Локальные обстановки формирования комплексных прибрежно-морских россыпей в осадочном чехле платформ: На примере месторождений "Центральное" и "Обуховское" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.11, кандидат геолого-минералогических наук Бардеева, Евгения Георгиевна

• Бардеева, Евгения Георгиевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Бардеева, Евгения Георгиевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение

1. Условия формирования комплексных прибрежно-морских россыпей (ПМР) и их роль в минерально-сырьевой базе

титана и циркония

1.1. Общие предпосылки формирования и размещения

комплексных ПМР

1.2. Комплексные ПМР современных побережий

1.3. Ископаемые комплексные ПМР в осадочном чехле

платформ

1.4. Центрально-Русский район Восточно-Европейской платформы -крупнейший район развития ископаемых

титано-циркониевых ПМР

2. Принципы и методы реконструкции локальных палеогеографических обстановок формирования комплексных ПМР

3. Условия формирования Центральн0го титано-циркониевого россыпного месторождения

3.1. Общие сведения о месторождении

3.2. Этапы формирования месторождения Центральное

3.2.1. Предсеноманское время (предрудный этап)

3.2.2. Сеноманское время (этап прибрежно-морского рос-сыпеобразования)

3.2.3. Постсеноманское-предсантонское время (пострудный этап).

3.3. Распределение минеральныхассоциаций и некоторые типоморфные

свойства рудных минералов как отражение обстановок

россыпеобразования

3.3.1. Площадная изменчивость ассоциаций рудных минералов

3.3.2. Распределение рудных минералов в разрезе рудного пласта

3.3.3. Глауконит как индикатор литорального генезиса россыпи

3.3.4. Изменчивость составов ильменитов

3.3.5. Морфология и микротопография россыпеобразующих минералов ( на примере зерен кварца и циркона)

3.4. Геологическая модель россыпного месторождения

Центральное

Выводы

4. Локальные палеообстановки, контролирующие размещение крупных ископаемых титано-циркониевых россыпей

4.1. Комплексные ископаемые ПМР приливно-оФливных берегов (опыт палеореконструкций на примере Обуховского россыпного месторождения)

4.2. Типовые палеообстановки, контролирующие размещение

комплексных ПМР тяжелых минералов

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Локальные обстановки формирования комплексных прибрежно-морских россыпей в осадочном чехле платформ: На примере месторождений "Центральное" и "Обуховское"»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Под комплексными редкометалльно-титановыми (титано-циркониевыми) россыпями понимаются полиминеральные россыпи, главными полезными компонентами которых являются минералы титана (ильменит, рутил, лейкоксен) и циркония (циркон), а попутными могут быть редкоземельные фосфаты и различные алюмосиликаты (силлиманит, дистен, ставролит, гранат, эпидот). Полезными компонентами этих россыпей являются и минералы легкой фракции - кварц, полевые шпаты, глауконит, а также глинистая фракция.

Комплексные россыпные месторождения прибрежно-морского генезиса .являются важнейшим промышленным типом месторождений титана и циркония во всем мире. Из них добывается около 75% ильменита, практически весь рутил и 95% циркона. В странах СНГ комплексные прибрежно-морские россыпи (ПМР) заключают около 35% запасов ильменита и лейкоксена, 80% запасов циркона, почти все запасы рутила. Этот тип месторождений является ведущим источником получения ильменитовых концентратов и единственным источником получения рутиловых и цирконовых концентратов. Основными достоинствами комплексных ильменит-рутил-цирконовых ПМР являются (Быховский, Зубков, 1996ь 19962):

- Достаточно широкое распространение и их приуроченность к прибрежно-морским и мелководным отложениям широкого возрастного диапазона;

- Повышенное содержание ТЮ2 (55-65%) в ильменитовых концентратах при низких содержаниях шлакообразующих примесей (БЮг, А^Оз, MgO и др.), что делает их наиболее пригодными для получения титанового шлака и титановой губки;

- Наличие в промышленных концентрациях таких дефицитных материалов как рутил и циркон (в том числе нерадиоактивного циркона, идущего на керамическое сырье);

- . Высококомплексный состав - присутствие в промышленных' кондициях ставролита, силлиманита, граната, глауконита, хромита, монацита, ксенотима, а

также золота, которые при обогащении могут быть выделены в самостоятельные концентраты. Промышленное значение имеет и нерудная составляющая продуктивных отложений - кварц, каолин, глины, а нередко и породы вскрыши, которые могут использоваться как местное строительное сырье (силикатный кирпич, стекольное производство и др.).

Недостатками этого типа месторождений следует считать повышенное содержание хрома и хромоформных примесей в ильменитовых концентратах (по сравнению с ильменитами из кор выветривания и россыпей, связанных с анортозитовыми массивами), повышенную (в отдельных месторождениях) радиоактивность цирконовых концентратов. Кроме того, все комплексные титано-циркониевые россыпные месторождения России и других стран СНГ (Украины, Казахстана) относятся к формации ископаемых россыпей. Как -правило, они являются погребенными и их отработка требует вскрышных работ. Обычно эти россыпи отличаются несколько более бедными содержаниями рудных минералов по сравнению с аналогичными по генезису россыпями современных берегов, и достаточно высокая рентабельность отработки подобных месторождений может быть достигнута лишь при реализации нерудной части песков (глауконит, кварц, каолин), а также пород вскрыши на местном рынке.

В бывшем Советском Союзе производство титана и циркона характеризовалось высокой степенью интеграции. Их добыча и обогащение осуществлялось на Украине, плавка титановых шлаков в России и на Украине, а производство титановой губки - в России, Казахстане и на Украине и т.п. Распад СССР привел к дезинтеграции единых промышленных комплексов по трем различным независимым государствам (Россия, Украина, Казахстан), в результате чего встал вопрос о развитии в России собственной базы этих видов сырья.

Между тем Россия по запасом и ресурсам титановых минералов и циркона в ископаемых россыпях занимает одно из первых мест в мире.

Постановка проблемы. Титановые минералы и циркон представляют собой важнейшие виды сырья для многих отраслей промышленности. На зарубежном рынке потребность в них покрывается за счет широко распространенных и богатых по запасам современных комплексных редкометалльно-титановых (титано-циркониевых) ПМР, известных на побережьях Атлантического,

Индийского и Тихого океана (Восточное побережье Северной и Южной Америки, Восточное побережье Южной Африки и побережья Мадагаскара, оба побережья Индии, Восточное и Западное побережья Австралии), а также по побережьям окраинных и внутриконтинентальных морей (ПМР Китая, Вьетнама, Средиземного моря и Северной Европы) (Аксенов, 1972; Айнемер, Коншин, 1982; Тареева, 1992, и др.).

На территории бывшего СССР подобные современные россыпи отсутствуют. Поиск и изучение древних высокозрелых кварцевых терригенных осадочных формаций - аналогов современных морских океанических побережий пассивных континентальных окраин, привели в период 50-60 годов к открытию крупных ПМР в осадочном чехле Восточно-Европейской платформы и Западно-Сибирской низменности. Исследования И.ИМалышева, С.И.Гурвича, Г.С.Момджи, -С.Н.Цымбала, Ю.АПолканова, АМ.Болотова, А.А.Тарасова, И.Е.Секретарева, В.А.Казаринова, В.А.Блинова, Н.В.Хмара и многих других позволили уже к середине 60-х годов создать сырьевую базу комплексных ПМР и начать отработку одного из указанных месторождений - Самотканского на территории Украины (с 1961 г.).

В основу концепции поиска ископаемых ПМР были положены:

Г:

принадлежность изучаемого района к региональным стабильным структурам типа платформ, плит; - наличие в его пределах зрелых в минералогическом отношении терригенных песчаных формаций, содержащих пачки олигомиктовых и мономиктовых кварцевых песков прибрежно-морского (дельтового) генезиса; - повторяемость эпох возможного россыпеобразования; - а в пределах конкретной площади приуроченность отложений к одной или нескольким эпохам установленного россыпеобразования и к выдержанным по мощности и простиранию литолого-фациальным разностям осадков, являющихся аналогами современных россыпевмещающих толщ. Учитывались также приуроченность к склонам прогибов и синеклиз, обрамлению сводов, зонам валов, характер разреза потенциально продуктивной толщи, характер береговой линии палеобассейна (Гурвич и др., 1964; Гурвич, Болотов, 1968; Россыпные месорождения титана ...., 1976, и др.). Вместе с тем, в ходе этих палеореконструкций локальные обстановки формирования ПМР часто не подвергались детальному анализу и описывались такими понятиями как "пляжевая зона", "подводный склон",

"дельтовая обстановка", тогда как именно локальная обстановка формирования влияет на конфигурацию, внутреннюю структуру и продуктивность россыпного месторождения тяжелых минералов, на параметры рудных залежей и пластов, их взаиморасположение. Из современных ПМР видно, что сами месторождения закономерно приурочены к лишь отдельным локальным участкам берега с присущими только этим участкам гидродинамическим режимом,

геоморфологическими и литолого-фациальными чертами. С другой стороны, развитое в пределах определенного участка берега россыпное месторождение могло сформироваться в иной палеодинамической обстановке, отличавшейся от наблюдаемой в настоящее время. Поэтому именно определение локальных палеообстановок, благоприятных для образования ПМР тяжелых минералов, а также анализ локальных факторов, влияющих на их размер и запасы, могут •дать ответ при определении масштаба палеореконструкций ископаемых ПМР.

Выбор объектов исследования. В качестве объектов исследования были выбраны комплексные титано-циркониевые россыпи осадочного чехла ВосточноЕвропейской платформы и Северного Казахстана. Основным изучаемым объектом послужило комплексное титано-циркониевое россыпное

месторождение Центральное в Тамбовской области, принадлежащее к верхнемеловой осадочной формации. Месторождение находится на территории экономически развитого района, что дает возможность реализации не только основных продуктов добычи, но и попутных - на местном рынке, и рассматривается в качестве первоочередного объекта для промышленной отработки. На протяжении последних лет месторождение является постоянным предметом интереса различных иностранных и отечественных инвесторов, здесь продолжаются работы по уточнению разведочных данных и определению технологических свойств рудных песков. Важная особенность россыпи -присутствие в ней фосфоритов и попутная золотоносность песков. Россыпь также хорошо изучена с точки зрения региональной палеогеографии и геологии. В качестве дополнительных объектов были привлечены данные по соседнему Кирсановскому месторождению, принадлежащему к той же осадочной формации, а также россыпные проявления расположенной западнее Липецко-Скопинской зоны с развитием россыпей нижнемеловой осадочной формации (Лев-Толстовское, Волчье). На вышеперечисленных объектах в составе

лаборатории россыпей автором проводились полевые исследования и сбор материала. Для более широких сопоставлений привлечены также данные по других объектам, в частности по Обуховскому россыпному месторождению в Северном Казахстане.

