georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2023.3.10geores-49Research ArticleГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОИСК И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХGEOLOGICAL AND MINERALOGICAL RESEARCH, PROSPECTING AND EXPLORATION OF SOLID MINERAL DEPOSITSПсевдорутил-лейкоксен-кварцевые руды Тимана ‒ новый генетический вид титанового сырья: перспективы промышленного освоенияPseudorutile-leucoxene-quartz ores of Timan ‒ a new genetic type of titanium raw materials: prospects for industrial developmentМакеевА. Б.MakeyevA. B.

Александр Борисович Макеев – доктор геол.-минерал. наук, профессор, ведущий научный сотрудник Лаборатории геологии рудных месторождений

119017, Москва, Старомонетный пер., д. 35

Alexander B. Makeyev – Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), Professor, Leading Researcher, Laboratory of Ore Deposits Geology

35, Staromonetny Lane, Moscow, 119017

abmakeev@mail.ruСкубловС. Г.SkublovS. G.

Сергей Геннадьевич Скублов – доктор геол.-минерал. наук, профессор, главный научный сотрудник

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 2

Sergey G. Skublov – Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), Professor, Chief Researcher

2, Makarova nab., St. Petersburg, 199034

ГаланкинаО. Л.GalankinaO. L.

Ольга Леонидовна Галанкина – кандидат геол.-минерал. наук, ведущий научный сотрудник

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 2

Olga L. Galankina – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Leading Researcher

2, Makarova nab., St. Petersburg, 199034

ВасильевЕ. А.VasilievE. A.

Евгений Алексеевич Васильев – кандидат геол.-минерал. наук, ведущий научный сотрудник

199106, Санкт-Петербург, 21 линия, 2

Evgeny A. Vasiliev – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Leading Researcher

21 line, 2, St. Petersburg, 199106

КрасоткинаА. О.KrasotkinaA. O.

Анна Олеговна Красоткина – кандидат геол.-минерал. наук, руководитель проекта

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 2

Anna O. Krasotkina – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Project Manager

2, Makarova nab., St. Petersburg, 199034

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН РоссияРоссияInstitute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут геологии и геохронологии докембрия РАНРоссияInstitute of Geology and Geochronology of the Precambrian Russian Academy of SciencesRussian FederationСанкт-Петербургский горный университетРоссияSaint Petersburg Mining UniversityRussian Federation202306042024253163174Copyright © Макеев А.Б., Скублов С.Г., Галанкина О.Л., Васильев Е.А., Красоткина А.О., 20242024Макеев А.Б., Скублов С.Г., Галанкина О.Л., Васильев Е.А., Красоткина А.О.Makeyev A.B., Skublov S.G., Galankina O.L., Vasiliev E.A., Krasotkina A.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/49

Два крупнейших месторождения России – Ярегское и Пижемское – относятся к одному генетическому типу: гидротермально-метаморфические коренные месторождения. Они расположены в одной тиманской структуре на расстоянии не более 230 км друг от друга. По суммарным утвержденным запасам и прогнозным ресурсам диоксида титана ресурсы этих месторождений приближаются к 70% от общероссийских и составят в недалеком будущем основу используемого в России промышленного титанового сырья. В интересах технологической минералогии детально изучены морфологические особенности, внутреннее строение, химический состав зерен двух главных титановых минеральных фаз – лейкоксена и псевдорутила, полиморфы TiO2 , а также состав минеральных микровключений в этих фазах. В Институте геологии и геохронологии докембрия РАН методом SEM-EDS проанализированы составы всех минеральных фаз в полированных препаратах лейкоксена и псевдорутила, получено 147 химических анализов в точке (диаметр зонда – 2–3 мкм) и сканированием по площади (20×20 мкм) множество изображений полированных зерен анатаза, лейкоксена и псевдорутила. В самих зернах лейкоксена в виде включений диагностировано и охарактеризовано 12 минеральных фаз: псевдорутил, рутил, анатаз, кварц, гидромусковит-иллит, каолинит, сидерит, циркон, ксенотим, пирит, флоренсит, монацит и куларит. Полиморфы TiO2 заверены рамановской спектроскопией и рентгенодифракционным анализом. Получены новые подтверждения того, что превращение ильменита в лейкоксен происходит гидротермальным путем через промежуточные фазы ‒ Fe-рутил и псевдорутил; показано укрупнение кристалликов рутила в самом зерне лейкоксена; нахождение вторичных кристаллов сидерита, флоренсита и других внутри изученных зерен.

