ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 3, с. 234-255
УДК 553.068.5:519.237.7
ГЕОСТАТИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ВЫЯВЛЕНИЮ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТИТАН-ЦИРКОНИЕВЫХ РОССЫПНЫХ ПЛОЩАДЕЙ НА ПРИМЕРЕ ЗАУРАЛЬСКОГО РОССЫПНОГО РАЙОНА
© 2013 г. А. А. Бочнева, А. В. Лаломов, Р. М. Чефранов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН)
119017Москва, Старомонетный пер., 35; Е-таИ: bochneva@mail.ru Поступила в редакцию 4.03.2012 г.
Геостатистический анализ состава минеральных ассоциаций олигоценовых отложений Мансийской и Северо-Сосьвинской площадей Зауральского титан-циркониевого россыпного района, выполненный с помощью метода главных компонент, и установленный в результате анализа высокий вес первой главной компоненты и ее состав указывают на существование эффективного россыпе-образующего процесса, способного создать концентрации рудных минералов промышленного уровня. Проведена интерпретация статистических показателей. Подтверждена выявленная ранее фациальная зональность отложений олигоценового бассейна, а также наибольшая перспективность на титан-циркониевое сырье фаций палеолиторали и мелководья с умеренной гидродинамической активностью среды осадконакопления. Проведенный анализ минерального потенциала Мансийской и Северо-Сосьвинской площадей позволяет прогнозировать там россыпное месторождение среднего масштаба.
БО1: 10.7868/80024497X13030038
Данная работа является продолжением исследований титан-циркониевых россыпных месторождений Зауральского района, результаты которых были опубликованы в работах [Патык-Кара и др., 2009; Лаломов и др., 2010].
В результате поисково-разведочных работ на Мансийской и Северо-Сосьвинской площадях Зауральского россыпного района получен большой массив данных по минеральному составу исследуемых отложений. Главная трудность интерпретации таких данных обычно заключается в многопризнаковом характере этой информации, затрудняющем выявление основных минеральных ассоциаций и тенденций их изменения, поэтому возникает необходимость специальной обработки этой информации для получения кумулятивных показателей внутренней структуры минерального поля. В качестве такого метода использован апробированный нами ранее метод главных компонент, представляющий собой разновидность факторного анализа. Метод позволяет оценить меру упорядоченности минерального поля, выделить различные уровни его неоднородности, характеризуемые конкордантными и ан-тикордантными признаками — в данном случае ассоциациями минералов.
Изучение известных промышленных титан-циркониевых россыпей методом главных компонент показал, что они обладают весьма упорядо-
ченным минеральным полем. Это отражается в положительных значениях и высоких весах 1-й главной компоненты (1ГК), которая включает в себя все рудные минералы, что позволяет выделять ее в качестве "рудной компоненты", характеризующей интенсивность россыпеобразующего процесса. Обычно минеральное поле промышленных россыпей тяжелых минералов характеризуется значениями "рудной" ГК более 65%, причем отдельные россыпные тела оконтуриваются значениями 1ГК 70% и более. Соответственно 2ГК и 3ГК отражают разделение ассоциации главных полезных минералов в потоке наносов, вскрывая тем самым внутреннюю структуру минерального поля; реже они имеют мономинеральный состав, что может быть обусловлено локальным привно-сом того или иного минерала или неоднородным эпигенетическим преобразованием минералов россыпей [Патык-Кара и др., 2002].
Исследуемая территория относится к Зауральскому россыпному району (ЗРР) Западно-Сибирской титан-циркониевой россыпной провинции, которая располагается в краевой части мезозой-кайнозойских бассейнов, окаймляющих складчатые сооружения гор Урала, Южной Сибири и Сибирскую платформу, а также в центральной части Западно-Сибирской плиты (рис. 1).
Региональные факторы, контролирующие россыпную титан-циркониевую металлонос-
Рис. 1. Западно-Сибирская титан-циркониевая россыпная мегапровинция. 1 — Уральская складчатая система; 2 — граница Уральской складчатой системы (У) и Западно-Сибирской плиты (ЗСП); 3,4 — отложения зон, перспективных на выявление титан-циркониевых россыпей: 3 — мезозойские, 4 — олигоцен-миоценовые; 5 — граница Зауральского россыпного района; 6 — линии стабилизации олигоценового бассейна (а — достоверные, б — предполагаемые); 7 — площади работ: 1 — Северо-Сосьвинская, 2 — Мансийская.
ность и литолого-фациальное районирование исследуемых площадей с выделением факторов локального россыпного контроля и описанием отдельных, наиболее перспективных территорий, подробно рассмотрены в статьях [Патык-Кара и др., 2009; Лаломов и др., 2010]. В настоящем исследовании были использованы данные минералогического опробования продуктивных олигоцено-вых отложений, полученные за полевые сезоны 2006—2010 гг. Эти отложения характеризуются высоким выходом устойчивых рудных минералов, как правило, в пределах 80—95%. Перед анализом данные по скважинам и точкам опробования были усреднены.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО РАЙОНА
В составе кайнозойской толщи на территории Западной Сибири выделяется более двух десятков свит, часто близких по литологическому составу и текстурным особенностям. Далеко не всегда в реальных полевых условиях возможна стратиграфическая идентификация этих свит. В практических поисковых целях на исследуемой территории снизу вверх по разрезу нами были выделены три комплекса отложений: эоценовые глины тавдин-ской свиты, россыпевмещающий олигоценовый комплекс (на исследованной территории в его состав входят нерасчлененные атлымская и ново-
михайловская свиты, объединенные в куртамыш-скую свиту) и миоцен-четвертичные отложения.
