ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 6, с. 585-601
УДК 551
К ИСТОРИИ ФОРМИРОВАНИЯ ТИТАНО-ЦИРКОНИЕВЫХ ПЕСКОВ
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЕ В ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ
© 2004 г. Н. Г. Патык-Кара, Н. В. Гореликова, Е. Г. Бардеева
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАН 119017 Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35, E-mail: pkara@igem.ru Поступила в редакцию 01.03.2004 г.
В статье на примере месторождения Центральное рассматриваются особенности формирования минеральных парагенезисов комплексных титано-циркониевых россыпей, складывающихся в процессе многократного переотложения кластогенных минералов из пород-первоисточников и более поздних осадочных пород, являющихся промежуточными коллекторами этих минералов. Показано, что на протяжении фанерозоя на территории, примыкающей к рассматриваемому району, локализация областей сноса и осадконакопления существенно менялась, что и определило сложные соотношения разновозрастных терригенных пород (возможных промежуточных коллекторов), за счет которых формировались новые минеральные парагенезисы кластогенных рудных минералов. Кроме того, в периоды континентального развития в ходе эрозионных процессов могло происходить вскрытие более древних комплексов пород, в том числе локальный размыв кристаллических толщ фундамента и поступление из них в береговую зону осадочных бассейнов рудных минералов. Цель статьи - привлечь внимание к проблеме формирования минеральных парагенезисов комплексных россыпей тяжелых минералов, которые обладают сходной гидравлической крупностью, миграционной способностью концентрироваться в весьма узком диапазоне их размеров. Подобные минеральные парагенезисы лишь в ограниченной мере наследуют исходные особенности состава питающих провинций и, прежде всего, отражают смену седиментационных обстановок.
Месторождение Центральное, расположенное в Тамбовской области, не только является крупнейшим титано-циркониевым месторождением на территории России, соизмеримым по запасам рудных песков (почти 1 млрд м3 при средних содержаниях ильменита 36, рутила 8.3, циркона 7.2, дистена 4.5 кг/м3 и Р205 7%) с крупнейшими месторождениями данного типа в мире, но и своего рода эталонным объектом для понимания основных закономерностей формирования комплексных россыпей тяжелых минералов, локализованных в осадочном чехле платформ. Будучи открытым в 1959 г., оно было разведано к середине 60-х годов прошлого века, но в начале 70-х было отнесено к забалансовым из-за слабой технологической изученности песков и низкой рентабельности освоения при действовавших оптовых ценах. Это надолго исключило месторождение Центральное из сферы внимания исследователей, вплоть до 1991 г., когда в результате распада СССР резко возросла потребность России в титановых и цир-коновых концентратах. Сегодня это месторождение рассматривается в качестве весьма привлекательного объекта для инвестиций не только отечественными, но и зарубежными компаниями и в качестве первоочередного объекта для промышленного освоения [Быховский, Зубков, 1996].
Россыпь приурочена к верхней части песков сеномана и частично к базальному горизонту сан-тона. Россыпное поле вытянуто в субмеридиональном направлении на 20 км и имеет ширину от 2 до 18 км (в среднем 8 км) при общей площади около 140 км2. Более поздней эрозией оно расчленено на три участка. Рудный пласт, выделяемый исключительно по данным опробования, залегает на глубине от 3.5 до 22 м и имеет мощность от 2 до 15 м (в среднем 6.1 м).
Располагаясь на западном склоне Пензенско-Муромского мелового прогиба в зоне его сочленения с Воронежским сводом, россыпное месторождение Центральное является наиболее крупным представителем продуктивной верхнемеловой россыпной формации титано-циркониевых песков, выделенной H.H. Иконниковым в качестве формации "рассказовского типа" (по имени расположенного вблизи населенного пункта). В пределах этой области на площади более 6000 км2 компактно располагаются 4 в различной степени изученных месторождения и более десятка россыпных проявлений сеноманского и сантонского возраста, в совокупности образующие Рассказовский россыпной район [Россыпные месторождения..., 1997] (рис. 1).
Еще в 60-е годы на начальной стадии изучения россыпеносных осадочных формаций Европей-
'////у '///А 100 км
1 2 3
4 5 6 а о в 7
Рис. 1. Положение россыпного месторождения Центральное в системе титано-циркониевых россыпных зон и районов Восточно-Европейской платформы. 1-6 - россыпные зоны и районы с развитием титано-циркониевых россыпей: 1 - девонского возраста, 2 -среднеюрского возраста, 3 - нижнемелового (апт-альбского) возраста, 4-5 - верхнемелового возраста (4 - сеномана, 5 - сантона и кампана), 6 - олигоцен-миоценового возраста; 7 - а - месторождение Центральное, б - другие месторождения сеноманского возраста, в - Кирсановское месторождение сантон-ского возраста в Рассказовском районе.
