Введение к работе
Актуальность исследований
Титан и цирконий относятся к основным видам рудного стратегического сырья. Необходимость решения задач по выявлению и освоению рентабельных для разработки месторождений этих металлов отражена в двух федеральных программах, утвержденных правительством РФ: «Титан России» от 1992 г. и «Руда России» от 1996 г. (Быховский и др., 2001).
Перспективные потребности России в титановых и циркониевых концентратах очень велики. Наша страна, располагая большими разведанными запасами сложных и бедных и/или находящихся в неблагоприятных для эксплуатации условиях руд титана и циркония, не имеет ни одного предприятия, разрабатывающего месторождения циркона и до самого последнего времени не имела разрабатываемых месторождений титана. Вследствие этого отечественные титановая и циркониевая металлургические промышленности практически полностью ориентированы на импорт.
Попутная добыча титана при начавшейся отработке Куранахского титаномагнетитового месторождения по расчетам составит порядка 270-300 тыс. т/год и лишь ослабит для России проблему дефицита титанового сырья, но не снимет ее. По прогнозам (Быховский, Тигунов, 2005) для удовлетворения нужд производства к 2015-2020 гг. нашей стране потребуется не менее 600-700 тыс. т/год ильменитового, 50-70 тыс. т/год рутилового и 70-100 тыс. т/год цирконового концентратов. Из этого следует необходимость полноценной разведки перспективных рудопроявлений титана, особенно комплексных, цирконийсодержащих.
Основным источником сырья для получения ильменита, рутила и циркона в мировой практике служат прибрежно-морские россыпи. Россия также имеет реальные перспективы промышленного освоения и использования россыпных месторождений этих минералов, во многом связанные с поисками, изучением и оценкой титан-циркониевых россыпепроявлений в пределах Зауральского россыпного района.
Цель и задачи работы
Основная цель диссертационной работы заключается в определении параметров локализации, условий формирования и в оценке титан-циркониевой россыпной металлоносности олиго-ценовых отложений Зауральского россыпного района.
Основными задачами работы являлись:
Изучение (по литературным данным) геологической истории развития Зауральского региона и выявление литолого-стратиграфического контроля продуктивных на титан-циркониевую металлоносность отложений чехла приуральской части Западно-Сибирской плиты;
Литолого-фациальный анализ продуктивных горизонтов (определение положения пале-одолинных систем и береговых линий, реконструкция литодинамики палеобассейна, выделение фациальных зон, составление палеогеографических схем);
Построение геолого-эволюционной модели образования титан-циркониевых россыпей в пределах Зауральского россыпного района;
Составление рекомендаций по дальнейшему направлению поисково-разведочных работ на исследуемой территории.
Фактический материал и методы исследований
В основу диссертационной работы положены результаты исследований автора за 2006-2010 гг. За этот период автор принял участие в четырех экспедициях на исследуемых площадях (2006 и 2009 гг. на Мансийской, 2007 и 2008 гг. - на Северо-Сосьвинской), в ходе которых был собран обширный фактический материал. В общей сложности автором было пройдено около
120 поисковых маршрутов, описано более 240 горных выработок, отобрано и изучено более 500 проб.
Вещественный состав отложений был детально исследован по 73 пробам (по 18 разрезам), проанализированным в лабораториях МГУ и ИГЕМ РАН, а также по результатам гранулометрического и сокращенного минералогического (на титановые минералы и циркон) анализов 1486 проб, предоставленным ОАО «НПЦ Мониторинг» (г. Ханты-Мансийск).
При написании диссертационной работы использовались фондовые материалы по геолого-съемочным и поисково-разведочным (на титан и цирконий) работам в Ханты-Мансийском АО (Л.А. Агейчик, В.Ф. Антонов, О.А. Арманд, А.Е. Бабушкин, Е.Г. Бардеева, А.А. Бочнева, К.В. Бутаков, Л.З. Быховский, В.В. Волдин, С.Я. Выдрин, О.Г. Голованов, Е.В. Гольцева, В.И. Куд-рин, B.C. Кудрин, А.В. Лаломов, A.M. Лапшин, Е.Н. Левченко, Т.М. Маханова, А.И. Некрасов, Н.Г. Патык-Кара, Н.А. Сергеева, В.В. Смирнова, В.А. Страшевский, Е.А. Тепляков, Т.В. Усова, P.M. Чефранов, И.А. Чижова, А.Г. Шевелев, СЮ. Шишкин).
Для решения поставленных задач была использована современная методология изучения россыпных объектов по фундаментальным трудам Н.А. Шило, Н.Г. Патык-Кара и др., а также классическая методика исследований осадочных пород (по руководствам и фундаментальным трудам Н.М. Страхова, Л.Б. Рухина, В.Т. Фролова, Н.В. Логвиненко, Л.Б. Ботвинкиной, М.Г. Бергера и др.) при основном внимании к методам структурного, гранулометрического, минералогического, статистического и литолого-фациального анализов.
