Условия формирования, коренные источники, россыпные провинции и районы комплексных редкометалльно-титановых россыпных месторождениях

Как уже отмечалось ранее, главным фактором формирования комплексных редкометалльно-титановых ПМР является совместная концентрация наиболее устойчивых минералов, обладающих близкими физическими свойствами и гидравлической крупностью в обстановках, обеспечивающих устойчивую сепарацию материала песчаной размерности. Эти условия максимально реализуются в береговой зоне на открытых океанических побережьях пассивных континентальных окраин, характеризующихся устойчивым режимом волноприбойной деятельности с волнением типа зыби, чем и определяется размещение крупнейших провинций современных (неоген-четвертичных) комплексных россыпей тяжелых минералов. Это — восточное и западное побережья Австралии, западное и восточное побережья Индии, о-в Цейлон, юго-восточное побережье Африки, о-в Мадагаскар, восточное побережье Северной и Южной Америки, в пределах которых расположены все значительные зарубежные месторождения данного типа. Известны также провинции комплексных ПМР, связанные с тыловыми бассейнами (окраинными морями) активных континентальных окраин (Желтое и Южно-Китайское моря, побережья Малайзии) (О.К. Тареева). Менее благоприятны побережья внутриконтинентальных морей (Балтийское, Северное, Средиземное, Черное, Азовское моря), где, как правило, известны только многочисленные мелкие месторождения и россыпные проявления комплексных ПМР.

История поисков комплексных титано-циркониевых россыпей в бывшем СССР началась в 50-е годы с поисков аналогов этих месторождений на современных побережьях, но не увенчалась сколько-либо серьезными успехами из-за отсутствия необходимых предпосылок для формирования этих россыпей, И только обращение к древним аналогам — олигомиктовым кварцевым и кварц-глауконитовым песчаным толщам морских терригенных песчано-глинистых формаций осадочного чехла платформ — привело к выявлению в конце 50-х и в 60-е годы целого ряда крупных и перспективных месторождений и К созданию сырьевой базы комплексных ПМР, главное отличие которой от мировой состоит в том, что все известные у нас промышленные месторождения относятся к категории древних — ископаемых россыпей, связанных с пассивными палеошельфами преимущественно мезо-кайно-эойского возраста, и залегают в платформенном чехле древних щитов и плит.

Известны также дислоцированные и метаморфизованные (протерозойско-рифейские) редкометалльно-титановые россыпи в составе пород верхних структурных ярусов щитов и складчатого основания платформ, а также в нижних структурных ярусах палеозойских складчатых образований, но они не имеют пока промышленного значения. Все они в формационном отношении также принадлежат олигомиктовой кварцевой формации и представлены в различной мере метаморфизованными полевошпат-кварцевыми песчаниками и кварцитами, однако общая особенность их минерального состава состоит в преимущественно биминеральном, циркон-рутиловом либо рутил-гематитовом (в зависимости от первичных источников сноса) характере рудной ассоциации, вследствие распада ильменита и титаномагнетита и замене их рутил-гематитом и новообразованным рутилом. Характерными представителями этих россыпей являются циркон-рутилоносные кварциты землепахтинской свиты венда п-ва Средний на Кольском полуострове, описанные В.З. Негруца, рутилиты рифейского возраста в пределах Кокчетавской глыбы (П.Г. Пантелеев и др.), рутил-гематитовые кварциты (рутилиты, рутило-гнейсы) зильбермердекской свиты Башкирского и Уралтауского антиклинориев Южного Урала, описанные П.В. Нечаевым, А.И. Олли и В.М. Чайкой. На примере рутилитов Уралтауского антиклинория можно видеть, что эти россьши образованы сериями довольно выдержанных, но маломощных (первые см — 0.5-0,6 м) линз и прослоев, обогащенных рудными минералами, которые могут менять свой состав от рутил-гематитового с содержаниями соответственно обоих минералов около 50 и 12 % (нижняя продуктивная пачка) до (гематит)-циркон-рутилового с содержаниями указанных минералов соответственно 5-6, 4-7 и 26-34% (средняя и верхняя пачки), что отражает смену источников сноса от основных поднятий Уралтау к материковой окраине Русской платформы.

