Введение к работе
Состояние проблемы и актуальность работы. Среди неметаллических полезных ископаемых группа камнесамоцветного сырья (ювелирные и поделочные камни) занимает особое положение в силу незаменимости этих природных материалов при изготовлении высокоценных ювелирных и художественных изделий. Россия издавна славилась своими самоцветами, однако к настоящему времени по многим из них она утратила ведущие позиции в связи с истощением запасов. Укрепление минерально-сырьевой базы камнесамоцветного сырья возможно, в частности, за счет ценных и высоколиквидных на внутреннем и международном рынках полезных ископаемых биогенного происхождения к которым по современной классификации относится мамонтовая кость -уникальное ископаемое сырье, промышленные скопления которого известны только в российской Арктике.
Ископаемая мамонтовая кость (ИМК) - бивни мамонтов позднего типа - Mammuthus primigenius, Blumenbach, 1799 (М. рг.), живших в позднем плейстоцене, по технологическим и декоративно-художественным показателям являются полным аналогом современной слоновой кости. Она используется на протяжении всей истории человечества: в ранние эпохи как конструкционный материал для оружия и инструментов, позднее -предметов обихода, и всегда - для изготовления художественных и ювелирных изделий. Категория сырья «слоновая кость» объединяет несколько разновидностей современных и ископаемых видов кости главными из которых по значимости и масштабам применения являются: современная слоновая кость (бивни современных слонов), современная моржовая кость и ископаемая мамонтовая кость. При этом только последняя образует природные скопления - россыпи, являющиеся объектами эксплуатации.
Интерес, проявившийся в последние десятилетия к мамонтовой кости - почти забытому полезному ископаемому, связан с изменениями конъюнктуры современной слоновой кости на мировом рынке. Россия является практически монополистом по данному полезному ископаемому и до начала XX века обеспечивала значительную часть международной торговли костью. Ежегодная добыча достигала 20-30 тонн, а поиски ее являлись серьезным стимулом освоения русскими промышленниками арктических областей Евразии. С начала XX в. происходит почти полное вытеснение ИМК с мирового рынка современной слоновой костью; причины: I -массовые заготовки слоновой кости на Африканском континенте (кстати, поставившие популяции слонов на грань гибели), и 2 - отсутствие организованной добычи ИМК в России. В конце XX века наметилось возрождение промысла ИМК - жесткие международные ограничения на добычу современной слоновой кости, введенные в 1*У70 х годах, и последовавший
РОС. НАЦИОНАЛЬНА* j
3 БИБЛИОТЕКА
СПетервург о, о А 08 У*ры&>Э)Ух
в 1990-м году полный запрет обусловили необходимость возврата к ископаемому аналогу сырья.
Возрождение промысла ИМК в России, перспективы его развития требуют современного геологического обоснования и научно-методического сопровождения геологоразведочных и эксплуатационных работ. Тем более, что в прошедшую эпоху добыча ИМК велась исключительно старательскими методами - на основе лишь практического опыта промышленников.
Реферативные исследования, проведенные автором, показали, что специализированных публикаций, характеризующих мамонтовую кость как полезное ископаемое практически не существует. В то же время, оценка ресурсов полезных ископаемых арктических и шельфовых областей России, осуществляемая во ВНИИОкеангеология (г. Санкт-Петербург) в рамках Программ «ТПИ-Шельф» и «Российская Арктика в XXI веке» предусматривает охват всего многообразия видов минерального сырья, комплексного их изучения. Таким образом, выдвинулась проблема всестороннего исследования своеобразного полезного ископаемого биогенного происхождения - нового представителя класса россыпей.
Цели и задачи исследований. Основная цель исследований заключается в разработке научного обоснования оценки промышленных перспектив россыпной костеносности арктических областей Земли и, в первую очередь, арктической зоны России (АЗР). Новизна проблемы потребовала строгой очередности исследований, что отражено в структуре диссертации, соответствующей последовательности решении основных задач:
провести сравнительный анализ костеносности арктических регионов Евразии и Северной Америки;
оценить геологические и палеогеографические предпосылки выделения костеносных регионов;
изучить условия и определить закономерности формирования и локализации россыпных скоплений ИМК;
провести типизацию россыпных скоплений ИМК и оценить их промышленную значимость;
разработать принципы минерагенического районирования костеносных регионов, оценить их позицию в общей системе минерагенического районирования арктических шельфовых областей России;
разработать методику оценки потенциальных ресурсов ИМК;
оценить перспективы промышленного освоения костеносных регионов арктической зоны России.
