Морфологические типы и особенности химического состава цирконов из россыпей участка Камбулат Бешпагирского титан-циркониевого месторождения (Ставропольский край)

Морфологические типы и особенности химического состава цирконов из россыпей участка Камбулат Бешпагирского титан-циркониевого месторождения (Ставропольский край)

Тема: «Морфологические типы и особенности химического состава цирконов из россыпей участка Камбулат Бешпагирского титан-циркониевого месторождения (Ставропольский край)»

Введение

Бешпагирское титано-циркониевое россыпное месторождение расположено в Грачёвском районе Ставропольского края, в непосредственной близости (300-500 м к восток - северо-востоку) от с. Бешпагир.

Бешпагирское месторождение находится в приповерхностной части одноименного плато, ограниченного с запада, юга и востока глубоко врезанными долинами. Абсолютные отметки поверхности на месторождении изменяются от 462м в южной до 300м в северной частях, при этом поверхность плато имеет общее падение к север-северо-востоку под углом до 1°. Восточным ограничением плато является долина р. Калаус, имеющей среднемноголетний расход (в районе с. Сергиевское) - 1,0м3/сек, минимальный - 0,02 м3/сек и подпитываемой из оросительной системы Большого Ставропольского канала. Западное ограничение - долина р. Бешпагирка. В южной части плато ограничено уступом рельефа с крутизной склонов 10-15° и перепадом высотных отметок от 60 до 100 м. Общая площадь развития продуктивных песков на месторождении составляет 139кв.км.

Климатическая характеристика описываемого района производится по данным наблюдений ближайшей к месторождению метеостанции, расположенной на расстоянии 40 км к северо-востоку, в г. Светлоград.

Климат района типичный для степной зоны - континентальный с жарким сухим летом, продолжительной тёплой и сухой осенью. Морозы начинаются в конце октября и продолжаются до марта, причём зимой бывают оттепели с распутицей. Годовая, среднемноголетняя сумма атмосферных осадков не превышает 433мм, при следующем распределении по временам года: зима - 73мм (17%); весна - 107мм (25%); лето - 161,0мм (37%); осень - 92мм (21%). Среднегодовая, многолетняя температура воздуха составляет +10,5 0С.

Характерным для данной территории является высокая амплитуда перепадов температур летнего и зимнего периодов и значительная испаряемость, которой способствуют сильные ветры. Среднегодовая, многолетняя скорость ветра изменяется в пределах 4,4-5,6м/с., иногда достигает 25-30м/с.

Преобладающее направление ветров зимой - с востока и юго-востока, а летом - с запада. Без искусственного закрепления песчаных почв они подвержены ветровой эрозии.

Район обладает хорошо развитой инфраструктурой. У подножья западного склона Бешпагирского плато расположены села Бешпагир, Красное, х. Нагорный; восточного - поселки Базовый, Спицевка. Непосредственно через месторождение проходит асфальтированная автодорога Минеральные Воды - Александровское - Ставрополь. Расстояние от месторождения до Ставрополя - 36 км, до г. Минеральные Воды - 133км.

Ближайшая железнодорожная станция Спицевка находится в 30км к северу от месторождения.

Ближайшая электроподстанция 35/10кВ находится в пос. Базовый в непосредственной близости от месторождения и закольцована в энергетическую систему страны.

В районе месторождения много населённых пунктов с наличием свободной рабочей силы, достаточной для обеспечения потребности в ней будущего ГОКа.

Часть I. Геологическое строение Ставропольского россыпного района и Бешпагирского титан-циркониевого месторождения

.1 Стратиграфия

В пределах рассматриваемой территории обнажаются исключительно неогеновые отложения, местами перекрытые незначительными по мощности четвертичными осадками. В 50-75км южнее Ставропольского россыпного района в зоне сопряжения Ставропольского свода с мезозойской моноклиналью Большого Кавказа широко развиты отложения палеогеновой системы. Вскрытые скважинами более древние образования представляют мезо-кайнозойский чехол и верхнюю часть палеозойского фундамента Скифской эпигерцинской плиты.

Палеозойские отложения, слагающие складчатый фундамент Скифской плиты и установленные скважинами, представлены образованиями девонской и каменноугольной систем, из которых в описываемом районе вскрыты только последние. Они представлены нижним и средним отделами, в разрезе которых выделяется углисто-глинисто-сланцевая толща (сланцы углисто-кремнисто-серицитовые и углисто-глинистые темно-серые до черных с прослоями песчаников и алевролитов серых и темно-серых сланцеватых). Вскрытая мощность толщи 5м. С размывом и угловым несогласием она перекрыта меловыми, а местами триасовыми и нижне-среднеюрскими отложениями.

Мезозойские образования - повсеместно распространены только меловые осадки. Отложения юрской и триасовой систем развиты на ограниченной площади. Триас представлен красноцветными брекчиями и песчаниками с прослоями и линзами алевролитов, гравелитов и конгломератов общей мощностью от 168 до 765м. Юра представлена аргиллитами, алевролитами, песчаниками крупно- и грубозернистыми, в основании разреза с красно-бурыми брекчиями и гравелитами суммарной мощностью до 530м. Меловые отложения - терригенно-карбонатные мощностью до 930-1200м.

Кайнозой представлен палеогеновой, неогеновой и четвертичной системами, первая их которых включает палеоценовый, эоценовый и олигоценовый отделы, вторая - миоцен и нижнюю часть плиоцена. Четвертичная система включает осадки плейстоцена и голоцена.

Палеогеновая система

Отложения системы распространены повсеместно, нижний (палеоцен) и средний (эоцен) ее отделы по характеру разреза близки между собой. Осадки верхнего отдела (олигоцена) аналогичны таковым нижнего отдела неогеновой системы (миоцена) и совместно с ними образуют майкопскую серию.

Отложения палеоцена (P1) с размывом залегают на верхнемеловых образованиях и представлены песчаниками светло-серыми мелкозернистыми кварц-глауконитовыми, глинами темно-серыми до черных неизвестковистыми, слабопесчанистыми, с прослоями алевролитов и песчаников. Мощность отложений варьирует от 300 до 800м.

Отложения эоцена (P2) согласно залегают на отложениях палеоцена, представлены в нижней части разреза (91-262м) глинами темно-серыми, зеленовато-серыми, алевролитами серыми зеленовато- и голубовато-серыми кварцевыми и кварц-глауконитовыми с отдельными прослоями песчаников серых. В кровле в глинах встречаются единичные прослои мергелей зеленовато-серых. Средняя часть разреза начинается с пачки (10м) известняков белых мелоподобных с отдельными прослоями светлых мергелей, сменяющихся выше по разрезу мергелями буровато-серыми, бурыми до темно-бурых с рыбными остатками, мощностью 10-77м. Завершает разрез эоцена пачка мергелей светло-серых с зеленоватым оттенком, переслаивающихся с пиритизированными песками и алевритами, содержащими рыбные остатки. Мощность ее колеблется от 0-14м до 151м. Общая мощность осадков изменяется от 12 до 239м.

Палеогеновая и неогеновая системы нерасчлененные

Олигоцен палеогеновой системы и низы миоцена неогеновой системы представлены всеми ярусами за исключением тарханского и сложены мощной толщей глинистых и песчано-глинистых осадков, известных в литературе как майкопская серия (P3-N1mk) . Отложения майкопской серии согласно, участками с размывом залегают на осадках эоцена, представлены глинами темно-серыми и зеленовато-серыми, в различной степени песчанистыми, с прослоями и пачками песков, алевролитов, песчаников, мергелей с сидеритовыми конкрециями. Мощность отложений колеблется от 400 до 1300м.

