Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Центрально-Азиатская фосфоритоносная провинция

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Осокин, Петр Васильевич, Улан-Удэ

^Х^ " '0 с? / . - А

российская академия наук

сибирское отделение геологический институт

На правах рукописи

ОСОКИН Петр Васильевич

ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКАЯ ФОСФОРИТОНОСНАЯ ПРОВИНЦИЯ (СТРАТИГРАФИЯ И ФОСФОРИТОНОСНОСТЬ)

Специальность 04.00.01 - общая и региональная геолог ия

I,

ДИССЕРТАЦИЯ в #йде научного доклада ~

на соискание ученой степени доктора геолог,о-минералогичес&их наук

Улан-Уда

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В.Г.Беличенко Институт земной коры СО РАН, г, Иркутск

доктор геолого-минералогических наук В.ГГ.Исаев Иркутский государственный университет, г. Иркутск

доктор геолого-минералогических наук Э.А.Еганов Объединенный институт геолоГйи, гёофизики и минералогии СО РАН, г. Новосибирск

Ведущая организация; Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики ? "К минерального сырь».

Защита состоится « заседании специализи земной коры СО РАН ь Адрес: 664033, г. Иг;

г. в

часов на

.01 при Институте

С диссертацией в г библиотеке ИЗК СО

¡сно ознакомиться в

Диссертация в виде н 1999 .

Ученый секретарь специализированного совета кандидат геолого-минералогических наук

Ю.В.Меньшагин

введение

Центрально-Азиатская фосфоритоносная провинция (ЦАФП) находится в центре Азиатского материка, охватывая территорию от южного побережья озера Байкал до восточного окончания хр. Гобий-ский Алтай (94-110° в.д. и 45-52° с.ш.), протягиваясь в юго-восточном направлении на 2000 км при ширине 90-240 км. Она занимает срединное положение между Северо-Китайской (платформенной) и Алтае-Саянской (геосинклинальной) фосфоритоносными провинциями (рис.1). Указанное название для провинции впервые использовано монгольским геологом Ж. Бямба в 1991 г. при классификации фосфо-ритоносных площадей Монголии без включения в ее контур юго-восточной части Восточного Саяна.

., ; а. Схема размещения фосфоритоносных провинций (бассейнов) в Азии

Среднеазиатская; II - Алтае-Саянская; НГ - Центрально-Азиатская; IV - Лено-• : V •• Таримская?; VI - Северо-Китайская; VII - Янцзы; VIII - Араваллий-ГХ - Мадрасская; X - Вьетнамский.

1 '

-Ь Зи

а.

112 I_____}3

! - платформы, выступы, глыбы АЯ-РЯ; 2 - складчатые структуры каледонид; 3 -структуры герцинид, мезозоид; 4 - 3-С плита.

Изучение провинции началось после открытия Хубсугульского фосфоритоносного бассейна (1964-66 гг.). Расширение фронта крупномасштабных съемочных, поисковых, ревизионно-тематических и других работ (1970-75 гг.) привело к установлению фосфоритовых месторождений в юго-восточной части Восточного Саяна (Россия), а в дальнейшем в юго-западной и юго-восточной Монголии (1984-90 гг.). Автор принимал непосредственное участие в работах всех указанных периодов времени и во всех регионах.

В процессе проведенных геологических работ получен обширный фактический материал по фосфоритовым месторождениям, осадочным отложениям докембрия, кембрия и другим геологическим аспектам. Результаты ранних (1964-75 гг.) исследований отражены в разрозненных публикациях и производственных отчетах, мало доступных для широкого круга исследователей.

Актуальность работы. Крупные обобщающие работы (1970-85 гг.) об особенностях фосфоритоносности рассматриваемой территории касались главным образом Прихубсугулья и Восточного Саяна (Зайцев, Ильин, 1970; Бямба, 1972; Волков и др., 1972; Ильин, 1973; Осокин, 1980, 1991, 1993 и др.). С тех пор накопился новый обширный материал, уточняющий особенности геологического развития фосфо-ритоносных районов, возраст фосфатного оруденеиия, стратиграфическое распределение продуктивных горизонтов, способы осаждения и концентрации фосфора, а также данные по вещественному разнообразию фосфоритовых руд, их геохимическим характеристикам, количественному и качественному распределению запасов. Все это говорит об актуальности качественно нового обобщения и осмысления материалов для познания общих закономерностей и условий образования древних пластовых фосфоритов. Решение этой проблемы имеет не только фундаментальное значение, но и позволяет более обосновано планировать направление геологоразведочных работ на агрохимические и другие виды сопутствующего фосфоритам минерального сырья Сибири и Монголии.

