Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Медногорское палеовулканическое сооружение и перспективы его рудоносности

ВАК РФ 25.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Медногорское палеовулканическое сооружение и перспективы его рудоносности"

На правах рукописи УДК 551.21/.7+550.8+553.3

КОТЕЛЬНИКОВ АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ

МЕДНОГОРСКОЕ ПАЛЕОВУЛКАНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО РУДОНОСНОСТИ

Специальность: 25.00.01 - Общая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

16 \Щ 2013

МОСКВА-2013

005059695

Работа выполнена на кафедре месторождений полезных ископаемых и их разведки им. В.М. Крейтера Российского университета дружбы народов (РУДЫ)

Научный доктор геолого-минералогических наук,

руководитель: зав. кафедрой МПИ и их разведки РУДН

Дьяконов Виктор Васильевич

Официальные Косарев Александр Михайлович,

оппоненты: кандидат геолого-минералогических наук,

заведующий лабораторией палеовулканологии и металлогении, Институт геологии Уфимского научного центра РАН

Авдонин Виктор Васильевич,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, Геологический факультет МГУ им. В.М. Ломоносова

Ведущая Российский государственный геологоразведочный

организация: университет им. Серго Орджоникидзе (МГРИ-

РГГРУ), г. Москва

Защита диссертации состоится «23» мая 2013 г. в 16:00 часов в ауд. 440

(5-й этаж) на заседании Диссертационного совета Д-212.203.25 при Российском

университете дружбы народов по адресу: Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РУДН по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан «22» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук

Е.В. Карелина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Урал является уникальной территорией с большим разнообразием полезных ископаемых. Территория Южного Урала является регионом с развитой горнодобывающей, транспортной и перерабатывающей инфраструктурой. Истощение запасов твердых полезных ископаемых ведет к огромным социальным проблемам моногородов. Таким образом, на сегодняшний день остро стоит вопрос о приращении запасов минеральных ресурсов.

Цель работы. Работа направлена на выявление новых перспективных участков, на обнаружение металлических полезных ископаемых на основе палеовулканических реконструкций, в комплексе с поисковыми геологическими и геохимическими исследованиями. Основные задачи исследования:

1. Выявление основных закономерностей геологического строения территории;

2. Проведение палеофациального анализа вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород;

3. Проведение палеовулканической реконструкции в пределах изучаемого района;

4. Анализ структурных условий локализации полезных ископаемых;

5. Оценка потенциально перспективных площадей на проведение дальнейших поисково-оценочных работ.

Научная новизна.

Впервые для Медногорского рудного района проведена палеовулканическая реконструкция на основе специализированного палеовулканического картирования. Установлена приуроченность промышленного колчеданного оруденения Блявинского рудного поля к вулканическому центру крупного, ранее не известного, палеовулканического сооружения. Методы решения поставленной задачи.

Анализ материалов предшественников. Дешифрирование

спектрозональных космических снимков. Специализированное палеовулканическое картирование. Петрохимическое изучения пород. Геохимическое картирование локальных участков. Практическая ценность работы.

Проведенные исследования позволили по новому оценить геологическое строение территории, последовательность образования и фациальную принадлежность горных пород. Полученные результаты дают возможность предположить наличие новых рудных объектов в пределах изучаемой и сопредельных территорий.

Основные защищаемые положения:

1. Нижнепапеозойские образования Медногорского рудного района представляют собой единый вулканогенно-осадочный комплекс раннекембрийско-позднесилурийского возраста. В его состав входят вулканогенно-осадочные и осадочные породы двух серий:

- нижняя серия раннекембрийско-раннеордовикского возраста (медногорская и кидрясовская свиты) с магматизмом основного состава;

- верхняя серия среднеордовикско-позднесилурийского возраста (сарбайская и сакмарская свиты) с магматизмом кислого состава.

2. На территории изучаемого района было реконструировано крупное палеовулканическое сооружение раннекембрийско-позднесилурийского возраста, в пределах которого картируются жерловая, склоновая и удаленная фаций двух этапов магматизма, отвечающих гомодромной последовательности развития.

3. Основная медно-полиметаллическая минерализация (колчеданного и порфирового типа) сосредоточена в пределах вулканического центра палеовулканического сооружения. Золоторудная минерализация установлена за пределами вулканического центра и повсеместно приурочена к кровле серпентинитов.

Апробация работы.

В основу диссертации положены результаты выполненных научных исследований по территории Южного Урала:

• Хоздоговорная тема/работа с ОАО «Компания ВОТЕМИРО» в 2006-2008 гг.;

• Государственный Контракт (П241 - ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 2009—2013 гг.) в 2010-2012 гг.

Результаты исследований докладывались на X Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, РГГРУ, 2009); Международной конференции молодых ученых и студентов «Уральская горнопромышленная декада 2009 (УГПД-2009)» (Екатеринбург, УГГУ, 2009); Всероссийской конференции «Самородное золото: типоморфизм минеральных ассоциаций, условия образования месторождений, задачи прикладных исследований» (Москва, ИГЕМ РАН, 2010); Международной конференции по «Геологии, поискам и разведке полезных ископаемых, минерагения» (Москва, РУДН, 2011); VI Международной научной конференции «Молодые - наукам о Земле» (РГГРУ, Москва, 2012). Также главные результаты исследования выносились на обсуждение на заседаниях кафедры Месторождений полезных ископаемых и их разведки (РУДН).

Личный вклад автора. Личный вклад диссертанта заключался в сборе и анализе фондовой и опубликованной литературы по геологическому изучению

4

Медногорского рудного района и сопряженных территорий, проведении дешифрирования спектрозональных космоснимков, карт рельефа и ландшафта.

Во время проведения полевых исследований в 2010-2012 гг. автор провел целую серию детальных геологических маршрутов по Медногорскому рудному району, результатом которых послужило построение детальных геологических разрезов, геологической и палеофациальной карты.

Лабораторные исследования обильного каменного материала заключались в петрографическом изучении особенностей пород (по 160 шлифам); в проведении рентгенофлуоресцентного анализа 300 образцов в лаборатории РУДН; изучении результатов силикатного и элементного анализа 15 образцов, выполненного в ИГЕМ РАН РФ; изучении результатов химического анализа 250 образцов, сделанного спектральным атомно-эмиссионным приближенно-количественным анализом в Александровской опытно-методической экспедиции (ОАО «АОМЭ»); изучении результатов количественного атомно-абсорбционного химического анализа на золото по 30 пробам в Аналитическом Центре ФГУП ЦНИГРИ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, одно учебно-методическое пособие, 5 тезисов докладов и материалов конференций.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, посвященных обоснованию защищаемых положений, и заключения. Общий объем 183 страницы (печатного текста 130 страниц), включает 81 рисунок, 10 таблиц и список литературы, состоящий из 133 наименований.

Благодарности. Автор глубоко признателен и благодарен своему научному руководителю Дьяконову Виктору Васильевичу за постановку задач исследования, непрерывное научное сопровождение и консультации при выполнении диссертационной работы. Так же автор благодарен сотрудникам кафедры МПИ и их разведки РУДН (Абрамов В.Ю., Георгиевский А.Ф., Долгинов Е.А., Кропачев С.М., Свешников К.И., Котельников Е.Е., Филатова J1.K. и др.) за помощь в решении вопросов по теме исследования, сотруднику ИГЕМ РАН (В.В. Наседкин) за помощь в области петрографических исследований. Диссертант выражает благодарность сотрудникам Геологического института РАН (Кузнецов Н.Б., Рязанцев A.B.), ООО «Газпром добыча Оренбург» (Кондратенко В.Ф.) за полезные консультации при написании работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, охарактеризована научная новизна и практическая ценность работы, приведены защищаемые положения.

5

ГЛАВА I «Физико-географический очерк».

В административном отношении район исследования (Медногорский рудный район) относится к центральной части Кувандыкского района Оренбургской области РФ.

В главе изложено административно-территориальное устройство изучаемой территории, географические и геоморфологические особенности, почвенный покров и леса, климатические характеристики, рассмотрена экономическая инфраструктура района.

