Геологія Саксаганського насуву Криворізької структури і його роль у формуванні покладів багатих залізних руд

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний гірничий університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

04.00.11 - Геологія металевих і неметалевих корисних копалин

Геологія Саксаганського насуву Криворізької структури і його роль у формуванні покладів багатих залізних руд

Худур Джамель

Дніпропетровськ 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: Паранько Ігор Степанович доктор геологічних наук, професор, завідувач кафедри загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти: гулій Василь Миколайович доктор геолого-мінералогічних наук, завідувач сектору металогенії та методів пошуку Українського державного геологорозвідувального інституту Державної геологічної служби України (м. Київ).

Пікареня Дмитро Сергійович, кандидат геологічних наук, доцент, докторант кафедри загальної і структурної геології Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України.

Провідна установа: Львівський національний університет ім. Івана Франка Міністерства освіти і науки України.

Захист відбудеться “10” лютого 2006 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.05 при Національному гірничому університеті (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, проспект К. Маркса, 19. Тел (0562) 47-24-11.

З дисертацією можна ознайомиться в бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ) за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, проспект К.Маркса, 19.

Автореферат розісланий “10” січня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д.08.080.05, кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент А.Л.Лозовий

1. Загальна характеристика роботи

саксаганський залізна руда кварцит

Актуальність теми. Розширення мінерально-сировинної бази будь-якої країни залежить від ступеня геологічної вивченості її території, яка дозволяє науково обґрунтовано вирішувати питання прогнозування і пошуків родовищ. Україна характеризується дуже високим рівнем геологічної вивченості і ґрунтовне дослідження розташованих у її межах родовищ може істотно розширити теоретичну базу прогнозування та пошуків корисних копалин, а також установити нові прогнозно-пошукові критерії. Особливо це стосується родовищ заліза, приурочених до докембрійских комплексів Українського щита. В процесі тривалої експлуатації залізорудних родовищ Криворізького басейну практичне підтвердження отримала низка теоретичних положень стосовно природи та закономірностей поширення залізних руд докембрію. Було також встановлено, що рудоконтролюючими структурами для покладів багатих залізних руд є насувні структури. В зв'язку з цим їх вивчення сприяє поглибленому пізнанню рудоутворюючих процесів, що має суттєве значення при оцінці металоносності територій, прогнозуванні пошуків родовищ корисних копалин і розробці пошукових критеріїв руд.

Метою дисертаційного дослідження є встановлення ролі насувних структур в утворенні багатих залізних руд докембрийських комплексів на прикладі Саксаганського району Криворізького басейну.

Досягненню мети сприяло вирішення наступних задач: уточнення складу і будови Саксаганського насуву; встановлення геохімічної спеціалізації продуктивної залізистої кременисто-сланцевої формації Криворізької структури в межах непорушених насувною тектонікою ділянок і в районі розвитку Саксаганського насуву; встановлення першопричин формування покладів багатих залізних руд і ролі в цьому процесі Саксаганського насуву.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до Програми науково-дослідних робіт Криворізького технічного університету з довивчення й уточнення мінерально-сировинної бази залізорудних родовищ Криворізького басейну, у відповідності з якою проводились госпдоговірні науково-дослідні роботи (№№ 17-455-03, 17-5055-04, 17-560-05).

Об'єкт дослідження є зона Саксаганського насуву Криворізької структури.

Предмет дослідження - фізично, мінералогічно, геохімічно змінені породи зони Саксаганського насуву і поклади багатих залізних руд, що локалізуються в межах лежачого крила насуву.

Методи досліджень були обрані відповідно до задач, які необхідно було вирішувати для досягнення мети досліджень. Основними з них були: метод аналізу й узагальнення проведених раніше досліджень, структурно-геологічний, мінералого-петрографічний, петрохімічні та геохімічні методи, методи статистичної обробки геологічних і геохімічних даних із застосуванням комп'ютерних технологій.

Фактичний матеріал. Поставлені задачі були вирішені шляхом вивчення фондової й опублікованої літератури (35 виробничих і науково-дослідних звітів, 162 найменування опублікованої літератури), журналів опису керна свердловин (75 свердловин), прозорих (315) і полірованих (80) шліфів, статистичної обробки силікатних (68) і спектральних (450) аналізів, вивчення керна свердловин (1500 п.м.).

Положення, що захищаються.

1. У південній частині Саксаганського залізорудного району зона однойменного насуву складена брекчіями сланців нижніх горизонтів саксаганської світи, а в північній - інтенсивно тріщинуватими породами сьомого сланцевого і сьомого залізистого горизонтів.

2. У непорушених насувом розрізах саксаганської світи геохімічна спеціалізація сланцевих і залізистих горизонтів підпорядковується законові седиментаційної ритмічності, а на ділянках розвитку насуву ця закономірність втрачається.

3. Першопричиною утворення покладів багатих залізних руд Кривбасу є тектонічний фактор, який зумовив насувоутворення, що призвело до порушення фізико-хімічної рівноваги в системах горизонт, ритм, світа; відновлення рівноваги відбувалося шляхом полігенного мінерало- і рудоутворення всередині цих систем.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному.

1. Встановлено, що катаклазити (мілоніти, ультрамілоніти, брекчії, конгломерато-брекчії) південної частини зони насуву сформувалися не за утвореннями новокриворізької і скелюватської світи, як це традиційно вважалось, а за породами першого і другого сланцевих горизонтів саксаганської світи, що підтверджує моноклінальну лускувато-блокову будову так званого Саксаганського простягання Кривбасу.

2. Вперше встановлено, що в горизонтах продуктивної саксаганської світи, не порушених процесами насувоутворення, накопичення і винос хімічних елементів відповідають законові седиментаційної ритмічності, а в зоні насуву дана закономірність порушується, при цьому в залізистих горизонтах винос елементів переважає над накопиченням. Це може бути геохімічним критерієм при прогнозуванні і пошуках покладів багатих залізних руд у порушених насувною тектонікою утвореннях залізисто-кременистого формаційного типу.