The two largest deposits of Russia – Yaregskoye and Pizhemskoye belong to the same genetic type; hydrothermal-metamorphic indigenous deposits. They are located in the same Timan structure at a distance of no more than 230 km from each other. According to the total approved reserves and forecast resources of titanium dioxide, they are approaching 60% of the all-Russian and will form the basis of industrial titanium raw materials used in Russia in the near future. In the interests of technological mineralogy, morphological features, internal structure, chemical composition of grains of the two main titanium mineral phases ‒ leucoxene and pseudorutile, TiO2 polymorphs, as well as the composition of mineral microinclusions in these phases have been studied in detail. The compositions of all mineral phases in polished preparations of leucoxene and pseudorutile were analyzed by SEM-EDS method at the Institute of Geology and Geochronology of the Precambrian of the RAS, 147 chemical analyses were obtained at the point (3 µk) and many images of polished grains of anatase, leucoxene and pseudorutile were scanned over the area (20×20 µk). In the leucoxene grains themselves, 12 mineral phases were diagnosed and characterized in the form of inclusions: pseudorutile, rutile, anatase, quartz, hydromuscovite-illite, kaolinite, siderite, zircon, xenotime, pyrite, florencite, monazite and kularite. TiO2 polymorphs are verified by Raman spectroscopy and X-ray diffraction analysis. New evidence has been obtained that the transformation of ilmenite into leucoxene occurs hydrothermally through intermediate phases ‒ Fe-rutile and pseudorutile; the enlargement of rutile crystals in the leucoxene grain itself is shown; the presence of secondary crystals of siderite, florencite and others inside the studied grains.