Научная новизна
На основании изучения геологической истории развития, а также морфоструктурных и палеогеографических реконструкций Зауральского россыпного района приведены региональные предпосылки формирования промышленных титан-циркониевых россыпных концентраций в его пределах. Обозначены поисково-ориентированные литолого-стратиграфические критерии расчленения кайнозойской толщи отложений. На фактическом материале обоснована приуроченность россыпной минерализации к пескам олигоценового комплекса.
В результате выполненного литолого-фациального анализа для олигоценовых отложений в границах Мансийской и Северо-Сосьвинской площадей составлены детальные палеогеографические схемы, на которых выделены фациальные зоны, определено положение палеодолин-ных систем и береговых линий, а также произведена реконструкция литодинамики палеобас-сейна россыпеобразования. Установлены факторы, контролирующие эволюцию выявленных фациальных зон и определивших локализацию и сохранность россыпных тел и отложений промежуточного коллектора.
Детально изучен вещественный состав россыпевмещающих олигоценовых отложений и определены условия их формирования.
Дана характеристика перспективности титан-циркониевой россыпной металлоносности в зависимости от ее приуроченности к различным фациальным обстановкам. Установлены два основных типа россыпных концентраций - литоральной зоны и зоны морского мелководья с умеренной гидродинамикой среды осадконакопления, дана их характеристика и оценка.
Практическая значимость
Практическая значимость диссертационной работы заключается в оценке титан-циркониевой россыпной металлоносности Зауральского россыпного района в пределах наиболее перс-
пективных площадей - Мансийской (около 7600 км ) и Северо-Сосьвинской (около 2900 км ), а также в составлении рекомендаций по дальнейшему направлению геолого-разведочных работ на исследуемой территории. Погребенное положение разведываемых россыпей определяет ли-
толого-фациальный анализ как один из наиболее эффективных методов для выделения локальных перспективных участков, тем самым устанавливая целесообразную ориентировку и заметно сокращая масштабы буровых и прочих геолого-разведочных работ.
Защищаемые положения
В пределах Зауральского россыпного района россыпеобразующая титан-циркониевая минерализация приурочена к минералогически зрелым пескам олигоценового возраста, образование которых происходило за счет размыва как непосредственно мезозойских кор выветривания Уральского складчатого пояса, так и терригенных осадочных пород, являющихся результатом их переотложения;
На территории Мансийской площади в толще олигоценовых отложений выделяются два структурных горизонта. Нижний горизонт представлен мелководными озерно-морскими фациями, образовавшимися в условиях колебательных изменений глубины зоны осадконакоп-ления. В отложениях верхнего горизонта последовательно с северо-запада на юго-восток выделяются фации палеодельты, литорали, морского мелководья и зоны отсутствия волнового воздействия. В пределах Северо-Сосьвинской площади выявлена центральная меридионально ориентированная зона мелководных морских фаций с умеренной волновой динамикой среды осад-конакопления, сменяющаяся на флангах более глубоководными зонами. На юго-западе участка отмечается зона эоловых отложений субаэральных фаций;
Локализация выделенных аллювиально-дельтовой, субаэрально-эоловой и прибрежно-морских фациальных зон определяется положением относительно Уральской складчатой системы, характером гидродинамики среды осадконакопления и неотектонической активизацией Зауральского региона с формированием локальных купольных структур на фоне общей регрессии бассейна, обусловливающих фиксацию его береговой линии и выводящих в область эрозии отложения более ранних этапов (промежуточного коллектора);
Литолого-стратиграфический контроль, определение закономерностей локализации и формирования продуктивных отложений позволяют производить оценку перспективности титан-циркониевой металлоносности территории посредством построения поисково-ориентированной геолого-эволюционной модели россыпеобразования района. Наиболее перспективными являются фации палеолиторали и мелководья с умеренной гидродинамикой среды осадконакопления, где прогнозируется наличие нескольких средних по масштабу титан-циркониевых россыпей.
Публикации и апробация работы
По теме диссертации опубликовано 15 работ. Основные ее положения отражены в двух статьях, опубликованных в соавторстве в рецензируемом журнале РАН «Литология и полезные ископаемые» и в статье автора, принятой в печать в рекомендованный ВАК по профилю специальности журнал «Известия высших учебных заведений. Геология и разведка».
Основные положения диссертационной работы были представлены на Всероссийском научном совещании «Титано-циркониевые месторождения России и перспективы их освоения» (Москва, 2006), на Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых» (Москва, 2008), на 33 Международном геологическом конгрессе (Осло, Норвегия, 2008), на Международной научно-практической конференции «Коренные и россыпные месторождения алмазов и важнейших металлов» (Судак, Украина, 2008), на 12 научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» (Ханты-Мансийск, 2008), на 4 конференции
IGCP-514 «Fluvial palaeo-systems: Evolution and mineral deposits» (Гуйлин, Китай, 2009), на 14 международном совещании по геологии россыпей и месторождений кор выветривания «Россыпи и месторождения кор выветривания: современные проблемы исследования и освоения» (Новосибирск, 2010), на 18 Международном седиментологическом конгрессе (Мендоза, Аргентина, 2010), на научной конференции «Новые горизонты в изучении процессов магмо- и рудообразо-вания» (Москва, 2010).
Объем и структура работы
