Одна из крупнейших в мире щелочно-ультраосновных интрузий — Хибинский массив — содержит огромное количество фторапатита, являющегося основным сырьем для производства фосфорных удобрений. Строение массива довольно «пестрое». Слагающие его породы содержат фторапатит в разных концентрациях — от первых процентов до почти сплошной руды. Апатит-нефелиновые рудные тела имеют разные размеры — от нескольких метров до пары километров, мощность до 200 метров, представлены различными текстурными разновидностями. Таким образом, для разных участков массива могут применяться и разные способы добычи, и разные методы переработки руд, что заставляет функционирующие здесь горно-перерабатывающие предприятия применять новейшие научные достижения для повышения эффективности этой работы. Сотрудники Горного и Геологического институтов Кольского научного центра и Мурманского арктического государственного университета предложили использовать для оценки содержания фторапатита люминесцентные свойства основных и второстепенных минералов, слагающих апатит-нефелиновые руды и вмещающие породы Хибинского массива.
Хибины / ©Getty images
Для современного планирования горных работ применяют специализированные программы, которые позволяют создавать трехмерные модели расположения рудных тел и оценивать характеристики руды. Это планирование тем эффективнее, чем точнее информация о распределении полезной составляющей в массиве. Очень перспективно для этого изучение стенок буровзрывных скважин – оно позволяет выявлять изменение концентрации руды не только «на плоскости», но и по глубине залегания. Но для этого нужно выявить стабильный и надежный признак наличия в породе фторапатита. Например, для железорудных месторождений таким свойством является магнитная восприимчивость, с большой степенью достоверности указывающая на наличие и концентрацию в породе магнетита.
Сотрудники Горного и Геологического институтов Кольского научного центра и Мурманского арктического государственного университета предложили использовать для оценки содержания фторапатита люминесцентные свойства основных и второстепенных минералов, слагающих апатит-нефелиновые руды и вмещающие породы Хибинского массива. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Статья об этом опубликована в журнале Minerals.
Фторапатит обладает способностью люминесцировать – светиться под воздействием различных видов излучения (рентгеновского, ультрафиолетового). В более ранних работах описывалось успешное применение рентгеновского излучения для индикации этого минерала.
Наиболее перспективно применение УФ-излучения для возбуждения свечения апатита, что значительно упростит эксплуатацию оборудования, исключит воздействие ионизирующего излучения на работников, а также позволит создать портативные приборы для экспресс-обследования скважин. Ученые использовали отобранные на Коашвинском месторождении мономинеральные фракции основных (фторапатит, нефелин) и второстепенных (содалит, кальцит) минералов и выявили спектры люминесценции этих минералов.
В качестве источника УФ-излучения была специально разработана лампа с определенными спектральными характеристиками, собранная из доступных и дешевых компонентов, безопасная для окружающей среды. Исследование подтвердило, что фторапатит, содалит и кальцит светятся в ультрафиолете, однако разными цветами и с разной интенсивностью, что позволит определять наличие фторапатита по цвету и интенсивности люминесценции. На следующем этапе теми же методами будут изучены глыбы основных пород и руд хибинских месторождений. Источник УФ-излучения и видеодетектор будут модифицированы для работы в скважине. Планируют ученые также разработать специальное программное обеспечение для обработки информации с камеры.