Еще более древними, высоко метаморфизованными аналогами рассматриваемых ПМР на территории стран СНГ, по-видимому, можно считать радиоактивный горизонт, ассоциирующий с дистен-силлиманитовыми породами на контакте гнейсовой и сланцевой толщ в составе киевской серии нижнего протерозоя в центральной части Кольского полуострова, представляющие собой, по мнению А.М. Портнова, первоначально обогащенные детритовыми рудными минералами осадки регрессивного цикла в верхах песчаной серии, впоследствии превращенной в гранито-гнейсы.

Комплексные титано-циркониевые ПМР — единственная группа среди всего минерального спектра россыпей, для которой определяющее значение имеет не столько тип источника, сколько объем переработанных пород, содержащих рудные минералы в весьма незначительных концентрациях, часто в форме акцессориев. Болей того, малый размер акцессорных выделений таких россыпеобразующих минералов, как ильменит, рутил, циркон, монацит — 0.04-0.16 мм (и обычно несколько более крупный у лейкоксена — 0.10-0.3 мм), как раз и является предпочтительным, поскольку соответствует гидравлической крупности зерен кварца мелко-среднепесчаной размерности. Именно зерна рудных минералов средней плотности, после их высвобождения из материнской породы, которое предполагает в качестве непременного условия глубокое химическое выветривание последних, способны концентрироваться в ПМР без предварительного дробления, а только путем гравитационной сепарации (табл. 8.1).

Этот основной закон формирования комплексных ПМР определяет исключительно региональный характер источников их питания, которые могут быть представлены двумя основными группами пород:

1. Первичные источники — разнообразные по составу кристаллические породы, содержащие названные выше минералы в качестве акцессориев или рассеянной минерализации: а) породы основной серии — источники ильменита и титаномагнетита; б) метаморфические комплексы, эклогиты — источники рутила, дистена, силлиманита, ставролита, а также метаморфогенных алмазов; в) нормальные и щелочные граниты — преимущественные источники циркона, монацита, ксенотима, граната; г) ультраосновные-щелочные породы — источники алмазов и их спутников, хромита, бадделеита и т.д.

Присутствие и соотношение этих пород в области питания россыпей определяет широкие вариации соотношений трех главных полезных минералов — ильменита, рутила, циркона, а также спектр и промышленную значимость попутных минералов.

2, Разнообразные терригенные осадочные породы (формации), содержащие россыпеобразующие рудные минералы в рассеянном или концентрированном состоянии, служащие их промежуточными коллекторами. В общем случае наличие таких формаций — промежуточных коллекторов, с одной стороны, повышает уровень концентрации рудных минералов за счет нескольких циклов их переотложения, а с другой, способствует появлению более сложных минеральных ассоциаций, как следствие суммирования путей их миграции.

В соответствии с этими различиями, отражающими эволюцию рудного вещества при его поступлении в комплексные ПМР, Г.С. Момджи было введено, а сотрудниками ВИМСа впоследствии развито представление о двух типах продуктивных титаноносных осадочных формаций: первичных — образовавшихся непосредственно за счет кор выветривания кристаллических пород, и вторичных — возникших при перемыве ранее сформированных продуктивных титаноносных формаций. Эта идея нашла также отражение в работах С.И. Гурвича, выделившего два типа районов комплексных ПМР: первого типа — в обрамлении щитов и выступов складчатого основания (типичные примеры: россыпи склонов Украинского щита, северное обрамление Кокчетавской глыбы), и второго типа — ка склонах платформенных структур ~ прогибов и синеклиз, в обрамлении валов, зонах валов и пологих дислокаций (большинство комплексных ПМР Русской плиты), Роль вторичных продуктивных формаций в целом, как правило, возрастает в верхней части плитного чехла.

