научная статья по теме ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БЁМИТСОДЕРЖАЩИХ ИЗВЕСТНЯКОВ НАДРУДНОЙ ТОЛЩИ СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО БОКСИТОВОГО РУДНИКА Геология

Текст научной статьи на тему «ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БЁМИТСОДЕРЖАЩИХ ИЗВЕСТНЯКОВ НАДРУДНОЙ ТОЛЩИ СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО БОКСИТОВОГО РУДНИКА»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 3, с. 228-235

УДК 553.551.1+549.521.44

ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БЁМИТСОДЕРЖАЩИХ ИЗВЕСТНЯКОВ НАДРУДНОЙ ТОЛЩИ СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО

БОКСИТОВОГО РУДНИКА

© 2015 г. А. Л. Анфимов, Е. И. Сорока

Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН 620151 Екатеринбург, Почтовый пер., 7; E-mail: anfimov@igg.uran.ru; soroka@igg.uran.ru Поступила в редакцию 02.04.2012 г.

В результате детального изучения разреза надрудных известняков эмсского горизонта нижнего девона в Новокальинской шахте СУБРа было установлено, что их образование происходило в мелководных прибрежно-морских условиях, а в составе известняков почти повсеместно присутствует скрытокристаллический бёмит. Электронно-микроскопические исследования показали, что скопления скрытокристаллического бёмита в известняках надрудной толщи находятся в основной массе в промежутках между обломками известняков и органогенного детрита. Сделан вывод, что бёмит попал в карбонатные породы в процессе седиментогенеза в морской обстановке, скорее всего, в виде коллоидных частиц, которые являются одной из основных форм миграции алюминия.

DOI: 10.7868/S0024497X15030027

Североуральский бокситовый рудник (СУБР) расположен на восточном склоне Северного Урала северо-восточнее г. Североуральска (рис. 1). В составе рудника выделяют ряд месторождений: Красная Шапочка, Кальинское, Новокальинское, Чере-муховское, различающиеся глубиной залегания, мощностями рудных залежей и рядом других характеристик. Добыча руды ведется шахтным способом. Руды преимущественно диаспор-бёмитового состава залегают в карбонатных породах и относятся к "карстовым бокситам" [Бардоши, 1981].

При обосновании механизма формирования бёмитсодержащих надрудных известняков предполагается, что привнос глинозема продолжался и после формирования рудных залежей, в результате в надрудных известняках наблюдается повышенное содержание А1203 (до 12—16 мас. %, по данным количественного химического анализа, ИМин УрО РАН (аналитик Ю.Ф. Мельнова).

Исследования минерального состава тонкодисперсной фракции нерастворимых остатков бокси-товмещающих карбонатных пород СУБРа показали, что в их составе преобладают полевые шпаты, хлориты, гидрослюды, смектиты, каолинит, дик-кит, донбассит, галлуазит [Шнейдер, Ширшова, 1979]. Отмечается доминирование смектитов, что является следствием вялости процессов выветривания в раннем девоне на суше, этим же объясняется и редкая встречаемость минералов свободного глинозема.

Значительные содержания бёмита и каолинита были обнаружены в двух образцах надрудных из-

вестняков и мергелей карпинского горизонта нижнего девона Кальинского месторождения бокситов, где их суммарное содержание составило 16— 21% при преобладании бёмита [Анфимов, 2008]. По более поздним данным [Анфимов, 2010а, б], в перекрывающих бокситы темно-серых известняках и мергелях карпинского горизонта Новока-льинского месторождения содержание бёмита в семи пробах составило 2.5—5%, а в двух пробах (07-1 и 07-8) - до 10-20% (таблица).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Основной материал для исследования был отобран в шахте Новокальинского месторождения в 2007 году. В шахте на горизонте 800 м скважиной 64, пробуренной в кровле залежи бокситов, был вскрыт разрез карбонатных пород основания эмсского яруса нижнего девона мощностью 4.2 м (бурение велось практически перпендикулярно к слоистости). В разрезе был выделен ряд интервалов, изучение которых позволило дать определенную интерпретацию условий осадконакопления в начале эмсского времени непосредственно сразу после окончания процессов бокситообразования (рис. 2).

Кроме того, в нашем распоряжении имелись результаты ренгенофазового и термического анализов образцов, отобранных годом ранее (в 2006 году) в известняках в 0.1-0.3 м выше их контакта с бокситами. Два образца были отобраны в шахте Ка-льинского месторождения (горизонт 620 м), 2 образца в шахте Черемуховского месторождения

(горизонт 740 м) и 2 образца в шахте Новокальин-ского месторождения (горизонт 800 м). Рентгено-структурные исследования образцов были выполнены на рентгеновском дифрактометре XRD-7000 (Shimadzu) в лаборатории ФХМИ Института геологии и гехимии УрО РАН (аналитик О.Л. Га-лахова).

Детальное изучение образцов, содержащих скрытокристаллический бёмит, были выполнены на сканирующем электронном микроскопе JSM-6390LV (JEOL) в Институте геологии и геохимии УрО РАН. Химический состав отдельных участков известняков был определен с помощью ЭДС-спектрометра Inca Energy 450 (аналитик С.П. Главатских).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Литологическими исследованиями было установлено, что мергели и известняки надрудной толщи интервалов 0—0.35, 0.35—1.0 и 1.0—1.6 м в скв. 64 Новокальинского месторождения сформировались в застойных условиях мелководной лагуны вблизи береговой линии, слабо сообщающейся с открытым морским бассейном. Это подтверждается наличием вакстоунов и пакстоунов, однообразием и немногочисленностью органических остатков, присутствием зеленых, харовых водорослей и цианобактерий, обрывков гелефи-цированной древесины, редких раковин планктонных фораминифер, высоким содержанием органического вещества в глинах, наличием слабо выраженной слоистости (см. рис. 2). Слабая гидродинамическая активность среды и невысокая скорость осадконакопления подчеркивается наличием ила в раковинах гастропод (рис. 3б), интенсивной пиритизацией, в результате чего ряд раковин замещаются пиритом. В интервале 1.0— 1.6 м появляются раковины гастропод и толстостенных брахиопод, что свидетельствует о начальном этапе углубления бассейна. Карбонатные породы относятся нами к литогентипу ЛМП-М1, образующемуся в лагунной малоподвижной водной среде [Анфимов, Огородников, 1979].

