Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут геологічних наук НАН України

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

ЛІТОЛОГІЯ ДОННИХ ВІДКЛАДІВ ТА УМОВИ ФОРМУВАННЯ РОЗСИПІВ НА ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОМУ ШЕЛЬФІ ЧОРНОГО МОРЯ

Федорончук Наталя Олександрівна

УДК 551.351:553.078.4(262.5-16)

04.00.10 - геологія океанів та морів

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеському національному університеті ім. І.І.Мечникова Міністерства освіти і науки України.

Резнік Владислав Павлович,

доцент Одеського національного університету

Офіційні опоненти:

доктор геолого-мінералогічних наук,

професор Геворкьян Володимир Христофорович,

завідувач відділом літології Інституту геологічних наук НАНУ

кандидат геолого-мінералогічних наук, старший науковий співробітник Юшин Олександр Олександрович, завідувач лабораторією БРМ ІГМР НАНУ

Провідна установа:

Відділення морської геології і осадового рудоутворення центрального науково-природознавчого музею НАНУ, м. Київ

Захист відбудеться “29” листопада 2001 р. о 1430 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.162.04 в Інституті геологічних наук НАН України за адресою: 01601 м. Київ, вул. О. Гончара 55б

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геологічних наук НАН України. 01601 м. Київ, вул. О. Гончара 55б

Автореферат розісланий “20” жовтня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Байсарович І.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дослідження процесів розсипоутворення на Північно-Західному шельфі Чорного моря є одним з найбільш актуальних питань завдяки своїй практичній спрямованості на зростання мінерально-сировинної бази України, що в сучасних скрутних економічних умовах країни може підвищити її потенціал. Крім того, проведені дослідження мають певну наукову значимість: вивчені характерні риси і зроблено порівняння умов осадконакопичення та розсипоутворення в різних літологічних та генетичних типах донних відкладів чорноморського та новоевксинського віку, зроблені висновки щодо впливу теригенних і біогенних седиментаційних процесів на формування донних відкладів і, власне, розсипів, показані особливості механізмів транспортування та відкладення на шельфі розсипоутворюючих мінералів.

Актуальність даної проблеми зростає в зв'язку з застосуванням нових технологій гравітаційного збагачування донних відкладів, завдяки чому стало можливим вилучення важких мінералів дрібних та тонких класів. Крім пошукових можливостей, аналогічні технології гравітаційного збагачування в майбутньому можуть бути перспективні для розробок морських розсипів дрібних титанових мінералів, циркону, тонкого золота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у рамках тематики, які розроблялась по замовленню Держкомгеології у Одеському національному університеті: “Провести узагальнення даних по розподілу важких мінералів в сучасних та давніх узбережньо-морських відкладах шельфу морів України з метою їх оцінки на промислові розсипи” (номер держреєстрації 0194U024043), а також тематики по замовленню Міністерства освіти та науки України “Еколого-геохімічні та геодинамічні основи прогнозу техногенних змін в узбережній зоні міжріччя Дунай - Тилигул” (номер держреєстрації 0198U002986). Автор приймала участь у цих роботах у ролі виконавця.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження - на основі вивчення літолого-мінералогічних особливостей донних відкладів охарактеризувати процеси розсипоутворення на Північно-Західному шельфі Чорного моря. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання:

дослідження гранулометричного складу донних відкладів Північно-Західного шельфу Чорного моря;

встановлення основних умов та генетичних факторів верхньоплейстоцен-голоценового осадконакопичення на Північно-Західному шельфі;

аналіз основних джерел живлення шельфу розсипоутворюючими мінералами;

з'ясування характеру розподілу розсипоутворюючих мінералів в різних літологічних і генетичних типах донних відкладів;

визначення умов формування розсипів на Північно-Західному шельфі Чорного моря.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в роботі широко використовувався літологічний метод, завдяки якому встановлювались умови седиментації і, власне, розсипоутворення, по речовинному складу порід. При цьому аналізувались емпіричні дані, отримані в результаті гранулометричного і мінералогічного аналізів. Для аналізу новоевксинських відкладів застосовувався метод актуалізму. Всі отримані емпіричні дані підлягали широкій статистичній обробці, на підставі чого і були зроблені висновки.

Наукова новизна одержаних результатів. Завдяки аналізу всіх літологічних різновидів відкладів зроблені нові висновки про розподіл важких мінералів на віддалені від берегової смуги в більш спокійних гідродинамічних умовах. Вперше для району дослідження на глибинах до 20 м встановлена концентрація дрібних титан-цирконієвих мінералів, близька до середніх значень для існуючих розсипів району. Вперше з'ясовані умови формування двох типів розсипів для вивченої частини шельфу та обгрунтована перспективність відкладів прилеглого серединного шельфу на тонке золото.

Обгрунтованість і достовірність наукових положень, висновків, рекомендацій базується на використанні аналітичних (математичних) методів обробки достатньої кількості даних лабораторних аналізів предмету дослідження.

Наукове значення роботи полягає в доповненні і розвитку уявлень про процеси седиментації і розсипоутворення в шельфових умовах, зокрема про поведінку дрібних і тонких класів мінералів.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених досліджень можуть знайти практичне застосування при переоцінці існуючих титан-цирконієвих узбережних розсипів з врахуванням дрібних класів мінералів і можливості комплексності розсипів, а також при подальших дослідженнях тонкого золота на шельфі як нового типу розсипопроявів.

Особистий внесок здобувача. Автор особисто приймала участь у польових роботах по відбору морських проб донних відкладів, проводила первинний літологічний опис колонок керну, гранулометричний та частково мінералогічний аналіз проб, а також виділення з проб донних відкладів вільного золота. Результати аналізів були оброблені математичними методами. На підставі узагальнення власних польових та лабораторних досліджень і зібраних матеріалів були побудовані карти, схеми, розрізи донних відкладів. Обгрунтовані і зроблені основні висновки, наведені в роботі.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались на ХІІ та ХІІІ Міжнародній школі морської геології (Москва, 1997 та 1999), Всеросійській нараді “Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке” (Санкт-Петербург, 1998), Міжнародній науково-практичній конференції “XXI столетие - проблемы и перспективы освоения месторождений полезных ископаемых” (Дніпропетровськ, 1998), Міжнародній конференції “Береговая зона морей - путь в ХХІ век” (Київ, 2000), Міжнародній конференції “ІІІ читання ім. Є.К.Лазаренка: Акцесорні мінерали. Генезис, типоморфізм, практичне значення” (Одеса, 2000), семінарах Одеського відділення Українського мінералогічного товариства (Одеса, 1999 та 2000). Матеріали дисертації також були представлені на Міжнародній конференції у Страсбурзі (EUG XI) в 2001 році.