ГЛАВА II «История геологического изучения территории».

В структуре главы выделяется три раздела (стратиграфия, магматизм и тектоническое строение района).

В разделе стратиграфия изложены представления исследователей, о геологическом строении района начиная с работ 1927 года группы геологов ЦНИГРИ под руководством Н.К. Разумовского. Существенный вклад в изучение территории в 30-40-е года XX века внесли В.А. Заварицкий, В.М. Сергиевский, в послевоенное A.B. Клочихин, Н.К. Разумовский, В.Н. Павлинов, В.Е. Руженцев, в 60-е годы - А.Д. Петровский, Т.Н. Корень, Г.Ф. Яковлев, В.В. Авдонин, С.М. Кропачев, В.И. Старостин и др., в 90-е годы В.Т. Тищенко. Начиная с конца 90-х исследованиями занимались сотрудники ГИН РАН (C.B. Руженцев, A.B. Рязанцев, Н.Б. Кузнецов и др.), Уфимского научного центра РАН (В.Н. Пучков, А.М. Косарев, И.Б. Серавкин, О.В. Артюшкова, В.А. Маслов, и др.).

Раздел магматизм кратко описывает представления предшественников о магматических образованиях изучаемого района.

В тектоническом отношении, в строении территории предшествующими исследователями (В.В. Авдонин, Г.Ф. Яковлев, С.М. Кропачев, В.И. Старостин, Г.В. Ручкин и др.) в 1950-1960-хх годах выделялись серии синклинальных зон, подзон и блоков, слагающих сложноскладчатую структуру «Блявинского рудного района». В представлении геологов ГИН РАН (A.B. Пейве, A.C. Перфильев, C.B. Руженцев, Н.Б. Кузнецов, A.B. Рязанцев и др.) в 1970-ые годы была предложена гипотеза формирования территории в результате горизонтальных передвижений крупных литосферных плит, в результате чего была и выделена Сакмарская (Сакмаро-Кракинская) тектоническая зона, которая представляла собой гигантскую аллохтонную массу, залегающую поверх Зилаирского автохтона (синклинория).

Получается, что к строению Южного Урала, применяли существующие геологические концепции и парадигмы. В результате сложилась ситуация, что объективной геологической структуры до сих пор нет, хотя накоплен огромный фактический материал. Многочисленные исследователи ввели такое

многообразие свит, горизонтов и толщ, что сопоставление их является весьма проблематичным и, до сих пор, нет четкой концепции истории геологического развития и стратиграфической последовательности.

ГЛАВА III «Геологическое строение района».

Содержимое главы III, включающей в себя три раздела и несколько подразделов, аргументирующих первое защищаемое положение.

Раздел III. 1. «Стратиграфия».

Многочисленные геологические маршруты позволили построить целую серию детальных разрезов (протяженностью от нескольких сотен метров до первых километров) и проанализировать взаимоотношение пород. В результате была построена стратиграфическая колонка отложений, выделенные нами в раннепалеозойский медногорский комплекс (рис. 1) и схематическая геологическая карта (рис. 2).

Литологический состав

Свита

Мощность м

Рис. 1. Стратиграфическая колонка Медногорского рудного района

Условные обозначения: 1 - лавы, лавобрекчии, туфолавы, лавы основного состава; 2 - лавы, лавобрекчии основного состава; 3 - черные витрокластические вулканические туфы; 4 -лавобрекчии кислого состава с их туфами; 5 - туфолавы кислого состава (афировые риолиты, витрокластические вулканические туфы); 6 - рифогенные известняки; 7 - конгломераты (от глыбовых до галечника); 8 - брекчии (от глыбовых до дресвы); 9 - гравий; 10 -туфопесчаник (а - крупно-среднезернистый, б - средне-мелкозернистый); 11 - алевролит; 12 - вулканический пепел (туфоалевролит); 13 - границы стратиграфических единиц (а - между свит, б - между свит предполагаемая, в - между пачек); 14 - фациальная граница между свитами; 15 - фациальная граница внутри свиты.

Кембрийская система нижний отдел-ордовикская система нижний отдел

К самым древним породам изучаемой территорией (Медногорский рудный район) на основании собственных данных и анализа материалов предшественников мы относим вулканогенно-осадочные и терригенные отложения, выделяемые в медногорскую (С,-0тф и кидрясовскую (£¡-0, Ы) свиты соответственно.

-а та с

(О С

N со О О

° о о~ ш со"

Рис. 2. Схематическая геологическая карта Медногорского рудного района

Выходы отложений медногорской свиты (СгОт гти!) распространены в центральной части изучаемой территории (в «Блявинской синклинали»), к западу, северо-западу и юго-востоку от нее на удалении до 10-15 км. В пределах «Блявинской синклинали» отложения рассматриваемой свиты представлены преимущественно брекчиями базальтовых эффузивов, лавами базальтов и долерито-базальтов, их туфами, игнимбритами. Вокруг этой структуры - лавами базальтовых порфиритов (оливиновых), долеритов, их туфами, лаво- и туфобрекчиями, туффитами. Возраст свиты определяется по фауне, находящейся в рифогенных известняковых постройках, расположенных на базальтовом субстрате (Н.К. Разумовский-1933; А.В.Клочихин-1959; В.Т.Тищенко-1963,1988,1991; и др.).

Разрез (длина 0,6 км) через «Шапку Мономаха», в 4-5 км к северо-западу отд. Кидрясова

Разрез (длина 3 км) между гор Верблюжья и Змеиная, в 10 км к северу от д. Кидрясово

350 ■ ■

320 290

Разрез'(длина 1,2 км) через стратотип кидрясовской свиты, расположенный в 0,5-1 км к I

востоку от д. Кидрясово

Г О

'сг

Условные обозначения: 1 - породы медногорской свиты - базальты, долериты, их туфы, лавы лавобрекчии и туфобракчии; 2 - породы кидрясовской свиты - грубозернистые зеленоватые песчаники, туфопесчаники, конгломераты, туффиты; 3 - породы сарбаискои свиты - нижний горизонт: вулканогенно-терригенные отложения - обломки размером от мелкопесчанистых до галек, сцементированные глинистым и кремнистым материалом, верхний горизонт: черные витрокластические туффиты, с маломощными прослоями туфоалевролитов (глиниподобная порода); 4 - породы сакмарской свиты - нижнии горизонт: конглобрекчии (не окатанные обломки черных кремней размером до пЮ см. сцементированные кремнистой массой серого цвета), верхний горизонт: - кремнистые туфы серого сургучно-лилового, зеленого цвета, афировые риолиты, лавами (андезитовые и дацито'вые), туфолавами, туфами кислого состава; 5 - отложений зилаирскои свиты -алевролиты, аргиллиты, песчаники, гравелиты, встречаются шаровые и дископодобные формы- 6 - рифогенные известняки с фауной (в низах обломки базальтов сцементированы в карбонатной массе); 7 - линии границ: а) стратиграфические, б) горизонтов внутри стратиграфической единицы, в) рельефа; 8 - размерность эффузивно-обломочных пород (лавокластит): а) агломератовые, 6) псефитовые; 9 - фауна с датировкой возраста (по материалам предшественников).

'.1

Рис. 3. Геологические разрезы.

' 11'"14 ----- ' = II

□ШИТ

гет

в) 17 * ■>

"ЯГ

1С£Ь

Выходы отложений кидрясовской свиты ГСгО,_Ы) расположены на удалении от «Блявинской синклинали» по кольцу шириной 5-15 км, и дальше на периферию перекрываются терригенно-осадочными и осадочными отложениями девонского и каменноугольного возрастов. Представлена свита преимущественно грубозернистыми зеленоватыми песчаниками, туфопесчаниками, конгломератами, туффитами, местами встречаются глинисто-кварцевые, глауконитовые песчаники. Возрастная датировка свиты основывается на фауне, присутствующей как в песчаниках самой свиты (гора Тырмантау возле д. Кидрясово), так и в рифогенных известняках и их обломках, залегающих на поверхности этих терригенных отложений (Н.К. Разумовский-1933; А.В.Клочихин-1959; В.Т.Тищенко-1963,1988,1991; и др.).

