Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Палеогеоморфологические условия формирования попутных месторождений россыпного золота бассейна Верхней Оки

ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Палеогеоморфологические условия формирования попутных месторождений россыпного золота бассейна Верхней Оки"

На правах рукописи /

Федосеев Илья Иванович

ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОПУТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РОССЫПНОГО ЗОЛОТА БАССЕЙНА

ВЕРХНЕЙ ОКИ.

25.00.25 - геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

НДР 2014

Москва - 2014

005545899

005545899

Работа выполнена на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Воскресенский Иван Сергеевич

кандидат географических наук, доцент кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова

Кривцов Вячеслав Андреевич

доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой физической географии, экологии и методики их преподавания Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина

Кичигин Александр Николаевич

кандидат географических наук, доцент кафедры геоэкологии и инженерной геологии Вологодского государственного университета,

Ведущая организация: Институт географии РАН

Защита состоится 17 апреля 2014 г. в 17 часов на заседании диссертационного совета по геоморфологии и эволюционной географии, гляциологии и криологии Земли, картографии (Д-501.001.61) в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, МГУ имени М.В. Ломоносова, Географический факультет, 21 этаж, аудитории 2109.

С диссертацией можно ознакомится в отделе диссертаций Научной библиотеки Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ломоносовский проспект, д. 27, А8 и на сайте www.geogr.msu.ru

Автореферат разослан 2014 года.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах заверенные печатью) просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, МГУ имени М.В.Ломоносова, географический факультет, ученому секретарю Диссертационного совета Д-501.001.61, Факс (495) 932-88-36. E-mail: malyn2006@yandex.ru

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук

А.Л.Шныпарков

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Золотоносность отложений осадочного чехла Русской платформы известна с конца XIX века. Были выявлены россыпепроявления золота на юге Русской равнины, в бассейне Вохмы, на южном макросклоне Северных Увалов, в бассейне верхней Оки. Установлена золотоносность рыхлых отложений, слагающих вершинные поверхности ледникового и водноледникового генезиса, плейстоценового возраста, в пределах разведанных месторождений ПГС на территории Ивановской, Костромской, Смоленской, Ярославской, Московской и Владимирской областей. Дальнейшее, нацеленное на перспективу практического использования, изучение россыпной золотоносности в пределах Русской платформы возможно в двух направлениях: 1) выявление аллювиальных россыпей; 2) выявление содержащих рассеянное золото рыхлых отложений, являющихся источником добычи песчано-гравийного сырья - попутных месторождений россыпного золота.

Наше исследование посвящено решению ряда научных и научно-практических задач, связанных со вторым направлением — поиском попутных месторождений россыпного золота. Для научно обоснованного поиска и оценки попутных месторождений россыпного золота необходимы знания о геоморфологических и палеогеографических условиях их формирования: генезисе и возрасте россыпевмещающих комплексов рельефа, истории их развития и особенностей пространственной локализации. Изученность перечисленных условий в районе исследований, да и в целом в центре Русской равнины, недостаточна.

Цель диссертации — определение палеогеоморфологических условий формирования золотовмещающих комплексов рельефа в бассейне Верхней Оки и их пространственной взаимосвязи с разведанными месторождениями ПГС.

Для достижения поставленной цели были решены три основные задачи: 1) установлен возраст, генезис и положение в рельефе золотовмещающих комплексов рельефа; 2) выделены этапы формирования россыпепроявлений в позднекайнозойской (континентальной) истории развития рельефа; 3) определена пространственная связь россыпевмещающих комплексов рельефа и месторождений ПГС, выделены перспективные участки для попутной добычи золота.

Материалы используемые в работе. Работа основана на результатах специализированных геоморфологических работ по оценке перспектив золотоносности территории Калужской области. Работы были выполнены по заказу Комитета по природным ресурсам Калужской области и Российского фонда фундаментальных исследований в 1996-2001 годах коллективом сотрудников МГУ им. М.В. Ломоносова.

1

Личный вклад автора. Автор принимал участие во всех стадиях полевых и камеральных исследований, на протяжении нескольких лет являлся ответственным исполнителем по проекту и руководителем полевых работ вплоть до их завершения и написания итогового отчета, участвовал в разработке специализированной методики выявления попутных месторождений россыпного золота Русской равнины.

Объект исследования. Объектом исследования являются золотовмещающие и сопряженные с ними комплексы рельефа (современного и погребенного) в бассейне верхней Оки и Десны в пределах административных границ Калужской области. Выбор района исследований обусловлен значительным геоморфологическим разнообразием района, находящегося на границе области распространения среднеплейстоценовых оледенений. В пределах изучаемой территории сохранились вершинные поверхности доплейстоценового возраста, образующие сложные сочетания с ледниковыми плейстоценовыми комплексами рельефа, развита современная и древняя погребенная долинная сеть. Эти факторы создают благоприятные условия для получения представления о разных этапах формирования попутных месторождений россыпного золота. Кроме того, в бассейне верхней Оки известны многочисленные разведанные месторождения ПГС, что позволяет логически завершить исследование выделением перспективных районов формирования ПМРЗ.

Научная новизна работ.

1) Определен генезис, возраст и пространственное положение золотовмещающих комплексов форм рельефа в бассейне верхней Оки;

2) Выделены этапы развития золотовмещающих комплексов форм рельефа в позднекайнозойской истории развития рельефа в бассейне верхней Оки;

3) Установлена пространственная связь золотовмещающих комплексов форм рельефа и месторождений ПГС, выделены попутные месторождения россыпного золота.

Защищаемые положения.

1. Золотовмещающими комплексами рельефа являются: 1) позднеплиоценовые озерно-аллювиальные вершинные поверхности; 2) эоплейстоцен-раннеплейстоценовьге древние долины; 3) раннеплейстоценовые (покровские и окские) ледниковые и водноледниковые вершинные поверхности; 4) среднеплейстоценовые (днепровско-московские) ледниковые и водноледниковые вершинные поверхности; 5) современные русловые формы долин, прорезающих «золотоносные» вершинные поверхности, и долин, наследующих фрагменты позднеплиоценовых и эоплейстоцен-раннеплейстоценовых погребенных древних долин.

2. Этапами формирования россыпепроявлеиий являются: 1) поздпеплиоценовый этап перемыва юрско-меловых фосфоритоносных отложений и рассеивания в промежуточный коллектор; 2) эотейстоцен-раннеппейстоценовый этап размыва позднеплиоценовых ПК и рассеивания в промежуточный коллектор; 3) раниетейстоценовый этап переработки более древних ПК и привноса золота с раннеплейстоценовыми оледенениями, формирование раннеплейстоценовых ПК; 4) среднеплеыстоценовый этап переработки ранее существовавших ПК и дополнительного привноса золота среднеплейстоценовыми оледенениями, формирование водноледникового ПК московского возраста; 5) современный этап концентрации золота в аллювии за счет переработки установленных промежуточных коллекторов.

3. Морфологически выраженные комплексы аккумулятивного ледникового рельефа раннеплейстоценового возраста на севере и западе изучаемого района, в центральных частях Верейской и Спас-Деменской гряды вмещают наибольшее количество россыпепроявлеиий, здесь же сосредоточена большая часть попутных месторождений россыпного золота (ПМРЗ), они являются наиболее перспективными. На периферии этих возвышенностей и в пределах Угорско-Протвинской низины выражены комплексы аккумулятивного ледникового рельефа среднеплейстоценового возраста, здесь количество ПМРЗ снижается, но они также перспективны. Месторождения ПГС, расположенные вне границ распространения ранне-среднеплейстоценовых ледниковых и водноледниковых форм, в настоящее время бесперспективны с точки зрения попутной добычи золота.

Практическое значение работы. Установленные для бассейна верхней Оки золотовмещающие комплексы форм рельефа и этапы их формирования могут служить основой для поиска ПМРЗ в сходных геоморфологических условиях центра Русской равнины. Результаты работ вошли в производственный отчет, принятый комиссией Калужского территориального управления геологии и использования недр ЦРГЦ. В ходе полевых работ осуществлена комплексная подготовка специалистов-геоморфологов в области поиска ПМРЗ на основе новой, разработанной в ходе работы методики.

