Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Тантал-ниобиевая минерализация и щелочные комплексы плато АИР (Нигер) и плато Джос (Нигерия)

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Тантал-ниобиевая минерализация и щелочные комплексы плато АИР (Нигер) и плато Джос (Нигерия)"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи Мохамед Ахмед Сабун Каджур

ТАНТАЛ-НИОБИЕВАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ И ЩЕЛОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПЛАТО АИР (НИГЕР) И ПЛАТО ДЖОС (НИГЕРИЯ)

Специальность 25. 00. 11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых; минерагения

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре месторождений полезных ископаемых и их разведки им. В. М. Крейтера инженерного факультета Российского университета дружбы народов.

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук, профессор Трофимов H. Н. Консультант по геоморфологии россыпи: кандидат географических наук Г.Н. Колосова

Официальные оппоненты: Фролов A.A. - доктор геолого-минералогических

наук (ВИМС).

Гигорьев В.М. - доктор геолого-минералогических наук (РТТРУ)

Ведущая организация: Кафедра геологии и геохимии полезных ископаемых гео-

Защита диссертации состоится "22" декабря 2005 г. 15 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета К 210.203.03 при Российском университете дружбы народов по адресу: 117923, Москва, ул. Орджонихидзе, д. 3, ауд.440 (5-й этаж).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат диссертации разослан.... "......"...............2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Кандидат геолого-мииералогичес!

логического факультета МГУ

доцент

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В последние годы с развитием новейших технологий ежегодно возрастает потребность в использовании редких металлов, особенно тантала и ниобия. В пределах плато Джое в средине 20-го века производится добыча олова и редких металлов. В последние годы резко возрасла добыча танта-ло-ниобатов. Все это определяет необходимость изучения закономерностей размещения редкометальной минерализации как в коренных породах, так и в современных отложениях.

Цель работы

Основной целью работы являлась изучение тантал-ниобиевой минерализации плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия) для выделения перспективных площадей для постановки поисково-оценоччых работ. Определения природы тектонических комплексов (плато Аир и плато Джое).

Задачи исследования

Основные задачи исследования заключались в следующем:

-1. определение тектонической природы центров щелочного магматизма плато Аир и Джое и изучение строения и последовательности формирования кольцевых щелочных комплексов;

-2. изучение геохимических полей и оценка коренной редкометальной минерализации, связанной со щелочными гранитами плато Джое и Аир;

-3. изучение минерального состава и типов россыпей, связанных с щелочными комплексами плато Аир и плато Джое;

-4. геоморфологический анализ площадей распространения редкоме-тальных россыпей в пределах бассейна реки Делини (плато Джое) с целью выявления наиболее перспективных участков;

-5. разработка полевого экспресс-метода определения содержания танталита, колумбита и касситерита в черных шлихах

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в обосновании: -1. принадлежности щелочных комплексов палеозоя плато Аир и мезозоя плато Джое к магматизму «горячих точек» длительного развития; формирования кольцевых комплексов плато Джое при гомодромной направленности эпикратонного магматизма (вероятном перемещении очагов плавления из мантийной области в коровую область);

-2. наличия различных парагенезов коренного редкометального ору-денения с разноглубинными щелочными гранитами: преимущественно ко-лумбит-танталового с второстепенным касситеритовым в ассоциации с ги-пабиссальными биотитовыми гранитами палеозоя одного типа на плато Аир и преимущественно касситеритового, при подчиненном колумбит-танталовом, в ассоциации с субвулканическими гранитами нескольких типов на плато Джое;

-3. установление связи коренной минерализации и образования россыпных месторождений;

-4. на основе морфометрического анализа бассейна реки Делини выделение перспективных площадей для проведения поисково-оценочных работ.

Фактический материал и методы исследования,

В основу диссертации положен, материал, собранный автором во время его полевых работ в Нигере и Нигерии, проведенных в период 19961999 гг. от компании LAWANWWY IND NIG LTD. Автор посетил более 100 рудопроявлений и изучил несколько месторождений редких металлов на плато Аир и Джое. Особое внимание было уделено крупным россыпным месторождениям Лервей и Банки (плато Джое); и Таруаджи, Эльмеки и Гиссат (плато Аир). Три последних россыпных месторождения были открыты автором.

При камеральной обработке полевого материала было описано значительное количество прозрачных шлифов и выполнено 138 химических анализа редкометальных гранитов, а также 50 химических и 42 спектральных анализов шлихов. Из рудного материала шлихов, взятых на плато Аир, выполнено 47 анализов на микроанализаторе. В Институте экспериментальной минералогии Российской Академии Наук.

Составлена карта ореолов масштаба 1:500 основных элементов (ниобий, тантал и олово) с помощью программы Surfer. Используя геоморфологические методы поисков россыпей в Нигерии (плато Джое), была составлена схема прогноза перспективных участков с выделением наиболее перспективных площадей на обнаружение промышленных россыпей.

Апробадия работы.

Основные положения работы были доложены на материалы научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, тезисы конференции. М.; РГГРУ (2005 г.) и инженерного факультета РУДН (2004-2005 г.).

Во время полевых работ большую помощь автору оказали Министерство геологии и минеральных ресурсов Нигера, работники посольства Нигерии в Москве.

При обработке материала автор пользовался постоянными консультациями профессора A.B. Дружинина, профессора Долгинова Е.А. доцентов Кропачева С.М., Дьяконова В.В., Рычкова А.И., заведующего лабораторией минераграфии Саенко А.Г. Всем перечисленным коллегам автор выражает искреннюю благодарность.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору H.H. Трофимову и консультанту Г.Н. Колосовой за огромную и постоянную помощь и поддержку, оказанную ему на всех этапах подготовки работы.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, общий объем-142 страницы машинописного текста, которые сопровождаются 29 табли-

цами, 72 рисунками и фотографиями, а также списком литературы из 76 наименований.

На защиту вынесены следующие тезисы:

Тезис 1. Щелочные редкометальные эпикратонные интрузивные комплексы плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия) относятся к главным фазам магматизма длительно функционировавших "горячих точек" Центральной Африки.

Тезис 2. В многофазных палеозойских комплексах Аира в основном щелочные биотитовые граниты несут редкометальное оруденение (Nb, Та, Sn), тогда как в юрских интрузивных комплексах плато Джое редкометальное оруденение (Sn, Nb, Та) связано практически со всеми генерациями щелочных гранитов.

Тезис 3. С гранитным массивом Таруаджи связаны полигенетические колумбит-тантал итовые (с касситеритом) россыпи ближнего сноса (элювиальные коры выветривания, делювиально-пролювиальные, аллювиально-пролювиальные), которые формировались в течение двух эрозионных циклов и характеризуются различной степенью окатанности, сортировки и концентрации рудных минералов.

Тезис 4. Максимальная концентрация редкометальной минерализации в бассейне р. Делини (плато Джое), происходит в зонах перегиба и выпо-ложивания продольного профиля речных долин.

Тезис 1. Щелочные редкометальные эпикратонные интрузивные комплексы плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия) относятся к главным фазам магматизма длительно функционировавших "горячих точек" Центральной Африки.

Северная Африка характеризуется большим количеством центров так называемого "анорогенного" (эпикратонного) кайнозойского, в меньшей степени мезозойского и палеозойского магматизма повышенной щелочности, продуцированного, как считается (Bailey, 1976) "горячими точками", т.е. мантийными температурными аномалиями. Магматические породы

этих центров представлены как вулканическими, так и интрузивными образованиями, в том числе: щелочными базальтами и их дифференциатами, сиенитами, карбонатитами, щелочными гранитами. Практически все центры проявления такого магматизма в Африкано-Аравийском регионе находятся на поднятиях "пан-африканского" докембрийского фундамента, консолидированного в интервале 650 - 450 млн. лет.

Среди магматических центров "горячих точек" могут быть выделены два типа: одни - кратковременного и другие - длительно-рекурентного развития.

К объектам первого типа относятся сводово-вулканические поднятия Тибести и другие в Ливии, Мара в Западном Судане и в Аравии. В этих районах магматические комплексы представлены щелочными базальтами и их дифференциатами лишь кайнозойского возраста, т.е. имеют относительно ограниченный временной интервал формирования, соответствующий эпохам поднятий пан-африканского фундамента. В данной работе представители кратковременных магматических центров «горячих точек» не рассматриваются.

Ко второму типу относятся «горячие точки» нагорьев Хоггар (Алжир), Аир (Нигер), Джое (Нигерия), Байтода, вероятно, горы Нуба (Судан), которые характеризуются неоднократным проявлением эпикратонного магматизма повышенной щелочности.

Поднятие Аир является юго-восточной апофизой нагорья Хоггар, где вскрываются глубоко метаморфизованные породы архея и раннего протерозоя, претерпевшие пан-африканскую переработку и «омоложение». Панафриканский фундамент на плато Аир прорван крупными интрузиями палеозоя, состоящими из щелочных гранитов и щелочных габброидов. Среди них имеются породы, датированные в 435 млн. лет, 425 млн. лет, 407 млн. лет при закономерном уменьшении возраста массивов к югу. На плато Аир расположен один из главных центров палеоцен-четвертичного щелочно-базальтоидного магматизма (некки, жерловые фации и лавовые потоки).