Формирование рифов происходило на протяжении длительного временного интервала (до 50 млн. лет - егО0. Размер рифогенных известняковых построек варьирует от первых метров до 100-150 м в поперечнике.

Проведенные геологические маршруты в пределах Медногорского рудного района позволили построить целую серию детальных геологических разрезов, из которых видно, что отложения медногорской и кидрясовской свит занимают самое нижнее положение в разрезе (рис. 3).

Повсеместно эти породы перекрыты одними и теми же породами вышележащей (сарбайской) свиты.

Ордовикская система средний отдел - силурийская система нижний отдел

На породах раннекембрийско-раннеордовикской медногорской и кидрясовской свитах со стратиграфическим несогласием залегают вулканогенно-осадочные породы среднеордовикско-раннесилурийского возраста, выделенные в состав сарбайской свиты (рис. 4).

Сохранившаяся мощность пород всей сарбайской свиты в пределах изучаемого района колеблется от 50 до 100м.

В строении свиты выделяется две пачки:

> нижняя-пачка сложена вулканогенно-осадочными отложениями

базального горизонта, мощностью 20-100 м, представлена переслаиванием конгломератов, конглобрекчий, туфопесчаников (кварц-граувакковых, граувакко-кварцевых и олигомиктовых), туфоаргиллитов. Размерность обломков уменьшается вверх по разрезу.

> верхняя пачка - вулканогенно-осадочная, в подошвенной части сложена кремнеподобными брекчиями преимущественно зеленого цвета мощностью 0,5-5 м. Остальная часть пачки представлена витрокластическими туффитами и туфолавами черного цвета мощностью от 5 до 20 м.

ю

Г г

С,-0,шЧ

О о

0,-3, вЬ,

О.-Э, эЬ,

Рис. 4. Поперечный и продольный

2

разрезы через большой ,\р. Сарбай.

6

Продольный разрез (длина 1 км) № С-0 через большой хр. Сарбай

-линия пашеш С4

ююз

Поперечный разрез (длина 450м) № С-4 через большой хр. Сарбай

. - - -а) 8 — л ----- 9 „»■•а) . - - -б) 10 , . • ■ « а) .......... 11 230 <50 СРБ 221^ 12 С1,

Условные обозначения: 1 - базальты медногорской свиты; 2 - терригенные отложения нижней пачки сарбайской свиты; 3 - витрокластические туффиты черного цвета верхней пачки сарбайской свиты; 4 - конглобрекчии нижней пачки сакмарской свиты; 5 - туфы и туфолавы кислого состава верхней пачки сакмарской свиты; б - техногенные отложения открытой горной выработки; 7 - тектонические нарушения (разломы) и направления смещений; 8 - линии поверхности земли: а - реконструкция линии поверхности до отработки карьера, б - линия подошвы карьера; 9 - стратиграфические границы: а - между свит, б - между пачек; 10 - предполагаемые с высокой степенью достоверности стратиграфические границы: а - между свит, б - между пачек; 11 - предполагаемые стратиграфические границы: а - между свит, б - между пачек; 12 - участок с выполненными замерами элементов залегания (не менее 10) (в числителе элементы залегания, в знаменателе номер ОРЭ-точки наблюдения); 13 - положение и номер поперечного разреза.

Структурно-петрохимические особенности верхней пачки сарбайской свиты Верхняя пачка сарбайской свиты (С^-Б^Ь) представлена витрокластическими туффитами и туфолавами преимущественно черного цвет, и распространена на большой площади (по кольцу радиусом 5-20 км вокруг «Блявинской синклинали»). Туффиты и туфолавы обладают плитчатой отдельностью (мощность 5-15 см), присутствуют маломощные (0,5-3 см) прослои глиноподобной породы (пепловые туфы). В пределах 10-12 км от центра «Блявинской синклинали» толща смята в разнонаправленные складки (течения, волочения, гравитационного скольжения, и др.). В районе хребта Сарбай в местах интенсивной смятости образовались двойные и четверные мощности, что и сделало их промышленно-экономически пригодными для добычи. Но в целом, в продольном сечении они лежат достаточно полого, с небольшими флексурными смещениями (рис. 4).

Возраст свиты определяется как среднеордовикский-раннесилурийский по остаткам граптолитов, диатомовых водорослей, конодонтов (Н.К. Разумовский-1933, А.В.Клочихин-1959, В.Т.Тищенко-1963,1988,1991).

Макроскопически порода имеет черный цвет (встречаются полоски серого отгенка, плотная, твердая, с раковистым изломом. Визуально напоминает фтанит, опал, халцедон, яшму. Выветрелая поверхность имеет светло-серый до белого цвета. Встречаются включения сульфидов размером до 0,5 мм.

Выполненное петрографическое исследование этих пород показало их вулканогенное происхождение. Химический состав (табл. 1) свидетельствует о полном отсутствии органической составляющей, черный цвет обусловлен присутствием марганца и железа.

Таблица 1.

Химический состав (силикатный анализ) внтрокластических туффнтов._

группа Сумм п.п.п. Иа20 МЙО А120, 5Ю2 к2о СаО ТЮ2 МпО Ге203 РгО, БО,

образцов (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Г%) (%)

верх. 99.96 <0.1 0.23 0.17 1.45 96.10 0.27 0.13 0.05 0.017 0.82 0.01 0.71

средн. 99.97 <0.1 0.15 0.16 1.20 95.88 0.20 0.12 0.05 0.031 1.14 0.01 1.03

нижн. 99.34 <0.1 0.19 2.00 4.38 86.48 0.22 0.19 0.10 0.434 5.29 0.04 0.02

Примечание: в таблице приведены средние значения анализов образцов взятых из подошвенной (нижн.), средней (средн.) и кровельной (верх.) частей толщи.

Силурийская система(8) На породах сарбайской свиты (02-81 бЬ) со стратиграфическим несогласием (обусловлено наличием базального горизонта конглобрекчий) залегают вулканогенно-осадочные породы сакмарской (8 зк) свиты, представленные в объеме двух пачек (рис. 1,3,4):

> нижняя пачка сложена вулканогенно-осадочными отложениями, являющимися базальным горизонтом мощностью от 10 до 50 метров. Сложена конглобрекчиями с обломками внтрокластических туффитов черного цвета,

кремнистых пород серого и синего цвета, сцементированными кремнистой/туфокремнистой массой серого цвета.

> верхняя пачка имеет мощность 150-200 метров, сложена лавами (андезитовые и дацитовые), туфолавами, туфами кислого состава, афировыми риолитами и витрокластическими вулканическими туфами, встречаются кремнистые туффиты, радиоляриты, яшмы, маломощные прослои туфоалевролитов и туфоаргиллитов.

Силурийский возраст датируется по граптолитам и конодонтам (А.В.Клочихин-1959, В.Т.Тищенко-1963,1988, В.Ф. Кондратенко-1996).

Вслед за предшественниками (A.M. Косарев-2011, A.B. Маслов и В.Т. Тищенко-1993) мы относим рассмотренные выше вулканогенные и вулканогенно-осадочные породы медногорской, кидрясовской, сарбайской и сакмарской свит к единому медногорскому комплексу.

Девонская система (D)

Выше описанные породы перекрываются с угловым и стратиграфическим несогласием девонскими терригенными (галечниковые конгломераты, песчаники, аргиллиты, известняки) отложениями зилаирской свиты (D zl). Свита преимущественно имеет флишоидный облик. Сохранившаяся видимая мощность свиты достигает 250 м. Свита по находкам фауны датируются поздним девоном (А.В.Клочихин-1959, В.Т.Тищенко-1991). Принимаемый нами временной интервал формирования отложений зилаирской свиты относится к девонскому периоду.