В основании разреза залегают зеленовато-серые, плотные, пластичные, часто ожелезненые эоценовые глины тавдинской свиты, имеющие широкое распространение в пределах Западной Сибири и достаточно хорошо диагностируемые в разрезе.
Вышележащие россыпевмещающие олигоце-новые отложения представлены хорошо сортированными, преимущественно кварцевыми мелкозернистыми песками с тонкими (до нескольких см) прослоями коричневой пластичной глины и линзами, обогащенными органическим веществом (лигнитом). В единичных случаях в отложениях встречается кварцевая, хорошо окатанная, часто уплощенная галька, характерная для отложений прибрежно-морского генезиса.
По гранулометрическому составу олигоценовые отложения относятся к хорошо сортированным мелкозернистым пескам. Содержание основного класса 0.25—0.1 мм составляет около 70%. Пески хорошо отмыты, глинистая составляющая крайне незначительна и не превышает 5—7%.
Тяжелые минералы анализировались в классах мелкого песка 0.25—0.1 мм и тонкого песка-алеврита 0.1-0.01 мм. Содержание тяжелой фракции в песчано-алевритовом классе существенно выше, чем в классе мелкого песка, но в связи с преобладанием в отложениях частиц мелкопесчаной размерности значение этих классов в общей ме-таллоносности отложений приблизительно одинаково: в целом по району около 60% тяжелых минералов содержится в песчаном классе и около 40% в алевритовом.
Миоцен-четвертичные отложения слагают верхнюю часть разреза и залегают на размытой поверхности олигоценового комплекса пород. Они представлены песчано-глинистым материалом озерно-аллювиального генезиса и покровными валунными суглинками и супесями с галькой и гравием магматических и метаморфических пород, принесенных предположительно с Урала. Отложения характеризуются плохой сортирован-ностью и существенным содержанием глинистого материала.
Наиболее перспективными на выявление комплексных прибрежно-морских россыпей являются олигоценовые отложения прибрежно-морско-го генезиса [Россыпные ..., 1997]. Как было отмечено в предыдущих работах [Патык-Кара и др., 2009; Лаломов и др., 2010], на территории Мансийской площади в толще олигоценовых отложений выделяются два структурных горизонта. Нижний горизонт представлен мелководными озерно-морскими фациями, образовавшимися в условиях колебательных изменений глубины бассейна. Впоследствии материал нижнего горизон-
та размывался в береговой зоне, он является промежуточным коллектором для вышележащих россыпей.
В отложениях верхнего горизонта последовательно с северо-запада на юго-восток выделяются фации палеодельты, литорали, морского мелководья с умеренной гидродинамической активностью и более глубоководной зоны слабого волнового воздействия [Ра1ук-Кага й а1., 2007]. В пределах Северо-Сосьвинской площади выявлена центральная меридионально ориентированная зона мелководных морских фаций, формировавшихся при умеренно волновой деятельности, сменяющаяся на флангах зонами с более глубоководными отложениями. Локализация выделенных фациальных зон определяется их положением относительно Уральской складчатой системы, гидродинамическим режимом среды осадкона-копления и неотектонической активизацией Зауральского региона с формированием локальных купольных структур на фоне общей регрессии бассейна, которые обуславливают фиксацию его береговой линии и выводящих в область эрозии отложения более ранних этапов.
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ОТЛОЖЕНИЙ
Выход минералов тяжелой фракции в отложениях олигоценового комплекса составляет 0.13.3% (0.78% в среднем по Мансийской площади, 0.67% — по Северо-Сосьвинской площади), в редких случаях выше (до 4.69%). При этом содержание темноцветных минералов в тонкопесчаной фракции в среднем на 0.5% выше, чем в мелкопесчаной.
В составе минералов тяжелой фракции преобладает рудная, титан-циркониевая ассоциация, представленная ильменитом, рутилом, лейкоксе-ном и цирконом, суммарное содержание которых составляет 80—90%. Подчиненную роль (1—3%) в составе минералов тяжелой фракции играют магнетит, кианит, ставролит, силлиманит, касситерит, иногда биотит (часто замещенный гидроокислами железа). В меньшей степени (<1%) присутствуют монацит, турмалин, гранат, с фен, хлорит, эпидот, амфиболы, пироксены, апатит. Единичными зернами представлены барит, топаз, анатаз, брукит, шпинель и хлоритоид.
Таким образом, исходя из приведенных выше данных можно заключить, что по составу тяжелой фракции изучаемые олигоцен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.