ской части России [Гурвич, Болотов, 1968 и др.] было установлено, что верхнемеловая формация образует один из главных стратиграфических уровней формирования титано-циркониевых россыпей. Напомним, что таковыми являются средний девон, нижний карбон (потенциальная россы-пеносность), средняя юра (бат), нижний мел (альб-апт), верхний мел (сеноман-сантон, кам-пан), олигоцен-миоцен (полтава-сармат), поздний плейстоцен-голоцен (послеледниковый этап) [Россыпные месторождения..., 1997]. Из более древних этапов проявления титано-циркониевой россыпной минерализации следует также отметить средний рифей (метаморфизованные цир-кон-рутиловые россыпи п-ова Средний и "рути-литы" Южного Урала), а также еще более древнюю гипотетическую эпоху, с которой связаны концентрации тяжелых минералов в прибрежной зоне палеобассейнов, - архей (Кольский п-ов) [Ра1ук-Кага, 2002]. Установлено, что расположение продуктивных разновозрастных формаций в пределах Восточно-Европейской платформы подчиняется отчетливой зональности, обуслов-
ленной миграцией осадочных палеобассейнов. При этом позиция палеозойских россыпей (девонских и карбоновых) контролируется береговыми зонами окраинных шельфовых морей, связанных с Прото-Уральским океаном, а мезозойских и раннекайнозойских - с окраинными морями, связанными с Тетисом и Паратетисом [Гурвич, Болотов, 1968; Ра1ук-Кага й а1., 1999].
В ряду продуктивных россыпных формаций Восточно-Европейской платформы верхнемеловая (по Н.Н.Иконникову, две различные формации: "рассказовская" сеноман-сантонского возраста и "унечская" кампанского возраста) занимает особое место, поскольку ее отличительной особенностью является повышенная фосфоритонос-ность (рис. 2). По существу, все россыпи и россыпные проявления верхнемелового возраста являются одновременно или месторождениями фосфатов (Унечская группа россыпей) [Иконников, 1989], или содержат фосфориты в качестве постоянной примеси (Центральное месторождение, где желваковые и галечные фосфориты образуют выдержанный горизонт, иногда сплошной прослой мощностью до 15 см в верхней части рудного пласта россыпи (рис. 3)). Отдельные менее выдержанные прослои фосфоритовой гальки встречаются и ниже по разрезу в самом рудном пласте. Исследованиями Е.Г. Бардеевой [1999] показано, что это явление может быть объяснено особенностями эволюции самой россыпи, которая подверглась после отступания сеноманского моря процессам ветровой переработки, создавшим мощный дюнный комплекс, составляющий в настоящее время верхнюю часть основного рудного пласта. Формирование локальных скоплений желваковых фосфоритов, гипсометрически располагающихся ниже основного фосфорито-носного горизонта, связано с их остаточным накоплением в котловинах выдувания. Следует отметить, что, по нашему мнению, повышенная фосфорито-носность россыпей верхнемеловой формации на Восточно-Европейской платформе пока не получила удовлетворительного объяснения.
Россыпное месторождение Центральное представляет собой высококомплексное месторождение, ценность которого определяют как собственно тяжелые минералы рудных песков: ильменит, рутил, циркон, золото (в количестве до 200 мг/м3), которые группируются в классе крупности -0.1...+0.074 мм, так и их нерудная составляющая - кварцевые пески, глауконит, эпидот, гранат, фосфаты группы коллофана-франколита [Быховский и др., 1998; Лущаков и др., 2001]. Для минерального парагенезиса россыпи характерно также устойчивое присутствие дистена, турмалина и ставролита в количествах, не представляющих промышленной ценности. Известны также находки алмазов крупностью -0.3...+0.1 мм (дан-
42°
Рис. 2. Распространение верхнемеловых титано-циркониеносных россыпных и фосфоритоносных осадочных формаций.
1-3 - титано-циркониеносные формации: 1- сеноманская, 2 - сантонская, 3 - кампанская (с фосфатами); 4-5 - фосфа-тоносные формации: 4 - сеноманская, 5 - сантонская; 6-8 - предполагаемые границы суши: 6 - в сеномане, 7 - в сан-тоне, 8 - в кампане; 9 - направление морских течений.
ные Ю.А. Полканова и И.Ф. Кашкарова). В этой связи представляется интересным высказать некоторые соображения о путях миграции указанных минералов и возникновении наблюдаемых парагенезисов россыпи.
МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЕ
Изучением минерального состава рудных песков месторождения Центральное с позиций их генезиса и технологических свойств занимались многие организации (ГИРЕДМЕТ, ИМГРЭ, ЦНИГРИ, Механобрчермет и др.) и исследователи (И.Е. Секре-тарев, А.М. Болотов, Ю.А. Полканов, Н.Н. Иконников, В.В. Большагин, Е.Н. Левченко и др.). Полученные ими данные и наши наблюдения показывают, что этим пескам присущи все основные свойства рудных песков комплексных прибреж-но-морских россыпей ("heavy mineral placers", или "mineral sands") [Россыпные месторождения..., 1997], а именно:
1. Тонкозернистый состав с доминированием весьма узкого класса крупности -0.5...+0.02 мм, что свидетельствует о высокой сортированности осадка. Данный класс составляет более 87% всего
объема песков и является главной технологической фракцией (рис. 4).
2. Олигомиктовый, существенно кварцевый, с незначительной примесью полево
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.