Бешпагирская свита (N1bs) распространена на Бешпагирском и Константиновском плато, в правобережье р.Калаус, а также в виде небольших останцов на водоразделе Горькая - Калаус. Она согласно, местами с размывом залегает на отложениях калиновской свиты в районах их совместного развития и с размывом на отложениях дубовской, деминской и михайловской свит. Представлена песками светло- и желтовато-серыми тонко-мелкозернистыми, содержащими отдельные прослои и линзы песчаников известковистых (0,02-1м), редкие слойки и линзы глин зеленовато-серых (1-3см), редкие тонкие (1-5см) слойки песка средне-грубозернистого не сортированного. В районе Константиновского плато в 1,5-2м ниже кровли бешпагирской свиты прослеживается мергель серый и зеленовато-серый мощностью до 0,5м.

Пески бешпагирской свиты, характеризующиеся прерывисто-горизонтальной, волнистой, косой и реже мульдообразной слоистостью почти повсеместно содержат естественный шлих титано-циркониевых минералов, часто подчеркивающих слоистость в виде тонких шлиховых прослоев мощностью 0,1-0,5см, иногда до 5-10см. Рудные минералы имеют рассеянно-зернистый характер распределения по всей массе песков, в участках своей наибольшей концентрации приобретают массивный «землистый» облик темно-серого до черного цвета.

Мощность свиты меняется от 48м в правобережье р.Калаус до полного выклинивания к западу и югу от Бешпагирского плато.

Средне-позднесарматский возраст свиты определяется по находкам многочисленной фауны.

Кофановская свита (N1kf) обнажается по обрамлению Бешпагирского, Константиновского и Правобережного плато, поверхности которых она бронирует. Свита обычно согласно залегает на отложениях бешпагирской свиты и лишь в левобережье р.Жилейка ее разобщенные останцы с размывом ложатся на дубовскую. Отложения представлены песчаниками известковистыми плотными и слабосцементированными, содержащими прослои песков светло-желто-серых тонко-среднезернистых, ракушняков, известняков и конгломератов. В верхах разреза свиты к западу и югу от Бешпагирского плато, а также на Калантаевских высотах правобережья р.Калаус залегают конгломераты. Мощность свиты варьирует от 5 до 26м. Позднесарматский возраст отложений основывается на находках фауны.

Четвертичная система

В пределах описываемой территории система представлена обоими надразделами - плейстоценом и голоценом; в составе плейстоцена установлены оба раздела - эоплейстоцен и неоплейстоцен.

Широко развиты в пределах района образования различных генетических типов, существенная роль здесь принадлежит лессово-почвенной формации (лессовидные суглинки, супеси, лессы мощностью 2-40м), почвенные горизонты которой коррелируются с синхронными им аллювиальными осадками (песчано-галечные отложения, пески, супеси, глины мощностью 1-14м), наряду с которыми здесь представлены элювиальные, элювиально-делювиальные, делювиальные, коллювиально-делювиальные, аллювиально-делювиальные, пролювиально-делювиальные и пролювиальные образования (суглинки и глины с дресвой и щебнем мощностью 0.1-15м).

1.2 Тектоника

В геодинамическом отношении рассматриваемая площадь принадлежит Скифской эпигерцинской плите, во вскрытой скважинами части разреза которой отчетливо выделяются палеозойский фундамент, переходный комплекс и осадочный чехол.

Внутренняя структура палеозойского фундамента подчинена близширотной зональности, в то время как сама поверхность разбита продольными и поперечными разломами, подвижки по которым оказали существенное влияние на состав и строение осадочного чехла. Наиболее приподнятое положение фундамент занимает в пределах Ставропольского свода, в краевых частях осложненного флексурно-разломными зонами. Ставропольский россыпной район приурочен к северному и восточному склонам, а также частично к центральной части свода. Нижний структурный этаж, представляющий собой палеозойский фундамент Скифской плиты, сложен интенсивно дислоцированными отложениями карбона. В пределах Ставропольского свода они залегают на глубинах с абсолютными отметками от -1210м на западе до -3200м на востоке. Поверхность палеозойского фундамента, по данным геофизических исследований, подтвержденных на отдельных участках бурением, погружается неравномерно в восточном направлении.

В переходный этап рассматриваемая площадь представляла собой обширное поднятие, которое, по-видимому, являлось прототипом современного Ставропольского свода. В осевой части этого поднятия в зоне Срединно-Предкавказских разломов сформировался Расшеватский грабен, выполненный грубообломочными раннетриасовыми образованиями, относящимися к переходному комплексу. Расшеватский грабен (расположен северо-западнее описываемой площади) врезан в тело палеозойского складчатого фундамента, вертикальная амплитуда его оценивается в сотни метров, а грубообломочный характер выполняющих его осадков позволяет отнести их к молассовой формации. Степень дислоцированности раннетриасовых образований является промежуточной между таковой палеозойского фундамента и перекрывающего платформенного чехла, что и определяет их отнесение к самостоятельному структурному этажу; углы падения здесь составляют 30-450.

Платформенный чехол Скифской эпигерцинской плиты сложен юрскими, меловыми, палеогеновыми и неогеновыми образованиями. Особенности площадного распространения осадочных толщ в сочетании с многочисленными стратиграфическими перерывами и незначительной мощностью указывают на существование устойчивого палеотектонического поднятия. В современной структуре ему отвечает Ставропольский свод, по обе стороны которого располагаются Азово-Кубанская и Терско-Кумская впадины (рис. 1).

Рис. 1. Схема тектонического районирования Северного Кавказа (альпийский этап). Составлена Горбовой С.М. на основе материалов «Геологического атласа Северного Кавказа масштаба 1:1000000» ФГУГП «Кавказгеолсъемка».

Структура платформеннного чехла подчинена знакопеременным движениям отдельных блоков фундамента, носит черты глыбовой складчатости и характеризуется постепенным затуханием вверх по разрезу амплитуды разрывных и складчатых элементов и смещением их осей по латерали за счет вергентности осевых плоскостей. Все эти особенности отчетливо проявляются, начиная с кровли верхнего мела, в связи с чем структура чехла рассматривается по различным возрастным срезам, выбор которых определяется имеющейся по этим уровням информацией. К ним относятся кровля верхнего мела, черкесской свиты эоцена, хадумской свиты олигоцена, майкопских отложений и светлоградской свиты нижнего-среднего сармата. В структуре средне-позднемиоценового глинисто-песчаного комплекса платформенного чехла, изученного по положению кровли нижне-среднесарматской светлоградской свиты, по естественным выходам свиты, в бортах р. Грачевка (в участках ее перекрытия более молодыми образованиями по изогипсам), выделяется Грачевская брахиантиклиналь субширотной ориентировки, которая в запад-северо-западном направлении, ундулируя, постепенно затухает. На востоке складка практически смыкается с периклинальным замыканием Благодарненской брахиантиклинали, имея отчетливо выраженное восточное погружение. Складка асимметрична и имеет более крутое (4-6о) и короткое южное крыло и широкое пологое (1-2о) северное.

Прослеживающаяся южнее Спицевская брахисинклиналь имеет широтную ориентировку, которая в правобережье р.Калаус сменяется на восток-юго- восточную. В западном направлении, воздымаясь, она затухает на водоразделе рек Ташла и Ула, а к востоку - погружается. Отметки изогипс кровли светлоградской свиты на западном замыкании складки составляют 260м, а на восточном - 90м. Асимметрия синклинали выражена отчетливо, ее северное крыло короткое и более крутое, а южное - широкое и пологое и представляет собой моноклиналь, прослеживающуюся до северного борта Северо-Янкульской антиклинали.

.3 Геоморфология

Принадлежность описываемой территории к Ставропольскому поднятию предопределила интенсивное проявление экзогенных процессов, приведших к формированию различных по морфологии типов выработанного и аккумулятивного рельефа. Среди первых из них здесь выделяются структурно-денудационный и денудационный, а аккумулятивный рельеф представлен речными и озёрными террасами, поверхностями пролювиальных конусов выноса, делювиальных и пролювиально-делювиальных шлейфов. Промежуточное положение между этими типами рельефа занимают эрозионно-аккумулятивные пологоволнистые поверхности на субаэральных и эолово-делювиальных образованиях.

