К дискуссии о происхождении Щигровского железорудного месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

К дискуссии о происхождении Щигровского железорудного месторождения

©Литовченко Н.И.

Выявленные коллективом исследователей ОК КМА в 1923-1925 гг. железные руды в пределах Щигровской магнитной аномалии изучались в дальнейшем коллективами геологов Курской и Юго-Западной комплексных геологоразведочных экспедиций в процессе проведения глубинного геологического картирования в масштабе 1:500000 (Ратников В.Г., Литовченко Н.И., и др. 1972 г.; Казанцев В.А., Егоров М.С. и др. 1976 г.; Казанцев В.А., Скулков Н.А. и др., 1981 г.) и в масштабе 1:200000 (Мяснянкин В.И., Клейменов В.М. и др., 1984 г.)

Всего в пределах Щигровской магнитной аномалии пробурено 25 скважин, большая часть которых вскрыла рядовые железные руды на полную мощность рудных залежей. Осадочный чехол имеет в пределах месторождения мощность в среднем 166,5м. Зона окисления имеет мощность от 28 до 45м. В северной части месторождения рудная залежь имеет мощность около 340 м, к югу она разделяется пачкой сланцеватых метаморфических пород на два рудных тела: западное (150-200 м) и восточное (до 90 м). ископаемый железный порода рудообразование

Среднее содержание в западном теле составляет Fe общее 34,13%, Fe магнитное 25,45%; в восточном - соответственно: 36,83% и 26,24%. Технологические свойства железных руд изучались по 5 пробам в НИИКМА (Лещенова Л.П., 1976 г.; Салопай Е.М., 1988 г.). Выход магнитного концентрата составил 39-46,8%, содержание железа в концентрате 66,4-68,0%, извлечение железа 82,6-87,8%; содержание SiO₂ 4,92-9,61%, Р₂О₅ 0,01-0,03%; S 0,01-0,03%; спектральным анализом установлено присутствие меди 0,0008-0,002%, цинка 0,01%, бериллия 0,001%, германия 6-8г/т.

Прогнозные ресурсы в пределах Щигровского участка оценены до горизонта минус 300 м по категории Р₂ в количестве 7060 млн. т, до горизонта минус 700м - 17200 млн. т со средним содержанием Fe общ. 35,29%, Fe магн. 26,5%. Потенциальные ресурсы окисленных железистых кварцитов - 1850 млн. т со средним содержанием Fe общ. 34,95-39,3%, Fe магн. 8,2%.

Количественная и качественная характеристики железных руд определяются объективно в процессе проведения геологоразведочных работ и уточняются по мере сгущения сети разведочных скважин и увеличения объемов лабораторных исследований. К сожалению, выяснение и принятие происхождения (генезиса) железных руд обычно зависит от субъективного мнения и административного ресурса сторонников той или иной из предложенных альтернативных гипотез.

История исследования Щигровского месторождения представляет собой наглядный пример роли субъективного фактора при выборе альтернативной гипотезы происхождения железных руд КМА.

В 1922 году обосновывая место заложения скважины №1 А.Д.Архангельский приводит в качестве главного критерия совмещение на местности у д. Лозовка Щигровского уезда магнитной аномалии и Тим-Щигровской гряды, которую он принимает за границу, разделяющую средне-русскую (Подмосковную) и южно-русскую (Днепровско-Донецкую) мульды (впадины). Именно здесь он ожидал минимальную мощность осадочного чехла, что и подтверждено скважинами первого профиля. Здесь же по первоначальной гипотезе А.Д.Архангельского «должна проходить полоса сбросовых трещин, к югу от которой кристаллические породы опустились при образовании южно-русской мульды»1. «Самое явление магнитных аномалий должно быть связано с присутствием в подстилающих нормальные осадочные образования кристаллических породах каких-то колоссальных магнитных масс, природа которых нам пока совершенно не известна. Эти магнитные массы могли присутствовать среди кристаллических пород и до образования сбросов или, что более вероятнее, могли быть инъецированы в их толщу снизу в связи с образованием сбросовых трещин» 1.

В 1923 году, когда буровая скважина №1 была углублена в кристаллические породы фундамента всего лишь на 50 метров у А.Д.Архангельского «появляется возможность составить довольно отчетливое представление о характере рудоносных пород и до некоторой степени судить об условиях залегания» 2, стр.308. «Что касается до возраста рудоносной свиты, то петрографический характер её, залегание пород под девоном и чрезвычайно сильная дислокация делает наиболее вероятным, что мы имеем дело с докембрийскими образованиями. Одновременно с этим одно из моих предположений - об интрузиях, связанных с образованием южно-русской мульды, заложение которой приходится относить к нижнеюрскому времени, ставится под сомнение» 2, стр.309.