3. Встановлено, що зміна фізико-механічних особливостей материнських залізистих кварцитів у зоні насуву призвела до порушення рівноваги в природній системі саксаганської світи й обумовила проходження гіпогенних і гіпергенних процесів, спрямованих на відновлення рівноваги шляхом утворення нових мінеральних парагенезисів, які складають поклади багатих залізних руд.

4. Формування насувних структур Кривбасу було обумовлене вкоріненням на заключних стадіях розвитку Криворізького проторифту Саксаганського діапіру, що був основним джерелом гідротермально-метасоматичних флюїдів, які зіграли основну роль при утворенні покладів багатих залізних руд у тілі продуктивної саксаганскої світи.

Практичне значення отриманих результатів полягає у: 1) використанні результатів з уточнення будови зони насування при складанні геологічних карт Криворізької структури; 2) підвищенні вірогідності прогнозу і пошуків покладів багатих залізних руд шляхом використання встановленого геохімічного критерію; 3) створенні моделі насувоутворення, яка може сприяти уточненню вікового взаємовідношення між гранітоїдами Саксаганського масиву і метавулканогенно-осадовою товщею Криворізької структури, а також історії її геологічного розвитку.

Особистий внесок здобувача полягає в: 1) аналізі й узагальненні результатів проведених раніше геологорозвідувальних робіт у межах Криворізької структури і, зокрема, родовищ, що містять поклади багатих залізних руд, 2) вивченні матеріалів опису керну свердловин, що розкрили зону Саксаганського насуву і побудові зведених розрізів; 4) вивченні прозорих і полірованих шліфів і узагальненні мінералого-петрографічних даних; 5) узагальненні геохімічних даних і їх статистичній обробці з використанням комп'ютерних технологій; 6) установленні первинної природи і геохімічної спеціалізації порід зони насуву і порід саксаганської світи, не порушених разломною тектонікою; 7) розробці моделі насувоутворення; 8) розробці версії ролі насуву в формуванні покладів багатих залізних руд.

Апробація результатів досліджень проводилася шляхом їхнього представлення на Регіональній науковій конференції “Сучасні проблеми геології і мінералогії залізисто-кременистих формацій і їхнього обрамлення (м. Кривій Ріг, 2004); 2) Міжнародній науково-технічній конференції “Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” (м. Кривій Ріг, 2004, 2005 р.); 3) Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми комплексного освоєння гірничодобувних регіонів” (м. Дніпропетровськ, 2005); а також на щорічних науково-технічних конференціях і семінарах Криворізького технічного університету (2003-2005 р.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладені в 7 статтях, з яких 5 опубліковані в фахових виданнях.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 6 розділів, висновків і списку використаних літературних джерел з 168 найменувань. Обсяг дисертації 158 сторінок, включаючи 25 рисунків, 6 таблиць.

Автор щиро дякує усім викладачам кафедри загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин, а також кафедри теоретичної і прикладної мінералогії Криворізького технічного університету за отримані в процесі навчання знання. Особливо вдячний доктору геолого-мінералогічних наук професору А.І.Каталенцю, кандидату геолого-мінералогічних наук доценту В.Д.Блосі, кандидату геологічних наук доценту В.В.Стеценку за підтримку і консультації при підготовці та написанні роботи.

Щиру вдячність автор висловлює завідувачу кафедри теоретичної і прикладної мінералогії доктору геолого-мінералогічних наук професору В.Д.Євтєхову і науковому керівникові, завідувачу кафедрою загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин доктору геологічних наук професору І.С.Параньку за допомогу і консультації на всіх етапах підготовки дисертації.

Особливо вдячний автор своєму земляку доктору філософії Меддахи Рабаху, декану факультету по роботі з іноземними студентами В.П.Стасовській і проректору з міжнародних зв'язків Криворізького технічного університету М.І.Ступнику за постійну підтримку під час навчання в аспірантурі і при підготовці роботи.

2. Зміст роботи

У першому розділі “Стан вивченості проблеми” розкрита історія геологічної вивченості Криворізької структури взагалі і насувної тектоніки зокрема, а також зроблений аналіз існуючих поглядів на проблему утворення покладів багатих залізних руд. Окремо акцентована увага на вивченості питання ролі Саксаганського насуву в рудоутворенні.

Відзначено, що більш ніж віковий період геологічної вивченості Кривбасу можна розділити на п'ять етапів, що відображають еволюцію пізнання геології регіону. Досягненням першого етапу (1873-1917 р.р.) було становлення уявлень про геологію, мінералогію, тектоніку і доцільності вивчення Криворіжжя. Ці дослідження пов'язані з іменами таких відомих натуралістів як В.Ф.Зуєв, П.І.Кульшин, М.П.Барбот-де-Марні, В.О.Домгер, С.О.Конткевич, М.Ф.Шимановський, М.О.Соколов, О.С.Міхальський, О.В.Фаас, П.П.П'ятницький, Й.І.Танатар і ін. Їхніми стараннями були відкриті залізні руди, обґрунтована доцільність їх розробки і розроблені перші уявлення про стратиграфію та тектонічну будову району. Разом з тим Й.І.Танатар уперше висловив припущення про зв'язок глибинних процесів з залізоутворенням.

Другий етап (1917-1941р.р.) ознаменувався детальним вивченням мінералогії Кривбасу, а також істотно змінив погляди на стратиграфію та будову структури. Результати досліджень цього часу знайшли відображенні в підготовленій під керівництвом М.І.Світальського, монографії “Железорудные месторождения Кривого Рога” (1932), а також у роботах Ю.Г.Гершойга, П.П.П'ятницького, Ю.І.Половінкіної, Л.І.Мартиненка та ін. Ці дослідження, на відміну від першого етапу, носили не загальноописовий, а систематизований, цілеспрямований характер. Був детально вивчений і описаний мінеральний склад понад 20 відмін залізних руд, висловлені припущення про існування двох залізистих горизонтів, а також охарактеризовані складчасті та розривні (окрім насувних) структури.

