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 |

 

Глава 5. Обобщенная локальная прогнозно-ориентированная геолого-динамическая модель комплексной прибрежно-морской россыпи тяжелых минералов

В главе 5 раскрывается четвертое защищаемое положение диссертации.

Выявленные локальные факторы формирования комплексных ПМР были использованы для создания модели россыпного месторождения. Задача по созданию геолого-эволюционной модели крупного россыпного района была успешно решена в работе Н.Г.Патык-Кара и др. (2006), что

создало фундамент для решения задачи на локальном уровне с использованием геолого-динамических факторов.

Стабильная волновая ГД и наличие умеренных течений в зоне сублиторали

Нестабильная волновая ГД и наличие умеренных течений в зоне сублиторали

Исследование механизмов образования россыпных концентраций в различных фациальных обстановках, литодинамического контроля процессов россыпеобразования, влияния морфоструктурных условий и тектонического режима бассейна на характер россыпных объектов, количественная оценка контролирующих факторов и исследование их динамических соотношений позволили сформулировать геолого-динамическую модель прибрежно-морской россыпи тяжелых минералов (рис. 11).

Гидродинамическийаа фактора определяетаа тип

россыпеобразовательных процессов.аа Приаа устойчивом

гидродинамическом режиме акватории в палеобассейне преобладают россыпи полного профиля (более крупные фракции тяжелых минералов концентрируются в зоне палеопляжа, относительно мелкие - в зоне сублиторали). В бассейнах с неустойчивым режимом ветроволнового воздействия, но наличием постоянно действующих на мелководье течений, основные концентрации тяжелых минералов преобладают в фации сублиторали. Отсутствие регулярного установившегося гидродинамического воздействия обоих типов неблагоприятно влияет на потенциал бассейна россыпеобразования.

Литодинамический фактор определяет баланс наносов в береговой зоне бассейна. Дефицит наносов на участках абразии в целом неблагоприятен для концентрирования тяжелых минералов: если в зоне источника (зона палеодельты или размываемого промежуточного коллектора) возможно некоторое увеличение концентраций и образование россыпей ближнего сноса, таких как ильменитовые россыпи Иршинской группы и Тимана (Ичеть-Ю), титаномагнетитовых россыпей вулканических дуг активных континентальных окраин (Курилы, Япония и др.). Вне зоны источника идет разбавление потока наносов нерудным материалом и концентрация россыпеобразующих компонентов в потоке уменьшается.

На участках транзита наблюдается совпадение емкости и мощности потока наносов, что при установившемся режиме (dC/dt = 0) создает модель трубы, в которой концентрация тяжелых минералов в потоке не меняется. Наиболее благоприятной является зона аккумуляции, где в зависимости от соотношения скоростей отложения из потока легких (U) и тяжелых (Ur) минералов создаются условия для максимального концентрирования рудных компонентов. Наиболее благоприятны участки направления ветроволнового воздействия по нормали к берегу, где суммарное перемещение наносов максимально по отношению к его результирующему смещению в потоке, что приводит к многократному перемыву и обогащению отложений.

Структурный фактор проявляется в наличии зон дифференцированных конседиментационных тектонических движений, фиксирующих положение береговой линии и локализацию областей сноса, аккумуляции и концентрирования россыпеобразующих компонентов на продолжительный (по отношению к трансгрессивно-регрессивным процессам) период - тектонические структурно-седиментационные ловушки (ССЛ). Отсутствие таких структур приводит к размыванию сформированных россыпных концентраций в зоне миграции береговой линии.

Морфоструктурными ловушками могут служить выходы в береговой зоне эрозионно-устойчивых пород, изменяющие конфигурацию береговой линии, дельтовые выступы и рифовые массивы, изменяющие литодинамическую обстановку потока наносов и вызывающие концентрацию россыпеобразующих компонентов. Наиболее благоприятными являются обстановки направления ветроволнового воздействия по нормали к берегу.

Тектонический режим бассейна россыпеобразования (лрежимно-тектонический фактор) влияет на характер трансформации и сохранности образованных россыпных объектов в условиях тектонических режимов различного знака и периодичности, что, в конечном итоге, определяет структуру и характер локализации сохранившихся ископаемых комплексных ПМР.