Структурно-денудационные плато, бронированные средне- и верхнесарматскими песчаниками и известняками, являются определяющим элементом рельефа.

Бешпагирское плато, занимающее водораздельное пространство рек Бешпагирка и Горькая, обособлено от остальных структурно-денудационных поверхностей и представлено рядом разобщённых денудационных останцов, образующих слабо наклоненную к северо-востоку поверхность, которая с запада и юга местами окаймляется уступом высотой 5-10м.

Структурные ступени, бронированные нижнее- и среднесарматскими мергелями и известняками, представлены незначительными по площади слабо наклоненными к северо-востоку поверхностями.

Денудационный рельеф выражен разнообразными склонами плато, структурных ступеней и речных долин.

Склоны плато и структурных ступеней, сформированные в результате длительной плоскостной денудации, прослеживаются обычно вдоль восточных и северных сглаженных ограничений плато. Они представляют собой ровные наклоненные к северу и северо-востоку поверхности, с которых продукты разрушения коренных пород практически полностью удалены.

Обвально-осыпные склоны крутизной более 30° прослеживаются узкой полосой вдоль структурно-денудационных уступов плато и структурных ступеней. Оползневые склоны пользуются исключительным распространением в правобережье р. Калаус. Их формирование обусловлено достижением базиса эрозии уровня глинистых отложений, подстилающих песчаники, известняки и пески среднего и верхнего сармата. Последние в виде огромных по размерам блоков смещаются по глинам к руслу р.Калаус, формируя многоступенчатые оползни с сохранившейся нормальной стратификацией, но с несколько большими, по сравнению с коренным залеганием, углами падения пород.

Аккумулятивный рельеф объединяет поверхности, сформированные водотоками, озёрами и склоновыми процессами и широко представлен в долине р.Калаус, в бортах которой установлены все развитые здесь цикловые террасы. Наиболее выраженными в рельефе являются террасы междуречий Кизиловка, Ташла, Мутнянка, Жилейка и Бешпагирка, а также Горькая и Калаус.

Лишь по рекам Калаус, Янкуль и Бол.Янкуль речные террасы прослеживаются в обоих бортах, а в долинах остальных водотоков они, за редким исключением, фиксируются в их правобережье.

Практически на всей территории бровки террас обычно сглажены, тыловые швы перекрыты делювиальными, коллювиально-делювиальными и делювиально-пролювиальными суглинками, а на их поверхностях нередко отмечаются покровные эолово-делювиальные отложения.

Пойма у большинства водотоков района выражена слабо, что обусловлено моноклинальным залеганием пород и их различной компетентностью, предопределившими «скатывание» рек по наклону с образованием асимметричных долин, пологие склоны которых совпадают с падением пород, а противоположные - крутые.

Озёрные террасы прослеживаются по обрамлению озёрных котловин и служат показателем прежнего более высокого стояния уровня.

Делювиальные шлейфы, обычно сопровождающие обвально-осыпные склоны, протягиваются полосой шириной от 800м до 1.5-3км вдоль подножия структурно-денудационного уступа Янкульской котловины, имея общий наклон к её центру, а также на отдельных участках правобережья р.Калаус вдоль западных подножий обвально-осыпных и оползневых склонов.

Пролювиальные конусы выноса, хотя и отмечаются в устьевых частях большинства временных водотоков, незначительны по размерам, протяжённость их составляет до 2км, ширина до 0.5 -1км.

Приведенная морфологическая характеристика рельефа района свидетельствует о неоднородности его геоморфологического строения.

1.4 Полезные ископаемые

В пределах описываемого района полезные ископаемые представлены месторождениями и проявлениями углеводородного сырья (УВ), титано-циркониевыми россыпями и строительными материалами.

Углеводородное сырье

В пределах района, входящего в состав Ставропольской нефтегазовой области известны нефтяные, газовые и газоконденсатные месторождения и проявления, локализующиеся на различных стратиграфических уровнях платформенного чехла Скифской эпигерцинской плиты.

Наиболее крупными из нефтяных месторождений являются Воробьевское и Журавское, расположенное в восточной краевой части Ставропольского свода в 5-10км к юго-востоку, востоку от Ti-Zr россыпи участка Гофицкий. В восточной части Ставропольского края выявлено более 40 нефтегазовых и нефтяных месторождений и проявлений.

Титано-циркониевые россыпи

Ставропольский россыпной район является составной частью Предкавказской (Северо-Кав­казской) россыпной провинции и расположен в пределах осе­вой части и склонов Ставропольского свода.

В пределах района выделяется несколько стратиграфических уровней продук­тивных на титано-циркониевые россыпи.

Первый уровень и самый нижний, на котором установлены россыпи, являются песчано-глинистые осадки калаусской свиты чокракского яруса, прослеживающейся узкой полосой по северному обрамлению Янкульской котловины, в контурах выходов которой выделяется Калаусское россыпное поле. Продуктивный горизонт здесь представлен песками светло-серыми кварцевыми волнисто- и косослоистыми, содержащими линзовидные тонкие прослойки рудных минералов, и прослежен на протяжении 6км. Мощность горизонта меняется от 1,2 до 6м, содержание титано-циркониевых минералов составляет до 38 кг/м3.

Второй стратиграфический уровень, на котором установлены россыпи, являются песчано-глинистые отложения большеянкульской свиты, принадлежащей в возрастном отношении к караганскому и конкскому ярусам. В бортах Беломечетской впадины в пределах естественных выходов данных отложений выделяется Невинномысское россыпное поле, которое в свою очередь, из-за неравномерности распределения естественного шлиха подразделяется на два разобщенных участка Казьминский и Назарьевский. На первом из них продуктивные пески мощностью 2,1м образуют вытянутую в широтном направлении ленту шириной 0,4-1 и протяженностью 4,5км, с содержанием полезных компонентов от 44,96 до 62,4 кг/м3. На Назарьевском участке выделяется изометричный контур рудных песков раз­мером 4,2 х 5км, в котором обогащенные косослоистые светло-серые пески слагают четыре прослоя от 0,4 до 0,5м с содержанием от 20,8 до 30,8 кг/м3 в пач­ке мощностью 9,5м.

Третий стратиграфический уровень, на котором установлены россыпи, являются среднесарматские отложения деминской, михайловской и калиновской свит. Осадки деминской и михайловской свит в виде останцов сохранились к западу и северо-западу от Бешпагирского россыпного поля. Выявленные здесь непосредственными наблюдениями и геофизическими исследованиями россыпи, частично подтвержденные бурением и электроразведкой (метод ВЭЗ ВП), выделяются в Ташлинское россыпное поле, естественный шлих титано-циркониевых минералов в пределах которого сосредоточен в четырех пластах. Три нижних пласта приурочены к разрезу деминской свиты и отстоят от ее кровли на 0-5, 9-20 и 30м, а четвертый пласт локализован в михайловской свите и находится в 10-12м от ее подошвы. Продуктивные отложения литологически представлены песками кварцевыми мелко- и тонкозернистыми с редкими линзовидными прослоями глин и образуют пачку мощностью до 40-50м полого наклоненную к северу. В пределах Ташлинского россыпного поля выделяется пять разобщенных участков обогащенных песков - Михайловский, Кожевниковский, Петропавловский, Тугулукский и Ключевской, в пределах которых продуктивные горизонты мощностью от 1 до 13м слагают контуры размером от 2 х З до 8 х 17км. Средние содержания полезных компонентов здесь варьируют от 20 до 57кг/м3.

В пределах россыпного поля в зависимости от распределения рудных минералов выделяется два участка - Карташовский и Плаксунский. Первый в виде вытянутого контура прослеживается с северо-запада на юго-восток и имеет протяженность 7,5 и ширину 1,5-5км, мощность продуктивного горизонта составляет 1,8м, а среднее содержание титано-циркониевых минералов 24,3 кг/м3. На Плаксунском участке обогащенные пески мощностью до 3,9м и средними содержаниями полезных компонентов 21кг/м3 установлены в пределах контура меридиональной ориентировки.