Основні досягнення третього етапу (1945-1960 р.р.) зводяться до накопичення матеріалів з мінералогії району та розвитку мінералого-генетичного аспекту в дослідженнях залізистих кварцитів і багатих залізних руд. Впродовж цього етапу була розроблена семипластова схема стратиграфічного розчленовування продуктивної залізорудної товщі метавулканогенно-осадового розрізу Криворізької структури, а також проведене детальне вивчення тектонічної будови регіону. Підсумком цих досліджень були класичні монографії підготовлені під керівництвом Я.М.Бєлєвцева, П.М.Каніболоцького, Г.І.Каляєва, Ю.П.Мельника, М.П.Семененка, які не втратили актуальності й у наші дні,

Велике значення для пізнання геології, мінералогії і металогенії Кривбасу мали дослідження четвертого етапу (1960-1980 р.р.). У цей період були проведені основні роботи, спрямовані на систематизацію мінералого-петрографічних, стратиграфічних, тектонічних досліджень, і на цій основі було закладене формування сучасних уявлень про геологічну будову та рудоутворення Криворізького басейну. В цей час також були виділені й охарактеризовані основні насувні структури Кривбасу і висловлене припущення про їхнє рудоконтролююче значення. Вивченням цього питання займалися Я.М.Бєлєвцев, Е.В.Дмітрієв, А.І.Каталенець, Г.І.Каляєв, В.М.Кравченко, М.П.Семененко, Г.В.Тохтуєв, М.І.Черновський, В.І.Шелегеда. В наукових працях, опублікованих за їхнім авторством, детально розглянута роль структурного фактора в рудоутворенні. Однак залишалося відкритим питання першопричин формування самих насувів і ролі цього процесу в утворенні покладів багатих залізних руд.

П'ятий етап, що почався у вісімдесятих роках, ознаменувався уточненням деяких положень стратиграфії, тектоніки й історії геологічного розвитку структури в зв'язку з підготовкою буріння в Кривбасі надглибокої свердловини. Підсумком цих узагальнюючих досліджень слід вважати десятитомне видання “Железисто-кремнистые формации докембрия европейской части СССР”, що побачило світ з ініціативи Я.М.Бєлєвцева. У підготовці цієї роботи брали участь такі відомі дослідники геології Кривбассу як Р.Я.Бєлєвцев, В.М.Гулій, В.Д.Євтєхов, Г.І.Каляєв, А.І.Каталенець, В.М.Кравченко, Ю.П.Мельник, Б.І.Пірогов, В.В.Решетняк і інші. Разом з уточненням стратиграфічного розчленовування метавулканогенно-осадової товщі Криворізької структури в цей період була розроблена схема насувоутворення з позиції теорії літосферних плит. Запропонована Г.І.Каляєвим, В.В.Решетняком і підтримана багатьма дослідниками модель розвитку Кривбасу в зоні докембрійської незавершеної субдукції пояснює механізм утворення насувних структур, проте вона не дає повної відповіді на питання про вплив процесу насувоутворення в формуванні покладів багатих залізних руд.

Останнім часом усе більше дослідників схиляються до думки, що утворення багатих залізних руд носить полігенний характер, віддаючи при цьому перевагу комбінації метаморфогенних і гіпергенних процесів. Дискусійним залишається лише питання про роль насувних структур, як рудоконтролюючих, у цьому полігенному процесі, а також першопричин самого насувоутворення, вирішення якого і було основною метою дисертаційного дослідження.

У другому розділ “Вихідний матеріал і методи досліджень” зазначається, що робота базується на вивченні фондової й опублікованої літератури (35 виробничих і науково-дослідних звітів, 162 найменування опублікованої літератури), журналів опису керна свердловин (75 свердловин), прозорих (315) і полірованих (80) шліфів, статистичної обробки з застосуванням апробованих комп'ютерних технологій силікатних (68) і спектральних (450) аналізів, вивчення керну свердловин (1500 п.м.). Методи досліджень були обрані відповідно до задач, які необхідно було вирішувати для досягнення мети досліджень. Основними з них були: метод аналізу й узагальнення проведених раніше досліджень, структурно-геологічний, мінералого-петрографічний, петрохімічні та геохімічні методи, методи статистичної обробки геологічних і геохімічних даних. Петрохімічні методи застосовувалися з метою реконструкції вихідного складу, а також порівняння петрохімічних параметрів метаморфічних порід новокриворізької, скелюватської та сланцевих горизонтів саксаганської світ і уламків брекчієвої товщі південної частини зони Саксаганського насуву. Статистичні методи досліджень були скеровані на встановлення геохімічної спеціалізації порід саксаганської світи на ділянках не порушених насувною тектонікою (район замикання Основної структури Кривбасу) і аналогічних утворень розрізів ускладнених Саксаганським насувом (Саксаганський рудний район). Встановлення геохімічної спеціалізації порід проводилось шляхом застосування методу Л.В.Барсукова і С.Г.Григоряна (1981). Для визначення фонових вмістів хімічних елементів в породах застосовувались статистичні комп'ютерні програми.

Третій розділ “Сучасні уявлення про геологію Кривбасу” містить відомості зі стратиграфії, магматизму, тектоніки та історії геологічного розвитку Криворізької структури, що базуються на аналізі й узагальненні матеріалів останніх років.

Відповідно до напрацювань В.К.Бутріна, М.А.Козаря, І.С.Паранька та ін. (1992, 1993, 1997, 2005) формування Криворізької структури відбувалося в чотири етапи, які відповідають у віковому відношенні пізньоархейському, раннє-, середньо- і позньопротерозойскому періодам становлення земної кори.

Пізньоархейский етап характеризувався закладенням структури на амфіболіт-плагіогранітоідному фундаменті та відповідав проторифтогенній стадії, що закарбувалося в накопиченні вулканогенно-осадових відкладів конкськой серії, представленої асоціацією амфіболітів, амфіболових сланців, (метаморфізовані аналогами толеїтів, дацитів, андезитів) і метатеригенних порід (слюдисті кварцити).

Ранньопротерозойский етап охарактеризувався накопиченням теригенних (скелюватская свита), теригенно-хемогенних (саксаганськая світа) товщ і проявленням ультраосновного вулканізму, що закарбувався у вигляді талькового горизонту, який підстилає залізорудну саксаганську світу. Заключна стадія етапу ознаменувалася закриттям проторифту, проявленням зеленосланцевого (центральна частина структури) і епідот-амфіболітового (Північний і Південний райони Кривбасу) метморфізму, метасоматозу, складко- і насувоутворення. З цим етапом, очевидно, необхідно пов'язувати і вкорінення Саксаганського тоналітового діапіра, а також формування Саксаганського насуву й утворення покладів багатих залізних руд [4].

Средньопротерозойский етап характеризувався накопиченням карбонатно-вуглецево-сланцевого породного комплексу (гданцівська світа згідно хроностратиграфічної схеми 2004 р.), який зі стратиграфичним і кутовим неузгодженням залягає на породах саксаганськой світи. Нагромадження порід відбувалося в лагуноподібному басейні, що успадкував структурний план проторифта.

Пізньопротерозойский етап, що завершив процес становлення Криворізької структури, характеризувався накопиченням потужних моласоподібних відкладів глеюватської світи (метаконгломерати, біотитові, кварц-біотитові сланці, метапісковики), що також з кутовим неузгодженням залягають на більш древніх утвореннях.

Четвертий розділ “Будова, склад і природа Саксаганського насуву” включає два підрозділи. У першому, “Будова і склад зони насуву”, приведено характеристику будови та складу зони насуву по його простяганню від широти родовища ім. Ілліча на півдні до Девладівської зони розломів на півночі. Встановлено, що за простяганням насув поділяється на дві, відмінні за будовою та складом зони - південну і північну, границя між якими проходить на широті родовища шахти ім. М.В.Фрунзе [2]. Особливістю будови зони південної частини є присутність у розрізі товщі потужністю близько 230 м метабрекчій і метаконгломерато-брекчій з підпорядкованими прошарками (від 1-2 до 20 м) метапісковиків, яка залягає на інтенсивно тріщинуватих, обкварцьованих породах другого залізистого горизонту. Псефітова складова товщі на 90% представлена кутастими уламками серицитових сланців. У підпорядкованій кількості відзначаються уламки метапісковиків, жильного кварцу і силікатно-магнетитових кварцитів. Наповнювачем метабрекчій і метаконгломерато-брекчій слугує кварц-польовошпатовий метапісковик на хлоритовому, хлорит-тальковому цементі, аналогічний за складом метапісковикам, що утворюють самостійні прошарки в грубоуламковій товщі, а також перекривають її. Завершує розріз зони насуву пачка потужністю 150-200 м хлорит-талькових, карбонат-хлорит-талькових сланців з прослоями (до 2 м) карбонат-талькових порід. Традиційно вважалося, що грубоуламкові породи зони насуву - це затягнуті у вигляді тектонічного клина порода скелюватської (В.В.Решетняк, 1993) та новокриворізької (Г.М.Яценко й ін. 1988) світ. Вивчення мінералого-петрографічних і петрохімічних особливостей порід з уламків товщі і порівняння їх з іншими подібними утвореннями розрізу показало, що вони найбільш подібні до сланців першого та другого сланцевих горизонтів саксаганської світи. Це дозволило відмовитися від існуючих уявлень про стратиграфічну приналежності брекчієвої товщі зони насуву до утворень новокриворізької чи скелюватської світ, і вважати, що брекчієва товща південної частини зони насуву є результатом тектонічної переробки (тектонітами) порід першого та другого сланцевих горизонтів саксаганської світи.

Північна частина насуву представлена зоною потужністю 75-100 м характерною рисою якої є наявність від 2 до 4 лусків порід саксаганської світи, насунутих одна на одну по тріщинах відколу. На глибині тріщини відколу, за якими відбувалося насування лусків, з'єднуються з основною площиною насуву, яка контролюється тальковими, карбонат-тальковими і хлорит-тальковими породами. Падіння основної площини зміщувача на захід під кутом 70-80о у верхніх гіпсометричних горизонтах, а на глибині 2,5-3 км кут падіння поступово зменшується до 35-40о.

Талькові, карбонат-талькові, хлорит-талькові породи контролюють зону насування на всьому його простяганні, незважаючи на те проходить вона по породах четвертого або горизонтів саксаганської світи, які залягають в межах південної частини, чи за утвореннями сьомого сланцевого і сьомого залізистого горизонтів, як це відзначається на півночі. При цьому в південній частині талькові породи виходять на поверхню, а в північній вони розкриті свердловинами на глибині. Таке просторове положення талькових порід, які контролюють основну площину розриву зони насуву, дозволяє відмовитися від існуючих уявлень про їхню приналежність до утворень так званого талькового горизонту, який завершує розріз скелюватської світи, а свідчить на користь, висловленого в свій час В.В.Решетняком (1993) і підтримуваного автором припущення, що це протрузії ультраосновного складу.

У другому підрозділі, “Особливості формування насуву”, розглянуті існуючі погляди на природу цього структурного елементу Криворізької структури і викладена авторська версія його утворення, яка базується на аналізі просторового положення насуву і сучасних уявленнях про історію геологічного розвитку регіону [1,2].

