Титано-циркониево-полевошпатовые россыпи ближнего сноса

Особое место среди комплексных титано-циркониевых россыпей занимает Kapaomкельское россыпное месторождение в Восточном Казахстане, отличающееся по своему генезису и составу. Во-первых, это единственная в СНГ промышленная титано-циркониевая россыпь ближнего сноса, имеющая элювиально-пролювиально-аллювиальное происхождение. Во-вторых, это высококомплексное месторождение титан-цирконии-полевошпатового состава с преобладающим значением полевого шпата, доля которого в общей ценности извлекаемой продукции оценивается 80%.

Караоткельское россыпное месторождение было открыто в 1963 г.; его разведка и подсчет запасов завершились в 1992 г. и в настоящее время оно относится с числу резервных объектов. Расположено месторождение в области герцинид Восточного Казахстана, в Чарском антиклинории на юго-восточном фланге Западно-Калбинской структурно-формационной зоны, погружающемся под мезо-кайнозойские отложения Зайсанской впадины. В строении месторождения принимают участие породы двух структурных ярусов.

Нижний структурный ярус (складчатое основание) образован смятыми в складки северо-западного простирания осадочными и вулканогенными породами среднего-верхнего карбона, прорванными Караоткельским многофазным интрузивным массивом, занимающим площадь около 200 км2. Массив принадлежит к дельбегейскому раннеорогенному комплексу, изначально обогащенному ацессорными минералами. В нем присутствуют породы нормального гранитного (нормальные граниты и гранодиориты) и субщелочного-щелочного (монцониты, диориты, кварцевые диориты, сиениты) рядов. Последние особенно обогащены рудными минералами (ильменит — 0.5-1%, циркон — 0,06-0.15%, магнетит — 0.18-0,8%), причем в средних породах содержание акцессориев в среднем в 2 раза выше, нежели в кислых разностях.

В современном рельефе вскрытая часть материнского массива площадью около 120 км2, имеет облик открытой к юго-востоку депрессии, обрамленной полукольцевым хребтом, соответствующим зоне эндоконтакта массива и ороговикованным породам экзоконтакта. В пределах массива развита характерная для массивов центрального типа центростремительная дендритовидная сеть логов, унаследование развивающаяся с рубежа мела-палеогена (рис. 109,А).

Рыхлые отложения включают: а) кору выветривания каолинового типа (еlК2), частично металлоносную (нижний рудный пласт); б) аллювиально-пролювиальные аркозовые пески и глины северо-зайсанской свиты (K2-P1), заключающие основной рудный пласт; в) глины аральской свиты (N1) и г) осадки рорского и тенкинского горизонтов (Q), служащие торфами россыпи.

Кора выветривания каолинового состава имеет почти сплошное распространение на площади около 6 км2. В ее профиле сверху вниз отчетливо выделяются четыре зоны: зона первичных каолинов, зона пестроцветных глин, гидрослюдистая зона, зона структурного элювия, однако полный разрез коры выветривания встречается только в отдельных скважинах, чаще же присутствуют два нижних горизонта.

Приуроченный к коре выветривания нижний пласт месторождения развит на площади около 30 км2, главным образом на щелочногранитных и монцоиит-граносиенит-сиенитовых породах, в меньшей мере — на нормальных гранитах. Он имеет мощность в среднем 7.5 м и выделяется только по данным опробования и содержит в среднем ильменита — 18.2 кг/м3, циркона — 2.4 кг/м3. Отличительная особенность этого пласта — значительная доля полевошпатовой составляющей — 430 кг/м3. Основную массу породы составляют каолинит, гидрослюды, полевой шпат, кварц, гидроокислы железа. Ильменит присутствует в зернах крупностью от 0.04 до 0.1-0.8 мм, причем в классе +0.5 мм он обычно встречается в сростках с породой; весьма часты тонкие срастания ильменита с магнетитом. Крупность циркона как правило не превышает 0.5 мм, а основная масса его концентрируется в классе —0.25+0.04 мм. Доминируют цирконы призматического габитуса различной степени удлинения. Для всех цирконов характерны обильные поры характерной трубчатой формы. Детальное изучение циркона показало присутствие в нем микровключеиий магнетита, ильменита, редкоземельных минералов, фосфатов.

Отложения северо-зайсанской свиты, к которым приурочен верхний, основной рудный пласт россыпного месторождения, выполняют разветвленную сеть погребенных логов, среди которых выделяются нескольких генераций, а в пределах Главного лога — несколько террасовых (террасоувальных) уровней (см. рис. 109,Б), что определяет сложную морфологию аллювиально-пролювиальнон россыпи в плане. Например, в северо-западной части россыпного поля сохранились фрагменты ложковой сети более высокого гипсометрического уровня, занимающей секущее положение по отношению к Главному логу и его западным притокам. В южной части россыпного поля отчетливы следы наиболее позднего регрессивного врезания, базисом которого служил древний озерный бассейн, располагавшийся в южной части массива. Помимо этого озерного палеобассейна, имевшего палеоценовый возраст, в северной части россыпного поля установлены более молодые, неогеновые озерные осадки, которые также металлоносны (так называемая неогеновая озерная россыпь).

Все это указывает, что застойный режим осадконакопления в условиях малых озер, служивших местным базисом для логов, возникал в пределах массива неоднократно, что вообще характерно для массивов центрального типа, вскрытие и денудация которых происходили в условиях относительно стабильного тектонического режима, обеспечивавших достаточно эффективное селективное выветривание материнских пород.

