Поиски месторождений магнезита

09.06.2018
Приуроченность месторождений магнезита к определенным локальным геолого-структурным и литологическим комплексам отдельных районов (Урал, Сибирь, Дальний Восток, Украина), характеризующихся близкими условиями формирования и возрастом пород, ограничивают постановку поисковых работ на магнезит преимущественно районами развития аналогичных комплексов. Таким комплексом для месторождений магнезита осадочно-метаморфического типа является комплекс осадочно-метаморфических толщ, представленный преимущественно доломитами, мергелистыми доломитами, доломитизированными известняками, реже различными сланцами и песчаниками. В одних случаях, как, например, на Саткинском месторождении, магнезиты залегают непосредственно в мощных толщах исключительно карбонатных пород доломитового состава, а в других (бакальские и другие более молодые по возрасту) магнезиты приурочены к доломитам, переслаивающимся с терригенными осадками. На Катав-Ивановском месторождении магнезиты залегают, например, в доломитах, подчиненных кварц-серицит-глинистым филлитовидным сланцам. Магнезитоносная толща Онотского месторождения в большинстве случаев представляет собой чередование прослоев чистого кристаллического магнезита, оталькованного или серпентинизированного магнезита, доломита, талька и серпентинита.

В пределах указанных комплексов пород магнезиты могут занимать различное положение: или исключительно среди доломитов, или на контакте их с вмещающими породами, причем качество магнезитов в последнем случае существенно снижается.

Условия образования месторождений магнезита осадочно-метаморфического генезиса обусловливают их приуроченность к районам интенсивного проявления тектоники. Большинство месторождений располагается в пределах крупных антиклинальных структур (мегаантиклинориев), причем сами залежи магнезита нередко находятся на крыльях синклинальных складок второго порядка. Приуроченность месторождений магнезита к тектонически нарушенным участкам земной коры обусловливает интенсивное проявление магматических процессов, выражающихся в развитии даек, чаще всего диабазов. На контактах магнезита с диабазами нередко развивается вторичный доломит с кварцем и тальком, в связи с чем качество магнезита резко снижается.

Все месторождения магнезита подвергнуты четкому стратиграфическому контролю. Большинство месторождений кристаллического магнезита приурочено к отложениям протерозойского возраста, причем месторождения наиболее высокого качества развиты в верхнем протерозое (Саткинское, Белорецкое, Удерейское и др.). На месторождениях нижнего протерозоя магнезиты обычно худшего качества (Онотское, Веселянское и др.). За рубежом известны месторождения магнезитов, связанные с отложениями так называемой граувакковой зоны карбона (Восточно-Альпийская магнезитоносная провинция), а также с девонскими и нижнекарбоновыми известняками и доломитами (Западные Пиренеи). Это обстоятельство расширяет возможность нахождения месторождений магнезита в относительно молодых карбонатных толщах и на территории России.

Изложенное свидетельствует о том, что для поисков месторождений магнезита осадочно-метаморфического типа благоприятной предпосылкой является наличие в складчатых областях древних (преимущественно протерозойских) комплексов карбонатных доломитизированных пород с проявлением в них процессов магматической деятельности.

Как вспомогательные признаки при поисках месторождений магнезита этого типа могут быть использованы: 1) присутствие в комплексе карбонатных пород типичных гидротермальных минералов (пирита, халькопирита, мышьяковых блеклых руд, серпентина и др.); 2) повышенное содержание магния в зонах контакта доломитов и доломитизированных известняков с вмещающими их породами, и, в частности, с сидеритами.

Приуроченность месторождений магнезита гидротермально-метасоматического и инфильтрационного типов к массивам ультра-основных пород обуславливает в качестве основной предпосылки для постановки работ по их поискам развитие в районе поисков ультраосновных массивов. Для поисков месторождений магнезита гидротермально-метасоматического типа необходимыми предпосылками являются также проявление в районе интрузий более молодых гранитоидов, наличие разломов в гипербазитах.

В качестве вспомогательного признака может быть использована характерная для месторождений этого происхождения ассоциация минералов: с карбонатами и тальком встречаются тремолит, хлорит, гидробиотит.

Геологическими предпосылками для поисков месторождений аморфного магнезита инфильтрационного происхождения могут служить: 1) наличие коры выветривания на массивах серпентинизированных гипербазитов; 2) большая мощность коры выветривания и сохранность ее от размыва.