Апробация работы. Защищаемые положения докладывались на совещании ЦНИГРИ, на XI, XII и XIII Международных совещаниях по геологии россыпей и месторождений кор выветривания, Ломоносовских чтениях в апреле 2002 года, Щукинских чтениях в 2000 и 2010 году, вошли в отчет по проекту Российского фонда фундаментальных исследований: «Геоморфология россыпей центра Русской равнины» (1998-2000 г.). В апреле 2011 года автором сделан доклад по теме диссертации на кафедре Геоморфологии и палеогеографии МГУ. По теме диссертации опубликованы 2 статьи

3

автора, а также ряд тезисов докладов, в соавторстве с другими специалистами, изучавшими различные аспекты золотоносности и строения рельефа изучаемой территории.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы 146 страниц, включая 117 страниц текста, список литературы из 94 наименований, 17 таблиц и 22 рисунка.

Содержание работы.

Глава 1. Строение района исследований.

Район исследований - бассейн верхней Оки в пределах административных границ Калужской области. Район расположен в центре Русской равнины, отличается геологическим и геоморфологическим разнообразием, позволяющим изучить золотовмещающие комплексы рельефа разного генезиса и возраста и проследить историю формирования золотовмещающих комплексов форм рельефа почти на всем протяжении континентального, позднекайнозойского этапа развития рельефа.

Орогидрография. Большая часть района исследований расположена в бассейне верхней Оки, западная часть района относится к бассейну Десны. Превышение составляет около 170 м. Максимальные высоты (до 279м) приурочены к приводораздельным вершинным поверхностям Спас-Деменской гряды, минимальные (до 110 м.) - к урезу р. Оки в нижнем течении в пределах границ района. Район дренируется крупными реками: Окой и ее притоками: Угрой, Протвой, Жиздрой, Нарой, рекой Десной и ее притоком Болвой. К крупным притокам основных водотоков относятся реки: Истья, Лужа, Шаня, Таруса, Суходрев, Воря, Изверь, Ресса, Серена, Вытебеть, Рессета (бассейн Оки); Неручь, Ужать, Снопот (бассейн Десны). В пределах изучаемого района выделяются несколько крупных. морфоскульптурных комплексов: южная часть Вяземской гряды - Верейская гряда (далее используется название - Верейская гряда), Спас-Деменская гряда, Угорско-Протвинская низина, Барятинско-Сухиническая равнина, Болвинско-Жиздринское полесье и северная часть Среднерусской возвышенности.

Геологическое строение. На уровне кристаллического фундамента изучаемый район находится на стыке двух структур: воронежского кристаллического массива позднеархейской консолидации земной коры и свекофеннской складчатой области Осадочный чехол сложен породами рифейского, вендского, палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста. Кайнозойские отложения представлены палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными отложениями. Палеоген-неогеновые отложения установлены на сравнительно небольших по площади участках в пределах междуречий

4

(эоценовые отложения) и предполагаемых древних врезах (миоценовые отложения). Мощность неогеновых отложений колеблется от 25 до 76 м. Четвертичные отложения развиты практически повсеместно. Общая мощность четвертичных отложений изменяется от 10-15 до 150 м. и более. В толще четвертичных отложений выделяются ледниковые и водноледниковые отложения окского, донского, днепровского и московского оледенений, аллювиальные отложения раннего, среднего и позднего плейстоцена, современные аллювиальные отложения, покровные суглинки. С четвертичными отложениями связаны почти все разведанные месторождения ПГС изучаемого района.

Рельеф и история его развития. В рельефе района выделяются следующие комплексы рельефа: 1) ледниковый и водноледниковый рельеф среднеплейстоценового возраста; 2) ледниковый и водноледниковый рельеф раннеплейстоценового возраста; 3) внеледниковый рельеф, формировавшийся в послеэоценовое время; 4) современные долины, представленные комплексом позднеплейстоценовых террас, голоценовой поймой и русловыми формами; 5) древние долины, не выраженные в рельефе, подразделяемые на донеогеновые, ранне- и среднеплейстоценовые долины.

Континентальная история развития рельефа района может быть разделена на следующие этапы: 1) донеогеновый этап первичного расчленения территории; 2) миоценовый этап глубокого врезания долинной сети и формирования аккумулятивно-денудационных поверхностей; 3) плиоценовый этап врезания и озерно-аллювиальной аккумуляции; 4) эоплейстоцен-раннеплейстоценовый этап врезания - аккумуляции; 5) раннеплейстоценовый этап врезания и ледниковой аккумуляции; 6) среднеплейстоценовый этап врезания и ледниковой аккумуляции; 7) позднеплейстоцен-голоценовый этап эрозионного расчленения. Каждый из выделенных этапов включает циклы врезания-аккумуляции долинной сети, обусловленные либо тектоническими, климатическими и ледниковыми факторами.

Золотоносность. Известные россыпепроявления центра Русской равнины приурочены к аллювию современных рек и древних долин, грубообломочным (валунно-галечным) ледниковым и водноледниковым отложениям раннего и среднего плейстоцена. С последними связаны разведанные месторождения песчано-гравийных смесей. Некоторые из них являются перспективными с точки зрения попутного извлечения золота и могут рассматриваться в качестве Попутных месторождений россыпного золота.

Глава 2.

Проблемы определения палеогеоморфологических условий. Методика. Основные

понятия и определения.

Проблемы. Большая часть проблем связана с недостаточной изученностью рельефа, прежде всего палеорельефа большей части района исследований. Здесь мы выделим основные комплексы проблем:

1) Проблема установления возраста, генезиса и положение в рельефе золотовмещающих комплексов рельефа. Наибольшую сложность представляет определение возраста фрагментов вершинных поверхностей района Спас-Деменской и Верейской гряд в «ледниковой» области, восточной части Угорско-Протвинской низины (Нара-Протвинское междуречье) и Барятинско-Сухинической равнины «внеледниковой» области. Сложно, иногда невозможно, из-за недостатка сведений определить пространственное положение и возраст фрагментов древней долинной сети, практически на всей территории исследований за исключением, пожалуй, бассейна средней Протвы.

2) Проблема выделения этапов формирования россыпепроявлений в позднекайнозойской истории развития рельефа. При решении этой задачи мы сталкиваемся с недостатком или полным отсутствием сведений о древнейших оледенениях и всей доплейстоценовой истории развития в целом. Кроме того, полученные впервые в ходе исследований сведения о позднеплиоценовом возрасте вершинных поверхностей в пределах Барятинско-Сухинической равнины и раннеплейстоценовом возрасте фрагментов Спас-Деменской и Верейской гряд, заставляют нас вносить коррективы в существующие представления об истории развития рельефа этих районов, что также очень непросто.

3) Проблема определения пространственной связи россыпевмещающих комплексов рельефа и месторождений ПГС, выделение перспективных участков для формирования попутных месторождений россыпного золота (ПМРЗ). При решении этой задачи сказываются сложности двух первых этапов исследования (характеристика золотовмещающих комплексов и этапы их формирования). Кроме того, сложность представляет сопоставление имеющихся в нашем распоряжении сведений о золотовмещающих комплексах рельефа с зачастую устаревшими данными о месторождениях ПГС, неоднозначны также сведения о россыпной золотоносности других районов центра Русской равнины.

Методика. Методика нашего исследования основана на положениях Ю.А.Билибина о генетической связи рельефа и россыпей при их формировании и С.С.Воскресенского о историко-генетической связи долин и россыпей. Уникальные (в

6

истории изучения россыпей) геолого-геоморфологические условия центра Русской равнины, практически полное отсутствие данных о россыпепроявлениях, существенная ограниченность в материальных ресурсах - все это сделало необходимым создание новой методики полевых и камеральных исследований. Используемые автором методические положения направлены на решение основных задач исследования и могут быть разделены на три группы:

1) Методы выявления золотовмещающих комплексов форм рельефа, определения их генезиса, возраста и положения в рельефе. Производится шлиховое опробование современного руслового аллювия и бороздовое опробование разрезов рыхлых отложений. Производится комплексное изучение разрезов рыхлых отложений с использованием радио-термолюминисцентного анализа для определение абсолютного возраста, комплексного терригенно-минералогического и некоторых других видов анализов для определения генезиса и относительного возраста. Составляются специализированные геоморфологические карты и совмещенные профили.

2) Методы изучения истории развития рельефа и выделения этапов развития золотовмещающих комплексов. Производится определение условий осадконакопления, относительного возраста золотовмещающих отложений, генезиса россыпепроявлений, динамики их формирования, определяются вероятные источники поступления золота. Для решения этих задач применяется комплексный терригенно-минералогический анализ, анализ морфологии зерен золота, микрозондовый анализ золотин и ряд других видов анализа золотовмещающих отложений и золота. Производится реконструкция истории развития золотовмещающего рельефа, выделяются эпох врезания и аккумуляции (долины) и фаз аккумуляции и денудации (междуречья), составляются карты-схемы этапов развития рельефа.

3) Методы определения пространственной связи золотовмещающих комплексов форм рельефа и месторождений ПГС - выделение попутных месторождения россыпного золота. Производится сопоставление пространственной локализации золотовмещающих комплексов рельефа и месторождений ПГС, выделяются перспективные участки. Изучаются продукты переработки сырья разрабатываемых месторождений, оцениваются перспективы попутного извлечения золота. Составляются карты схемы попутных месторождений россыпного золота.

Остановимся подробнее на используемых критериях выделения золотовмещающих комплексов рельефа, этапов их формирования и выделения попутных месторождений россыпного золота.

Критерии выделения золотовмещающих комплексов: 1) однотипность генезиса и возраста отложений, вмещающих золото (ледниковые и водноледниковые, аллювиальные); 2) пространственная обособленность комплексов рельефа одного генезиса и возраста, вмещающих золото от однотипных но «пустых» комплексов рельефа (например, вершинные комплексы ледникового рельефа московского возраста на периферии Верейской гряды вмещают золото, а на сопредельных районах Угорско-Протвинской низины - нет).

Критерии выделения этапов развития золотовмещающих комплексов: 1) наличие россыпевмещающих комплексов рельефа, сформированных под воздействием какого-либо ведущего фактора развития рельефа (неотектонический, ледниковый, флювиальный); 2) наличие источника поступления золота, отличимого от источников поступления золота в сопряженные золотовмещающие комплексы (например, ледниковый привнос золота в раннеплейстоценовые ледниковые вершинные комплексы Спас-Деменской гряды явно отличим от источника золота рассеянного в озерно-аллювиальных доплейстоценовых толщах Барятинско-Сухинической равнины); 3) возрастная и генетическая обособленность золотовмещающих комплексов рельефа - наличие сопряженных с россыпевмещающими комплексами более молодых и более древних, россыпепроявления в которых отсутствуют либо существенно отличаются по генезису и возрасту (например, раннеплейстоценовые ледниковые комплексы содержат золото, по возрасту и генезису отличны от сопряженных с ними позднеплиоценвых озерно-аллювиальных комплексов и по возрасту отличны от среднеплейстоценовых ледниковых золотовмещающих комплексов).

Критерии выделения попутных месторождений россыпного золота: 1) наличие шлиховых ареалов золота; 2) наличие золотовмещающих комплексов рельефа одного генезис и возраста; 3) особенности истории развития золотовмещающих комплексов рельефа - принадлежность их к одному или нескольким выделенным этапам; 4) пространственное совпадение разведанных месторождений ПГС и золотовмещающих комплексов рельефа.

Основные понятия и определения. В нашей работе мы пользуемся понятиями и определениями, принятыми в геоморфологии, палеогеографии, геологии россыпей и полезных ископаемых. Особенность использования общепринятых терминов связана с тем, что мы изучаем равнинный район с впервые установленными россыпепроявлениями ледникового и водноледникового генезиса - некоторые общепринятые определения в геологии россыпей не учитывают подобную ситуацию.

Все понятия и определения могут быть сгруппированы по отношению к основным задачам исследования:

1. Понятия и определения, связанные с генезисом, возрастом и пространственной локализацией золотовмещающих комплексов рельефа: генетический тип рельефа-комплексы рельефа, сформированные под действием одного ведущего агента; возраст рельефа - характеристика рельефа по времени образования отложений его слагающих, для долин - возраст аллювиального цикла, от врезания до заполнения долины; золотовмещающие комплексы рельефа - комплексы рельефа в составе отложений, которых есть россыпепроявления либо золото в рассеянном состоянии; древние врезы (погребенные древние долины) - долины домосковского возраста, не выраженные в рельефе, контуры которых полностью или частично не совпадают с контурами современной долинной сети.

2. Понятия и определения, связанные с выделением этапов формирования золотовмещающих комплексов рельефа: история развития рельефа - процесс формирования рельефа с момента отступания моря и до современного времени; этап развития золотовмещающих комплексов рельефа - условно выделяемый в истории развития рельефа временной отрезок, на котором зафиксированы значимые для формирования золотовмещающих комплексов рельефа события, продолжительность этапов ограничена установленными циклами врезания-аккумуляции (рассеивания-концентрации) или временем доминирующего воздействия какого-либо рельефообразующего (россыпеобразующего) фактора (ледниковая эпоха — привнос экзотического материала); палеогеографические условия - совокупность рельефообразующих и россыпеобразующих факторов, действующих на отдельных этапах истории развития рельефа.

3. Определения, связанные с россыпной золотоносностью и месторождениями ПГС: россыпепроявления - всё выявленное рассеянное золото и относительно повышенные его концентрации; промежуточный коллектор - толща рыхлых отложений, содержащая россыпепроявления, характеризующаяся, как правило, низким и весьма неравномерным содержанием золота, ПК формируются в результате рассеивания золота из ранее существовавших россыпей или ПК, в процессе аллювиальной, ледниковой и водноледниковой аккумуляции; песчано-гравийные смеси - или песчано-гравийные материалы - обломочные породы, группы естественных строительных материалов осадочного происхождения, представляющие собой смесь из песка (размер зерен 0,1-1 мм), гравия (1-10 мм), гальки (10-100 мм) и глыб (100-10000 мм); попутное месторождение россыпного золота (ПМРЗ) - Месторождение ПГС, вмещающее

9

россыпепроявления в объеме достаточном для осуществления попутной добычи золота -выделения тонкого и мелкого золота из «хвостов», образующихся при добыче ПГС, после разделения ПГС на фракции.

Глава 3.

Рельеф н золотовмещающие комплексы рельефа.

Рельеф северной и западной части изучаемой территории (Спас-Деменская гряда, Верейская гряда, западная и центральная часть Угорско-Протвинской низины) представляет собой вторичную ледниковую равнину расчлененную современной долинной сетью и относится к флювиально-ледниковому типу, в его пределах выявлены россыпепроявления в рыхлых отложениях слагающих, вершинные поверхности и в аллювии древних долин, они обрамляются многочисленными россыпепроявлениями в аллювии современных долин. Рельеф южной и восточной части изучаемой территории (Барятинско-Сухиническая равнина, Болвинско-Жиздринское полесье, Среднерусская возвышенность и восточная часть Угорско-Протвинской низины) представляет собой древнюю денудационную равнину на отложениях юры, мела, палеогена и неогена, относится к флювиально-аллювиально-склоновому1 типу, здесь выявлены россыпепроявления только в современном аллювии.

Россыпепроявления золота были выявлены в рыхлых отложениях слагающих разновозрастные ледниковые, водноледниковые и озерно-аллювиальные вершинные поверхности, современном и древнем аллювии речных долин. На рисунке 1 схематично показано соотношение золотовмещающих комплексов рельефа бассейна верхней Оки.

