Минерагения, техногенез и перспективы комплексного освоения золотоносного аллювия (17.01.2011)

Автор: Наумов Владимир Александрович

Диссертационная работа объемом 380 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 425 источников, 106 рисунка, 111 таблиц.

Методика работ

Полевое обеспечение и методика поисков мелкого (менее 0,5 мм) золота разработаны в Пермском университете и основаны на изучении проб большой массы (сотни килограммов – тонны). Использована мобильная полевая установка МЦМ (мелкие ценные минералы), включающая систему подготовки и обогащения материала на винтовых аппаратах (Лунев, 1981). Усовершенствована методика поэтапного изучения золота (Лунев, Осовецкий, 1979) [15, 16]. Лабораторные исследования включали комплекс работ: разделение аллювия и концентратов в тяжелых жидкостях, магнитная и электромагнитная сепарация, термохимическое сокращение, рассев и взвешивание; изучение ценных минералов (золото, платина, алмазы, цирконий-титановые и др.); обогащение аллювия с целью получения комплекса продуктов: высококачественных песков различного назначения (стекольные, формовочные, строительные) и концентратов цирконий-титановых минералов с золотом, платиной и другими минералами.

Содержание связанного золота определено разными физико-химическими способами. Грануломорфометрические характеристики золота (гранулометрический состав, средняя масса знака золота по пробе и по размерным фракциям стандартного и дробного рассева по шкале гамма-Батурина) получены по разработанным в Пермском университете методикам (Осовецкий, 1986; Наумова, 2001). Применялись поляризационный микроскоп, бинокуляр, рентгенодифрактометр, микрозонд, сканирующий микроскоп Geol-Scan.

При изучении состава, строения аллювия, золотоносности и техногенеза автор опирался на теоретические и практические разработки Р.А. Амосова, В.А. Апродова, В.П. Батурина, Ю.А. Билибина, Г.Н. Бирюлева, Л.З. Быховского, Н.Н. Верзилина, С.С. Воскресенского, Г.И Горецкого, Э.Ф. Емлина, Б.Г. Еськова, Н.Н. Зинчука, П.В. Ивашова, Э.Д. Избекова, Ю. А. Калинина, В. Кожевникова, В.А. Кузнецова, А.А. Кухаренко, В.В. Ламакина, Ю.А. Лаврушина, А.А. Лазаренко, В.А. Лидера, Е.М. Левченко, К.И. Лукашева, Б.С. Лунева, Н. И. Маккавеева, А.Б. Макарова, В.А. Макарова, Г.А. Максимовича, Г.А. Мизенса, В.Г. Мочалова, В.П. Наборщикова, Б.М. Нагайцева, О.Б. Наумовой, Н.И. Николаева, Г.В. Нестеренко, Б.М. Осовецкого, Н.Г. Патык-Кара, В.А. Полянина, В.И. Попова, Л.В. Пустовалова, Н.В. Разумихина, А.П. Рождественского, И.С. Рожкова, Н.А. Рослякова, Л.Б. Рухина, С.Г. Саркисяна, А.Д. Савко, С.А. Сладкопевцева, А.П. Сигова, В.И. Смирнова, Ю.Н. Трушкова, К.Н. Трубецкого, В.Н. Усманца, И.Б. Флерова, Г.В. Холмового, Б.В. Чеснокова, А.А. Чистякова, Е.В. Шанцера, В.Н. Шванова, Н.А. Шило, Ю.В. Шумилова, А.Д. Щеглова и др.