Два основних насуви Криворізької структури, Саксаганський і Східний, проявлені тільки в межах Саксаганського району Кривбасу, де простягаються від широти північної ділянки Новокриворізького родовища залізистих кварцитів і родовища ім. Ілліча на півдні до Девладівської зони розламів субширотного простягання на півночі. В Північному та Південному районах Крибасу подібні регіональні насуви відсутні. На схід від зазначених насувів за межами Криворізької структури розташовується Саксаганський тоналіт-плагіогранітний купол, західний схил якого “підстилає” метавулканогенно-осадову товщу структури. Формування Саксаганського тоналітового діапіра, відповідно до сучасних уявлень про геологічний розвиток структури (І.С.Паранько, 1993; І.С.Паранько, В.К.Бутирін, 2005), відбувалося одночасно з закриттям криворізького проторифту, а можливо, і визначило цей процес. Його впровадження обумовило виникнення в земній корі силових напружень західного напрямку. Оскільки на заході проторифт обмежувався амфіболіт-плагіогранітоїдною Інгулецькою брилою, що слугувала своєрідним “екраном” для поширення силових напружень на захід, це зумовило їхнє розвантаження всередині структури в результаті чого відбулося утворення низки тріщин відколу в тілі порід залізистої кременисто-сланцевої товщі (саксаганська світа) і насування окремих лусок-блоків один на одного. В Північному та Південному районах Кривбасу, де породи криворізького розрізу залягають на протоархейских гранітоїдах дніпропетровського комплексу і відзначені процеси не мали місця, насувні структури відсутні.

П'ятий розділ “Мінералого-петрографічні і геохімічні особливості порід зони Саксаганського насуву” включає чотири підрозділи. У першому підрозділі, “Загальна характеристика”, наводяться відомості про гіпогенні та гіпергенні процеси, які супроводжували насувоутворення і вплинули на зміни мінерального, петрографічного, геохімічного складу та фізико-механічних особливостей материнських порід зони насуву. При цьому акцентується увага на продуктах кожного з процесів, які визначили склад і будову зони. Відзначається, що окрім ознак тектонічного впливу на фізико-механічний стан первинних порід (тріщинуватість, дроблення, катаклаз, мілонізація) найбільш чітким вираженням різних перетворень, спричинених насувоутворенням, є глибинні зони окислювання. Вони характеризуються локально-просторовим поширенням і орієнтовані відповідно до простягання насування. Осьові частини таких глибинних зон окислення представлені покладами багатих залишкових залізних руд. Усі вони контролюються складчасто-розривними структурами вищих порядків, характерною рисою яких є інтенсивна тріщинуватість порід, поперечна мікроскладчастість і кліважу, що обумовило їхню високу проникність. Будова покладів концентрично-зональна, визначена ступенем фізико-механічних змін у первинних породах і перетворення їх розчинами. Їх центральні частини представлені підзонами вилуговування, складеними пористими залишковими рудами, а по периферії розвинуті щільні, не вилужені окислені породи. Морфологічні особливості зон глибинного окислення залежать від ступеню зміни первинного фізико-механічного стану порід.

У межах зони насуву спостерігається широкий розвиток новутворених мінеральних асоціацій формування яких було зумовлене гідротермально-метасоматичними процесами (обкварцювання, карбонатизація, хлоритизація, сульфідизація, кварцові і карбонат-кварцові жили та прожилки).

Другий підрозділ “Мінералогічні особливості утворень глибинних зон окислення зони Саксаганського насуву” присвячений характеристиці речовинного складу порід і руд глибинних зон окислення, приурочених до Саксаганського насуву. Базуючись на результатах мінералого-петрографічних досліджень, а також даних, викладених у численній опублікованій та фондовій літературі, встановлено, що всі мінерали порід і руд глибинних зон окислення поєднуються в дві основні генетичні групи: ендогенні, які включають метаморфогенні та ендогенно-метасоматичні мінерали, і новоутворені мінерали зон окислення. Підгрупу ендогенних метаморфогенних мінералів представляють залізна слюдка, магнетит, пірит, мікрогранобластовий кварц, апатит, сидероплезит, кумінгтоніт, тюрингіт, рипідоліт, біотит і гранат. До метасоматичних ендогенних мінералів належать кальцит, доломіт, егірин, рибекіт, тетраферібіотит, біотит і селадоніт [7].

Серед ендогенних мінералів відзначаються також гідротермальні утворення, до яких відносяться спекулярит і пірит, жильний кварц, кальцит і доломіт. Особливу підгрупу складають псевдоморфні мінерали і мінерали які не зберегли первинних форм. Це мартит, дисперсний гематит, гетит, гідрослюда і каолініт.

Новоутворені в зоні насуву мінерали підрозділяються на епігенетичні (секреційні) і збирально перекристалізовані. До першого відносяться цементаційний гематит, пірит, апатит, кальцит, доломіт, анкерит, сидерит, гідрослюда, каолініт, шамозит, серпентин і тальк. Друга підгрупа включає дрібнокристалічний гематит і гідрослюду.

Вивчення характеру та ступеню мінеральних перетворень у профілі не окислені > окислені > зруденілі частини розрізу показало, що мінеральні перетворення в зоні насуву материнських порід саксаганської світи були зумовлені, в першу чергу, гіпергенними процесами, спричиненими порушенням при насувоутворенні фізико-механічної рівноваги порід.

У третьому підрозділі “Мінералогія брекчій південної частини зони насуву” відзначається, що згідно з даними Г.М.Яценка однією з особливостей брекчієвої товщі є підвищений вміст у них Р2О5, який досягає 3,38% (Г.М. Яценко й ін. 1988). При цьому вказується, що окрім апатиту в уламках серицитових сланців присутні також інші фосфатні мінерали. Для встановлення не апатитового джерела Р2О5 у рамках даної роботи були проведені мінералого-петрографічні дослідження шліфів і хімічних аналізів люб'язно наданих авторові співробітниками Криворізької комплексної геологічної партії. У результаті було встановлено, що підвищений зміст фосфору властивий уламкам брекчій складених кварцом, серицитом, серицитизованим калішпатом, зміненим склоподібним матеріалом із включеннями напівпрозорих призматичних зерен нерудного фосфорвмісного мінералу. Мікроскопічне і геохімічне вивчення останнього дозволило зробити припущення, що це ксенотим, присутність якого зумовлена, ймовірно, гідротермальними і пневматолітовими процесами, які мали місце при формуванні насуву і могли бути зумовленими вкоріненням Саксаганського діапіра.