Плато Джое в Нигерии расположено южнее плато Аир. Они разделяются субширотной депрессией, верхняя часть которой сложена отложениями мела. На плато Джое вскрываются: 1) глубокометаморфизованные породы архея и раннего протерозоя, претерпевшие пан-африканскую термальную и структурную переработку, 2) прорывающие их раннепротеро-зойские соскладчатые известково-щелочные граниты, послескладчатые щелочные граниты венда-раннего кембрия, 3) щелочные комплексы триаса (на севере), юры (в центральной части поднятия - главная фаза) и раннего мела (на юге). Щелочные комплексы мезозоя включают ультращелочные граниты и ассоциирующие с ними эффузивы. С гранитами связано богатейшее в мире редкометальное оруденение. Граниты во многом аналогичны недонасьпценным кремнеземом щелочным породам. В этих породах встречаются колумбит, флюорит, апатит, цинвальдит, циркон, торит, монацит, танталит, касситерит и вольфрамит.

Следует особо отметить закономерное уменьшение к югу возраста щелочных комплексов как палеозоя на плато Аир, так и мезозоя на плато Джое. С учетом существования пермско-триасовых щелочных комплексов на расположенном между ними на юге Нигера поднятия пан-африканского фундамента Даргарам, мы получаем в целом единую субмеридиональную зону эпикратонного магматизма («горячую линию») с дискретным расположением в ней длительно функционировавших «горячих точек».

Тезис 2. В многофазных палеозойских комплексах Аира в основном щелочные биотитовые граниты несут редкометальное оруденение.в котором преобладают ниобий и тантал (1ЧЬ. Та. Бп). тогда как в юрских интрузивных комплексах плато Джое в редкометальном оруденении преобладает олово (8п. №. Та) связано практически со всеми генерациями щелочных гранитов.

На плато Аир имеется около 20-ти многофазных интрузивных массивов кольцевого строения, сложенных, главным образом, гранитами, в которых выделены следующие последовательные генерации: кольцевые дай-

ки риолитов, рибекитовые граниты, грубозернистые амфиболовые граниты, амфибол-биотитовые микрограниты, порфировые граниты, сиениты, щелочные биотитовые граниты (табл. 1).

Таблица 1.

Сводная таблица распространенности пород в массивах плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия) _

Название массивов Вмещающие породы Типы интрузии и занимаемая ими площадь в % Возрост массивов

1-Таруаджи (Нигер) Гнейсы и лелтиниты, древние граниты (порфировые граниты с биотитом и лейкократовые граниты) Рибекитовые граниты - 22% Р

Грубозернистые амфиболовые граниты- 38%.

Амфибол-биотитовые граниты - 8%

Щелочные биотитовые граниты -28%.

Микросиениты - 4%.

2-Эльмеки (Нигер) Лелтиниты и слюдистые сланцы, базальты Щелочные биотитовые граниты -45%.

Рибекитовые граниты - 40%.

Сиениты - 15%.

З-Гиссат (Нигер) Слюдистые сланцы, древние граниты и мигматиты Порфировые граниты - 29%

Щелочные биотитовые граниты -43%.

Рибекитовые граниты - 28%

4-Лервей (Нигерия) Кристаллический фундамент 1а. Ранние эффузивные вул-кани-чесхие породы (риолиты, порфировые риолиты, щелочные риолиты,туфы и брекчии, базальты.) 16 Ранние интрузивные вулканические породы (недиф-ференцированые риолиты, туфы, агломераты и базальты, жерловые агломераты и эксплозивные брекчии, базальты) 2. Поздние интрузивные вулканические породы (поздние интрузивные риолиты и интрузивные брекчии, кварц-пироксен-фиолитовые порфиры.). Порфировые граниты - 27 % 1

Щелочные биотитовые граниты -30%

Рибекит- биотитовые граниты - 20%

Рибекитовые граниты - 23%

5-Банки (Нигерия) Кристаллический фундамент: базальты, риолиты, туфы и Порфировые граниты - 40%.

риолиты, поздние интрузивные риолиты. Щелочные биотитовые граниты -60%.

В массивах Таруаджи, Эльмеки и Гиссат диагностированы в первом -пять, в двух других - три генерации пермских гранитов (КатеИ, Washett, 1976-78 гг.).

На плато Джое (Нигерия) выявлено более 100 кольцевых структур, образованных большей частью при последовательном внедрении порфировых гранитов, щелочных биотитовых гранитов, рибекит-биотитовых гранитов и рибекитовых гранитов (табл. 1). Нами были изучены два юрских массива Лервей и Банки, расположенные на севере плато.

По результатам химических анализов граниты кольцевых массивов плато Аир характеризуются повышенным содержанием ниобия и тантала при значительной примеси олова в щелочных биотитовых гранитах (табл. 2, 3 и 4). Граниты некоторых массивов имеют также повышенные содержания цинка, свинца, иттербия, меди, молибдена, лития, бериллия. Химические анализы показали несколько иную геохимическую специализацию изученных юрских гранитов плато Джое: их значительное обогащение оловом с -"—"""ием тантала и ниобия. Кроме перечислен-

ных в них элементов, обнаружены повышенные содержания лития, рубидия, галлия, лантана, иттербия, итрия, циркония и бария. Эти геохимические характеристики свойственны для гранитов всех последовательных фаз внедрения: порфировых, щелочных биотитовых, рибекит-биотитовых и рибекитовых гранитов.

Геохимическая специализация палеозойских гранитов плато Аир юрских гранитов плато Джое определили различие их редкометального ору-денения. Кроме того, на плато Аир рудоносной является в основном фаза щелочных биотитовых гранитов, на плато Джое грапиты рудоносные практически всех фаз внедрения (табл.5 и б).

При изучении геохимических полей гранитных массивов плато Аир (Нигер), были выделены три уровня аномальных содержаний рудных элементов.

и

Таблица 2

Геохимический состав гранитов массива Таруаджи, г/т

Порядок аномалии Содержания элементов, г/т

Бп Мо и ЫЬ Си РЬ га Ве У1

Аномалии первого порядка 33.4 19.5 32 256 30.5 54.5 222 17 48.6

Аномалии второго порядка 59.9 52 51 488 47.5 107 405 31.5 88.2

Аномалии третьего порядка 108 137 90 531 73.5 211 742 58 160

Средне-аномальные содержания 67,1 69,5 57,7 425 50,5 124,2 456,3 35,3 98,9

Таблица 3.

Геохимический состав гранитов массива Эльмеки

Порядок аномалии Содержания элементов, г/т

вп Мо У ЫЬ Си РЬ Ъп Ве

Аномалии первого порядка 30.5 16 194 199 22 51 67 22.8 74

Аномалии второго порядка 58.4 25.4 454 269 65 97 120 56.8 178

Аномалии третьего порядка 112 40.4 1060 363 153 185 213 141 425

Средне-аномальные содержания 67 27,3 569,3 277 80 111 133,3 73,5 225,7

Таблица 4.

Геохимический состав гранитов массива Гиссат

Порядок Аномалий Содержания элементов, г/т

Бп Мо П нь Си РЬ Ъа Ве

Аномалии первого порядка 58.4 12.5 157 314 34 33.5 226 7.3 88

Аномалии второго порядка 103 24 306 418 62 49 424 11 215

Аномалии третьего порядка 276 45 600 557 112 75.5 793 16.5 340

Средне-аномальные содержания 145,8 27,2 354,3 429,7 69,3 52,7 481 11,6 214,3

Таблица 5.

Геохимический состав гранитов массива Лервей г/т

Элементы Порфировые граниты Щелочные биотитоеые граниты Рибекиг-биотитоеые граниты Рибекитовые граниты

мин-макс. сред. мин-макс. сред мин-макс. сред мин-макс. сред

Li 5- 53 25 14- 347 80 54- 190 115 25 - 630 260

Rb 120-310 200 180 - 860 405 190 - 430 300 160- 1400 510

Ga 18- 42 30 23- 45 30 33- 39 36 86- 60 45

La 20 - 575 145 20 - 1000 190 35 - 235 145 70 - 600 100

Yb 1- 10 5 2 -42 13 3- 17 10 4- 105 30

Y 30-180 95 35 - 480 200 145- 410 235 95- 1000 420

Nb 30-150 85 50 - 300 130 100 - 450 290 100- 1500 350

Zr 200-1500 400 110- 610 260 300 - 530 415 450 - 2200 1330

Ba 75- 1000 440 15- 1000 - 22- 50 30 15- 150 39

Sn 110- 220 160 120 - 480 400 160- 840 620 110- 1200 700

38 образцов 28 образцов 5 образцов 12 образцов

Таблица 6

Геохимический состав гранитов в массивах Банки, г/т

Элементы Порфировые граниты Щелочные биотитовые граниты

мин-макс. Сред мин-макс. сред.

Ь 20-68 38 30 - 340 190

№ 100 - 350 210 190 - 840 410

йа 22-46 35 30-55 40

1а 25 - 560 150 22-980 210

УЬ 1-10 5 6-38 18

У 20-210 110 30-490 215

ЫЬ 60-15 105 25-460 190

Ъ 210-1400 500 160 - 580 280

Ва 90 - 950 430 20-640 -

вп 89-210 160 145-670 540

32 образца 23 образца

Как видно из приведенных геохимических данных в кольцевых массивах плато Аир (Нигер) содержания ниобия в два раза превышают минимальные значения требуемые промышленностью (400 - 429,7 г/т). Для рассмотренных кольцевых массивов плато Джое (Нигерия) характерны повышенные содержания олова для трех последних фаз гранитов и колеблятся от 400 до 700 г/т. Также отмечаются и повышенные содержания ниобия, которые в последней фазе гранитов достигают 350 г/т.

По кольцевым массивам плато Аир (Таруаджи, Эльмеки и Гиссат) были подсчитаны ресурсы (Р2) ниобия по усредненным значениям аномалий

второго и третьего порядков, которые составили: для массива Таруаджи -477 600 т при среднем содержании 400 г/т; для массива Эльмеки - 831 600 т, при среднем содержании 350 г/т и для массива Гиссат - 708750 г/т при среднем содержании 340 г/т. Вышеперечисленные массивы представляют собой богатые месторождения.

Тезис 3. С гранитным массивом Таруаджи связаны полигенетические колумбит-танталитовые (с касситеритом') россыпи ближнего сноса (элювиальные и кор выветривания, делювиально-пролювиальные. аллювиально-пролювиальные). Аллювиально-пролювиальные россыпи формировались в течение двух эрозионных циклов и характеризуются различной степенью окатанности. сортировки и концентрации рудных минералов.

На одном из участков (800x500 м) массива Таруаджи при проведении геолого-поисковых работ на россыпи тантало-ниобатов пройдено 42 поисковых шурфа (рис. 1). Здесь выявлены следующие типы промышленных россыпей: элювиальные и кор выветривания, делювиальные (делювиально-пролювиальные) и аллювиально-пролювиальные. Эти россыпи располагаются в непосредственной близости от коренных источников - гранитоид-ных массивов или залегают на их поверхности (Колосова, Сабун,2005).

В рельефе гранитный массив Таруаджи выражен в виде невысоких ос-танцовых возвышенностей и горных гряд, сгруппированных в два разно-высотных яруса, к которым примыкает возвышенная денудационная равнина. Последняя дренируется небольшим водотоком, функционирующим два-три месяца в году в период ливневых дождей.

Вершины и склоны гор массива Таруаджи покрыты продуктами выветривания - сплошным чехлом щебнисто-дресвянистого элювиального и делювиального материала, содержащего россыпи с наиболее высокими концентрациями танталит-колумбита.

Вскрытая шурфами мощность продуктивного элювия составляет в среднем 1,4-1,6 м. Здесь же обнаружены наиболее высокие содержания ко-

СХЕМА ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СГРОЕНИЯ ^'ЧАСПСА

МАССИВА ТАРУАДЖИ (ЛЕ8ЫЯС.слонртлгуаджи) M 1 500

Сослан* Caöyw M A

лумбита, танталита и касситерита (от 6800 г/т до 8200 г/т\ среднее - 7860 г/т). Мощность продуктивного пласта не превышает 0,3 - 0,4 м, который залегает на коренных породах.

Гранулометрический состав шлихов-концентратов из элювиальной россыпи (верхнего ряда гранитных останцов) представлен в основном мелкозернистым компонентом с примесью до 1/3 объема шлиха средне- и крупнозернистого. Доля тонкого материала незначительна. По серии кумулятивных кривых гранулометрического состава шлихов были рассчитаны медианный (средний) диаметр частиц россыпных минера тон (тс1 мм равен 0,1-0,14 мм) и коэффициент сортировки (по Траску) (Яо) - 1,4-2,3

В нижней части склонов горного массива Таруаджи у его подножья сформирована делювиально-пролювиальная наклонная равнина, образованная в результате перемыва и переотложения делювия временными водотоками. Здесь сформированы делювиально-пролювиальные россыпи. По петрографическому и минеральному составу обломков они сходны с элювиальными и делювиально-элювиальными россыпями. Отличия заключаются в большей дифференциации и слабой окатанности обломочного материала, прерывистости пласта и появлении обогащенных струй в микрорельефе пролювиально-екдоновых отложений.

Рыхлые отложения, включающие эти россыпи, имеют мощность от 1,8 м до 4,3 м (в среднем - 2-2,5 м). Мощность продуктивного пласта колеблется от 0,4 до 0,9 м (в среднем - 0,6 м). Пласт приурочен к контакту рыхлой толщи и коренной породы. Суммарное содержание колумбита, танталита и касситерита в пласте резко колеблется в пределах от4000 г/т до 6450 г/т. Средние содержания высокие и составляют 5085 г/т. Шлих-концентрат хорошо сортирован (5Ъ=1,5-1,6). Классы мелкого и среднего песка содержатся в почти равных количествах и составляют 99 % объема шлиха (М£=0,35 мм). В единичных пробах преобладают классы крупного песка (крупные зерна тяжелых минералов). Наибольшее обогащение пла

ста наблюдается в периферийной части денудационной возвышенной равнины ближе к безымянному водотоку (р. Таруаджи) (рис. 2).

Аллювиально-пролювиальные россыпи (ближнего сноса) сформированы периодически функционирующим в течение 2 - 3-х месяцев в году временным водотоком в период ливневых дождей. Глубина вреча и мощность аллювия составляют 1,8-2,5 м. Русло водотока и его борта сложены мелким и средним галечником плохой и средней окатанности, щебнем, дресвой и песчано-глинистыми осадками.

Анализ распределения мощностей осадков в прирусловой части долины водотока (по 10-ти шурфам) показал следующее:

В верховьях водотока на протяжении 200- 250м расположены переуглубленная часть долины с повышенной мощностью аллювия от 4 до 5,2 м. Это переуглубление отделяется коренным порогом от днища современного водотока, врезанного в коренные породы цоколя равнины на 1,9-2,5 м. Из этого следует, что современная долина имеет сложное строение и в своем верховье наследует фрагмент более раннего и более глубокого эрозионного вреза, чем современный. Там, где современная долина наследует более раннюю, ассимилирует и перемывает ее осадки, наблюдается увеличение содержаний полезного компонента до 4700 - 6000 г/т. Именно здесь обнаружены наиболее богатые россыпи. В современной голоценовой россыпи содержания рудных минералов уменьшаются в 2-3 раза (до 2500 г/т).

Мощность продуктивного пласта в пределах переуглубленной части водотока колеблется от 0,6-0,9 м до 1,7 м. Плотик неровный с углублениями и "карманами", к которым и приурочены максимальные концентрации танталита и колумбита. В пределах современного вреза мощность этого пласта составляет 0,4-0,6 м. Рельеф плотика выровнен.

Анализ гранулометрического состава из россыпи показал следующее. На переуглубленном участке долины водотока преобладают классы грубого, крупного и среднезернистого песка (80-90 % от всего объема пробы). М/ колеблется от 0,6 до 1,4 мм. Материал хорошо отсортирован (Ж»=1,3-

0.32 WJC-jä aotqoä

Pue. ¿> Ky> • лякщц« i.j)HiMK- ими у loMwifiHMo.foro тякотй фр:-кшш галихоп

л.'лютылъ! >.r: {.'vs.WMM.wt'-!(pn '»>1И1;1ль!Ш\( <>!.'к-жс!н:л v'uvctr.i массива Таруадкш

Усломме обочиачсни» I -j Обр. 20. Mil = 0,62 мм. S. - V 0,97/0,4 = 1,5.

<)ùp. 12. Ш = 0.5 мм. S„ = V 0.8/0.4 - 1,4.

..ZI Обр. 16.Md =0,17мм. S0=-VO.H-'O.W-* 1,9. Обр. 24. Mil ■= 1,4 мм. S„ -V 1,6/1.2 ~ 1.3.

1,6). В бортовой части переуглубленной долины, в месте ее выклинивания, резко возрастает доля мелких классов (более половины объема шлиха) Ш=0,24 мм, £с>=1,8.

На участке современного россыпеобразования гранулометрические параметры существенно меняются. В пробах преобладает класс мелкозернистого песка (до 87 %). Средний диаметр частиц (Ш) - 0,16-0,22 мм, коэффициент сортировки (&>) составляет 1,4-1,8.

Данные гранулометрического состава, средний размер обломков и коэффициент сортировки черных шлихов массива Таруаджи сведены в таблицу 7.

