научная статья по теме РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВАЯ РОССЫПНАЯ МЕТАЛЛОНОСНОСТЬ КЕМБРО-ОРДОВИКСКИХ ПЕСЧАНИКОВ СЕВЕРО-ЗАПАДА РУССКОЙ ПЛИТЫ Геология

Текст научной статьи на тему «РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВАЯ РОССЫПНАЯ МЕТАЛЛОНОСНОСТЬ КЕМБРО-ОРДОВИКСКИХ ПЕСЧАНИКОВ СЕВЕРО-ЗАПАДА РУССКОЙ ПЛИТЫ»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 6, с. 563-575

УДК 551.351

РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВАЯ РОССЫПНАЯ МЕТАЛЛОНОСНОСТЬ КЕМБРО-ОРДОВИКСКИХ ПЕСЧАНИКОВ СЕВЕРО-ЗАПАДА РУССКОЙ ПЛИТЫ

© 2015 г. А. В. Лаломов1, М. В. Платонов2, М. А. Тугарова3, А. А. Бочнева1, А. В. Чефранова1

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМРАН)

119017 Москва, Старомонетный пер. 35; Е-mail: lalomov@mail.ru 2Санкт-Петербургский государственный университет 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9; Е-mail: geolog2006@mail.ru 3 ООО "Газпромнефть НТЦ" 190000 Санкт-Петербург, ул. Галерная, 5а; E-mail: tugarova@mail.ru Поступила в редакцию 13.08.2014 г.

Геологическое строение региона и литологический состав толщи кембро-ордовикских песчаников северо-запада Русской плиты в целом благоприятны для формирования связанных с ними редкоме-талльно-титановых ("титан-циркониевых") ископаемых комплексных прибрежно-морских россыпей, но до сих пор таких месторождений в этом регионе не выявлено. Исследование эталонных объектов Русской плиты, реконструкция литодинамических обстановок кембро-ордовикского па-леобассейна и изучение геологического строения и литолого-минералогических особенностей толщи позволили оценить перспективы выявления данного типа россыпей и дать прогноз для поисков россыпной металлоносности: предполагается наличие россыпей мелководно-морского типа под чехлом рыхлых отложений на юго-восточном склоне Балтийского щита.

DOI: 10.7868/S0024497X15060063

Титан и цирконий относятся к стратегическим металлам, определяющим уровень научно-технологического потенциала и обороноспособности страны. После развала Советского Союза практически единственное разрабатываемое месторождение этого сырья — Малышевская (Самоткан-ская) олигоцен-миоценовая прибрежно-морская россыпь — осталось на Украине, поэтому Россия, один из крупнейших производителей этих металлов в мире, вынуждена практически полностью импортировать титановое и циркониевое сырье. Разведанные месторождения (Ярегское, Центральное, Бешпагирское, Тарское. Туганское, Ордынское и др.) по разным причинам (экономическим, технологическим и экологическим) до сих пор не разрабатываются.

Считается, что выявление новых высокорентабельных и высокотехнологичных крупных россыпных месторождений (наподобие Малышевского) в России в настоящее время нереально, поскольку территория страны изучена уже достаточно детально, что подтверждается отсутствием открытий новых крупных россыпных месторождений этого типа за последние 50 лет.

В то же время существуют районы, по своей геологической структуре и составу отложений весьма перспективные для обнаружения редкоме-талльно-титановых россыпей (РТР), но в пределах которых до сих пор не выявлено промышленных месторождений. Исследование таких регионов может способствовать решению следующих задач:

— определение факторов россыпеобразования, в данной геологической обстановке недостающих для образования промышленных россыпных месторождений, и, тем самым, создание наиболее полной модели формирования комплексных при-брежно-морских РТР;

— выявление на основе такой модели наиболее перспективных площадей для проведения геолого-поисковых работ.

Эталоном рентабельной ископаемой промышленной россыпи такого типа является Малышев-ское месторождение [Цымбал, Полканов, 1975]. Оно залегает в олигоцен-миоценовых (полтавских и сарматских) песках северо-восточного склона Украинского щита и характеризуется зрелостью минерального состава (низким содержанием неустойчивых минералов). Содержание по-

лезного компонента обычно варьирует в пределах от 50 до 200 кг/м3, а в отдельных линзах достигает 1000—1500 кг/м3. Рудный пласт сложен в основном мелкозернистыми кварцевыми песками, хорошо отсортированными и отмытыми от глинистого материала [Титановые ..., 1967].

На протяжении десятков лет это месторождение удовлетворяло потребностям СССР и России в титановом и циркониевом сырье, но в связи с проводимой политикой импортозамещения становится актуальным детальное исследование факторов образования рентабельных редкоме-талльно-титановых россыпных объектов для создания модели промышленных ископаемых РТР и составления прогноза их поисков. Надо отметить, что в ближайшие 5—10 лет наиболее рентабельные запасы Малышевского месторождения будут выработаны, и поэтому открытие месторождений такого технологического класса является насущной задачей.