Четвертий підрозділ “Геохімічні особливості утворень зони насуву” присвячений встановленню закономірностей зміни геохімічних особливостей сланцевих і залізистих горизонтів саксаганської світи в межах зони насуву. Для досягнення цієї мети було проведено порівняння геохімічної спеціалізації порід сланцевих і залізистих горизонтів у межах зони насуву і на ділянках Криворізької структури не порушених насувною тектонікою (замикання Основної синкліналі) [3, 6].

У результаті цих досліджень було встановлено, що сланцеві горизонти першого, другого, третього і четвертого ритмів, не порушені насувною тектонікою розрізу, характеризуються позитивною геохімічною спеціалізацією (коефіцієнт концентрації Кк = 3 - 1,5) на Ce; не вираженою або нейтральною (Кк = 1,5 - 0,7) на Ga, P, Cr, Zn, Zr, Ba і негативною (Кк = 0,7 - 0,3) на V, Co, Mn, Cu, Mo, Ni, Pb, Ti. Для залізистих горизонтів цих ритмів характерна сильно позитивна спеціалізація (Кк > 3) на Ba, P, Mo, Co, Ce, Zr; позитивна на Cu, Zn; не виражена на Mn, Sn; негативна на Cr і сильно негативна (Кк < 0,3) на Pb, Ti.

Іншою геохімічною спеціалізацією характеризуються породи тих горизонтів, які зазнали впливу насувоутворення і знаходяться в межах зони насуву, що містить поклади багатих залізних руд. Найчастіше це утворення п'ятого, шостого, сьомого сланцевих і залізистих горизонтів, які складають лежаче крило насуву. Для відзначених сланцевих горизонтів властива сильно позитивна спеціалізація на Ce; позитивна не виражена, нейтральна на Mn; негативна на Ba і сильно негативна на Co, Cu, Mo, Sn, Pb, Ti, Ca, V, Cr, Cr, Zn. Парагенетично зв'язані з ними залізисті горизонти характеризуються сильно позитивною спеціалізацією на Ba, Ge; позитивною на Cu, Mo; не вираженою на Co, Mn, Sn, Zn; негативною на Zr і сильно негативною на Ti, Pb, Ca, V.

Порівняльний аналіз геохімічної спеціалізації розрізів саксаганской світи замикання Основної синкліналі і Саксаганського району, який характеризується розвитком насувної тектоніки, показав, що в ритмах сланцевий горизонт + залізистий, не порушених процесами насувоутворення накопичення і винос елементів підпорядковується законові седиментаційної ритмічності, в той час як у районі розвитку насуву, характерною рисою якого є присутність покладів багатих залізних руд, ця закономірність втрачається. Цей факт може слугувати геохімічним критерієм прогнозування і пошуків покладів багатих залізних руд у докембрійських комплексах.

Шостий розділ “Роль насуву в формуванні багатих залізних руд” включає два підрозділи. У першому, “Загальні уявлення про генезис багатих залізних руд докембрію, регіональних і локальних умовах їх утворення”, приведений аналіз поглядів на генезис багатих залізних руд у докембрійських комплексах. Відзначається, що вирішенням цього питання займалося багато закордонних і вітчизняних геологів серед яких позитивних успіхів на початку ХХ сторіччя домоглися Ч.Р.Ван Хайз і Ч.К.Лєйтан, однак провідне місце в рішенні цієї проблеми належала таким відомим радянським геологам як Я.М.Бєлєвцев, В.М.Кравченко, М.О.Корнілов, І.М.Лєоненко, М.П.Семененко, В.П.Тохманов і ін., які обґрунтували полігенність процесу утворення багатих залізних руд. У межах Саксаганської смуги, характерною рисою якої є розвиток насувних структур, поширені дисперногематит-мартитові руди саксаганського типу полігенна природа яких обґрунтована Я.М.Бєлєвцевим, В.М. Кравченком, Б.І.Піроговим і іншими дослідниками Кривбасу. Відкритим залишається лише питання першопричин, що зумовили різноманіття геолого-структурних чинників, які визначили рудоутворення. З огляду на просторову приуроченість покладів багатих залізних руд до тектонічно порушених товщ залізисто-кременистих утворень різної компетентності, провідна роль у цьому процесі тектонічного і структурного чинників очевидна. Саме вони визначили геодинамічну обстановку рудоутворення, яка призвела до ендогенної метасоматичної усадки, що відіграла основну роль при метаморфогенному рудоутворенні. Невід'ємною складовою такого процесу була наявність у материнських залізистих кварцитах високопроникних зон, які забезпечували винос кремнезему метаморфогенними розчинами. Саме процес насувоутворення і міг забезпечити формування таких умов.

В другому підрозділі, “Деякі особливості формування покладів багатих залізних руд глибинних зон окислення Саксаганського насуву”, відзначається, що з огляду на викладені в роботах Я.М.Бєлєвцева, Ю.Г.Гершойга, М.М.Доброхотова, Е.В.Дмітрієва, Ю.П.Єпатка, С.Н.Зими, О.В.Калінічеко, В.М.Кравченка, Л.І.Мартиненка, М.П.Семененка, Г.В.Тохтуєва, В.С.Федорченко й інших дослідників, уявлення про механізм формування покладів багатих залізних руд, першопричини процесу рудоутворення необхідно зв'язувати з виникненням у материнських залізистих кварцитах зон підвищеної проникності гіпергенних розчинів. Такими зонами слугували ділянки інтенсивного розвитку кліважу і поперечної мікроскладчастості з тонким розшаруванням порід, формування яких могло бути обумовлене тільки механічним впливом на материнські породи. В результаті утворення насуву відбулося порушення фізико-механічної рівноваги в материнській породі (залізистих кварцитах) і формування високопроникних зон. Циркуляція гіпергенних розчинів по цих зонах зумовила порушення фізико-хімічної рівноваги в залізистій кременисто-сланцевій товщі (саксаганській світі), як природній системі породного рівні організації речовини. Відновлення рівноваги могло відбутися тільки шляхом утворення нових мінералів і мінеральних асоціацій, які складають поклади багатих залізних руд, приурочених до глибинних зон окислення в межах лежачого крила насуву [5]. При цьому самі процеси мінералоутворення відбувалися за класичною схемою полігенного рудоутворення, що включає гіпергенні та гіпогенні процеси, що закарбувалося в зональній будові рудних тіл і стадійності їх утворення.