Таблица 7

Характеристика обломочного материала рыхлых отложений, вме-

Генетические типы россыпей Гранулометрический состав рыхлых отложения Средний размер минеральных шлихов (Ш), мм Коэффициент сортировки (За)

Элювиальные Мелкозернистый 0,1 - 0,14 1,4-2,3

Делювиально-пролювиальные Крупно- и сред-незернистые 0,35 1,5-1,6

Аллювиальные 1-го цикла Грубо- крупно- и средиезернистые 0,6-1,4 1,3-1,6

Аллювиальные 2-го цикла Мелкозернистый 0,22-0,16 1,4-1,8

Было проведено выборочное изучение шлихов-концентратов из элювия, коры выветривания, делювиально-пролювиальных и аллювиально-пролювиальных россыпей с целью определения минерального состава легкой и тяжелой фракций, сохранности и выветрелости минералов, степени коррозии и выщелачивания поверхности зерен, окатанности по 5-ти бальной шкале Хабакова, которое дало следующие результаты.

Минеральный состав легкой фракции шлихов из элювия и коры выветривания гранитов верхнего уровня представлен неокатанным кварцем, сильно корродированным со следами активного растворения и выщелачивания. В тяжелой фракции преобладают танталит-колумбит четких кристаллических форм, частично корродированых (23 %). В шлихах также

встречены касситерит, циркон, топаз, роговая обманка, гематит по пириту, бурые окислы железа и железо-марганцовистые бобовины-оолиты. Обломки зерен сильно корродированы. В углублениях присутствует буровато-красный налет окислов железа. Все зерна неокатаны, имеют остроугольные очертания. Для половины из них свойственна сильная коррозия и растворение поверхности. Подобные явления характерны для минералов кор выветривания, сформированных в результате процессов длительного гипер-генеза.

Для шлихов аллювиально-пролювиальных россыпей (участка переуглубленной долины) характерны-следующие особенности.

Легкая фракция из россыпей данного типа представлена кварцем и обломками вмещающих пород с кварцем. Обломки слабо- и средне окатаны. Тяжелая фракция представлена танталитом и колумбитом (80%) с неровной ямчатой поверхностью. В шлихах встречены также вольфрамит, гранат-альмандин, шеелит. 20% зерен покрыта бурой пленкой окислов железа. Зерна минералов хорошо и средне окатаны (2-й класс, реже -3-й). Встречаются почти идеально окатанные зерна с коэффициентом окатанно-сти 3,5; 10% зерен неокатаны, 4% - сильно корродированны.

Минеральный состав шлихов из осадков современной долины сходен с вышеописанным по составу. Отличия сосгоят в лучшей сохранности зерен (10% зерен слабо корродированы). Минералы окатаны плохо - до 1 -1,5 классов.

Основные промышленные минералы данной россыпи представлены колумбитом, танталитом и касситеритом.

Тантало-колумбит (Ре, Мл) (№>, Та)гОб представляет собой минералогически изоморфный ряд, крайними членами которого являются колумбит (Ре, Мп)М>206 и танталит (Ре, Мп) Та206. Наиболее распространен колумбит с примесью тантала (от 5 до 30%). Крайне редко встречается танталит. Блеск полуметаллический, цвет серовато-черный и буровато-черный.

В шлихах колумбит и танталит встречаются в виде неправильных об-

ломков пластинчатых или призматических зерен, серого цвета. (Рис.3). В тонких сколках минерал слабо просвечивает красновато-бурым цветом.

Касситерит. (БпОг) (см. рис. 4). В тяжелой фракции содержание данного минерала составляет около 80%. Он имеет жирный блеск, изменчивый цвет: от темно-бурого до почти черного, иногда с довольно сильно выраженным красным, розовым и желтым оттенками. Также встречаются бесцветные зерна - • серые, светло-серые. В зависимости от интенсивности окраски они бывают от полупрозрачных до непрозрачных. Для касситерита характерна пятнистость и зональность окраски. В шлихах касситерит встречается как в виде полуокатанных неправильных обломков, так и в виде сохранившихся кристаллов и их обломков. Кристаллы касситерита имеют призматический облик с пирамидальными окончаниями, хорошо сохраняются. В россыпях встречаются мелкие, вытянутые, карандашеоб-разные кристаллики касситерита.

Рис. 3. Зерна тангало-колумбита. Ув. 60х.

Рис. 4. Зерна касситерита и кварца. Ув. 60х.

Распределение аномалий тантала, ниобия и олова на изученной площади массива Таруаджи (Нигер).

На изучаемом участке массива Таруаджи из пройденных шурфов по сети 20x40 м были отобраны пробы промытые до состояния черного шлиха. «Черные шлихи» проанализированы спектральным методом. По результатам этих анализов были составлены карты распределения суммарного содержания тантала, ниобия и олова (рис.5) и карты геохимических полей основных промышленных элементов (тантал, ниобий и олово) (рис. 57). Данные карты строились с использованием программы Surfer.

Рис. 5. Изолинии суммарного содержания тантала, ниобия и олова а черных шлихах участка Таруаджи.

Рис. 7. Распределение содержаний ниобия (%) на участке Таруаджи

п*«И

Рис. 8. Распределение содержаний олова (%) на участке Таруаджи.

Анализ геохимических данных показывает, что аномальные содержания тантала концентрируются в элювиальных и аллювиально-пролювиальных россыпях; ниобий дает повышенные содержания в основном в делювиально-пролювиальных россыпях, олово - в углубленных участках аллювиальной россыпи непосредственно вдоль реки Таруаджа.

Результаты химических анализов «черных» шлихов по пяти массивам , Таруаджи ,Эльмеки и Гиссат (плато Аир), Лервей и Банки (плато Джое) приведены в диссертационной работе. Здесь приводятся только диаграмм

распределения оксидов по массивам плато Аир и плато Джое (рис.8, 9) и таблица средних содержаний оксидов в них (табл.8). Из приведенных результатов видно, что на плато Аир в россыпях преобладают повышенные значения ниобия (около 45%) с примесыо тантала (15% и выше) и меньшими количествами олова (около 30 %), которые все же представляют промышленный интерес для попутного извлечения его.

Таблица 8.

Средние содержания оксидов по массивам плато Аир и плато Джое

Пла то Массивы №.0. Та*), ТО впСЬ № РеО МоО ТЪОг ио, МЭгО КгО

1 тад- «®И! 43,255 16,74 0,806 3036 2,658 1,541 1,12 0,609 0,676 0,749 0,441 0,036

Эяь-шхи 42,872 17,194 0,58 30,21 2,887 1,538 1,21 0,414 0377 0,711 0,417 0,029

Гиссат 43,915 16,765 0,656 29,58 2МЯ 1,551 1,12 0361 0,4*7 0.831 0,431 0,029

I Лсрмй 22,46 8,2« 1.« 41,2 13 5,8 031 Э.29 гл из 0,24 0

Еаяжи 22,02 7,978 1,4 42^ 12,63 5,6 ол ЗД8 23 132 0,27 0

Распределение оксидов в пассивах ппаго Аир

О

£

■Й 'I & I 6- I -Й 1

О

э

8 2

Распределение оксидов в пассивах плато Джое.

Рис.10.

В черных шлихах плато Аир отмечается низкое содержание оксидов железа н радиоактивных элементов. Плато Джое характеризуется повышенными содержаниями олова по сравнению с ниобием и танталом (олова - выше 40 %, ниобия - 22 % и тантала -7-8 %). Также в массивах плато Джое отмечаются повышенные содержания оксидов железа и радиоактивных элементов.

Изучение радиоактивности и магнитных свойств шлихов из россыпей, сопряженных с кольцевыми комплексами Таруаджи, Эльмеки, Гиссат в Нигере и Лервей и Банки в Нигерии (всего 28 шлихов) показало, что радиоактивность не изменяется, а магнитность существенно варьирует во фракциях шлихов разных классов. Кроме того установлено, что материал шлихов с плато Джое имеет в целом повышенные значения этих характеристик по сравнению с шлихами с плато Аир. Это обусловлено относительной обогащенностью шлихов с плато Джое магнетитом, пирохлором, монацитом и ксенотимом, что подтверждается результатами химических анализов.

Средние значения магнитности и радиоактивности шлиховых проб по плато Аир и плато Джое представлены в таблице 9.

Таблица 9

Средние значения магнитности и радиоактивности шлихов из массивов плато

Плато Массив Магнитность, Х*10-3СИ Радиоактивность, у мкр/ч

Таруаджи 1,71 60 (20-100)

ё < Эльмеки 0,16 32(14-50)

Гиссат 0,5 16(12-20)

Лервей 5,16 162(148-176)

1 Банки 0,8 121 (118-124)

Положение 4. Максимальная концентрация редкометальной минерализации в бассейне р. Делини (плато Джое), происходит в зонах перегиба и выположивания продольного профиля речных долин.

Для оценки бассейна верховьев р. Делини (платоДжос) на обнаружение россыпей тяжелых минералов и выработки поисковых критериев для этого района нами был проведен морфометрический анализ рельефа и, прежде всего, речных долин, как основа для прогноза россыпной металло-носности (Колосова, 1989; 1990; 1998. Сабун, Колосова, Трофимов, 2004). Были использованы теоретически разработанные геоморфологические методы поисков россыпных месторождений полезных ископаемых, прошедшие апробацию в различных регионах Центральной Сибири, Дальнего Востока, Северо-Востока РФ, а также в ряде стран Ближнего Зарубежья и Африки (Танзания). По топографической карте Центральной Нигерии масштаба 1:100 000, нами были составлены и проанализированы карты: 1) порядков речных долин, 2) спрямленных (линейных) участков речных долин наследующих, как правило, ослабленные зоны (разломы и оперяющие их трещины, зоны повышенной трещиноватости и дробления).