Всего выделено пять золотовмещающих комплексов рельефа:

1) Позднеплиоценовые вершинные поверхности аллювиального, аллювиально-дельтового и озерного генезиса Барятинско-Сухинической равнины и северных склонов Среднерусской возвышенности и сопряженные с ними погребенные древние долины. Россыпепроявления золота выявлены в современном аллювии реки Серены. Опорный разрез рыхлых отложений позднеплиоценового золотовмещающего комплекса рельефа расположен в прибровочной части долины реки Серены, возраст отложений (в основном тонко-мелкозернистые пески и алевриты) определен радио-термолюминисцентным

1 Мы применяем термин флювиалъно-аллювиально-склоновый тип рельефа, чтобы подчеркнуть сложность рельефообразования на юге и востоке изучаемой территории. Помимо собственно аллювиальной деятельности долин в истории развития рельефа были эпохи озерного осадконакопления, интенсивной деятельности флювиогляциальных потоков краевой зоны оледенений и т.д.

10

методом и превышает 3 млн. лет. Верхняя граница аккумуляции зафиксирована на 220 м. абс. выс., нижняя - на 130 м. абс. выс., с размывом этих поверхностей, содержащих рассеянное золото, мы связываем россыпепроявления в современном аллювии реки Серена, и, возможно, некоторых других водотоков «внеледниковой» области.

I II III IV V

Условные обозначения. Комплексы рельефа: I —позднеплиоценовые вершинные поверхности (Среднерусская возвышенность. Барятинско-Сухиническая равнина, Барятинско-Жиздринское полесье), II - погребенные эоплейстоценовые древние долины (долины рек Болвы, Лужи, Протвы) III - раннеплейстоценовые холмисто-грядовые вершинные поверхности и древние долины(Спас-Деменская гряда и юг Верейской гряды, Угорско-Протвинская низина) IV - среднеплейстоценовые пологоволнистые, холмистые вершинные поверхности (Угорско-Протвинская низина, периферия Верейской гряды), V -современные долины. Россыпепроявления: 1 - пространственно совпадающие, в современном аллювии, 2 - в разрезах рыхлых отложений и в современном русловом аллювии. Аналитика: 3 - абсолютный возраст (тыс. лет).

2) Фрагменты эоплейстоценовых погребенных древних долин в долинах рек Лужи, Протвы и Болвы. Знаковые содержания золота выявлены в аллювиальных песчано-

галечных отложениях вскрытых в борту долины реки Лужа у пос. Кременское, абсолютный возраст этих отложений по данным радио-термолюминисцентного анализа превышает 1,2 млн. лет. Верхняя граница аккумуляции золотовмещающего эоплейстоценового аллювия отмечена на 190 - 200 м. абс. выс., нижняя, предполагаемая граница - на 140 м. абс. выс., мы также считаем вероятной сохранность аллювиальных эоплейстоценовых отложений в диапазоне - от 220-230 м. абс. выс. - под ледниковыми раннеплейстоценовыми грядами (Спас-Деменская и Верейская гряда). Мы предполагаем, что практически все фрагменты эоплейстоценовых древних долин содержат россыпепроявления золота. Золотоносен аллювий современных долин, наследующих эоплейстоценовые долины (многочисленные россыпепроявления в долине Лужи и ее притоков).

3) Раннеплейстоценовые ледниковые и водполедниковые вершинные поверхности Спас-Деменской и Верейской гряд и сопряженные с ними погребенные древние долины. Фрагменты ледниковых и водноледниковых ПВП досреднеплейстоценового возраста и связанные с ними россыпепроявленния были впервые установлены на севере и западе района в пределах наиболее возвышенных частей междуречий. Опорные разрезы расположены в районе Зайцевой горы на Спас-Деменской гряде и в районе пос. Износки на Верейской гряде. Абсолютный возраст ледниковых и водноледниковых отложений вмещающих россыпепроявления колеблется от 670 до 400 тыс. лет. Содержания золота превышают 10 мг/м3. Фрагменты древних долин, выполненные раннеплейстоценовыми отложениями, зафиксированы нами в цоколях террас и террасоувалов крупных долин Угорско-Протвинской низины (нижнее течение реки Лужа, долина реки Протва в районе г. Обнинска и др.). Верхние границы раннеплейстоценовой аккумуляции зафиксированы: на высоте 265 м нижние границы зафиксированы нами в долине на абс. выс. 135 - 150 м. Ледниковые и водноледниковые отложения слагающие вершинные поверхности содержат россыпепроявления с содержанием превышающем 10 мг/м3. Наибольшие содержания приурочены к окским ледниковым и водноледниковым отложениям (Спас-Деменская гряда). Золотоносен аллювий современных долин прорезающих раннеплейстоценовые вершинные поверхности (притоки реки Ресса, реки Шаня, Изверь, верховья реки Лужа и др.) и наследующих раннеплейстоценовые долины (притоки реки Протвы, реки Истерьма, Лучна, Боринка и др.).

4) Среднеплейстоценовые вершинные поверхности и древние долины. Пологоволнистые и холмистые ледниковые и водноледниковые вершинные поверхности среднеплейстоценового возраста широко распространены в пределах границы максимального распространения московского оледенения. К верхним ярусам вершинных

12

поверхностей этого возраста (абс. выс. 220 -240 м) приурочены россыпепроявления. Опорный разрез золотовмещающих среднеплейстоценовых ледниковых отложений расположен на периферии Верейской гряды в районе пос. Износки, абсолютный возраст отложений составляет около 140 тыс. лет. В долине средней Протвы (р-н пос. Совьяки) установлены золотовмещающие водноледниковые и аллювиальные отложения абсолютного возраста 220 тыс. лет. Следует отметить, что россыпепроявления в среднеплейстоценовых ледниковых и водноледниковых отложениях установлены нами только вблизи раннеплейстоценовых вершинных поверхностей (периферия Верейской гряды), либо предполагаемого расположения фрагментов раннеплейстоценовых долин (бассейн средней Протвы).

5) Современные долины. Большинство россыпепроявлений выявлено в современном русловом аллювии речных долин. Свыше 90 процентов всех выявленных россыпепроявлений сосредоточены в пределах «ледниковой» области — бассейнах рек Пополты, Вори, Извери, Шани, Лужи, Протвы, Нары и их притоков. Содержания золота здесь достигают 80 мг/м3 (река Лужа). Пространственно шлиховые ареалы тяготеют к Верейской и Спас-Деменской гряде - основным районам распространения золотовмещающих комплексов рельефа, а также районам Угорско-Протвинской низины, где современные долины наследуют древнюю погребенную долинную сеть эоплейстоцен-раннеплейстоценового возраста (долины рек Протвы, Лужи). Отдельные ареалы во «внеледниковой» области с минимальными («знаковыми») содержаниями золота, а выявлены в долине реки Серены, а также в бассейне реки Тарусы и притоков реки Протвы прорезающих северный макросклон Среднерусской возвышенности, и Нара-Протвинского междуречья.

Глава 4.

Этапы истории развития золотовмещающих комплексов рельефа.

Начало формирования золотовмещающих комплексов рельефа бассейна верхней Оки, как мы предполагаем, связано с многократной переработкой золота, рассеянного в юрско-меловых морских отложениях, и относится к палеоген-неогеновому времени. Плейстоценовая история развития золотовмещающих комплексов рельефа, связанна с неоднократным привносом экзотического золотосодержащего материала с ледниками и водноледниковыми потоками.

На всем протяжении континентального этапа развития рельефа продолжается процесс концентрации золота в россыпи (россыпепроявления) в эпохи врезания речных долин, рассеивание золота в промежуточные коллектора, погребение россыпей в эпохи заполнения долин, помимо аллювиальных россыпей в долинах, в плейстоцене

13

формируются россьшепроявления золота в толщах ледниковых и водноледниковых отложений.

Всего нами выделено пять этапов формирования золотовмещающих комплексов рельефа (рис. 2). Прежде чем перейти к характеристики этапов остановимся на двух вопросах: перерывы в формировании золотовмещающих комплексов рельефа и продолжительность выделенных этапов:

1. Пробелы между отдельными этапами объясняются, как правило, неполнотой данных, так, например, нам не удалось изучить лихвинские отложения. Однако есть временные отрезки, на которых, по нашему мнению, не происходило формирование золотовмещающих комплексов рельефа, так, например на протяжении позднего плиоцена, по нашему мнению врезы не достигают или не перерабатывают значительного объема основных золотовмещающих раннеплейстоценовых промежуточных коллекторов, а поступление полезного компонента извне сведено к минимуму, как результат - отсутствие позднеплейстоценовых золотовмещающих комплексов рельефа.