Четвертым (верхним) стратиграфическим уровнем локализации титано-циркониевых россыпей, является средне-позднесарматская бешпагирская свита, являющаяся в максимальной степени продуктивной и имеющая самое широкое площадное распространение, в пределах площади развития которой выделяются Бешпагирское и Правобережное россыпные поля.

Грачевский участок расположен на Константиновском плато к северу от Бешпагирского месторождения и практически является его продолжением. В пределах участка выделяются три уровня локализации рудных песков:

Нижний уровень обогащенных песков развит в южной половине участка, где образует контур северо-восточной ориентировки общей площадью 34 км2. В его пределах мощность продуктивных песков изменяется от 2 до 5,6м, а содержание полезных компонентов варьирует от 20 до 37кг/м3.

Средний уровень выделяется в северной половине участка, здесь продуктивные пески образуют вытянутую полосу субмеридиональной ориентировки шириной 2,5-5км и протяженностью 10км, со средней мощностью обогащенных песков 3,9м, и с содержанием полезных компонентов до 24,2 кг/м3.

Верхний уровень выделяется также в северной части россыпного участка, обогащенные пески прослеживаются полосой северо-западной ориентировки шириной 0,8-1,5 и протяженностью до 13км, в пределах которой мощность изменяется от 1,3 до 5,9м, а содержание титано-циркониевых минералов - от 20 до 49 кг/м3.

Благодатненский участок расположен северо-восточнее Грачевского участка и выделяется по данным ВЭЗ-ВП. Нижний продуктивный уровень здесь образует контур северо-восточной ориентировки шириной 1-3 и протяженностью 11км. В его пределах мощность песков с повышенным содержанием рудных минералов изменяется от 2 до 10м, а содержания титано-циркониевых минералов составляют 20-54 кг/м3. Средний продуктивный контур имеет овальную форму субширотного простирания с размерами 1,5 х 5км, мощность рудных песков варьирует от 3 до 7,5м, а содержания полезных компонентов достигают 35-50кг/м3.

В Правобережном россыпном поле, в зависимости от уровней локализации рудных песков и распределения в них титано-циркониевых минералов, выделяются наиболее крупные Камбулатский и Гофицкий участки, и 17 более мелких.

На Камбулатском участке рудные пески отмечаются на двух продуктивных уровнях.

Нижний уровень в южной части участка прослежен в виде двух овалообразных контуров размерами 1,4 x 4,5 и 1 x 2,7км. В первом контуре мощность рудных песков составляет 3м, во втором - 5м при содержании суммы полезных минералов 28 и 31 кг/м3 соответственно.

Продуктивные пески верхнего уровня здесь образуют меридионально ориентированную полосу шириной от 1,5 до 2,5 и протяженностью до 19км, с мощностью рудных песков 2-9,9м и с содержанием полезных компонентов от 21 до 44,5кг/м3. Восточнее на этом же уровне выделяется изолированный контур размером 3 х 3,5км, в котором мощность рудных песков изменяется от 2,7 до 7м, а содержание колеблется от 23,0 до 43,6кг/м3. В северной части участка продуктивные пески верхнего уровня образуют сложный контур северо-западного простирания шириной 1,5-8 и протяженностью до 12км, мощность рудных песков здесь варьирует от 1 до 11,8м, составляя в среднем 5,55м, а содержание рудных минералов колеблется от 20 до 60кг/м3.

В южной части участка, помимо продуктивных отложений бешпагирской свиты, обогащенные пески установлены и в разрезе среднесарматской калиновской свиты, где они образуют два изолированных контура. Западный имеет параметры 1,5 х 2км при мощности 1,5м и содержании полезных компонентов 38,2кг/м3. Второй контур, расположенный к северо-востоку от предыдущего, имеет размеры 1,5 x 1,7км, мощность продуктивного горизонта - 2м, содержание титано-циркониевых минералов - 37кг/м3.

На Гофицком участке в разрезе бешпагирской свиты выделяется два продуктивных уровня.

Нижний - подразделяется на три сближенных контура, самый западный из которых имеет дугообразную форму общей протяженностью до 25км при вариациях ширины от 2 до 6км. Два восточных контура имеют размеры 2-4 x 6 и 2 x 4км соответственно. Мощность рудных песков в пределах нижнего уровня колеблется от 3 до10м, а содержание полезных компонентов составляет 22 - 109кг/м(в среднем 48кг/м3).

На верхнем продуктивном уровне обогащенные пески установлены лишь в южной части участка, где их мощность изменяется от 1,5 до 8м, а содержание титано-циркониевых минералов колеблется впределах26-58кг/м.

Как видно из вышеизложенного материала, в пределах Ставропольского россыпного района имеются высокие перспективы для создания на его основе собственной, российской, минерально-сырьевой базы титана и циркония.

В пределах Правобережного россыпного поля наибольший интерес представляют Камбулатский и Гофицкий участки, первый из них по параметрам россыпных залежей не уступает Бешпагирскому месторождению (Казаринов Л.Н., и др., 1964; Рудянов И.Ф., 2005). На Гофицком участке в настоящее время проведены поисково-оценочные работы.

Общие минеральные ресурсы Ti-Zr песков Ставропольского россыпного района составляют порядка 1 млрд.м3.

Нерудное сырье

Месторождения строительных материалов пользуются широким распространением в пределах Ставропольского края. По таким видам сырья как глины керамзитовые, песчано-гравийные смеси, песок строительный, камни строительные (ракушняк, песчаник), глины и суглинки кирпичные, пески стекольные, он полностью обеспечивает свои потребности и имеет возможность развития предприятий стройиндустрии для обеспечения сырьем и готовой продукцией не только своего, но и соседних регионов.

В пределах Ставропольского свода и прилегающих к нему структур, где на поверхность выходят песчано-глинистые отложения палеогена и неогена, развиты месторождения всех перечисленных выше видов.

Глины и суглинки кирпичные чаще приурочены к делювиальным и эолово-делювиальным (лессовым) четвертичным образованиям.

Керамзитовые глины приурочены к отложениям старомарьевской свиты, в разрезе которой значительное место занимают средне- и высокопластичные дисперсные глины с низким содержанием включений песка, карбонатов и гидроокислов железа. Мощность их достигает 36м.

Песчано-гравийные смеси. Самое крупное месторождение района Бешпагирское приурочено к бешпагирской свите среднего - верхнего сармата. Залежь имеет среднюю мощность 7,6м при вскрыше 0,2-2,0м. Гравий состоит из песчаников, кремней, окремнелых пород, кварца, сланцев, эффузивов; содержание мелкозернистого кварцевого песка достигает 45%; форма обломков округлая и лещадная. Утвержденные запасы составляют 870тыс.м3.

Пески строительные приурочены к отложениям калаусской, большеянкульской, деминской, михайловской и бешпагирской свит. Пески кварцевые, мелкозернистые чаще желтовато-серого цвета. Используются для дорожного строительства, приготовления растворов, бетона. В настоящее время эксплуатируется Бешпагирское месторождение строительных песков, приуроченное к кофановской и бешпагирской свитам, запасы их по авторским оценкам составляют десятки миллионов кубометров.

Строительные камни. В качестве стенового и бутового камня в районе используются песчаник и известняк-ракушняк. Известняк-ракушняк иногда является сырьем для изготовления извести, и, как добавка, используется при производстве силикатного кирпича.

Пески формовочные. На Спицевском участке Бешпагирского месторождения известно Спицевское проявление формовочных песков, приуроченное к песчаной толще кофановской свиты. Мощность песков здесь составляет 3-8м, авторские запасы - 24млн.м3.

В настоящее время составлена «Геолого-экономическая карта Ставропольского края» (твердые полезные ископаемые) масштаба 1:500000 (Гагиев Р.Н., Савин А.С., 2002г.), которая является основой для контроля недропользования и лицензирования объектов нерудного сырья.

Положительные результаты лабораторно-технологических испытаний нерудного сырья, выполненных ООО «ТЕХНОЦЕНТР» в 2002-05гг. на договорной основе в ФГУП «Кавказгеолсъемка» (г.Ессентуки), ФГУП «ЦНИИгеолнеруд» (г.Казань), изложенные в главе «Результаты технологических исследований нерудного сырья» открывают возможности для использования попутно добываемого нерудного сырья в строительстве (кирпич силикатный облицовочный, кирпич красный облицовочный и черепица, бетон и строительные растворы, щебень для бетона и дорожных покрытий), а хвостов обогащения - для производства стекла и других целей.

.5 Литолого-стратиграфическое строение разреза продуктивной толщи

Литолого-стратиграфическое строение разреза нижнего неогена, участвующего в строении Бешпагирского месторождения, приводится, начиная с наиболее глубоко вскрытых во врезах долин современной гидросети песчано-глинистых отложений караган-конкского яруса и далее, снизу вверх по разрезу:

Большеянкульская свита (N1bj) караган-конкского возраста развита на ограниченной площади только в бортах долины р.Грачевка субширотной ориентировки в 2,0-2,5км к северу от Бешпагирского плато в пределах осевой части Грачевской атиклинали; вскрыта многими скважинами сторонних организаций.

Свита согласно залегает на образованиях калаусской свиты чокракского яруса. В основании свиты по данным пробуренных скважин, выделяется прослой или горизонт конкреций бриозоевых известняков. Нижняя часть разреза сложена листоватыми песчанистыми глинами с линзами небольшой мощности тонкозернистого ожелезненного песка и единичными прослоями кремовато-серых окремненных известняков и мергелей. В верхней части разреза песчанистых глин отмечаются прослои серых и зеленовато-серых кварцево-глауконитовых песков, линзы песков и мергелей. Мощность свиты от 36 до 175м.

Далее вверх по разрезу, в районе Бешпагирского месторождения развиты образования верхнего миоцена, представленного только сарматским ярусом, в разрезе которого выделяются все подъярусы.

Сергиевская свита (N1sr) раннесарматского возраста развита в бортах долины р.Грачевка, и частично рр.Бешпагирка и Горькая, вскрыта многими скважинами сторонних организаций, согласно залегает на отложениях большеянкульской свиты. Представлена темно- и зеленовато-серыми глинами в разной степени песчанистыми с единичными прослоями мергелей, известняков и многочисленными линзами гипса. Мощность свиты 25-130м.

Светлоградская свита (N1st) ранне-среднесарматского возраста развита в бортах долины р.Грачевка, где слагает крылья Грачевской антиклинали, а также на склонах долины р.Горькая и частично р.Бешпагирка (выше села Бешпагир). Вскрыта многими скважинами сторонних организаций.

Свита согласно залегает на глинах сергиевской свиты, представлена мергелями, известняками и карбонатными глинами. По своему существенно карбонатному составу свита резко отличается от подстилающих и перекрывающих образований, в связи с чем она по светлому фону и жестким формам рельефа хорошо дешифрируется на аэрофотоснимках и является надежным маркирующим горизонтом, известным в литературе как «мамайский горизонт».

Картирование (бурением, геофизическими методами) поверхности данного горизонта широко используется в регионе для изучения структуры платформенного чехла, в том числе для выявления структур, перспективных для поисков углеводородного сырья. Мощность свиты 5-20м.

Старомарьевская свита (N1sm) среднесарматского возраста широко развита в бортах долин рр. Грачевка, Бешпагирка, Горькая и их притоков, вскрыта многими скважинами сторонних организаций.

Свита согласно залегает на карбонатных отложениях светлоградской свиты, представлена серыми до темно-серых песчанистыми глинами с редкими прослоями мергелей и песчаников, линзовидными выделениями гипса, желваками пирита и остатками обуглившихся растений.

В кровле свиты залегает так называемый «мутнянский пласт» мергеля мощностью 0,3-1,8м, который по светлому фототону и мелким уступам в рельефе отчетливо дешифрируется на аэрофотоснимках. Свита характеризуется выдержанным литологическим составом. Мощность свиты 45-90м.

Дубовская свита (N1db) среднесарматского возраста широко развита на склонах Бешпагирского плато, в бортах долин рек Грачевка, Бешпагирка, Горькая и их боковых притоков, вскрыта многими скважинами сторонних организаций.

Свита согласно залегает на «мутнянском пласте» старомарьевской свиты, сложена серыми, зеленовато- и коричневато-серыми песчанистыми карбонатными глинами с единичными прослоями оолитовых брекчированных мергелей и песчаников, а также серыми тонкозернистыми песками, образующими совместно с глинами тонкий переслой. В глинах отмечаются рассеянные кристаллы, примазки и линзовидные пропластки гипса. Литологический состав свиты практически не изменяется. Мощность свиты 40-80м.

Калиновская свита (N1kv) среднесарматского возраста повсеместно развита в пределах Бешпагирского плато, обнажается на его склонах, вскрыта многочисленными скважинами сторонних организаций и ООО «ТЕХНОЦЕНТР».

Свита с размывом залегает на отложениях дубовской свиты. В нижней части разреза свиты залегают серые и зеленовато-серые песчанистые глины с мелкой галькой мергелей, известняков и песчаников, а также с обильными фаунистическими остатками пелеципод. Выше по разрезу песчанистые глины сменяются желтовато- и буровато-серыми тонкозернистыми песками с отдельными прослоями желтовато-серых мелко- и среднезернистых песчаников, линзами ракушняков, рифогенных известняков и буровато-серых песчанистых глин. Завершают разрез свиты зеленовато- и темно-серые плотные плитчато-слоистые глины с тонкими присыпками по плоскостям слоистости светло-серого тонкозернистого песка.

Верхняя часть разреза калиновской свиты в процессе работ ООО «ТЕХНОЦЕНТР» (2002-05гг.) детально охарактеризована на глубину от 2 до 10м бурением 81 скважины, пробуренных с целью оценки россыпной залежи нижнего рудного пласта, выделяемого в основании разреза вышезалегающей бешпагирской свиты непосредственно на плотных глинах калиновской свиты, а также бурением 77 поисково-оценочных скважин на глубину до 2-45м ГРТ №1.

В результате этих работ был получен большой объем представительного фактического материала, отражающего нижеследующие детали строения верхней части калиновской свиты, имеющие определенное практическое значение при производстве поисково-оценочных работ на Ti-Zr россыпи, а именно:

. В кровле свиты залегает пластовое тело плотных темно-зеленовато-серых глин с отчетливо выраженной тонкой (1-5см) параллельно-плитчатой слоистостью, по плоскостям которой отмечаются тонкие присыпки светло-серого тонкозернистого песка кварцевого состава с примесью рудных минералов.

. Далее, вниз по разрезу, залегает прослой зеленовато-серых мелкозернистых песков с обильной примесью раковинного детрита пелеципод. По данным Казаринова Л.Н. в этих песках зафиксированы единичные случаи повышения концентраций Ti-Zr минералов до 70кг/м3 условного ильменита на мощность 1,0м. Пласт песков залегает на темно-зеленовато-серых глинах, аналогичных таковым в верхней части свиты.

. Геологические границы между глинами прикровельной части калиновской свиты с подстилающими зеленовато-серыми песками и перекрывающими продуктивными песками бешпагирской свиты четкие, контрастные, хорошо интерпретируются в градиентных зонах каротажных диаграмм: по характерным повышенным значениям гамма-активности и низкому электросопротивлению для глин и наоборот, по низким значениям гамма-активности и высокому электросопротивлению для песков.

. Поверхность глин калиновской свиты на границе с перекрывающими продуктивными песками бешпагирской свиты характеризуются широко развитыми палеоэкзогенными процессами наложенного ожелезнения. Последнее развивается по рудным минералам, присутствующим в зернистом материале присыпок песка по плоскостям слоистости. При этом, максимальная интенсивность окисления глин фиксируется непосредственно в зоне их контакта с вышезалегающими светло-серыми (не окисленными) песками продуктивной толщи бешпагирской свиты. Здесь глины на мощность до 20см приобретают интенсивную ржаво-бурую окраску, постепенно сменяющуюся вниз по разрезу через 0,8-1,0м на неизмененные разности темно-зеленовато-серых глин.

. Прикровельные глины мощностью от 2,5 до 8,0м и подстилающий их прослой песков мощностью 2-7м фиксируются практически на всей площади развития калиновской свиты в пределах Бешпагирского плато.

Это, а также наличие интенсивно окисленной приповерхностной части глин, залегающих в кровле калиновской свиты, свидетельствует о незначительном перерыве в осадконакоплении на границе времени формирования калиновской и бешпагирской свит и частичном размыве пласта прикровельных глин с остаточной мощностью 6-8м в северной части и их полным отсутствием (размывом) в юго-восточной части плато. Данная часть площади месторождения является наиболее близкой к палеогранице южного побережья среднесарматского моря и, соответственно, к «кавказской суше». Фиксируемый здесь размыв отложений калиновской свиты, вероятно, обусловлен проявлением положительных тектонических движений в пределах горных сооружений «кавказской суши» и частично захватывающих прилегающую к ней акваторию сарматского моря, что привело к незначительной структурной перестройке области осадконакопления, частичному размыву песчано-глинистых отложений калиновской свиты и смене фациальной обстановки времени осадконакопления вышезалегающей бешпагирской свиты на преимущественное накопление толщи песков, продуктивной на титано-циркониевые россыпи.

Бешпагирская свита (N1bs) средне-позднесарматского возраста повсеместно развита на Бешпагирском плато, обнажается на его склонах, вскрыта 184 скважинами ООО «ТЕХНОЦЕНТР» и многими скважинами сторонних организаций.

Свита с частичным (неглубоким) размывом залегает на песчано-глинистых отложениях калиновской свиты, в верхней части которых по всем пластопересечениям фиксируется зона мощностью 0,8-1,0м интенсивно окисленных глин, свидетельствующих, по всей видимости, о некотором кратковременном перерыве в осадконакоплении с формированием на обнаженной поверхности глинистых осадков продуктов выветривания типа слаборазвитых остаточных кор выветривания.

Свита сложена мелко- и тонкозернистыми песками серыми, светло-серыми, желтовато-серыми, буровато-серыми и пестро-окрашенными (с пятнами, разводами причудливых форм окрасок различной интенсивности - от светло-желтых до ржаво-бурых, реже кирпично-красных). Преобладают пески светло-серых и желтовато-серых тонов. Пески, содержащие естественный черный шлих, местами сохраняют свою исходную темно-серую окраску. В большинстве случаев они также подвергаются воздействию процессов экзогенного эпигенетического окисления (в максимальной степени в краевых частях Бешпагирского плато) и приобретают ржаво-бурые тона окраски.

Пески полевошпато-кварцевого состава сыпучие или слабосцементированные незначительным количеством глинистого материала (до первых %). В отдельных интервалах (преобладают в нижней части разреза свиты) пески существенно глинистые, количество глинистого материала в них увеличивается до 25-30%. При максимальных концентрациях последнего в песках появляются часто встречающиеся тонкие линзовидные слойки (мощностью от 2-3 до 10мм) зеленовато-серых глин, образующие с песками характерный «тонкий переслой».

В основании разреза непосредственно на окисленных глинах калиновской свиты залегают тонкозернистые полевошпато-кварцевые пески мощностью от 0,3 до 3,35м, обогащенные черным шлихом в виде рассеянно-зернистых и слойковых обособлений волнисто-косослоистой текстуры, выделяемые в качестве россыпной залежи «нижнего рудного пласта» (рис. 4.2).

Нижний рудный пласт, как единая пластовая залежь, развит только в пределах южной части Бешпагирского плато, к северу от линии 88 на данном стратиграфическом уровне отмечаются лишь единичные фрагментарные линзовидные тела небольшой мощности с низкими содержаниями полезных компонентов.

В средней части разреза свиты выделяются выдержанные (практически на всей площади Бешпагирского плато) пластовые россыпные залежи титано-циркониевых минералов, выделяемые в составе так называемого «верхнего рудного пласта» мощностью от 0,5 до 15м. Последний характеризуется более сложным внутренним строением (по сравнению с нижним), представляет собой совокупность сближенных россыпных залежей (от 2 до 4), разделенных интервалами пустых пород или некондиционных руд мощностью от 1,6 до 8,8м в краевых частях пласта и объединяющихся в единую пластовую россыпную залежь мощностью от 3,0 на участке Южный до 9-15м на участках Центральный и Красносельский в пределах центральной осевой его части, выделяемой в виде «струйной» лентообразной залежи север-северо-восточной ориентировки и характеризующейся максимальной продуктивностью по условному ильмениту.

Рудные пески характеризуются наличием косой волнистой и горизонтальной слоистости, по плоскостям которой обособляются тонкие слойковые выделения черного шлиха.

В разрезе верхнего рудного пласта и вмещающих их продуктивных песков отмечаются линзовидные прослои мощностью от 2-3 до 40см разнозернистых (до грубозернистых) гравелитистых песков с единичной галькой кварца, карбонатных и реже кремнистых пород. Наибольшее количество таких прослоев фиксируется на участке Южный, далее к северу (на участке Красносельский) проявленность их уменьшается в 4 раза, при этом повышается глинистость песков и уменьшается размерность зернистого материала. Это свидетельствует о подводно-дельтовых фациальных обстановках формирования продуктивных песков верхнего пласта в средне-позднесарматское время и соответствующей их фациальной изменчивости с удалением от южного побережья сарматского моря в северном направлении.

Усредненное положение грубозернистых гравелитистых песков в основании верхнего рудного пласта на участке Южный отражает положение поверхности внутриформационного размыва в разрезе подводно-дельтового фациального комплекса, залегающей по отношению к нижележащим продуктивным пескам бешпагирской свиты и, соответственно, россыпной залежи нижнего подуровня верхнего пласта, а также россыпи нижнего рудного пласта с отчетливо фиксируемым незначительным угловым несогласием (менее 0,50). Далее к северу, с удалением от прибрежной зоны подводно-дельтового фациального комплекса данное угловое несогласие не фиксируется.

В разрезе свиты отмечаются единичные линзовидные прослои серых, зеленовато-серых глин мощностью до 2м, а также широко развиты линзы, линзовидные прослои крепких песчаников (на карбонатном цементе) мощностью от 1-2 до 200см, выход которых увеличивается снизу вверх по разрезу и достигает своего максимального развития в разрезе вышезалегающей кофановской свиты.

В основании разреза свиты в центральной части плато в песках фиксируется в значительных количествах раковинный детрит пелеципод. Мощность свиты варьирует от 25 до 45м.

Кофановская свита (N1kf) позднесарматского возраста развита в пределах Бешпагирского плато и обнажается на его склонах, вскрыта многочисленными скважинами ООО «ТЕХНОЦЕНТР» и сторонних организаций.

Свита согласно залегает на песчаной толще бешпагирской свиты, характеризуется широким развитием в разрезе крепких песчаников на карбонатном цементе, реже известняка-ракушняка и конгломератов. Разрез свиты, частично сложенный устойчивыми породами, бронирует в рельефе отчетливо дешифрируемые структурно-денудационные уступы.

Пески сыпучие, вмещающие прослои крепких устойчивых пород, по составу и текстурно-структурным особенностям аналогичны таковым, залегающим в разрезе бешпагирской свиты.

Кофановская свита завершает разрез нижнего отдела неогеновой системы (миоцена) в пределах Бешпагирского плато. Мощность свиты варьирует от 5 до 15м.