Пижемское месторождениеЯрегское месторождениегидротермально-метаморфогенный генезислейкоксенпсевдорутилрутиланатазPizhemskoye depositYaregskoye deposithydrothermal metamorphogenic genesisleucoxenepseudorutilerutileanataseНастоящее исследование выполнено в рамках тем НИР ИГЕМ РАН (№ FMMN-2021-0005) и ИГГД РАН (№ FMUW-2022-0005), аналитические работы были поддержаны РФФИ (проект 19-35-60001).This study was carried out within the framework of the research topics of IGEM RAS (no. FMMN-2021-0005) and IGG RAS (No. FMUW-2022-0005), analytical work was supported by RFBR (grant 19-35-60001). The reported study was funded by RFBR, project number 19-35-60001.ReferencesБелая Е.А., Викторов В.В., Жеребцов Д.А., Колмогорцев А.М. (2018). Влияние оксидов d-элементов на фазовое превращение анатаз-рутил. Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия», 10(1), с. 5–16. https://doi.org/10.14529/chem180101Belaya E.A., Viktorov V.V., Zherebtsov D.A., Kolmogortsev A.M. (2018). Effect of d-element oxides on the anatase – rutile phase transformation. Vestnik YuUrGU. Seriya “Khimiya” = Bulletin of South Ural State University. Ser.“Chemistry”, 10(1), pp. 5–16. (In Russ.) https://doi.org/10.14529/chem180101Быховский Л.З., Ремизова Л.И. (2021). Возможности обеспечения российской промышленности титановым сырьем. Титан, (1), с. 4–13.Byhovsky L.Z., Remizova L.I. (2021). Possibilities for providing Russian industry with titanium raw materials. Titan, (1), pp. 4–13. (In Russ.)Красоткина А.О., Скублов С.Г., Кузнецов А.Б., Макеев А.Б., Астафьев Б.Ю., Воинова О.А. (2020). Первые данные о возрасте (U–Pb, SHRIMP-II) и составе циркона из уникального Ярегского нефтетитанового месторождения (Южный Тиман). Докл. Рос. Акад. наук. Науки о Земле, 495(2), с. 9–17. https://doi.org/10.31857/S2686739720120063Gates-Rector S., Blanton T. (2019). The Powder Diffraction File: A Quality Materials Characterization Database. Powder Diffr., 34(4), pp. 352–360. https://doi.org/10.1017/S0885715619000812Лютоев В.П., Макеев А.Б. (2019). Оценка качества магнитных концентратов титановых руд Пижемского месторождения с позиции технологической минералогии. Известия вузов. Геология и разведка, (3), с. 31–41. https://doi.org/10.32454/0016-7762-2019-3-31-42Krasotkina A.O., Skublov S.G., Kuznetsov A.B., Makeyev A.B., Astafjev B.Yu., Voinova O.A. (2020). First data on the age (U-Pb, SHRIMP-II) and composition of zircon from the unique Yarega oil–titanium deposit, South Timan. Doklady Earth Sci., 495(2), pp. 872–879. https://doi.org/10.31857/S2686739720120063Макеев А.Б. (2016). Типоморфные особенности минералов титановых руд Пижемского месторождения. Минералогия, (1), с. 24–49.Lyutoev V.P., Makeyev A.B. (2019). Assessment of the quality of the magnetic concentrates of the titanium ores at Pizhemskoye deposit from the point of view of the technological mineralogy. Izvestiya vuzov. Geologiya i razvedka = Proceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration, (3), pp. 31–41. (In Russ.) https://doi.org/10.32454/0016-7762-2019-3-31-42Макеев А.Б. (2021). Пижемское титановое месторождение новый объект ближайшего освоения в Арктической зоне России. Арктика: экология и экономика, 11(4), с. 541–556. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2021-4-541-556.Makeyev A.B. (2016). Typomorphic features of minerals of titanium ores of the Pizhemskoye deposit. Mineralogiya = Mineralogy, (1), pp. 24–49. (In Russ.)Макеев А.Б., Борисовский С.Е., Красоткина А.О. (2020). Химический состав и возраст монацита и куларита из титановых руд Пижемского и Ярегского месторождений (Средний и Южный Тиман). Георесурсы, 22(1), c. 22–31. https://doi.org/10.18599/grs.2020.1.22-31Makeyev A.B. (2021). The Pizhemskoe titanium deposit is a new object of the nearest development in the Arctic zone of Russia. Arktika: ekologiya i ekonomika = Arctic: Ecology and Economy, 11(4), pp. 541–556. (In Russ.) https://doi.org/10.25283/2223-4594-2021-4-541-556Макеев А.Б., Брянчанинова Н.И., Красоткина А.О. (2022). Уникальные титановые месторождения Тимана: проблемы генезиса и возраста. Записки Горного института, 255, с. 275–289. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.32Makeyev A.B., Borisovsky S.E., Krasotkina A.O. (2020). The chemical composition and age of monazite and kularite from titanium ore of Pizhemskoye and Yarega deposits (Middle and Southern Timan). Georesursy = Georesources, 22(1), pp. 22–31. https://doi.org/10.18599/grs.2020.1.22-31Макеев А.Б., Красоткина А.О., Скублов С.Г. (2016). Геохимия и U-Pb-возраст циркона Пижемского титанового месторождения (Средний Тиман). Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН, (5), с. 38–52. https://doi.org/10.19110/2221-1381-2016-5-38-52Makeyev A.B., Bryanchaninova N.I., Krasotkina A.O. (2022). Unique titanium Deposits of Timan: genesis and age issues. Journal of Mining Institute, (255), pp. 275–289. https://doi.org/10.19110/2221-1381-2016-5-38-52Макеев А.Б. Лютоев В.П. (2015). Спектроскопия в технологической минералогии. Минеральный состав концентратов титановых руд Пижемского месторождения (Средний Тиман). Обогащение руд, (5), с. 33–41. https://doi.org/10.17580/or.2015.05.06Makeyev A.B., Krasotkina A.O., Skublov S.G. (2016). Geochemistry and U-Pb-age of zircon from Pizhemskoe titanium deposit (Middle Timan). Vestnik IG Komi SC UB RAS = Vestnik of Geosciences, (5), pp. 38–52. (In Russ.) https://doi.org/10.19110/2221-1381-2016-5-38-52Первушин Н.