Как вода помогает вольфраму собираться в рудные месторождения
30 июля 2026 г.
Учёные Института экспериментальной минералогии им. академика Д. С. Коржинского РАН и Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН экспериментально исследовали, как давление, щёлочность расплава и присутствие воды влияют на поведение вольфрамита ((Fe,Mn)WO4).
Результаты, опубликованные в Doklady Earth Sciences, показывают, какие условия помогают вольфраму накапливаться в магме и создают предпосылки для последующего образования руд.
Вольфрам нужен там, где материалы должны выдерживать экстремальные температуры и механические нагрузки. Его используют в жаропрочных деталях авиационной и космической техники, электронике, энергетике, а в составе твёрдых сплавов – в режущих и буровых инструментах. Полноценно заменить вольфрам сложно: он сочетает самую высокую температуру плавления среди металлов с высокой плотностью, твёрдостью и износостойкостью.
Большинство вольфрамовых месторождений связано с гранитами. По мере остывания и кристаллизации магмы вода, щелочные элементы и вольфрам концентрируются в остаточном расплаве. Затем металл может перейти во флюид, перемещаться по трещинам и отлагаться в виде рудных минералов. Однако для образования месторождения концентрация вольфрама должна стать достаточно высокой.
Эксперименты проводили при температуре 1100 °C и давлениях 1 и 4 кбар. В платиновые ампулы помещали гранитное стекло разной щёлочности и природный вольфрамит. Одни опыты выполняли в сухих условиях, в другие системы добавляли 10 мас. % воды. Эксперименты продолжались пять суток, после чего состав полученных стёкол и новых минеральных фаз исследовали на электронном микроскопе.
В сухих системах при давлении 1 кбар с ростом щёлочности расплава содержание (WO3) увеличивалось с 1,6 до 2,0 мас. %. При 4 кбар концентрация вольфрама была значительно выше и достигала 3,3–6,3 мас. %. Однако часть металла при этом связывалась с натрием и калием, образуя самостоятельные щелочные вольфраматы состава, близкого к ((Na,K)2WO4).
Наиболее яркий результат был получен в присутствии воды. Однородный расплав разделялся с образованием микроскопических капель, резко обогащённых вольфрамом. Авторы интерпретируют эту структуру как эмульсию из несмешивающихся силикатной и вольфраматной жидкостей. Содержание (WO3) в закалённых образцах достигало около 5 мас. % при 1 кбар и 12 мас. % при 4 кбар – такой расплав уже можно считать рудоносным.
Исследование позволяет предложить возможный сценарий образования вольфрамовых руд. На поздних стадиях кристаллизации гранитной магмы металл накапливается в микрокаплях водно-солевой жидкости, содержащей вольфраматы натрия и калия. Затем эта обогащённая фаза может отделиться от расплава и перейти во флюид. Взаимодействуя с железом и марганцем во вмещающих породах, он образует ферберит (FeWO4) и гюбнерит (MnWO4) – основные минералы вольфрамовых руд.
Таким образом, вода может играть ключевую роль в концентрировании вольфрама: она помогает металлу отделиться от силикатного расплава и создаёт условия для дальнейшего формирования месторождения.
Авторы: к.г.-м.н. Н. И. Сук, д.г.-м.н. А. Р. Котельников, академик РАН Н. С. Бортников.
Источник: ИЭМ РАН.