Введение к работе
Актуальность работы. Воронежская антеклиза (ВА) представляет значительный интерес для расширения минерально-сырьевой базы (МСБ) титана и циркония, так как в ее осадочном чехле известен ряд россыпных месторождений, относящихся пока к категории забалансовых. Титан и цирконий относятся к стратегическим металлам, играющим важнейшую роль в металлургической промышленности и в современных технологиях. Россия испытывает острый дефицит в указанных видах сырья. По разным оценкам потребление цирконового концентрата в России к 2015 г составит от 40 до 100 тыс. т. в год. На территории России известны промышленные россыпи на Северном Кавказе, на юге Западной Сибири, а также в центре Восточно-Европейской платформы (ВЕП). Многие месторождения относятся к числу забалансовых из-за относительно низких технико-экономических показателей и недостаточной технологической изученности. В этой связи переоценка известных титан-циркониевых россыпных месторождений является важнейшей задачей, влияющей на экономику страны.
До настоящего времени внимание исследователей обращалось в основном на изучение вещественного состава и литолого-фациальных особенностей формирования титан-циркониевых россыпей. Вопрос об источниках полезных компонентов россыпей и промежуточных коллекторов, за некоторым исключением, оставался нерешенным. Оценивая большой вклад в изучение россыпей целой плеяды известных исследователей [Иконников, Осипов, 1989; Савко и др. 1995; Беляев, Иванов, 2000; и др.], следует отметить, что вопрос о коренных источниках известных россыпей актуален и в настоящее время, так как его решение в значительной степени позволит пересмотреть ресурсный потенциал россыпей.
Цель и задачи работы. Целью работы является решение проблемы установления коренных источников рудного вещества и создание модели формирования Ti-Zr россыпей ВА, как отражение системы коренной источник - промежуточный коллектор - россыпь, для чего понадобилось решить целый ряд задач. К числу таких задач относится: 1) разработка методики прослеживания переноса рудных минералов с использованием прецизионных методов, что было сделано и апробировано на примере Павловского выступа; 2) моделирование механизма россыпеобразования структуры ВА; 3) изучение типоморфизма и типохимизма циркона, ильменита и сопутствующих минералов наиболее распространенных СВК докембрия и оценка их возможного вклада в ресурсный потенциал россыпей; 4) установление возможных путей миграции полезных компонентов, как в вертикальном (возрастном), так и в горизонтальном (фациальном) рядах геологических формаций осадочного чехла. При транспортировке полезные минералы подвергались влиянию гипергенных факторов, что могло привести к существенным изменениям типохимического и типоморфического «кода» минералов и снижению достоверности модельных построений. Оценка роли указанного процесса является пятой задачей, решение которой будет способствовать пересмотру ресурсного потенциала известных россыпей.
Фактический материал, положенный в основу работы, охватывает широкий возрастной спектр изученных породных ассоциаций, начиная от наиболее древних (архейских) пород кристаллического фундамента до палеоген-неогеновых отложений. Автором были изучены ассоциации акцессорных минералов девятнадцати распространенных СВК кристаллического основания, двух промежуточных коллекторов
девона и пяти россыпных объектов наиболее перспективных возрастных уровней россыпеобразования мезозоя и кайнозоя. В рамках федеральной программы изучения россыпей Центральной России автором было отобрано и проанализировано более 30 представительных (по 4-6 кг) проб на количественный минералогический анализ. В процессе создания базы данных по типохимизму и типоморфизму автором лично было отобрано и проанализировано более 40 монофракций циркона, 30 ильменита, 25 сопутствующих (рутил, гранат, монацит, апатит, пирит, арсенопирит, сфен, дистен и др.) минералов.
Основные полезные минералы после детального описания под бинокуляром и микроскопом подвергались изучению на микрозонде Camebax Microbeam в лаборатории ИМГРЭ (аналитик Куликова И.М.), в результате чего получено 176 микрозондовых определений состава цирконов и более 40-ильменитов. Кроме того, с помощью SHRIMP -П-технологии (ВСЕГЕИ), были изучены цирконы, как по породам кристаллического основания, так и по россыпям (всего —20).
Научная новизна работы. Впервые применена методика «меченых» минералов для решения проблемы коренных источников сноса для россыпных объектов Центральной России. Важнейшим инструментом реконструкции является типохимизм и типоморфизм главных полезных россыпеобразующих минеральных компонентов (циркона и ильменита), а также ассоциирующих с ними второстепенных минералов. Впервые для региона изучение типохимизма цирконов показало, что в процессе горообразования часть из них, характеризующаяся наибольшей степенью дефектности, достаточно интенсивно преобразуется в циртолиты, которые в значительных количествах присутствуют в россыпях относительно ближнего переноса (DJst, D3pt, частично Kja). В россыпях дальнего переноса их роль заметно снижается за счет механического разрушения и дальнейшего химического разложения. В процессе исследования комплексно использовался и максимально учитывался весь имеющийся в настоящее время фактический и опубликованный материал по региону, включая литолого-фациальные карты, модели горообразования, вещественные особенности минеральных ассоциаций коренных источников и россыпей. Все это позволило создать интегральную модель процессов россыпеобразования в системе коренной источник -промежуточный коллектор - россыпь, указать определяющую роль в создании рудного потенциала каменноугольных и позднетриасовой - раннеюрской эпох горообразования, а так же выявить механизм гигантского «промывочного лотка».
Практическая значимость работы заключается в создании алгоритма изучения россыпных объектов в системе коренной источник - промежуточный коллектор -россыпь на основе современных прецизионных методов. Указанная методика позволяет по-новому рассматривать эволюцию россыпеобразования, а следовательно вносить коррективы как в оценку самого рудного потенциала, так и в направление поисков на конкретные полезные ископаемые. Кроме того, установление факта значительного количества циртолита в россыпях ставит вопрос об оптимизации существующих технологий извлечения цирконового концентрата, что может позволить перевести запасы известных месторождений из категории забалансовых в балансовые.
Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 207 страниц состоит из введения, 8 глав (разделов), заключения, а также списка использованной литературы из 102 наименований. Текст сопровождается 14 таблицами и 78 рисунками.