Косоволнистая и пологоволнистая слоистость, отмеченная в интервалах 1.6—2.0 м и 2.0— 2.2 м, а также увеличение содержания органических остатков и их видового разнообразия (членики криноидей, раковины прикрепленных форамини-фер — тубепорин, фрагменты рецептакулитов) свидетельствуют о дальнейшем углублении дна бассейна (см. рис. 3а). Увеличивается и количество раковин планктонных фораминифер, таллитов зеленых водорослей. В шлифах наблюдается ориентированное расположение органических остатков, уменьшение количества терригенной примеси, а углисто-глинистый материал концентрируется в виде тонких прослоев. Вместо вакстоунов-пакстоунов предыдущего слоя здесь преобладают

60°

Рис. 1. Схема района исследований. Масштаб 1 : 200000.

пакстоуны с ориентированным расположением остатков микрофауны. По совокупности признаков эта обстановка ближе всего к ЛМП-П1 (лагунная малоподвижная водная среда). В таких же условиях формировались и известняки вышележащего интервала 2.2—2.5 м (см. рис. 2).

В верхней части разреза скважины 64, в интервалах 2.5—3.5, 3.5—3.9 и 3.9—4.2 м, наблюдается обогащение карбонатных пород глинистой составляющей, что свидетельствует о снижении гидродинамической активности среды. Одновременно происходит смена остракодово-рецептаку-литовых пакстоунов, отмеченных в интервале 2.5—3.5 м, вышележащими криноидно-ветвисто-табулятовыми и криноидно-брахиоподово-остра-кодовыми пакстоунами с ценостеумами амфипор, типичных для условиий зарифовых лагун [Уил-сон, 1980]. Количество фрагментов рецептакули-тов здесь сокращается, зато появляются вновь тонкие трубочки дазикладовых зеленых водорослей, раковины паратураммин и тентакулитов (см. рис. 3а). В раковинах тентакулитов вновь наблюдаются "иловые уровни" (остатки ила, как и в раковинах гастропод), что подтверждает снижение скорости осадконакопления и наличие спокойной водной среды, данные признаки ближе всего к литогентипу ЛМП-М1.

Результаты комплексного изучения образцов надрудной толщи известняков шахты Новокальинской СУБРа

№ обр. Интервал отбора проб (скв. 64, горизонт 800 м) Характеристка пород Минералы

данные рентгенофазового анализа количественные данные термического анализа, %

07-1 0.25-0.35 м Мергель черный неясно-слоистый Кальцит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 42, пирит 10, хлорит 15, бёмит 15-20, ОВ* 0.1, углистое в-во** 1

07-2 0.35-1.6 м Известняк (мергель) темно-серый неяснослоистый Кальцит, арагонит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 74-75, пирит 5, хлорит 5, бёмит 5, ОВ 0.4, углистое в-во 1

07-3 1.6-2.0 м Известняк (мергель) темно-серый массивный пи-ритизированный Кальцит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 74-75, пирит 5-7, бёмит 5, хлорит 5, ОВ 0.2, углистое в-во 1

07-4 2.0-2.2 м Известняк темно-серый, слоистость косо-волнистая с элементами полого-волнистой за счет углисто-глинистых прослоев Кальцит, арагонит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 88-89, пирит 5, бёмит 2.5, хлорит 2.5, ОВ 0.4, углистое в-во 1

07-5 2.2-2.3 м Известняк глинистый, слоистый Кальцит, арагонит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 83-84, пирит до 5, бёмит 2.5, хлорит 2.5, ОВ 0.3, углистое в-во 1

07-6 2.5-3.4 м Известняк темно-серый массивный, пиритизиро-ванный Кальцит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 80-81, пирит 1, бёмит 5, хлорит 5, углистое в-во 2-2.5

07-7 3.4-3.5 м Мергель темно-серый с обилием гумуса Кальцит, доломит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 71-72, пирит 5, бёмит 5, хлорит 5, ОВ 0.5, углистое в-во 3.5

07-8 3.5-3.9 м Мергель темно-серый не-яснослоистый с углефици-рованными растительными остатками Кальцит, доломит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 56-57, пирит 5-10, бёмит 5-10, хлорит 5-10, ОВ 0.5, углистое в-во 1-2

07-9 3.9-4.2 м Известняк темно-серый массивный Кальцит, пирит, бёмит, хлорит Кальцит 82-83, пирит 1, бёмит 5, хлорит 5, ОВ 0.2, углистое в-во 1

Примечание. Анализы выполнены в лаборатории ФХМИ ИГГ УрО РАН (аналитики О.Л. Галахова, В.Г. Петрищева).

* ОВ — органическое вещество, соответствует тонкорассеянной органике, сгорающей при температурах 200-400° С. ** Углистое вещество, может быть представлено битумами, углефицированными растительными остатками, выгорает при температурах 400-600°С.

При изучении прозрачных шлифов известняков надрудной толщи Новокальинского месторождения в них были определены хлорит, кварц и слюдистые минералы. Непрозрачные участки в шлифах представлены углеродисто-глинистым веществом (см

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»