Монотонные тектонические режимы, в целом, не благоприятны для промышленных россыпных месторождений. При отсутствии ССЛ россыпной пласт растянут в зоне миграции береговой линии. В трансгрессивных условиях образуется слабо металлоносная толща осадков, при регрессивных режимах образуется серия небольших по мощности россыпепроявлений, уровень концентрации промышленных компонентов в которых может достигать промышленных значений.

В пределах влияния ССЛ возникают россыпи двух типов: при наличии неотектонически активных сводово-купольных структур (тектонические ССЛ) на их флангах в зонах дифференцированных движений образуются выдержанные по мощности россыпные тела, концентрация полезных компонентов в которых определяется соотношением интенсивностей тектонических движений и скоростей седиментации. Оптимальные условия для концентрирования возникают при приблизительном равенстве или умеренном преобладании скорости седиментации над прогибанием бассейна осадконакопления. В случае морфоструктурных ССЛ (выступы береговой линии различной природы, изменяющие характер потока наносов) происходит торможение потока и в пределах активного слоя наносов образуются россыпи небольшой мощности, но с повышенными содержаниями полезного компонента.

Оптимальными для образования промышленных россыпей являются условия сочетания ловушек обоих типов, что наблюдается в случае выходов в береговой зоне бассейнов сводово-купольных структур, изменяющих характер потока наносов. В таких условиях образуются крупные по запасам и промышленные по содержаниям комплексные ПМР тяжелых минералов.

Условия колебательных тектонических режимов, когда эрозия, перемыв и обогащение металлоносных отложений сменяются их захоронением и накоплением в береговой зоне новых порций металлоносногоаа материала, гораздоаа болееаа благоприятныаа для россыпеобразования. В этих обстановках при преобладающей регрессии бассейна в пределах приподнятых блоков преобладают ступенеобразно залегающие россыпные тела литорального типа, в опущенных блоках образуются богатые россыпные концентрации сублиторального генезиса.

Примером таких россыпей являются месторождения Уимен и Гингко в Австралии, Малышевское месторождение в Украине или металлоносные толщи сублиторального типа с частичным размывом пласта (месторождения Центральное, Бешпагир).

В условиях колебательных движений на фоне преобладания трансгрессивного режима образуется большая по мощности толща ритмично слоистых металлоносных отложений сублиторального типа (месторождения ВИМ-серии в Австралии, Тарская россыпь, участки Северный и Кусковско-Ширяевский Туганской россыпи).

В целом, регрессивные режимы более благоприятны для образования повышенных промышленных концентраций, но не способствуют накоплению большой по мощности металлоносной толщи. Образуемые россыпи попадают в область денудации и могут быть уничтожены последующими эрозионными процессами.

Трансгрессивные режим, напротив, менее благоприятны для интенсивного концентрирования тяжелых минералов, но способствуют накоплению и сохранности больших по запасам россыпей.

Таким образом, модель образования крупных промышленных комплексных ПМР тяжелых минералов включает следующие элементы:

1. Стабильная гидродинамическая обстановка, фиксирующая

благоприятные гидродинамические условия вкрест береговой линии

(формирование россыпей полного профиля или преобладание

месторождений сублиторального типа).

2.аа Аккумулятивная литодинамическая обстановка, способствующая

концентрированию тяжелых минералов.

3.а Морфоструктурные ССЛ - фиксирование благоприятных

литодинамических условий по простиранию береговой линии.

1. Тектонические ССЛ - фиксирование оптимальных условий россыпеобразования по вертикали разреза и пролонгирование этих обстановок во времени.
2. Тектонический режим бассейна - определяет структуру россыпных толщ, преобладание в образуемых россыпях фациального типа (литорального или сублиторального), и их сохранность на постседиментационном этапе.

Только совокупное и взаимозависимое действие всех этих факторов приводит к формированию ископаемых россыпных объектов промышленного масштаба.