Результаты, полученные при решении указанных задач, явились основой постановки и обоснования защищаемых положений.
Материалы, методика исследований, вклад автора. Материалы, использованные в диссертации, можно подразделить на три категории. Первая охватывает значительное количество публикаций по геологии, стратиграфии, фациальному анализу четвертичных образований, палеогеографии плейстоцена-голоцена Арктики и Субарктики, палеозоологии, вопросам гляциологии и криолитологии, теории россыпеобразования и другим направлениям научных исследований, связанным с решаемой проблемой. Вторая включает данные поисковых и поисково-оценочных работ на ИМК, проведенных СПО «Северкварцсамоцветы» в Северной Якутии в 1980-х годах. К третьей следует отнести материалы геологосъемочных (ГСШ-200), геологоразведочных и научно-исследовательских работ на россыпные полезные ископаемые в центральном и восточном секторах российской Арктики, в которых автор непосредственно принимал участие в составе подразделений НИИГА/ВНИИОкеангеология ПГО «Севморгео-логия» в 1970-1990-х годах.
В процессе исследований данной проблемы автором принят ряд принципиальных положений:
-
Природные скопления мамонтовой кости являются экзогенными образованиями россыпного класса, относящимися к россыпям валунного типа. Возможность их формирования и особенности локализации рассматриваются в системе общих закономерностей образования и эволюции россыпных полезных ископаемых.
-
Россыпеобразующая костеносная система («источник - промежуточный коллектор - россыпь»), ее региональные особенности и практическая эффективность оцениваются по «остаточному» принципу - на основе анализа современного состояния продуктивных отложений - источников ИМК, и литолого-динамических обстановок их преобразования. Такой подход позволяет сглаживать разночтение существующих гипотез развития природного процесса в плейстоцене в арктических регионах, а в оценке предпосылок и факторов россыпеобразования опираться преимущественно на конечный результат - сегодняшнюю данность.
-
Выделение костеносных таксонов и оценка их потенциала основываются на общих принципах минерагенического районирования арктических шельфовых областей на твердые полезные ископаемые, разработанных в НИИГА-ВНИИОкеангеология в 1974-1990 гг. при осуществлении Федеральной Программы «ТПИ-Шельф». Ресурсы ИМК являются составной частью комплексного минерального сырьевого потенциала арктической шельфовой области Российской Федерации.
Новизна проблемы определила необходимость методических разработок. Принципиально новой является предложенная автором методика оценки ресурсного потенциала областей питания россыпей ИМК
(россыпеобразующей формации) основанная на синтезе результатов расчетов биопродуктивности позднеплейстоценовых биотопов - областей обитания М.рг. и реальной продуктивности костеносных коллекторов. Проведена модификация методики оценки товарной стоимости сырья в недрах - применительно к данному полезному ископаемому. К методическим разработкам относятся также рекомендации по дальнейшему изучению и освоению костеносного потенциала арктических областей России, включающие принципы и критерии выделения и пространственной локализации костеносных таксонов различного уровня.
Данная работа является итогом многолетних исследований автора в области изучения комплекса россыпных полезных ископаемых в арктических и шельфовых областях России. Полученные результаты позволили, в развитие Программы «ТПИ-Шельф», дополнить традиционный спектр полезных ископаемых, обозначить новые аспекты в системе комплексного минерагенического районирования арктической зоны России, что отражено в научных отчетах ВНИИОкеангеология последних.