Результатом исследований стало 1 защищаемой положение:

Нижнепалеозойские образования Медиогорского рудного района представляют собой единый вулканогенио-осадочный комплекс раннекембрийско-позднесилурийского возраста. В его состав входят вулканогенно-осадочные и осадочные породы двух серий:

- нижняя серия раниекембрийско-раннеордовикского возраста (медногорская и кидрясовская свиты) с магматизмом основного состава;

- верхняя серия среднеордовикско-позднесилурийского возраста (сарбайская и сакмарская свиты) с магматизмом кислого состава.

Раздел III.2. «Магматизм».

Интрузивные процессы на изучаемой территории проявлены широко, и представлены телами, как несогласными (рвущими), так и согласными (послойными), представляющими собой дайки, штоки, силы, лакколиты, факолиты. Их формирование происходило на всем интервале накопления пород медногорского комплекса.

Раздел III.3. «Тектоника».

Дешифрирование космических снимков, с наземной заверкой выделенных элементов позволило выделить следующие элементы:

• Пликативные дислокации, выражаются в изгибах слоев различных масштабов и формы, т.е. в складках. Их можно наблюдать среди вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород сабрайской и сакмарской свит. Складкообразование происходило как во время накопления этих пород, так и после.

• Дизъюнктивные нарушения на изучаемой территории делятся на две группы: 1 - система кольцевых и радиально-лучистых нарушений связанных с формированием палеовулканического сооружения нижнепалеозойского возраста (каледонский ТМЦ); 2 - разноориентированные разломы, смещающие нарушения первой группы, являются результатом более позднего развития Южного Урала (от герцинских до альпийских ТМЦ).

В геологическом плане тектонические нарушения (разломы) представляют собой зоны дезинтеграции, брекчирования, рассланцевания, метасоматических изменений, внедрения даек и субвулканических тел.

ГЛАВА IV «Палеофациальная реконструкция».

Раздел IV. 1. «Теоретические представления о палеовулканическом сооружении».

Палеофациальные реконструкции проводятся на основе результатов специализированного палеовулканического картирования, направленного на выявление основных трех фаций (жерловая, склоновая, удаленная) палеовулканов. Как показали наши предшествующие исследования, палеовулканические сооружения представляют собой крупные структуры, диаметр основания которых 100 и более км (В.В. Авдонин-1986, В.В.Дьяконов-2010,2011; В.В.Дьяконов, А.Е.Котельников-2009,2010,2011,2012 [1,2,7-10]). Формирование палеовулканических сооружений происходит на протяжении десятков млн. лет.

Раздел IV. 1. «Медногорское палеовулканическое сооружение»

Проведенный нами палеофациальный анализ вулканогенно-осадочных пород медногорского комплекса показал, что с высокой степенью достоверности, в объемах отложений нижней и верхней серий, можно выделить отложения жерловой, склоновой, удаленной фации. Формирование этих фаций происходило на протяжении длительного временного интервала - с кембрия до силура включительно в два этапа (рис. 6).

1 этап

Накопление пород нижней серии происходило в раннекембрийско-раннеордовикское время (СгОО, и характеризовалось базальтовым

14

магматизмом (медногорская свита) и накоплением вулканогенно-осадочных пород (кидрясовская свита). Выделяется жерловая, склоновая и удаленная фации (рис. 6).

Жерловая фация

Породы жерловой фации представлены брекчиями базальтовых эффузивов, лавами базальтов и долерито-базальтов, их туфами, интрузивными (гипабиссальными) телами. Находятся в пределах «Блявинской синклинали», и являются одной из фациальных разностей медногорской свиты (G1-O1 md).

Анализ результатов собственных полевых геологических исследований, анализ карт и материалов предшественников (Г.Ф. Яковлев-1965, Г.В. Ручкин-1968, В.В. Авдонин-1986, В.Т. Тищенко-1995 и др.), дешифрирование космических снимков, позволили выделить вулканический центр базальтового этапа развития сооружения, который располагается к востоку и северо-востоку от г. Медногорск, в правом течении р. Блява, в так называемой предшественниками «Блявинской синклинали». В плане представлен овальной формой, вытянутой в меридиональном направлении (12x9 км), пределах которого выделяются реликты вулканов, относящиеся к 1 этапу вулканизма, диаметр которых варьирует от 2,5 до 5 км.

Склоновая фация

Склоновая фациальная разность медногорской свиты (G3-O1 md), представленная лавами базальтовых и долеритовых порфиритов, их туфами (от глыбово-бомбовых до пепловых), лавы, лаво- и туфобрекчиями с прослоями туфоконгломератов, туффитами, небольшим количеством интрузивных тел, уверенно картируется вокруг вулканического центра, на удалении до 15-20 км от его края. Выходы пород на поверхность приурочены к эрозионным окнам, где отсутствуют перекрывающие их продукты последующего кислого этапа вулканизма.

Удаляясь от центрального вулканического аппарата, отмечается уменьшение количества обломочного материала и увеличение лавовой составляющей. Присутствует значительное количество подушечных и шаровых лав. Между потоками базальтовых и долеритовых лав встречаются маломощные (до первых метров) горизонты среднеобломочных брекчий. Также присутствуют отдельные линзы и прослои литокластических туфов, в которых отмечается градационная сепарация обломков по размеру (вверх по разрезу уменьшается размер литокласт).

На кровле базальтов и пород удаленной фации повсеместно наблюдаются выходы известняков, имеющих вид холмов и глыб, в поперечнике размером до 150 м. Известняки представляют собой рифовые массивы и их обломки.

Удаленная фаиия

Удаленная фация представлена в объеме кидрясовской свиты (СгС^ кс1), сложена вулканогенно-осадочными породами (грубозернистыми зеленоватыми песчаниками, аргиллитами, алевролитами, полимиктовыми гравелитами, с тефроидным (пепловым) материалом), фациально замещающими породы склоновой фации.

2 этап О?-5?

На втором этапе накопились эффузивы, представленные кислыми дифференциатами магматизма, относимые нами к верхней серии медногорского комплекса (02-82), и включающие в себя сарбайскую и сакмарскую свиты. Следует отметить, что отложения этих свит являются единой серией продуктов кислого этапа магматизма, но с отличающимися продуктами извержений, формирования которых произошло в 2 стадии с временным перерывом.

Жерловая фаиия

1 стадия (02-3|). Продукты начальной стадии кислого этапа магматизма (в объеме сарбайской свиты) в пределах вулканического центра проявлены:

• в виде субвертикальных подводящих каналов, представленных застывшими продуктов интрузивно-экструзивного магматизма, сложенными афировыми риолитами черного цвета (напоминают лавы и лавобрекчии), диаметр которых не более 50 метров в основании, прорывающих базальты;

• в виде субвертикальных дугообразных тел, мощностью до 10 метров, протяженностью до первых километров (1-2 км), представленных афировыми риолитами черного цвета. Они являются трещинными каналами, прорывающими базальты (предыдущего этапа вулканизма), о чем свидетельствуют зоны окварцевания и гематитезации мощностью 25-30 м.

2 стадия (8). Продукты жерловой фации второй стадии кислого этапа магматизма (в объеме сакмарской свиты) в пределах вулканического центра представлены в виде:

• реликтов отдельных вулканов (рис. 5), которые дешифрируются по космоснимкам и при детальных геологических маршрутах. Наблюдается чередование разной мощности и в разных пропорциях лавобрекчий андези-дацитового состава, их туфов, с небольшими «языками» лав;

• экструзивных тел (штоков размером до сотен м2, и даек п*100м х п*м), сложенных риолитами и гранит-порфирами;

• приповерхностных и среднеглубинных (субвулканических) интрузивных образований, представленных дацитовыми порфиритами, липарито-дацитовыми и липаритовыми порфирами - в виде обелисков и даек. Присутствуют зоны экзоконтактовых изменений вмещающих пород (окварцевание и гематитезация мощностью до 20 метров).