В качестве поисковых критериев могут быть использованы также: интенсивная обохренность пород, свидетельствующая о проявлении процессов, связанных с образованием коры выветривания, характерный парагенезис минералов (магнезит, халцедон, опал, кварц, хлорит, тальк, тремолит, хромшпинелиды, силикаты никеля, особенно нонтронита и др.).

Поиски месторождений магнезита проводятся на основе геологических карт масштабов от 1:10 000 до 1:200000. По мелкомасштабным картам (1:100000—1:200000) выбираются площади, которые по структурным и стратиграфическим признакам перспективны для нахождения магнезитсодержащих комплексов. Геологические карты масштаба 1:25000—1:50 000 позволяют не только ориентировочно выявить такие комплексы, но и оконтурить их наметить сеть маршрутов и поисковых выработок. Однако в геологически сложных районах с интенсивно проявленной тектоникой поиски месторождений магнезита целесообразно вести на основе геологической карты масштаба 1:10 000.

Методика поисков месторождений магнезита осадочно-метаморфического генезиса принципиально не отличается от методики поисков месторождений доломита в складчатых областях, с которыми они генетически связаны. С доломитовыми карбонатными комплексами областей складчатости обычно связаны месторождения магнезита, наиболее выдержанные по строению, мощности и качеству сырья. Для их выявления в процессе поисков производятся геологические, геофизические и геохимические исследования. Эти исследования осуществляются главным образом с поверхности, с проходкой канав, мелких шурфов и буровых скважин, коротких штолен и единичных глубоких буровых скважин.

Основными методами поисков являются маршрутно-рекогносцировочный и площадной геологической съемки. Маршрутно-рекогносцировочный метод применяется в районах, для которых имеется кондиционная геологическая карта требуемого масштаба, фиксирующая распространение магнезиальных комплексов карбонатных пород протерозойского возраста. Поиски сводятся к пересечению местности по заранее намеченным маршрутам. Линии маршрутов наносятся на геологическую карту с топографической основой. Если геологическая карта не имеет топографической основы, то она должна быть пополнена или (что проще) на имеющуюся топографическую карту должны быть нанесены геологические данные.

Направление и число маршрутов определяются в зависимости от сложности геологического строения, рельефа, степени обнаженности района поисков, ожидаемого типа и масштаба магнезитовых залежей. Обычно маршруты задаются по параллельным линиям, по возможности на равных расстояниях (0,5—1,0 км) друг от друга вкрест основного простирания магнезитоносных комплексов карбонатных пород. Маршруты целесообразно приурочивать к склонам возвышенностей, долинам рек, оврагам и балкам, где легче могут быть обнаружены выходы магнезитов на поверхность. При залегании магнезитов среди малоустойчивых по отношению к выветриванию горных пород крутопадающие пласты магнезитов нередко прослеживаются в виде гряд на большие расстояния. При проведении поисковых работ в районах, нарушенных тектоническими процессами, маршруты, пройденные вкрест простирания комплекса магнезиальных карбонатных пород, необходимо увязать друг с другом небольшим числом маршрутов, пройденных по их простиранию. Это, кроме того, позволит проследить поведение отдельных свит, толщ и горизонтов магнезиальных пород по их простиранию.

При проведении поисковых работ следует учитывать, что в условиях диагенетического изменения карбонатных осадков в результате растворения магнезиального карбоната происходит постепенное увеличение окиси магния в зоне перехода от вмещающих доломитов к магнезитам. Вследствие этого при пересечении маршрутами толщи карбонатных пород особое внимание следует уделять участкам перехода, на которых фиксируется повышенное содержание в доломитах окиси магния. Целесообразно интервалы точек наблюдения на таких участках сокращать в два-три раза.

Поскольку образование магнезитов осадочно-метаморфического типа происходило путем метасоматического замещения карбонатных пород магнезиальными гидротермальными растворами, участки возможного нахождения залежей магнезита характеризуются присутствием типичных гидротермальных минералов — пирита, халькопирита, мышьяковых блеклых руд, серпентина и др. Поэтому при обнаружении указанных минералов сеть точек наблюдения также необходимо сгущать во избежание возможного пропуска магнезитовых залежей относительно небольшой (по сравнению с расстояниями между точками наблюдения) мощностью.

