкм), что пока делает их извлечение нерентабельным (Ehrig et al., 2012).

В большинстве других объектов типа значения X_PrNd и X_LnY также низкие c самой малой их величиной в рудах месторождения Мэри-Кэтлин: 13.5% и рекордно низкие для всей выборки 0.1% соответственно (табл. 3; фиг. 4 ). Только самое небольшое по общим ресурсам месторождение Стенкампскрал с X_PrNd = 23.1% и X_LnY = 3.8% выбивается из этого ряда. В совокупности с аномально высоким суммарным содержанием РЗO (фиг. 2 ) это делает данное месторождение очень вероятным кандидатом на возобновление эксплуатации для получения РЗЭ в ближайшие годы (Harmer, Nex, 2016). Не считаются для этого препятствием, согласно имеющемуся проекту, даже издержки, связанные с высокой радиоактивностью главного минерала его руд монацита (7.9–8.6% ThO₂ и 0.08% U₃О₈ по Andreoli et al., 2014), которая в этом минерале на близком уровне зафиксирована только еще в некоторых россыпных месторождениях анализируемой выборки.

Фиг. 4.

Относительные доли наиболее дорогостоящих легких (Pr + Nd) и тяжелых (Ln_Y) лантаноидов в рудах месторождений выборки. Ось X_LnY имеет логарифмическую шкалу. Нумерация месторождений и условные обозначения аналогичны фиг. 2 . Остальные пояснения даны в тексте.

Россыпной тип является заведомо недооцененным по количеству ресурсов из-за уже описанной ториевой проблемы. Если бы ее не существовало, то вне всяких сомнений, его доля в суммарных ресурсах всей выборки, и особенно в ресурсах амазийского цикла, была бы более существенной, как роль в промышленном производстве РЗЭ. Со стороны других параметров качества минерального сырья этот тип месторождений вполне конкурентен, что особенно хорошо видно по показателям X_PrNd и X_LnY, которые в россыпных месторождениях в среднем даже выше, чем указано для руд в карбонатитах и корах их выветривания, включая и уже эксплуатируемые месторождения этих типов (табл. 3, фиг. 4 ). Россыпи с повышенным содержанием ксенотима, как например, Чарли-Крик и ВИМ-150, могут обеспечить еще более высокий, чем средний по типу, выход тяжелых лантаноидов, сопоставимый с рудами фоидного типа (табл. 3, фиг. 4 ).

Низкие значения С_REО в россыпных месторождениях амазийского цикла (табл. 3, фиг. 2 ) не являются большим недостатком ввиду относительной простоты обогащения нелитифицированных песков. Для модифицированных россыпей кенорского цикла этот недостаток компенсирует высокая стоимость их главного компонента – урана.

Ионно-адсорбционный тип также характеризуется низкими значениями С_REО. Но и в данном случае это не является существенным недостатком ввиду очень дешевой технологии извлечения РЗЭ из недр – настолько дешевой, что рентабельно эксплуатировать даже очень мелкие месторождения, которых на территории Китая выявлено уже несколько сотен, и отрабатываются они в основном небольшими артелями (Xie et al., 2016; Wang et al., 2018). Однако проводимое ужесточение экологического законодательства Китая для этого вида деятельности должно сместить фокус интереса к относительно крупным проектам, где дополнительные стоимостные издержки при добыче РЗЭ, возникающие из-за новых природоохранных ограничений, будет легче компенсировать (Wang et al., 2018).

Таких достаточно крупных объектов на настоящий момент известно четыре, и они составляют дискретный ряд от объекта с самой большой по выборке величиной X_PrNd = 35.6% при умеренно низком значении X_LnY = 4.8% (Сюньву) до объекта с очень большой величиной X_LnY = 30.6% при небольшом параметре X_PrNd = 8.1% (Лоннань). В результате этот тип демонстрирует максимальный среди всех типов разброс значений X_PrNd и один из самых больших разбросов значений X_LnY (табл. 3; фиг. 4 ). Причем даже минимальное по типу значение X_LnY выше, чем у более половины объектов выборки (фиг. 4 ).

Такие большие амплитуды имеют три потенциальные причины. Во-первых, специализация данного типа месторождений по РЗЭ зависит от подвергшегося выветриванию субстрата – его геохимическая специализация по РЗЭ в принципиальных чертах наследуется латеритной корой (Li et al., 2017; Pinto-Ward, 2017; Ram et al., 2019). Во-вторых, месторождения данного типа всегда имеют отрицательную аномалию церия, т.к. значительная доля последнего окисляется в верхних частях коры выветривания до четырехвалентного состояния и связывается, как и торий, в минералах типа церианита (Borst et al., 2020). В результате значительно увеличиваются доли других РЗЭ. Относительное уменьшение доли церия рассматривается как положительная черта ионных глин в силу и без того избыточного предложения этого элемента на рынке РЗЭ. В-третьих, существует тенденция к более длительной миграции иттриевых РЗЭ в корах выветривания, что приводит к относительному обогащению верхней части минерализованных зон рассматриваемого типа легкими РЗЭ (кроме церия), а нижней части – тяжелыми (Borst et al., 2020). В зависимости от длительности формирования коры выветривания степень этого разделения может меняться, что может сказаться и на характеристиках оконтуриваемой по данным геологоразведочных работ эксплуатационной зоны.

ОБСУЖДЕНИЕ ДАННЫХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Металлогения РЗЭ имеет достаточно позднее начало в геологической летописи нашей планеты – намного более позднее, чем у большинства других широко используемых промышленностью редких элементов. В кенорском суперконтинентальном цикле вообще не известно месторождений, в которых РЗЭ представляли бы главный экономический интерес. В эндогенных комплексах этого этапа геологического развития Земли установлены очень небольшие, бедные по содержаниям и при этом исключительно редкие аккумуляции РЗЭ в рудах циркония, имеющих возраст не древнее позднего неоархея. В экзогенных формациях кенорского цикла анализируемый нами вид минерального сырья получил ресурсную оценку, превышающую установленный для анализируемой выборки лимит в 100 тыс. т РЗО, только в единственном месторождении раннепалеопротерозойского возраста, являющемся представителем ураноносных модифицированных палеороссыпей.

Месторождения, в рудах которых РЗЭ представляют основную практическую ценность, известны только начиная с колумбийского цикла и выявлены во всех более поздних циклах. Параллельно увеличились количество и масштабы месторождений, в которых РЗЭ выступают в качестве важнейшего попутного вида минерального сырья для основного компонента руд (Nb, Zr, P и т.п.). Во всех четырех наиболее продуктивных на РЗЭ суперконтинентальных циклах (от колумбийского до амазийского) своих представителей имеют карбонатитовый, гипергенный в карбонатитах, сиенитовый и щелочногранитный типы месторождений. Фоидный тип представлен в колумбийском, родинийском и пангейском циклах, субщелочногранитный – в колумбийском и родинийском, а россыпной и ионно-адсорбционный – в амазийском. На оси геологического времени месторождения всех типов распределены очень неравномерно.

Карбонатитовый тип в металлогении РЗЭ является самым многообъектным в проанализированной выборке и составляет половину всех ресурсов в ней. Для типа в целом характерны высокие средневзвешенные значения С_REО и X_PrNd, но низкие X_Y+ и X_LnY. При этом существует тенденция к уменьшению доли месторождений с X_PrNd ≥ 20% от колумбийского цикла к амазийскому вплоть до появления в последнем месторождений, попадающих в число наиболее бедных по этому параметру объектов. Частота образования месторождений имеет отчетливую тенденцию к увеличению от раннего докембрия к кайнозою. Это хорошо коррелируется с общей тенденцией к интенсификации данного типа магматизма в земной коре в геологической истории.

Тип гипергенных месторождений в карбонатитах – второй по количеству месторождений и ресурсов РЗЭ. Его средневзвешенные характеристики руд принципиально схожи с собственно карбонатитовым типом с небольшими вариациями, но без эволюционной тенденции уменьшения X_PrNd. У этих двух типов также идентична и тенденция в изменении количества объектов при переходе от более ранних суперконтинентальных циклов к более поздним.

Совокупные ресурсы фоидного типа количественно сопоставимы с ресурсами гипергенного типа в карбонатитах, но отличаются от них намного меньшей величиной С_REО и несколько уступают им в величине X_PrNd, одновременно превосходя их значительно по уровню значений X_Y+ и X_LnY. В фоидном типе последние характеристики максимальны у месторождений с эвдиалитовыми рудами.

Сиенитовый тип имеет самое малое количество ресурсов РЗЭ по всей выборке. Числовые значения рассмотренных параметров качества руд для объектов этого типа находятся в промежутке между соответствующими параметрами карбонатитового и фоидного типов, но ближе к последнему. Наиболее сходны по параметрам сравнения эвдиалитовые руды из двух типов, но в сиенитовом типе такие руды встречаются реже.

Для месторождений щелочногранитного типа обычны низкие значения С_REО при маленькой величине X_PrNd. Вместе с тем, эти же руды характеризуются самыми большими величинами X_Y+ и X_LnY по всей выборке. Особенно высоки их значения в месторождениях колумбийского и пангейского циклов. С другой стороны, эти месторождения имеют высокую комплексность и повышенную радиоактивность руд (U–Th), что, несмотря на высокую удельную стоимость каждой тонны ресурсов, очень сильно снижает к ним практический интерес.

Субщелочногранитный тип наименее выразителен в числовых показателях качества руд. Все его месторождения, за единственным исключением, имеют очень низкие, вплоть до крайне низких, значения X_PrNd, X_Y+ и X_LnY.

Для месторождений россыпного типа характерны повышенные значения X_PrNd, а в некоторых случаях, когда доля ксенотима среди тяжелых минералов больше обычной, то и величина X_LnY может вызвать соответствующий практический интерес. Тем не менее, большие экологические издержки, связанные с высокой ториеносностью монацита россыпей, препятствуют более широкому освоению месторождений данного типа в мире и заставляют в большинстве случаев игнорировать их редкоземельный потенциал не только при добыче, но и при проведении геологоразведочных работ.

Ионно-адсорбционный тип характеризуется самыми низкими значениями С_REО и редко создает крупные аккумуляции РЗЭ. При этом они всегда демонстрируют отчетливую специализацию, как минимум, по одной из наиболее дорогостоящих на рынке групп РЗЭ. В совокупности с простотой технологии добычи это позволяет данному типу играть в производстве РЗЭ намного более значительную роль, чем в сырьевой базе.

У некоторых типов месторождений наблюдаются эволюционные тенденции в вариациях X_PrNd, X_Y+ и X_LnY , но вследствие того, что в каждом из суперконтинентальных циклов, кроме кенорского, формировались месторождения сразу нескольких металлогенических типов (от 4 до 6), то каких-то ярко выраженных тенденций в специализации отдельных циклов на определенные группы РЗЭ выявить не удалось.