Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии

окальные геолого-динамические факторы формирования комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов

Автореферат докторской диссертации по геологии-минералогии

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 

АЛОМОВ Александр Валерианович

ОКАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПРИБРЕЖНО-МОРСКИХ РОССЫПЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МИНЕРАЛОВ

Специальность 25.00.11 - геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

МОСКВА

2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН)


Научный консультант


Член-корреспондент РАН Сафонов Юрий Григорьевич



Официальные

оппоненты:


Член-корреспондент РАН Еремин Николай Иосифович


доктор геолого-минералогических наук, профессор Савко Аркадий Дмитриевич

доктор геолого-минералогических наук, Флеров Игорь Борисович

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУП ИМГРЭ).

Защита диссертации состоится 09 ноября 2011 г в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.122.02 при Учреждении Российской академии наук Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН) по адресу: 119017 Москва, Старомонетный пер. д.35.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН).

Автореферат разослан 07 октября 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного советаа Н.Н.Тарасов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Современное состояние и проблемы исследования комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов

Анализируя историю изучения и современное состояние проблемы комплексных прибрежно-морских россыпей (ПМР) тяжелых минералов, являющихся для промышленности основным источником, в первую очередь, титанового и циркониевого сырья, можно выделить следующее: промышленное освоение и сопутствующее ему научное изучение комплексных ПМР началось с россыпей, расположенных на современных океанических побережьях Австралии, Индии, Северной Америки, юго-восточной Африки и Бразилии. Поиски комплексных ПМР в бывшем СССР начались в 50-е годы ХХ века с поисков аналогов этих месторождений на побережьях прилегающих морей, но не увенчались сколько-нибудь серьезными успехами из-за отсутствия необходимых природных предпосылок для формирования современных комплексных ПМР. И только в пределах древних аналогов этих россыпей - в прибрежно-морских фациях палеобассейнов Восточно-Европейской и Западно-Сибирской платформ был выявлен целый ряд крупных и перспективных месторождений, что послужило созданию сырьевой базы комплексных ПМР. Эта специфика российских месторождений накладывает отпечаток на методы их изучения, геологоразведочных и эксплуатационных работ.

Трудами А.А.Малышева, С.И.Гурвича, А.М.Болотова, Г.С.Момжи, С.Н.Цимбала, Ю.А.Полканова, В.А. Даргевича, Л.Н. Казаринова, В.А.Блинова, Н.В.Хмара, А.П.Сигова, Н.А.Шило, Н.Г.Патык-Кара, Л.З.Быховского, Л.П.Тигунова, А.А.Кременецкого, А.Д.Савко, Л.П.Рихванова, Г.В.Нестеренко, Н.И.Бойко, И.Ф.Рудянова, В.С.Доля и многих других исследователей были хорошо проработаны и решены проблемы контроля металлоносности комплексных ПМР на историко-геологическом и региональном структурно-тектоническом уровне. Был выявлен региональный характер источников россыпеобразующих минералов и принадлежность бассейнов россыпеобразования к шельфовым морям пассивных континентальных окраин и внутренним крупным озерно-морским водоемам. Установлена приуроченность россыпей к главным эпохам развития кор глубокого химического выветривания, связь с зонами гумидного тропического и субтропического литогенеза, в результате чего в бассейны осадконакопления поступали большие объемы химически зрелого выветрелого обломочного материала. Исследователями была отмечена приуроченность россыпей к сводово-купольным структурам осадочного чехла платформ и большое значение для россыпеобразования устойчивых литодинамических процессов.

Обобщающим фундаментальным трудом по региональной геологии и минерагении комплексных ПМР тяжелых минералов стала последняя книга Н.Г.Патык-Кара Минерагения россыпей (М.: ИГЕМ РАН, 2008), которая подытожила результаты этого этапа исследований.

Выявленные ранее закономерности относились к объектам ранга мегапровинций, провинций и россыпных районов. В тоже время, условия, определяющие локализацию и параметры россыпей в пределах россыпных зон, узлов, полей и отдельных месторождений изучены в недостаточной степени. Конкретные механизмы формирования повышенных россыпных концентраций при одинаковой гидравлической крупности вмещающих отложений и полезного компонента практически не исследованы, не определены причины формирования различных фациальных типов комплексных ПМР, отсутствует количественная оценка связи россыпной металлоносности с литодинамическими параметрами прибрежной части акватории, не выявлена связь неотектонических режимов зон россыпеобразования с условиями формирования, захоронения и сохранности древних россыпей, не разработана локальная геолого-динамическая поисково-ориентированная модель ископаемой комплексной ПМР тяжелых минералов.

Все это привело к тому, что на сегодняшний день при достаточно хорошо исследованных россыпеконтролирующих факторах регионального масштаба, условия и процессы локального контроля россыпной металлоносности изучены в недостаточной степени; отсутствует модель образования россыпных концентраций в условиях одинаковой гидравлической крупности частиц тяжелых минералов и вмещающих отложений.

Актуальность работы

Изучение комплексных ПМР тяжелых минералов является одним из важных направлений геологических исследований, обеспечивающих как общее развитие наук о Земле, так и расширение минерально-сырьевой базы, определяющей экономическое развитие страны.

В настоящее время потребности России в стратегическом титан-циркониевом сырье практически полностью обеспечиваются импортными поставками. По экспертным оценкам и прогнозам российских ученых (Быховский и др., 1998; Быховский, Тигунов, 2006), к 2015-2020 годам России ежегодно потребуется не менее 600 тыс. тонн ильменитового и до 100 тыс. тонн циркониевого концентрата; монацитосодержащие россыпи могут стать основой ториевой энергетики (Рихванов, 2010). Имеющиеся на балансе месторождения не удовлетворяют промышленность по ряду экономических и технологических показателей, поэтому изучение закономерностей формирования комплексных ПМР и оптимизация на основе этого поисков и разведки новых месторождений является важной научной, экономической и стратегической задачей.

В первую очередь это касается определения геолого-динамических факторов локального контроля россыпной металлоносности, что необходимо для создания поисково-ориентированной модели месторождения комплексных ПМР: установление гидродинамических механизмов образования повышенных россыпных концентраций и литодинамических условий, оптимальных для проявления этих механизмов, а также структурно-тектонических обстановок, благоприятных для формирования и сохранности комплексных ПМР промышленного масштаба.

Цель работы

Основной целью работы является определение факторов локального прогноза и создание на основе этого локальной поисково-ориентированной геолого-динамической модели месторождения комплексных ПМР тяжелых минералов.

Поскольку существование россыпных месторождений с промышленными параметрами определяется не только абсолютным значением отдельных факторов, но, в первую очередь, их взаимосвязью и оптимальным сочетанием на отдельных этапах развития процесса формирования россыпей, решение задач локального прогнозирования комплексных ПМР представляется возможным на основании изучения геолого-динамических факторов россыпеобразования различной природы (гидро- и литодинамических, локально-структурных и режимно-тектонических). В пределах выявленных крупных россыпеобразующих областей ранга провинций и районов конечное образование и локализация россыпных тел и месторождений происходит только при оптимальном соотношении локальных геолого-динамических условий.

Моделирование этих факторов, определение характера их взаимодействия и оценка оптимального для формирования россыпей соотношения интенсивностей различных геолого-динамических процессов, а также применения установленных закономерностей для оптимизации геологоразведочных работ является основным содержанием данной диссертационной работы.

Основные задачи исследования:

- выяснение условий и механизмов формирования повышенных россыпных концентраций в различных фациально-гидродинамических условиях;

-а исследование влияния литодинамических обстановок на параметры , структуру и локализацию россыпных объектов;

-а определение влияния структурно-динамических обстановок и тектонического режима областей россыпеобразования на строение, состав, локализацию и условия сохранности ископаемых комплексных

ПМР;

  1. построение локальной прогнозно-ориентированной геолого-динамической модели месторождения комплексных ПМР тяжелых минералов для различных фациальных и литодинамических зон бассейнов россыпеобразования;
  2. определение способов формализации геолого-динамических факторов россыпеобразования и применения разработанной модели в практических прогнозных целях.

Защищаемые положения

1.аа Формирование двух генетических типов россыпей - литорального

(пляжевого) и сублиторального (мелководного) обуславливается двумя

различными механизмами концентрирования тяжелых минералов.

  1. Наиболее благоприятными для образования комплексных прибрежно-морских россыпей являются участки аккумулятивных побережий, где в результате замедления вдольберегового потока наносов и многократной переработки обломочного материала происходит устойчивое обогащение и накопление тяжелых минералов.
  2. Режим неотектонических движений в пределах локальных сводово-купольных поднятий осадочного чехла контролирует локализацию россыпевмещающих структур и определяет морфологические параметры, состав и сохранность ископаемых комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов.

4.аа Создание локальной поисково-ориентированной геолого-

динамической модели ископаемой комплексной прибрежно-морской

россыпи тяжелых минералов дает возможность определять

локализацию объекта и характер россыпной металлоносности

разведуемых территорий, устанавливать наиболее перспективные

параметры поисково-разведочной сети и прогнозировать качество

россыпных концентратов.

Научная новизна

-а выявлен механизм образования россыпей двух фациальных типов (пляжевого и мелководного морского) в условиях эквивалентных гидравлических крупностей частиц вмещающих осадков и россыпеобразующих компонентов;

-аа дана количественная оценка взаимосвязи литодинамических параметров бассейна с характеристиками россыпной металлоносности;

- установлено влияние тектонического режима области россыпеобразования на параметры ископаемых комплексных ПМР тяжелых минералов;

- разработана поисково-ориентированная геолого-динамическая модель комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов и предложены методы формализации геолого-динамических факторов россыпеобразования для применения разработанной модели в практических условиях геологоразведочных работ.

Фактический материал был собран при проведении исследований комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов России - ископаемых титан-циркониевых россыпей и россыпепроявлений Восточно-Европейской и Западно-Сибирской россыпных мегапровинций, а также современных россыпей побережья Каспийского моря (Дагестан) и юго-западного побережья Индии.

Исходными материалами для диссертации послужили результаты собственных полевых, лабораторных и экспериментальных работ, собранные при участии автора во время проведения совместных исследований с организациями: ООО НПП Техноцентр и Кавказгеолсъемка (Ставропольский край), Институтом геологии Дагестанского научного центра РАН (г. Махачкала), НП - Мониторинг (г. Ханты-Мансийск), ОАО Центральная геофизическая экспедиция (г. Новосибирск), кафедрой литологии, морской и нефтяной геологии геологического ф-та СПбГУ (г. Санкт-Петербург) и кафедрой полезных ископаемых КГУ (г. Казань).

По тематике исследования современных титан-циркониевых россыпей Индии в рамках проекта IGCP-514 и программы двустороннего научного обмена между Индийской национальной академией наук (INSA) и Российской академией наук, совместно с департаментом Морской геологии и геофизики Университета науки и технологии (г. Кочин), Центром изучения наук о Земле (Centre for Earth Science Studies) (г. Тривандрум) и Национальным океанографическим институтом Индии (г. Панаджи) было проведено исследование россыпных прибрежно-морских месторождений тяжелых минералов Чавара (штат Керала), Манавалакуричи (штат Тамилнаду) и Ковалам-бич (Панаджи).

При выполнении работы были проанализированы и использованы как опубликованные, так и фондовые материалы предшествующих исследований комплексных ПМР различных регионов мира.

Методика исследований

На стадии полевых работ производилось изучение естественных обнажений и искусственных горных выработок, керна скважин колонкового бурения, при этом основное внимание уделялось описанию текстурно-литологических характеристик отложений, что в дальнейшем легло в основу палеофациальных реконструкций бассейна россыпеобразования.

При изучении современных россыпей исследовалась морфология береговой зоны и, если это было возможно, подводного мелководья, производилось описание донных и внутрислоевых текстур, что служило основой реконструкции литодинамики побережья.

На лабораторной стадии изучался гранулярный, минеральный и химический состав осадков в целом и, в особенности, тяжелой фракции. На стадии специальных минералогических исследований с помощью оптическогоаа иаа сканирующегоа электронногоаа микроскоп изучались основные россыпеобразующие минералы, химический состав основной массы и микровключений диагностировался с использованием микрозондового анализа.

Для обработки результатов исследований широко применялись методы статистического и динамического (аналитического и численного) математического моделирования.

Публикация результатов исследования и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 77 печатных работ, в том числе 13 в журналах, рекомендованных ВАК. Основные положения работы докладывались на 19 международных совещаниях: Владивосток 2004, Москва 2004, 2006, 2007, Ницца 2004, Торонто 2005, Санкт-Петербург 2005, Пермь 2005, Льеж (Бельгия) 2006, Мельбурн 2006, Вена 2007, Пекин 2007, Тривандрум (Индия) 2007, Осло 2008, Судак (Украина) 2008, Гуйлинь (Китай) 2009, Новосибирск 2010, Мендоза (Аргентина) 2010, а также многочисленных российских и региональных конференциях. Автор являлся руководителем и ответственным исполнителем по 4 проектам НИР и 4 грантам РФФИ.

Практический вклад

В рамках договора с ФГУП ВИМС по теме: Разработка критериев локализации и обоснование перспектив комплексных титан-циркониевых россыпей в Зауральском районе Западносибирской плиты (Мансийская и Северо-Сосьвинская площади, ХМАО) было проведено литолого-фациальное районирование перспективных площадей, даны рекомендации по дальнейшему направлению геолого-поисковых работ и разработано Методическое руководство по полевому изучению текстур осадочных пород при проведении поисковых работ на титан-циркониевые россыпи.

Разработанная в рамках договора с ОАО НП - Мониторинг Департамента по нефти, газу и минеральным ресурсам ХМАО-Югры по теме Прогнозно-поисковое моделирование россыпного поля на базе ГИС-технологий и разработка критериев контроля титан-циркониевой металлоносности в целях оптимизации поисковых работ в пределах Умытьинской площади и Государственного контракта №12/08.49 (37000.08.000053) от 10.12.08 г., литолого-фациальная модель образования комплексных ПМР была применена при прогнозировании параметров олигоценовых россыпей Зауральского россыпного района Западно-Сибирской россыпной провинции. По результатам этих исследований были сделаны рекомендации по проведению поисково-разведочных работ на Мансийской площади ХМАО. Сделанный прогноз подтвердился выявлением на участке Умытьинский россыпных объектов, параметры которых близки к промышленным.

Предложена методика палеофациального анализа по типоморфным характеристикамаа россыпеобразующихаа компонентов,аа котораяаа дает возможность определять локализацию россыпных объектов и характер металлоносности разведуемых территорий, выделять наиболее перспективные участки и рационально распределять и использовать объемы геологоразведочных работ при изучении погребенных россыпей по керну скважин, когда текстурные особенности отложений, применяемые при традиционном фациальном анализе, не могут быть исследованы в необходимом объеме.

В рамках этого же проекта совместно с Институтом космических исследований РАН разработана авторская программа обработки данных поисково-разведочных работ ГЕОРЕДАКТОР, позволяющая обрабатывать результаты опробования горных выработок, строить геологические разрезы и производить подсчет запасов россыпных месторождений.

В пределах кембро-ордовикских терригенных отложений северо-востока Русской платформы установлена структура минеральных полей титан-циркониевых минералов и определены литофациальные зоны, перспективные на выявление титан-циркониевых россыпей.

В рамках договора с ООО Техноцентр по проекту Геологическое изучение южной части Бешпагирского месторождения титан-циркониевых песков (2005 г.) проанализирована литолого-минеральная структура россыпного поля в пределах Бешпагирского месторождения и Ставропольского россыпного района в целом. Установлена технолого-минералогическая зональность района и прослежена пространственная изменчивость степени вторичных изменений ильменитовых концентратов в контуре Бешпагирского месторождения.

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии