Поисковые признаки железных руд

Размещено на http://allbest.ru

Поисковые признаки железных руд

В настоящее время в промышленности принято разделение железных руд на промышленные типы, которые характеризуются главным образом технологическими свойствами руд. Для геологических исследований и в особенности для целей прогноза -- выявления новых перспективных территорий и поисковых площадей, определения возможных масштабов оруденения и качества руд наиболее целесообразен, как показывает опыт, формационный метод анализа. В основу выделения рудных формаций положены структурно-вещественные признаки, учитывающие геологические особенности залегания, строения, состава руд и вмещающих пород. С этих позиций рудные формации объединяют месторождения, сходные по минеральному составу руд, обладающие, несмотря на возможные вариации в морфологии рудных тел, сходными закономерностями в изменении минерализации в пространстве (зональностью) и близкими геологическими условиями локализации.

Месторождения каждой железорудной формации имеют обычно довольно выдержанные геолого-экономические параметры: масштабы оруденения, средние содержания железа в соответствующих минеральных формах и соответственно обогатимость руд и другие их технологические особенности, а также характерные элементы-примеси. Последний признак играет важное значение при установлении первичной природы ряда конвергентных месторождений, например для различия скарновых и скарноидных месторождений соответственно контактово- метасоматического и метаморфизованного вулканогенно-осадочного происхождения.

Особенно четко различие железорудных формаций проявляется в специфике их локализации. Диапазон образования промышленных железных руд необычайно широк: от кор выветривания и хемогенных осадков до магматических и метаморфических образований. Естественно, что связь с геологическими формациями и критерии прогнозирования для разных железорудных формаций будут также существенно различными.

Признаками поисков (поисковыми признаками) называются факторы, которые прямо или косвенно указывают на наличие в данном районе полезных ископаемых.

Формация железистых кварцитов

Железистые кварциты занимают ведущее место (44 %), в том числе 39 % магнетитовые и 5 % гематитовые. При региональном прогнозировании необходимо учитывать, что наиболее характерной особенностью формации железистых кварцитов является их древний -- архейский и раннепротерозойский -- возраст. Лишь в редких случаях он поднимается до позднего протерозоя -- раннего кембрия и тогда вместо обычного магнетита рудным минералом становится гематит, а формация в целом сближается с кремнисто-гематитовой формацией. В соответствии с этим железистые кварциты характеризуются своей исключительной приуроченностью к докембрийским щитам и (реже) к срединным массивам фанерозойских складчатых областей. По отношению к региональной метаморфической зональности типичным является приуроченность их к зеленосланцевой фации, иногда поднимающейся до амфиболитовой.

В структурном плане железоносные пачки обычно представляют сооой моноклинали или узкие изоклинальные складки между жесткими блоками, сложенными более древними гнейсо-гранитными комплексами, причем достаточно частым явлением можно считать погружение железорудных пластов под гранито-гнейсовую. В каждой конкретной провинции наиболее значительное по масштабам оруденение обычно приурочено лишь к одному типу разреза. При этом один из важнейших литолого-фациальных критериев прогнозирования: наличие тонкого переслаивания кремнистых и железистых прослоев б мощных (километровых) толщах -- остается в обоих типах бассейнов. Сопровождающие железоносные толщи вулканогенные образования сравнительно с вулканитами безрудных частей зеленокаменных поясов отличаются повышенной щелочностью. Достаточно характерными, особенно для магнетитовых разностей кварцитов, являются геофизические критерии, и в первую очередь наличие линейных магнитных аномалий высокой интенсивности (десятки тысяч гамм) и большой протяженности (десятки--сотни километров). С ними обычно связаны и ясно выраженные гравиметрические аномалии, достигающие первых десятков миллигал.

Перечисленные критерии прогнозирования недостаточно учитывают метаморфический фактор в локализации некоторых месторождений в гнейсово-амфиболитовых и амфиболитовых толщах, относимых к формации железистых кварцитов достаточно условно и, возможно, нуждающихся в выделении в самостоятельные существенно метаморфогенные рудные формации. В связи с недостаточной разработанностью этой проблемы критерии метаморфо-метасоматической зональности.

Формация гематит-мартитовых и бурожелезняковых кор выветривания

Гематит-мартитовые руды кор выветривания развиваются по магнетитовым или гематитовым рудам других формаций. Наибольшее значение имеют коры на железистых кварцитах.

