Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Закономерности формирования и размещения континентальных бокситов

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

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Шибистов, Борис Всеволодович

Список иллюстраций в тексте.

Список таблиц в тексте.

Часть 1. Текст

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Латериты и континентальные бокситы - полигенетическая группа рудно-геологических формаций.

1.1. Развитие представлений о генезисе латеритов и континентальных бокситов.

1.2. О возрасте латеритов и бокситов.

1.3. Ступени «эволюции» бокситоносных латеритов континентальных областей.

Глава 2. Бокситоносные латериты верхнего уровня.

2.1. .Формация коры выветривания.

2.1.1. Латеритные бокситы Южного Вьетнама

2.1.2. Формация латеритной коры выветривания Западной Африки.

2.1.3. Примеры экстралатеритов в других регионах современных тропиков.

2.2. Осадочная бокситоносная формация гумидного типа

2.2.1. Осадочные бокситы и латериты морфоструктуры Дебеле

2.2.2. Осадочные бокситы и латериты центральных районов Гвинеи.

2.2.3. Бокситоносный район Боке (северо-западная Гвинея).

2.2.4. Бокситоносный район Боэ (Республика Гвинея-Бисау).

2.2.5. Примеры осадочных латеритных бокситов

- других стран современного тропического пояса.

2.3. Бокситоносные латериты верхнего уровня Сибирской платформы.

2.4. Генезис и развитие бокситоносных латеритов верхнего уровня.

Глава 3. Бокситоносные латериты среднего уровня.

3.1. Бокситоносный район Киндия (юго-западная Гвинея).

3.2. Бокситоносный район Дебеле (юго-западная Гвинея).

3.3. Бокситоносный район Боэ (Гвинея-Бисау).

3.4. Другие бокситоносные регионы мира.

3.4.1. Индия.

3.4.2. Гайанская прибрежная равнина.

3.4.3. Северо-Онежский бокситорудный район.

3.4.4. Казахстан.

3.4.5. Украина.

3.4.6. Малайзия.

3.5. Бокситоносные латериты среднего уровня Сибирской платформы

3.6. Генезис и развитие бокситоносных латеритов среднего уровня.

Глава 4. Латериты и бокситы нижнего уровня.

4.1. Гвинея

4.2. Гвинея-Бисау.

4.3. Сибирская платформа.

4.3.1. Енисейский кряж.

4.3.2. Чадобецкое поднятие.

4.3.3. Чадобецко-Кодинский прогиб

4.3.4. Северо-Сибирская бокситоносная провинция.

4.3.5. Прибайкалье.

4.4. Восточная окраина Западно-Сибирской низменности.

4.5. Другие бокситоносные районы мира.

4.5.1. Казахстан.

4.5.2. Салаиро-Кузнецкая провинция.

4.5.3. Украина.

4.5.4. Узбекистан.

4.6. Генезис и развитие латеритов и бокситов нижнего уровня.

Глава 5. Общие закономерности формирования и развития латеритов и континентальных бокситов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Закономерности формирования и размещения континентальных бокситов"

Подавляющая часть мировых запасов бокситов связана с формацией бок-ситоносных латеритов тропического пояса Земли. Запасы эти воистину огромны. Подсчитанные запасы бокситов в недрах одной лишь Гвинеи составляют 20 млрд. т (Guinea, 1999). Латеритные бокситы могут обеспечить потребности человечества в алюминии на несколько столетий, а использование низкокремнистых (1-4% Si02) высокомодульных латеритных бокситов или концентрата из них определяет низкие издержки производства металла.

Вещество латеритных кор выветривания признается источником формирования бокситовых месторождений всех известных генетических типов. Связанные этой общностью, латериты и бокситы образуют единый ряд, строение и развитие которого может быть прослежено во времени и пространстве при всем многообразии слагающих его компонентов.