Были построены и проанализированы продольные и поперечные гипсометрические профили рельефа через междуречья и долины. Составлена таблица морфометрических показателей рельефа и, прежде всего, речных долин, где возможно формирование россыпей (таблица 10).

Кроме того, составлены продольные профили разнопорядковых долин, определены оптимальные значения уклонов продольного профиля в местах возможных концентраций полезных минералов. Определялась длина рек, их порядок, километрическое падение, средние уклоны на разных отрезках днищ долин, длина возможного продуктивного участка, абсолютные высоты днищ россыпеносных долин. На профиля вынесены известные поисковые геологические выработки прошлых лет, рудопроявления, » зоны минерализации и дробления. Оценивалось положение возможных россыпей относительно «стрелы прогиба» - участка максимальной вогнутости продольного профиля водотока. «Стрела прогиба» (Маккавеев, 1955; Хмелева, 1984) разграничивает на профиле участки с разной направленностью и интенсивностью тектонических и гидрологических процессов. На продольных профилях отмечено наличие перегибов - геоморфологических ловушек, каждая из которых характеризуется определенными уклонами и длиной участка выполаживания. Выделены зоны транзита, где уклоны возрастают в десятки раз. Особое внимание при этом уделено местам сочленения резких перегибов и выполаживания продольного профиля.

Выявление перспективных участков для возможной локализации промышленных россыпей проводилось с позиций благоприятности и неблагоприятности металлогенической и геоморфологической обстановок территории.

Используя полученную комплексную полезную информацию по рельефу плато Джое, была составлена прогнозная схема с выделением перспективных участков на обнаружение промышленных россыпей. Получены следующие результаты.

Карта спрямленных участков речных долин показала сильную раздробленность территории на блоки с разной направленностью новейших тектонических движений. Наибольшая раздробленность отмечается в северо-западной части района (бассейны рек Сайвы, Биндири,Гаравы - левобережных притоков реки Делини).

Карта порядков речных долин показала многообразие типов рисунка речной сети. С точки зрения поисков россыпей наиболее перспективным является древовидный тип речных долин. К последнему отнесены бассейны рек Саивы, Манна, Биндири, Гарава; левые притоки реки Ванагу. Долины этих рек аномально широкие, сложно построенные. Отдельные звенья речг- ч систг ял как бы «насажены» друг на друга, сильно разЕствле-ны. В эт . местах возможно наличие фрагментов речных палеодолин, с которыми могут быть связаны погребенные россытти.

Анализ продольных профилей дна речных долин и их уклонов позволили наметить участки благоприятные для накопления тяжелых минералов.

В долинах 2-го и 3-го порядков россыпи локализуются в пределах долин с уклоном 0,008, редко — 0,012. Длина продуктивного участка 2500 -4000 м, редко - больше. Продольный профиль слабо вогнутый, сглаженный, местами - ступеньчатый. Длина реки равна 4500 - 13000 м. Абсолютная высота положения «головки» предполагаемой россг ли (в м) - 830; 930; 1000-1700 м.

В долинах рек 4-го - 5-го порядков на участках возможных локальных концентраций полезного компонента уклоны продольного профиля равны 0,006. Длина зоны рассеянной концентрации полезного компонента составляет 4200 м - 7000. Продольный профиль прямой. Абсолютная высота днищ долин с предполагаемой россыпью равна 860 - 870 м.

Основные морфометрические показатели рельефа бассейна реки Делини (система рек бассейна озера Чад) и возможное положение россыпей тяжелых минералов в днищах долин __ ______^ __Таблица 10

названм реки общая длина реки(м Н мах (Футы) H min (Футы Глубин: вреза днищах реки уклоны ПРОДОЛЬНО! профиля, футы метры Положим» ■ рельф« юе*стиых горных выработок поряден далии Абсолютная высота днищ россыпеносны долин (футы) Длина предполагаемого участка концентраций тяжелых минералов (М) Абсолютная высота положения головки предполагаемой росслы (Футы)

р. Делим 76500 2700 1800 900 0,012 0,004 «¡fi 2000. 1900 3000 4000 прогноз затрудне и

р. Бинди 18900 2900 2420 480 0,025 0,008 3; 4; 5 продольный профиль полого-вогнутый, слабостуленьчатый

верхний участок 4500 2900 2740 160 0,075 0,012 2; 3 2520 2740 2500 2800

нижний участок 10000 2520 2460 60 0,12 0,003 3 2520 2460 3S00 4000 2500

р.Сайва 22500 3300 2480 820 0,036 0,012 2,3;4 продольный профиль выпуклый ступеньчатый, в верховье слабо-вогнутый, на нижнем отрезке-прямой

верхний участок 11000 3300 3020 280 0,025 0,007 3160( расстояние от ио тока 4000м 2 3220 3140 | 3000 | 3190.. 3200 продольный профиль слабо вогнутый

никный отрезок 4200 26Ó0 2480 120 0,028 0,009 4 2600. 2480 4200 2600 продольный профиль прямой

Р.Мана общая 13000 3000 2500 500 0,04 0,01 2870 2540. .2550 4 продольный профиль ступеньчатый слабо вогнутый

сред исток р Mat 8500 « 2700 2500 200 0,024 0,008 продольный профиль прямой, локальные концентрации по всей длине участка

рТарам нижнее течение 7000 2500 2380 120 0,11 0,03 4 | 7000 | рассеянная концентрация полезного компонента

фрагмент карты россыпной и прогнозной метаплоносности р.Делини (Плато Джое)

В долинах рек 4-го - 6-го порядков (река Делини) возможны локальные концентрации в пределах днища на участках с уклоном 0,004. Возможно обнаружение гнездовых концентраций на аномально широкой левобережной 60-70 метровой террасе реки Делини и комплекса ее более низких террас, а также в приустьевых участках, в местах впадения левобережных притоков.

Используя полученную комплексную информацию по рельефу плато Джое и проведя анализ геологической карты и карты полезных ископаемых мелкого масштаба, нами была составлена прогнозная карта-накладка с выделением перспективных участков на обнаружение россыпей (рис 11).

Полевые методы определения содержания промышленных минералов (танталит - колумбит, касситерит) в концентратах шлихов

Существует проблема в определении тяжелых минералов россыпных месторождений полезных ископаемых представленных касситеритом, вольфрамитом, колумбитом, танталитом, ильменитом, магнетитом. Эти минералы очень сходны по некоторым внешним признакам (цвету, форме), но отличны по своему химическому составу и физическим свойствам. Определение их элементного состава с помощью химических анализов является очень трудоемким и дорогостоящим, поэтому нами была предложена упрощенная методика определения редкометальной минерализации при исследовании таковой на плато Джое (Нигерия) и плато Аир (Нигер) (Са-бун М.А., 2005).

Детально методика определения процентного содержания полезных компонентов в «черных шлихах» изложена в диссертации.

Данная методика является экспресс-методом определения количества редкометальных минералов в пробах в полевых условиях. Она была опробована в ряде стран Африки (Нигер, Нигерия, Камерун) на россыпных месторождениях. Причем, более половины проб, проанализированных по

нашей методике были проконтролированы химическими анализами в стационарной специализированной химической лаборатории Министерства минеральных ресурсов в г. Джое (Нигерия).

Этот метод является экономически эффективным полевым лабораторным методом исследования. Он требует небольших денежных затрат в сложных полевых условиях и в местах, где есть трудности с аналитической базой.

Опубликованные работы по теме диссертации

-1. Мохамед Ахмед Сабун. Сравнительная характеристика редкоме-тальной минерализации плато Джое (Нигерия) и плато Аир (Нигер).// Материалы XL научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов инженерного факультета РУДН, 2004 г. М. Издательство РУДН, С. 80-81.

-2. Сабун М. А., Колосова Г.Н., Трофимов Н.Н.. Геоморфологические методы поисков россыпей в Нигерии (плато Джое). // Материалы XL научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов инженерного фаукультета РУДН, 2004 г. М. Издательство РУДН, С. 82.

-3. Колосова Г.Н., Мохамед Ахмед Сабун. Генезис и особенности минерального состава россыпей массива Таруаджи (Нигер). // Тезисы научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МГРУ и инженерного факультета РУДН. Москва МГРУ, 2005 г. С. 1718.

-4. Мохамед Ахмед Сабун. Экспресс-метод определения тяжелых минералов и редких элементов на некоторых месторождениях Африки. // Тезисы научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МГРУ. Москва МГРУ, 2005 г. С. 17-18.

-5. Е.А. Долгинов, Мохамед Ахмед Сабун. Сводово-магматические плюмструктуры Центральной и Западной Африки и их металлогени-ческая специализация. // Тезисы научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МГРУ. Москва МГРУ, 2005 г. С. 19. -6. Колосова Г.Н., Мохамед Ахмед Сабун. Генезис и особенности вещественного состава россыпей массива Таруаджи. Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования, № 2,2005 г.

I »

!

Отпечатано в ООО «0ргсервис-2000» Подписано в печать гишобгоьъсм <94 пл.

Формат 60x90/16. Тираж {00 экз. Заказ № 2-¡/Н - ¿/7*. 115419, Москва, Орджоникидзе, 3

»24 0 92

РНБ Русский фонд

2006-4 26934

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Мохамед Ахмед Сабун Каджур

Введение.

Глава 1. Геология кольцевых щелочных комплексов плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия).jn-iiini;.

1.1. Кольцевые структуры плато Аир (Нигер).

1.1.1. Массив Таруаджи.

1.1.2. Массив Эльмеки.

1.1.3. Массив Гиссат.

1.2. Кольцевые структуры плато Джое (Нигерия).

1.2.1. Массив Лервей.

1.2.2. Массив Банки.

Глава 2. Геохимические поля кольцевых щелочных комплексов плато Аир

Нигер) и плато Джое (Нигерия).

2.1. Геохимические поля кольцевых структур плато Аир (Нигер).

2.1.1. Геохимическое поле массива Таруаджи.

2.1.2. Геохимическое поле массива Эльмеки.

2.1.3. Геохимическое поле массива Гиссагг.

2 2. Геохимические поля кольцевых структур плато Джое (Нигерия).

2 2.1. Геохимическое поле массива Лервей.,.

2.2 2. Геохимическое поле массива Банки.

Глава 3. Характеристика россыпей районов плато Аир и плато Джое

3.1. Общие сведения.

3.2. Характеристика россыпей массива Таруаджи (Нигер).

3 2.1. Элювиальные россыпи массива Таруаджи.

3.2 2. Делювиальные, делювиально-пролювиальные россыпи денудационной возвышенной равнины массива Таруаджи.

3 2.3 Аллювиально- пролювиальные россыпи массива Таруаджи.

3.2.4. Особенности минерального состава россыпей массива Таруаджи.

3 2.4.1. Минеральный состав элювия гранитов верхнего уровня.

3 2 4.2. Минеральный состав шлихов аллювиально-пролювиальных россыпей переуглубленное днище водотока; ранний цикл осадконакопления).

3 2.4.3. Минеральный состав шлихов аллювиально-пролювиальных россыпей современный "молодой" цикл осадконакопления).

3 2.4.4. Минеральный состав шлихов-концентратов из россыпи массива Таруаджи.

3.2 5. Характеристика главных рудных минералов участка Таруаджи.

3.2.6. Исследования рудных минералов рентгеноспектральным микроанализом.

3.2.7. Геохимические поля тантала, ниобия и олова на площади массива Таруаджи (Нигер).

3.2 8 Результаты химического анализа рассматриваемых участков плато Аир и Джое.

3.2.9. Радиоактивность и магнитная восприимчивость шлихов.

Глава 4. Геоморфологические методы поисков россыпей в Нигерии (плато

Джое).

Глава 5. Полевые методы определения содержания промышленных минералов (танталит - колумбит, касситерит) в концентратах шлихов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Тантал-ниобиевая минерализация и щелочные комплексы плато АИР (Нигер) и плато Джос (Нигерия)"

В настоящей работе приводятся общие сведения по геологии и минерально-сырьевым ресурсам (редкометальной минерализации) Нигерии и Нигера.

Территория республики Нигер в отношении геологии и полезных ископаемых изучена крайне слабо по ряду причин, основными из которых являются: отсутствие необходимых средств для систематического и планомерного выполнения геологических исследований; отсутствие технических средств, необходимых для проведения оценочных работ на выявленных рудопроявлениях различных типов; слабое развитие инфраструктуры страны и др.

В последние годы правительство республики Нигер принимает меры к более интенсивному развитию горнодобывающей промышленности страны. Задача состоит в том, чтобы увеличить разведанные запасы минерального сырья путем выявления новых и расширения перспектив уже известных месторождений. Решение этой проблемы непосредственно связано с выполнением комплекса научных исследований, геолого-поисковых и разведочных работ.

Что касается республики Нигерия то она характеризуется сравнительно высокой степенью геолого-геофизической изученности отдельных горнорудных районов.

Начало систематического изучения геологического строения Нигерии связано с созданием в 1903-1904гг. Южно- и Северо-нигерийской службы минерального сырья. На ранних этапах ее деятельности было открыто несколько месторождений каменного угля, олова, колумбита и известняков.

Значительный вклад в геологическое изучение страны внесли многие промышленные компании, сотрудничавшие с геологической службой или проводившие самостоятельные изыскания. Здесь можно отметить, что Нигерия в отношении геологии и полезных ископаемых хорошо изучена относительно Нигера.

С целью расширения минерально-сырьевой базы Нигера и Нигерии предусматривается выполнение проектов следующих направлений:

-выявление промышленных месторождений, а также перспективных рудопроявле-ний различных полезных ископаемых.

-осуществление геологического картирования и проведение геологоразведочных работ с целью получения более детальных, обоснованных данных о геологии и минеральных ресурсах Нигерии и Нигера.

Очевидно, что для проведения эффективных поисково-разведочных работ в пределах комплекса интрузивов, с которыми связаны колумбит, танталит и касситерит на плато 3

1 Джое (Нигерия) и плато Аир (Нигер), необходимо разработать надежные поисковые признаки и критерии, основываясь на данных геологического строения и накопленном опыте поисков редкометальной минерализации.

Департаменты геологии и минеральных ресурсов Нигерии и Нигера, при участии автора диссертации, который был главным геологом компании (Lawanwwy IND NIG LTD) приступил к оценке редкометальной минерализации на северо-востоке Нигерии (бассейн реки Делини) и плато Аир. Полученные предварительные результаты позволяют рассчитывать на успешное продолжение работ.

Целью настоящей работы является геологическое изучение кольцевых интрузий в пределах плато Аир и плато Джое, с которыми связана россыпная редкометальная минерализация, установление минерального состава россыпей и выделение перспективных участков на основе их геоморфологического анализа; предпринята попытка выявления коренных источников россыпной минерализации.

Для решения этих задач были выполнены следующие исследования

-1. определение тектонической природы центров щелочного магматизма плато Аир и Джо и изучение строения и последовательности формирования кольцевых щелочных комплексов;

-2. изучение геохимических полей и оценка коренной редкометальной минерализации, связанной со щелочными гранитами плато Джое и Аир.

-3. изучение минерального состава и типов россыпей, связанных с щелочными комплексами плато Аир и плато Джое;

-4. геоморфологический анализ площадей распространения редкометальных россыпей в пределах бассейна реки Делини (плато Джое) с целью выявления наиболее перспективных участков;

-5, разработка полевого экспресс-метода определения содержания танталита, колумбита и касситерита в черных шлихах.

Научная новизна работы заключается в обосновании:

-1. принадлежности щелочных комплексов палеозоя плато Аир и мезозоя плато Джое к магматизму «горячих точек» длительного развития; формирования кольцевых комплексов плато Джое при гомодромной направленности эпи-кратонного магматизма (вероятном перемещении очагов плавления из мантийной области в коровую область);

-2. наличия различных парагенезов коренного редкометального оруденения с разноглубинными щелочными гранитами: преимущественно колумбит-танталового с второстепенным касситеритовым в ассоциации с гипабиссальными биотитовыми гранитами палеозоя одного типа на плато Аир и преимущественно касситеритового, при подчиненном колумбит-танталовом, в ассоциации с субвулканическими гранитами нескольких типов на плато Джое;

-3. установление связи коренной минерализации и образования россыпных месторождений;

-4. на основе морфометрического анализа бассейна реки Делини выделение перспективных площадей для проведения поисково-оценочных работ.

В основу диссертации положен, материал, собранный автором во время его полевых работ в Нигере и Нигерии, проведенных в период 1996-1999 гг. от компании LAWAN-WWYIND NIG LTD. Автор посетил более 100 рудопроявлений и изучил несколько месторождений редких металлов на плато Аир и Джое. Особое внимание было уделено крупным россыпным месторождениям Лервей и Банки (плато Джое); и Таруаджи, Эльме-ки и Гиссат (плато Аир). Три последних россыпных месторождения были открыты автором.

При камеральной обработке полевого материала было описано значительное количество прозрачных шлифов и выполнено 138 химических анализа редкометальных гранитов, а также 50 химических и 42 спектральных анализов шлихов. Из рудного материала шлихов, взятых на плато Аир, выполнено 47 анализов на микроанализаторов. В Институте экспериментальной минералогии Российской Академии Наук .

Составлена карта ореолов масштаба 1:500 основных элементов (ниобий, тантал и олово) с помощью программы Surfer. Используя геоморфологические методы поисков россыпей в Нигерии (плато Джое), была составлена схема прогноза перспективных участков с выделением наиболее перспективных площадей на обнаружение промышленных россыпей.