Таким чином, першопричиною формування покладів багатих залізних руд Кривбасу було насувоутворення, що може слугувати одним із критерієм прогнозування і пошуків покладів багатих залізних руд у докембрійських утвореннях залізистого кременисто-сланцевого формаційного типу.

Висновки

Поклади багатих залізних руд властиві далеко не всім розрізам залізистої кременисто-сланцевої формації докембрію. Здебільшого, їх положення контролюється розвитком насувної тектоніки, в зв'язку з чим ґрунтовне вивчення особливостей останньої сприяє поглибленому пізнанню рудотворних процесів, що має суттєве значення при оцінці металоносності територій, прогнозуванні пошуків родовищ корисних копалин і розробці пошукових критеріїв.

У дисертації подано вирішення актуальної наукової задачі - встановлення структурно-формаційної самостійності тектонічної зони Саксаганського насуву Криворізької структури та його першопричинне значення при формуванні покладів багатих залізних руд.

Результати, отримані в процесі вивчення геології Саксаганського насуву Криворізької структури, в зоні лежачого крила якого локалізуються поклади багатих залізних руд, зводяться до наступного.

1. Поширені в межах південної частини зони Саксаганського насуву катаклазити (мілоніти, ультрамілоніти, брекчії, конгломерато-брекчії) сформувалися не за утвореннями новокриворізької і скелюватської світи, як це традиційно вважалось, а за породами першого та другого сланцевих горизонтів саксаганської світи, що підтверджує моноклінальну лускувато-блокову будову так званого Саксаганського простягання і заперечує наявність в південній його частині антиклінальної структури з породами скелюватської світи в ядрі.

2. В сланцевих і залізистих горизонтах продуктивної саксаганської світи, не порушених процесами насувоутворення, нагромадження і винос хімічних елементів підкоряється законові седиментаційної ритмічності, а в зоні насуву дана закономірність порушується, при цьому в залізистих горизонтах винос елементів переважає нагромадження. Це може слугувати геохімічним критерієм при прогнозуванні і пошуках покладів багатих залізних руд у порушених насувною тектонікою утвореннях залізисто-кременистого формаційного типу.

3. Поклади багатих залізних руд локалізуються в межах верхньої частини розрізу залізисто-кременистої товщі лежачого крила насуву і приурочені до зон взаємного перетину оперяючих основну площину розриву диз'юнктивних порушень вищих порядків. Це свідчить, що зміна фізико-механічних особливостей материнських залізистих кварцитів призвела до порушення рівноваги в природній системі саксаганської світи й обумовила проходження гіпогенних і гіпергенних процесів, спрямованих на відновлення рівноваги через утворення нових мінеральних парагенезисів, які складають поклади багатих залізних руд.

4. Утворення насувних структур Кривбассу зумовлене вкоріненням на заключних стадіях розвитку криворізького проторифту Саксаганського діапіру, який був основним джерелом гідротермально-метасоматичних флюїдів, що зіграли основну роль при утворенні покладів багатих залізних руд у тілі продуктивної саксаганської світи.

5. Отримані результати можуть бути використані при уточненні геологічних карт Криворізької структури, складанні моделі її геологічного розвитку, вирішенні питання вікового співвідношення метавулканогенно-осадової товщі криворізького розрізу і гранітоїдів Саксаганського масиву, а також при прогнозуванні пошуків покладів багатих залізних руд в утвореннях залізистого кременисто-сланцевого формаційного типу докембрію.

Список робіт опублікованих по темі дисертації

1. Худур Джамель. Надвигообразование - первопричина формирования залежей богатых железных руд Криворожского бассейна // Геолого-мінералогічний вісник. - Кривий Ріг. - 2003. - № 1(9). - С.74-77.

2. Худур Джамель. Строение, состав и формирование зоны надвига Криворожского бассейна // Геолого-мінералогічний вісник. - Кривий Ріг. - 2004. - № 1 (11). - С. 48-54

3. Худур Джамель. Геохимическая специализация продуктивной джеспилитовой кремнисто-сланцевой формации Кривбасса // Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог.- 2005. - № 88. - С.84-88.

4. Худур Джамель. Основные тектонические элементы Криворожской структуры и их роль в формировании залежей богатых железных руд // Геолого-мінералогічний вісник. - Кривий Ріг. - 2005. - № 2 (14). - С. 70-78.

5. Худур Джамель. Роль Саксагансого надвига в формировании залежей богатых железных руд Саксаганского рудного поля Кривбасса // Разработка рудных месторождений - Кривой Рог. - 2005. - № 89. - С. 71-76.

6. Худур Джамель. Геохимические критерии поисков залежей богатых железных руд в саксаганской свите Кривбасса // Науковий вісник Національного гірничого університету. - Дніпропетровськ. - 2005. - № 9. - С.23-27.

7. Худур Джамель. Новообразованные минералы зоны саксаганской свиты Криворожской структуры // Сборник научных трудов Национального горного университета. - Днепропетровск. - 2005. - № 23. - С.49-54.

Анотація

Худур Джамель. Геологія Саксаганського насуву Криворізької структури і його роль у формуванні покладів багатих залізних руд. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.11 - геологія металевих і неметалевих корисних копалин. - Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2006.