Глава 6. Методы применения разработанной модели на практике и прогнозирование ископаемых комплексных прибрежно-морских россыпей на территории России

Практическое применение предлагаемой модели на практике для прогноза комплексных ПМР тяжелых минералов в пределах установленных россыпных районов и провинций возможно с использованием как стандартных геологических методов, так и с использованием новых методик палеогеографических реконструкций, литолого-фациального анализа, математической обработки аналитических результатов и моделирования россыпеобразующих процессов.

Стандартная реконструкция палеогидролитодинамических и фациальных условий проводится с использованием текстурного, гранулометрического и минералогического анализов отложений, картирования текстур осадочных пород; статистической обработкой результатов текстурного анализа и составлением диаграмм ориентации внутрипластовых и поверхностных текстур осадочных слоев. С помощью этих методов определяются преобладающий режим гидродинамики (литоральный волной или сублиторальный потоковый), его устойчивость, границы фациальных зон, ориентировка береговой линии, направление потока наносов и литодинамические условия зоны россыпеобразования.

Помимо традиционных методов для анализа палеофациальных условий возможно применение исследований типоморфных характеристик тяжелых минералов, гранулометрических генетических показателей и упорядоченности минеральных ассоциаций с использованием разновидности факторного анализа - метода главных компонент.

Для исследования геологической структуры и тектонического режима применяется структурно-геоморфологическое картирование и анализ мощностей осадочных толщ, а также изучение характера межслоевых границ в разрезе отложений россыпеобразующего бассейна. Для кайнозойских структур осадочного чехла информативно исследование современного рельефа, для более древних ископаемых мезозойских россыпей обязательным является изучение поверхности и структур фундамента платформенного чехла.

Полученные реконструкции палеофациальных условий и количественные характеристики гидро- и литодинамики бассейна дают возможность применения динамических математических моделей для прогнозирования параметров ископаемых комплексных ПМР в поисково-разведочных целях.

При исследовании глубокозалегающих россыпей, когда текстурный анализ недоступен в силу трудности получения ориентированного и ненарушенного керна, для реконструкции фациальных условий можно использоватьа типоморфныеа особенностиа россыпеобразующих

минералов. Это, в первую очередь, гранулометрические характеристики осадка в целом и тяжелой фракции в частности (распределение тяжелой фракции по классам крупности, сортировка, эксцесс и др.), морфология зерен тяжелых минералов (общая окатанность и дробление зерен в гидродинамически активной зоне литорали), разная степень вторичных изменений россыпных минералов (в первую очередь, ильменита) в различных фациальных зонах, упорядоченность минеральных ассоциаций.

Рис. 12. Диаграмма

показателейаа асимметрия

эксцесс по материалам Ставропольского россыпного района: а - продуктивные отложения; б - безрудные отложения.

В ряде случаев гранулометрические показатели эксцесс и асимметрия позволяют непосредственно диагностировать продуктивные отложения на фоне безрудной толщи (рис. 12).

Проведение палеофациальных реконструкций дает возможность определять локализацию россыпных объектов и характер металлоносности разведуемых территорий, а также давать прогноз технологических свойств ископаемых комплексных ПМР. Последнее особенно важно при прогнозирование степени извлекаемости полезных компонентов, содержаний вредных примесей и качества россыпного концентрата необходимы для прогнозной геолого-экономической оценки месторождений.

Построение локальной геолого-динамической модели комплексной прибрежно-морской россыпи тяжелых минералов позволяет сделать ряд рекомендаций поисково-методического плана, а также дать прогноз россыпной металлоносности для ряда россыпных площадей.

Применение модели в Зауральском районе Западносибирской россыпной провинции позволило дать рекомендации по проведению поисково-разведочных работ на Мансийской площади. Сделанный прогноз подтвердился выявлением на участке Умытьинский россыпных объектов, параметры которых близки к промышленным.

В полосе выявленных береговых линий стояния олигоценового бассейна в контакте с установленными сводово-купольными поднятиями прогнозируются комплексные прибрежно-морские (титан-циркониевые) россыпи тяжелых минералов полного профиля с выделением россыпей литорального и сублиторального генезиса.