На защиту вынесены следующие тезисы:

Тезис 1. Щелочные редкометальные эпикратонные интрузивные комплексы плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия) относятся к главным фазам магматизма длительно функционировавших "горячих точек" Центральной Африки.

Тезис 2. В многофазных палеозойских комплексах Аира в основном щелочные био-титовые граниты несут редкометальное оруденение (Nb, Та, Sn), тогда как в юрских интрузивных комплексах плато Джое редкометальное оруденение (Sn, Nb, Та) связано практически со всеми генерациями щелочных гранитов.

Тезис 3. С гранитным массивом Таруаджи связаны полигенетические колумбит-тан-талитовые (с касситеритом) россыпи ближнего сноса (элювиальные коры выветривания, делювиально-пролювиальные, аллювиально-пролювиальные), которые формировались в течение двух эрозионных циклов и характеризуются различной степенью окатанности, сортировки и концентрации рудных минералов.

Тезис 4. Максимальная концентрация редкометальной минерализации в бассейне р. Делини (плато Джое), происходит в зонах перегиба и выположивания продольного профиля речных долин.

Основные положения работы были доложены в материалах научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, тезисах конференций. М.; РГГРУ (2005 г.) и инженерного факультета РУДН (2004-2005 г.).

Во время полевых работ большую помощь автору оказали геологи Министерства геологии и минеральных ресурсов Нигера, работники посольства Нигерии в Москве.

При обработке материала автор пользовался постоянными консультациями профессора А.В. Дружинина, профессора Долгинова Е.А. доцентов Кропачева С.М., Дьяконова В.В., Рычкова А.И., заведующего лабораторией минераграфии Саенко А.Г. Всем перечисленным коллегам автор выражает искреннюю благодарность.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору Н.Н. Трофимову и консультанту Г.Н. Колосовой за огромную и постоянную помощь и поддержку, оказанную ему на всех этапах подготовки работы.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Мохамед Ахмед Сабун Каджур

Выводы.

-1. На плата Аир, в пределах изучавшихся кольцевых структур наблюдается тесная связь рудной минерализации с щелочными биопповыми гранитами последней фазы внедрения. Породы комплексов имеют четкую редкометальную специализацию (тантал-ниобий). Оловянная минерализация имеет подчиненный характер.

-2. На плато Джое нет четкой связи обогащения рудной минерализацией определенных пород кольцевых комплексов. Породы всех фаз внедрения достаточно обогащены рудными элементами, особенно оловом. На фоне общей "рудной зараженности" данных пород, все-таки наблюдается повышенное их содержание в рибекиювых гранитах, образовавшихся в последнюю фазу внедрения.

-3. Особое внимание обращает на себя обогащение интрузивных пород изучавшихся кольцевых структур плато Джое редкометальной минерализацией.

-4. По результатам геохимических исследований, на плато Аир (Нигер) добыча ниобия и тантала перспективнее из кольцевых массивов, которые были рассмотрены в предыдущей главе данной работы. Это массивы Таруаджи, Эльмеки и Гиссат, т.е. массивы существенно тангал-ниобиевой специализации.

-5. Кольцевые массивы плато Джое (Нигерия) - Лервей и Банки имеют существенно оловянную спецификацию и поэтому являются наиболее перспективными для добычи на них олова

-6. Массивы плато Аир (Таруаджи, Эльмеки и Гиссат) являются редкометальными с существенной примесью олова, а массивы плато Джое (Лервей и Банки) - оловоносными со значительным количеством ниобия.

Таким образом, кольцевые массивы обоих плато Аир и Джое являются перспективными объектами для добычи тангало-ниобагов с попутным извлечением касситерита - Аир и касситерита, с попутным извлечениями тантало-ниобагов, ^Джос.

Обращают на себя повышенные значения, в пределах рассмотренных комплексов, меди и молибдена Для выяснения их промышленной ценности требуются дополнительные исследования.

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РОССЫПЕЙ РАЙОНОВ ПЛАТО АИР И ПЛАТО ДЖОС

3.1. Общие сведения

Основными районами, где производилась и производится добыча тантало-колумбита и касситерита из россыпей, являются плато Джое и Баучи (Нигерия) и плато Аир (Нигер). Протяженность россыпей составляет 5-10 км, содержание касситерита в них колеблется в пределах 160 - 1200 г/м3 рыхлых отложений. Основные концентрации приурочены, главным образом, к нижним их горизонтам. Запасы россыпей определяются в сотни и первые тысячи тонн при среднем содержании касситерита 400 - 500 г/м и более. Коренными источниками касситерита россыпей являются оловоносные пегматиты и гранитоиды комплекса "молодых гранитов" (170 млн. лет) на плато Джое и 230 млн. лет - на плато Аир. Среди россыпных месторождений олова на плато Джое известны как молодые россыпи, образовавшиеся в кайнозое, так и древние россыпи, образовавшиеся после формирования кольцевых структур. Основное промышленное значение имеют молодые россыпи. В начальный период добычи (1909 г.) разрабатывались только аллювиально-пролювиаль-ные россыпи, а в последние годы касситерит совместно с колумбитом добываются из делювиально-элювиальных отложений и кор выветривания гранитов. Эти отложения часто перекрыты молодыми лавами. Основная часть запасов олова Нигерии сосредоточена на плато Джое, где наиболее значительными месторождениями являются Букуру, Лервей, Банке, Форум, Роп-Тенти, Рукумба, Ниги, Абуджа, Насарава, Акванга, Эгбе и другие.

Добыча колумбита в Нигерии в настоящее время осуществляется главным образом из россыпей попутно с касситеритом. Соотношение касситерита и колумбита обычно составляет от 3:1 до 5:1 соответственно.

Колумбит кор выветривания и аллювиальных россыпей отличается повышенным содержанием (7-10 %) пентоксида тантала, среднее содержание которого в коре выветривания составляет 0,002-0,009 %, а местами - до 0,02%, а в россыпях - 0,03-0,05 %.

В Нигере самым крупным носителем аллювиальных, делювиальных, пролювиальных и элювиальных металлоносных россыпей является плато Аир. В Нигере, как и на плато Джое (Нигерия), россыпи образуются за счет выветривания биотитовых "молодых" альбитизированных колумбитоносных гранитов. Запасы этих россыпей огромны и оцениваются в 200 тыс.т пяти-окиси ниобия и 70 тыс. т олова. Процессы выветривания здесь начались с третичного времени. Наиболее важные росспи на плато Аир расположены на 5-ти массивах (Таруаджи, Эльмеки, Гиссат, Агалак и Интанок). Россыпи образуют полосу протяженностью 100-160 км и шириной в 4-5 км. Оруденение распределено неравномерно. Среди россыпных месторождений выделяют элювиальные, делювиальные, аллювиальные и аллювиально-пролювиальные. Мощность аллювиальных отложений в мелких реках не превышает 1,5 м, а в крупных -достигает 6 м. Максимальные концентрации рудных минералов в россыпях плато Аир приурочены к пласту гравия и мелкой гальки, расположенного под слоем песка. Концентрат россыпей в среднем содержит 70 % колумбит-танталита и 29 % - касситерита. Запасы месторождения Таруаджи считаются очень большими.

Как показывает практика, добыча полезных минералов из россыпей экономически более эффективна, чем из скальной горной породы и требует меньше затрат труда.

Россыпи формируются в результате разрушения коренных источников процессами денудации, выветривания и перемещения рыхлого материала, включающего полезный компонент, различными рельефообразующими процессами. Предпосылки и условия формирования россыпей

Для того чтобы сформировалась россыпь, необходимы следующие предпосылки (Билибин Ю.А., 1956; Воскресенский С.С., 1985):

-1. наличие коренного источника,

-2. денудация, вскрытие и разрушение коренного источника,

-3. сепарация и сортировка полезного компонента агентами денудации.

Формирование россыпи происходит в определённых геолого-тектонических, металлогенических, физико-географических и геоморфологических условия от которых зависит возникновение и эволюция россыпей.

Схема образования россыпи показана на рисунке 20.

По данным ряда исследователей (Билибин Ю.А., 1956; Воскресенский С.С., 1985; Щлиаенко Э.Т., 1978 и др.), россыпные месторождения в зависимости от геолого-тектонических и геоморфологических условий могут быть перемещенными (аллювиальные, делювиальные, морские, эоловые) и не перемещенные - элювиальные. Минералы, формирующие россыпи, обладают обычно высоким удельным весом, химической устойчивостью и прочностью (Кухаренко А.А., ОсовецкийБ.М., 1985; Трофимов Н.Н., Дьяконов В.В., 2003). По данным многих исследователей, они могут концентрироваться без перемещения и формировать на водораздельных пространствах элювиальные (несортированные) или под действием флювиальных (водных) факторов образовать сортированные россыпи (Трофимов B.C., Воскресенский С.С., 1985), где полезный компонент в результате дифференциации по крупности и удельному весу обычно концентрируется в нижней части россыпи (Билибин Ю.А., 1979; Лунев Б.С., Осовецкий Б.М., 1966; Лунев Б.С., Осовецкий Б.М., Уткин Р.Е., 1980).

Элювиальные россыпи (Трофимов B.C., 1960; Палипенко Э.Т., 1978; Воскресенский С.С., 1985) локализуются на вершинных поверхностях междуречий, поверхностях выравнивания, водоразделах, платообразных участках рельефа.

На пологих склонах, прилегающих к возвышенностям, формируются делювиальные россыпи; на крутых - коллювиальные.

Делювиально-пролювиальные, пролювиальные россыпи формируются в долинах временных водотоков ("сухие" русла рек), в шлейфах подножий горных гряд и конусах выноса мелких речек и логов.

Рис.2.0.Схема образования россыпей (по С.С.Воскресенскому, 1985). *

Аллювиальные россыпи формируются в речных долинах разного порядка (III-VIII и выше. Наиболее богатые россыпи обычно приурочены к долинам 4-7 порядков). Среди россыпей этого типа выделяются русловые, косо-вые, пойменные (долинные), террасовые (поднятые и опущенные, погребенные), широких аллювиальных равнин и т.д. (Воскресенский С.С., 1985; Кар-ташов И.П., 1965; Чистяков А.А, 1978; Шило Н.А.,1981). Особенности локализации россыпей разных генетических типов показаны в таблице 10.

Заключение

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы.

-1. Природа внутриплутонного магматизма, свидетельствует о том, что молодые «горячие точки» литосферы возникают не спонтатанно, а на завершающих этапах длительной эволюции вулканокупольных структур, развивающихся сотни миллионов лет в однотипном эндогенном режиме.

Длительность фиксированного в пространстве магматизма повышенной щелочности на континентах, в частности в Африкано-Аравийском регионе (плато Аир и плато Джое), явилась причиной сосредоточения связанного с ним разновозрастного редкометального оруденения (Sn, W, Та, Nb, Li, Be и TR) в отдельных центрах. Положение таких металлогенических аномалий во многих случаях может определяться по локализации кайнозойского, отчасти палеозойского и мезозойского магматизма «горячих точек», завершающего развитие устойчивых рудно-магматических систем.

-2. Формирование массивов плато Аир (Нигер) и плато Джое (Нигерия) связано с периодом активизации фундамента панафриканской платформы в конце позднего протерозоя.

На плато Джое состав магматических пород характеризуется сложным дифференцированным составом, который изменяется от порфировых гранитов до рибекитовых. Возраст их датируется от триаса до верхнего мела. Здесь также широкое развитие получили вулканогенные породы: ранние риолиты, редко - поздние риолиты, базальты, туфы и туфобрекчии.

На плато Аир состав магматических пород изменяется от порфировых гранитов до сиенитов пермского возраста. Вулканогенные породы имеют ограниченное развитие, что связано с более сильно проявленными эрозионными процессами.

В составе магматических пород кольцевых массивов обоих плато присутствуют щелочные биотитовые граниты.

-3. На плато Аир, в пределах изучавшихся кольцевых структур наблюдается тесная связь рудной минерализации с щелочными биогитовыми гранитами последней фазы внедрения. Породы комплексов имеют четкую редкомегапьную специализацию (тантал-ниобий). Оловянная минерализация имеет подчиненный характер.

На плато Джое нет четкой связи обогащения рудной минерализацией определенных пород кольцевых комплексов. Породы всех фаз внедрения достаточно обогащены рудными элементами, особенно оловом. На фоне общей "рудной зараженности" данных пород, все-таки наблюдается повышенное их содержание в рибекитовых гранитах, образовавшихся в последнюю фазу внедрения.

-4. Кольцевые массивы плато Джое (Нигерия) - Лервей и Банки имеют существенно оловянную спецификацию с повышенными содержаниями тантала и ниобия, а в массивах плато Аир - Таруаджи, Эльмеки и Гиссат редко-метальная минерализация преобладает над повышенной оловянной минерализацией. Таким образом, кольцевые массивы обоих плато Джое и Аир являются перспективными объектами для добычи на них: олова с попутным извлечением: тантала и ниобия - на плато Джое и добычи тантала и ниобия на плато Аир с попутным извлечением олова.

-5. В пределах массива Таруаджи (плато Аир) впервые выявлены промышленные полигенетические танталито-колумбитовые россыпи ближнего сноса.

На основе гранулометрического и минералогического анализов шлихов были выявлены россыпи: элювиальные и кор выветривания, делювиально-пролювиальные и аллювиально-пролювиальные.

-6. Анализ распределения мощностей аллювиально-пролювиальных осадков, степени сохранности зерен шлихов и их окатанности позволил выявить фрагмент переуглубленнного днища долины реки Таруаджи, более раннего цикла осадконакопления, чем современный. К этому участку приурочены наибольшие концентрации полезного металла реки Таруаджи.

-7. На плато Джое россыпи в речных долинах локализуются в пределах низкогорного и переходного к среднегорному типу рельефа на абс. высотах ^ от 800 м до 1200 м. Они непосредственно связаны с интрузиями гранитоидов, располагаясь на их периферии.

-8. Выявленная максимальная концентрация линейных (спрямленныъх) отрезков речных долин на небольшой площади в северо-западной части плато свидетельствует о сильной его раздробленности и трещиноватости (зоны возможной рудной минерализации). Положение россыпей контролируется и совпадает с линейными участками днищ речных долин, наследующих зоны трещиноватости и дробления.

-9. Специализированный геоморфологический анализ рельефа и его мор-фометрических показателей позволил в речных долинах второго — шестого порядков выявить участки, благоприятные для формирования россыпей.

Возможно обнаружение россыпей в аллювии аномально широких террас р. Делини.

-10. Анализ топографии рельефа левобережья р. Делини выявил в верховьях рек низкого порядка расширенные участки, где возможно нахождение кор выветривания и «брошенных» речных долин доплейстоценового времени.

Ф -11. Перечисленные выше данные могут быть использованы как поисковый критерий в сходных геолого-геоморфологических и минерагенических обстановках. Такие работы на плато Джое и плато Аир проведены впервые и требуют дальнейшей детализации и доизучения.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Мохамед Ахмед Сабун Каджур, Москва

1. АБРАМОВ А.В., РЯХОВСКИЙ В.М., МИРОНОВ Ю.В. Петрохимическиетипы магматических пород ложа океана и закономерности их размещения, -Бюл,МСИП,Сер. Геол. 1985,т.60,вып. 1 ,с. 18-27.

2. АРИСТАРХОВА Л.Б. Морфоструктурный анализ аэрокосмических снимков и топографических карт. Изд-во МГУ, 2000.

3. АНАНЫВА Э.Г. Литолого-минералогический анализ при геоморфологических исследованиях. Смоленск- Москва, 1998.

4. БАРСУКОВ В.Л., КОГАРКО Л.Н., РОМАНЧЕВ Б.П. физико-химическиепараметры дифференциации щелочно-базальтоых магм островов Южной Атлантики.Геохимия, 1981, № 12,с. 1816-1843.

5. БАРАННИКОВ А.Г. Геология и разведка россыпных месторождений

6. Учебное пособие). Свердловск, 1984,74 с.

7. БАРКОВ А.С. физическая география частей света. Африка. М: Учпедгиз,1953.

8. БИЛИБИН Ю.А. Основы геологии россыпей.М.: АН СССР, 1955.

9. БЫХОВСКИЙ Л.З. и др. Геологические критерии поисков россыпей.1. М.,1981, 253 с.

10. ВОСКРЕСЕНСКИЙ С.С. Геоморфология россыпей. М.,Изд-во МГУ,1985,253 с.Лw 10. Геологический словарь. Т. 1,2. М: Недра, 1978.

11. Геология оловянных россыпей СССР, их поиски и оценка. Подред.С.Ф.ЛУГОВА.М, 1979.

12. ГРИГОРЬЕВ Н.П., ХМЕЛЁВА Н.В. Транспорт и дифференциация некоторых россыпных компонентов в пределах гидросети континента. В кн.: Механическая диссеренциация твердого вещества на континенте и шельфе. М.: Изд-во МГУ, 1978, с.28-41.

13. ДОЛГИНОВ Е.А. Доккембрийская история материков и глобальный тектогенез. ВИНИТ. Итоги науки, и техники. Сер. Общая геология, 1982, вып.15, с135.

14. ДОЛГИНОВ Е.А. Системы рассредоточенных и сосредоточенных разломов как отражение ведущих эндогенных режимов в регионах докем-брийокой стабилизации. В кн.: Разломы глубокого заложения. М.: Изд-во ун-та Дружбы народов им. П.Лумумбы, 1984,с 33-43.

15. ЗАХАРОВА Е.М. Шлиховые поиски и анализ шлихов. М.: Изд-во МГУ,1960.

16. ИЦИКСОН М.И. Шлиховое опробование при геологической съёмке и обзорных поисках. М.: Госгеолиздат, 1953. 60 с.

17. КАЛИНКО М.К. Распределение "тяжелых" минералов во фракциях раз-Щ личного диаметра и влияние этого фактора на точность минералогических анализов. -Докл.АН СССР, 1948,т.16,№5,с.681-683.18