Автор благодарен своим Учителям докторам геолого-минералогических наук, профессорам Б.С. Луневу и Б.М. Осовецкому за постоянные консультации и критические замечания. Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам геологического отдела ЕНИ ПГУ, кафедр поисков и разведки полезных ископаемых и минералогии и петрографии ПГУ, принявшим участие в обсуждении диссертации и сделавшим полезные замечания. Автор благодарен академику Н.А Шило, докторам геолого-минералогических наук А.Г. Баранникову, Л.З. Быховскому, А.И. Кудряшову, А.Б. Макееву, О.Б. Наумовой, Н.Г. Патык-Кара, В.М. Проворову, В.А. Силаеву, И.И. Чайковскому, Ю.В. Шумилову, кандидатам геолого-минералогических наук А.Н. Бочневой, М.Е. Генералову, Н.В. Гореликовой, В.В. Голдыреву за творческое сотрудничество, благожелательную критику, полезное обсуждение материалов исследований. Большое значение для автора имело сотрудничество с геологическими организациями в лице С.А. Пушкина, А.С. Козлова, В.В. Гоннова, геолога по россыпям Геологической службы Юкона Вильяма Лебаржа и многих других. Автор пользуется случаем и благодарит коллег, с которыми проведены полевые экспедиции и лабораторные исследования в России, Канаде, без их участия эта работа не могла состояться.

ПЕРВОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Вещественный состав песчано-гравийно-галечных аллювиальных месторождений Урала и Приуралья представлен физически устойчивыми и химически однородными псефитами и псаммитами, обусловлен влиянием геологических и гидрологических факторов при механической интеграции и дифференциации осадков [5, 8, 10, 15, 16, 24, 35, 45, 46, 52, 59, 64. 65, 70, 72, 78].

Положение раскрывается в первой главе «Минерагения месторождений песчано-гравийно-галечного аллювия Урала и Приуралья».

Структурно-тектоническое положение и строение территории Восточно-Европейской платформы (ВЕП), Предуральского краевого прогиба (ПКП, депрессионной зоны), Западно-Уральской зоны складчатости (ЗУЗС) и Центрально-Уральского поднятия (ЦУП) определило значительные запасы в четвертичном аллювии песчано-гравийно-галечного материала. Развитие инфраструктуры Западного Урала (разведка месторождений в зонах его потребления) обусловило основные закономерности размещения месторождений песчано-гравийных смесей (ПГС). На территории ЦУП и ЗУЗС они практически не разведаны. Основная доля месторождений расположена на территории ПКП и ВЕП вокруг городских агломераций. Объемы добычи ПГС (миллионы кубометров в год) позволяют считать песчано-гравийно-галечный аллювий одним из основных потребляемых полезных ископаемых Западного Урала.

Типы месторождений ПГС в аллювии Прикамья рассмотрены автором в соответствии с расположением песчано-гравийного горизонта, геологическим строением и структурно-тектоническим положением территории [15, 59]. Выделено два основных типа ? с двучленным и трехчленным строением аллювия.

Двучленное строение:

1 подтип: песчано-гравийный горизонт (ПГГ или полезная толща) расположен в основании аллювиального разреза и перекрыт глинами, реже песками в форме линз. Развит на территории ЦУП и ЗУЗС и в пределах ПКП, на ВЕП (рр. Яйва, Косьва, Чусовая, Сылва, Ирень, Тулва).

2 подтип: ПГГ перекрыт песками обычно выдержанной мощности, глины и суглинки редко встречаются в виде вскрыши ? ПКП, ВЕП (верховья Вятки, Камы, Кужвы).

Трехчленное строение (характерно для территории ВЕП):

1 подтип: ПГГ перекрыт горизонтом песков сопоставимой мощности, выше по разрезу ? глины и суглинки. Все горизонты выдержаны по разрезу и простиранию (среднее течение рр. Камы и Косы).

2 подтип: ПГГ прерывистый (линзовидный) в разрезе и по простиранию. Он замещается песками вверх по разрезу и по латерали. Пески перекрываются глинами и суглинками (нижняя Кама).