В пределах кембро-ордовикских терригенных отложений северо-востока Русской платформы, которые являются раннепалеозойским аналогом Самотканского кайнозойского россыпного района, установлена структура минеральных полей титан-циркониевых минералов и определены литофациальные зоны, перспективные на выявление титан-циркониевых россыпей. Наиболее обогащенными являются отложения Ладожской свиты, которая отлагалась на пике регрессивной стадии эволюции палеобассейна. В ее пределах наблюдается увеличения концентрации тяжелых минералов с запада на восток в направлении паления интенсивности гидродинамических процессов акватории. На восточном фланге зоны содержания суммы рудных минералов достигают 23 кг/м3 на пласт 2.6 м, что близко к промышленным содержаниям для титан-циркониевых россыпей Европейской части России.

Учитывая крайне благоприятные условия для образования комплексных ПМР (периферическое положение по отношению к структурам Балтийского щита, наличие кор выветривания, промежуточных коллекторов и зрелых минералогических ассоциаций в пределах прибрежно-морской зоны палеобассейна) позволяет прогнозировать наличие, промышленных россыпей тяжелых минералов в пределах кембро-ордовикской толщи в юго-восточном направлении под чехлом палеозойских осадков северо-западной части Московской синеклизы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Не смотря на то, что исследование комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов имеет более чем полувековую историю, участниками которой были выдающиеся ученые второй половины ХХ века, многие вопросы условий образования, морфологии и вещественного состава этих объектов, связанные с геолого-динамическими факторами их формирования, остались за рамками проведенных исследований. Это касается, в первую очередь, признаков, определяющих параметры россыпей на локальном уровне, где до недавнего времени господствовало мнение о примитивной структуре этих россыпных объектов и чисто механическом характере происходящих в них процессов, а в поисково-разведочном плане на уровне россыпных узлов и районов научно-методическое обеспечение часто сводилось к проектированию бурения по сетке.

Применение новых подходов, основанных на детальном исследовании гидро- и литодинамики условий концентрирования тяжелых минералов в прибрежно-морских обстановках, математическому моделированию динамики водной среды, поведения в ней обломочных компонентов и тектоно-динамических процессов бассейноваа россыпеобразования,аа исследованиеаа фациальнонлитодинамических условий формирования современных и ископаемых россыпей, а также происходящих в них вторичных процессов позволило лучше понять ряд особенностей комплексных прибрежно-морских россыпей, детализировать явления, известные ранее в общем виде и дать количественную оценку процессам, которые были исследованы только на качественном уровне.

С точки зрения фундаментальных научных разработок можно выделить следующие результаты:

1. Реконструированы механизмы образования россыпных концентраций в разных фациально-гидродинамических зонах в условиях гидравлической эквивалентности частиц вмещающих отложений и тяжелых минералов.
2. Определена зависимость концентрирования тяжелых минералов от литодинамических обстановок и дана количественная оценка процесса.
3. Установлен характер влияния тектонического режима района россыпеобразования на формирование и сохранность комплексных ПМР.
4. Построена локальная геолого-динамическая модель ископаемых комплексных ПМР тяжелых минералов.

В области решения прикладных задач можно отметить следующие моменты:

1.а Знание природных механизмов концентрации тяжелых минералов

позволяет разрабатывать поисково-ориентированные модели

россыпеобразования в различных лито-фациальных условиях.

1. Выявление наиболее благоприятных для россыпеобразования палеолитодинамических обстановок позволяет осуществлять поисково-ориентированный прогноз россыпной металлоносности.
2. На основании исследования режима тектонических движений возможно прогнозирование типов и локализации ископаемых россыпей для различных территорий с учетом формирования и сохранности.

4.а Для Зауральского россыпного района и северо-запада Русской

платформы дан прогноз на перспективы выявления промышленных

комплексных ПМР тяжелых минералов.

образовывать значительные по мощности и выдержанные по площади россыпные тела с относительно мелкими размерами тяжелых минералов и повышенной глинистостью вмещающих отложений.

Реконструируя неотектонические режимы на этапе россыпеобразования можно прогнозировать локализацию, морфологические параметры, состав и сохранность древних погребенных комплексных ПМР.

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |

     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии