Тема: «Морфологические типы и особенности химического состава цирконов из россыпей участка Камбулат Бешпагирского титан-циркониевого месторождения (Ставропольский край)» (стр. 1 )

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

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.1. Стратиграфия

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

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

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

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

Палеогеновая система

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

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

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

Палеогеновая и неогеновая системы нерасчлененные

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

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

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

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

Средне-позднесарматский возраст свиты определяется по находкам многочисленной фауны.

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

Четвертичная система

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

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

1.2. Тектоника

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

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

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

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

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

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

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

1.3. Геоморфология

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.4.Полезные ископаемые

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

Углеводородное сырье

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

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

Титано-циркониевые россыпи

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

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

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

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

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

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

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

Бешпагирское россыпное поле расположено в левобережье р. Калаус и включает одноименное месторождение, Грачевский и Благодатненский участки. Детальное описание Бешпагирского месторождения, локализованного на одноименном плато, приводится в разделах 4 и др. данного отчета.

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

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