Мощность ПГГ зависит от источников питания (интеграции) и динамики водного потока (дифференциации), неотектоники, карстопроявления. Мощность ПГГ на левых притоках р. Камы достаточно выдержана (рр. Косьва, Чусовая, Тулва). ПГГ формируется в результате равномерного поступления песчано-гравийного материала из источников питания. В аллювии р. Косьвы на протяжении более 50 км выявлено несколько месторождений ПГС (Кикирев и др.,1986 г.; Пушкин и др., 2009 г.). Такие объекты известны на Каме в районе г. Перми (Лунев, Кропачев, 1959). Изменение мощности ПГГ в долине р. Камы обусловлено шлейфами грубообломочного материала ниже устьев ее притоков, пересечением р. Камой выходов сульфатов и карбонатов у п. Добрянка (Наумова, 2001) и в устье р. Белой (Полянин и др., 1974). В целом ПГГ аллювия характерна линзовидность строения.

Гранулометрический состав месторождений ПГС. Отмечена региональная зональность распределения гранулометрического состава четвертичного аллювия. Составлена схема (рис. 1). Содержание гравия в голоценовых аллювиальных месторождениях ПГС закономерно сокращается от ЦУП к ВЕП [45, 59]. Изменение состава по долине реки прослежено по р. Чусовой. В 200 км выше устья по реке и далее по р. Каме до г. Чайковский содержание гравия последовательно уменьшается от 80% на территории ЦУП до 20–30% на ВЕП. Это характерно для р. Белой (Осовецкий, 1983).

Схема служит основой для прогноза природных соотношений и распределения содержания размерных фракций аллювия. На основе сопряженности содержания размерных фракций в аллювиальных месторождениях ПГС (Лунев, 1967; Наумова, 2002) можно прогнозировать получение разных песков и гравия за счет принудительной дифференциации [15, 24].

Рис 1. Схема регионального изменения гранулометрического состава руслового аллювия по выходу гравия (фракция более 5 мм) на Западном Урале. Изолинии с цифрами: непрерывные – установленное, прерывистые – предполагаемое содержание гравия (%).

Схема составлена автором совместно с Б.С.Луневым, О.Б.Наумовой на основе опубликованных и рукописных материалов по 113 месторождениям и участкам песчано-гравийно-галечного аллювия (точки) с учетом более чем 10000 гранулометрических анализов

Месторождения ПГС Урала и Приуралья включают песок, гравий, гальку и валуны и пылевато-глинистые фракции. По генетическому типу месторождения и продуктивные площади ПГС отнесены к аллювиальным, флювиогляциальным, элювиальным; по геоморфологическому положению – к русловым, пойменным, террасовым, водораздельным (высокой равнины); по возрасту – к пермским, триасовым, среднеюрским и четвертичным.

Минерагения (геологические закономерности размещения) аллювиальных месторождений ПГС обусловлена механической дифференциацией и интеграцией осадков и зависит от источников питания, неотектоники, геоморфологии, карста и других геологических факторов, проявляющихся в сортировке частиц по гранулометрическому, петрографическому, минеральному и химическому составу.

Источники питания (источники поступления или интеграции осадков) – наиболее важный фактор в формировании месторождений ПГС. Перспективные источники питания обломочного материала представляют собой результат эволюции и геологического развития герцинской горно-складчатой системы Урала. Основные объекты питания сохранились в виде литифицированных и рыхлых палеозойских (в основном пермских) и мезозойских конгломератов и широко распространены на Западном Урале и в Приуралье. Бесперспективны для накопления псефитов в аллювии выходы коренных пород сульфатов, аргиллитов, верхнепермских песчаников.

Месторождения:

1 ? Плашкинское (Сылва);

2 ? рр. Турка, Ирень;

3 ? Закамское;

4 ? Гайвинский о-в;

5 ? Нижняя Кама, Верхняя Кама (п. Гайны); 6 ? В. Курья; 7 ? п. Орел; 8 ? Закамское (ЗСП); 9 ? Коршуновское; 10 ? Капкан, Александровское

Рис. 2. Схема типов строения песчано-гравийного горизонта в месторождениях ПГС в зависимости от состава подстилающих коренных пород и геоморфологического положения на территории Прикамья. Составлено автором совместно с Б.С. Луневым и О.Б. Наумовой

Русловые, террасовые и элювиальные (высокой равнины) месторождения ПГС (рис. 2) характеризуются разными условиями формирования, типом строения, и составом подстилающих коренных пород (Лунев, Наумова, Наумов, 1996), развиты в пределах эрозионно-аккумулятивных, прислоненных и аккумулятивных террас. Они расположены на разных высотных уровнях рельефа и в разных геоморфологических зонах [52, 72] .