16

Условные обозначения: 1 - лавы, лавобрекчии, туфолавы, лавы основного состава; 2 — лавы, лавобрекчии основного состава; 3 — вулканические брекчии (оплавленные обломки) андези-дацит-риолитового состава, и их туфы; 4

- грубообломочные, глыбовые брекчии (остроугольные) андези-дацит-риолитового состава; 5 — дациты, риодациты, афировые риолиты; 6 -гипербазиты; 7 - силурийская фауна (Б1 лландоверийский ярус (В.Т.Тищенко-1963)); 8 - границы (а - между свитами, б - между литологическими разностями внутри свиты, в - предполагаемые); 9 -границы структур 1 этапа вулканизма (а

- не перекрытые структурами 2 этапа; б

- перекрытые структурами 2 этапа); 10 -границы структур 2 этапа вулканизма; 11

- интрузивные тела (дайки) и трещинные каналы начальной стадии 2 этапа магматизма.

Рис. 5. Реликт вулкана 2 этапа в пределах вулканического центра.

Склоновая фация

Склоновая фация 1 стадии (02-81) представлена эффузивными породами

сарбайской свиты. В ее составе выделяются две пачки:

• нижняя пачка является базальным горизонтом (конгломераты, конглобрекчии, туфопесчаники, туфоаргиллиты) мощностью от 20 до 100 м. Картируются отдельные обнажения, представляющие собой хаотически перемешенные обломки базальтов, конгломератов, туфоконгломератов, туфопесчаников. По внешнему виду являются аналогией грязевого вулканического потока - лахара;

• верхняя пачка в своей подошвенной части сложена кремнеподобными брекчиями преимущественно зеленого цвета мощностью 0,5-5 м. Остальная часть пачки представлена витрокластическими туффитами черного цвета мощностью от 5 до 20 метров.

Склоновая фация 2 стадии (Б) представлена эффузивными породами

сакмарской свиты. В ее составе выделяются две пачки:

• нижняя пачка является базальным горизонтом (конглобрекчии с обломками черных витрокластических туфов, серых и синих кремнеподобных пород, светлых риолитов, лавобрекчий дацитов, сцементированными кремнистой/туфокремнистой массой серого цвета) мощностью от 10 до 50 метров.

• верхняя пачка имеет мощность 150-200 метров, сложена лавами (андезитовые и дацитовые), туфолавами, туфами кислого состава, афировыми риолитами и витрокластическими вулканическими туфами,

встречаются кремнистые туффиты, радиоляриты, яшмы, маломощные прослои туфоалевролитов и туфоаргиллитов.

Удаленная фаиия

Породы удаленной фации в пределах территории сохранились лишь в виде незначительных по площади выходов отложений. Они представлены конгломератами, гравелитами, песчаниками, алевролитами мономиктовыми, полимиктовыми, вулканомиктовыми туфоконгломератами с тефроидным материалом, кремнями, сланцами кремнистыми с горизонтами туфов и туфопесчаников, линзами рифогенных известняков. Обломочный материал имеет размерность от глыб до мелких обломков. По составу обломки отвечают породам склоновой фации сакмарской свиты. Переход в удаленную фацию определяется по преобладанию осадочного материала по сравнению с вулканогенным.

Интрузивный магматизм второго этапа проявлен в виде дайковых и субвулканических тел, сложенные риолитами, риодацитами, гранодиоритами. В полях развития вулканитов кислого состава, при поверхностном геологическом обследовании в условиях плохой обнаженности, интрузивные тела слабо фиксируются, ввиду их схожего вещественного состава с эффузивами.

разрез

Таким образом, изложенные выше результаты исследований обосновывают второе защищаемое положение:

На территории изучаемого района было реконструировано крупное палеовулканическое сооружение раннекембрийско-позднесилурийского возраста, в пределах которого картируются жерловая, склоновая и удаленная фаций двух этапов магматизма, отвечающих гомодромной последовательности развития.

Поствулканическая эпоха

Дальнейшее развитие территории перешло в эпоху деструкции (разрушения) палеовулканического сооружения и накопления терригенных и осадочных отложений в объеме зилаирской свиты (Б г\) и более молодых отложений.

В мезо-канозойскую эпоху вся территории была перекрыта морскими отложениями, и в последствие, в альпийскую эпоху воздымания они были сильно размыты. На сегодняшний день мезо-кайнозойские отложения сохранились в южной (плоскогорье горы Сырт) и восточной частях изучаемой территории (верховья реки Губерли).

О 2.5

10 15 20

Kilometers УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

: .} серпентиниты

- главные тектонические нарушения

-структуры 2 этапа

—— структуры 1 этапа -геологические границы

| С каменноугольные отложения

й г\ зилаирская свита

| О^-Э.вЬ + Ээк удаленная фация 2 этапа | О.-Э.вЬ + Ээк склоновая фация 2 этапа ЦО^Ь + Ээк жерловая фация 2 этапа 3]С,-0,кс) удаленная фация 1 этапа □ е.-О.та склоновая фация 1 этапа [' ; Е.-О.шй жерловая фация 1 этапа

Рис. 6. Схематическая палеофациальная карта Медиогорского иалеовулкаиического

сооружения.

ГЛАВА V «Перспективы поисков эндогенноегенного оруденения в Медногорском палеовулканическом сооружении».

В пределах Медногорского рудного района на сегодняшний день известны металлические (медь, никель, хром, магнетит) и неметаллические (фосфориты, асбест, кремнистый туф, кремнистые сланцы, кварциты, известняки, глины и др.) полезные ископаемые.

Среди известных объектов медного оруденения выделяется 2 рудные формации. Оруденения медно-колчеданной формации представлены двумя отработанными месторождениями (Блявинское и Яман-Касинское), двумя месторождениями, находящимися в резерве (Комсомольское и Разумовское), более 40 рудопроявлений и пунктов минерализации. Оруденения медно-сульфидной формации представлены несколькими рудопроявлениями.

Большая часть выявленных медно-колчелданных месторождений располагаются в восточной дуге кольца по периферии вулканического центра.

Считая месторождения и рудопроявления стратиформными (А.Н. 3аварицкий-1943, В.Т. Тищенко-1991), предшественники приурочивают промышленные концентрации к полого залегающей пятой пачке утягуловской свиты контрастного состава от базальтов до риолитов. Дальнейшие перспективы они связывают с разведкой глубоких горизонтов «Блявинской синклинали», якобы опрокинутой на запад, с глубиной не менее 2-3 км. А в приповерхностной части эти условия сохраняются лишь в восточной части структуры. По нашим данным, перспективы поисков рудных месторождений в пределах «Блявинской структуры» являются далеко не исчерпанными: 1 -оруденение связано с субвулканическими телами кислого состава, широко развитыми в пределах данной части территории (аналогичного мнения придерживались А.К. Герман-1951, Г.Ф. Яковлев-1973); 2 - оруденение несомненно гидротермально-метасоматическое; 3 - нет приуроченности к стратифицированному горизонту, так как это область развития жерловых фаций, не имеющих гравитационной или какой-либо иной слоистости; 4 -прослеживается четкая пространственная приуроченность рудной минерализации (как месторождений, так и рудопроявлений и точек минерализации) к вулканическим структурам 2 порядка в пределах центра.

Известные оруденения медно-сульфидной формации представлены несколькими рудопроявлениями, расположенными в западной части вулканического центра. Оруденение медно-сульфидное прожилково-вкрапленного типа, приурочено к эндо- и экзоконтактам интрузивных тел (диориты и габбро), в зоне интенсивных разрывных нарушений.

В пределах полей развития склоновых фаций не только нами, но и предшественниками отмечаются золоторудные ореолы и точечные аномалии. По своей структурной позиции золоторудная минерализация приурочена к кровле серпентинитов.

Нами был проведен небольшой объем геохимического картирования в пределах вулканического центра и за его границами. Выбор участков основан на вышеизложенном материале о приуроченности оруденения к субвулканическим телам (в пределах центра) и серпентинитам (за пределами центра).

Проведенное геохимическое картирование по участку «Ц» в пределах вулканического центра показало, что концентрация элементов вторичных ореолов, характер корреляции элементов (таблица 2) сопоставимы с аналогичными параметрами ореолов рудных объектов колчеданного типа (Комсомольское и Разумовское (Г.В. Ручкин-1968)).