2. Выделенные этапы часто охватывают больший временной отрезок, чем собственно время формирования сохранившихся в современном рельефе золотовмещающих комплексов рельефа (например эоплейстоценовый этап), это объясняется тем, что сохранившиеся золотовмещающие комплексы являются «конечным результатом», их облик соответствует завершению того или иного этапа.

Этапы формирования золотовмещающих комплексов рельефа.

1. Позднеплиоценовый (серенский) этап. В результате неоднократной смены эпох озерной и прибрежно-морской аккумуляции, врезания и заполнения долин, на протяжении эоцен-миоцена формируются денудационно-аккумулятивные вершинные поверхности, фрагменты позднеплиоценовой поверхности сохранились в современном рельефе (разрезы изучены в долинах рек Серены и Брыни, на Барятинско-Сухинической равнине, возраст и генезис рыхлых отложений подтвержден результатами радио-термолюминисцентного и терригенно-минералогического анализов). Часть из них представляет собой промежуточный коллектор, содержащий рассеянное золото (выявлена золотоносность современного аллювия рек прорезающих эти поверхности), переотложенное, по-видимому, из морских юрско-меловых фосфоритосодержащих отложений.

Эоплейстоценовый (лужский) этап. В позднем плиоцене в результате врезания долин и переработки позднеплиоценового (серенского) промежуточного коллектора в долинах рек могли формироваться россыпи, на этапе заполнения этих врезов происходит рассеивание золота в аллювиальный промежуточный коллектор, выполняющий

14

эоплейстоценовые врезы и доледниковые раннеплейстоценовые долины. Аллювиальные отложения выполняющие эоплейстоценовые древние долины и содержащие золото изучены в центральной части Угорско-Протвинской низины в долине реки Лужа, возраст и генезис рыхлых отложений подтвержден результатами радио-термолюминисцентного и терригенно-минералогического анализов.

Раннеплейстоценовый (Спас-Деменский•) этап. Мощные раннеплейстоценовые оледенения (покровское, окское) осуществляют привнос экзотического золотосодержащего материала в пределы центра Русской равнины и формируют наиболее богатые по содержанию промежуточные коллектора ледникового и водноледникового генезиса раннеплейстоценового возраста. Многочисленные разрезы мощных грубообломочных ледниковых и водноледниковых отложений вмещающих богатые для изучаемого района россыпепроявления изучены в пределах Спас-Деменской гряды и Верейской гряды, возраст и генезис рыхлых отложений подтвержден результатами радио-термолюминисцентного и терригенно-минералогического анализов. Вместе с тем идет и интенсивное разрушение и переработка доледниковых золотовмещающих комплексов рельефа, раннеплейстоценовый «холодный» аллювий изучен в отложениях заполняющих раннеплейстоценовые врезы в долинах Лужи, Протвы, Угры. Происходит и концентрация золота в долинах, о чем свидетельствует золотоносность современных долин, наследующих раннеплейстоценовые (бассейны рек Протвы, Лужи, Шани и др.).

Среднеплейстоценовый (Шатрищенский) этап. В эпоху среднеплейстоценовых оледенений продолжается привнос золотосодержащего экзотического материала, однако он значительно менее интенсивен по сравнению с раннеплейстоценовым. Россыпепроявления золота в среднеплейстоценовых ледниковых отложениях меньше по содержанию золота, и пространственно тяготеют к периферии Спас-Деменской и Верейской гряд — районах, где сохранились раннеплейстоценовые золотовмещающие комплексы рельефа (опорный разрез в районе п. Шатрищи на периферии Верейской гряды, возраст и генезис рыхлых отложений подтвержден результатами радио-термолюминисцентного и терригенно-минералогического анализов). Московский и днепровский ледники частично разрушают раннеплейстоценовые вершинные поверхности, за счет их проработки и дополнительного золотовмещающего материала формируется среднеплейстоценовый ледниковый и водноледниковый промежуточный коллектор.

Современный этап. В голоцене в результате развития современной долинной сети начинается интенсивная переработка древних промежуточных коллекторов, и формируются современные русловые россыпепроявления в основном обрамляющие

15

останцы раннеплейстоценовых ледниковых поверхностей (верховья бассейнов рек Снопота, Рессы - периферия Спас-Деменской гряды, рек Шани, Лужи - периферия Верейской гряды), а также локализованные на участках унаследования современными долинами эоплейстоцен - раннеплейстоценовых долин (центральная часть Угорско-Протвинской низины).

Этап развития россыпсвм. КФР Лужский Спас-Деменсв лй Шатрищенский Соврем.

Стад. разв. кон. ? расс. коп.? расс. кон.? расс. кон.? ра X. кон.? расс. расс. - кон.'. кон.

Сод. золота н/д н/д < 10 < 10 нв до 40 н/д < 10 < 10 нв до 70

Отн. N, / 1 ? i * /\ к Ег 0,"к 0," . 0 ok Q lh / 3 i i i 1 i /-» dn-ms ? 'i 11 i i i i ' i i i i < i о,7 0, 1\ . 1 1 ч 04

H„,/H,ít ' (м) +160/290 — + 140/270 — + 120/250 — + 100/230 — +80/210 —- +60/190 _ +40/170 — +20/150 — 9 ' \ ' \ ' \ п 1 ▼ i ¡ V К 1 1 1

-20/110 — -40/90 — -60/70 — Т . / 7 1 1 1 1 1 1 1 1 ? ? i i i > / > . 7 i' j 1 l| V ,1 V/

¥ 1. Л/ 2.

Рис. 2. Этапы развития золотовмещающего рельефа в бассейне верхней Оки. (И.И.Федосеев)

Условные обозначения. Ледниковые эпохи-. 1 - плейстоценовые оледенения. Кривая врезания и аккумуляции: /.- по нашим данным, 2. - предполагаемые (в т.ч. по данным других исследований). Стадии развития россыпепроявлений: кон. - концентрация в россыпи, расс. - рассеивание в промежуточные коллектора. Содержания золота: н/д -нет данных; нв - россыпепроявления не выявлены; 10-70 содержания золота в россыпепроявлениях (мг/м3).

Глава 5.

Геоморфологические особенности пространственного положения попутных месторождений россыпного золота.

В пределах изучаемой территории выделено 6 районов, попутных месторождений россыпного золота (ПМРЗ). Россыпепроявления бассейна Верхней Оки пространственно

распределены крайне неравномерно. Они приурочены к различным по возрасту и генезису комплексам рельефа. Большинство золотовмещающих комплексов рельефа сосредоточено в «ледниковой» области, занимающей север и запад изучаемой территории

Выявлены следующие пространственные закономерности локализации россыпепроявлений и попутных месторождений золота:

1) В ледниковом районе наибольшее количество россыпепроявлений золота сосредоточены на периферии и Спас-Деменской и Верейской гряды, по мере удаления от этих районов количество россыпепроявлений постепенно сокращается. В приграничной зоне района (периферия Спас-Деменской гряды - долины рек Угры, Оки, Суходрева) россыпепроявления полностью исчезают.

2) Во «внеледниковом» районе россыпепроявления образуют отдельные небольшие ареалы на севере Барятинско-Сухинической равнины и северного склона Среднерусской возвышенности. На юге «внеледникового» района россыпепроявления не выявлены.

Установленные пространственные закономерности объясняются расположением и взаимным сочетанием золотовмещающих комплексов рельефа различного возраста и генезиса:

1) На севере и западе территории господствующее положение в рельефе занимают холмисто-грядовые вершинные поверхности, сложенные грубообломочными ледниковыми и водноледниковыми отложениями раннеплейстоценового возраста. Эти отложения являются главным и наиболее богатым промежуточным коллектором золота (ПК) в бассейне верхней Оки. Россыпепроявлений здесь много и содержания золота в них максимальные. Этот район можно назвать областью формирования ПМРЗ (Спас-Деменская и Верейская гряда).