В мезозое и кайнозое при подъеме земной коры конгломераты размывались, происходила интеграция и дифференциация обломков. В четвертичный период формировался ПГГ горизонт в аллювии. Продукты разрушения изверженных горных пород непосредственно в зонах их выхода или через конгломераты определили состав месторождений ПГС четвертичного возраста. В Пермском крае в зависимости от состава пород источников питания определены зоны обогащения аллювия эффузивами, карбонатами, кремнями, яшмами, кварцитами.

В пределах ЗУЗС преобладают терригенные и карбонатные отложения. Девонские (такатинская свита) породы (рр. Вишера, Чусовая) поставляют в аллювий кварциты, кварцитопесчаники, конгломераты, нижнекаменноугольные ? кварцевые песчаники, гравелиты (рр. Яйва, Чусовая), нижнепермские конгломераты и песчаники ? кварциты, кремни, яшмы (до 85?90%), эффузивы и гранитоиды [65, 74, 78]. Велика роль в формировании состава аллювия артинских конгломератов (Мизенс, 1997).

В зоне развития ПКП верхнепермские псефиты в границах левых притоков р. Камы (бассейн р.Сылва) представлены линзами конгломератов мощностью до 30 м. В них преобладают кварциты (23?54), кремни (23?38), эффузивы (12?30). Конгломераты создают бронирующие поверхности, переходят в элювий и участвуют в формировании месторождений ПГС. Аналогичная обстановка на юге Пермского края (гг. Оса ? Чернушка). При малой мощности и спокойном, почти горизонтальном залегании, конгломераты являются важной питающей провинцией песчано-гравийного аллювия антропогена [65, 74, 78].

В пределах ВЕП верхнепермские конгломераты тяготеют к Пермско-Башкирскому своду (уфимские и казанские отложения). Они отличаются высоким содержанием эффузивов (10?36%), кремней (20?50%). Конгломераты юго-запада Пермского края (правобережье р. Камы, пп. Б. Соснова, Черновское, Частые) содержат (%) кварцитов и кварцевых песчаников – 25?45, кремней и яшм – 30?65, эффузивов – 10?20. На Верхней Каме важным источником питания являются мезозойские конгломераты (кварц, кварциты) [65, 74, 78].

Особенностью состава палеозойских пород Западного Урала является широкое развитие на больших площадях сульфатов и карбонатов. Карбонаты локально в небольших количествах накапливаются в аллювии в непосредственной близости от коренного выхода и снижают качество ПГС.

Неотектонический этап отмечен положительными региональными и дифференцированными локальными движениями земной коры. С неотектоникой связана геоморфология. На участках подъема и размыва терригенных пород формировались эрозионно-аккумулятивные террасы, в основании аллювиальных свит создавались месторождения ПГС. На участках локального подъема изменяется динамика водного потока, возрастает выхода гравия. В таких зонах установлены месторождения ПГС рр. Вятки, Камы, Чусовой (Ведерников, 1960; Лунев, 1967; Осовецкий, 1973; Сладкопевцев, 1973; Нагайцев, 1980). В долине р. Камы (г. Краснокамск) на своде активной положительной тектонической структуры выход гравия достигает 60%, на крыльях – 30?40%. На своде изменен петрографический состав гравия (Наумова, 2002) [46, 59, 60].

Петрографический состав псефитов четвертичного аллювия представлен в основном крепкими, устойчивыми породами (кварцевые песчаники, кварциты, яшмы, кремни). В целом он наследует состав источников питания (Лунев, Кропачев, 1959; Наумова, 2002). В Прикамье кварциты концентрируются в крупных классах аллювия, яшмы и кремни во фракциях среднего размера, мелкие фракции (особенно 0,5?1мм) состоят из кварца [64, 65, 78].


загрузка...