Критерии прогноза гематит-мартитовых руд отчасти совпадают с критериями для тех формаций, по рудам которых они возникают. При региональном прогнозировании важно учитывать, что необходимым условием образования руд этого типа является достаточно длительный период континентального выветривания, а условием их сохранения -- отсутствие в данном районе интенсивных процессов денудации (в том числе ледниковой экзарации и пр.). Поэтому мы не находим на Балтийском и Алданском щитах существенных концентраций богатых руд кор выветривания на железистых кварцитах. Наоборот, на Русской платформе, где широко проявилась девон-раннекаменноугольная эпоха латеритообразования, повсеместно на железистых кварцитах можно ожидать обнаружение богатых гематит-мартитовых руд, исключая денудированные участки.

Из существенных локальных критериев прогноза гематит-мартитовых руд можно дополнительно отметить их приуроченность к шарнирам крупных складок, контакту рудной и безрудной толщ и другим ослабленным зонам. Сравнительно с окружающими их магнетитовыми рутами мартиты менее магнитны (в 2--3 раза) и отличаются более низким удельным электрическим сопротивлением при совпадающих характеристиках гравитационного поля.

Бурые железняки развиваются при выветривании либо месторождений других формаций (например, сидеритов Бакальского месторождения), либо ультраосновных пород. В последнем случае они природно легированы никелем, кобальтом. Встречаются также месторождения сложного генезиса, объединяющего субаэральное выветривание с инфильтрацией железных руд.

Магнетитовая скарновая формация

Играет большую роль в добыче (16,5%) и балансе (10,2%) железных руд нашей страны. На нее ориентирована значительная часть металлургической промышленности. К этой формации относятся месторождения гор Магнитная, Благодать, Высокая на Урале, Качарское, Соколовское, Сарбайское в Северном Казахстане, Дашкесанское в Азербайджане, Шерегешевское, Шалымское. Таштагольское, Казское, Тейское, Инское в Алтае-Саян- ской области. С некоторой устовностью к этой формации отнесены также магнетитовые скарновые месторождения магнезиально-силикатного типа в древних архейско-раннепротерозойских структурах.

Промышленное значение имеют сплошные, отчасти вкрапленные руды, главным рудным минералом в которых является магнетит, реже присутствует гематит, иногда превращенный в мушкетовит. Нерудные минералы: гранаты, пироксены, эпидот, амфиболы, хлориты, иногда в большом количестве скаполит. На некоторых месторождениях в рудах содержится значительное количество сульфидов (пирит, иногда кобальтоносный, халькопирит, сфалерит). Содержание железа колеблется в широких пределах от 25--30 до 55-- 70% (обычно 40--50 %). Часто присутствует примесь кобальта, иногда бора. Состав руд способствует их легкому обогащению (магнитной сепарации) и обеспечивает возможность получения дешевого высокосортного концентрата с 48--65 % железа при извлечении его 84--- 89%.

Среди месторождений магнитной скарновой формации в общем можно наметить две групы: 1) с рудными телами главным образом пластовой формы, залегающими согласно с вмещающими породами, повторяя и их складчатые структуры; иногда на этих месторождениях отмечаются сочетания «стратиформных» и секущих залежей; 2) с рудными телами сложной формы, дискордантной по отношению к вмещающим породам. Максимальными размерами характеризуются месторождения первой группы (Качарское, Соколовское), вторая обычно представлена мелкими месторождениями с запасами до 100 млн. т, лишь иногда образует узлы с запасами до 300 млн. т (группы мелких месторождений в Средней Азии и др.).

В качестве региональных критериев для месторождений первого типа выделяются: приуроченность к геосинклинальным областям фемического и салическо-фемического профиля развития, а в их пределах -- к блоковым прогибам, сформировавшимся в инверсионную и орогенную стадии развития. Чрезвычайно характерной является высокая железистость выполняющих прогибы и обычно вмещающих оруденение («продуктивных») вулканогенно-осадочных формаций -- андезитовой, кварц-кератофировой. Хотя оруденение может быть приурочено к различным породам и толщам (основным туфам, кислым вулканитам, известнякам), наличие значительных по мощности вулканических образований основного ряда в составе рудоносных комплексов отмечается во всех случаях. Месторождения обычно (но не обязательно) располагаются в контактовой зоне гипабиссальных интрузий двух генераций: а) комагматичных и близко синхронных вулканогенным образованиям, сложенных в основном плагиогранитами, диоритами, монцоннтамн, реже сиенитами и представленных небольшими массивами субвулканического характера; б) более поздних сравнительно крупных интрузий «батолитового» характера гранит-гранодиоритовой формации.

