Месторождения руд железа

Вопрос о распределении рудных накоплений железа во времени и пространсгве, равно как и многие особенности осадочных железных руд, весьма обстоятельно разбирается в большой монографии Н. М. Стра хова (1947), пользующейся весьма широкой известностью. Большой материал приведен в работах Б. П. Кротова, исследования которого ох­ватывают главным образом железные руды Урала (Кротов, 1955, 1956, 1959). Интересные данные приводят А. Д. Архангельский и Е. В. Коче- нова (1935). Широкий круг вопросов разбирается в работах Н. П. Но- вохатского, одна из которых (Новохатский, 1958) близко касается за­трагиваемой темы. В дальнейшем нами используются эти работы и труды многих других авторов.

Н.  М. Страхов устанавливает шесть основных железорудных эпох: кембрийскую, ордовичокую, вернекаменноугольную, нижнеюрскую, меловую, палеогеновую и ряд более мелких. Поиски железных руд це­лесообразно сосредоточить в первую очередь в отложениях, соответст­вующих ~>тим рудным эпохам, особенно если она проявились в регионе.

Остаточные месторождения железа во многом сход­ны с бокситовыми. Они также пользуются распространением в областях развития коры выветривания. Основным условием для формирования их является наличие благоприятных материнских пород. Вторым не менее важным условием следует считать глубокое химическое выветривание, протекающее в течение достаточно длительного времени.

В предыдущих главах были описаны условия, в которых развивает­ся глубокое химическое выветривание. Была рассмотрена также про­странственная приуроченность коры выветривания к тем или иным структурным элементам платформ. Все эти условия должны быть учте­ны при составлении прогноза для поисков остаточных месторождений железа.

Перспективными являются области щитов и антеклиз, а иногда и более мелких положительных структур. Большого внимания заслужи­вают и те части крупных отрицательных структур, где складчатое осно­вание платформы находится на доступной глубине. Это прежде всего пологие части крыльев синеклиз, примыкающие к положительным платформенным структурам.

Благоприятными, возможно, являются также области развития трап- пового вулканизма в тех местах, где основные породы развиты на по­верхности и подверглись интенсивному выветриванию.

Остаточные месторождения железа следует искать повсюду в пре­делах перечисленных структурно-тектонических элементов, в тех местах, где кора выветривания латеритного типа развивается по основным и ультраосновным породам. Особенно благоприятны богатые железом оливковые породы типа перидотитов, лерполитов и гарцбургитов.

Богатые железные руды мартитового и магнетнтового состава, типа руд КМА, связываются с железистыми кварцитами складчатого осно­вания платформ и ягляются продуктами их выветривания. Области раз­вития железистых кварцитов должны быть Е7’телены как благоприят­ные дл-т поисков богатых железных руд. Онн перспективны как в тех местах, где кварциты выходят на поверхность, так и гам, где они пере­крыты осадочными отложениями и находятся на небольшой глубине. В последнем случае они лучше сохраняются от размыва.

Остаточные железные руды часто содержат примесь кобальта, нике­ля и некоторых других элементов. При наличии этих полезных приме­сей руды приобретают особую ценность. Для поисков таких руд перспективы области развития ультраосновных и основных пород, отли­чающихся высоким содержанием малых и редких элементов.

Осадочные железные р уд ы на платформах чаще всего отно­сятся к оолитовому гидрогетит-лептохлоритовому типу. Обычно они свя­зываются с отложениями третьей зоны, хотя железо также дает про­мышленные накопления озерного и речного происхождения среди отло­жений второй зоны.

Месторождения железа тяготеют к области источника металла, что вызвано относительно малой устойчивостью его соединений в поверх­ностных водах. Они не могут долгое время оставаться в форме истин­ных или коллоидных растворов в пресной воде и тем более в морских водах, богатых электролитами. Таким образом, наблюдаемая связь осадочных месторождений железа с положительными структурными элементами платформ объясняется тем. что именно в их пределах рас­полагаются источники рудного элемента.

Перспективные площади для поисков речных руд следует искать среди ископаемых аллювиальных образований. Речные руды распола­гаются полосами, следующими за руслами древних рек. Они протягива­ются в обшем поперек второй зоны — от возвышенных территорий пер­вой зоны к морским водоемам третьей.

Перспективные площади, включающие месторождения озерных руд, относятся главным образом ко второй зоне. Наиболее благоприятными являются те части ее, которые располагаются неподалеку от первой зоны, близ тех мест, где происходило интенсивное химическое выветри­вание материнских пород, богатых железом. Весьма перспективны ниж­ние части седиментационного комплекса, особенно, если они залегают над выходами благоприятных пород нижнего структурного этажа. Весьма важное значение имеют отрицательные элементы рельефа раз­мытой поверхности, располагающейся ниже трансгрессивной серии, за­ключенной в состав седиментационного комплекса. Здесь могли нахо­диться отдельные озерные водоемы, располагающиеся в области вывет­ривания. Это как бы отдельные участки второй зоны среди первой. В них местами могут формироваться крупные промышленные залежи руд. Примерами их являются известные Малкинское и Халиловское ме­сторождения.

Морские железные руды обычно располагаются близ берега и, как правило, не уходят в область больших глубин. Прибрежная область древних водоемов перспективна для поиское; железных руд дельтового типа, а также для обломочных руд типа магнеТитовых песков, дающих накопления обычно близ самого берега мор*. Как те, так и другие сле­дует искать в самых нижних частях трансгрЕссмвных серий.

Наибольший интерес представляют железорудные формации, с на­коплениями руд гидрогетит-лептохлоритового состава. Они обычно содержат наиболее значительные массы металла, часть из которых со­средоточена в промышленных залежах.

Железорудные формации связаны с отложениями, соответствующи­ми по времени основным рудным эпохам. Отложения этих формаций устанавливаются в составе седиментационного комплекса по наличию пород, отличающихся повышенным содержанием металла. Рудные на­копления среди них обычно следует искать г,а незначительном расстоя­нии от берега, но всегда близ тех мест, где на континенте протекают процессы выветривания, приводящие к освобождению массы железа. В качестве примера подобной ситуации мол но сослаться на палеогео­графическую обстановку, создавшуюся в вер.гнем мелу в районе Колпа- шовского бассейна (см. фиг. 17), где, в эпоху формирования железных руд в водоеме, на суше шло интенсивное каолиновое выветривание, со- провождавшееся выносом железа (Нагорский, 1958).

В пределах области распространения морских рудовмещающих фор­маций месторождения железа следует искать также поблизости от берега.

Перспективные площади для поисков осадочных железных руд свя­зываются обычно со склонами щитов и крупных антиклиз. Так, на скло­нах Воронежской антиклизы располагаются Хоперское и Корсунское железорудные месторождения и большое количество рудопроявлений. Иногда они связываются и с антиклинальными структурами меньшего порядка. Если эти благоприятные структуры сложены породами основ­ного состава, претерпевшими глубокое выветривание, то крылья их и прилежащие части синеклиз представляются областями, весьма благо­приятными для обнаружения железорудных месторождений. Промыш­ленные накопления железных руд будут локализоваться здесь в зависи­мости от благоприятных фациальных и литологических особенностей, а также и от других второстепенных факторов, разобранных выше.

В заключение в качестве наглядного примера приводим карту прог­ноза (фиг. 26) на остаточные и осадочные руды железа, выполненную для района с несложным строением и относительно хорошо изученной геологической историей. Для чтения и понимания ее можно не пользо­ваться вспомогательными картами и ограничиться кратким изложением исходных данных, на которых основано все построение. Здесь невоз­можно сослаться на более сложные примеры, так как это потребовало бы использования нескольких вспомогательных карт и возникла бы необходимость сделать значительные текстовые приложения, что совер­шенно не совместимо с ограниченным объемом настоящей работы.