Автору довелось работать в различных арктических и субарктических районах: на Пай-Хое, Таймыре, на Северной Земле, в Якутии - в том числе в центре т.н. «мамонтового материка» - на Новосибирских островах. Многолетнее участие в поисковых и съемочных работах (ГСШ-200) на о.Бол. Ляховский обеспечило возможность непосредственно наблюдать условия формирования скопления ИМК в различных ландшафтно-геоморфологических и литолого-динамических обстановках. На сегодня завершающим этапом развития проблемы минерагении данного вида биогенного сырья является авторская монография «Ископаемая мамонтовая кость», изданная в серии Трудов НИИГА-ВНИИОкеангеология (том 201) в 2003 году.
Практическая значимость работы. Представленная работа может быть использована в качестве научно-методической основы при мине-рагеническом районировании и оценке костеносного потенциала мало изученных в отношении данного полезного ископаемого арктических регионов России: Западной Сибири, Таймыра, Северо-Сибирской низменности, Лено-Хатангского междуречья, Западной Чукотки, а также прилегающих мелководных шельфов Восточноарктических морей - Лаптевых, Восточно-Сибирского и, возможно, Чукотского.
Результаты количественной и стоимостной оценки ресурсов ИМК Североякутской провинции учтены в ряде научно-производственных разработок, проводимых в последние годы в ВНИИОкеангеология, в том числе: НИР «Оценка минерагенического потенциала российской Арктики и определение его значения для развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации» и «Обобщающая оценка минерально-сырьевого
потенциала Мирового океана, Арктики и Антарктики, с целью выработки стратегии их изучения и освоения».
Разработанная автором геолого-генетическая типизация россыпей ИМК, учитывающая различные варианты развития системы «источник-россыпь», позволяет оптимально планировать в каждом отдельном случае геологоразведочные работы и научно-методические исследования.
Отдельные разработки представленной диссертации могут быть использованы при создании геологической и геоэкологической основ для последующей организации поисковых работ и мониторинга в прибрежно-шельфовой зоне восточного сектора российской Арктики при плановом освоениии ресурсов данного вида сырья, а также подготовки соответствующих руководящих документов, например: «Методические рекомендации по ведению государственного мониторинга состояния недр (геологической среды) на месторождениях ископаемой мамонтовой кости», «Требования к ведению государственного мониторинга состояния недр (геологической среды) прибрежно-шельфовой зоны восточноарктических морей в связи с освоением ресурсов ископаемой мамонтовой кости» и других.
Научная новизна работы. Научная новизна определяется в первую очередь самим полезным ископаемым, а также многоплановостью разработки и творческим применением минерагенического подхода в исследовании нетрадиционного вида ископаемого сырья биогенного происхождения.
Геология россыпных месторождений полезных ископаемых биогенного происхождения - новая составная часть шельфовой минерагении. И если по геологии другого представителя этой группы ПИ -янтаря (и янтаревидных ископаемых смол) имеется целый ряд фундаментальных работ, то ископаемая мамонтовая кость в данном качестве ранее не рассматривалась.
При разработке проблемы впервые:
Природные скопления ископаемой мамонтовой кости классифицированы как россыпи полезного ископаемого биогенного происхождения и отнесены к группе россыпей валунного типа; характеристики россыпей ИМК систематизированы на основе наиболее распространенных классификаций россыпных полезных ископаемых.
Формирование россыпей ИМК рассмотрено в системе общих закономерностей континентального и прибрежно-морского россы пеобразования, развивающегося в условиях перигляциального литогенеза. Обоснованно существование костеносной россыпеобразующей системы «источник-промежуточнный коллектор-россыпь» - как результат эволюции арктической криолитозоны в плейстоцене-голоцене.
Рассмотрены условия формирования и локализации россыпей ИМК, разработана их геолого-генетическая типизация; определены главные геолого-промышленные типы россыпей, образующих промышленные месторождения; формализовано понятие «россыпное месторождение ИМК».
Проведен общий обзор костеносности и районирование полярных областей Евразии и Северной Америки; представлен сравнительный анализ их костеносного потенциала, определена перспективность регионов на это полезное ископаемое. Разработаны геолого-географические принципы локализации областей с промышленно значимой костеносностью.