Верхний пласт россыпи приурочен к нижнему горизонту северо-зайсанской свиты, сложенному светло-серыми косо- и горизонтально-слоистыми аркозовым песками и опесчаненными глинами. Торфами его служат вышележащие части верхнезайсанской свиты, молодые неогеновые и четвертичные покровные отложения. В плане пласт в целом повторяет контуры древних логов и состоит из серии лентовидных залежей, из которых основная, приуроченная К Главному логу, имеет протяженность около 12 км при ширине 0.6-0.8 км. Боковые залежи, развитые по западным логам, простираются на 1-3 км при ширине 0.3-0.6 км. Мощность рудных песков в среднем составляет 5-7 м, но на отдельных участках достигает 14 м. Оконтуренная площадь развития верхнего рудного пласта составляет 18.6 км2. Средняя мощность вскрыши 4 м.

Главными рудными минералами верхнего рудного пласта являются ильменит, содержание которого составляет 28,4 кг/м3 (среднее), циркон — 6.3 кг/м3; все остальные минералы образуют лишь незначительную примесь. Среднее содержание полевого шпата в аркозовых песках верхнего пласта по месторождению 137 кг/м3.

Распределение ильменита и циркона в ложковой россыпи достаточно закономерно. Концентрации ильменита более высоки в россыпях западных логов, где происходит их подпитка; в россыпи Главного лога они более упорядочены, но более низки и увеличиваются только в местах выноса боковыми притоками. Как только подпитка россыпей прекращается, концентрации ильменита снижаются в 3-5 раз уже на расстоянии первых 2-3 км. Распределение циркона в россыпи более мозаично, хотя и сохраняет черты, присущие распределению ильменита. В западных логах выделяются отдельные участки и струи с содержаниями циркона до 20-50 кг/м3 и даже более; в Главном логе они быстро снижаются до уровня 3-7.5 кг/м3, однако в нем прослеживаются отдельные более обогащенные струи, служащие продолжением выносов боковых логов. Существенной особенностью в распределении циркона является появление в нижней части россыпи Главного лога обогащенной цирконом струи (до 10-20 кг/м3) без синхронного увеличения ильменита, свидетельствующее о самостоятельном источнике питания. Общая картина распределения обоих полезных компонентов, отражающая зональность минерального состава россыпи, видна также из распределения отношения ильменит/циркон (рис. 110).

По сравнению с корой выветривания цирконы в ложковой россыпи более обработаны; характерно также преимущественное истирание и раскалывание дефектных кристаллов, что приводит к вскрытию пор и выносу минералов-микровключений (рис. 111). Как следствие, цирконовые концентраты из верхнего пласта несколько обеднены редкими землями.

Как уже отмечалось выше, состав песков Караоткельского россыпного месторождения довольно необычен для комплексных россыпей рассматриваемой сырьевой группы. В них наряду с ильменитом и цирконом присутствует калиевый полевой шпат. Отношение запасов отдельных компонентов в коре выветривания и в палеоценовой ложковой россыпи составляет для ильменита 1:3, циркона 1:4.5, калиевого полевого шпата 2.4:1. При этом потенциальная стоимость калиевого полевого шпата в месторождении составляет около 80% общей стоимости извлекаемой продукции. Однако, во-первых, технология получения его как товарного продукта исключительно сложна, а во-вторых, в настоящее время из-за отсутствия потребителя на весь возможный объем калишпатового концентрата ТЭО кондиций учтено только 15% его стоимости.

Ильменитовый концентрат палеоценовых песков отвечает высшему сорту КИИ-1, пригодному для получения высококачественного пигмента. Ильменит из коры выветривания после несложной кислотной обработки может использоваться также для производства титановой губки. Главным потенциальным потребителем ильменитового концентрата является близ расположенный Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат. Цирконовый концентрат отвечает сорту КЦ-32 и, в силу отсутствия радиоактивности, пригоден для производства огнеупоров и керамики. Помимо трех главных компонентов в месторождении также оценивались запасы попутных компонентов: лейкоксена, кварца, слюды и каолиновой глины. Изучались также возможности попутного получения ванадия из ильменитовых концентратов металлургическим путем (сквозное извлечение V2O5 — 57%) и скандия из отработанного расплава (сквозное извлечение Sc2O5 - 52%).

В целом Караоткельское россыпное месторождение можно рассматривать как новый промышленный тип комплексных титано-циркониевых россыпей. Основанием к этому служит следующее,

1. В минерагеническом отношении оно является пока единственной титано-циркониевой россыпью, имеющей своим источником породы дифференцированного раннеорогенного плутона в пределах герцинид, что позволяет говорить о новых потенциальных провинциях рассматриваемых комплексных россыпей.

2. Представляя собой серию россыпей ближнего сноса, связанных с локальным коренным источником, Караоткельское месторождение не имеет генетических аналогов среди титано-циркониевых россыпей СНГ. Вместе с тем, с позиций обстановки формирования, его ближайшим генетическим аналогом являются палеороссыпи Иршинского титаноносного района на Волыни, также состоящие из двух пластов рудоносной коры выветривания и образованных за ее счет элювиально-аллювиальных россыпей. Как те, так и другие относятся к ископаемой формации погребенного пенеплена, испытавшего последующее преобразование (деформацию, повторное выведение на поверхность, частичную деструкцию) в условиях слабо контрастных движений.

3. Пока это одно из немногих комплексных титано-циркониевых россыпных месторождений, в котором ценность нерудного концентрата (в данном случае — калиевого полевого шпата) превышает стоимость рудных концентратов. Однако из-за невозможности рентабельного получения и полноценной реализации калишпатового концентрата, сравнительно невысоких содержаний и небольших запасов ильменита и циркона, Караоткельское месторождение имеет пока слабые перспективы для промышленного освоения.