К характерным геофизическим критериям относятся локальные магнитные и гравиметрические аномалии высокой интенсивности (первые тысячи и десятки тысяч гамм, единицы, иногда десятки миллигал) на фоне знакопеременных полей.

Локальные критерии прогнозирования месторождений магнетитовой скарновой формации (залегание руд в определенных структурных «горизонтах», фиксированных по отношению к дневной поверхности эпохи рудообразования; приуроченность к породам определенного состава, а иногда и возраста; морфология складчатых и разрывных структур рудных полей, включая «рудоподводящие» разрывы; состав и возраст ассоциирующих интрузий) являются специфичными для каждой рудной провинции. Как характерное повсеместное явление можно отметить интенсивно проявленные ореолы скарнирования.

Из локальных критериев наиболее существенными являются: 1) приуроченность рудных полей к узлам пересечения разноориентированных разломов (главным образом северо-восточного, северо-западного и субмеридионального направления); 2) приуроченность месторождений к интрузиям долеритов повышенной щелочности, а также к своеобразным изометричным или вытянутым в плане структурам, уходящим почти вертикально на глубину на многие сотни метров или километры (трубки взрыва); 3) интенсивное развитие процессов скарни- рования, приуроченного к благоприятным для метасоматоза карбонатным или туфогенным породам.

Высокая магнитность траппов и вмещающих оруденение туфов несколько затрудняет применение геофизических критериев. Обычно рудоносные аномалии несколько отличаются от «трапповых» большими отрицательными и положительными амплитудами на фоне относительно спокойных магнитных полей. Рудоносные зоны, как правило, фиксируются изодинамой 5 тыс. гамм, а непосредственные границы оруденения-- 10--15 тыс. гамм; над крупными железорудными месторождениями фиксируются также отчетливые положительные гравитационные аномалии.

Сидерит-шамозит-гидрогётитовая (оолитовая) железорудная формация

Представлена протяженными пластами иногда значительной (несколько метров, до первых десятков метров) мощности оолитовых руд, сложенных железистыми хлоритами (шамозит, тюрингит), гематитом, лимонитом, сидеритом, иногда с примесью магнетита. Содержания железа сравнительно невысокие (32--40 %).

Характерны заметны (иногда значительные) примеси фосфора (ОД--2 % Р2О5). Наиболее известными эксплуатируемыми месторождениями это формации являются в СССР месторождения' Керченское (запас) 2,1 млрд, т) и Лисаковское (12,0 млрд. т). Очень крупное месторо» дение Аятское (11,1 млрд. т). Большими запасами (сотни миллиардо тонн) обладает Западно-Сибирский железорудный бассейн, в которо запасы лишь одного Бакчарского месторождения в Томской облает оцениваются почти в 30 млрд, т при среднем содержании железа 37 °/( Однако руды этого, Аятского и некоторых других железорудных бас сейнов очень трудны для освоения в силу высокой их кремнистосп фосфористости, неблагоприятных условий залегания, сложности обогощения. В учтенных запасах железных руд СССР месторождения этой фор мации занимают существенную долю -- 14 %,. при незначительной пок добыче (2,3 %). В мировых запасах их доля несколько меньш (12 %), однако эксплуатируются они за рубежом значительно интенсивнее (22 % добычи). В частности, к этой формации относятся таки крупные бассейны, как Эльзас-Лотарингский с запасами окол 6 млрд, т, Зальцгиттер, Баден в ФРГ (запасы соответственно 1,0 1,5 млрд, т), Банбери-Мидлсборо в Англии (запасы около 2,5 млрд. ' крупнейшее месторождение Нортгемптон), Вабана (о. Ньюфаундленд в Канаде (запасы более 2,0 млрд. т). Впрочем, значительная часть зг рубежных месторождений этой формации, как показано ниже, по свс ему тектоническому положению, составу вмещающих толщ и намечас мым связям с вулканическими источниками рудного железа заслуживает выделения в особую формацию -- сидерит-шамозит-гидрогётитовую граувакковую.

Сидерит-шамозит-гидрогётитовая (оолитовая) формация в узко) понимании объединяет месторождения, образованные в условиях план форменного режима и связанные с привносом железа с обширных пе непленизированных континентальных массивов. Возраст месторождений этой группы главным образом мезозойско-кайнозойский, но известны они вплоть до рифея, обнаруживая приуроченность к глобальны) эпохам кратонизации: рифей--венд, триас--юра, поздний мел--неоген[26]. Железо выпадало в лагунах мелкого моря (Аятское месторождение поздний мел), реже на суше, в долинах крупных водотоков (Ли саковское месторождение -- олигоцен). Тектоническими критериям: образования месторождений являются: а) трансгрессивная стади платформенного седиментационного цикла, б) относительная вялост тектонических движений.

Благоприятным критерием является также развитие в области сноса пород повышенной железистое, например, траппов на Сибирско платформе, основных--ультраосновных пород на Урале и железорудных скарновых месторождений в Тургае, служивших источником железа для образованных в мелу--палеогене железорудных бассейнов Колпашевского на востоке, Аятского на западе Западно-Сибирско низменности, Кашкаратинского в Приаралье. Кроме перечисленных этой группе относятся также месторождения Керченское (миоцен), Эльзас-Лотарингии (юра), ряд мелких месторождений ГДР и Полый: (юра), а также Северо-Западной Африки и Северной Австрали: (рифей).

Внутри железорудных бассейнов распределение руд контролируется отдельными конседиментационными мульдами (Керчь), конфигурацией береговой линии, направлением морских течений и другими, главным образом фациальными признаками.

Сходные по составу, однако меньшие по масштабам залежи руд встречаются и в другой геодинамической обстановке. Это ранне и среднепалеозойские, реже докембрийские месторождения, образованные в пределах геосинклинальных областей в ранние этапы (демиссионную стадию развития). Они располагаются в краевых частях геосинклиналей, иногда распространяются на платформу (к ним, возможно, относится Архангело-Пашийская группа месторождений, верхний девон). Их образование возможно связано с эффузивной деятельностью в соседней геосинклинали. Типичными примерами таких месторождений являются кроме только что упомянутых месторождения Вабана и Нортгемптон (ордовик), а также одновозрастные с ними железные руды бассейна Анжу-Бретань (Франция). В сущности, эту группу, как уже отмечалось, правильнее выделять в самостоятельную формацию: сидерит-шамозит-гидрогётитовую граувакковую. В пределах СССР, исключая Архангело-Пашийскую группу, месторождения этого типа неизвестны, а перспективы пока не намечаются.

Титаномагнетитовая формация

Месторождения этой формации широко развиты на Урале. Рудные тела месторождений представляют собой пласты и линзы, иногда вкрапленные зоны, иногда скопления жил титаномагнетита в габбро, пироксенитах, анортозитах, диабазах. Характерны шлирово- нолосчатые и вкрапленные текстуры руд. Для последних обычна сиде- ронитовая структура. Основным рудным минералом является обычно титаномагнетит, часто ванадиеносный; на ряде месторождений не менее характерны магнетит и ильменит

В случае высокого содержания ильменита эти руды используются как комплексное сырье для одновременного получения железа и титановых концентратов. В этом отношении большой интерес представляют метаморфизованные месторождения, где ильменит и магнетит возникают как продукты распада титаномагнетита.

Магнитная обогатимость руд зависит от крупности минеральных зерен и позволяет получать концентраты, содержащие 63--66 % железа при извлечении его порядка 65--75 %. Концентраты имеют высокую основность и благоприятное отношение AI2O3/S1O2, дающие возможность производства агломерата без существенной добавки флюсов. Промпродукт обогащения может быть использован для дополнительного получения медного и кобальтового концентратов.

К региональным критериям прогнозирования месторождений титаномагнетитовой формации относится в первую очередь их четкая геотектоническая приуроченность к концу ранних этапов развития эвгеосинклинальных областей, а в докембрии -- зеленокаменных поясов фемического и салическо-фемического профиля. Вмещающие оруденение массивы габбро-анортозитовой, дунит-пироксенит-габбровой и габбро-диабазовой формаций приурочены к глубинным разломам, ограничивающим геоблоки; такие разломы, судя по сейсмическим данным, обычно достигают поверхности Мохоровичича. Характерно поясное прерывистое размещение массивов вдоль границ геоблоков в виде зон длиной 100--200 км при ширине до 10--15 км. Не менее характерной является тесная связь рудоносности массивов габбро-диабазов с синхронными покровами толеитов, и в особенности с их жерловыми фациями. Массивы дунит-пироксенит-габбровой формации также располагаются в краевых частях и обрамлении зеленокаменных прогибов, в строении которых существенную роль играют базитовые вулканогенные образования; однако эта связь с вулканитами отдаленная и фиксируется лишь общей приуроченностью поясов распространения рудоносных массивов к вулканогенным прогибам.

При локальном прогнозировании прерывисто-поясное распределение рудоносных массивов в титан-железистых металлогенических зонах выступает особенно отчетливо. Это позволяет широко использовать геофизические критерии, поскольку массивы основных и ультра- юсновных пород четко фиксируются как в магнитном, так и гравитационном поле. Рудным залежам в пределах массивов обычно соответствуют интенсивные магнитные аномалии (свыше 6--7, иногда до 20-- 100 тыс. гамм для массивных руд) и сложный характер строения поля, особенно для вкрапленных руд. Для крупных рудоносных интрузий дунит-пироксенит-габбровой формации характерна значительная дифференциация, приводящая к образованию расслоенных массивов. Оруденение локализуется в пироксенитовых прослоях, иногда серпентинизированных. Содержание рудных минералов в целом обычно возрастает к структурным центрам вмещающих оруденение массивов чашеобразной формы; выявление таких структурных центров возможно на основе их первичной полосчатости и трахитоидности.

К прямым поисковым признакам относятся:

1. Выходы полезного ископаемого

2. Ореолы и потоки рассеяния вещества полезного ископаемого

3. Особые физические свойства полезного ископаемого

4.Следы старых горных работ или переработка п.и. и исторические данные о горном промысле.

К косвенным поисковым признакам относятся:

1. Измененные вмещающиеся породы, сопутствующие оруденению.

2. Жильные минералы, сопутствующие оруденению.

3. Различие физических свойств полезного ископаемого и вмещающих пород (геофизические аномалии).

4. Биогеохимические, геоботанические, гидрогеохимические аномалии.

5. Термобарогеохимические аномалии.

6. Характерные особенности рельефа (геоморфологические). 7. Элементы-примеси в минералах (кристаллохимические аномалии). 8. Гидрогеологические признаки.

9. Историко-географические данные (топонимика, археологические сведения, литературные источники и т.д.).

Месторождения железных руд характеризуются большим разнообразием промышленных и генетических типов, а также различными поисковыми признаками.

Выходы полезных ископаемых. Рудные выходы являются главным указателем коренных месторождении. Изменение минералогического состава руд в зоне окисления и возможен вынос металла.

Ореолы и потоки рассеяния вещества полезного ископаемого

Вторичные ореолы и потоки рассеяния в современных или древних рыхлых отложениях и в почвах. Среди вторичных ореолов поисковое значение имеет только положительные аномалии. Механические ореолы и потоки рассеяния образуются при процессах физического разрушения химически устойчивых полезных ископаемых в приповерхностных частях залежей. По крупности и агрегатному состоянию продуктов разрушения рудных тел механические ореолы разделяются на крупнообломочные, шлиховые. геологический минеральный железо титановый

Карбонатные железные руды гидротермально-метамосатического происхождения могут быть выявлены методами, основанными на изучении механического ореола рассеяния.

Климатические критерии указывают на связь климатических условий и процессов минералообразования и определяются особенностями осадкообразования и осадконакопления на больших территориях. Зоны влажного климата (гумидные) благоприятны для образования россыпных месторождений золота, платины, алмазов и ряда тяжелых металлов, а также месторождений бокситов, каолинов, железных, марганцевых руд и углей.

Стратиграфические критерии имеют особое значение для осадочных месторождений - железо. Образование происходило одновременно с осадконакоплением, и следовательно, они связаны с определенными подразделениями стратиграфического разреза.

При изучении истории образования многих полезных ископаемых установлено, что в процессе формирования земной коры выделяются наиболее благоприятные для них эпохи. Например, более 90 % запасов железа связаны с процессами протекавшими в докембрийское время. В накоплении углей выделяются 4 главных периода: каменноугольный, пермский, юрский, палеогеновый.

Фациально-литологические критерии основаны на предположении о связи некоторых месторождений с определенными фациями или типами горных пород. Такого рода критерии широко используются при выявлении железорудных горизонтов. Железорудные пласты морских фаций состоят из оолитов, органических остатков и цемента, в котором присутствуют гематит, шамозит и сидерит. Марганцевые оолитовые руды имеют исключительную промышленную ценность.

Измененные околорудные породы. Изменение вмещающих пород может происходить не только в результате воздействия рудоносных растворов, но и в процессе разрушения - месторождений в зоне выветривания. Наиболее характерными околорудными изменениями вмещающих пород эндогенных месторождений являются скарнирование. Со скарнами связаны месторождения железа. Измененные околорудные породы имеют важное поисковое значение в связи с тем, что они, как правило, ярко окрашены и распространены на площадях, значительно превосходящих размеры тел Измененные околорудные породы имеют важное поисковое значение в связи с тем, что они, как правило, ярко окрашены и распространены на площадях, значительно превосходящих размеры тел полезных ископаемых. Однако надо иметь в виду, что зоны измененных пород не всегда содержат промышленное оруденение.

Геофизические критерии основаны на изучении естественных физических полей, среди которых выделяются аномалии, указывающие на возможность обнаружения полезных ископаемых. Такими аномалиями являются магнитные, радиоактивные, гравитационные и аномалии электрического поля. На практике в силу различных причин при производстве геофизических съемок выявляется множество геофизических аномалий, но лишь немногие из них связаны с полезными ископаемыми. Чаще всего магнитные аномалии фиксируют железные и медно-никелевые руды. Электроразведка и гравиразведка (хромиты, медных колчеданных руд, Pb - Zn руд, корунда), Fe руды скарновые и метоморфогенные, первый вариант дешевле.

Геохимические критерии. Сущность заключается в использовании характера геохимических аномалий для прогноза и поисков МПИ. Все элементы делятся на 2 группы - низкокларковые, образующие четкие аномалии и высококларковые (железо). Вторые имеют большое содержание в руде, их минералы легко распознаются визуально в обнажениях и керне скважин.

Применение различных методов поисков в большей степени зависит от наличия геологической основы, карты и в данном случае геолого-съемочные работы выступают как важный метод поисков МПИ.

Метод геологической съемки. Геологические карты служат основой для проведения поисков. Путем анализа геологических карт выявляются геологические закономерности. Выявление поисковых предпосылок с учетом поисковых признаков определяет степень перспективности территории. Масштабы геологических съемок зависят от сложности геологического строения и от поставленных задач.

Главная задача крупномасштабных съемок:

1) выявление М.П.И. и отдельных рудных тел, а также установление закономерностей в их пространственном размещении;

2) изучение геологического строения и истории формирования территории;

3) установление приблизительных границ рудных полей;

4) установление основных геологических показателей для направления оценочных выработок;

5) сбор геологических материалов для перспективной оценки выявленных М.П.И.

Оптимальные м-бы съемок в зависимости от объектов поисков: 1)осадочные м-я: угля, фосфоритов, железа, марганца и др. п.и. - 1:50 000 - 1:10 000;

На участках с одинаковым геологическим строением точки наблюдения располагаются равномерно. На площадях где развито оруденение или более сложное геологическое строение сеть наблюдений должна быть более плотная. Искусственные обнажения располагают в соответствии с инструментально разбитой поисковой сетью.

Список литературы

1. Билибин Ю. А. Металлогенические провинции и металлогенические эпохи. М., Госгеолтехиздат, 1955. 88 с.

2. Кривцов А. И. Прогнозно-поисковые комплексы. М., ЦНИГРИ, 1983. 54 с.

3. Критерии прогнозной оценки территорий на твердые полезные ископаемые/Под ред. Д. В. Рундквиста.-- 2-е изд., пере- раб. и доп.-- Л.: Недра, 1986.-- 751 с.

Размещено на Allbest.ru