Розглянуто будову і склад зони Саксаганського насуву Криворізької структури на всьому його простяганні. Показано, що в південній частині Саксаганського залізорудного району зона насуву складена брекчіями сланців саксаганської світи, а в північній - інтенсивно тріщинуватими породами сьомого сланцевого і залозистого горизонтів. На всьому простяганні насув контролюється тальковими сланцями. Формування насуву було спричинене вкоріненням на заключних стадіях криворізького рифтогенезу Саксаганського діапіра. Встановлено, що в горизонтах продуктивної саксаганської світи непорушених процесами насувоутворення нагромадження і винос хімічних елементів підорядковується законові седиментаційної ритмічності, а в зоні насуву дана закономірність порушується. Утворення насуву призвело до зміни фізико-механічних особливостей материнських залізистих кварцитів саксаганської світи і порушення рівноваги в її природній системі відновлення якої відбувалося шляхом формування нових мінеральних парагенезисів покладів багатих залізних руд під впливом гіпогенних і гіпергенних процесів.

Ключові слова: Саксаганський насув, багаті залізні руди, насувоутворення, діапір, минерало- і рудоутворення.

Аннотация

Худур Джамель. Геология Саксаганского надвига Криворожской структуры и его роль в формировании залежей богатых железных руд. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.11. - геология металлических и неметаллических полезных ископаемых. - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2006.

Рассмотрены строение и состав зоны Саксаганского надвига на всем его простирании. Показано, что в южной части Саксаганского железорудного района зона надвига сложена брекчиями сланцев саксаганской свиты, которые традиционно относились к образованиям скелеватской и новокриворожской свит. Это позволяет отказаться от представлений о существовании в южной части Саксаганского рудного района одноименных антиклинали и синклинали, а свидетельствует в пользу моноклинального чешуйчато-блокового строения так называемого Саксаганского простирания Криворожской структуры. Северная часть представлена интенсивно трещиноватыми, с широким развитием наложенной минерализации (окварцеванние, карбонатизация, хлоритизация, сульфидизация и т.п.) породами седьмого сланцевого и железистого горизонтов. На всем простирании надвиг контролируется линзовидными и пластообразными телами хлорит-тальковых, карбонат-хлорит-тальковых сланцев, которые автором, вслед за В.В.Решетняком, рассматриваются как метаморфизованные продукты протрузии ультраосновного состава, а не стратифицированные образования талькового горизонта скелеватской свиты, как это принимается традиционно. К лежачим блокам зоны надвига приурочены залежи богатых железных руд мартитового, железнослюдко-мартитового, гематит-мартитового, гематит-железнослюдко-мартитового, мартит-гематитового состава, которые сформировались в узлах пересечения оперяющих основную плоскость разрыва разломов. Наиболее распространенными новообразованными минералами зоны являются мартит, гематит, цементационный и дисперсный гематит, пирит, пойкилитовий и сферолитовый кварц, гетит, апатит, карбонаты (доломит, анкерит, магнезит), гидрослюды, каолинит, апатит, шамозит, серпентин и тальк. Среди них преобладают минералы, в образовании которых ведущая роль принадлежала гипергенным процессам, а подчиненное положение занимают продукты матаморфогенного минералообразования. Разрезы железистой кремнисто-сланцевой формации Криворожской структуры, содержащие залежи богатых железных руд, отличаются по геохимической специализации от разрезов, где последние отсутствуют и нет надвиговой тектоники. Установлено, что в горизонтах продуктивной саксаганской свиты, не нарушенных процессами надвигообразования, накопление и вынос химических элементов подчиняется закону седиментационной ритмичности, а в зоне надвига, содержащей залежи богатых железных руд, эта закономерность нарушается. Этот факт может быть одним из геохимических критериев при прогнозировании и поисках залежей богатых железных руд в железистых кремнисто-сланцевых комплексах докембрия. Образования надвига было вызвано внедрением на заключительных стадиях развития Криворожского проторифта (стадия закрытия) Саксаганского диапира, что привело к нарушению физико-химического равновесия в породах саксаганской свиты и активизировало гипергенные и гипогенные процессы, то есть создало оптимальные условия для нового минералообразования, направленного на восстановление естественного равновесия в системах - горизонт, ритм, свита. Дальнейшее развитие событий, которые обусловили формирование залежей богатых железных руд происходили по классической схеме полигенного рудообразования, включая гипергенные и гипогенные процессы.

Ключевые слова: Саксаганский надвиг, богатые железные руды, надвигообразование, диапир, минерало- и рудообразование.

Summary

Khoudour Djamel. Geology of the Saksagan thrust of the Kryvyi Rih structure and its role in formation of high grade iron ore deposits.- Manuscript.

The thesis to achieve the scientific degree of the Candidate of Geological Sciences on the speciality 04.00.11 - Geology of metallic and non-metallic useful minerals.- National Mining University, Dnipropetrovsk, 2006.

The structure and composition of the Kryvyi Rih structure Saksagan thrust zone along all its strike are considered. It is shown that the thrust zone in the Southern part of Saksagan iron ore region is composed of schist breccia of the Saksagan series and in its Nothern part is composed of intensively jointy rocks of the seventh schist and ferruginous horizons. The thrust is controlled by talk schists along all the strike. The thrust formation was caused by implanting Saksagan diapir at the final stages of Kryvyi Rih riftogenesis. It was established that accumulation and evacuation of chemical elements at the horizons of productive Saksagan series that are not disturbed with thrusting processes are submitted to the law of sedimentary rhythms, but this regularity is lost at the thrusting zone. The thrust formation has led to changes of physical and mechanical features of mother ferruginous quartzites of the Saksagan series and unbalance in its natural system which renovation was fulfilled by the formation of new mineral parageneses of high grade iron ore deposits under the influence of hypogenic and hypergene processes.

Key words: the Saksagan thrust, high grade iron ores, thrusting, diapir, mineralogenesis, ore formation.

Размещено на Allbest.ru