Таким образом, поставив под сомнение альтернативную гипотезу, А.Д.Архангельский отождествляет тонкую линзовидную полосчатость кварц-магнетитовых пород со слоистостью первичных осадков и в дальнейших работах (1924-26гг.) использует «рудоносную свиту» в качестве стратифицируемых слоев, аналогично существовавшим в те годы схемам стратиграфии докембрия Кривого Рога.

После опубликования работ А.Д.Архангельского (1923-1926гг.) преобладающее число сторонников получила гипотеза осадочного происхождения железистых кварцитов КМА и Кривого Рога, но с подразделением на две противоборствующие теории: терригенно-осадочную и вулканогенно-осадочную.

Терригенно-осадочная теория, подразумевающая поступление железисто-кремнистого материала из коры выветривания на суше в морские водоемы с последующим хемогенным осаждением тонкослоистых осадков, разрабатывалась Н.М.Страховым (1956 г.), Я.Н.Белевцевым (1957г.), Н.А.Плаксенко (1966г.) и др. Вулканогенно-осадочная теория, согласно которой источником железа и кремнезема для образования тонкослоистых морских осадков являются эксгаляции подводных вулканических аппаратов, разрабатывалась Н.А.Штрейсом (1938-1951 гг.), Н.С.Шатским (1945-1954гг.), Н.П.Семененко (1955г.), М.С.Точилиным (1963г.) и другими.

Сторонники названных альтернативных теорий вполне аргументировано на паритетных началах доказывают несостоятельность критикуемых ими противоположных теорий. Разработчики вулканогенно-осадочной гипотезы обосновывают несостоятельность терригенно-осадочной гипотезы, пользуясь преимущественно известными геохимическими данными о поведении железа, кремнезема, кислорода, серы, углерода, фосфора и других присутствующих в докембрийских железорудных формациях (ДЖФ) элементов в растворах различной концентрации, кислотности или щелочности, при различных окислительно-восстановительных потенциалах. Их критические замечания подтверждаются результатами экспериментов по осаждению железистых, кремнистых, карбонатных, силикатных, сульфидных минералов на различных геохимических барьерах. Представители терригенно-осадочной гипотезы отстаивают свои взгляды, как правило, методологией литологического (путем снятия процессов метаморфизма), стратиграфического (выше или ниже залегает залежь относительно вмещающих пород), палеогеографического, фациального и других видов анализа, пользуясь которыми они пытаются показать, что отложение первичных железисто-кремнистых осадков ДЖФ проходило в миогеосинклинальных условиях, а не в эвгеосинклинальных. Ссылаются при этом на данные Н.М.Страхова (1966), показавшего, что хемогенная садка кремнезема невозможна, следовательно, проблематично образование его хемогенных вулканогенно-осадочных месторождений.

Всем участникам дискуссии также известно, что соединения железа и кремнезема находятся в морской воде в ничтожных количествах и не могут служить источником для хемогенного отложения мощных толщ железисто-кремнистых осадков, лишенных заметных примесей песчано-глинистого материала, тем более в волноприбойной зоне шельфа. Однако, перед представителями названных конкурирующих гипотез традиционно стоит общая задача: найти правдоподобные варианты специфических условий седиментации железисто-кремнистых осадков в докембрии, которым нет аналогов в фанерозое и в настоящее время, обосновать идею, что метод актуализма не применим при изучении ДЖФ. То есть по прежнему сверхзадачей является обоснование возможности использовать залежи «железистых кварцитов» в качестве первично слоистых осадков как главного маркирующего горизонта в Унифицированных стратиграфических схемах докембрия КМА и Кривого Рога.

По керну буровых скважин, пройденных в 70-80 гг. прошлого века Курской и Юго-Западной геологоразведочными экспедициями в пределах Тим-Щигровской полосы гравитационных и магнитных аномалий, был получен новый фактический материал [5,6,7,17], свидетельствующий о глубинном (эндогенном) образовании железных руд в зоне разлома (смятия). Эти материалы подтверждают предположенную А.Д.Архангельским в 1922 году, но отвергнутую им в 1923 году гипотезу о том, что магнитные массы «могли быть инъецированы в толщу кристаллических пород снизу в связи с образованием сбросовых трещин» 1.

При формировании Днепровско-Донецкой впадины в палеозое, мезозое и кайнозое амплитуда перемещения блоков кристаллических пород, если ориентироваться по поверхности раздела фундамент - осадочный чехол, между приподнятыми блоками Воронежского горста и опущенным основанием Днепровско-Донецкого грабена достигает 12-16км. С учетом размеров и массы горных пород, слагающих названные и смежные с ними структуры планетарного масштаба можно получить представление об общей сейсмической и тектонической энергии израсходованной силами природы на подъем и формирование Курск - Воронежского горста. Понятно, что подъем огромных блоков кристаллических пород с глубин примерно 6-8км на современные абсолютные отметки 50-100м выше уровня воды в океане сопровождается особыми геодинамическими и термическими режимами дислокационного метаморфизма и реоморфизма. В зонах сдвигов между перемещающимися блоками кристаллических пород под воздействием сил, превышающих предел упругих деформаций, происходит механическая дезинтеграция горных пород (дробление, образование брекчий, рассланцевание). В связи с трением обломочного материала генерируется большое количество теплоты, приводящей к твердофазным превращениям минералов, к локальному плавлению обломочного материала (анатексис) и существенному изменению минерального состава за счет окислительно-восстановительных реакций и расслоения в поле силы тяжести анатектических расплавов по плотности.

В результате многократно повторяющихся сейсмотектонических и реоморфических процессов в зонах разломов (смятия) образуется специфический комплекс тектонитов (в том числе рядовые и богатые железные руды по ультрафербазитам, гиперстеновым и эгириновым пироксенитам). Образуются горные породы с брекчиевой, линзовидно-полосчатой, плойчато-флюидальной, гнейсовой, сланцеватой и другими вторичными директивными текстурами, которые реально не имеют генетической связи со слоистостью. При документации керна буровых скважин представляется возможным наблюдать последовательные многостадийные превращения обогащенных железом глубинных магматических пород ультраосновного и субщелочного состава в куммингтонитовые амфиболиты и жильные лампрофиры переменного состава. В процессе дислокационного метаморфизма железистых пироксенов и амфиболов выделяется избыточное железо в виде пегматоидных агрегатов магнетита более ранней генерации, а затем при анатексисе и флюидизации в цементе динамокластитов кристаллизуются мелкозернистые агрегаты магнетита и гематита последующих генераций.

Размеры месторождений региона КМА, разнообразие рудных, слаборудных и безрудных динамокластитов (тектонитов), представляющих собой продукт дислокационного метаморфизма, селективного плавления и гравитационной дифференциации полурасплавленного материала, и качество руд зависят от количества и минерального состава горных пород, вовлеченных в процесс реоморфизма на каждом конкретном участке зоны смятия, главным образом от наличия в зоне глубинного разлома богатых железом магматических и метаморфических пород, от силы землетрясений и интенсивности дифференциальных движений в зоне сдвига, от уровня современного среза эшалонированной по глубине магмо-метаморфно-метасоматической колонны, от характера и интенсивности наложенных процессов анатексиса, флюидизации, диафтореза и окисления.

Процессы эндогенного рудообразования начаты еще в докембрии (интрузии железистых ультрабазитов) и продолжались в палеозое и мезо-кайнозое синхронно с сейсмотектоническим формированием Днепровско-Донецкой впадины и Воронежского горста. Разделение проблемы генезиса «железистых кварцитов» на две не связанные между собой проблемы: стратиграфия докембрия и более позднее многостадийное образование железных руд освобождает геологов от необходимости придумывать вопреки принципу актуализма гипотетические, якобы свойственные только докембрийскому литогенезису, условия мобилизации, переноса и раздельного осаждения на дне моря тонких слоев железистого и кремнистого составов.

В процессе эндогенного превращения богатых железом глубинных магматических пород основного, ультраосновного и субщелочного составов в зонах смятия в бедные и богатые железные руды формируются следующих известные комплексные месторождения железа: 1) с титаном (чернянский тип); 2) с глиноземом (висловский тип); 3) с марганцем (йыхвинский тип в Беларусско-Прибалтийском районе); 4) с хромом (бесединский тип, Мантуровский участок); 5) с апатитом (Дубравинский участок); 6) с алмазом в кимберлитовых породах, эруптивных и туфогенных брекчиях Первомайского железорудного месторождения, расположенного в зоне Криворожско-Кременчугского глубинного разлома; 7) с ураном внутри железорудных залежей Первомайского и Желтореченского месторождений Криворожья; 8) с золотом и металлами группы платины (Михайловское и другие месторождения КМА); 9) с аномально высоким содержанием германия, ванадия, цветных и редких металлов, а также серы, углерода и др.

Критический анализ известных литературных материалов о «докембрийских железорудных формациях» с учетом личного опыта поисково-разведочных работ на легкообогатимые магнетитовые кварциты и проведения глубинного геологического картирования докембрия в регионе КМА позволяет автору сделать вывод, что рядовые и богатые железные руды представляют собой продукт сложных многостадийных эндогенных рудообразующих процессов, происходивших в зонах смятия кристаллического фундамента. Традиционное отождествление «железистых кварцитов» по внешним признакам с метаморфизованными осадочными породами в известной степени способствовало стратификации кристаллических образований докембрия, не оказывало затруднений при поисках и разведке железных руд, но может отрицательно повлиять на комплексную оценку железорудных месторождений в связи с обнаружением в них эндогенных рудопроявлений золота, металлов группы платины, апатита, алмазов, редких и радиоактивных элементов.

Литература

1. Опубликованные материалы

1. Архангельский А.Д. К вопросу о геологическом строении местности в области Курской магнитной аномалии и о возможных причинах последней // Государственное Издательство. М. 1922.

2. Архангельский А.Д. О некоторых результатах работ по изучению Курской магнитной аномалии // Горный журнал. 1923. № 6. С. 307 - 312.

3. Архангельский А.Д. Результаты разведочных работ в окрестности с. Лозовки Щигровского уезда к 6 октября 1923 г. // Тр. ОККМА, вып.5. М.-Л., Промиздат, 1924.

4. Архангельский А.Д., Корбуш И.И. Общие результаты разведочных работ в области Щигровского максимума Курской магнитной аномалии // Тр. ОККМА, вып.7. М.-Л., Промиздат, 1926.

5. Литовченко Н.И. Метасоматическое магнетитовое оруденение в железистых кварцитах Щигровского месторождения КМА //«Вопросы геологии КМА», вып.1, Изд-во ВГУ, Воронеж, 1977.

6. Литовченко Н.И. К проблеме происхождения железистых кварцитов // Отечественная геология, №6, 2001.

7. Литовченко Н.И. Тектоно-магматические процессы и проблема генезиса «железистых кварцитов» // Уральский геологический журнал, №4 (76),2010.

8. Орлов В.П., Голивкин Н.И., Шевырев И.А. Промышленные типы и генезис железных руд Курской магнитной аномалии. Тезисы докладов МГК-XXXI // Отечественная геология, №8, 2000.

9. Плаксенко Н.А. Главнейшие закономерности железорудного осадконакопления в докембрии (на примере Курской магнитной аномалии) - Воронеж, из-во ВГУ, 1966, 264 с.

10.Танатар И.И. Некоторые соображения о генезисе криворожских железных руд и вмещающих их железистых кварцитов // Южный инженер. 1916. N9 7-8.

11.Танатар И.И. Генезис железистых кварцитов и руд Кривого Рога и Старого Оскола (в районе КМА) // Тр. Конференции по генезису железа, марганца и алюминия. Изд-во АН СССР, 1937.

12.Точилин М.С. Происхождение железистых кварцитов //Госгеолтехиздат, М., 1963, 168 с.

2. Рукописные отчеты, хранящиеся в фондах ФГУ «ТФИ ПО ЦФО» (г. Москва) и его Курского филиала (с. Черницыно Октябрьского района)

13. Евглевский Н.Л., Литовченко Н.И., Пиненжик Р.М. и др. Составление карт геологической, геофизической и гидрогеологической изученности масштаба 1:200 000 Курской области. 2003.

14. Казанцев В.А., Егоров М.С., Ликарчук Н.В. и др. Отчет о результатах глубинного геологического картирования докембрия ВКМ на топооснове масштаба 1:500 000 (территория Курской области), 1976.

15. Казанцев В.А., Скулков Н.А., Ратников В.Г. и др. Отчет о результатах глубинного геологического картирования докембрия в пределах Северо-Западной части Воронежского кристаллического массива на топооснове масштаба 1:500 000. 1981.

16. Кузьмин Г.И., Соколов Н.А. и др. Геолого-экономическая оценка железорудных месторождений северной части КМА с целью определения перспектив развития сырьевой базы ТПК. 1989.

17. Литовченко Н.И. Переинтерпретация геологических материалов по железорудным месторождениям КМА с целью оценки масштаба, комплексности и перспектив гипогенного оруденения. 2004.

18. Мяснянкин В.И., Казанцев В.А., Кошелев Н.И. и др. Отчет о результатах глубинного геологического картирования докембрия в масштабе 1:200 000 в центральной части Тим-Ястребовской структуры. 1984.

19. Радыгин А.В., Свиридов М.Т. и др. Отчет о геологических результатах поисков магнетитовых кварцитов с применением геофизических методов в пределах Щигровской аномалии. 1989.

20. Ратников В.Г., Литовченко Н.И., Казанцев В.А. и др. Отчет по геологическому картированию докембрия Курской области в масштабе 1:500000. 1972.

Размещено на Allbest.ru