Как уже отмечалось, все комплексные ПМР приурочены к зрелым в минеральном отношении кварцевым или полевошпатово-кварцевым песчаным толщам — продуктам перемыва кор глубокого химического выветривания. Большинство из них представлено хорошо сортированными мелко-тонкозернистыми песками высокоэнергетических прибрежных обстановок, реже — сопряженными с ними дельтовыми осадками, еще реже — собственно континентальными, озерно-аллювиальными, фациями. В этом отношении среди промышленных россыпей СНГ особняком стоит Караоткельское россыпное месторождение, представляющее собой типичные россыпи ближнего сноса элювиально-пролювиально-аллювиального генезиса (см. ниже).

Соответственно тому, как часто описанные палеообстановки возникали в той или иной провинции, в пределах последних могут выделяться одна или несколько эпох формирования ПМР, причем число последних определяется возрастом платформенного (плитного) чехла и общим режимом тектонического развития в период его становления. Классическим примером провинции, где условия для формирования продуктивных формаций комплексных ПМР возникали многократно, является Восточно-Европейская платформа. Здесь насчитывается до семи эпох россыпеобразования с присущими каждой из них особенностями размещения терригенных бассейнов, расположением областей сноса, минеральным составом россыпей, соотношением полезных компонентов и продуктивностью формаций: средне-верхнедевонская, среднекарбоновая (визейская), среднеюрская, нижне- и верхнемеловая, олигоцен-миоценовая, четвертичная Из них наиболее продуктивными в отношении россыпей являются среднеюрская, верхнемеловая и олигоцен-миоценовая эпохи, причем к последней — принадлежат все установленные промышленные месторождения комплексных ПМР Украины, Туганское и Тарское месторождения в Сибири и значительное число перспективных проявлений в центральной части России, а также абсолютное большинство установленных, в том числе промышленных, месторождений Казахстана.

Перестройки структурного плана и взаимное расположение друг относительно друга разновозрастных терригенных бассейнов определяют дискретность пространственного распространения разновозрастных формаций, а в отдельных случаях их частичное или полное совмещение в пределах отдельных россыпных зон и районов, В целом, как отмечал С.И. Гурвич, для русской плиты характерно постепенное смещение площадей развития более молодых формаций комплексных ПМР («омоложение россыпей») в южном направлении

Всего в границах бывшего СССР выделяются следующие россыпные провинции и районы комплексных ПМР.

В пределах Восточно-Европейской платформы выделяются Украинская и Центрально-Русская, Предкавказская установленные провинции ископаемых ПМР и Тиманская и Белорусская потенциальные провинции.

Украинская провинция, занимающая склоны Украинского кристаллического щита и сопредельные платформенные прогибы, характеризуется преимущественным развитием продуктивной формации первого типа олигоцен-миоценового возраста, с полтавским и сарматским горизонтами которой связаны все известные здесь промышленные месторождения (Малышевское, Волчанское, Краснокутское, Тарасовское), тяготеющие к северным склонам щита (Североприднепровский район россыпей) (рис. 96). Менее ясны перспективы мезозойских терригенных формаций — среднеюрской в Днепровско-Донецкой синеклизе и верхнемеловой, развитой там же и по западному обрамлению щита, в Приднестровской синеклизе. Богатые, но мелкие непромышленные россыпи, как правило, с высокими содержаниями монацита, известны в четвертичной формации современного побережья Азовского моря.