Представленная карта составлена с целью выявления перспектив­ных площадей для поисков богатых железных руд в южной части Каракпайского района, расположенного в юго-западной части Централь­ного Казахстана. При составлении ее автор исходил из следующих со­ображений:

1. В рассматриваемом районе уже давно известны выходы бедных железных руд типа железистых кварцитов, которые протягиваются сю­да из более северных частей Карсакпайского антиклинория. В пределах последнего известно большое количество выходов руд и отдельных месторождений этого типа, причем суммарные запасы железа достигают значительной величины. Однако низкое содержание металла делает раз­работку их малорентабельной.

Весьма вероятно, что в пределах района имеются железные руды другого типа, представляющие продукты выветривания железистых кварцитов, подобные богатым рудам КМА и Кривого Рога (см. выше).

В пределах Карсакпайского антиклинория неизвестна кора выветри­вания по железистым кварцитам. Можно предположить, что она неког­да существовала, но не сохранилась и уничтожена размывом, который был особенно интенсивным в районе выхода на поверхность этой струк­туры, характезирующейся преобладающими поднятиями. Кора выветри­вания и богатые железные руды, связанные с ней, несомненно, могут со­храниться в области погружения антиклинория, где процессы размыва не столь резко проявились. В этом отношении весьма благоприятна область южного окончания атиклинория, приходящаяся на бассейн р. Белеуты.

1. Основная эпоха интенсивного выветривания, имевшего место в районе, приходится на нижний мезозой. В течение ее сформировалась

Фиг. 26. Карта прогноза железных руд в бассейне р. Белеуты (Юго-западная окраина Центрального Казахстана):  мощная кора выветривания, пользующаяся широким распространением в Казахстане и в соседних регионах. Вероятно, именно в это время мс протекать процесс образования богатых железных руд коры выветрива­ния по железистым кварцитам.  Лучшие условия сохранности упомянутых руд должны были иметь место там, где они перекрыты осадочными толщами, отложившими вслед за эпохой формирования коры выветривания. В нашем случае бо­гатые железные руды должны быть достаточно хорошо законсервиро­ваны и сохранены в тех местах, где они окажутся перекрытыми верхне­мезозойскими или третичными отложениями. К югу от долины р. Белеуты породы герцинского складчатого ос­нования и метаморфические толщи докембрия, выходящие на поверх­ность в пределах Карсакпайского антиклинория погружаются и уходят вначале под палеогеновые, а затем — под более древние меловые отло­жения. Непосредственно к югу от долины они лежат на отметках около 300 м над ур. м. Далее они погружаются и обнаруживаются лишь в скв. 1 на абсолютной высоте в 286 м и в скв. 2 на 197 м. Кровля поверх­ности герцинского основания платформы показана в изолиниях, прове­денных на основе экстраполяции высотных данных, зафиксированных в выходах на земной поверхности и глубины залегания ее в скважинах. Железистые кварциты прослеживаются по простиранию в пределах Карсакпайского антиклинория в основном закономерно в направлении, близком к меридиональному. Это свойственное им направление хорошо выдерживается и прослежено по поверхности на расстоянии более сот­ни километров. Такое постоянство простирания на значительном протя­жении позволяет предположить, что и к югу от долины р. Белеуты про­стирание железистых кварцитов сохранится прежним. В связи с этим на карте выделена полоса, в пределах которой наиболее вероятно ветре тить продолжение железистых кварцитов под покровом мезокайнозой- ских отложений[1]. Эта, наиболее перспективная для поисков полоса, нес­колько расширяется в южном направлении, по мере удаления от последних известных выходов железистых кварцитов на дневную по­верхность. Это сделано для того, чтобы захватить всю полосу желези­стых кварцитов, залегающих под покровом более молодых отложений даже в том случае, если будут иметь место небольшие отклонения в простирании пород докембрия. В пределах намеченной полосы, в непосредственной близости от долины р. Белеуты, метаморфический комплекс докембрия перекрывает­ся породами палеогенового возраста. Однако в скв. 2 и 3 под палео­геновыми отложениями встречены породы верхнего мела, которые в свою очередь ложатся на древний комплекс. Северную границу распро­странения меловых отложении можно условно провести примерно на се­редине расстояния между скв. 3, в которой встречены меловые отложе­ния, и наиболее южными выходами докембрия в долинах левых при­токов р. Белеуты, где меловые отложения неизвестны и палеогеновые слои налегают непосредственно на древнее основание. Она, вероятно, проходит примерно в 17—20 км к югу от русла р. Белеуты. Мощность мезокагнозонских отложений, перекрывающих возможные железорудные залежи, в пределах полосы меняется от нест-.ольких до ста метров. Такая значительная мощность мезокайнозойских отложе­ний установлена в районе, лежащем к северо-западу от скв. 3. На карте проведены линии равных мощностей мезокайнозойскон вскрыши. При­нимаем условно, что разработка руд в пределах района с его специфи­ческой экономикой будет рентабельна лишь при вскрыше не более 40 м. На карте в пределах полосы, перспективной для поисков, особо выделе­ны наиболее благоприятные участки, в которых вскрыша менее этой ве­личины. Заметим, что, подобно району бассейна р. Белеуты, могут оказаться перспективными для поисков богатых железных руд, связанных с ко­рой выветривания и другие районы, расположенные в области юго-за- падной и западной окраин Центрального Казахстана. Здесь прежде все­го следует выделить область северного погружения Карсакпайского антиклинория, а также другие территории, где по окраине Казахской складчатой страны и в пределах прилегающих частей Тургайской депрессии, железистые кварциты уходят под покров молодых мезокай- нозойских отложений. Осадочные железные руды в пределах представленной на карте территории можно ожидать встретить, в первую очередь в верхнемело­вых отложениях, залегающих насогласно на размытой поверхности пород нижнего структурного этажа. В глинах верхнего мела, в скв. 2, встречены железистые и марганцовистые бобовины, указывающие на то, что в верхнем мелу в районе происходил процесс накопления рудных элементов в осадочной толще. Однако масштабы этого процесса неиз­вестны. Вынос железа, вероятно, осуществлялся из железистых квар­цитов, выходивших на поверхность на месте современной долины р. Бе­леуты, и, по-видимому, протягивавшихся южнее. Весьма возможно, что в основании трансгрессивной серии пород верхнемелового возраста имеются зглежи переотложенных железных руд, образовавшихся за счет разрушения железистых кварцитов и, воз­можно, существовавших залежей богатых руд коры выветривания. Для обоснованного прогноза на осадочные железные руды, связан­ные с породами верхнего мела, необходимо провести дополнительные работы. В настоящее время можно только весьма условно наметить вероятные перспективные площади. Для переотложенных руд, залега­ющих в основании трансгрессивно” серии, они будут располагаться в пределах предполагаемой полосы, перспективной для поисков богатых руд, а также к западу и востоку от нее. Однако к западу от последней вскрыша меньше, и здесь целесообразно прежде всего произвести поиски переотложенных руд (см. фиг. 26). Морские оолитовые руды верхнемелового возраста следует искать в северной, прибрежной части области развития меловых отложений, на территории, расположенной ближе всего к выходам железистых квар­цитов, которые располагались в ту эпоху на месте современной долины р. Белеуты и, возможно, к югу от нее.   [1]      палеогеновые отложения: 2— отложения верхнего мела; 3— дислоцированные породы ннжнего и среднего карбона; 4 — метаморфизованные толщн докембрия; 5 — гипсовые купола протыкания; 6 — интрузивные породы; 7— тела железистых кварцитов; 5 — скважины и их номера; 9—горизон­тали рельефа земной поверхности; 10 — подземные горизонтали кровли пород палеозойского и бо­лее древнего возраста; 11 — линии равных мощностей вскрытых пород; 12 — области, перспектив­ные для поисков богатых железных руд; 13 — участки, в пределах которых вскрыша менее сорока метров мощностью; 14—предполагаемая северная граница распространения меловых отложений под покровом пород палеогенового возраста; 15 — область возможного распространения переотложен- кых железных руд, приуроченных к основанию пород верхнего мела; 16 — область возможного рас­пространения тех же руд под относительно небольшой вскрышей; 17 — область возможного распространения осадочных оолитовых железных руд, вероятно, залегающих среди пород верхнего гела; 18 — область возможного распространения тех же руд под относительно небольшой вскрышей