Латериты и бокситы связаны с определенными геолого-геоморфологическими этапами континентального развития земной коры. Представления о них формировались на протяжении почти столетия под влиянием работ видных зарубежных и российских геологов. Но в изучении латеритных бокситов продолжает существовать пробел, отмеченный еще Б. М. Федоровым (1937): методика изучения бокситов сводилась к изучению строения и формирования латеритных профилей, т. е. выявлению накопления окислов алюминия и железа в результате химического выветривания снизу вверх, от пород субстрата к бокситам (напр., "Geochemical balance.,1999). Эта формальная, а точнее, формализованная методика, при всех ее положительных чертах, оставляет в тени геологический анализ строения и условий залегания элементов «латеритного профиля». Более того, методы и выводы эти подчас автоматически переносились на осадочные бокситы. В. П. Петров (1964) также отметил, что наиболее полную разработку получили геохимические и минералогические аспекты бокси-тообразования, геологические же проблемы изучены слабее. В итоге у ряда геологов термин «латеритные бокситы» зазвучал как синоним бокситов элювиальных, например, в сводке В. И. Смирнова (1976).

В последние десятилетия XX века геологический анализ строения залежей латеритных бокситов во многом продвинулся вперед. Латериты и связанные с ними континентальные бокситы стали рассматриваться как полигенетический литолого-фациальный комплекс, включающий, наряду с элювием, различные типы перемещенных и осадочных пород, начиная с делювия и кончая типичными осадками внутриконтинентальных и прибрежных водоемов.

В России последних лет проблема бокситов приобрела особую остроту в связи с потерей бокситоносных районов Украины и Казахстана, импорта гвинейских бокситов, поступавших на николаевский глиноземный завод, отошедший к Украине. Это вынуждает искать новые источники бокситового сырья на территории России или стремиться к таковым на мировом рынке. Грандиозные «тропические» накопления бокситов в России отсутствуют (Кустов и др., 1998). Ряд разведанных месторождений бокситов находится в экономически не освоенных районах. Приобретает большую актуальность вопрос рационального, комплексного использования бокситового сырья.

Состояние обеспеченности алюминиевой промышленности России минеральным сырьем рассматривалось на международном семинаре «Алюминиевое сырье, глинозем, алюминий России» (Богатырев, 1994). Острота бокситовой проблемы периодически подчеркивается при рассмотрении направления геологоразведочных работ Министерством природных ресурсов России, на региональных совещаниях. В. П. Орлов (2000) в докладе «О сырьевой безопасности России в XXI веке», прочитанном в Координационном совете поддержки российского предпринимательства, показал, что добыча бокситов в России в 1992-99 гг. сократилась на 15%, тогда как рост мировой добычи составил 8%. Важность минерально-сырьевого потенциала в обеспечении национальной безопасности России подчеркивали Е. А. Козловский и Л. Г. Грабчек (1996). Исходя из особенностей экономики России, к стратегически важному минеральному сырью относятся топливно-энергетические ресурсы, руды цветных и редких металлов, используемые в специальных сплавах в военной технике и новейших технологиях. По определению бывшего Роскомнедра выделены четыре группы такого сырья: 1) газ, алмазы, никель, бериллий; 2) нефть, золото, медь, свинец, цинк, олово, сурьма, ниобий, германий, рутений, литий, редкие земли; 3) бокситы, молибден, вольфрам, титан, цирконий; 4) уран, марганец, хром, кварцевое сырье.

Понимание реальной природы латеритных бокситов, закономерностей их развития важно для геологов, на которых будет возложена задача поисков новых источников алюминиевого сырья.

Все это определяет актуальность рассматриваемой проблемы.

В основу диссертации положены результаты многолетних исследований автора на месторождениях бокситов Енисейского кряжа и Сибирской платформы, Западной Африки и Южного Вьетнама. Эти материалы основывались на документации тысяч буровых скважин, сотен шурфов и сотен километров геологических маршрутов, проделанных автором при поисках и разведке бокситовых месторождений, изучении стратиграфии и литологии бокситоносных отложений, анализе методики и результатов геологоразведочных работ на бокситы. Автор вел поиски бокситов при геологической съемке масштаба 1:200000 в юго-восточной части Енисейского кряжа и западной окраине Сибирской платформы (1957-1967 гг.), возглавлял тематические исследования стратиграфии, литологии и условий формирования бокситоносных отложений и обобщение геологических материалов по бокситам Приангарской бокситоносной провинции (1968-1971 гг.), вел поиски и оценку и участвовал в разведке бокситовых месторождений в Гвинее (1971-1973 гг.), возглавлял поиски и разведку бокситов в Гвинее-Бисау (19771980 гг.) и Южном Вьетнаме (1989-1991 гг.), участвовал в разработке направлений геологоразведочных работ и оценке минеральных ресурсов Красноярского края (1998-2001 гг.). Полевые исследования дополнялись изучением литературных источников, ставших доступными автору, в том числе некоторых мало известных или неизвестных нашим исследователям и хранящихся в архивах зарубежных стран.

Основное внимание в диссертации уделено геологическим чертам строения континентальных бокситоносных латеритов. Как и любая из систем, геологическая система устойчива благодаря консервативности элементов ее структуры. Геологические черты играют роль таких элементов. В них зафиксирована генетическая информация на разных уровнях организации системы, от структур и текстур горных пород до признаков фациальной и формационной принадлежности. Геохимические процессы, при всей важности их роли в бокситообразовании, от выветривания до дифференциации вещества при осадконакоплении и вторичных преобразований, менее консервативны и отражают продолжающееся изменение вещества в сформировавшихся геологических телах.

Как отмечал Н. М. Страхов (1953, 1957), рудообразование происходит частью в коре выветривания пенепленизированных областей, частью в путях переноса осадочного материала. В гумидном седиментогенезе главная рудообра-зующая зона связана с периферической зоной заливов и крупных озер.

Исследования показывают, что в латеритных бокситах тропической зоны весьма значительную роль играют осадочные их разности. Бокситы формации кор выветривания промышленный интерес представляют в регионах наиболее молодого латеритообразования, в котором разрушение, перенос и осаждение рудного материала еще не получило развития. Поэтому столь важно решение основных задач изучения геологических образований, как элювиальных, так и осадочных, помогающее расшифровать их генезис: объективное познание вещественного состава, структур и текстур, наличия органических остатков, характера залегания и соотношения с другими породами; стадиальный анализ - распознание в породе первичных признаков ее происхождения; фациальный и формаци-онный анализ. Особое внимание автор уделял изучению неровных контактов, представляющих наибольший палеогеографический и фациальный интерес.

Понятие формации наиболее четко, на наш взгляд, сформулировано Л. Б. Рухиным (1969): генетическая совокупность фаций, выделяющихся среди других особенностями состава или строения и устойчиво образующихся на более или менее значительном участке земной поверхности при определенных тектонических и климатических условиях.

Как известно, образование латеритных бокситов и их развитие связано с эпохами пенепленизации континентов. Традиционно они разделялись на латериты верхнего и нижнего уровня (С. Рох,1932; и др.). Автор счел целесообразным выделение трех уровней формирования и развития континентальных бокситов, придя к выводу, что они составляют единый цикл.

Поскольку строение бокситоносного латеритного покрова оказывается гораздо сложнее, чем это представлялось, то в нем естественно определились две рудно-геологические формации: 1) формация коры выветривания (к которой можно применять и термин «экстралатеритная формация»; 2) осадочная формация гумидного типа.

Под корой выветривания понимаются первичные (автохтонные) и вторичные (аллохтонные), или переотложенные коры. И. И. Гинзбург (1957) отмечал, что говорить о переотложенной коре выветривания можно в том случае, если имеет место только механическое перемещение продуктов выветривания, без их механической и химической дифференциации. Кроме того, в разрезах часто встречаются корни размытых кор выветривания, перекрытые бокситоносными образованиями, - остаточные коры, - а иногда индуцированные коры, обычно связанные с остаточными.

В регионах, в которых довелось работать автору, как и в большинстве других бокситоносных регионов мира, образование бокситов связано с выветриванием главным образом основных магматических пород трапповой формации, иногда нефелиновых сиенитов или риолитов. Поэтому автор ограничил описание формации коры выветривания продуктами выветривания магматических пород основного состава. Бокситы, считавшиеся, например, в Западной Африке продуктом выветривания глинистых сланцев и аргиллитов, являются типичными осадочными рудами озерной фации.

Расчленить бокситоносные латериты на две формации: коры выветривания и осадочную гумидную - удается на каждом из выделенных уровней. При этом по мере развития рельефа и коррелятных ему бокситоносных образований можно последить изменение фациального состава формаций.

Таким образом, автор попытался создать генетическую классификацию континентальных бокситов, отвечающую их происхождению, положению, строению и развитию.

Термин «латерит» является термином свободного пользования, и поскольку аллитные коры выветривания и осадочные бокситы имеют единый источник происхождения, термин этот вполне применим к бокситам любыъ регионов, независимо от их генетического типа.

Наряду с большой практической важностью проблема формирования и развития латеритов и континентальных бокситов представляет и большой интерес для теории. Представление о едином и взаимосвязанном в своем развитии комплексе латеритов и континентальных бокситов позволяет выделять в целом частное и реально оценивать положение отдельных месторождений в общей цепи эволюции этого комплекса.

Основные защищаемые положения диссертации сводятся к следующему:

1. В соответствии с генезисом кор выветривания и цикличностью поверхностей выравнивания общеконтинентального значения бокситоносные латериты делятся на латериты верхнего, среднего и нижнего уровней. Уровни составляют единый цикл формирования и развития континентальных бокситов.

2. Бокситоносные латериты верхнего уровня включают две рудно-геологи-ческие формации: 1) формацию коры выветривания, представляющую собой совокупность фаций автохтонной, аллохтонной и остаточной коры выветривания; 2) осадочную формацию гумидного типа, объединяющую совокупность делюви-ально-пролювиальных фаций и фаций опресненных заливов и пресноводных озер влажной зоны. К осадкам последней относятся слоистые алевропелитовые бокситы, считавшиеся ранее бокситовым элювием сланцев.

3. Бокситы и ассоциирующие с ними породы среднего уровня принадлежат к осадочной формации гумидного типа, включающей совокупность делюви-ально-пролювиальных и озерно-болотных фаций. Бокситоносные латериты залегают как на остаточных корах выветривания, так и на породах коренного ложа или молодых терригенных осадках.

4. Бокситоносные латериты нижнего уровня образуют две осадочнце формации: 1) плащеобразных залежей аллитных железных руд с рассеянным бокситовым материалом, накапливавшихся в условиях озерно-болотных и флю-виальных фаций; 2) бокситоносных отложений котловинного, карстового и ов-ражно-балочного типа.

5. Бокситоносные образования других регионов Земли, расположенных вне зоны современных тропиков, например, Сибирской платформы, отличаются более длительной и сложной историей латеритного бокситообразования, связанной с изменением тектонических, геоморфологических и климатических условий. «Лишение» бокситов Сибири статуса латеритных необоснованно. Механизм образования бокситов Сибирской платформы в принципе не отличается от такового в современном тропическом поясе. Различаются лишь масштабы залежей. Последнее связано с более интенсивной денудацией латеритов верхнего и среднего уровней. Промышленные залежи бокситов в регионе связаны с ниижним уровнями циклов.

Автор глубоко признателен российским и зарубежным геологам, с кем бок о бок он занимался изучением бокситов в Сибири, Западной Африке и Южном Вьетнаме - В. Е. Бабушкину, А. Е. Березию, В. Г. Ваниянцу, Ю. А. Забирову, А. С. Казакевичу, А. Б. Канукову, С. В. Мазуру, И. Г. Можжерину, М. И. Никульшину, Ю. А. Озерскому, И. Ф. Плужникову, В. К. Хлопцеву, Ибрайме Ба, Сире Ба, Ман-суру Диалло, Лорене Сантосу, Антониу Кардозе, Нгуен Суан Бао, Фам Динь Хье-ну, Чинь Ван Хонгу, Буй Ван Кьену, Каролу Ондрейковичу; за консультации и советы - докторам геолого-минералогических наук Ю. Ю. Бугельскому, А. В. Лейп

17 цигу, Б. М. Михайлову; за научные консультации - доктору геолого-минералогических наук, профессору А. Ф. Коробейникову.