В настоящем докладе целенаправленно обобщены результаты многолетних (1966-1998 гг.) исследований автора, а также других ис: следователей, прямо или косвенно касавшихся фосфатной геологии по характеризуемой территории и прилегающим регионам (Беличенко, 1995; Бутов, 1996; Бямба, 1970, 1984, 1987; Дергунов, 1989; Доржнам-

жа, 1987; Еганов, 1988; Ильин, 1982-1990; Коробов, 1980: Московский и др., 1993; Розанов, 1985; Розанов, Жегалло, 1992; Хераскова, Самыгнн. 1992; Хоментовский и др., 1987 и многие другие).

Цели и задачи работы. 1. Обобщение результатов исследований фосфатоносности позднедокембрийских - кембрийских отложений ЦАФП. 2. Установление тектоно-геологических особенностей размещения фосфатоносных отложений". 3. Раскрытие закономерностей стратиграфического и пространственного распределения промышленных скоплений фосфоритов. 4. Литолого-фациальный анализ фосфо-ритоносных отложений. 5. Реконструкция палеотектонических и палеогеографических обстановок фосфатонакогшения. 6. Характеристика вещественного разнообразия фосфоритовых руд, их качественное и количественное распределение на территории ЦАФП. 7. Оценка перспектив провинции на открытие новых фосфоритоносмых площадей.

Методы исследований. Комплекс исследований, проведенных автором, включает региональное и крупномасштабное геологическое картирование; широкий спектр литолого-стратиграфических, форма-ционных и прогнозно-минерагенических исследований; анализ результатов поисков, оценки и разведки (в том числе и детальных) фосфоритовых месторождений, изучение вещественного состава руд.

Понятийные значения. В работе приняты следующие значения употребляемых терминов. Ф о с ф о р и т о н о с н ы й бассейн - геологическая палеоструктура (палеобассейн), характеризующаяся определенным рядом геологических формаций, обязательным членом которого является фосфоритоносная формация с промышленными концентрациями фосфатного материала: Фосфоритоносный рай он - часть фосфоритоносного бассейна, отличающаяся какими либо особенностями геологического строения, разнотипностью или разно-возрастностью фосфатного оруденения. Территория с широко распространенными фосфатсодержащими отложениями, но с неизвестными промышленными концентрациями фосфора из-за недостаточной изученности. Фосфоритоносная формация - геологическая формация с которой известны промышленные или близкие к ним скопления фосфатного материала (фосфоритов). Фосфо-рит о н о с н а я провинция- обширный регион включающий ряд структурных элементов земной коры, среди которых выделяются структуры (палеобассейны) характеризующиеся фосфатной минерализацией, образовавшейся в течение одной или нескольких эпох фосфа-тоотложения.

В целях сокращенное™ длинного определительного слова ф о с ф о- р ит о н о с н ы й в работе местами применяются слова: фосбас-сейн, фосрайон, фоспачка и другие с приставкой фос.

Защищаемые положения. 1. Широкое распространение в северовосточной части Центрально-Азиатского складчатого пояса поздне-докембрийских - кембрийских карбонатных отложений, вмещающих крупные скопления фосфоритов и фосфатсодержащих пород, позволяет классифицировать эту часть пояса как высоко фосфоритоносную территорию и выделить ее в Центрально-Азиатскую фосфоритоносную провинцию (ЦАФП).

2. Верхний структурный этаж выделяемый над палеомикрокон-тинентами в пределах провинции повсеместно состоит из трех комплексов: а) терригенного или эффузивно-вулканогенно-терригенного; б) карбонатного (карбонатная фосфоритоносная надформация) и в) терригенно-флишевого. Карбонатная фосфоритоносная надформация является крайним членом латерального формационного ряда, в составе которого установлены также (в сторону крупных глубоководных областей опускания) карбонатная флишевая формация.

3. Фосфоритоносная карбонатная надформация имеет венд-кембрийский возраст и состоит из ряда формаций, связанных между собой сложными фациальными переходами. В северной части ЦАФП установлен следующий вертикальный формационный ряд (снизу вверх): доломитовая -» известняковая -» доманиковая. В южной части характерен ряд (снизу вверх): кремнисто (кварцито)-известняковая -» кремнисто-доломито-известняковая —» терригенно-известняковая.

Поперечный профиль карбонатной фосфоритоносной надформа-ции (алданский и ленский надъярусы нижнего кембрия) представлен формациями всех трех основных литолого-фациальных зон полной модели области карбонатонакопления: прибрежно-отмельной, склона карбонатной постройки, впадин и подошвы склона.

4. Промышленные фосфориты слагают выдержанные горизонты (пачки) в средней, верхней частях доломитовой формации или приурочены к локально развитой кремнисто-доломито-известняковой формации. Выявлено два стратиграфических уровня промышленной фосфатоносности: менее продуктивный вендский и высоко продуктивный кембрийский. Фосфориты вендского уровня характеризуются однородным вещественным составом. Кембрийские фосфориты отличаются различным , составом, многообразными структурно-текстурными признаками и разнообразным парагенетическим составом пород продуктивных горизонтов.

5. Формирование месторождений происходило в обстановке общего интенсивного погружения в пределах относительных поднятий, находившихся в области восходящих глубоководных течений (апвеллйнга). Наиболее крупные промышленные запасы фосфоритов формировались в верхней части подводного склона карбонатных по-

строек, менее крупные - в переходной части к отмельно-барьерной зоне. Реальные перспективы наращивания запасов фосфоритовых руд и прогнозных ресурсов четко определяются в Хубсугульеком, Окино-Китойском и Дзабханеком районах, в которых намечены конкретные площади различной степени перспективности.

Научная новизна. 1. Выполнено теоретическое обобщение геологических материалов по фосфоритоносносТи венд-кембрийских отложений обшйрной территории Монголии, Восточного Саяна, выделенной под названием Центрально-Азиатской фосфоритоносной провинции. 2. Отстаивается позиция размещения наиболее продуктивных (северных) бассейнов и районов провинции в краевой части Сибирского континента, деструктированного в позднем докембрии - раннем палеозое рифтогенными зонами. Фосфоритоносные бассейны и районы других частей провинции возникли на отдельных микроконтинентах, выступах, размещенных в центральной части Палеоазиатского океана.

3. Установлены закономерности пространственного, стратиграфического, временного и фациально-формационного распределения фосфорной минерализации. 4. Наблюдаемая разобщенность полей выходов карбонатной фосфоритоносный надформации является первичной и обусловлена формированием пород надформации на изолированных шельфах поднятий (выступов, микроконтинентов) наподобие современных карбонатных банок. 5. Впервые изучены гляциаль-ные, марино-гляциальные признаки происхождения горизонтов мик-ститовых пород, находящихся в основании фосфоритоносный карбонатной надформации и в основании главного продуктивного горизонта. 6. Дана новая фациальная интерпретация формирования промышленных запасов фосфоритов и указаны районы и площади различной степени перспективности.

Практическое значение. Выделение ЦАФП значительно расширяет перспективы для создания базы добычи агрономических руд для восточной части Российской Федерации и Монголии. Вещественно-качественная характеристика фосфоритовых руд ряда месторождений Хубсугульского и Окинско-Китойского районов позволяет наметить объекты для промышленных разработок с целью использования в производстве минеральных удобрений. Устойчивые парагенезисы фосфоритов с проявлениями Мп, Ре, V, РЗЭ значительно расширили перспективы поисков крупномасштабных комплексных месторождений указанных полезных ископаемых в пределах ЦАФП. Установленные закономерности размещения полезных ископаемых осадочного ; генезиса позволяют улучшить точность прогнозирования как для обширной территории Центрально-Азиатского складчатого пояса, так и других регионов. ; . .

Фактический материал. Настоящая работа является итогом многолетних разнообразных исследований автора в регионах Восточной Сибири, Северной и Юго-Восточной Монголии, Хубсугульского, Окино-Китойского и Дзабханского бассейнов. Все научные построения, выводы, морфометрические и качественные характеристики продуктивных горизонтов, пластов фосфоритовых руд и многое другое базируется на большом фактическом материале. Выявлено множество новых пунктов нахождения фауны, флоры, использованы данные колонкового бурения (более 150000 пг.м керна), горных (открытых и подземных) выработок (более 500000 м3); данные разнообразного комплекса геофизических (около 20 видов) и химико-аналитических исследований (более 50000 различных анализов, определений, технологических проб и пр.).

Исследования проводились в рамках плановых производственных и тематических заданий ПГО "Бурятгеология" (с 1957 по 1979 гг.) и совместных работ ГО "Зарубежгеология" МИНГЕО СССР и Министерства геологии и горнорудной промышленности МНР (1964-67 гг. и 1981 -85 гг.). С 1979 г. до настоящего времени исследования автора проводятся в Геологическом институте СО РАН в рамках заданий ГКНТ СССР: "Стратиграфия позднекембрийских и раннепалеозой-ских отложений Забайкалья и стратиформные месторождения" (198085 гг.), и планов НИР СО РАН, "Изучение палеогеодинамических режимов Центрально-Азиатского подвижного пояса и зон его сочленения с Сибирским "кратоном" (1991-1995), "Эволюция осадочных бассейнов и экосистем южного обрамления Сибирской платформы (рифей - фанерозой)" (1996-98 гг.). В 1987 г. проводились научно-тематические работы по изучению стратиграфии фосфоритоносных бассейнов Монголии в составе Советско-Монгольской геологической экспедиции Академии наук СССР и МНР, а с 1988 по 1991 годы про-гнозно-минерагенические исследования ХФБ.

Апробация работы. Различные положения работы выносились на обсуждение более чем 15 международных, всесоюзных и региональных симпозиумов, совещаний, конференций. Наиболее значительные из них: Проект ЮСР. 224 "Бассейны черносланцевой седиментации и связанные с ними полезные ископаемые", 1991 г. (Новосибирск, СССР); IV объединенный международный симпозиум по проблемам прикладной геохимии, 1994 г. (Иркутск, Россия); Международный симпозиум по геологической и минералогической корреляции в сопредельных районах Китая, России и Монголии, 1996 г. (г. Манчжурия, КНР); Научная конференция, посвященная 20-летию Совместной Советско-Монгольской геологической экспедиции АН МНР и АН СССР (МНР, Улан-Батор, 1987); IV научная конференция 'Теология и металлогения Восточной Монголии и сопредельных территорий»

POGWIMURA»!

'.ГОСУДАРСТВЕН йИБЛ'ИОТЙСА

(МНР, Улан-Батор, 1991 г.). Всесоюзные конференции, совещания, -.. семинары: "Условия образования геосинклинальных фосфоритов" (КазССР, Каратау, 1970); "Сырьевая база фосфоритов СССР" (КазССР, Алма-Ата, 1973); "Проблемы прогноза, поисков и разведки месторождений неметаллических полезных ископаемых" (Казань, 1986); Вещественный состав фосфоритов" (Новосибирск, 1977); IV Всесоюзное совещание "Проблемы геологии фосфоритов" (Эстония, Таллинн, 1988); 1-е Всероссийское металлогеническое совещание "Металлогения складчатых систем с позиции тектоники плит" (Екатеринбург, 1994). Н-ое Всероссийское металлогеническое совещание "Металлогения, нефтегазоносность и геодинамика СевероАзиатского кратона и орогенных поясов его обрамления (Иркутск, 1998); Региональные совещания: "Литология и осадочные полезные ископаемые докембрия Сибири и Дальнего Востока" (г. Хабаровск, 1972); 3-е региональное научно-практическое совещание по проблемам комплексного развития производительных сил Бурятской АССР (Улан-Удэ, 1979); "Надвиги и шарьяжй платформенных и складчатых областей Сибири и Дальнего Востока и их металлогеническое значение" (Иркутск, 1992). Проблемы геологии и освоения минерально-сырьевых ресурсов Восточной Сибири". Юбилейная конференция в честь 80-тия Иркутского госуниверситета и 110-тия государственной геологической службы Восточной Сибири (Иркутск, 1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 50 работ, в числе которых 3 коллективных монографий. Издано 11 различных карт: геологических; специализированных тематических, минерагени-ческих, полезных ископаемых, прогнозных, геолого-экономической оценки по территории Восточной Сибири, Восточных Саян, территории СССР. Масштаб карт от 1:4 ООО ООО до 1:10 ООО.

Создание предлагаемой работы немыслимо без тесного сотрудничества с коллегами и товарищами по совместной работе, с котор