Центрально-Русская провинция, занимающая Московскую синеклизу, Воронежский свод с сопредельными частями Днепровско-Донецкой и Прикаспийской синеклиз и Скифскую плиту. Каждая из перечисленных структур в той или иной мере контролировала распределение россыпей разных эпох, число которых, как отмечалось выше, достигает шести. При этом на протяжении большинства из них доминировали условия для формирования продуктивных формаций второго типа (по Г.С. Момджи). Как указывает С.И. Гурвич, площади развития последних контролировались платформенными структурами второго и третьего порядка, такими как Ульяновско-Саратовская синеклиза, Пензенско-Муромский прогиб, Токмовский свод, Доно-Медведицкое и Ставропольское поднятия. Особенность провинции заключается также в том, что, наряду с источниками россыпей внутри самой платформы, в отдельные эпохи существенную роль сыграл привнос рудоносного материала из обрамлявших платформу горных сооружений Урала (в юре) и Кавказа (в неогене), что сказалось в минеральных ассоциациях россыпей. Отличительную черту провинции составляет также пространственно-генетическая сопряженность части ПМР (верхнемеловых) с фосфоритоносными формациями, а также присутствие в них тонкого золота.

В известной мере эти Черты свойственны примыкающей с запада Белорусской потенциальной провинции ископаемых комплексных ПМР, смыкающейся на западе с Польско-Литовской провинцией, располагающейся в пределах одноименной синеклизы.

Как потенциальные провинции ископаемых и метаморфизованных россыпей могут быть выделены Тиманская с комплексными алмаз-циркон-золотоносными россыпями и Кольский полуостров с метаморфизоваными россыпями докембрийского возраста.

Крупнейшая Урало-Казахстанская провинция титано-циркониевых россыпей располагается в пределах мезозойских (меловых) и палеогеновых бассейнов, омывавших восточные склоны Южного Урала, Мугоджарский антиклинорий и Кокчетавскую глыбу, сложенные разнообразными кристаллическими породами, включая описанные выше метаморфизованные россыпи — рутилиты. Россыпи провинции отличает преимущественно эоценовый (чеганский) возраст, прибрежно-морской, отчасти континентальный генезис, значительные пострудные блоковые деформации пластов, высокие содержания рудных минералов при существенной роли циркона, присутствующего в соотношении с рутилом и ильменитом в отношении от 1:1:5 до 1:0.5:1.5, примесь мелких метаморфогенных алмазов. Здесь располагается самая богатая по циркону россыпь СНГ — Обуховская, отдельные участки которой содержат циркон в количестве нескольких десятков кг/м3. На юго-восточном фланге провинции находится редкое в генетическом отношении среди титано-циркониевых россыпей — элювиально-пролювиально-аллювиальное и специфическое по составу полезных компонентов циркон-ильменит-полевошпатовое Караоткельское россыпное месторождение,

Западно-Сибирская провинция комплексных ПМР располагается в краевой части мезокайнозойских терригенных бассейнов, обрамляющих складчатые сооружения гор Южной Сибири и Сибирскую платформу. Формирование россыпей происходило в несколько этапов: от первичных формации палеозойского, среднеюрского (итакская свита) и нижнемелового (кийская свита) возраста к вторичным формациям верхнемелового (сымская свита) и эоценового (кусковская свита) возраста, с общим нарастанием уровня продуктивности в более молодых формациях. В пределах провинции располагаются одно из крупнейших титано-циркониевых месторождений России — Туганское, перспективное Тарское месторождение и целый ряд непромышленных и недоизученных россыпных проявлений. На севере провинции перспективная зона продолжается в область Хатангского прогиба.

Потенциальная титано-циркониеносность осадочного чехла Сибирской платформы связана с юрско-меловыми наложенными прогибами южной части платформы, испытавшей воздействие тектоно-магматической активизации прилегающих с юга байкалид. При этом россыпи наиболее древней, нижнеюрской продуктивной формации, преимущественно первого типа, по Г.С. Момджи, формировались за счет поступления материала с самой платформы при сильным влиянии траппового материала и имели мономинеральный ильменитовый состав. По мере развития процесса Тектоно-магматической активизации, область сноса переместилась на юг, а вновь сформированные россыпи приобрели биминеральный ильменит-цирконовый, а затем и более сложный, комплексный характер. В Вилюйской синеклизе потенциальные на титановые минералы и циркон терригенные толщи содержат также мелкое и тонкое золото.