2) На периферии «золотоносных» раннеплейстоценовых гряд господствуют водноледниковые среднеплейстоценовые комплексы рельефа, сформированные за счет переработки раннеплейстоценовых россыпевмещающих отложений. Количество россыпепроявлений и содержания золота в них снижается - это область частичного рассеивания ПМРЗ (периферия Спас-Деменской и Верейской гряд).

3) На удалении 20 — 30 км от главного раннеплейстоценового ПК россыпепроявления в пределах междуречий исчезают - область рассеивания ПМРЗ (северная часть Барятинско-Сухинической равнины, междуречья Угорско-Протвинской низины).

4) Отдельные ареалы на удалении от «золотоносных» раннеплейстоценовых. вершинных поверхностей возникают на участках унаследования современными долинами древних долин эоплейстоцен - раннеплейстоценового возраста. Эти древние долины

17

являются главным ПК аллювиального генезиса бассейна верхней Оки. Пространственное размещение россыпепроявлений зависит от наличия фрагментов погребенной древней долинной сети и степени переработки древнего аллювия современными водотоками. В таких районах формируются ПМРЗ аллювиального генезиса (долины рек Угорско-Протвинской низины).

5) Единичные россыпепроявления внеледникового района связаны с переработкой позднеплиоценовых озерно-аллювиальных ПК. Этот промежуточный коллектор содержит золото фосфоритоносных юрско-меловых отложений (ПМРЗ Барятинско-Сухинической равнины). Вторым источником золота являются древнеледниковые отложения, за счет их переработки могли быть сформированы единичные россыпепроявления северного склона Среднерусской возвышенности.

Выявленные закономерности пространственного распределения ПМРЗ (рис.3) и россыпепроявлений позволяет определить степень перспективности попутной добычи золота при разработке месторождений ПГС:

1) Наиболее перспективными являются месторождения ПГС Спас-Деменской гряды и Верейской возвышенности, где объектом добычи служат грубообломочные ледниковые и водноледниковые отложения раннего и среднего плейстоцена.

2) Перспективна попутная добыча золота на месторождениях ПГС террас крупных долин и долинных зандров, где объектом добычи служат песчано-гравийные и грубообломочные аллювиальные и аллювиально-водноледниковые раннеплейстоценовые и более древние отложения.

3) Попутное извлечение золота месторождений ПГС юга и востока изучаемой области при использовании современных технологий бесперспективны. Золотоносность этих областей связаны с дальнейшим изучением фосфоритоносных месторождений юры и мела и совершенствованием технологий попутного извлечения золота из них.

золота в бассейне верхней Оки. (Федосеев И.И.)

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Область формирования и частичного рассеивания ПМРЗ: 1 - за счет переработки окского раннеплейстоценового ледникового и водноледникового ПК в центральной части Спас-Деменской гряды; 2 -за счет переработки окских и московских ледниковых и водноледниковых ранне-среднеплейстоценовых ПК на периферии Спас-Деменской гряды;3 - за счет переработки Покровского раннеплейстоценового ледникового и водноледникового ПК в центральной части Верейской гряды; 4 за счет переработки покровских и московских ледниковых и водноледниковых ранне-среднеплейстоценовых ПК на периферии Верейской гряды; 5 - за счет переработки эоплейстоцен-раннеплейстоценовых аллювиальных ПК Угорско-Протвинской низины, с отдельными участками размыва среднеплейстоценового московского водноледникового ПК; 6 - за счет переработки позднеплиоценовых озерно-аллювиальных ПК в бассейне реки Серена; 7 - за счет переработки древнейших ледниковых отложений, неустановленного возраста в бассейне реки Тарусы и в восточной части Угорско-Протвинской низины. Область рассеивания ПМРЗ: 8 - "ледникового" района; 9 - "внеледникового" района.

19

Заключение.

1. Впервые выявлены многочисленные россыпепроявления золота в современном русловом аллювии и в рыхлых отложениях различного генезиса и возраста. Установлена четкая зависимость распространения россыпепроявлений от возраста и генезиса рельефа вершинных поверхностей междуречий и строения современных и погребенных древних долин.

2. Установлено, что к золотовмещающим комплексам рельефа относятся: 1) позднеплиоценовые озерно-аллювиальные приводораздельные вершинные поверхности и древние долины; 2) эоплейстоцен-раннеплейстоценовые погребенные древние долины; 3) раннеплейстоценовые (покровские и окские) ледниковые и водноледниковые приводораздельные вершинные поверхности и сопряженные с ними древние долины; 4) среднеплейстоценовые московские водноледниковые приводораздельные вершинные поверхности; 5) современные долины, прорезающие «золотоносные» вершинные поверхности и наследующие позднеплиоценовые и эоплейстоцен-раннеплейстоценовые древние долины.

3. Установлено, что история развития золотовмещающих комплексов рельефа включает пять этапов: 1) позднеплиоценовый этап формирования промежуточных коллекторов, за счет переработки, фосфоритосодержащих морских юрско-меловых отложений в озерно-аллювиальных условиях; 2) эоплейстоцен-раннеплейстоценовый этап формирования концентрации россыпепроявлений в древних долинах за счет переработки позднеплиоценового промежуточного коллектора; 3) раннеплейстоценовый этап формирования промежуточного коллектора за счет переработки доплейстоценовых промежуточных коллекторов и привноса золота с раннеплейстоценовыми оледенениями; 4) среднеплейстоценовый этап формирования промежуточного коллектора, за счет переработки более древних и поступления золота с днепровским и московским оледенениями; 5) современный этап концентрации золота в аллювии за счет переработки установленных промежуточных коллекторов.

4. Установлено, что областью формирования попутных месторождений россыпного золота являются районы распространения раннеплейстоценовых ледниковых и водноледниковых отложений в пределах вершинных поверхностей Спас-Деменской и Верейской гряд, а также участки унаследования современными долинами долин эоплейстоцен-раннеплейстоценового возраста в пределах Угорско-Протвинской низины. Обширные области на юге и востоке изучаемой территории являются областью рассеивания ПМРЗ, попутное извлечение золота при добыче ПГС здесь на данный момент

невозможно. Перспективы золотоносности этих районов связаны с дальнейшем изучением золотоносности фосфоритосодержащих юрско-меловых отложений.

5. Изученные условия формирования ПМРЗ в бассейне верхней Оки могут быть использованы при изучении перспектив золотоносности других районов центра Русской равнины.

Основные научные результаты опубликованы в научных изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Федосеев И.И. Основные этапы развития рельефа, долин и россыпей золота в бассейне верхней Оки. // Естественные и технические науки. - 2010. - № 2. - С. 289-292.

2. Федосеев И.И. Рельеф и россыпепроявления золота в бассейне верхней Оки. // Естественные и технические науки. - 2010. - № 2. - С. 289-292

а также в следующих публикациях:

1. Алексеева В.А., Федосеев И.И. Геоморфологическая оценка россыпепроявлений золота в бассейне верхней Оки. Тезисы докладов XII Международного совещания по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. - М.: ИГЕМ РАН, 2000. - С. 6-7.

2. Воскресенский И.С., Ананьева Э.Г., Воскресенский К.И., Федосеев И.И. Оценка и прогноз аллювиальных россыпей золота и платиноидов Среднерусской золотороссыпной провинции. // Тезисы докладов XII Международного совещания по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. - М.: ИГЕМ РАН, 2000.-С. 80-82.

3. Воскресенский И.С., Воскресенский К.И., Соловьев И.И., Федосеев И.И., Ярцев A.B., Лазаренко И. М. Россыпепроявления в четвертичных отложениях бассейнов верховий Камы, Вятки, Ветлуги, Оки. // Тезисы докладов Всероссийского совещания «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке».- Санкт-Петербург: ВСЕГЕИ, 1998. - С. 293.