Цель и задачи работы. С целью определения возможностей и значения детальных палеореконструкций обстановок формирования применительно к ископаемым комплексным титано-циркониевым ПМР в данной работе поставлены следующие задачи:

- Выявить локальные особенности обстановок формирования и факторы, определяющие морфологию, литологический и минеральный состав, размер россыпи и распределение тяжелых минералов;

- Путем обобщения изученного в рамках работы материала выделить локальные единицы побережья, в которых возможно формирование повышенных (промышленных) концентраций тяжелых рудных минералов по сравнению с аналогичными рядовыми рудопроявлениями;

На примере выбранных объектов изучить зависимость концентраций и распределения полезных минералов от приуроченности к различным литологическим фациям и от локальных факторов предрудного, рудного и пострудного этапов; V

Для решения поставленных задач было выполнено следующее:

изучены данные по объектам исследования (по фондовым материалам); проанализированы данные ситового и минерального анализа рудной составляющей продуктивных отложений, характер распределения, морфология зерен и типоморфные свойства основных рудных минералов; изучены литолого-фациальный состав, текстуры и структуру продуктивных осадков;

на основании этих данных реконструированы обстановки, характеризующие до-, син- и пострудные этапы развития и влияние этих обстановок на концентрацию, распределение и сохранность тяжелых минералов; полученные данные проинтерпретированы в виде серии крупномасштабных карт, блок-диаграмм, диаграмм распределения минералов тяжелой фракции и т.п., дающих представление о процессах развития и преобразования россыпи.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с помощью комплекса методов: сравнительно-описательного, природных аналогий, литологического, морфоструктурного и геоморфологического анализов. Для изучения состава рудных песков и отдельных минералов были также использованы минералого-геохимические методы исследования: количественный (зерна ильменита из 7 проб по разрезу (навеска 60 г. по каждой пробе) - пробы отбирались по смене состава песков) и полуколичественный спектральный анализы (глауконит, неразделенные пески, отобранные по разрезу через 0,5м - 13 проб), метод электронной микроскопии (14800 зерен кварца и 300 зерен циркона, отобранных из 7 проб по разрезу). Для выявления минералогической зональности и главных тенденций изменчивости минеральных ассоциаций и уровня неоднородности минерального поля россыпи Центральной была применена статистическая обработка данных по методу главных компонент (159 усредненных проб и 1769 проб по рудным разрезам).

В основу работы положены полевые исследования автора в составе группы россыпей лаборатории рудных месторождений ИГЕМ РАН на территории Тамбовской, Липецкой и Воронежской областей по изучению разновозрастных титано-циркониевых россыпей в рамках программы "Русская платформа". Кроме того, в качестве источника «сходных данных были использованы производственные отчеты и фондовые материалы по титано-циркониевым россыпям Русской платформы, предоставленные фондами ЦРГЦ, первичные данные и отчет группы россыпей по Обуховскому россыпному месторождению в Кокчетавской области, а также многочисленные опубликованные данные по отечественным и зарубежным титано-циркониевым россыпным месторождениям.

Защищаемые положения:

1. Объектами реконструкций для ископаемых титано-циркониевых месторождений являются факторы, определяющие локальную позицию и внутреннюю структуру месторождения: тип палеоберега и его морфология, энергия волновых и приливно-отливных процессов, локальные конседиментационные структуры, наложенные пострудные процессы.

2. Впервые доказанный субаэральный этап развития Центрального месторождения, отмеченный перевеванием рудных песков, проявился в

распределении рудных минералов (ильменит, рутил, циркон и др.) и их типоморфных свойствах (морфология и микротопография, химический состав).

3. Геологическая модель Центрального месторождения основана на изучении локальных конседиментационных структур, литодинамического режима в пределах авандельты, син- и пострудных тектонических деформациях, влиянии позднейших субаэральных процессов.

4. Локальная позиция и структура ископаемых титано-циркониевых россыпей определяются едиными в литодинамическом отношении участками палеоберега с автономным динамическим режимом и балансом наносов ( сектора аккмумулятивных палеоберегов, аккумулятивные дуги абразионно-аккумулятивных палеоберегов, островные мелководья, палеодельты).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Определены и апробированы на выбранных объектах принципы локального палеогеографического анализа при оценке ископаемых титано-циркониевых россыпей.

2. В результате проведенных палеореконструкций уточнены эволюционные модели изученных месторождений, прежде всего Центрального и Обуховского, в том числе влияние таких факторов, как палеогидродинамический режим, влияние син- и пострудных деформаций, наложенные процессы субаэральных этапов, на структуру месторождений.

3. Для Обуховского россыпного месторождения доказано существование палеорежима приливно-отливных берегов и формирование россыпей в условиях маршевого берега, что для ископаемых титано-циркониевых россыпей сделано впервые.

4. Для Центрального россыпного месторождения впервые приведены доказательства континентального перерыва между сеноманским и сантонским слоями и роль связанных с этим этапом субаэральных, прежде всего эоловых, процессов в формировании структуры сеноманского рудного пласта. Обоснованные факты, свидетельствующие об этих процессах, приводятся для ископаемых титано-циркониевых россыпей впервые.

Практические результаты работы состоят в обосновании значения и конкретных направлений локальных палеореконструкций при изучении ископаемых титано-циркониевых россыпей. Результаты работы могут применяться: а) при детальном изучении известных месторождений на стадии их разведки или при переоценке - для уточнения внутренней структуря месторождения в целом и отдельных рудных тел и залежей; б) при ревизии старых россыпных районов и в новых россыпных районах , при выделении потенциально перспективных площадей на основе знания возможных типов палеообстановок, характеризующихся наибольшим сочетанием факторов, необходимых для формирования крупных россыпных месторождений.

Апробация результатов Результаты работы частично вошли в виде главы в отчет ИГЕМ РАН по теме "Локальные обстановки и факторы -формирования крупных россыпных месторождений" (за 1991-1994 гг.) и частично - в отчет по проекту РФФИ № 96-05-66197 "Теория формирования крупных и суперкрупных россыпных месторождений". По теме диссертации автором опубликовано 8 статей, основные результаты и отдельные положения работы докладывались на международном совещании "Закономерности эволюции земной коры" (Санкт-Петербург, 1996), XI международном совещании "Важнейшие промышленные типы россыпей и месторождений кор выветривания, технология оценки и освоения" (Дубна, 1997), 6-м международном совещании "Fluvial Sedimentology" (Кейптаун, 1997), международном симпозиуме «Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редких металлов России в XXI веке ( Москва, 1998).

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 113 страниц, 8 таблиц, 40 рисунков в виде схем и карт, фотографий, графиков, разрезов. Список литературы включает 86 наименований, в том числе 10 иностранных.

Первая, вводная глава содержит общую характеристику титано-циркониевых россыпей как крупнейшего минерального и промышленного класса россыпных месторождений, а также характеристику Центрально-Русского района ВосточноЕвропейской россыпной провинции, где располагается главный объект исследования - месторождение Центральное. Вторая глава обосновывает

использованные в работе принципы и методы палеогеографического анализа. Третья глава содержит подробную характеристику Центрального россыпного месторождения; в ней изложены результаты детального изучения внутренней структуры месторождения и роли различных факторов, ее определяющих; завершается глава геологической моделью месторождения. В четвертой главе, на примере Обуховского месторождения и некоторых других объектов, показаны возможные варианты обстановок формирования ископаемых титано-циркониевых россыпей и проведено их сопоставление с современными аналогами.

Работа выполнена в ИГЕМ РАН под научным руководством доктора геолого-минералогических наук Наталии Георгиевны Патык-Кара, которой автор приносит глубокую благодарность за постоянное внимание, помощь и -консультации. Автор также благодарит сотрудников ИГЕМ РАН академика Н.А.Шило, член.корр. Ю.Г.Сафонова, к.г.-м.н. Л.В.Спорыхину, к.г.-м.н. Б.А.Богатырева и к.г.-м.н. А.Д.Генкина за ценные советы и критические замечания на завершающем этапе работы; к.г.-м.н Н.В.Гореликову, к.г.-м.н. М.В.Косолапову, А.Г.Шевелева и Г.Л.Стесика за помощь и поддержку, к.г.-м.н. В.Е.Борисовского и к.г.-м.н. А.В.Мохова за аналитические исследования, коллектив обогатителей ИГЕМа за помощь при обработке материала, а также в.н.с. ГИРЕДМЕТ к.г.-м.н. Л.Б.Зубкова за предоставленные пробы по месторождениям и в.н.с. ЦНИГРИ к.т.н. И.А.Чижову за помощь при математической обработке данных. Отдельную благодарность автор выражает главному геологу ГУЦР А.А.Ширшову за предоставление льготной возможности пользования фондовыми материалами, а также руководству и геологам ОАО ГГП "Тамбовгеология" за консультации и помощь при работе на объекте.

Особую благодарность автор приносит М.А.Бардеевой за терпение, понимание и поддержку в процессе подготовки работы.

1. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПРИБРЕЖНО-МОРСКИХ РОССЫПЕЙ

Под комплексными прибрежно-морскими россыпями понимаются полиминеральные россыпи, образующиеся в предфронтальной зоне пляжа (или на литорали, по Н.А.Шило (1985) на открытых океанических или морских побережьях, характеризующихся волновой деятельностью с преобладанием волнения типа зыби (Айнемер,Коншин, 1982). При изменениях уровня морского бассейна они могут переходить в пляжевые и приподнятые террасовые россыпи, отражающие колебания береговой линии, и подвергаться субаэральной переработке (дюнные россыпи) (Gardner, 1955).

Главными полезными компонентами таких полиминеральных россыпей являются минералы титана и редких металлов (циркония, главным образом, и редких земель) - отсюда их название «редкометалльно-титановые», или «титан-циркониевые» россыпи. Попутными минералами могут быть хромшпинелиды, редкоземельные фосфаты - монацит и ксенотим, силлиманит, ставролит, эпидот, муассанит, гранат, турмалин, а также тонкое и мелкое золото и мелкие алмазы. Легкая фракция представлена кварцем, полевыми шпатами, глауконитом. Главная генетическая особенность таких месторождений заключается в том, что минеральный состав россыпей формируется за счет разных источников питания, а ассоциация самих минералов определяется набором следующих свойств - высокой химической устойчивостью, высокой абразивной прочностью, умеренной плотностью - 3.24.7 г/см3и мелкой размерностью (обычно в пределах -0.1+0.04 мм). Эти свойства определяют сходную миграционную способность, близкую гидравлическую крупность и вероятную возможность накапливаться в одной литогенетической обстановке в отложениях определенной крупности (Словарь по геологии россыпей, 1985). К числу наиболее устойчивых россыпеобразующих минералов комплексных ПМР относятся- циркон, рутил, лейкоксенизированный ильменит, лейкоксен, монацит, ксенотим, силлиманит, дистен и кварц. К минералам промежуточной устойчивости относятся гранат-

альмандин, сфен, эпидот, апатит. Неустойчивые минералы, такие как амфиболы, пироксены, гранаты (кроме альмандина), магнетит, встречаются в комплексных ПМР редко и свидетельствуют об особых условиях питания.

В отечественной литературе данные россыпи обозначаются как по минеральному составу - титано-циркониевые, комплексные титано-рутил-циркониевые, по сырьевой составляющей - редкометалльные титано-циркониевые, так и по генетическому признаку - региональные россыпи (Веклич,1979), россыпи дальнего переноса и переотложения (Херасков, Потемкин, Спицын,1960), аллохтонные (Гурвич,1968), прибрежно-морские россыпи (Нестеренко, 1977). В иностранной литературе помимо названия, отражающего минеральный состав, rutile-zircon placers, применяется термин «heavy mineral deposits", отражающий главное свойство этих месторождений -их высокую полиминеральность.

Наиболее фундаментальные исследования в этой области, кроме вышеперечисленных авторов, принадлежат в СССР Малышеву A.A., Трохачеву П.А., Момджи Г.С., Цымбалу С.Н., Полканову Ю.А., Болотову A.M., Карташеву A.A., Фролову В.В., Шанцеру Е.В., Сигову А.П., Невесскому E.H., Трофимову B.C., Зубкову Л.Б., Блинову В.А., Абулевич В.К., Жердевой А.Н. и многим другим. Среди зарубежных Авторов видное место занимают Dimanche F., Force E.R., Gardner Т.Е., Grosz A., Hertz N., Stanaway К., и другие.