По 5 пробам, с наибольшими содержаниями серебра, цинка и меди, был проведен количественный атомно-абсорбционный химический анализ на золото в Аналитическом Центре ФГУП ЦНИГРИ. В одной пробе содержание золота составляет 0,01 г/т.

_Таблица 2.

Эл-т по участку «Ц» 10"3 % в пределах вулканического центра, Ю-3 %

Среднее фоновое Мах Мт фоновые значения

Си 12 30 6 4.25

гп 15 30 8 7.88

РЬ 3 6 1.5 5.5

N1 12 60 6 6.5

Мо 0,2 0,6 0,1 0,3

Ад 0,02 0,08 0,01 0,01

Матрица кор реляции по участку «Ц». средние содержания элементов над рудами месторождений Комсомольское и Разумовское (по Г.В. Ручкину-1968) (10 3 %): Си 20-50; гпЗО; РЬ 3; Мо 0,5-5; Ag 0,05

Си гп РЬ N1 Мо АЯ

Си 1.00 0.28 0.57 -0.12 0.13 0.31

гп 0.28 1.00 0.10 -0.11 0.75 0.72

РЬ 0.57 0.10 1.00 -0.12 -0.00 0.13

№ -0.12 -0.11 -0.12 1.00 -0.01 -0.14

Мо 0.13 0.75 -0.00 -0.01 1.00 0.84

АЯ 0.31 0.72 0.13 -0.14 0.84 1.00

Проведенное геохимическое картирование по участку «С» за пределами вулканического центра показало повышенные концентрации элементов (Мо, Ag, Аи) непосредственно над серпентинитами, и фоновые содержания на удалении от них (таблица 3). Аналогичные концентрации элементов были получены В.Т. Тищенко (1991) в «коре выветривания по серпентинитам».

Эл-т по участку «М» 10^ % за пределами вулканического центра, 10"3%

Среднее фоновое Мах Мт фоновые значения

Си 12 60 3 4

гп 15 30 8 5

РЬ 4 15 1.5 1.5

N1 30 100 2 6.2

Мо 0,2 0,6 0,1 0,27

Ад 0,02 0,08 0,01 0,04

Матрица кор реляции по участку «М»

Си гп РЬ N1 Мо Ад

Си 1.00 0.43 0.65 -0.37 0.25 0.53

Ъп 0.43 1.00 0.69 -0.13 0.58 0.41

РЬ 0.65 0.69 1.00 -0.30 0.47 0.54

№ -0.37 -0.13 -0.30 1.00 -0.33 -0.37

Мо 0.25 0.58 0.47 -0.33 1.00 0.51

АД 0.53 0.41 0.54 -0.37 0.51 1.00

Концентрации элементов в золоторудных аномалиях (В.Т.Тищенко, В.М.Сычев-1988) (1(Г3 %): Си 15, Ъп 10-70, РЬ 4-8, Мо 0,5-5 Аи 0,015-0,33 г/т.

По 10 пробам, с наибольшими содержаниями серебра, цинка и меди, был проведен количественный атомно-абсорбционный химический анализ на золото в Аналитическом Центре ФГУП ЦНИГРИ. В 5 пробах содержание золота составляет 0,010-0,012г/т.

Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют выдвинуть третье защищаемое положение:

Основная медно-полиметаллическая минерализация (колчеданного и порфирового типа) сосредоточена в пределах вулканического центра палеовулканического сооружения. Золоторудная минерализация установлена за пределами вулканического центра и повсеместно приурочена к кровле серпентинитов.

Заключение

В итоге проведенной работы получены следующие основные результаты:

1. Породы, слагающие изучаемый район представляют собой единый медногорский вулканогенно-осадочный комплекс €1-82 возраста, состоящий из нижней и верхней серии, в объеме медногорской, кидрясовской, сарбайской и сакмарской свит.

2. Основной структурой изучаемого района является крупное палеовулканическое сооружение.

3. В пределах сооружения четко выделяется вулканический центр, сложенный породами жерловой фации, склоны палеосооружения и по периферии отложения удаленных фаций.

22

4. Характер накопления эффузивных пород отвечает гомодромной последовательности.

5. Вулканический центр представляет собой единую телескопированную структуру, развивающуюся на всем временном интервале формирования палеовулканического сооружения.

6. Промышленное колчеданное оруденение сосредоточено в пределах вулканического центра. За пределами вулканического центра фиксируется рассеянная золото-сульфидная минерализация, приуроченная к кровле серпентинитов.

7. Перспективы вулканического центра на обнаружение новых объектов цветных металлов еще далеко не исчерпаны.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

Публикации в Российских журналах (из списка ВАК):

1 .Дьяконов В.В., Котельников А.Е., Котельников Е.Е. Золотопорфировое оруденение и его связь с палеовулканическими структурами. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2011. № 1. С. 62-66.

2.Дьяконов В.В., Котельников А.Е., Котельников Е.Е. Жорж Н.В. Урал как часть Западно-Сибирского сегмента Урало-Монголо-Охотского пояса. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2011. № 1.С. 33-36.

3. Дьяконов В.В., Котельников А.Е., Котельников Е.Е., Петров A.C. Выделение перспективных площадей и их оценка на основе уникального комплекса методов. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2012. № 2. С. 102-106.

A.Абрамов В.Ю., Дьяконов В.В., Котельников А.Е. Петрофизика почв над рудными месторождениями Блявинского района (Южный Урал) и её поисковое значение. Геофизика №1-2013.

5.Дьяконов В.В., Серегина Е.С., Котельников А.Е. Микроскопическое изучение кристаллических сланцев в районе хребта Сарбай (Южный Урал). Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2013. № 2. (находится в печати)

6 .Дьяконов В.В., Наседкин В.В., Федосова К.И., Котельников А.Е. Микроскопическое изучение «кремнистых пород» сарбайской свиты Медногорского рудного района (Южный Урал). Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2013. № 3. (находится в печати) Учебно-методические пособия:

7. Региональные магматогенные структуры: учебно-методическое пособие /

B.В. Дьяконов, К.И. Свешников, Е.Е. Котельников, А.Е. Котельников', Рос. ун-т

дружбы народов, инженер, фак., каф. месторождений полезных ископаемых и их разведки им. В. М. Крейтера. - Москва: РУДН, 2012. - 102 с.: ил.; 21 см. Тезисы докладов и материалы конференций:

8. Дьяконов В.В., Котельников А.Е., Миронова (Жорж) Н.В. «Палеовулканы Урала» // X Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 2009. Секция (S-I) общей и региональной геологии, стратиграфии, геотектоники, геодинамики. Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (РГГРУ) [4-17.IV.2009]. стр. 48.

9. Котельников А.Е., Дьяконов В.В., Жорж Н.В. «Палеовулканы и эндогенное оруденение (на примере Урала)». Уральская горно-промышленная декада 2009 (УГПД-2009), г. Екатеринбург. Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов, Уральский государственный горный университет (УГГУ) [20-29.IV.2009]. стр. 45-47.

10. Дьяконов В.В., Сергиевский А.П., Котельников А.Е. «Палеовулканические реконструкции, как критерий поисков месторождений золота». // Материалы Всероссийской конференции (с международным участием) «Самородное золото: типоморфизм минеральных ассоциаций, условия образования месторождений, задачи прикладных исследований». 2 тома. Москва, ИГЕМ РАН, 29-31 марта 2010. С. 182-184.

11. Дьяконов В.В., Котельников А.Е., Котельников Е.Е., Жорж Н.В. Медно-порфировые месторождения - условия локализации и поиска. // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции по Геологии, поискам и разведке полезных ископаемых, минерагения. Российский Университет дружбы народов (РУДН). М., 2011г. [17-18.11.2011] стр.31-32.

12. Котельников А.Е. Дьяконов В.В. Стратиграфия Медногорского рудного района. // Сборник материалов конференции "Молодые - наукам о Земле", Секция 1. Геология месторождений твердых полезных ископаемых. Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (РГГРУ). М„ 2012г. [21-23.111.2012].

Диссертант

Котельников А.Е.

Подписано в печать 18.04.2013 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме.

Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 443._

Российский университет дружбы народов 115419, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3 Типография РУДЫ 115419, ГСП-1, г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3, тел. 952-04-41

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Котельников, Александр Евгеньевич, Москва

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ Инженерный факультет Кафедра Месторождений полезных ископаемых и их разведки

04201356367

На правах рукописи УДК 551.21/.7+550.8+553.3

Котельников Александр Евгеньевич

Медногорское палеовулканическое сооружение и перспективы его рудоносности

25.00.01 - Общая и региональная геология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

доцент, Дьяконов В.В.

МОСКВА-2013

Оглавление

Оглавление 2

Введение 3

Глава I Физико-географический очерк 6

Глава II История геологического изучения территории 14

II 1 Стратиграфия 14

II 2 Магматизм 30

II 3 Тектоническое районирование 31 Глава Ш Геологическое строение района 34

III 1 Стратиграфия 39 III.1.1. Кембрийская система верхний отдел - ордовикская система нижний отдел (£i-Oi) 39

III 1 1 1 Медногорская свита Ci-Oi md 39

III 1 1 2 Кидрясовская свита Ci-Oi kd 50

III 1 1 3 Рифогенные известняки Ci-Oi 55 II 1.1.2. Ордовикская система средний отдел - силурийская система верхний отдел (Ог-

S2) 59

111.1.2.1. Сарбайская свита 02-Sisb 59 III. 1.2 1.1 Структурно-петрохимические особенности верхней пачки сарбайскои свиты Oj-Sjsbj 62

111.1.2.2. Сакмарская свита S sk 79 III.1.3. Девонская система (D) 92

III.1.3.1. Зилаирская свита D zl 92 III 2 Магматизм 96

III 3 Тектоника 105 Глава IV Палеофациальная реконструкция 109

IV 1 Теоретические представления о палеовулканическом сооружении 109 IV 2 Медногорское палеовулканическое сооружение 114

IV.2.1. Фациальное строение нижней серии медногорского комплекса (1 этап -базальтовый, в объеме медногорской и кидрясовской свит) 115 IV.2.2. Фациальное строение верхней серии медногорского комплекса (2 этап -риолитовый, в объеме сарбайской и сакмарской свит) 130

Глава V Перспективы поисков эндогенного оруденения в Медногорском

палеовулканическом сооружении 159

Заключение 176

Литература 177

Введение

Актуальность работы. Урал является уникальной территорией с большим разнообразием полезных ископаемых Территория Южного Урала является регионом с развитой горнодобывающей, транспортной и перерабатывающей инфраструктурой Истощение запасов твердых полезных ископаемых ведет к огромным социальным проблемам моногородов Таким образом, на сегодняшний день остро стоит вопрос о приращении запасов минеральных ресурсов

Цель работы. Работа направлена на выявление новых перспективных участков, на обнаружение металлических полезных ископаемых на основе палеовулканических реконструкций, в комплексе с поисковыми геологическими и геохимическими исследованиями

Основные задачи исследования:

1 Выявление основных закономерностей геологического строения территории,

2 Проведение палеофациального анализа вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород,

3 Проведение палеовулканической реконструкции в пределах изучаемого района,

4 Анализ структурных условий локализации полезных ископаемых,

5 Оценка потенциально перспективных площадей на проведение дальнейших поисково-оценочных работ

Научная новизна.

Впервые для Медногорского рудного района проведена палеовулканическая реконструкция на основе специализированного палеовулканического картирования Установлена приуроченность промышленного колчеданного оруденения Блявинского рудного поля к вулканическому центру крупного, ранее не известного, палеовулканического сооружения

Методы решения поставленной задачи.

Анализ материалов предшественников Дешифрирование спектрозональных космических снимков Специализированное палеовулканическое картирование Петрохимическое изучения пород Геохимическое картирование локальных участков Практическая ценность работы.

Проведенные исследования позволили по новому оценить геологическое строение территории, последовательность образования и фациальную принадлежность горных пород Полученные результаты дают возможность предположить наличие новых рудных объектов в пределах изучаемой и сопредельных территорий

Основные защищаемые положения:

1 Нижнепалеозойские образования Медногорского рудного района представляют собой единый вулканогенно-осадочный комплекс раннекембрийско-позднесилурийского возраста В его состав входят вулканогенно-осадочные и осадочные породы двух серий

нижняя серия раннекембрийско-раннеордовикского возраста (медногорская и кидрясовская свиты) с магматизмом основного состава,

верхняя серия среднеордовикско-позднесилурийского возраста (сарбайская и сакмарская свиты) с магматизмом кислого состава

2 На территории изучаемого района было реконструировано крупное палеовулканическое сооружение раннекембрийско-позднесилурийского возраста, в пределах которого картируются жерловая, склоновая и удаленная фаций двух этапов магматизма, отвечающих гомодромной последовательности развития

3 Основная медно-полиметаллическая минерализация (колчеданного и порфирового типа) сосредоточена в пределах вулканического центра палеовулканического сооружения Золоторудная минерализация установлена за пределами вулканического центра и повсеместно приурочена к кровле серпентинитов

Апробация работы.

В основу диссертации положены результаты выполненных научных исследований по территории Южного Урала

• Хоздоговорная тема/работа с ОАО «Компания ВОТЕМИРО» в 2006-2008 гг ,

• Государственный Контракт (П241 - ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 2009—2013 гг ) в 2010-2012 гг

Результаты исследований докладывались на X Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, РГГРУ, 2009), Международной конференции молодых ученых и студентов «Уральская горно-промышленная декада 2009 (УГПД-2009)» (Екатеринбург, УГГУ, 2009), Всероссийской конференции «Самородное золото типоморфизм минеральных ассоциаций, условия образования месторождений, задачи прикладных исследований» (Москва, ИГЕМ РАН, 2010), Международной конференции по «Геологии, поискам и разведке полезных ископаемых, минерагения» (Москва, РУДН, 2011), VI Международной научной конференции «Молодые - наукам о Земле» (РГГРУ, Москва, 2012) Также главные результаты исследования выносились на обсуждение на заседаниях кафедры Месторождений полезных ископаемых и их разведки (РУДН)

Личный вклад автора. Личный вклад диссертанта заключался в сборе и анализе фондовой и опубликованной литературы по геологическому изучению Медногорского

рудного _ района и сопряженных территорий, проведении дешифрирования спектрозональных космоснимков, карт рельефа и ландшафта

Во время проведения полевых исследований в 2010-2012 гг автор провел целую серию детальных геологических маршрутов по Медногорскому рудному району, результатом которых послужило построение детальных геологических разрезов, геологической и палеофациальной карты

Лабораторные исследования обильного каменного материала заключались в петрографическом изучении особенностей пород (по 160 шлифам), в проведении рентгенофлуоресцентного анализа 300 образцов в лаборатории РУДН, изучении результатов силикатного и элементного анализа 15 образцов, выполненного в ИГЕМ РАН РФ, изучении результатов химического анализа 250 образцов, сделанного спектральным атомно-эмиссионным приближенно-количественным анализом в Александровской опытно-методической экспедиции (ОАО «АОМЭ»), изучении результатов количественного атомно-абсорбционного химического анализа на золото по 30 пробам в Аналитическом Центре ФГУТТ ЦНИГРИ

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, одно учебно-методическое пособие, 5 тезисов докладов и материалов конференций

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, посвященных обоснованию защищаемых положений, и заключения Общий объем 183 страницы (печатного текста 130 страниц), включает 81 рисунок, 10 таблиц и список литературы, состоящий из 133 наименований

Благодарности. Автор глубоко признателен и благодарен своему научному руководителю Дьяконову Виктору Васильевичу за постановку задач исследования, непрерывное научное сопровождение и консультации при выполнении диссертационной работы Так же автор благодарен сотрудникам кафедры МПИ и их разведки РУДН (Абрамов В Ю , Георгиевский А Ф , Долгинов Е А , Кропачев С М , Свешников К И , Котельников Е Е, Филатова Л К и др) за помощь в решении вопросов по теме исследования, сотруднику ИГЕМ РАН (В В Наседкин) за помощь в области петрографических исследований Диссертант выражает благодарность сотрудникам Геологического института РАН (Кузнецов Н Б , Рязанцев А В ), ООО «Газпром добыча Оренбург» (Кондратенко В Ф ) за полезные консультации при написании работы

Глава I. Физико-географический очерк

Административно-территориальное устройство В административном отношении район исследования относится к центральной части Кувандыкского района Оренбургской области Российской Федерации (Рис. 1).