Лёссовая формация (LQIII) неоплейстоценового возраста широко развита в пределах Бешпагирского плато (контура лицензионной площади), вскрыта 10 скважинами ООО «ТЕХНОЦЕНТР» и 7 скважинами ГРТ №1.

Лёссовая формация («Прикумский лёсс» по Рудянову И.Ф. и др., 1999) завершает лёссово-почвенные отложения в пределах Бешпагирского плато. По условиям залегания отложения данной формации подразделяются на два структурно-морфологических типа:

Первый тип - отложения, имеющие плащеобразную форму развития, выполняют незначительные по амплитуде эрозионные формы рельефа преднеоплейстоценового возраста. Мощность отложений составляет от первых до 4-5м. Отложения этого типа вверх по разрезу постепенно сменяются буровато-серыми современными четвертичными суглинками.

Лёссовая формация сложена преимущественно глинистыми образованиями, представленными буровато-зеленоватыми, темно-зеленовато-серыми лёссами, лёссовидными суглинками, суглинками. При мощностях 3-5м и более характерна отчетливо выраженная столбчатая отдельность. В основании лёссов, залегающих в глубоких эрозионных врезах, присутствует делювиальная примесь разноразмерных обломков (до глыбовых) крепких песчаников, их более мелких зерен песчаной размерности, зернистого материала кварца, полевых шпатов. Мощность лёссов, «засоренных» делювиальной примесью составляет от 1 до 6м.

Современные четвертичные отложения четвертой ступени (QIV) голоценового возраста широко развиты в районе Бешпагирского месторождения. Они представлены: на поверхности структурно-денудационного плато элювиальными образованиями мощностью 0,1-1,2м (суглинками с примесью дресвы и щебня); на склонах плато делювиальными образованиями мощностью 1,0-15м (осыпи песков, дресвы, щебня); в долинах рек Бешпагирка,

Грачевка, Горькая и их боковых притоков аллювиальными образованиями мощностью до 2-6м (русловыми, низкой и высокой пойм, представленными галечником, гравием, песком, илами, глинами); озерными отложениями мощностью 0,5-6м (глины, илы и супеси с мелким гравием); биохемогенными образованиями, формирующимися в оз.Соленое (лечебные грязи и илы мощностью 0,15-1,0м).

Часть II. Морфологические типы и особенности химического состава цирконов из россыпей участка Камбулат Бешпагирского титан-циркониевого месторождения (Ставропольский край)

.1 Геологическое строение Бешпагирского титан-циркониевого месторождения

Геологическое строение Бешпагирского месторождения определяется его местоположением в пределах одноименного плато, сложенного продуктивной (на россыпи Ti-Zr минералов) субгоризонтально залегающей толщей песков средне-позднесарматского возраста мощностью до 40-50м с общей площадью развития в пределах плато порядка 140км2.

Согласно геологической карты Бешпагирского месторождения масштаба 1:50000, составленной по материалам ГДП-200 (ФГУП «Кавказгеолсъемка», Рудянов И.Ф. и др., 1999) с уточнениями по результатам работ, выполненных ООО «ТЕХНОЦЕНТР» в 2002-05гг., на склонах Бешпагирского плато, в бортах ограничивающих его долин (с запада р.Бешпагирка, с севера р.Грачевка и с востока рр.Горькая - Калаус), обнажаются подстилающие средне-верхнесарматскую продуктивную толщу песчано-глинистые отложения караган-конкского яруса, карбонатно-глинистые образования нижне-среднесарматского и песчано-глинистые осадки среднесарматского подъяруса.

циркониевое месторождение россыпь ископаемое

2.2 Методика отбора и обработки проб

Для изучения морфологии цирконов применялась методика обработки проб и выделения минералов. За время практики мною было отобрано 8 образцов.

Образец №1 - песок рудный (вес-29,16) - Левый борт р. Ягурка; п. Малые Ягуры;

Образец №2 - Песок рудный (вес - 28,51) - п. Горный; балка Поперечная (западная сторона);

Образец №3 - Песок рудный (вес 29,90) - п. Летняя Ставка; канава №73;

Образец №4 - Песок рудный (вес 31,09) - п. Горный; водохранлище; 150 м западнее от моста;

Образец №5 - Песок рудный (вес 32,52) - п. Горный; балка Поперечная (восточная окраина);

Образец№6 - Песок рудный (вес 30,12) - п. Горный; Канава 71.

Образец№7 - Песок рудный (вес 34,85) - Восточная окраина п.Горный; 200 м от ЛЭП;

Образец №8 - Песчаник - п. Горный; Канава 71.

(Приложение 1 - карта фактического материала).

В основном пробы были представлены песком светло-серым в верхней части и светло-желтым в нижней части разреза, тонко-, мелкозернистый, горизонтально-, косо-, мульдообразнослоистый, с включениями естественного шлиха в массе породы и более концентрированного в горизонтальных прослоях, подчеркивающих косо-, мульдообразную слоистость вмещающих пород.

Учитывая преобладающий тонко-, мелкозернистый состав продуктивных песков, а также значительное количество алевритового (<0.05мм) компонента, изучение рудных песков и выделение черного концентрата проводилось по методике, исключающей даже минимальные потери тяжелых минералов.

Методика выделения циркона включала следующие операции:

Взвешивание до и после квартовки;

Квартовка;

Мокрая расситовка по 7 классам;

Сушку;

Взвешивание по классам;

Деление в бромоформе по классам;

Промывка в спирте;

Сушка черного концентрата;

Взвешивание тяжелой фракции- черного концентрата;

Минералогический анализ.

Был проведен гранулометрический анализ, в результате которого выделено 7 гранулометрических классов:

+0,2;

-0,2+0,16;

,16+0,14;

,14+0,1;

,1+0,063;

,063+0,044;

,044.

После выявления гранулометрических классов выяснилось, что основная часть рудных компонентов черного концентрата находится в пятом (-0,1+0,063) и шестом (-0,063+0,044) гранулометрических классах.

Результаты взвешивания тяжелой фракции (черного шлиха), после деления в бромоформе (в гр.):

№1 -0,03

№2 - 0,99

№3 - 1,65

№4 - 4,6

№5 - 7,48

№6 - 1,21

№7 - 16,64

Минералогический анализ тяжелой фракции проб показал что оснавная доля приходится на минералы:

ильменит (20-55%);

рутил (5-18%);

сфен (5-10%);

лейкоксен (5-15%);

циркон (5-21%).

Главные рудные минералы проявления Камбулат имеют следующие типоморфные признаки.

Ильменит представлен двумя типами зерен: 1) угловатые неправильной формы, слабо окатанные, часто уплощенные; 2) округлые, хорошо окатанные. В основном агрегаты черного цвета.

Зерна рутила имеют вытянутую форму, реже представлен не окатанными обломками неправильной формы, цвет варьируется от красноватого до оранжево-желтого, зерна полупрозрачные, имеют стеклянный блеск.

Циркон представлен в большей части окатанными прозрачными зернами розового цвета, реже встречаются обломки кристаллов гиацинтового типа.

Лейкоксен характеризуется угловатыми слабо окатанными зернами неправильной формы. Цвет лейкоксена меняется от коричневого до практически белого.

2.3 Исследование минералов циркона

Циркон кристаллизуется в тетрагональной сингонии <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%8F>, образуя дипирамидальные <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%B4%D0%B0_%28%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F%29> и призматические <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B0_%28%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F%29> кристаллы <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB>. Твердость по шкале Мооса <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B0_%D0%9C%D0%BE%D0%BE%D1%81%D0%B0> - 7-8; плотность <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C> 4,680-4,710 г/см³. Цвет <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B2%D0%B5%D1%82> варьирует в зависимости от содержания примесей: от коричневато-жёлтого до коричневого, сероватый, красный, розовый; иногда бесцветен. Блеск <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BA> сильный алмазный. Спайность <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C> несовершенная по (100). Обычно радиоактивен, всегда содержит примеси редких (REE <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B>) и радиоактивных (<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%B0%D0%BD_%28%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%29>, Th <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B9>) элементов.