1.1. ОБЩИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗМЕЩЕНИЯ

КОМПЛЕКСНЫХ ПМР

Прибрежно-морские россыпи возникают под действием волн прибоя, прилива, отлива и морских вдольбереговых течений за счет выветрелого материала, поступающего с суши (реки, площадной снос, перемыв ранее существовавших отложений) или за счет разрушения коренных береговых уступов (Трофимов, 1960). Источники питания ПМР имеют региональный характер, представлены двумя основными группами пород - разнообразные по составу кристаллические породы (роль играет не столько повышенное содержание в них окислов рутила и циркона, а объем переработанных пород и

степень их проработки и высвобождения рудных минералов) и осадочные формации, содержащие россыпеобразующие тяжелые минералы в рассеянном или концентрированном состояниях, называемые промежуточными коллекторами (Гурвич, Болотов, 1968). В соответствии с этими различиями выделены два типа продуктивных титаноносных осадочных формаций -первичные (за счет кор выветривания кристаллических пород) и вторичные (перемыв ранее сформировавшихся отложений) (Момджи, 1960,1964). При достижении переносимым материалом береговой линии начинается усиленная и постоянная сепарация минералов по плотности, крупности, прочности.

На данном этапе наиболее важными факторами накопления россыпеобразующих минералов являются наличие участка (участков) побережья, благоприятных для осадконакопления, стабильность и продолжительность •самого процесса седиментации. На формирование значительных по объему осадочных толщ сильное влияние оказывает ряд факторов, среди которых выделяются глобальные и региональные (Аксенов, 1972; Невесский,1976; и другие).

К глобальным факторам относятся тектонические движения окраинных зон

континента, изменения характера и темпа колебания уровня океана, изменения

Г:

климата. К региональным - региональные тектонические (в том числе и неотектонические) движения, смена области питания бассейна, изменение морфологии береговой зоны и шельфа, динамического режима > среды переноса и отложения осадков. Неодинаковость степени влияния и сочетания этих факторов связываются с глобальной неоднородностью Земли и Мирового океана. Это тектоническая неоднородность (наличие пассивных и активных окраин континентов), климатическая и литогенетическая зональности (гумидная, аридная, перигляциальная), гидродинамическая зональность (побережья штормовых поясов и побережья, подверженные волнению типа зыби или слабому волновому воздействию, наличие приливно-отливной деятельности). Сочетания этих неоднородностей обеспечивают упорядоченный или неупорядоченный тип седиментогенеза. Упорядоченное развитие приводит к возникновению хорошо механически дифференцированных толщ осадков с узким гранулометрическим спектром и отчетливыми фациальными границами,

что благоприятно для образования повышенных концентраций тяжелых минералов.

Простейшая типизация россыпей прибрежной зоны (Гурвич, 1978) сводится к выделению среди них основных четырех типов - пляжевых, донных, подводных дельт и эоловых, которые в зависимости от последующего тектонического режима могут занимать различное гипсометрическое положение относительно современного уровня моря. В древних россыпях практически отсутствуют границы между этими подтипами россыпей, многократное смещение береговой линии приводит к появлению смешанных типов. Особенно резко это проявляется при завершении трансгрессивных циклов, приводящих к захоронению дельтовых россыпей с последующим преобразованием в донные и пляжевые.

Пляжевые ПМР образуются в волноприбойной зоне между уровнями .прилива и отлива, вытянуты вдоль береговой полосы. Формирование продуктивных отложений и перемещение их вдоль берега зависят от направления и силы господствующих ветров и морских течений. Важным является направление ветра - вдоль берега или под острым углом к берегу - благодаря этому возникают прибрежные течения (поверхностные воды движутся по ветру, а донные - в обратном направлении). При этом происходит размыв донных осадков и вынос их в более глубокие части 'бассейна. Решающими факторами являются очертания береговой линии и направление преобладающего волнения - то есть, ряд определенных участков, характеризующихся потоком наносов определенного направления.

Россыпи подводных дельт формируются в областях мелкого шельфа, их образование связано с перемывом терригенного материала в сложной гидродинамической обстановке, в условиях поступательного речного потока (область морского дельтового течения), приливно-отливных перемещений вод и колебательных движений волноприбойного характера. Обычно это залежи сложных очертаний - серии лентовидных, извилистых, местами овальных тел, создающих в общем контуре форму "метлы". После перемыва дельтовых россыпей в их подводной части они в различной степени преобразуются в пляжевые или донные. Часто принадлежность их к данному генетическому типу

подчеркивается приуроченностью высоких концентраций к низам разреза (отражает перемыв продуктивных отложений в условиях трансгрессии).

Донные россыпи образуются при транспортировке и перемыве терригенного материала морскими течениями. Источником продуктивного материала во многих случаях служат дельтовые и пляжевые россыпи. Донные россыпи отличаются высокими концентрациями рудных минералов. Морфологически это пластообразные, линзовидные залежи, прослеживающиеся вдоль береговой линии на значительные расстояния. Залегание близко к горизонтальному, нередко обнажаются овражно-балочной сетью.

Эоловые (дюнные) россыпи возникают на открытых участках побережья при наличии достаточных' масс песка, их формирование в большой степени определяется направлением, силой и постоянностью ветра. Содержание рудных „минералов в дюнах ниже, чем в пляжевых или донных россыпях. Для возникновения россыпей данного типа наиболее благоприятны прибрежные участки бассейнов в пределах впадения в них рек, площади размыва морем терригенных осадков, районы морских дельт' и примыкающие к ним участки, на которых развиты донные течения.

В общем случае, для возникновения и последующего формирования ПМР тяжелых минералов необходимо:* 1) наличие региональных коренных источников, содержащих полезные минералы (основные компоненты комплексных титано-циркониевых россыпей представлены минералами, широко распространенными в изверженных и метаморфических породах в качестве акцессорных минералов); 2) наличие глубоко проработанных площадных кор химического выветривания (что обеспечивает значительный объем материала и высвобождение минералов малой размерности); 3) дальний перенос и многократное переотложение материала (в т.ч. из промежуточных коллекторов) (обеспечивает лучшее высвобождение и сепарацию по плотности, крупности и твердости); 4) наличие бассейна седиментации, в котором осуществляется окончательная сепарация материала по гидравлической крупности; 5) стабильный тектонический режим территории до-, во время и после формирования ПМР, что обеспечивает равномерное поступление терригенного материала в" бассейн, а также лучшую сепарацию (отложения периода активных тектонических

движений сохраняют значительный объем неустойчивых и промежуточных минералов, в отложениях относительного тектонического покоя неустойчивые минералы практически отсутствуют, а промежуточные встречаются в подчиненных количествах), а в постседиментационный этап - сохранность отложений; 6) стабильный гидродинамический режим (направление ветров, вдольбереговые течения, приливно-отливная деятельность, характер волнений -зыбь, штормовые или слабые волновые).

1.2. КОМПЛЕКСНЫЕ ПМР СОВРЕМЕННЫХ ПОБЕРЕЖИЙ

Современными россыпями принято считать россыпи, формировавшиеся в пределах береговых линий, стабилизировавшихся с позднего плейстоцена •вплоть до настоящего времени. ПМР и связанные с ними промышленные месторождения ильменита, циркона, рутила, монацита, золота, алмазов широко распространены в шельфовых зонах и прослеживаются вдоль окраин всех континентов (Айнемер, Коншин., 1982).

На современных побережьях и в верхней зоне шельфа Мирового океана выделяются два типа провинций прибрежного россыпеобразования - с упорядоченным и неупорядоченным седиментогенезом (рис.1). Первые характеризуются пологим береговым склоном, умеренным поступлением осадочного материала, относительной завершенностью абразионно-аккумулятивного процесса. Возникающие при этом аккумулятивные формы имеют высокую сортировку материала и четкую пространственную гранулометрическую зональность. Это провинции с развитием комплексных ПМР.

Ко второму типу провинций относятся побережья с крутым профилем дна, с возвышенными абрадируемыми берегами, нередко с интенсивным питанием. В этих условиях материал, поступающий в береговую зону, не успевает перерабатываться и накапливается в виде узких зон, характеризующихся низкой степенью дифференцированности осадков. В этих условиях известны только россыпи ближнего сноса, имеющие как правило мономинеральный состав (золотоносные, оловоносные, хромитовые, титаномагнетитовые).

Рис.1. Размещение четвертичных прибрежно-морских россыпей Мира (Айнемер. Коншин, 1982). 1 -россыпи.

Рис. 2. Древние береговые линии южной части Атлантической прибрежной равнины и связанные с ними россыпные месторождения тяжелых минералов (Станвей, 1996). 1 - речные долины; 2 - береговые уступы: а - главный, б - локальные: 3 - системы береговых валов. Цифрами обозначены россыпные месторождения: I - Трайл Ридж, П - Джексонвилл, III -Грин Кав Спрингс.

Большая часть промышленных комплексных россыпных месторождений прибрежно-морского генезиса приурочена к типу выровненных аккумулятивных берегов открытых океанических побережий, которые отвечают завершающей (зрелой) стадии развития береговой зоны с волнением типа зыби. Это месторождения восточного побережья Австралии (Gardner, 1972; Колотухина и др., 1974), Атлантического побережья США (Stanaway,1992; Force, 1991; Grosz, ,1997), юго-западного побережья Индии (Суреш Бабу, 1990; Тареева, 1992)]. С берегами этого типа связаны также многие россыпи Африки, Европы, Центральной Америки (см. рис.1).

Типичным примером таких провинций может служить Восточная титановая провинция Северной ' Америки, протягивающаяся от п-ва Флорида до Вирджинии и имеющая возраст россыпей от плиоценовых до современных .(Stanaway, 1992) . Источниками россыпей служат промежуточные коллекторы -терригенные палеозойские и мезозойские породы Аппалач и прибрежной равнины. Россыпи здесь отвечают трем уровням стояния береговой линии, наиболее удаленная от берега и наиболее высокая из них отвечает уровню максимальной трансгрессии (плиоцен) (рис.2). Ильменитовые и рутиловые россыпи меньших масштабов и более низких содержаний возникают также и в системах пляжевых баров и дельтовых выступов регрессивной стадии.

Часть выровненных берегов, тем не менее, наряду с аккумулятивными формами имеет значительные по протяженности абразионные участки. Иногда по мере выработки перед фронтом отступившего берега достаточно широкой абразионной террасы разрушение берега приостанавливается, клифы отмирают и перед ними возникает широкий пляж, а затем и аккумулятивная терраса. К таким берегам приурочены месторождения тяжелых минералов Атлантического побережья (см. рис.1).

Сравнительно малочисленная часть россыпных месторождений относится к активно выравнивающимся берегам, которые прошли менее длительный путь развития, но отличаются интенсивным аккумулятивно-абразионным процессом и глубокой дифференциацией прибрежных отложений. С такими берегами связаны россыпные месторождения Тихоокеанского побережья США, северовосточного побережья Шри Ланки, Австралии и Новой Зеландии, а также россыпи , развитые у берегов Китая и о.Тайвань (Тан Циксин и ли Рихуи, 1995).

В некоторых случаях оказываются продуктивными дельтовые берега (черные пески дельты Нила).

Менее благоприятны для россыпеобразования побережья внутриконтинентальных морей (Балтийское, Средиземное, Черное, Азовское моря)(Айнемер,Коншин,1982). Важнейшими полезными компонентами, входящими в состав пляжевых или подводных россыпей являются ильменит, рутил, магнетит, циркон, лейкоксен, гранат, а источниками их являлись как более древние осадочные россыпеносные формации (юрско-меловые), так и продукты деятельности покровного оледенения. Россыпи Балтийского моря находятся в зоне активной волновой деятельности и являются россыпями слоя волновой переработки,, кроме них известны пляжевые россыпи. В прибрежной части Азовского моря известны россыпепроявления циркона, ильменита, рутила, лейкоксена. Накопление тяжелых минералов происходило непосредственно в волноприбойной зоне - на пляже и в полосе подводных валов. Местами прибрежные отложения обогащены тяжелыми минералами за счет эоловых процессов (Аксенов и др., 1969).

Ледниковые и водноледниковые образования явились также источником питания россыпей тяжелых минералов Терского берега в Белом море; подобные россыпи отличаются весьма высокой долей неустойчивых минералов и присутствием в * повышенных количествах лопарита, поспт-упавшего с Ловозерского массива (Евзеров, 1987). Признаки россыпного оруденения выявлены и в ряде мест современного берега и на шельфе Черного моря, они связаны с погребенными морскими и дельтовыми отложениями. Россыпи и россыпепроявления тяжелых минералов обнаружены на пляже и подводном береговом склоне Аральского и Каспийского морей. На пляже существенные концентрации минералов образуются на отдельных аккумулятивных участках берега, у дистальных и корневых частей кос и баров. У абразионных берегов титано-циркониевые минералы не встречаются. В общем случае можно сказать, что наибольшее количество современных титано-циркониевых ПМР побережий внутриконтинентальных морей приурочено непосредственно к волноприбойной зоне - пляжам, береговым и подводным валам.

1.3. ИСКОПАЕМЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ПМР В ОСАДОЧНОМ ЧЕХЛЕ

ПЛАТФОРМ

Под ископаемыми прибрежно-морскими россыпями понимаются россыпи, сформировавшиеся в период с докембрия до неогена, их образование связано с имевшими место эпохами стабилизации тектонических процессов, обеспечивавших интенсивные и достаточно длительные периоды корообразования при последующем выносе из них освобожденных минералов. Данные месторождения приурочены к пассивным палеошельфам преимущественно мезо-кайнозойского возраста и залегают в платформенном чехле древних щитов • и плит (Гурвич, Казаринов, Хмара,1964). Положение ископаемых ПМР никак не связано с положением современной береговой »линии.

В зарубежных странах комплексные ПМР располагаются на открытых океанических побережьях экваториальных и низких широт, где современная климатическая обстановка способствует развитию кор химического выветривания, благоприятный гидродинамический и тектонический режимы. На побережьях морей, омывавших территорию территории СССР, подобные обстановки, благоприятные для современного прибрежно-морского россыпеобразования тяжелых минералов, отсутствуют, в результате чего интенсивные поиски аналогичных образований промышленной значимости не увенчались успехом. И лишь обращение к древним аналогам этих обстановок -эпохам формирования олигомиктовых кварцевых и кварц-глауконитовых песчаных толщ морских терригенных песчано-глинистых формаций в осадочном чехле платформ с применением палеогеографического анализа привело, к выявлению в конце 50-х - начале 60-х годов ряда крупных комплексных ископаемых редко металльно-титановых (титано-циркониевых) ПМР .

Описывая их позицию по отношению к другим редкометалльным россыпям С.И.Гурвич (1978) противопоставлял две группы россыпей, различающиеся по источникам питания и условиям формирования: аллохтонные (региональные) и автохтонные (локальные). К первой группе принадлежат россыпи циркона, редкоземельных и титановых минералов, формирование которых связано с

продуктивными формациями региональных кор химического выветривания с переменным количеством устойчивых минералов, т.е. рассматриваемые нами объекты. При последующей транспортировке и многократном переотложении эти минералы образуют комплексные россыпи на значительном удалении (сотни км.) от источников питания.

В отличие от них, россыпи второй группы (касситерита, тантало-ниобиевых и вольфрамовых и редкоземельных минералов) формируются только вблизи локальных источников питания определенных формационных типов.

Комплексные редкометалльно-титановые россыпи имеют региональные источники питания, которые могут быть представлены двумя основными группами пород. Первичные источники - разнообразные по составу кристаллические породы, содержащие циркон, рутил, ильменит, ставролит, кианит, турмалин в качестве акцессориев или в виде рассеянной минерализации. Вторичные источники представляют собой различные терригенные осадочные породы (формации), содержащие россыпеобразующие рудные минералы в рассеянном или концентрированном состоянии и служащие промежуточными коллекторами для более молодых россыпей. В соответствии с этими различиями, отражающими (. эволюцию рудного вещества при его поступлении в комплексные ПМР, Г.С.Момджи было введено представление о двух типах продуктивных титаноносных осадочных формаций (1964) -соответственно первичных и вторичных. В работах И.С.Гурвича эти различия рассмотрены через призму выделения двух типов районов комплексных ПМР. Районы первого типа - это обрамление щитов и выступов складчатого основания, где питание россыпей осуществляется в значительной мере за счет непосредственного размыва коры выветривания кристаллических пород (россыпи склонов Украинского щита, северное обрамление Кокчетавской глыбы). Районы второго типа - это склоны платформенных структур -прогибов, синеклиз, обрамление валов, зоны валов и пологих дислокаций, где перемываются терригенные формации - промежуточные коллектора (большинство комплексных ПМР Русской плиты).

На территории СНГ в целом и в том числе в пределах ВосточноЕвропейской платформы, проявилось восемь основных эпох образования

титано-циркониевых ПМР, из них семь - древние: верхнедевонская (Тиманский и Воронежский россыпные районы), нижнекаменоугольная, визейская (потенциально россыпеносные Московская синеклиза, Воронежский район), среднеюрская (бассейны побережья Балтики, Токмовского свода, бассейны Канско-Тасеевский и Иркутский, потенциально россыпеносные зоны Лено-Вилюйской впадины), нижнемеловая (россыпные бассейны Московской синеклизы, Липецко-Скопинской и Калининградской зон, потенциально россыпеносная зона Хатангского прогиба), верхнемеловая (россыпные бассейны Конско-Ялынской впадины, Могилевского, Тамбовского, Брянского и Чулымо-Енисейского районов, потенциально россыпеносные зоны Чулымо-Енисейского и Сым-Дубчесского районов), палеогеновая (обширные бассейны запада Русской платформы, юго-запада Западно-Сибирской плиты), неогеновая (районы Амуро-Зейской впадины, Северного Кавказа, Левобережный и Правобережный районы Днепра) (Россыпные месторождения титана..., 1976; Гурвич, 1978; Россыпные месторождения России ..., 1997, и др.) (рис.3).

Известны также докембрийские метаморфизованные россыпепроявления: песчаники каратауской серии, кварциты землепахнинской свиты на Кольском полуострове, рутилиты Кокчетавской глыбы, рутил-гем^гитовые кварциты Южного Урала (Башкирский и Уралтауский антиклинории) (Чайка, 1965; Негруца, 1994; Россыпные месторождения России..., 1997).

1.4. ЦЕНТРАЛЬНО-РУССКИЙ РАЙОН ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ - КРУПНЕЙШИЙ РАЙОН ИСКОПАЕМЫХ ТИТАНО-

ЦИРКОНИЕВЫХ ПМР

Восточно-Европейская платформа является крупнейшей провинцией развития комплексных редкометалльно-титановых россыпей, где этот процесс возобновлялся, по крайней мере, семикратно, причем развитие прибрежно-морского россыпеобразования в отдельные эпохи контролировалось положением платформы в системе, древних континентов, в целом, смещаясь в южном направлении, определив общую зональность размещения рудных районов с разновозрастными россыпными формациями, о чем писал С.И.Гурвич (1964, 1978). Всего на ней в пределах бывшего СССР могут быть

— , , _ 7, ^

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения», Бардеева, Евгения Георгиевна

ВЫВОДЫ

Таким образом:

1. Центральное месторождение титано-циркониевых песков является типичной палеороссыпью и принадлежит ископаемой россыпной формации платформенного чехла, связанной с высокозрелыми олигомиктовыми (кварцевыми, полевошпат-кварцевыми, глауконит-кварцевыми) песчаными формациями, накапливавшимися в прибрежной и литоральной зонах окраинных морей. Оно относится к одной из наиболее высокопродуктивных россыпных формаций Восточно-Европейской платформы - верхнемеловой, отличительной особенностью которой является ее фосфоритоносность. В составе месторождения присутствуют как сеноманские, так и сантонские продуктивные пачки (обе фосфоритоносны), однако основные запасы месторождения связаны с сеноманским продуктивным горизонтом, а сантонский пласт в значительной мере уничтожен эрозией.

2. Региональная позиция Центрального .месторождения определяется его положением в северо-западной части сеноманского осадочного бассейна, трансгрессировавшего из области Прикаспийской синеклизы и Скифской плиты в область Днепровско-Донецкрй синеклизы - на западе и по Пензенско-Муромскому и Рязанскому прогибам распространявшегося севернее широты Москвы. Однако в регрессивную фазу, которой и отвечает возникновение сеноманских россыпей Пензенско-Муромского прогиба (Рассказовский россыпной район) граница бассейна располагалась восточнее Воронежского и Орловско-Тамбовского свода. Локальная позиция Центрального месторождения определялась его расположением в авандельте крупной водной артерии, дренировавшей обширную северную сушу. По-видимому, нижняя часть этой речной системы занимала территорию осушенного в период регрессии пролива, ранее занимавшего Рязанский прогиб. Регрессия вызвала удлинение главной долины, но основной снос материала и поступление рудных минералов происходило с северной суши, из области Московской синеклизы, где размывались более древние терригенные породы; в низовьях реки перемывались также ранее отложенные меловые осадки.

3. Положение россыпи в области авандельты крупной артерии объясняет многие характерные черты ее строения: изометричные, а не линейные контуры россыпи, отсутствие каких-либо признаков субпараллельного залегания рудных тел, относительно равномерное распределение концентраций рудных минералов в плане.

4. Формирование предсантонской части Центрального месторождения происходило в два этапа: 1) сеноманский, когда в отмелой литоральной зоне был сформирован рудный пласт собственно прибрежно-морского генезиса, и 2) постсеноманский- преднижнесантонский (турон-коньяк,? ), когда «первичный» рудный пласт подвергся существенной субаэральной, преимущественно ветровой переработке. Общий объем рудных песков этой субаэральной части месторождения составляет до 20% нижнего продуктивного пласта Центрального месторождения, предсантонской россыпи. Это позволяет считать, что этап континентального развития, разделявший сеноманский и сантонский слои на Центральном месторождении, сыграл важнейшую роль в его формировании и определил многие важнейшие черты внутренней структуры (рельеф кровли пласта, сохранность продуктивных песков собственно литорального происхождения, распределение мощностей, типы продуктивного разреза).

5. На примере Центрального россыпного месторождения можно видеть, что геолого-эволюционные модели ископаемых ПМР в осадочном чехле платформ учитывают, помимо региональных факторов, характер локальных конседиментационных структур, литодинамический режим в пределах обособленного в динамическом отношении участка берега - в данном случае авандельты, син- и пострудные тектонические деформации, влияние наложенных субаэральных процессов.

4. ЛОКАЛЬНЫЕ ПАЛЕООБСТАНОВКИ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ РАЗМЕЩЕНИЕ КРУПНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ТИТАНО-ЦИРКОНИЕВЫХ

РОССЫПЕЙ

В начале работы (глава 1) были рассмотрены региональные условия, благоприятные для образования россыпных концентраций тяжелых минералов в прибрежно-морской зоне водных бассейнов. В предыдущей главе 3 были рассмотрены локальные обстановки формирования Центрального россыпного месторождения смешанного дельтово-литорального генезиса с последующей ветровой переработкой и методы их идентификации. В настоящем разделе работы будут приведены другие примеры, показывающие возможности детальных , палеореконструкций ископаемых титано-циркониевых россыпей с выделением факторов, наложивших отпечаток на их индивидуальные особенности.