Обосновано выделение Североякутской костеносной провинции в восточно-арктическом секторе Евразии - единственном на сегодня в Мире регионе с промышленной костеносностью; проведено ее минерагеническое районирование с подсчетом потенциальных ресурсов и оценкой стоимости сырья в недрах. Рассмотрено влияние гипергенных условий на качественные и количественные характеристики данного полезного ископаемого.
Определены пути дальнейшего изучения и освоения костеносного потенциала арктических областей России, в первую очередь - Североякутской костеносной провинции. Основные перспективы масштабного развития добычи ИМК связываются с мелководьем Восточноарктических морей - Лаптевых и Восточно-Сибирского.
Апробация работы и публикации. Фактический материал и результаты исследований, которые легли в основу диссертации, отражены в 6 научно-исследовательских отчетах ВНИИОкеангеология (в период 1996-2004 гг.) и 30 публикациях, в том числе - 6 монографиях (в соавторстве) по геологии и минерагении арктических островов и архипелагов, кайнозойскому шельфовому рудогенезу, а также авторской монографии «Ископаемая мамонтовая кость».
Отдельные положения работы докладывались на российских и международных совещаниях и конференциях: VI Горно-геологический форум «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ» в 1998 г. (С-Петербург), Международная конференция ІСАМ-1ІІ в 1998 г. (Гелле. Германия), Конференция «Россыпи, источники...» в 2000 г. (Якутск), XII Международное совещание «Природные и техногенные россыпи...» в 2000 г (Москва), XIV Международная школа морской геологии в 2001 г. (Москва), Международная конференция «Полярные области Земли: геология, тектоника, ресурсное значение...» в 2001 г. (С.-Петербург), XVI Конгресс rNQUA в 2003 г. (Невада, США), Научная конференция « К 100-летию кафедры ГМПИ СПГГИ (ТУ)...» в 2003 г. (С.-Петербург), 34-е совещание
по изучению и добыче подводных полезных ископаемых «Морская минералогия...» в 2004 г. (Лондон, Великобритания), XI Международная конференция «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ (MIRR-2004)» в 2004 г. (С.-Петербург), Международная конференция «Полезные ископаемые континентальных шельфов» в 2005 г. (С.-Петербург) Защищаемые положения
-
Основные предпосылки и этапы образования костеносной рос-сыпеобразующей системы «источник - промежуточный коллектор - россыпь» обусловлены ключевыми событиями в развитии природного процесса в плейстоцене-голоцене в арктических областях Земли, в первую очередь - эволюцией криолитозоны. Выделяются два основных этапа становления системы: первый (позднеплейстоценовый) - этап формирования первичного костеносного коллектора; второй (голоценовый-современный) - этап вскрытия местонахождений ископаемой мамонтовой кости и образования ее россыпных концентраций.
-
Восточноарктический сектор Евразии- уникальный костенос-ный регион: благоприятное сочетание факторов (палеогеографических, геолого-геоморфологических, литодинамических) определило пространственную локализацию там россыпеобразующей костеносной формации (первичных и промежуточных коллекторов ИМК) и обеспечило активное формирование россыпей - вплоть до промышленных месторождений.
-
Разнообразие геолого-генетических типов россыпей ИМК обусловлено широким комплексом криолитодинамических процессов (термоэрозия, термоабразия, термопланация) и ландшафтно-геоморфологических обстановок, проявленных в области развития высокольдистых образований россыпеобразующей костеносной формации. Из всех типов выделенных россыпей континентального и прибрежно-морского генезиса главными в промышленном отношении являются на сегодня пляжевые россыпи, что определяется значительными масштабами и скоростью термоабразионной переработки костеносных коллекторов в береговой зоне.
-
Впервые проведенный сравнительный анализ костеносности полярных областей Евразии и Северной Америки позволяет обосновать выделение костеносных провинций - установленных и прогнозируемых. Отмечаются два уровня их ресурсной значимости: мало-среднеперспективные и высокоперспективные; примером последних является Североякутская костеносная провинция с весьма высоким ресурсным потенциалом ИМК. Основные перспективы масштабного развития добычи мамонтовой кости связываются с литоральным мелководьем Восточноарк-тических морей - Лаптевых и Восточно-Сибирского.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, Введения, Заключения, Комментариев и Списка литературы. Объем рабо-