4. Воскресенский И.С., Воскресенский К.И., Агибалов O.A., Лазаренко И. М., Федосеев И.И., Якушевич В.Д., Ярцев A.B. Россыпная золотоносность в бассейне верхней Оки. Тезисы докладов XI Международного совещания по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. - Москва: ИГЕМ РАН, 1997. - С. 61.

Подписано в печать: 12.02.2014 Объем: 1,0 п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 863 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского, д. (495) 363-78-90; www.reglet.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Федосеев, Илья Иванович, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

04201456877

ФЕДОСЕЕВ ИЛЬЯ ИВАНОВИЧ

ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОПУТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РОССЫПНОГО ЗОЛОТА БАССЕЙНА

ВЕРХНЕЙ ОКИ.

25.00.25 - ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ЭВОЛЮЦИОННАЯ ГЕОГРАФИЯ ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИКАНДИДАТА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАУК

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ КАНДИДАТ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ НАУК,

ДОЦЕНТ

ВОСКРЕСЕНСКИЙ ИВАН СЕРГЕЕВИЧ

МОСКВА - 2014 Г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................2

ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ. ЗОЛОТОНОСНОСТЬ ЦЕНТРА РУССКОЙ РАВНИНЫ.....................................................................7

ГЛАВА 2. ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ. МЕТОДИКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ...............43

ГЛАВА 3. РЕЛЬЕФ И ЗОЛОТОВМЕЩАЮЩИЕКОМПЛЕКСЫ

РЕЛЬЕФА...................................................................................................57

ГЛАВА 4. ЭТАПЫ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ЗОЛОТОВМЕЩАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ РЕЛЬЕФА............................................................................73

ГЛАВА 5. ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПОПУТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РОССЫПНОГО ЗОЛОТА......89

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................114

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................117

<х 1

1. ВВЕДЕНИЕ

Золотоносность отложений осадочного чехла Русской платформы известна с конца XIX века. Научные исследования россыпной золотоносности проводились, начинаяс 30-х годов XX века. Были выявлены россыпепроявления золота на юге Русской равнины-Русская Журавка (Ясырев, 1996, Иконников, 1973), в бассейне Вохмы (Первая аллювиальная россыпь..., 1998), на южном макросклоне Северных Увалов (Иконников, 1973, Воскресенский И.С, Воскресенский К.И., Ананьева, Федосеев и др. 1998 Воскресенский И.С, 2007, 2009), в бассейне верхней Оки (Воскресенский И.С., Федосеев и др., 2000, Алексеева, Федосеев, 2000). Особого внимания заслуживают работы ЦНИГРИ по изучению месторождений ПГС на территории Ивановской, Костромской, Смоленской, Ярославской, Московской и Владимирской областей (О.В.Осауленко, Н.М. Иванов и др.), в ходе которых выявлена золотоносность рыхлых отложений ледникового и водноледникового генезиса плейстоценового возраста. Итак, на данный момент в пределах ВЕП известны многочисленные аллювиальные россыпепроявления золота в современных долинах и грубообломочных плейстоценовых отложениях ледникового и водноледникового генезиса (Российское золото..., 2009). Возможно выявление аллювиальных россыпей и содержащих рассеянное золото рыхлых отложений, являющихся основным источником для добычи песчано-гравийного сырья (ПГС).

С практической точки зрения поиск аллювиальных россыпей в бассейне Верхней Оки представляется нецелесообразным. Большие затраты на поисковые и разведочные работы при сравнительно низких содержаниях золота, малом объеме песков и значительном ухудшении экологической обстановки при разработке россыпей в густонаселенных районах с традиционным сельскохозяйственным и рекреационным использованием природных ресурсов - все эти причины делают нерентабельными работы по поиску аллювиальных россыпей золота центральных районах Русской равнины. Иначе обстоит дело с оценкой золотоносности разведанных месторождений ПГС. Современные технологии извлечения тонкого и мелкого золота(Иванов В.Д., Прокопьев, 2000), большой объем разведанных запасов и развитая инфраструктура освоенных месторождений ПГС -все это факторы, благоприятные для попутного извлечения золота при добыче песчано-гравийного сырья (Беневольский, Шевцов 2000, Наумов, 2010,Казаринов, 2000 и др.). Поэтому решение задачи по оценке золотоносности месторождений ПГС Центра Русской равнины представляется весьма актуальным.

Какое же место в решении этой комплексной задачи занимает наша работа? Для прогнозной оценки золотоносности районов, по которым имеются единичные

определения продуктивности осадочных отложений,используется методика поэтапного исследования россыпеобразования (Сапожников, 1972), включающая наряду с геологическими методами изучени^палеогеоморфологических условий формирования россыпной золотоносности. Определение палеогеоморфологических условий является одной из основ изучения формирования россыпной золотоносности (Воскресенский С.С., 1985, Билибин, 1955, и др.). Для определения палеогеоморфологических условий необходимо: выявить золотовмещающие комплексы рельефа, определить их генезис и возраст; провести реконструкцию истории развития рельефа и выделить этапы формирования россыпной золотоносности, определить условия пространственной локализации золотовмещающих комплексов рельефа. Кроме этого, учитывая оговоренную выше специфику местных условий, необходимо определить, какие известные месторождения ПГС являются перспективными для попутной добычи золота - с точки зрения их пространственной локализации и распространения выявленных золотовмещающих комплексов рельефа.Наше исследование посвящено решению этих задач для района бассейна Верхней Оки и части бассейна Десны, в пределах административных границ Калужской области.

Выбор района исследований обусловлен,прежде всего, значительным геоморфологическим разнообразием района, находящегося на границе области распространения среднеплейстоценовых оледенений. В пределах изучаемой территории сохранились вершинные поверхности доплейстоценового возраста, образующие сложные сочетания с ледниковыми плейстоценовыми комплексами рельефа, развита современная и древняя погребенная долинная сеть. Эти факторы создают благоприятные условия для получения представления о разных этапах формирования попутных месторождений (Еремин, 2007) россыпного золота. Кроме того, в бассейне верхней Окиизвестны многочисленные разведанные месторождения ПГС, что позволяет логически завершить исследование выделением перспективных районов формирования ПМРЗ.

Следует добавить, что с 1996 по 2002 г. в бассейне верхней Оки, в пределах административных границ Калужской области, проведены специализированные геоморфологические исследования по оценке перспектив золотоносности территории. Исследования проводились по заказу Комитета по Природным ресурсам Калужской области, а также по проектам РФФИ. Автор принимал участие во всех этапах полевых исследований, на протяжении нескольких лет руководил полевыми работами, являлся ответственным исполнителем производственных отчетов.

Актуальность.

Актуальность работы определяется, прежде всего, недостаточной изученностью геоморфологических и палеогеографических условий формирования золотовмещающих комплексов рельефа. Определение генезиса, возраста, особенностей пространственной локализации и истории развития рельефа золотовмещающих комплексов рельефа центра Русской равнины позволит значительно упростить поиск и оценку попутных месторождений россыпного золота. Автор придерживается мнения, что в недалеком будущем развитие попутной добычи золота при разработке месторождений ПГС на Русской равнине будет иметь важное значение. В связи собщим сокращением расходов на воспроизводство минерально-сырьевой базы Российской Федерации (Государственный доклад..., 2010), необходимо разрабатывать и внедрять экономныеметоды ее воспроизводства. Одним из путей решение этой проблемы является поиск и оценка попутных месторождений золота на основании четких знаний механизма их формирования.

Цели и задачи работы.

Цель диссертации -определение палеогеоморфологических условий формирования россыпепроявлений золота в бассейне Верхней Оки и взаимосвязи пространственной локализации золотовмещающих комплексов рельефа с разведанными месторождениями ПГС.

Для достижения поставленной цели были решены триосновные задачи: 1) установлен возраст, генезис и положение в рельефе золотовмещающих комплексов рельефа; 2) выделены этапы формирования россыпепроявлений в позднекайнозойской (континентальной) истории развития рельефа; 3) определена пространственная связь золотовмещающих комплексов рельефа и месторождений ПГС, выделены перспективные участки для попутной добычи золота.

Материалы, используемые в работе.