Оренбургская область расположена в предгорьях Южного Урала, на юге область граничит с Казахстаном, на западе и северо-западе - с Самарской областью, на севере - с Республикой Татарстан, Республикой Башкортостан и Челябинской областью. Территория Оренбургской области простирается с запада на восток на 750 км., с севера на юг в западной части на 350 км, в центральной - на 60 км и в восточной - на 220 км. Площадь Оренбургской области равна 124 тыс. км. Город Оренбург является областным центром. Численность населения города около 600 тысяч человек.

Кувандыкский район является муниципальным районом Оренбургской области, с административным центром — город Кувандык. На территории района находится город областного подчинения Медногорск, административно не относящийся к району. Наибольшая протяженность района с севера на юг — 110 км, с запада на восток — 95 км. Район занимает площадь 6,0 тыс. км2, что составляет 4,6 % от территории области. На западе район граничит с Саракташским и Беляевским районами, на востоке — с Гайским, на севере — с Республикой Башкортостан, на юге проходит государственная граница с Казахстаном [87].

География и геоморфология

Кувандыкский район расположен в наиболее возвышенной низкогорно-высокоравнинной части Оренбуржья Географически он находится в средней части бассейна Урала и его основного притока Сакмары Самая низкая точка области - 39 м - в долине реки Урал при пересечении ее с южной границей области, самая высокая точка области - 667 м на хребте Накас [87]

В орографическом отношении район принадлежит к Центрально-Уральскому поднятию С запада на восток здесь выделяются три ландшафтные зоны [46]

- первая зона определяется параллельно простирающими холмисто-грядовыми хребтами Западно-Уральской зоны к западу от города Медногорска, к югу от города Кувандык,

- вторая зона определяется бесструктурной областью с резкими изменениями уклонов поверхности и располагающаяся между городами Кувандык и Медногорск,

- третья зона определяется пенепленами, находящимися на юге и к северо-востоку от города Медногорск

Горы характеризуются наличием плосковыпуклых хребтов и межхребтовых понижений, представляющих собой долины различных порядков Глубина врезов речных долин (реки Сакмара и Кураган) значительна и достигает 350 - 400 м Водораздельные поверхности отличаются узкими грядами, гребнями или плоскими узкими площадками, покрытыми маломощными четвертичными суглинками с щебнем коренных пород Водораздельные склоны речных долин - крутые (крутизна склона более 20-30°), обрывистые, представляющие собой мелкосопочник У основания склонов в долинах наблюдаются значительные по мощности коллювиальные образования Террасы долин перекрыты делювиальными и пролювиальными шлейфами В ряде мест отмечаются курумы

В местах развития пород, устойчивых к выветриванию наблюдаются крутые обрывистые склоны, вершины которых изобилуют скальными выходами Относительные превышения над долинами колеблются от нескольких десятков метров до 250 м [46]

Все реки Кувандыкского района относятся к бассейну р Урал Их особенностью является крайне неравномерное распределение речного стока по сезонам года В период весеннего таяния снега они сбрасывают до 80 % годового стока, тогда как за летний период - всего 12 %, а за осенне-зимний - 8 %

Река Урал - самая крупная транзитная река района Из общей длины реки 2428 км на

территорию области приходится 1164 км, на Кувандыкский район - около 80 км

Основными правыми притоками Урала на территории района являются Киндерля

7

(Коноплянка), Аксакалка, Мечетка, левыми - Алимбет и Киялы-Буртя Река Сакмара -крупнейший приток Урала, ее протяженность в районе составляет более 100 км На территории района Сакмара и ее основные притоки (Бухарча, Куруил, Кайракла, Катрала, Кураганка) протекают по узким глубоким долинам с глубиной вреза до 250 - 300 м

Почвенный покров и леса Почвенный покров Кувандыкского района представлен черноземами выщелоченными В зависимости от содержания гумуса (4-15 %), они подразделяются на среднемощные, маломощные, малосформированные и эродированные Почвы характеризуются высокой емкостью поглощения (40-70 мг-экв на 100 г) Они глинисто-щебнистые, глинистые, и суглинистые Элювиальный горизонт уплотнен Эродированность почв достигает 50 % [46]

В силу высокого расчленения поверхности район является одним из наименее распаханных, доля пашни составляет около 30 % Лесные массивы, представленные байрачными и нагорными березово-осиновыми и дубово-липовыми колками, распространены преимущественно к северу от Кувандыка и полосой по окраине Саринского плато Значительную площадь занимают пойменные тополевники вдоль Урала и Сакмары Общая лесистость составляет около 5 %, сенокосы и пастбища занимают 52 % территории района

Климат района

Климат района резко континентальный с суровой зимой, жарким летом Изотерма января минус 15°, июля - плюс 22° Температура летом достигает плюс 40°, зимой - минус 40° Среднегодовая температура плюс 2° Среднегодовое количество осадков 450 мм В летний период осадков выпадает мало, в основном в июне, начале июля Устойчивый снежный покров ложится в середине ноября и сохраняется до мая Мощность его достигает 0,5 м, по оврагам - 2,0 м Глубина промерзания почв более 1 м Господствующие ветра западного и юго-восточного направления Скорость ветра 4-5 м/с, редко до 20 м/с [46]

Экономическая инфраструктура района

Медногорск был основан в 1939 г, в связи с разработкой Блявинского медно-колчеданного месторождения и строительством медно-серного комбината Расстояние до областного центра (г Оренбург) - 194 км Бпизость к федеральным трассам Кувандыкский район занимает выгодное транспортное положение между центральными и восточными районами Оренбургской области Его пересекает железнодорожная магистраль Москва-Оренбург-Орск, а также автомагистраль Оренбург-Челябинск

8

Транспортная инфраструктура (ж/д, а/м, водное, авиасообщение): Непосредственно к г. Кувандыку ведут четыре двухполосных автомобильных дороги местного значения с асфальтобетонным покрытием.

Общая протяженность автомобильных дорог общего пользования с твердым покрытием на территории муниципального образования составляет 556 километров. Густота автомобильных дорог общего пользования с твердым покрытием - 94,2 км на 1000 км2 территории. Удельный вес автомобильных дорог с твердым покрытием в общей протяженности автомобильных дорог общего пользования составляет 100 %.

Полезные ископаемые и промышленность

Основными видами промышленности района являются: горнодобывающая, алюминиевая, машиностроение и пищевая.

Горнодобывающая промышленность в районе обеспечена разнообразными видами минеральных ресурсов.

Руды черных, грешных, благородных металлов

Месторождения железной руды, расположенные в Кувандыкском и Гайском районах, составляют орско-халиловскую группу. Руды этой группы относятся к типу природно-легированных, поскольку, кроме железа, содержат хром и никель.

Среди других видов руд черных металлов разведано небольшое Шубинское месторождение титановых руд (рутила), в сочетании с гранитами которые могут использоваться как абразивный материал.

Богатейшие залежи медно-колчедановых руд (Блявинское), открытые в 1929 году на р. Бляве, в 5 км на северо-восток от Медногорска. Основные запасы руды отработаны карьером, глубокие горизонты отрабатывались методом подземного выщелачивания (прекращена добыча). Отработаны руды Яман-Касинского колчеданного месторождения, в резерве находится Комсомольское и Разумовское месторождения. Обнаружены более 40 рудопроявлений и пунктов минерализации.

Строительные материалы и прочее

В районе много месторождений глины, в том числе кирпичной, а также красноватой, белой, желтой. Широкое применение в строительном деле имеет камень плитняк. Район располагает значительными запасами песчано-гравийных смесей.

В последнее время вбл