4.1. КОМПЛЕКСНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ПМР ПРИЛИВНО-ОТЛИВНЫХ БЕРЕГОВ (ОПЫТ ПАЛЕОРЕКОНСТРУКЦИЙ НА

ПРИМЕРЕ ОБУХОВСКОГО РОССЫПНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ)

Одним из таких объектов было' детально изученное группой россыпей ИГЕМ Обуховское россыпное месторождение титано-циркониевых песков в

Северном Казахстане (Отчеты ИГЕМ., 1991, 1995; Патык-Кара, Колодочко,

1994). Месторождение расположено в северном обрамлении Кокчетавской глыбы в отложениях эоцен-олигоценового возраста (чеганская свита). Особенностями месторождения являются сложная структура россыпного поля, присутствие трех рудных горизонтов, отвечающих разным трансгрессивно-регрессивным циклам развития бассейна, ильменит-цирконовый состав россыпей (сотношение циркон-ильменит-рутил+лейкокен 4-6:1,5-1:1 соответственно), тонкозернистый состав рудных песков (доминирующий класс -0,1+0,074мм составляет до51% рудных песков, -0,063+0,004 - до28%) (данные Кокчетавской ГРЭ) Тонкозернистый характер песков в сочетании со спонголитовым составом отдельных горизонтов, позволил предположить, что основная часть россыпи была сформирована в условиях мелководья, в относительно низкоэнергетической обстановке. Предположительно пляжевые фации, образованные крупно-среднезернистыми песками, занимают подчиненное положение, они приурочены, в основном, к средней части разреза нижней продуктивной толщи и сохранились локально в виде линз (иногда до 7-12м мощности).

Обуховская группа россыпей состоит из трех разобщенных участков -собственно Обуховского - на северо-востоке, Горьковского - на северо-западе и Северного - на юге. Все они являются частями когда-то единого россыпного поля, деформированного и расчлененного позднейшими эрозионными процессами. В разрезе собственно Обуховского участка выделяются три продуктивные пачки песков: нижние пески, лежащие непосредственно на относительно неровной поверхности выветрелых коренных пород; средние пески, имеющие наиболее широкое распространение и залегающие с размывом как на глинистых прослоях и песках различной зернистости, так и на выветрелом коренном ложе; верхние пески, сохранившиеся локально (рис.36).

Одним из характерных элементов разреза Обуховской россыпи является развитый практически по всей площади месторождения так называемый ложный плотик" в основании среднего продуктивного горизонта выдержанный горизонт зеленовато-серых глин с карманами размыва, который может служить одним из реперов при восстановлении палеообстановки формирования месторождения. Подобный, но менее выдержанный прослой глин образует также подошву верхнего продуктивного горизонта. При всей своей выдержанности "ложный плотик" - довольно сложно построенное геологическое тело, которое на отдельных участках месторождения меняет свое строение. По данным Кокчетавской ГРЭ, полученным при изучении стенок карьера, ложный плотик может быть представлен следующими разновидностями: а) горизонтом маломощных (0,25-0,5м) гидрослюдисто-каолинитовых глин, разделяющих тонкозернистые пески нижнего и среднего горизонтов; либо б) более мощным горизонтом тех же глин, заключающим тонкие линзы, прослои и шлиры тонкозернистых песков, обогащенных рудными минералами; либо в) аналогичными глинами, но с линзами и прослоями гравийников и даже мелких галечников; либо г) тонким переслаиванием тонкозернистых песков и глин с характерной флазерной слоистостью; либо д) поверхностью размыва глин, с карманами, выполненными слаборудоносными тонкозернистыми песками со сложной текстурой, следами оползания и течения;

ЮЗ

Рис.36. Фрагмент разреза Обуховской россыпи (по данным Кокчетавской ГРЭ, 1989 г.) 1 - а - глины, б - суглинки; 2 - пески а - тонкозернистые, б - среднезернистые, в -; грубозернистые; 3 - глинистые прослои, подстилающие пески рудных горизонтов; 4 - рудные .пласты; 5 - коренные породы; 6 - границы - а - стратиграфические, б - фациальные.

Рис.37. Характер залегания среднего продуктивного горизонта Обуховской россыпи на «ложном плотике» (по данным проходки опытного карьера и шурфов; Кокчетавская ГРЭ, 1987 г.) «Ложный плотик» представлен: А - горизонтом светло-зеленых глин мощностью 0,5-2,5 м.; Б -горизонтом светло-зеленых глин с прослоями и линзами мелко-, тонкозернистых песков (часто с содержанием полезных минералов); В - горизонтом светло-зеленых глин с прослоями крупнозернистых песков, галечников; Г - тонким переслаиванием тонкозернистых песков и глин с характерной флазерной слоистостью; Д - поверхностью размыва глин, с карманами, выполненными слаборудоносными тонкозернистыми песками, перекрытых глинистым прослоем мощностью 5-10 см; Е - горизонтом грубозернистых песков; Ж - границей размыва между нижними и верхними песками. 1 - пески рудных горизонтов. часто последние, в свою очередь, перекрыты глинистым прослоем мощностью 5-10см; либо е) горизонтом грубозернистых песков (рис.37). В некоторых скважинах "ложный плотик" отсутствует.

На участках, где нижние пески выклиниваются, глины «ложного плотика» могут непосредственно ложиться на кору выветривания коренного цоколя. Все эти признаки свидетельствуют о генетической связи «ложного плотика» со средней продуктивной пачкой, базальным горизонтом которой он является.

Граница, отделяющая «ложный плотик» от залегающих выше песков среднего рудного горизонта, как правило, четкая, однако на отдельных участках, как указывалось выше, в основании рудного горизонта имеет место тонкое переслаивание глин и песков. Следует также отметить наличие карманов размыва, выполненных песками, некоторые из которых достигают глубины 0,5м, что свидетельствует о периодическом возникновении подводных и/или надводных стоковых ложбин с достаточно высокими скоростями течения, вызывавшими появление борозд и канав размыва.

Сами вышележащие тонкозернистые пески образуют хорошо выдержанные по мощности и простиранию пластообразные залежи. Внутри них заключены редкие линзы крупногравийного материала, более крупнозернистых песков и тонкие прослои серых глин. Пески,-отличаются высокой степенью зрелости. Тяжелая фракция почти целиком состоит из ильменита, циркона, рутила, лейкоксена, турмалина, дисгена, хромшпинелидов, эпидота, анатаза, монацита, граната и амфиболов. Среди тяжелой фракции преобладают ильменит, циркон, рутил и лейкоксен.

Окраска у песков разнообразная - светло-серая, серая, желтая, желтовато-зеленая, зеленовато-серая, грязно-зеленая, ржаво-красная. Песчаные зерна имеют, в основном, округлую форму ,в подавляющем большинстве пески хорошо отсортированы. В песках преобладает отчетливо выраженная горизонтальная слоистость и слоистость типа ряби. Реже встречаются горизонтально-волнистая, волнистая, косая и перекрестно-косая (флазерная) слоистости. Все эти типы слоистости подчеркиваются тонкими прослоями темно-серого естественного шлиха (рис.38). Элементы флазерной слоистости подчеркнуты скоплением естественного шлиха, реже - чередованием тонких глин и песков. В безрудных песках картина отчетливой слоистости создается за счет изменения окраски слойков и еле уловимой визуально смены их

Рис.38.Элементы флазериой (косоволн истой) и л индивидной слоистости, подчеркивающиеся прослоями естественного шлиха к песках среднего продуктивного горизонта Обуховской россыпи, (Л); в нрнливно-отливных осадках Гель гол андской бухты (К)(Рейнек, 1974). гранулометрического состава. В изученных разрезах толщи не известны пля-жевые фации и тем более штормовые слои.

Характерным элементом строения песчаной толщи являются трещины усыхания, заполненные тонкозернистыми песками со следами оползания и течения (см. рис.38) и перекрытые вышележащими песчаными или глинистыми отложениями. Все эти признаки свидетельствуют о том, что указанные осадки отлагались как в низкоэнергетической обстановке, так и в неустойчивой среде, которая могла бы быть свойственна мелководью, подверженному резким колебаниям уровня моря, обводнению и/или спонтанному осушению некоторых его участков (Бардеева, Патык-Кара, 1996).

Указанные условия в наибольшей мере отвечают низкоэнергетическим условиям аккумулятивных побережий с приливно-отливным или смешанным приливно-отливным и волновым режимом (Элиотг, 1990), а в более узком смысле - обстановке приливно-отливных отмелей, которые могут занимать обширные пространства низкоэнергетических мезо- и макроприливных побережий. Классическим современным районом их развития являются побережья Германии и Голландии (в том числе, Гельголандская бухта), восточной Англии, некоторые районы восточного побережья Канады и др.

В общем случае приливно-отливные отмели представляют собой V однообразные равнины, рассеченные приливно-отливными каналами. Они состоят из двух частей - литоральной и надлиторальной. Надлиторальные отмели, располагающиеся выше среднего высокого уровня прилива, сложены преимущественно глинами и алевритами, часто с нарушенной слоистостью. Для литоральной зоны в общем характерен .постепенный переход по латерали от преимущественно илистых отложений, расположенных в зоне высокого уровня приливов, до песчаных - в постоянно обводненной части отмели. Взаимное воздействие приливно-отливных течений и волновой деятельности формирует обширные участки с симметричными и асимметричными знаками ряби, наложенными друг на друга. В целом фации литоральной отмели представлены чередованием глин, алевритов и тонкозернистых песков с отчетливой полосчатой, волновой и линзовидной слоистостью, что отражает постоянные колебания условий с низкой энергией, приливно-отливными течениями и волнами, чередующимися с периодами отложения из взвеси тонкого осадка, т.е. с периодами спокойного мелководья (Рейнек, 1974; Элиотт, 1990).

Трансгрессивная часть разреза начинается горизонтом глин и илов со следами локального размыва в виде эрозионных борозд, канавок и выемок, заполненных более грубым плохосортированным материалом. Выше они сменяются смешанными песчано-илистыми осадками и затем тонкозернистыми, до алевритовой разности, песками с косоволнистой слоистостью (Эллиотт, 1990). Сравнение показывает, что именно этот тип разреза характерен для основания средней продуктивной пачки рудных песков Обуховской россыпи. Вскрываемые отдельными скважинами песчаные тела более крупнозернистого состава, залегающие непосредственно вблизи основания разреза либо на глинах "ложного плотика", по-видимому, представляют собой выносы песка по наиболее крупным стоковым ложбинам. Появление глинисто-илистых прослоев в верхней части разреза можно расценивать как свидетельство того, что обстановка песчаного мелководья с накоплением тонкозернистых песков снова сменилась более неупорядоченной обстановкой периодически осушаемого мелководья со смешанными осадками (Рейнек, 1974).

Иными словами, присутствие "ложного плотика" предполагает обстановку периодически затопляемого маршевого берега, а сам глинистый "плотик" является базальным горизонтом средней пачки.

Выше отмечалось, что глинистой горизонт, имеющий черты сходства с "ложным плотиком", залегает и в основании верхней продуктивной пачки. Это позволяет предполагать, что обстановки затапливаемой приливно-отливной равнины существовали и во время его формирования. Следует отметить однако -в целом пески этой части разреза отличаются несколько более крупнозернистым составом. Кроме того, верхняя часть разреза подверглась наибольшему последующему размыву, поэтому смену фаций, подобную описанной выше для средней пачки, здесь проследить не удается.

Трансгрессия моря во время формирования нижней продуктивной пачки развивалась в область "коренной суши", что исключало возникновение обширных приливно-отливных отмелей. Вместе с тем доказательством приливно-отливного седиментационного режима может служить строение приустьевой части палеодолины р. Пра-Чаглинки, располагавшейся на площади россыпного месторождения. Она имеет характерную расширенную воронкообразную форму, свойственную эстуариям, и блокирована по внешнему краю "коренными" островами, окаймленными отмелями, сложенными грубозернистым материалом. Ориентировка встречающихся в ее пределах небольших рудных залежей, связанных с песчаными телами, также характерна для устьев эстуарного типа. Имеются также признаки присутствия илистых отмелей (рис.39) (Бардева, Патык-Кара, 1996).

Характерно, что палеореконструкции, выполненные сотрудниками КАЗИМСа В.Ф. Долгополовым и М.Ш. Гусмановым в 1984-1988 годах, для располагавшегося восточнее Кара-Агашского россыпного поля также доказывают существенное влияние приливно-отливной деятельности на формирование побережья Чеганского моря. На первом этапе развития бассейна, в период формирования нижней продуктивной толщи, устьевая часть открывавшейся сюда палеодолины р. Кенес представляла собой глубокий воронкообразный залив шириной до 6 км. Среднюю часть этого залива перегораживала крупная поперечная аккумулятивная форма, названная В.Ф. Долгополовым Терновско-Кенесским баром (рис.40), который фиксировал границу раздела водных масс с различной циркуляцией. На втором этапе трансгрессии Кенесский эстуарий расширился до 7-8 км, вход в него в это время фиксировался так называемой Кара-Агашской банкой. К обеим описанным аккумулятивным формам были приурочены скопления рудных минералов. На более позднем этапе эстуарий прекратил свое существование и ' его сменила обстановка приливно-отливной дельты; при этом область аккумуляции рудных минералов сместилась сначала в область авандельты, а затем на подводный склон.

Таким образом, изучение строения, текстур осадков и условий залегания рудных песков Обуховской титано-циркониевой россыпи и ряда других объектов позволяет реконструировать палео-динамические условия их формирования. Такие признаки, как наличие базальных глинисто-илистых горизонтов со следами локальных размывов, эрозионных борозд, прослоями грубозернистого материала, сменяющиеся выше по разрезу тонкими песками с флазерной, горизонтально-волнистой и перекрестно-косой слоистостью указывает на фациальную обстановку приливно-отливной отмели. Характерной особенностью является также эстуарный характер устьев палеорек (Караагашская россыпь, Кенесская палеодельта). Сопоставление этих признаков с современными приливно-отливными побережьями свидетельствует, что эоценовому чеганскому бассейну были свойственны эстуарно-маршевые берега с приливно-отливным или

1 2

Рис.39. Общая форма эстуария (а) (Элиотг, 1990) и реконструкция приустьевой части реки Пра-Чаглинки на первом этапе формирования Обуховской россыпи (б) (Патык-Кара, Колодочко, 1994).

1 - приливно-отливные отмели; 2 - песчаные тела; 3 - суша.

Рис.40. Развитие приустьевой части палеодолины р.Кенес в чеганское время (по данным Долгополова, 1984г.)

А-Г - этапы развития береговой линии и Кара-Агашской россыпи.

1 - суша; 2 - водное пространство; 3 - надводная прибрежно-дельтовая равнина; 4 - бары и песчаные отмели; 5 - концентрации рудных минералов: а - высокие, б - средние. смешанным волновым и приливно-отливным режимом. Впервые предположение о присутствии в Обуховской россыпи фаций приливно-отливной отмели и маршевой равнины было высказано в работе Н.Г. Патык-Кара и В.И. Колодочко (1994). Приведенные выше факты подтверждают эту гипотезу. Они свидетельствуют, что наиболее богатые рудные тела Обуховской россыпи сформировались в низкоэнергетической обстановке, преимущественно в пределах нижней, постоянно обводненной части приливно-отливной отмели. Признаки приливно-отливных процессов в ископаемых титано-циркониевых россыпях установлены впервые.

4.2. ТИПОВЫЕ ПАЛЕОБСТАНОВКИ РОССЫПЕОБРАЗОВАНИЯ И ИХ АНАЛОГИ НА СОВРЕМЕННЫХ ПОБЕРЕЖЬЯХ

Изучение литературных материалов показывает, что прибрежно-морские россыпи формируются в условиях пяти основных фациальных обстановок береговой зоны: пляжа, береговых эоловых форм, подводного берегового склона, застойных фаций прибрежной зоны моря (лагун, губ и т.п.) и предустьевых участков рек (Процессы образования., 1977). Зачастую эти фациальные обстановки сосуществуют одновременно (или накладываются друг на друга) или сменяют одна другую на различных этапах формирования россыпи.

Ископаемые комплексные титано-циркониевые россыпи, приуроченные к древним терригенным толщам, являются полными генетическими аналогами современных. Россыпные районы (зоны) комплексных ПМР обычно соответствуют области развития современных, древних или ископаемых ПМР в пределах береговой зоны определенного седиментационного бассейна и отличаются единством структурной позиции, общностью области питания, сходством условий россыпеобразования. Обычно в пределах района ПМР проявляется (совмещается) не более 2-х эпох россыпеобразования.

Представляется, что именно в пределах районов, при наличии прочих благоприятных факторов, в наибольшей степени проявляется влияние области питания, которая определяет участие и соотношение тяжелых минералов в общем бюджете кластогенного материала, поступающего в бассейн. К такому же выводу пришли китайские ученые (Тан Циксин, Ли Рихуи, 1996), которые проанализировали материал по Восточно-Китайской провинции ПМР, выделили несколько типов районов с разным соотношением пород области питания (магматические + метаморфические, магматические + метаморфические + осадочные терригенные породы и т.д. - всего 10 вариаций). При этом учитывались породы, слагающие более 20% площади питания, а сама область питания оценивалась на основе эмпирических данных по строению речных систем, в зоне до 100 км от берега. По этому принципу в пределах провинции было выделено 12 зон (районов) комплексных ПМР с развитием россыпей разного состава и разной продуктивности.

Как было показано в главе 1, этот фактор в полной мере реализуется также в районах ископаемых ПМР, что особенно хорошо видно на Восточно-Европейской платформе, где в различные эпохи питание ПМР осуществлялось как за счет пород выступов древнего фундамента ( Балтийский, Украинский и Воронежский щиты), так и за счет более древних терригенных, размываемых на сводах антеклиз и других платформенных поднятиях, а также извне, с окружающих платформу складчатых орогенных поясов (с Урала, Кавказа, Карпат), чем и определяются значительные колебания соотношений и состава минеральных ассоциаций в ископаемых и современных ПМР провинции. Этот аспект широко обсуждался в работах С.Н.Цымбала, Ю. А. По л канона, Г.Дятченко, А.М.Болотова, С.И.Гурвича, В.К.Беляева, М.Д.Эльянова, Н.Н.Иконникова, В.Я.Евзерова и др. и в наибольшей мере отражен в работах С.ИГурвича, а также в Методическом руководстве., вып.XI, 1986).

Можно говорить о двух основных типах районов ископаемых ПМР: Районы 1 типа располагаются в обрамлении щитов и массивов; Районы 2 типа - в зонах развития валов и пологих дислокаций на склонах прогибов и синеклиз. По существу, большинство районов и зон ПМР Русской плиты совпадает с определенным платформенным бассейном, условия питания которого заметно отличались от таковых в более поздних продуктивных бассейнах, которым и отвечает тот или иной тип продуктивных формаций комплексных ПМР. Иными словами, тип продуктивной формации ПМР (например, названные выше :лукояновский" , "рассказовский" й пр. типы формаций Центрально-Русского россыпного района) есть отражение региональных отличий россыпного района, В них отражается также влияние климатического фактора (через особенности протекавшего в данную и предшествующую эпохи выветривания).

При переходе к объектам ранга месторождения (проявления) роль перечисленных региональных факторов как бы выводится за скобки, и на первое место выступают факторы, определяющие: (1) условия питания россыпи, а именно, с какой площади и как происходит поступление рудного вещества и (2) условия переработки и обогащения его в прибрежной зоне, то-есть бюджет наносов, литодинамическая среда, морфология берега, зона накопления и пр.). Упомянутые выше китайские исследователи из Института морской геологии в Циндао (Тан Циксин, Ли Рихуи, 1996, и более ранние работы) сделали попытку количественно оценить влияние этих двух факторов для формирования ПМР разных масштабов. Мы приводим эти данные в дополненном виде, чтобы показать возможность их примененеия к оценке масштабов ПРМ тяжелых минералов в ископаемых формациях этого месторождения. Оба названных фактора могут быть оценены двумя показателями: площадью бассейна питания россыпи, Б, и коэффициентом минерализации, К, который представляет собой отношение среднего содержания промышленных минералов в породах области птания, С1, к таковому в самой "низкой" промышленной пробе, С (т.е. К=С1/С).

Согласно результатм подсчетов получены величины, определяющих формирование россыпей: коэффициент минерализации К - не менее 0.05 и площадь бассейна питания Б - не менее 50 км.кв. Когда эти величины равны/больше вышеуказанных, образуется россыпь , если ниже - вероятность возникновения россыпи очень невелика (табл.6)

Связь относительных масштабов комплексных ПМР Китая с размером площади питания,S, и значениями минерагенического коэффициента Кт= С/С (построено по данным Tan Qixin, 1988, с дополнениями автора)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Известно, что на территории Восточно-Европейской платформы в фанерозое имели место шесть древних эпох россыпеобразования (не считая эпох докембрийского россыпеобразования и современного россыпеобразования по берегам внутриконтинентальных морей). Многократное установление условий, благоприятных для прибрежно-морского россыпеобразования, было тесно связано с несколькими мегаэтапами развития Лавразии и Ангариды (в палеозое), Евразии и Тетиса ( в мезозое-начале кайнозоя).

Смена областей питания отразилась в минеральном составе россыпей. Трапповый вулканизм на склонах Воронежского массива определил существенно ильменитовый состав верхнедевонских россыпей склонов Воронежской антеклизы, но уже в визейское время комплексный существенно цирконовый состав россыпных проявлений свидетельствовал о региональном характере источников питания и их глубокой проработке процессами выветривания. Образование Урала в качестве крупной области сноса на восточной границе платформы определило привнос «уральского материала», часто через систему промежуточных коллекторов, и его присутствие в значительных количествах в среднеюрских россыпях Поволжья. Все возрастающая роль древних терригенных формаций в питании более молодых россыпей привела к тому, что в мелу практически полностью утратилась связь россыпей с первичными источниками (за исключением склонов Украинского щита), и минеральные ассоциации россыпей приобрели кумулятивный характер. Их отличия определялись либо особенностями процессов выветривания в области сноса (появление относительно неустойчивых минералов, таких как эпидот и гранаты в меловых россыпях), либо особенностями среды седиментогенеза в самом бассейне( фосфориты и глауконит в верхнемеловых россыпях). Если использовать представления Г.С.Момджи (1964) и С.И.Гурвича (1978), то следует подчеркнуть, что для Центрально-Русской подпровинции титано-циркониевых россыпей характерно господство вторичных продуктивных формаций и россыпных районов второго типа. Достаточная эффективность палеоанализа при оценке ископаемых титано-циркониевых россыпей может быть достигнута, если будут четко определены следующие аспекты реконструкций: 1) каковы были типы и пространственные границы однородных литодинамических единиц палеоберега, определяющих участки поступления твердого стока, направление вдольберегового перемещения потока наносов и т.п.; 2) каков был ранг и размер палеобассейна, определяющие характер циркуляции водных масс, особенности волновой и волно-приливной (сгонно-нагонной) деятельности, особенности дифференциации наносов; 3) как располагались и какова была конфигурация конседиментационных структур, их тип и режим развития; 4) в чем состояли пострудные процессы, определявшие особенности изменения структуры россыпной залежи и типоморфных свойств россыпеобразующих минералов.