Публікації. Основні положення і результати дисертації викладені у 7 статтях в наукових журналах і збірниках наукових праць та 5 повідомленнях у тезах конференцій.

Обсяг та структура роботи. Дисертація містить вступ, 5 розділів, висновки, список використаних джерел (132 найменування) та 3 додатки. Повний обсяг дисертації - 165 сторінок, 33 з яких займають ілюстрації та таблиці (53 ілюстрації, 36 таблиць), 14 - список використаних джерел, 13 - додатки.

Дисертаційна робота виконана на кафедрі загальної та морської геології Одеського Національного університету ім. І.І.Мечникова під керівництвом кандидата геолого-мінералогічних наук, доцента В.П.Резніка, якому автор висловлює щиру вдячність за постійну допомогу і підтримку на протязі всіх років роботи. Автор щиро вдячна кандидату геолого-мінералогічних наук, доценту І.О.Сучкову за постійну допомогу у роботі, доктору геолого-мінералогічних наук, професору Є.П.Ларченкову за цінні поради та рекомендації, а також колективам кафедри загальної і морської геології та Сектора морської геології ГНДЛ-3 ОНУ за уважне ставлення та підтримку під час роботи.

море шельф мінерал відклади

ЗМІСТ РОБОТИ

1. Сучасний стан вивченості морських розсипів та літології донних відкладів північно-західного шельфу чорного моря

Дослідження М.Г.Барковської були направлені на виявлення загальних закономірностей розповсюдження важких мінералів у пляжевій смузі Чорного моря. Праці Л.І.Пазюка, Н.І.Ричковської та Л.В.Іщенка присвячені літології та мінералогії відкладів берегової зони та окремих ділянок шельфу. З.Т.Новікова та Є.М.Невесський розглядали питання літодинаміки відкладів в зв'язку з процесами розсипоутворення. Результати багаторічних досліджень шельфу Чорного моря Інститутом геологічних наук НАНУ відображені у серії монографій “Геология шельфа УССР” під керівництвом Є.Ф.Шнюкова та інших публікаціях.

Але в роботах, що стосуються процесів розсипоутворення, увага, головним чином, приділялась досить крупним літологічним фракціям, а до дрібних та тонких класів важких мінералів дослідники звернулись лише в останній час. В даній роботі увага приділяється саме дрібним та тонким важким мінералам, що вдало доповнює нестачу даних в цій області.

2. Фактичний матеріал та методика досліджень

Ділянка “Прадніпровська” розташована у Дніпровському жолобі. Це підводна долина верхньоплейстоценового віку з великими за потужністю голоценовими морськими відкладами. Ділянка “Тендра” примикає до Тендрівської коси зі сторони моря, тут переважають узбережньо-морські акумулятивні умови.

Проби донних відкладів відбирались з колонок керну вібропоршньового буріння: на ділянці “Прадніпровська” - 507 проб з 219 станцій, на ділянці “Тендра” - 163 проби з 139 станцій. Цей матеріал був оброблений в лабораторних умовах. Гранулометричний аналіз (402 проби) проводився комбінованим водно-ситовим методом з додатковим відмучуванням дрібноалевритової та пелітової фракцій. Гравітаційне збагачення здійснювалось на гвинтовому шлюзі, розрахованому на вилучення як крупних, так і дрібних важких мінералів, зокрема тонкого золота розміром до 0,005 мм. Мінералогічний аналіз (139 проб) проводився оптичним засобом з застосуванням мікрохімічних реакцій. Аналізи 155 проб донних відкладів на вміст золота проводились в лабораторіях УкрДІМРу та ІГРМ НАНУ двома методами: амальгамацією та пробірним аналізом. Результати лабораторних аналізів підлягали статистичній обробці.

На підставі узагальнення існуючих даних та отриманих результатів власних досліджень для деталізаційних ділянок були побудовані літологічні карти чорноморських та новоевксинських донних відкладів з результатами шліхового випробування масштабу 1 : 100 000 і зроблені висновки, наведені у роботі.

3. Геолого-літологічна характеристика донних відкладів

3.1. Стратиграфія

В роботі розглядаються два верхні підрозділи четвертинної системи -новоєвскинський горизонт верхнього плейстоцену та чорноморський горизонт (голоцен).

Новоевксинські відклади потужністю до 4,2 м на Північно-Західному шельфі представлені мулистими пісками, черепашниками, мулами, глинами морського та лиманного генезису. В межах ділянок “Тендра” і “Прадніпровська” їх викрита потужність досягає відповідно 1,5 м та 3,7 м. Абсолютний вік новоевксинських утворень по різним даним від 8,5-9,2 до 13,1 тис. років. В континентальній формації морським новоевксинським відкладам відповідає причорноморський горизонт, складений еолово-делювіальними суглинками віком до 20 тис. років.

Чорноморські відклади у межах шельфу залягають на новоевксинських і континентальних причорноморських утвореннях; їх вік - не більше 9280 років.

3.2. Літологія та аналіз умов осадконакопичення

Одним з найважливіших факторів осадконакопичення на шельфі є гідродинамічні умови, які визначають не лише формування полів відкладів, а і процеси утворення розсипів. На сортування відкладів в морській частині берегової зони мають вплив хвильові процеси, течії, особливості рельєфу дна і берегової смуги. Головним енергетичним фактором тут є хвилювання, і весь теригенний уламковий матеріал переміщується під впливом придонних хвильових сил, які затухають на глибинах 20-30 м. В більш глибоких частинах шельфу переважний вплив мають біогенні процеси седиментації, що призводять до загрубіння відкладів. Біогенна седиментація маскує теригенні процеси осадконакопичення і робить неможливим використання ряду методів аналізу гранулометричного складу порід, корисних для встановлення гідродинамічних умов седиментації.