Г., Корюков В.Н., Миронов С.Е., Пегушин А.А., Сторожев М.В., Банщикова Н.А. (2012). О перспективном комплексном освоении Ярегского нефтетитанового месторождения. Инновации в материаловедении и металлургии: Материалы I Междунар. интерактив. науч.-практ. конф. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, Ч. 2, с. 133–139.Makeyev A.B., Lyutoev V.P. (2015). Spectroscopy in technological mineralogy. Mineral composition of titanium ore concentrates of the Pizhma deposit (Middle Timan). Obogashchenie Rud, (5), pp. 33–41. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/or.2015.05.06Способ переработки кварц-лейкоксеновых концентратов с получением искусственного пористого рутила, синтетического игольчатого волластонита и прокаленного кварцевого песка. Садыхов Г.Б., Анисонян К.Г., Заблоцкая Ю.В., Олюнина Т.В., Копьёв Д.Ю., Балмаев Б.Г., Макеев А.Б. Патент на изобретение 2779624 C1, 12.09.2022. Заявка № 2021134186 от 23.11.2021.Makeyev B.A., Makeyev A.B. (2011). Rare earth and strontium aluminophosphates from the Vol-Vym ridge of the Middle Timan. Geology of Ore Deposits, 53(7), pp. 657–662. https://doi.org/10.1134/S1075701511070129Скублов С.Г., Красоткина А.О., Макеев А.Б., Галанкина О.Л. (2022а). Редкоэлементный состав титановых фаз лейкоксен-кварцевых руд Ярегского нефтетитанового месторождения, Южный Тиман. Записки РМО, 151(2), с. 36–52. DOI: 10.31857/S0869605522020058Makeyev A.B., Skublov S.G. (2016). Y–REE-Rich zircons of the Timan region: Geochemistry and economic significance. Geochemistry International, 54(9), pp. 788–794. https://doi.org/10.1134/S0016702916080073Скублов С.Г., Макеев А.Б., Красоткина А.О., Борисовский С.Е., Ли С.-Х., Ли Ч.-Л. (2022б). Изотопно-геохимические особенности циркона из Пижемского титанового месторождения (Средний Тиман) как отражение гидротермальных процессов. Геохимия, 67(9), с. 807–829. DOI: 10.31857/S0016752522090060Method for processing quartz-leucoxene concentrates to produce artificial porous rutile, synthetic needle wollastonite and calcined quartz sand (2022). Sadykhov G.B., Anisonian K.G., Zablotskaia I.V., Oliunina T.V., Kopev D.I., Balmaev B.G., Makeyev A.B. Patent 2779624 C1. Registration date: 12.09.2022. (In Russ.)Тигунов Л.П., Быховский Л.З., Зубков Л.Б. (2005). Титановые руды России: состояние и перспективы освоения. М.: РИЦ ВИМС, 104 с.Pervushin N.G., Koryukov V.N., Mironov S.E., Pegushin A.A., Storozhev M.V., Banshchikova N.A. (2012). On the prospective comprehensive development of the Yarega oil-titanium deposit. Proc. 1st Int. Interactive Sci.- Pract. Conf.: Innovations in Material Science and Metallurgy. Yekaterinburg: Ural Federal University, Part 2, pp. 133–139. (In Russ.)Швецова И.В. (1975). Минералогия лейкоксена Ярегского месторождения. Л.: Наука, 127 с.Rietveld H.M. (1969). A profile refinement method for nuclear and magnetic structures. Journal of Applied Crystallography, 2, pp. 65‒71. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558Gates-Rector S., Blanton T. (2019). The Powder Diffraction File: A Quality Materials Characterization Database. Powder Diffr., 34(4), pp. 352–360. https://doi.org/10.1017/S0885715619000812Sadykhov G.B., Kopyev D.Y., Anisonyan K.G., Zablotskaya Ju.V., Olyunina T.V., Balmaev B.G., Makeyev A.B. (2021). Mineralogical and technological features of the titanium-bearing sandstones of the Pizhemskoye deposit. Russian Metallurgy (Metally), (9), pp. 1143–1154. https://doi.org/10.1134/S0036029521090147Makeyev B.A., Makeyev A.B. (2011). Rare earth and strontium aluminophosphates from the Vol-Vym ridge of the Middle Timan. Geology of Ore Deposits, 53(7), pp. 657–662. DOI: 10.1134/S1075701511070129Shvetsova I.V. (1975). Mineralogy of leucoxene of the Yareg deposit. Leningrad: Nauka, 127 p. (In Russ.)Makeyev A.B., Skublov S.G. (2016). Y–REE-Rich zircons of the Timan region: Geochemistry and economic significance. Geochemistry International, 54(9), pp. 788–794. https://doi.org/10.1134/S0016702916080073Skublov S.G., Krasotkina A.O., Makeyev A.B., Galankina O.L. (2022a). Trace element composition of titanium phases of leucoxene-quartz ores from the Yarega oil–titanium deposit, South Timan. Zapiski RMO = Proc. Russian Miner. Soc., 151(2), pp. 36–52. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0869605522020058Rietveld H.M. (1969). A profile refinement method for nuclear and magnetic structures. Journal of Applied Crystallography, 2, pp. 65‒71. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558Skublov S.G., Makeyev A.B., Krasotkina A.O., Borisovskiy S.E., Li X.H., Li Q.L. (2022b). Isotopic and Geochemical Features of Zircon from the Pizhemskoye Titanium Deposit (Middle Timan) as a Reflection of Hydrothermal Processes. Geochem. Int., (60), pp. 809–829. https://doi.org/10.1134/S0016702922090063Sadykhov G.B., Kopyev D.Y., Anisonyan K.G., Zablotskaya Ju.V., Olyunina T.V., Balmaev B.G., Makeyev A.B. (2021). Mineralogical and technological features of the titanium-bearing sandstones of the Pizhemskoye deposit. Russian Metallurgy (Metally), (9), pp. 1143–1154. https://doi.org/10.1134/S0036029521090147Tigunov L.P., Bykhovskiy L.Z., Zubkov L.B. (2005). Titanium ores of Russia: state and development prospects. Mineral Raw Materials: GeologicalEconomic Series. Moscow: Izd. VIMS, no. 17, 104 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.