На некоторых месторождениях магнезиты с поверхности (до глубины примерно двух метров) разрушены до состояния дресвы, что также следует учитывать при проведении поисковых работ. На участках нахождения среди наносов обильной дресвы магнезита необходимо пройти неглубокие шурфы до вскрытия магнезитов в коренном залегании.

Горные выработки или мелкие буровые скважины целесообразно проходить и в других точках маршрутов через определенные интервалы для вскрытия неизмененных пород и отбора от них проб. Обязательна проходка горных выработок или мелких буровых скважин в местах сложного строения для расшифровки и структур. Такие места определяются по усмотрению геолога.

Метод геологической съемки применяется в местностях, недостаточно изученных, для которых не имеется кондиционной геологической карты нужного масштаба, а также в районах со сложным геологическим строением. Поисковые работы, осуществляемые этим методом, сопровождаются одновременным составлением (если ее не было) или уточнением геологической карты (для сложных в геологическом отношении районов). Точки наблюдения при методе геологической съемки располагаются по квадратной сети. В остальном метод геологической съемки не отличается от метода маршрутов.

При проведении поисков месторождений магнезитов любым из указанных методов в закрытых областях следует производить специальную карбонатную съемку. Основана она, как уже указывалось, на том, что карбонатные породы образуют в процессе выветривания над их выходами как механические [CaCO3, Mg(CO3)2], так и солевые [Са(НСО3)2, Mg(HCО3)2] ореолы рассеяния. При поисках месторождений магнезита с целью выявления ореолов рассеяния магния пробы следует отбирать по правильной сети с глубины 0,1—0,15 м массой 10—15 г и анализировать их на содержание карбоната магния. По этим анализам следует строить графики и карты развития ореолов рассеяния, что облегчит проведение поисковых работ другими методами.

При проведении поисковых работ на магнезит необходимо применять широкий комплекс геофизических методов исследования. При благоприятных условиях геофизическими методами можно оконтурить полезную толщу (магнитометрия, электрометрия), установить контакты между различными породами и свитами, уточнить рельеф почвы и кровли залежи и выявить карстовые полости (электроразведка, гамма-каротаж). С помощью электроразведки также устанавливаются зоны дробления слагающих месторождение пород.

Гидротермально-метасоматические месторождения магнезитов в Советском Союзе промышленного значения не имеют. Месторождения этого типа представлены аморфным магнезитом, имеют обычно небольшие размеры. Вследствие этого и с учетом удовлетворительного состояния сырьевой базы магнезита в России специальные работы по поискам месторождений магнезита этого типа в нашей стране производить не следует. Оценка их должна даваться по результатам геологического картирования или других работ, в результате проведения которых они были выявлены. Более важной задачей является проведение специальных исследований магнезитов этого типа с целью определения пригодности их для производства магнезитовых изделий.

Кебольший интерес представляют и месторождения аморфного магнезита инфильтрационного типа, связанные с корой выветривания серпентинизированных гипербазитов. Месторождения этого типа в нашей стране обычно представлены жилами небольшой мощности, линзами, гнездами и штокверками и практического значения не имеют, однако известны довольно крупные зоны оруденения в районе Экибастуза, что не исключает возможность выявления значительных месторождений этого типа в других районах. Тем не менее непостоянство химического состава магнезитов этого типа не позволяет рассматривать инфильтрационные месторождения магнезита как источник получения магнезитового сырья для огнеупорной промышленности. He исключено, что магнезитоносные дуниты и серпентиниты могут быть использованы для производства огнеупорных изделий форстеритового состава, для изготовления которых обычно используются магнезиально-силикатные породы — дунит, серпентинит, оливинит и др.

Вследствие небольшого практического значения и учитывая хорошую обеспеченность нашей огнеупорной промышленности высококачественным магнезитовым сырьем специальные поисковые работы, направленные на выявление месторождений магнезита инфильтрационного генезиса, также производить нецелесообразно. Таким образом, основной задачей поисковых работ является выявление месторождений кристаллического магнезита осадочно-метаморфического типа.

В результате проведения поисковых работ должны быть определены формационный тип месторождения магнезита и его возможное промышленное значение, площадь распространения магнезита в плане, предполагаемое распространение его на глубину, предварительные данные о вещественном составе и качестве магнезита, позволяющие судить о возможных областях его использования. На основе этих данных должна быть дана прогнозная оценка возможных запасов месторождений.