Работаоснована на материалах, собранных автором при проведении специализированных геоморфологических работ по оценке перспектив золотоносности территории Калужской области.Работы были выполнены по заказу Комитета по природным ресурсам Калужской области и Российского фонда фундаментальных исследований в 1996-2001 годах коллективом сотрудников МГУ им. М.В. Ломоносова под научным руководством И.С. Воскресенского. Автор руководил полевыми работами, написанием производственного отчета.

В работе использованы результаты аналитических работ, вошедших в

производственный отчет иопубликованных в статьях и тезисов докладов специалистов их

4

выполнявших[1, 15, 17, 18, 19 и др.]. Терригенно-минералогический анализ для определения генезиса и возраста золотовмещающих отложений проведен в лаборатории динамической геоморфологии кафедры Геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Э.Г.Ананьевой и В.А. Алексеевой. Абсолютный возраст золотовмещающих отложений определен радиотермолюминесцентным методом (Власов, Карпов, Куликов, Судакова, 1981) в лаборатории Дозиметрии, радиоактивности окружающей среды и РТЛ датирования МГУ О.А.Куликовым. Выделение золота из проб производилось входе полевых работ (при участии автора), а также на кафедре Минералогии Геологического факультета МГУ К.И.Воскресенским, И.М.Лазаренко, В.А.Алексеевой и другими специалистами. Для подкрепления наших выводов мы также используем результаты: изучения литофациальных критериев формирования россыпепроявлений (анализ фракции 10-100 мм - выполнен по методике И.С.Воскресенского В.В.Панибратцевым);определения генезиса и динамики формирования россыпепроявлений золота (анализ морфологии зерен золота- К.И.Воскресенский, И.М.Лазаренко), генезиса золота и его трансформации в условиях гипергенеза (микрозондовый анализ золотин- Н.В.Кононкова). Следует отметить, что детальная интерпретация всего комплекса аналитических работ заслуживает отдельного исследования, автор использует в работе только данные, необходимые для решения поставленных задач.

Большую помощь в исследовании оказали фондовые и авторские материалы по геологическому строению изучаемого района, предоставленные автору директором ООО ПГП «Притяжение» (Калуга) Г.И.Празяном и главным геологом С.П.Бобровым. Основным источником сведений о россыпной золотоносности Центра Русской равнины являются опубликованные ЦНИГРИ материалы по Среднерусской золотороссыпной провинции. Дополнительные данные о строении и истории развития рельефа получены автором из результатовмногочисленных геоморфологических исследований, проводимых на базе Сатинского учебного полигона Географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Научная новизна работы.

Работа основана на результатах исследований, в ходе которых впервые установлены россыпепроявления золота в бассейне Верхней Оки.Впервые получены данные о золотовмещающих комплексах рельефа и истории его развития: 1) определен генезис,возраст и пространственное положение золотовмещающих комплексов рельефа; 2) выделены этапы развития россыпепроявлений в позднекайнозойской истории развития

рельефа.Установлена взаимосвязь пространственной локализации золотовмещающих комплексов рельефа и разведанных месторождений ПГС.

Защищаемые положения.

1. Зол ото вмещающими комплексами рельефа являются: 1) позднеплиоценовые озерно-аллювиальные вершинные поверхности; 2) эоплейстоцен-раннеплейстоценовые древние долины; 3) раннеплейстоценовые (покровские и окские) ледниковые и водноледниковые вершинные поверхности; 4) среднеплейстоценовые (днепровско-московские) ледниковые и водноледниковые вершинные поверхности; 5) современные русловые формы долин, прорезающих «золотоносные» вершинные поверхности, и долин, наследующих фрагменты позднеплиоценовых и эоплейстоцен-раннеплейстоценовых погребенных древних долин.

2. Этапами формирования россыпепроявлений являются: 1) позднеплиоценовый этап перемыва юрско-меловых фосфоритоносных отложений и рассеивания в промежуточный коллектор (ПК); 2) эоплейстоцен-раннеплейстоценовый этап размыва позднеплиоценовых ПК и рассеивания в промежуточный коллектор; 3) раннеплейстоценовый этап переработки более древних ПК и привноса золота с раннеплейстоценовыми оледенениями, формирование раннеплейстоценовых ПК; 4) среднеплейстоценовый этап переработки ранее существовавших ПК и дополнительного привноса золота среднеплейстоценовыми оледенениями, формирование водноледникового ПК московского возраста; 5) современный этап концентрации золота в аллювии за счет переработки установленных промежуточных коллекторов.

3. Морфологически выраженные комплексы аккумулятивного ледникового рельефа раннеплейстоценового возраста на севере и западе изучаемого района, в центральных частях Верейской и Спас-Деменской гряды вмещают наибольшее количество россыпепроявлений, здесь же сосредоточена большая часть попутных месторождений россыпного золота (ПМРЗ), они являются наиболее перспективными. На периферии этих возвышенностей и в пределах Угорско-Протвинской низины выражены комплексы аккумулятивного ледникового рельефа среднеплейстоценового возраста, здесь количество ПМРЗ снижается, но они также перспективны. Месторождения ПГС, расположенные вне границ распространения ранне-среднеплейстоценовых ледниковых и водноледниковых форм, в настоящее время бесперспективны с точки зрения попутной добычи золота.

Практическое значение работы.

Установленныедля бассейна верхней Оки золотовмещающиекомплексы рельефа и этапы их формирования могут служить основой для поиска попутных месторождений

6

россыпного золота в сходных геоморфологических условиях центра Русской равнины. Результаты работ вошли в производственный отчет, принятый комиссией Калужского территориального управления геологии и использования недр ЦРГЦ.В ходе полевых работ осуществлена комплексная подготовка специалистов-геоморфологов в области поиска и реконструкции палеогеоморфологических условий формирования россыпей золота на основе новой, разработанной в ходе работы, методики.Вероятно, возможно использование полученных результатов в географическом высшем образовании в курсе «Прикладная геоморфология», в разделе геоморфологических методов поиска золота в равнинных условиях на большом удалении от коренных источников.

Апробация

Защищаемые положениядокладывались на совещании ЦНИГРИ, на ХНиХШМеждународных совещаниях по геологии россыпей и месторождений кор выветривания, Ломоносовских чтениях в апреле 2002 года, Щукинских чтениях в 2000 и 2010 году,вошли в отчет по проекту Российского фонда фундаментальных исследований «Геоморфология россыпей центра Русской равнины» (1998-2000 г.).В апреле 2011 года автором сделан доклад по теме диссертации на кафедре Геоморфологии и палеогеографии МГУ.

По теме диссертации опубликованы статьи автора: «Рельеф и россыпепроявления золота бассейна верхней Оки» и«Основные этапы развития рельефа, долин и россыпей золота в бассейне верхней Оки» [82, 83], а также тезисы докладов и отчеты, в соавторстве с другими специалистами, изучавшими различные аспекты золотоносности и строения рельефаизучаемой территории [1, 20, 21, 23].

Объем и структура работы

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. В первой главе дается общая географическая, геологическая и геоморфологическая характеристика района, приводятся сведения о россыпной золотоносности Русской равнины. Во второй главе рассматриваются проблемы,связанные с изучаемымвопросом, методика работы и основные понятия и определения, используемые автором. Третья, четвертаяи пятая главы раскрывают три защищаемых положения. Общий объем работы 146страниц, включая 117 страниц текста, список литературы из 94 наименований, 17 таблиц и 22 рисунка.

ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ. ЗОЛОТОНОСНОСТЬ

ЦЕНТРА РУССКОЙ РАВНИНЫ

Район исследований - бассейн верхней Оки в пределах административных границ Калужской области выбран автором по причине геологического и

геоморфологическогоразнообразия, позволяющего проследить историю формирования золотовмещающих комплексов рельефа почти на всем протяжении континентального, позднекайнозойского этапа развития рельефа. Вторая причина выбора района исследования - наличие богатого фактического материала по строению золотовмещающих комплексов рельефа, полученного при участии автора в ходе специализированных работ в период с 1996 по 2002 год.

В этой главе прив