По геологическому положению и литологиче-скому составу близким аналогом олигоцен-мио-ценовых полтавских и сарматских россыпевме-щающих песков северо-восточной окраины Украинского щита являются слабосцементиро-ванные кембро-ордовикские песчаники (КОП) северо-запада Русской плиты (юго-восточная окраина Балтийского щита). КОП в составе саб-линской, ладожской и тосненской свит исследованы только в узкой полосе Балтийско-Ладожского глинта; далее на юг и юго-восток они погружаются под платформенный чехол Московской синеклизы и становятся недоступны для прямого изучения. В пределах исследованной части КОП установлен повышенное содержание тяжелой фракции, состоящей преимущественно из титановых минералов и циркона, но промышленных россыпей не выявлено.

Таким образом, задачи данного исследования следующие:

1. Проведение сравнительно-геологического анализа характеристик россыпевмещающей толщи Малышевского месторождения и КОП северо-запада Русской плиты.

2. Установление отличительных особенностей, в результате которых при общих благоприятных условиях в КОП на исследованной площади не сформировались россыпи, аналогичные украинским, т.е. определение не только необходимых, но и достаточных условий россыпеобразования.

3. Определение перспектив промышленной россыпной редкометалльно-титановой металло-носности КОП исследованного региона.

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ

ФОРМИРОВАНИЯ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПЕЙ

Данная проблема была всесторонне и детально рассмотрена в работах С.И. Гурвича и А.М. Болотова [1968], А.Д. Савко с соавторами [1995], Л.З. Быховского и Л.П. Тигунова [2006], Н.Г. Па-тык-Кары [2008], А.В. Лаломова и С.Э. Таболича [2013] и многих других исследователей.

Комплексные россыпи тяжелых минералов характерны для береговых зон пассивных континентальных окраин, современных и древних, что и определяет распространение их главных провинций и мегапровинций.

В структуре россыпных провинций РТР выделяются два типа россыпных районов [Гурвич, 1978]:

— районы 1-го типа расположены в непосредственном обрамлении выступов кристаллических пород (щитов), в питании россыпей которых доминирующую роль играют породы-первоисточники, дезинтегрированные в результате процессов выветривания;

— районы 2-го типа локализуются на склонах положительных платформенных структур в зонах пологих деформаций; в формировании россыпей этих районов главная роль принадлежит промежуточным коллекторам.

Комплексные редкометалльно-титановые концентрации являются типичными россыпями дальнего сноса и конечными продуктами седи-ментогенной дифференциации вещества, состоящими из минералов с высоким показателем гипергенной устойчивости по Н.А. Шило [2002] и повышенной способностью к переносу на большие расстояния. В их составе преобладают титановые минералы (ильменит, рутил, лейкоксен), циркон, монацит, устойчивые алюмосиликаты (силлиманит, дистен, ставролит). Характерной их особенностью является близкая гидравлическая крупность тяжелых и легких минералов.

На региональном уровне важным для россыпе-образования является палеоклиматический фактор — развитие кор глубокого химического выветривания, что способствует дезинтеграции вещества, разрушению неустойчивых и полному высвобождению устойчивых тяжелых минералов. В тектоническом плане наиболее благоприятными являются области стабильной палеотектоники со слабым воздыманием суши и трансгрессивно-регрессивными колебаниями уровня моря. В наиболее полном виде этот фактор реализуется в современных шельфовых морях и палеобассейнах пассивных континентальных окраин умеренных широт. Эпейрогенический характер тектонических движений способствует формированию промежуточных коллекторов и многократному переотложению тяжелых минералов, что, в свою оче-

редь, приводит к их обогащению и образованию россыпей.

Важную роль играет также гидродинамический режим седиментации бассейна: воздействие стабильных длиннопериодных волн (типа зыби) благоприятно для концентрации тяжелых минералов в зоне пляжа. Наличие устойчивых течений и грядовой формы движения наносов на подводном береговом склоне приводит к формированию россыпей мелководно-морского типа [Лаломов, Таболич, 2011]. В нестабильных гидродинамических условиях прибрежно-морские РТР не образуются.

На локальном уровне в пределах установленных россыпных районов, связанных с платформенными структурами второго порядка (выступы фундамента, своды и впадины), образование россыпей контролируется литодинамическими и морфострук-турными факторами. Это соотношение емкости и мощности вдольберегового потока наносов, определяющее динамический эрозионно-аккумуляти-вый характер побережья, и асимметрия перемещения наносов — интенсивный однонаправленный перенос менее благоприятен, чем многократный перемыв материала при попеременной встречной его миграции. Важным фактором является наличие морфоструктурных седиментационных ловушек, определяющих продолжительность существования благоприятных литодинамических условий в отдельных зонах побережья.

Необходимо учитывать также, что дифференциация гидравлически эквивалентных минералов, характерная для РТР, происходит в придонном слое при горизонтальном перемещении осадка в узком интервале скоростей потока — от начала горизонтального движения легких частиц до перехода во взвесь тяжелых минералов. В условиях более активной гидродинамики преобладающим становится эффект гидравлической эквивалентности, который способствует перемешиванию рудных и нерудных частиц и разубоживанию россыпных концентраций, в том числе и в фазе последующего осаждения взвешенных наносов, при этом дифференциации по плотности минералов близкой гидравлической крупности не происходит [Лаломов, Таболи

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