Седиментаційні, гідродинамічні та біоседиментаційні пастки - дельти, коси, бари, черепашникові банки та ін. завдяки різким змінам гідродинамічних параметрів можуть бути сприятливими для пошуків розсипних проявів дрібних та тонких класів важких цінних мінералів.

В залежності від умов осадконакопичення в різних районах шельфу утворюються відклади трьох літологічних типів: піски, черепашники та мули, представлені алевритовими і алевро-пелітовими різновидами; чисті пелітові мули тут не зустрічаються.

Прибережні піски в основному дрібнозернисті, утворені в результаті абразії берегів; загрубіння складу здійснюється за рахунок збільшення частки черепашкового детриту. Вони складають смугу морського дна шириною до 9 км (середня ширина 2-4 км). Максимальну ширину поля пісків мають на поверхні морського дна з невеликим уклоном на значному протязі (Тендрівська коса, узмор'є Жебриянська затока - Дністровський лиман). Черепашники облямовують межі площ розповсюдження пісків. Ширина полів черепашників залежить від уклонів поверхні морського дна, а також гідродинамічних умов. Часто в затоках і бухтах поля черепашників відсутні, і прибережні піски безпосередньо контактують з мулами. Мули займають занижені ділянки морського дна, де гідродинамічна активність мінімальна, вони звичайно пристосовані до занижень, які представляють собою давні річні долини, а також покривають дно напівзакритих акваторій - заток та лиманів. На відкритих акваторіях найбільш занижені ділянки займають алевро-глинисті мули, а ближче до крайових частин переходять в дрібноалевритові, рідше в крупноалевритові.

Разом з тим зустрічаються поля реліктових пісків (пісків височин рельєфу дна) і азональних мулів. Їх розповсюдження відбиває четвертинну історію розвитку Північно-Західного шельфу, вказуючи положення давніх берегових смуг і акумулятивних тіл. Піски височин морського дна зустрічаються на значному віддаленні (до 30 км) від берегової смуги, пристосовані до позитивних форм дна (банки, підняття) і являють собою відклади різного генезису та віку, перемиті морем і збагачені сучасним уламково-черепашковим матеріалом. Азональні мули є сучасними відкладами, утвореними в річних долинах верхньочетвертинного віку. Саме ці мули являють певну цікавість з приводу питань накопичення у відкладах дрібних та тонких класів важких цінних мінералів.

Максимальні потужності морських голоценових відкладів відмічаються в жолобах (Одеський жолоб), які виступають разом з іншими заниженнями рельєфу дна як “седиментаційні пастки”. Мінімальні потужності морських відкладів пристосовані до підводних вододільних рівнин.

В результаті аналізу процесів та умов осадконакопичення на Північно-Західному шельфі Чорного моря виявлені деякі загальні закономірності накопичення різних типів відкладів.

1. Класичні уявлення про розподіл літологічних типів донних відкладів по мірі віддалення від берегу не завжди мають місце. Зміни глибин, характер рельєфу дна, хвильових і придонних течій значно впливають на літологічні параметри донних відкладів, що призводить до порушення правильної літологічної зональності в межах шельфу.

2. Процеси осадконакопичення в межах пригирлових ділянок шельфу найбільш специфічні. Порівняно високою швидкістю осадконакопичення обумовлюється значно гірша відсортованість і більша потужність сучасних відкладів, ніж на решті шельфу. Відклади характеризуються більшою різноманітністю мінералогічного складу важкої фракції.

3. На осадконакопичення на шельфі Чорного моря мають вплив не лише хвильові процеси, а також і придонні течії. Результати цих процесів найбільш проявляються біля мисів, де уламковий матеріал стає більш крупнішим за рахунок виносу течією тонкого матеріалу. На підвищеннях дна зменшується потужність сучасних відкладів, часто до повного їх зникнення. В структурно-геоморфологічних пастках, можливо, під впливом течії накопичуються значні потужності піщано-алеврито-мулових відкладів, а за рахунок комбінацій хвильових та нехвильових течій на підвищених ділянках дна накопичуються саме піщані відклади (седиментаційні, гідродинамічні та біоседиментаційні пастки - дельти, коси, бари, черепашникові банки та ін.). Такі седиментаційні пастки можуть бути сприятливими для пошуків розсипних проявів дрібних та тонких класів важких цінних мінералів.

4. Вплив суші при накопиченні донних відкладів відчувається не лише на кількості уламкового матеріалу. Значну роль відіграють петрографічний та мінералогічний склад живлячих провінцій, рельєф суші, морфологія берегової лінії.

5. На седиментогенез значно впливають локальні неотектонічні рухи, які обумовлюють швидкість осадконакопичення і процеси утворення гранулометричних фракцій. Саме завдяки тектонічним рухам змінювалось положення берегової смуги, що призводило до переміщення зони природного шліхування та перерозподілу розсипних мінералів.

6. Виходячи з основних закономірностей осадконакопичення, які викликані гідродинамічними факторами і, уперед за все, течіями, а також приймаючи до уваги особливості рельєфу дна, можна виділити зони кінцевого транспортування осадових порід дрібних класів двох типів - зони стагнації з пасивними гідродинамічними умовами чи утворенням вихрових структур та дисипаційні зони, де відбувається зменшення енергетики потоку в результаті натікання його на перешкоду, внаслідок чого він втрачає частку суспендованого матеріалу. Саме ці зони найбільш сприятливі для накопичення рудного осадового матеріалу дрібних та тонких класів.

4. Джерела постачання та характер розподілу розсипоутворюючих мінералів шельфу

Первинними джерелами поширених на шельфі розсипоутворюючих мінералів є в основному породи Українського щита і Карпатської складчастої області. Провідну роль в живленні відіграють крупні річки, по яким і простежуються живлячі провінції суші, що мають продовження на шельфі у вигляді теригенно-мінералогічних провінцій з аналогічним у спектрі стійких мінералів складом. Лесові породи разом з іншими міоценовими, пліоценовими та четвертинними породами Причорноморської западини є проміжними колекторами між підлеглими денудації гірськими породами та кінцевим седиментаційним басейном і відіграють певну роль у живленні шельфу важкими мінералами завдяки значному площовому поширенню та великій потужності при навіть невеликому вмісті важких мінералів.

Теригенно-мінералогічне районування Північно-Західного шельфу є суперечливим і складним питанням через велику різноманітність, багатокомпонентність та мінливість мінерального складу теригенних компонентів відкладів, що характерно для Чорного моря - кінцевого басейну стоку з величезної території з дуже різноманітним комплексом порід. В результаті аналізу існуючих матеріалів і з врахуванням наших нових даних виділені наступні живлячі провінції суші та відповідні їм теригенно-мінералогічні провінції Північно-Західного шельфу:

1. Дунайська епідот-гранат-амфіболова живляча провінція. У шельфовій частині її продовженням є епідот-гранат-амфібол-ільменітова теригенно-мінералогічна провінція, яка займає територію авандельти р. Дунай.

2. Дністровська ільменіт-гранат-цирконова живляча провінція. На шельфі продукти руйнування порід басейну Дністра утворюють ільменіт-амфібол-гранат-цирконову теригенно-мінералогічну провінцію.

3. Дніпро-Бугська гранат-ільменіт-епідот-цирконова живляча провінція. У шельфовій зоні в продовження даної провінції суши виділяється гранат-ільменіт-епідот-ставроліт-дистен-силіманіт-рутил-цирконова Тендрівсько-Джарилгачська теригенно-мінералогічна провінція.

4. Дніпровська живляча провінція. Відповідна їй гранат-силіманіт-циркон-дістен-ільменітова теригенно-мінералогічна провінція займає територію Каркінитської затоки.

5. Кримська епідот-амфібол-циркон-ільменітова живляча провінція. Продукти руйнування порід складчастої області Криму на шельфі утворюють складну епідот-амфібол-циркон-магнетит-ільменітову теригенно-мінералогічну провінцію.

У межах більш глибокої частини шельфу у зоні перемішування теригенних компонентів практично зі всього Північно-Західного шельфу додатково виділяється рутил-силіманіт-дистен-гранат-ільменіт-цирконова Центральношельфова провінція, живлення якої відбувається за рахунок всіх провінцій, що її обрамовують. Її утворюють добре перемиті найбільш стійкі мінерали.

Важка фракція донних відкладів Північно-Західного шельфу представлена майже всією гамою найбільш розповсюджених в осадових породах теригенних мінералів, а також аутигенними сульфідами. Головними розсипоутворюючими мінералами є титановміщуючі мінерали, циркон та іноді гранат. З відомих до цього часу розсипопроявів більшість пристосовані до пригирлових ділянок берегової зони, і лише окремі, найкрупніші, відмічаються у відкладах акумулятивних тіл, які не мають прямого зв'язку з виносами річок. У пляжевих відкладах Дніпровського, Бугського та Дністровського лиманів відома ціла низка розсипопроявів.

Значний ільменіт-цирконовий розсип пристосований до відкладів Каркинитської затоки. На узбережжі Тендрівської коси та східніше розповсюджені два розсипопрояви: Ново-Олексіївський та Тендрівський ільменіт-цирконовий розсип. Вважалось, що сучасні прояви розсипів в районі острова Джарилгач та Тендрівської коси пристосовані лише до пісків надводної частини крупних акумулятивних тіл, а на підводному схилі прибережної зони, в акваторії затоки та в розрізі морських відкладів підвищених концентрацій важких мінералів встановлено не було. Але результати наших досліджень наводять протилежне, принаймні для підводного схилу Тендрівської коси. Тут значний вміст розсипоутворюючих мінералів, за рахунок саме дрібних мінералів, фіксується до глибин біля 20 м.

Вздовж узбережної смуги Дніпро-Бугського лиману фіксуються розсипопрояви, пристосовані до пляжевих пісків: Станіславський та Лупарьовський ільменіт-рутил-цирконові розсипи, Очаківський гранат-ільменітовий розсип. У верхів'ях Бугського лиману відомий ільменіт-рутил-цирконовий розсип.

Серед титановміщуючих мінералів голоценових відкладів Північно-Західного шельфу переважають ільменіт, рутил і лейкоксен, рідше зустрічаються анатаз і брукіт. Середній вміст ільменіту в донних відкладах не менш за 0,2 кг/м3, вміст рутилу та лейкоксену до 0,2 кг/м3. На окремих ділянках шельфу спостерігається підвищення концентрації цих мінералів. Високий вміст рутилу і лейкоксену характерний для Тендрівської коси.

Високий вміст циркону характерний для району Тендрівської коси та південніше. Вміст гранатів в донних відкладах на Північно-Західному шельфі по площі суттєво не міняється.

Одним з головних розсипоутворюючих мінералів відкладів Північно-Західного шельфу є золото. Раніше були відомі одиничні знахідки крупних (до 0,3 мм) знаків золота в окремих місцях пляжевої зони та в алювіальних терасах. За нашими даними, у знакових кількостях воно міститься у більшості проб, розташованих по всій території, але практичну цінність мають місця проявів значних концентрацій цього мінералу. Характерною особливістю попереднього підходу до пошуків розсипопроявів золота було переконання, що при значному віддалені морського басейну від джерел зносу такий важкий мінерал не може у значних кількостях досягати кінцевого седиментаційного басейну. Але на практиці встановлено, що зерна невеликих розмірів (100 та менш мкм), які до того ж ще мають листувату чи чешуйчату форму (“плавуче” золото), спроможні безперешкодно транспортуватись на величезні відстані і осаджуватись в сприятливих умовах. Тому при цих дослідженнях зверталася увага на концентрування тонкого золота, як спроможного утворювати новий тип розсипів. Розмір золотин в цих відкладах частіш за все лежить у межах 10-100 мкм, переважають зерна крупністю 20-50 мкм. Значний вміст золота у більшості випадків пристосований до погано відсортованих відкладів, алевритових та алевропелітових мулів.

Знахідки алмазів у морських та алювіальних відкладах берегової зони відомі в районі Дністровського лиману, в дельті Дунаю та в гирлі Південного Бугу, поблизу Дніпро-Бугського лиману та біля Тендрівської коси. Головні потенційні постачальники алмазів на Північно-Західний шельф - р. Дністер та Дніпро-Бугська провінція. Природне збагачення пляжевих відкладів хвилеприбійними та штормовими процесами призводить до можливості знаходження в узбережній зоні розсипопроявів алмазів. Для перевірки цього припущення з допомогою співробітників ІГРМ НАНУ було проведене вивчення 63 шліхів з сучасних морських відкладів узбережної зони різних районів шельфу, а також 19 шліхів з алювіальних відкладів узбережжя Дністровського лиману. В більшості проб встановлені мінерали-супутники алмазів, але зробити висновки про алмазоносність узбережних відкладів ще неможливо

Для донних відкладів Північно-Західного шельфу характерний багатий, різноманітний спектр мінералів важкої фракції, незалежно від того, утворились вони в мілководній хвилеприбійній зоні чи у відносно глибоких районах. Процеси формування розсипів мають місце не лише в узбережній частині шельфу, а й в віддалених від берега більш глибоких районах, для яких характерною є концентрація дрібних класів важких мінералів.

5. Літолого-мінералогічні передумови розсипоутворення в верхньоплейстоцен-голоценових відкладах північно-західного шельфу чорного моря

Для порівняльного аналізу літологічних властивостей і процесів концентрації розсипоутворюючих мінералів в чорноморських та новоевксинських відкладах Північно-Західного шельфу були досліджені дві ділянки шельфу з різними палео- та сучасними геоморфологічними умовами - “Прадніпровська” і “Тендра”.

5.1. Чорноморські відклади

Чорноморські відклади “Прадніпровської” ділянки представлені пісками, що займають невеликі поля, пристосовані до бортів жолобу, і черепашниками - широко поширеними багатокомпонентними літологічними системами, утвореними за рахунок теригенних та біогенних складових. Піщанисті черепашники пристосовані до більш мілководної частини ділянки, тобто до бортів жолобу (до глибин 30-33 м). Мулисті алевритові черепашники поширені на більшій глибині і складають решту площі ділянки. Для цих відкладів характерне накладення теригенних і біогенних процесів седиментації, що добре відбивається на побудованих гістограмах розподілу гранулометричного складу відкладів наявністю кількох максимумів: у псефітовій частині відповідних біогенним процесам седиментації, а в піщаній і алевритовій - теригенним.

На підставі результатів кореляційного і факторного аналізів вмісту мінералів тут виділена ільменіт-гранат-рутил-дістен-силіманітова теригенно-мінералогічна асоціація. В результаті аналізу побудованої літологічної карти з результатами шліхового випробування і зіставлення результатів гранулометричного та мінералогічного аналізів, були виявлені наступні особливості розподілу розсипоутворюючих мінералів.

Концентрування мінералів виділеної асоціації, а також циркону пристосоване до бортів жолобу - зони на межі мулистих алевритових і піщанистих черепашників. Фоновий вміст ільменіту - до 0,9 кг/м3, циркону - до 0,08 кг/м3 (для порівняння: середній вміст ільменіту та циркону в межах Тендрівського розсипопрояву складає відповідно 0,4 та 0,1 кг/м3), підвищення концентрації цих мінералів доводить можливість існування розсипопроявів у таких відкладах. Отже, концентрування розсипоутворюючих мінералів відбувається не лише поблизу берегової смуги, а й в більш глибоких частинах шельфу, де концентруються більш дрібні мінерали.

Для “Прадніпровської” ділянки характерний високий вміст золота у відкладах (середнє значення по 42 пробам - 0,6 г/т). Розподіл золота по площі ділянки, як і для всього Північно-Західного шельфу, досить нерівномірний. Статистичне зіставлення вмісту золота з гранулометричними даними показало, що золото тяжіє до крупноалевритової гранулометричної фракції і знаходиться у високій негативній кореляції зі вмістом псефіту, оскільки носить теригенний характер. Пристосованість тонкого золота до крупноалевритових фракцій обумовлюється єдністю гідродинамічних режимів, в умовах яких відкладаються і крупноалевритові фракції, і тонке золото, яке відноситься на далекі відстані від берега й відкладається в досить спокійних гідродинамічних умовах. Особливу, на відміну від інших важких мінералів, схему транспортування і відкладення тонкого золота доводить і відсутність значних кореляційних зв'язків при статистичному зіставленні вмісту золота з іншими важкими мінералами.

Чорноморські відклади ділянки “Тендра” представлені черепашниками, пісками та алевритами. Псефітова фракція представлена черепашками молюсків, отже не може бути продуктивною на розсипні мінерали.

Піски дрібнозернисті, представлені кварцовими дрібнозернистими різновидами, до них пристосоване підвищення більшості розсипоутворюючих мінералів. Їх поле простягається вздовж Тендрівської коси. Крім того, посеред поля розповсюдження черепашників виділяється ще два невеличкі поля детритових крупнозернистих карбонатних пісків, утворених за рахунок зменшення у відкладах частки крупних черепашок молюсків. Алевритові мули розповсюджені обмежено в трьох невеличких полях. Це дрібно- та крупнозернисті різновиди з різним ступенем сортування. Наявність таких полів обумовлюється відсутністю накладених біогенних процесів. Решту площі займають черепашники з різними частками піщаного та алевритового матеріалу. На відміну від “Прадніпровської” ділянки, піщана складова тут утворюється за рахунок подрібнення детриту, отже не може бути продуктивною на розсипоутворюючи мінерали.

На підставі факторного та кореляційного аналізів для даних відкладів була виділена ільменіт-гранат-силіманіт-рутил-циркон-апатитова мінералогічна асоціація. Побудована на літологічній основі карта розподілу мінералів вказує на пристосованість важких мінералів до піщаних відкладів, розповсюджених поблизу Тендрівської коси до ізобати 10-12 м, тобто до зони природного шліхування. Підвищення концентрації розсипоутворюючих мінералів спостерігається і на більшій глибині - біля 20 м, де припиняється хвильове переміщення матеріалу.

Зіставлення гранулометричного складу з результатами мінералогічного аналізу показало пристосованість основних розсипоутворюючих мінералів до псамітової фракції і позитивну залежність концентрації мінералів від коефіцієнту сортування відкладів.

На відміну від “Прадніпровської” ділянки тут процеси розсипоутворення пристосовані до зони поблизу берега. Але високий вміст розсипоутворюючих мінералів характерний не лише у хвилеприбійній зоні Тендрівської коси, де відомий Тендрівський ільменіт-цирконовий розсип, а і на більшій глибині - до 20 м. На цій глибині вміст ільменіту становить 0,605 кг/м3, циркону - 0,110 кг/м3, що декілька перевищує середній вміст цих мінералів на Тендрівському розсипу. Зі збільшенням глибини зменшуються розміри важких теригенних мінералів, а власне сумарна концентрація їх не падає різко на невеликій відстані від берегової смуги.

Золото розповсюджено у меншому ступені (середнє значення по 37 пробам - 0,061 г/т), ніж на “Прадніпровській” ділянці. Воно знаходиться у позитивному кореляційному зв'язку з загальним вмістом важкої фракції та низкою важких мінералів. Це свідчить про перевагу тут звичайних механізмів узбережного розсипоутворення, які властиві для більш крупних зерен і характеризуються активними гідродинамічними умовами, що панують біля Тендрівської коси. Механізм переносу та відкладення теригенних часток в таких гідродинамічних умовах не сприятливий для концентрації тонкого золота, тут може відкладатися крупніше золото, поведінка якого східна з поведінкою інших розсипоутворюючих мінералів. На підставі цього можна запропонувати перевипробування Тендрівського ільменіт-цирконового розсипу з визначенням вмісту золота. Але різке зменшення середнього вмісту золота у відкладах цієї ділянки в порівнянні з “Прадніпровською” ділянкою ще раз доводить перспективність шельфу саме на тонке золото, яке має зовсім інший механізм переносу та відкладення. Золото у межах Тендрівської коси може мати практичне значення лише при комплексній розробці існуючих розсипів.

5.2. Новоевксинські відклади

Для аналізу процесів осадконакопичення та розсипоутворення в новоевксинський час були побудовані літологічні карти новоевксинських відкладів ділянок з результатами шліхового випробування масштабу 1:100000, при цьому було уточнено положення новоевксинської берегової смуги в межах ділянок.

Серед новоевксинських відкладів “Прадніпровської” ділянки виділяються різні генетичні типи відкладів - лиманні, морські, гирлові (лиманно-морські) та лиманно-болотні відклади. Оскільки це палеогирлова частина Дніпра, тут виділяється палеолиманна, саме гирлова та шельфова морська частини. В морській частині по простяганню палеорусла в цей час існувала невеличка підвищена зона з лиманно-болотними умовами, яка за генезисом була конусом виносу.

Вздовж палеоберегової смуги в межах лиманної, гирлової та морської частин простягається поле лиманних та морських пісків, добре та середньо відсортованих, з домішкою алевриту та черепашковою складовою псефітової розмірності. На решті площі палеолиману поширені чисті добре відсортовані алевритові мули. В гирловій частині крім пісків поширені погано відсортовані піщанисті алеврити і добре відсортовані чисті алеврити. В морській частині до узбережних пісків прилягає поле погано відсортованих піщанистих алевритів. В віддаленій від берегу більш глибокій морській частині поширені чисті добре відсортовані алеврити. Псефітова частка представлена черепашковим детритом.

Лиманні відклади добре відсортовані і представлені алевритами і пісками. Морські відклади гірше відсортовані, це алеврити, піщанисті алеврити і алевритисті піски. В двох останніх типах фіксується домішка псефітового матеріалу, складена черепашковим детритом. Отже, тут крім теригенних процесів мають місце також біогенні процеси, хоча виражені вони менш, ніж в чорноморський час.

Гирлові відклади характеризуються перехідними умовами від лиманних до морських. Гирлові піски і піщанисті алеврити погано відсортовані.

Для підвищеної зони вірогідного конусу виносу характерне значне різноманіття літологічних типів відкладів за рахунок поступового переходу гранулометричного складу від пісків до алевритів. Аналіз гістограм розподілу гранулометричних фракцій свідчить про накладення теригенних і біогенних процесів седиментації, хоча вплив теригенних процесів був переважним.

Отже, новоевксинські відклади “Прадніпровської” ділянки мають значне різноманіття як в гранулометричному, так і в генетичному відношенні, тому в роботі розглядаються мінералогічні властивості відкладів як цілком по ділянці для порівняння з чорноморськими відкладами і відкладами ділянки “Тендра”, так і відокремлено по різним генетичним типам для порівняльної характеристики процесів в межах однієї ділянки і одного часового інтервалу, але з переважним впливом різних процесів осадконакопичення.

Для “Прадніпровської” ділянки за результатами кореляційного та факторного аналізів виділена ільменіт-гранат-рутил-силіманітова теригенно-мінералогічна асоціація. Важкі теригенні мінерали концентруються в палеоузбережній зоні лиману та моря, значні їх концентрації також пристосовані до підвищеної у рельєфі зони, розташованої у морі по простяганні палеорусла, де відбувалось розвантаження потоку наносів внаслідок зменшення енергетики цього потоку.

Головні корисні мінерали - ільменіт, рутил та циркон. Фоновий вміст їх досить високий, тому можна говорити про формування розсипів у цьому районі в новоевксинський час. Фоновий вміст ільменіту до 0,585 кг/м3, а його підвищення до 1,7 кг/м3 в пісках узбережної частини свідчать про процеси формування у цій зоні титанових розсипів в новоевксинський час, хоча роль рутилу, як компонента титанових розсипів, тут менша. Вміст рутилу до 0,374 кг/м3, фоновий вміст - до 0,134 кг/м3. Циркон у формуванні розсипів в цей час також відіграє значну роль. Фонова його концентрація становить до 0,105 кг/м3, в окремих місцях вміст циркону підвищується до 0,35-0,4 кг/м3.

Вміст золота дещо нижчий по зрівнянню з чорноморськими відкладами ділянки (середній вміст по 66 пробам - 0,428 г/т). В новоевксинський час, на відміну від чорноморського, тут більший вплив мали узбережно-морські умови, які не сприятливі для відкладення тонкого золота. Але по зрівнянню з ділянкою “Тендра” вміст золота набагато більший, оскільки саме річковій потік Дніпра, що впадав тут у море, є джерелом постачання золота на шельф. Вплив узбережно-морських процесів на відкладення золота доводиться і кореляційним аналізом результатів амальгамації з вмістом інших мінералів, який показав невелику позитивну кореляцію вільного золота з апатитом, анатазом, силіманітом і дістеном.

Для лиманних відкладів характерна ільменіт-гранат-рутил-ставроліт-турмалінова асоціація. Розсипоутворюючі мінерали концентруються поблизу берегів палеолиману в зоні розповсюдження піщаних відкладів. Високі концентрації золота фіксуються ближче до гирлової зони, поблизу мисів, що обмежують лиман. Тут більш інтенсивніше проходили процеси шліхування, сприятливі для накопичення крупного золота, тонке золото виносилося з лиману в море.

Для морських відкладів ділянки виділена ільменіт-гранат-силіманіт-рутил-циркон-дістенова теригенно-мінералогічна асоціація. Розсипоутворюючі мінерали концентруються ближче до узбережної зони, продуктивна також зона поблизу гирла Прадніпровського лиману. Підвищення вмісту основних розсипоутворюючих мінералів пристосоване до зони розповсюдження пісків і піщанистих алевритів, які розташовані ближче до палеоберегової смуги. Подальше у море в зоні поширення алевритів концентрація розсипоутворюючих мінералів знижається. Концентрація золота в морських відкладах різко зростає по зрівнянню з загальними даними по ділянці; значимих коефіцієнтів кореляції з вмістом інших мінералів золото не має. Отже в новоевксинський час в межах ділянки переважним було відкладення саме тонкого золота в морських умовах.

Для гирлових відкладів новоевксинського віку можна вважати характерною ільменіт-гранат-силіманіт-турмалінову теригенно-мінералогічну асоціацію, хоча для точного її виділення зроблено недостатньо аналізів. Важкі мінерали концентруються поблизу мисів, що обмежують лиман. Концентрація золота в гирлових відкладах дещо нижча по зрівнянню з загальними даними для новоевксинських відкладів ділянки, при тому що концентрація інших важких мінералів, навпаки, підвищується. В межах “Прадніпровської” ділянки в більшому ступені поширене тонке золото, а для його відкладення гирлові умови несприятливі, оскільки воно виноситься далі в море і відкладається в більш спокійних гідродинамічних умовах. Це підтверджується і порівнянням середнього вмісту золота в літологічних різновидах, поширених в гирловій зоні: в пісках - 0,074 г/т, в піщанистих алевритах - 0,105 г/т, в алевритах - 0,534 г/т.

Для новоевксинських відкладів конусу виносу характерна ільменіт-гранат-силіманіт-ставролітова теригенно-мінералогічна асоціація. Підвищення концентрації розсипоутворюючих мінералів спостерігається по всьому конусу, за виключенням центральної його частини, де поширені торфи. Найбільші їх концентрації фіксуються в північній частині конусу, що наближена до гирла Прадніпровського лиману, оскільки тут потік наносів Прадніпра розвантажується, а також з південного боку, зверненого до відкритого моря, де мали бути інтенсивними шліхові процеси. Вміст золота у відкладах конусу виносу не відрізняється великими значеннями.

Таким чином, основні розсипоутворюючі мінерали, зокрема ільменіт, рутил, циркон, а також гранат, в новоевксинських відкладах “Прадніпровської” ділянки концентруються в узбережно-морських умовах; зі зменшенням гідродинамічної активності, отже з послабленням процесів шліхування, зі збільшенням глибини басейну пов'язане зменшення вмісту розсипоутворюючих мінералів.

Золото у цих відкладах підкоряється інакшим законам розсипоутворення. Порівняльний аналіз вмісту золота в різних генетичних і літологічних типах ділянки показав, що найменші значення середнього вмісту золота притаманні лиманним відкладам, середні значення пристосовані до гирлових відкладів і відкладів конусу виносу, а найбільші концентрації спостерігаються в морських утвореннях, оскільки саме тут спостерігаються найбільш сприятливі умови для відкладення тонкого золота. Це підтверджується і аналізом середнього його вмісту в алевритах різних генетичних типів відкладів: в лиманних алевритах - 0,174 г/т, а в морських і гирлових алевритах - відповідно 0,499 г/т і 0,534 г/т.

Аналіз новоевксинських відкладів ділянки “Тендра” досить обмежений, оскільки тут поширені дуже невеликі за площею поля новоевксинських відкладів. До берегової смуги пристосоване поле середньо та погано відсортованих пісків, на більших глибинах зустрічаються поля дрібних алевритів. В цілому спостерігається переважність піщаної фракції в прибережній частині, а частка псефітового матеріалу, представленого черепашками молюсків, збільшується далі в море по нормалі до берегової смуги. Далі в море збільшується і частка алевритового матеріалу. Пелітова складова незначна і мало змінюється по віддалені від берегової смуги. Біогенні процеси відіграють тут менш значну роль, ніж в чорноморський час. В північній частині ділянки в новоевксинський вік панували озерно-болотні умови, тут поширені поля торфу та алевритів з великою кількістю органіки.

Мінералогічні дослідження також досить обмежені, але кореляційний і факторний аналізи показали наявність ільменіт-силіманіт-дістен-апатит-піроксенової теригенно-мінералогічної асоціації. Вміст важких теригенних мінералів невисокий, до узбережних пісків пристосоване підвищення вмісту ільменіту, рутилу, апатиту, дістену та силіманіту. Значним можна вважати вміст ільменіту (фонове значення до 0,273 кг/м3), але і він не достатньо високий для того, щоб у цих відкладах можна було фіксувати наявність процесів розсипоутворення. Узбережно-морські умови з пасивною гідродинамікою, мілкими заболоченими берегами не були сприятливими для концентрування розсипоутворюючих мінералів. Вміст золота також незначний, фоновий вміст до 0,025 г/т. Поведінка золота тут підкоряється звичайним законам концентрації важких мінералів, про що свідчить наявність кореляційних зв'язків його з ільменітом, анатазом, епідотом і гранатом, а тому ці відклади також непродуктивні на золоті розсипопрояви.

Узбережні умови, що переважали тут в новоевксинський час, не давали підстав для вагомих процесів розсипоутворення. На відміну від чорноморського часу, в новоевксинський час процеси морської акумуляції та шліхування у хвилеприбійній зоні не зазнавали вагомого розвитку, що не давало можливості концентрування традиційних для шельфу титан-цирконієвих мінералів. Щодо тонкого золота, то такі узбережні умови також несприятливі для його концентрування.

Отже, для чорноморських відкладів обох ділянок характерне накладення теригенних і біогенних процесів осадконакопичення. Біогенна частка відкладів має широке розповсюдження у вигляді черепашкової і детритової складових псефітової, а іноді піщаної розмірності. На відміну від чорноморських відкладів, в новоевксинських утвореннях біогенні процеси на території “Прадніпровської” і “Тендрівської” ділянок мали менше поширення.

Аналіз концентрації розсипоутворюючих мінералів в різних генетичних і літологічних типах відкладів обох ділянок, статистична обробка даних, їх зіставлення і порівняння показали, що і для чорноморських, і для новоевксинських відкладів можна виділити два типи розсипоутворення з характерними різними гідродинамічними умовами.

В умовах, притаманних першому типу, відбувається концентрування титан-цирконієвих мінералів в зонах поширення інтенсивних шліхових процесів, що відповідає звичайним законам розсипоутворення в узбережно-морських умовах. Це підтверджують не лише результати зіставлення вмісту розсипоутворюючих мінералів з літологічними типами порід, а і позитивна залежність вмісту основних розсипоутворюючих мінералів від ступеню сортування відкладів. Але і в менш активних гідродинамічних умовах (в зонах розвитку алевритових відкладів з глибинами моря до 20-30 м) концентрації цих мінералів залишаються досить високими за рахунок більш дрібних розмірних класів. Зменшення розміру зерен титан-цирконієвих мінералів не призводить до принципової зміни схеми транспортування і відкладення цих компонентів. Поведінку крупного золота також можна віднести до першого типу розсипоутворення, таке золото корелює з іншими важкими мінералами і концентрується в активних гідродинамічних умовах, але в досліджених відкладах не виявилось значних його концентрацій.

Процеси накопичення дрібного і тонкого золота відбуваються за іншими законами, це другий тип розсипоутворення. Значні концентрації золота в досліджених відкладах пов'язані з накопиченням саме тонкого золота, яке виноситься з зон шліхування далі від берега і відкладається на більших глибинах в спокійних гідродинамічних умовах. Тонке золото є “плавучим”, воно не відкладається в узбережній зоні, а довго знаходиться в суспендованому стані і переноситься на далекі відстані від берегу, концентрування його у відкладах відбувається в бар'єрних зонах, де змінюються гідродинамічні показники - зонах стагнації та дисипаційних зонах.

Чорноморські відклади “Прадніпровської” ділянки більш перспективні на розсипопрояви другого типу - на тонке золото, хоча вміст ільменіту, рутилу та циркону теж досить високий, і можна говорити про процеси формування розсипів першого типу в цих умовах, хоча розмірний клас титан-цирконієвих мінералів тут нижчий на відміну від зон менших глибин моря.

В новоевксинських відкладах “Прадніпровської” ділянки зберігаються такі ж закономірності, хоча середній вміст золота декілька знижується за рахунок зменшення глибин моря і підвищення гідродинамічної активності по зрівнянню з чорноморським часом. Оскільки ця ділянка була зоною розвантаження потоку наносів Прадніпра, вона перспективна на розсипопрояви як першого, так і другого типів.

Для чорноморських відкладів ділянки “Тендра” більш характерні процеси розсипоутворення першого типу. Золота мінералізація може мати практичне значення лише при комплексній розробці розсипів, оскільки тут концентрується більш крупне золото, що підкоряється законам першого типу розсипоутворення. Смуга існуючих розсипів Тендрівської коси може бути розширена за рахунок дрібних класів титан-цирконієвих мінералів до глибин моря 20-30 м, де встановлені високі їх концентрації.

Новоевксинські відклади ділянки “Тендра” неперспективні на розсипопрояви як першого, так і другого типу. Мілководні умови з пологими заболоченими берегами і низькою гідродинамічною активністю не були сприятливі для накопичення важких мінералів.

ВИСНОВКИ

В дисертації на основі літолого-мінералогічних особливостей донних відкладів характеризуються процеси розсипоутворення на Північно-Західному шельфі Чорного моря. Аналіз різних літологічних і генетичних типів донних відкладів чорноморського та новоевксинського віку показав наступне.

1. Для формування відкладів Північно-Західного шельфу Чорного моря характерним є накладення впливу теригенних та біогенних процесів, що призводить до формування у віддалених від берегу районах багатокомпонентних теригенно-біогенних систем, в яких продуктивною на розсипоутворюючі мінерали є теригенна частка, найбільш дрібна у гранулометричному відношенні.

2. Процеси формування розсипів на Північно-Західному шельфі відбуваються не лише в узбережній зоні, а і в більш глибоких районах, де переважають дрібні та тонкі рудні мінерали. Виділені два типи розсипоутворення для цієї частини шельфу.

3. Для першого типу характерна ільменіт-рутил-цирконова мінералогічна спеціалізація. Механізм переносу та диференціації мінералів тут підкоряється звичайним законам узбережно-морського розсипоутворення: концентрування важких мінералів відбувається в більш активних гідродинамічних умовах. Для цього типу встановлено, що концентрація важких мінералів не знижується різко з віддаленням від берегової смуги, знижуються лише розміри зерен, а сумарна концентрація їх залишається значною до глибин 20, а іноді 30 м.

4. Другий тип розсипоутворення виділяється по накопиченню тонкого золота у морських відкладах шельфу. Він характеризується спокійними гідродинамічними умовами, значними глибинами моря та тонкою розмірністю відкладеного золота. Концентрування такого золота у відкладах відбувається в бар'єрних зонах, де змінюються гідродинамічні показники - зонах стагнації з пасивною гідродинамікою і утворенням вихрових структур, та дисипаційних зони, де в результаті зіткнення потоку з перешкодою відбувається зменшення його енергетики, внаслідок чого відкладається частка суспендованого матеріалу.