Минералы-спутники: ильменит, кварц, магнетит, амфиболы, слюды, эгирин, ксенотим, рутил, ставролит, пирохлор, полевые шпаты, апатит, сфен, колумбит, флюорит, кальцит, пирит, нефелин, альбит.

Были проведены химический анализ и рентгеноспектральный микрозондовый анализ. (Анализ был проведен в ИГЕМ РАН, аналитиком С.Е. Борисовским)

Циркон в различной степени окатан, при этом в большинстве зерен сохраняется призматическая форма кристаллов. Правильные, хорошо сохранившиеся бипирамидальные призматические кристаллы встречаются редко. Циркон представлен двумя разновидностями.

Циркон I встречается в виде сильно блестящих белых и слегка розоватых бипирамидальных кристаллов короткопризматического габитуса. Концентрируется в немагнитной фракции. Преобладают зерна размером от 0,07 до 0,02 мм. Наличие тонкозернистого циркона является характерной осложняющей особенностью руды, создающей трудности при получении концентрата.

Циркон II встречается в виде бурых призматических кристаллов или их обломков. Концентрируется в слабомагнитной фракции. Размер зерен от 0,07 до 0,04 мм. Присутствует в руде в подчиненном количестве.

Химсостав циркона I (масс.%, среднее по 10 ан.): ZrO2 - 66,20; HfO2 - 1,29; SiO2 - 31,51; Y2O3 - 0,2; Ce2O3 - 0,06; UO2 - 0,095; ThO2 - 0,079; TiO2 - 0,128; WO3 - 0,052; CaO - 0,105; P2 O5 - 0,242. В буром цирконе II содержание ZrO2 уменьшается до 58,93%, ThO2 до 0%. Увеличивается содержание Y2O3 до 1,08%, UO2 до 0,36%.

Морфологические особенности и состав цирконов изучались методами количественного минералогического анализа, рентгеноспектрального микроанализа (микрозондового) на приборе MS-Cameca и методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) в лабораториях ИГЕМ РАН и ВИМСа.

Содержание циркония и гафния в цирконах Бешпагирского месторождения по данным рентгеноспектрального (микрозондового) микроанализа (аналитик С.Е. Борисовский, ИГЕМ РАН)

№№ Образцов

Степень окатанности

Содержание, %

Zr/Hf отн. ед.

Степень коррозии

Hf

Zr

1

2

3

4

5

6

7

1

3

неок.

1,12

48,02

42,9

нет

2

6

неок.

1,09

48,3

44,3

слабая

3

8

неок.

0,62

50,35

81,2

слабая

4

9

неок.

1,14

48,36

42,4

средняя

5

8

неок.

0,97

48,42

49,9

слабая

6

9

неок.

1,09

48,32

44,3

слабая

7

10

неок.

1,14

47,03

41,3

нет

8

12

неок.

1,26

48,64

38,6

нет

13

неок.

1,3

49,65

38,2

нет

10

14

неок.

0,92

49,49

53,8

нет

11

16

неок.

1,23

50,33

40,9

слабая

12

18

неок.

1,04

51,7

49,7

сильная

13

24

неок.

1,2

48,78

40,7

нет

14

26

неок.

0,99

49,06

49,6

нет

15

27

неок.

1,26

48,14

38,2

средняя

16

28

неок.

0,99

49,87

50,4

нет

17

7

слаб.

1,03

49,12

47,7

слабая

18

21

слаб.

1,01

48,38

47,9

нет

19

слаб.

0,94

50,19

53,4

средняя

20

4

средн.

1,06

50,29

47,4

сильная

21

5

средн.

1,11

49,27

44,4

средняя

22

11

средн.

1,03

50,71

49,2

средняя

23

15

средн.

1,28

49,35

38,6

нет

24

17

средн.

1,09

46,17

42,4

слабая

25

25

средн.

1,05

48,93

46,6

средняя

26

29

средн.

1,41

47,73

33,9

нет

27

19

сильн.

1,12

47,38

42,3

сильная

28

20

сильн.

1,22

49,1

40,2

средняя

29

22

1

50,17

50,2

средняя

30

23

полн.

1,25

48,74

39,0

слабая

Общее

Коэффициент корреляции

-0,34

Среднее

1,10

49,00

45,6

Стандартное отклонение

0,15

1,18

Коэффициент вариации

0,14

0,02

Неокатанные

Коэффициент корреляции

-0,33

Среднее

1,09

49,00

46,6

Стандартное отклонение

0,17

1,18

Коэффициент вариации

0,16

0,02

Окатанные

Коэффициент корреляции

-0,37

Среднее

1,11

48,97

44,9

Стандартное отклонение

0,13

1,23

Коэффициент вариации

0,12

0,03

В результате проведенных анализов была выведена теоретическая формула циркона - (Zr,Hf,Th,U,TR,Ca,Na)[(Si,Al,P,S)•(O,OH)4].

Морфологические особенности цирконов изучены с позиций выделения и определения количественных соотношений по следующим параметрам:

соотношение кристаллов и обломков;

морфологические типы цирконов и их соотношение;

окатанность цирконов;

присутствие и доля метамиктных цирконов, и пр.

Указанные параметры были изучены в выборке более 2000 зерен. Анализ общего распределения изученных зерен цирконов по различным морфологическим классам и типам свидетельствует о том, что в россыпи преобладают обломки цирконов, не сохранившие каких-либо кристаллографических форм (более 75%), а среди сохранившихся кристаллов (20-24%) преобладают в различной степени колотые зерна (77-98%).

Кристаллы циркона и их обломки с наибольшими коэффициентами удлинения (5-8), в особенности игольчатого типа (К-удл. ~7-8 и более), нередко представляют собой наиболее идиоморфные индивиды, характеризующиеся наибольшей степенью сохранности кристаллографических форм - наименьшей степенью окатанности и дробления, т.е. механического износа. Вероятно, их поступление происходило из относительно близко расположенного источника сноса, представленного массивами гранитоидного состава.

Включения присутствуют в различных количествах и разных комбинациях составов практически во всех кристаллах циркона и их обломках (колотых зернах). Эти включения представлены прозрачными газово-жидкими изометричными пузырьками, игольчатыми кристаллами рутила буровато-красного, бурого, черно-бурого цвета (и, возможно, ильменита); субизометричными и изометричными уплощенными зернами темноокрашенных (в основном, черных) минералов Fe, Ti, Mn (магнетита, ильменита, гематита, титаномагнетита и их промежуточных фаз, мелких кристалликов циркона).

Зерна циркона регенерированного облика содержат в своей внутренней части обломки кристаллов первичного кластогенного циркона, которые располагаются асимметрично по отношению к кристаллографическим осям зерна-«хозяина» и выполняют роль «затравки» (или центра) для развития процессов регенерации.

Процессы регенерации проявлены в зернах цирконов достаточно широко. Ее следы присутствуют в той или иной степени на поверхности большинства проанализированных зерен, либо в виде локальных фрагментов, либо покрывая всю поверхность зерна. Оболочки визуально диагностируются при просмотре зерен под бинокуляром, но еще отчетливее выделяются под электронным микроскопом.

Для регенерационных оболочек характерны:

весьма специфичная матовая поверхность, снижающая степень прозрачности зерна и контрастно отличающаяся по этому признаку от первично окатанной поверхности зерен циркона овально-округлых и чечевицеобразных форм с леденцово-блестящей поверхностью, более однородных по составу и имеющих, как правило, наиболее интенсивные сиреневые оттенки окраски, отражающие их наиболее древнее происхождение;

слабовыраженный розовато-сиреневый оттенок, как правило, более интенсивный, чем оттенок обволакиваемого зерна.