1. Региональная позиция Центрального месторождения определяется его положением в северо-западной части сеноманского осадочного бассейна, трансгрессировавшего из области Прикаспийской синеклизы и Скифской плиты в область Днепровско-Донецкой синеклизы - на западе и по Пензенско-Муромскому и Рязанскому прогибам распространявшегося севернее широты Москвы, однако в регрессивную фазу, которой и отвечает возникновение сеноманских россыпей Пензенско-Муромского прогиба (Рассказовский россыпной район) граница бассейна располагалась восточнее Воронежского и Орловско-Тамбовского свода. ,-■:

2. Локальная позиция Центрального месторождения определялась его расположением в авандельте крупной водной артерии, дренировавшей обширную северную сушу. По-видимому, нижняя часть этой речной системы занимала территорию осушенного в период регрессии пролива, ранее занимавшего Рязанский прогиб. Регрессия вызвала удлинение главной долины, но основной снос материала и поступление рудных минералов в частности происходило с северной суши, из области Московской синеклизы, где размывались более древние терригенные породы; в низовьях реки перемывались также ранее отложенные меловые осадки.

Положение россыпи в области авандельты крупной артерии объясняет многие характерные черты ее строения: изометричные, а не линейные контуры россыпи, отсутствие каких-либо признаков субпараллельного залегания рудных тел, относительно равномерное распределение концентраций рудных минералов в плане.

3. На основании изучения особенностей строения Центрального россыпного месторождения для площади самого месторождения и Рассказовского района в целом:

- Впервые доказано существование крупного этапа субаэрального развития, предшествовавшего сантонскому россыпеобразованию и охватившего большую часть коньяк-туронского времени. В это время сеноманские отложения были частично размыты, но в большей мере подверглись площадной ветровой переработке; значительные массы рудносных песков были перемещены из дефляционных котловин и переотложены в непосредственной близости в виде дюнных комплесов. В ряде мест деструкция достигла подошвы сеноманского пласта, а вновь сформированные эоловые аккумулятивные массивы надстроили первоначальную поверхность первичного рудного пласта, что нашло отражение в строении его вертикального разреза (см. ниже). Удается также реколнструировать некоторые другие параметры палеообстановок этого времени, в частности существовавшую в это время розу ветров.

- Сделан вывод о полигенном происхождении Центрального россыпного месторождения, которое представляет собой литоральную прибрежно-морскую россыпь, подвергшуюся существенной субэаральной эоловой переработке, что сближает ее со многими крупными россыпными месторождениями тяжелых минералов на современных побережьях ( например, Трейл Ридж, Грин Кав Спрингс и др., Станвей, 1996).

- С этих позиций постсеноманское-предсантонское время рассматривается как самостоятельный этапа субаэрального россыпеобразования.

Общая история формирования россыпного месторождения Центральное разбивается на следующие этапы: а) предсеноманское время (предрудный этап), фиксированный субэаральной денудационно-эрозинной поверхностью. Морфоструктурный план этого этапа предопределил многие важнейшие черты распределения литофаций и концентраций рудных минералов не только в собственно сеноманской россыпи, но и в сформированных за ее счет более молодых образованиях; б) сеноманское время {этап прибрежно-морского россыпеобразования), рудный, когда образовался основной рудный пласт сеноманской- россыпи, формировавшийся в условиях литоральной зоны мелководного бассейна. Особенности пространственного распределения основных рудных минералов позволяют выделить две разнородные по условиям формирования части россыпи: россыпь авандельты и россыпь подводного склона, в) постсеноманское-предсантонское время (пострудный этап), когда сеноманская россыпь подверглась существенной эоловой переработке, в результате чего на площади месторождения был сформирован комплекс наложенных дюнных россыпей, С этих позиций этот этап может рассматриваться также как этап субаэралъного россыпеобразования. Общий объем рудных песков этой субаральной части месторождения составляет до 20% нижнего продуктивного пласта Центрального месторождения, предсантонской россыпи

4. Изучение ассоциаций рудных минералов месторождения методами математической статистики, в частности методом Главных Компонент, подтвердило представление о высокой степени их упорядоченности, которая вообще свойственна комплексным ПМР. На этом фоне устанавливаются определенные различия в значении ГК для дельтовой и собственно литоральной частей россыпи. Последняя выделяется большей упорядоченностью минерального поля при весе 1 ГК до 90 %, в то время как дельовая часть россыпи характеризуется значениями 1 ГК всего 67-70 %.

5. В нижнем (предсантонском) рудном пласте месторождения Центральное присутствуют четыре зоны с • разным уровнем концентрации рудных минералов: нижнего минимума, главного максимума, промежуточного минимума и верхнего максимума. По их сочетаниям выделяются три типа рудных разрезов, отвечающих участкам россыпи, в разной степени измененным в субаэральный этап развития. Первый тип присущ "первичной" россыпи литорального происхождения, а два других - участкам россыпи, подвергшимся существенной ветровой переработке: разрез «редуцированного» типа -дефляционным котловинам, а разрез «надстроенного» типа - участкам с развитием дюнного комплекса. Выделение указанных типов разрезов позволило предположить, что в части сечений нижний максимум оказался не вскрытым горными выработками и, следовательно, на отдельных участках россыпь была не доразведана по вертикали.

В результате исследования морфологии и микротопографии зерен кварца и циркона в сопоставлении с зернами аналогичных минералов из современных эоловых песков были получены данные, подтверждающие существование субаэрального этапа переработки россыпи; при этом максимальное содержание зерен кварца и циркона идеально шаровидной и эллипсоидальной формы с «эоловым» микрорельефом (более 15 %) характерно для верхней части (1-2м) нижнего рудного пласта, отвечающей зоне эоловой переработки.

На основании выполненных исследований построена геологическая модель россыпного месторождения Центральное. На ее примере можно видеть, что модели ископаемых ПМР в осадочном чехле платформ учитывают, помимо региональных факторов, характер локальных конседиментационных структур, литодинамический режим в пределах обособленного в динамическом отношении участка берега - в данном случае авандельты, син- и пострудные тектонические деформации, влияние наложенных субаэральных процессов.

6. На примере Обуховской группы россыпей показаны возможности реконструкции режима волновых и приливно-отливных процессов, "действовавших в период формирования ископаемых россыпей. На основании детального литологического анализа установлено, что чеганскому бассейну, омывавшему северное подножье Кокчетавской глыбы в эоцене, были свойственны эстуарно-маршевые берега с приливно-отливным или смешанным волновым и приливно-отливным режимом. Наиболее богатые рудные тела Обуховской россыпи сформировались в низкоэнергетической обстановке, преимущественно в пределах нижней, постоянно обводненной части приливно-отливной отмели. Достоверные признаки приливно-отливных процессов в ископаемых титано-циркониевых россыпях установлены впервые.

Из других типов палеоусловий для ископаемых титано-циркониевых россыпей, помимо описанных выше (Центральное и Обуховское месторождения), характерны также высокоэнергентические обстановки песчаных пляжей выравненных аккмулятивных берегов (сарматские россыпи Приднепровского района), высокоэнергетические обстановки причлененных песчаных форм (россыпные проявления Липецко-Скопинской зоны), низкоэнергетические обстановки островного мелководья с преимущественно подводными россыпями (Лукояновский район).

Разработанная методика детального палеогеографического анализа применима для целей локального прогноза на стадии поисковых и поисково-разведочных работ. Она позволяет: а) более точно локализовать положение и возможную конфигурацию россыпных залежей; б) определить палеодинамический режим, фациальные условия, рельеф прибрежной, в том числе литоральной, зоны в период формирования россыпи; в) выделить основные факторы, определяющие позицию и внутреннюю структуру палеороссыпи (конфигурация берега, ветровой и волновой режим, структурный контроль, наложенные пострудные процессы и пр.); г) более точно идентифицировать генезис россыпи, историю ее формирования, смену режимов осадконакопления пр.; д) прослеживать основные тенденции изменчивости минеральных ассоциаций, распределения содержаний и соотношений рудных минералов и их свойств; е) делать практические рекомендации в отношении направления разведочных работ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Бардеева, Евгения Георгиевна, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Айнемер А.И., Коншин Г.И. Россыпи шельфовых зон мирового океана. Л.: Недра, 1982. 261 с.

2. Аксенов А.А. О рудном процессе в верхней ЗДне шельфа. М,: Наука, 1972. 157 с.

3. Альтгаузен М.Н. Причины возникновек^* эпохи накопления редких металлов и фосфора в морских оса^^-ах нижнего палеозоя. М.: Госгеолтехиздат, 1956. 16 с.

4. Аристархова Л.Б. Процессы аридного рел-^фообразования. Изд-во МГУ, 1971. С. 109-145.

5. Атлас палеогеографических и палеонтологи ^ских карт руской платформы и ее геосинклинального обрамления мас-'-^ба 1:5000000. Под ред. А.В.Виноградова, В.Д.Наливкина, А.Б ронова и В.Е.Хаина. М.: Госгеолтехиздат, 1962.

6. Бардеева Е.Г. Реконструкция локальных о^/гановок формирования титан-циркониевых россыпей в прибрежной зоне сеноманского бассейна // Тез. межд. конф. Закономерности эволюции коры. СПбГУ., Т. 1. 1996. С.22.

7. Бардеева Е.Г. Вертикальное распределение рудных минералов на месторождении Центральное как показггт--^ль процессов накопления и переработки рудного пласта. Тез. док. межд. -имп- Стратегия использования и развития минерально-сырьевой базы редх>''/- металлов России в XXI веке. М., ВИМС, 1998. С. 167-168.

8. Бардеева Е.Г.. Борисовский С.Е. Минерале-"'о-геохимические особенности меловых титан-циркониевых россыпей осадочного чехла русской платформы. Тез. док. ХЗ межд. сов. В ах *ейшие промышленные типы россыпей и месторождений кор выветри-йания' технология оценки и освоения. М.-Дубна, 1997. С.31.

9. Бардеева Е.Г., Патык-Кара Н.Г. тИтаи^"ЦиРконие£5ые палеороссыпи приливно-отливных побережий (опыт рег'^-^РУкч™ палеообстановки на примере Обуховской россыпи, Северный рг^.^хстан). Литология и полезные ископаемые. 1996. N3, с.314-320

10. Баском В. Волны и пляжи, диморской поверхности.

Гидрометеоиздат., Ленинград, 1966. 263 с.

П.Беляев В.И. К вопросу о генезисе гл^-Уконита в фосфоритоносных отложениях северо-восточного склона Ворс ^-^жской антеклизы // Литология

и стратиграфия осадочного чехла Воронежской антеклизы. Изд-во Воронежск. Ун-та, 1976. Вып.З. С. 40-48.

12. Блинов В.А., Цымбал С.Н. Закономерности образования и размещения циркониево-титановых россыпей береговых зон древних морей на территории СССР. В сб. «Процессы образования россыпей в береговых зонах древних и современных морей». Тез. V Всес. Сов-я по россыпям полезных ископаемых. Рига, 1977.С. 134-137.

13. Быховский JI.3., Зубков Л.Б. Проблемы развития и освоения минерально-сырьевой базы циркония//Минеральные ресурсы России, 1996i, N 1. С. 1418.

14. Быховский Л.З., Зубков Л.Б. Титан России: состояние, проблемы развития и освоения минерально-сырьевой базы // Геология, методы поисков, разведки и оценки месторождений твердых полезных ископаемых. АОЗТ «Геоинформмарк», 19962. Вып.4. 47 с.

.15. Быховский Л.З., Зубков Л.Б., Патык-Кара Н.Г. Перспективы промышленного освоения титано-циркониевых россыпей Русской платформы// Руды и металлы, 1996, N2. С.,28-38.

16. Веклич М.Ф. Основные категории россыпей// Проблемы геологии россыпей. Магадан, 1979. С.25-29.

17. Верховская Л.А., Сорокина Е.П. Математическое моделирование геохимического поля в поисковых целях. М.: Недра, 1981. 177 с.

18. Воскресенский С.С. Геоморфология россыпей. Изд-во Моск. Ун-та, 1985. 202 с. -

19. Геология месторождений фосфоритов и проблемы фосфоритообразования // Сб. научн. Трудов. Новосибирск: Изд. ИгиГ СО АН СССР, 1982. Сс. 25-36, 150-151.

20. Гурвич С.И. Закономерности размещения редкометальных и оловоносных россыпей. М.: Недра, 1978. 227 с.

21. Гурвич С.И., Болотов A.M. Титано-циркониевые россыпи Русской платформы и вопросы поисков. М.: Недра, 1968. 170 с.

22. Гурвич С.И., Казаринов Л.Н., Хмара Н.В. Древние редкометально-титановые росыпи, методы их поисков и оценки. М.: Недра, 1964. 170 с.

23. Евзеров В.Я. Роль древних кор выветривания в формировании антропогеновых отложений и связь с ними месторождений СевероВосточной части Балтийского щита// литология и полезные ископаемые, 1978, N 1. С.50-58.

24. Еремин A.B. Геология Тамбовской области. ТГУД998. 112 с.

25. Жердева А.Н., Абулевич В.К. Минералогия титановых россыпей. М.: Недра, 1964 -239 с.

26. Закономерности размещения полезных ископаемых. Т. IV. Россыпи. Отв. ред. Н.С.Шатский. М.: Госгортехиздат, 1960. 254 с.

27. Иконников H.H. Россыпные продуктивные формации осадочного чехла Русской плиты// VIII Совещание по геологии россыпей (связь россыпей с коренными источниками, россыпеобразующие формации щитов и платформ). Тезисы докладов. Киева, 1987. С,249-250.

28. Казаков A.B. Глауконит // Труды ин-та геол. наук, вып. 152. Геологическая серия. N 64. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1957. С. 93-113.

29. Колотухина С.Е., Первухина А.Е., Рожанец A.B. геология месторождений редких элементов Африки. М.: Наука. 1964. 304 с.

30. Колотухина С.Е., Григорьева ДА., Клаповская Л.И., Первухина А.Е., Потемкин Н.В.Е. Геология месторождений редких элементов Южной Америки. М.: Наука. 1968. 279 с.

31.Копченова Е.В. Минералогический анализ шлихов. Госгеолиздат, Москва, 1951. 206 с.

*32. Крашенинников Г.Ф. Учение о фациях. М.: Высшая школа, 1971. С. 213-331.

33. Кутырев Э.И. Условия образования и интерпретации косой слоистости. Недра, Ленинградское отделение, 1968. 120с.

34. Кухаренко A.A. Минералогия россыпей. М.: Госгеолтехиздат, 1961. 316 с.

35. Малышев И.И. Закономерности образования и размещения титановых руд. М.-Л.: Госгортехиздат, 1957. С. 129-159.

36. Методическое руководство по . оценке прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, вып. XI, оценка прогнозных ресурсов висмута, лития, рубидия, циркония, германия, цезия. М.: ИМГРЭ, С. 15-33 -Цирконий.

37. Методы составления литолого-фациальных и палеогеографических карт // Тр. V Всесоюзн. литолог. совещ. 1963. Т.1. СС. 7-25, 125-132, 144-150.

38. Минералогия и геохимия россыпей. Под ред. H.A. Шило и Н.Г.Патык-Кара. М.: Наука, 1992. С. 23-50, 66-83, 229-243.

39. Момджи Г.С. Титаноносные олигоценовые отложения Зауралья. «Минеральное сырье», 1960, вып. 1. С. 5-25.

40. Момджи Г.С. Титан/Металлы в осадочных породах. М.: Наука, 1964. С. 220227.

41. Морская геоморфология. Терминологический справочник. Береговая зона: процессы, понятия, определения. Под ред. В.П.Зенковича и Б.А.Попова. М.: Мысль, 1980. 280 с.

42. Невесский E.H. Процессы осадконакопления в прибрежной зоне моря. М.: Наука. 1967. 251 с.

43. Негруца В.З. Историко-генетические предпосылки прогнозирования и поисков месторождений кор выветривания и россыпей на Северо-Западе России// Россыпи и месторождения кор выветривания - объект инвестиций на современном этапе. Тезисы 10-ого междунар. совещ. М.: ИГЕМ РАН, 1994. С. 146-147.

44. Нестеренко Г.В. Происхождение россыпных месторождений, Новосибирск: Наука, 1977. 312 с.

45. Обстановки осадконакопления и фации. Т.1: Пер. с англ. / Под ред. Х.Рединга. т.1. М.: Мир, 1990. С. 144-224, 280-339.

46. Патык-Кара Н.Г. Крупные и суперкупные россыпные месторождения// Отечественная геология, 1998, № 3. С........

47. Патык-Кара Н.Г., Гореликова Н.В., Мохов А.В. Циркон ископаемых россыпей как индикатор эоловых процессов// Доклады РАН, 1994, Т. 335, N 5. С.613-615.

.48, Патык-Кара Н.Г., Колодочко В.И. Палеоструктурные условия формирования титан-циркониевых россыпей Обуховской группы (Северный Казахстан)// Геология рудных месторождений. 1994. Т.36. N1. С. 57-67.

49. Патык-Кара Н.Г., Шевелев А.Г. Использование метода главных компонент в изучении пространственного распределения минеральных ассоциаций прибрежно-морских россыпей. Тез. докл. IX Всесоюзн. Сов. по геологии россыпей. Ч.З.-Бишкек, 1991. С. 189-195.

50. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989. СС.27-38, 408-458.

51. Полезные ископаемые Австралии и Папуа Новой Гвинеи. Под ред. К.Найта. М.: Мир, 1980. С.582-626.

52. Постоленко Г.А., Патык-Кара Н.Г. Палеогеоморфологические реконструкции при поисках россыпей // Геоморфология. 1998. №1. С.21-30.

53. Применение литологического анализа в палеогеографических целях // Итоги науки и техники. Сер. палеогеогр. М.: ВИНИТИ, 1987. Т.4. СС.3-16, 52-60, 98-118.

54. Проблемы геологии шельфа. Отв. ред. Е.Н. Невесский. М.: Наука, 1975. СС. 5-56, 166-183, 244-248.

55. Процессы образования россыпей в береговых зонах древних и современных морей и океанов: Тез. докл. V Всесоюзн. совещ. По россыпям полезных ископаемых. Рига, 1977. 218с.

56. Рейнек Г. Приливно-отливные равнины// Условия древнего осадконакопления и их распознавание. М.: Мир, 1974. С. 189-195.

57. Россыпные месторождения России и других стран СНГ. Отв. ред. Н.П Лаверов и Н.Г. Патык-Кара. М.: Научный мир, 1997. 479 с.

58. Россыпные месторождения титана СССР. Ред. Г.С.Момджи и В.А.Блинов. М.: Недра, 1976. 387 с.

59. Рухин Л.Б. Основы общей палеогеографии. М.: Госгеолтехиздат, 1959. 628 с.

60. Савко А.Д., Беляев В.И., Иконников H.H., Иванов Д.А. Титан-циркониевые россыпи Центрально-Черноземного района. Изд-во Воронеж. Ун-та, 1995. 143 с.

61. Секретарев И.Е. Некоторые особенности вещественного состава ильменит-рутил-циркониевых песков сеномана Тамбовской области //Литология и стратиграфия осадочного чехла Воронежской антеклизы. Изд-во Воронежск. Ун-та, 1976. Вып.З. С. 48-50.

62. Секретарев И.Е., Китаев В.В. Новые данные о геологическом строении Центрального титан-циркониевого месторождения и технологическая оценка его руд // Геология, методика поисков и разведки месторождений металлов: Экспресс-информация. М.: ВИЭМС, 1971. N3.

63. Словарь по геологии россыпей. Под ред. H.A. Шило. М.: Недра, 1985. 197 с.

64. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М.: Недра, 1976. С. 455-549.

65. Спиридонов А.И. Геоморфологическое картографирование. М.: Недра, 1975. 177 с.

66. Станвей К. Восточная титановая провинция Северной Америки // Литология и полезные ископаемые. 1996. N6. С. 5572-582.

67. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза, том II. Изд. 2-е. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 574 с.

68. Тан Циксин, Ли Рихуи. Источники питания и условия концентрации литоральных россыпных месторождений Китая // Литология и полезные ископаемые. 1996. С. 583-589.

69. Тареева O.K. Минеральные типы прибрежно-морских россыпей зарубежной Азии и их коренные источники// Минералогия и геохимия россыпей, М.: Наука, 1992. С.23-50.

70. Трофимов B.C. Генетические типа россыпей и закономерности их размещения// Закономерности размещения полезных ископаемых, Т.IV Россыпи, М.: Госгортехиздат, 1960. С.5-19.

71. Философов В.П. Краткое руководство по морфометрическому методу поисков тектонических структур. Общ. ред. Корженевского A.A. Изд-во Саратовск. Ун-та, 1969. 91 с.

72. Херасков Н.П., Потемкин К.В., Спицын А.Н. Некоторые закономерности образования и размещения россыпных месторождений редких металлов// Закономерности размещения полезных ископаемых. Т. IV Россыпи, 1960. С.63-74.

73. Хожаинов Н.П., Беляев В.И. Литология сеноманского яруса и закономерности концентрации тяжелых минералов в песчано-алевритовых породах северо-восточного склона Воронежской антеклизы. // Советская геология. 1969. №3. С. 49-63.

74. Цымбал С.Н., Полканов Ю.А. Минералогия титано-циркониевых россыпей Украины. Киев: «Наукова думка», 1975. 247 с.

75. Чайка В.М. Докембрийские титано-циркониевые россыпи рифейского поднятия и Урал-Тау// Закономерности размещения полезных ископаемых, IV Россыпи, I960. С. 135-141.

76. Шило Н.А. Основы учения о россыпях. Изд. 2-ое дополн. М.: Наука, 1985. 400 с.

77. Bardeeva Е. Paleogeographical Reconstructions as a Result of Recent Marches Exploration. Abstracts of 28 International Geographical congress. The Hague, 1996. P.35.

'78. Bardeeva E. Placers in Tidal Deltas and Tidal Offshore Sediments in the Eocene Paleobasins of Northern Kazakhstan. Abstracts of 6th International Conference of Fluvial Sedimentology. Cape Town, 1997. P. 18.

79. Gardner D.E. Beach-Sand Heavy-Mineral Deposits of Eastern Australia // Bureau of Mineral Resourses. 1995. Bull.28.

80. Grosz A.E., Wynn J.C., Grossman J.N., Stanaway K.J. Defining Placer Industrial Heavy-Mineral Provinces of the United States and Its Exclusive Economic Zone// Xlth Symposium, on mineral deposits associated with placers and weathered rocks. Abstracts, Moscow: IGEM, 1997. Р.69/

81. Force E.R. Geology of Titanium-Mineral Deposits // Special Papers 259. Geological Society of America. 1991.

82. Force E.R., Rich F.E. Geological evolution of Trail Ridge eolian heavy minberal sand and underlying peat, Northern Florida// U/S/Geological Sutvey Professional Paper 1299, 1989. 16 p.

83. Krinstley D.H., Doornkamp J.C., Atlas of quartz sand surface textures. Cambridge. University Press, 1973.

84. Margolis S.V. Electron Microscopy of chemical solution and mechanical abrasion features on quartz sand grains// Sedimentary Geology, 1968, vol.2.

85. Pye K/.SEM investigation of quartz sill microtextures in relation to source of loess// Lithology and Stratigraphy of Loess and Paleosoils. Budapest, 1984.

86. Stanaway K.J. Heavy-Mineral Placers // Mining Engineering. 1992. N 4. April. P. 352-358.