Текст книги "Порожинский марганценосный узел"

На северо-востоке расположено поднятие (горст) хребта Кар-пинского ограниченного разломами. Западнее и южнее находится Осиновско-Вороговская моноклиналь, упирающаяся в Осиновский горст северо-западной ориентировки. Южнее расположена рудоносная Михеевская впадина. На правобережьи Енисея расположен Северо-Западный блок с Осиновским гранитным плутоном.

В юго-западной части площади находится Березовско-Кутукасское поднятие и за ним – край Енисейской впадины. На площади развиты крупный Ишимбинский разлом и серия разрывных нарушений северо-западной и северо-восточной ориентировок.

Геоморфология площади определяется развитием всхолмленной равнины с густым эрозионным расчленением (рис. 4). Абсолютные отметки холмов составляют от 217 до 141 м, а относительные превышения в бассейне Порожной не превышают 60 м. На западе морфология местности сформирована эрозионно-аккумулятивными процессами в береговой зоне Енисея.

Здесь от русла реки с отметками в межень 36 м над уровнем моря прослеживается пойма шириной в устьевой части Порожной до 1,5 км. Над ней увалами и неширокой лентой расположена I аккумулятивная надпойменная терраса высотой 8–15 м, рассеченная ручьями и логами. Выше прослеживается изрезанная эрозионными формами цокольная II терраса высотой 25–40 м. На удалении от магистральной реки развит эрозионно-денудационный рельеф, образованный денудационной поверхностью низкого уровня с отметками возвышенностей 140–190 м и локально развитой на севере и северо-востоке поверхностью уровня 200–250 м.

Река Порожная, правый приток Енисея, имеет долину V порядка. Ее протяженность составляет 103 км, площадь водосбора равна 750 км². Бассейн близок к симметричному. Падение реки составляет 94 м. Питание в основном снеговое. В половодье река затапливает пойму, из-за чего первый базовый лагерь Порожинской поисковой партии на пойме левобережья пришлось ликвидировать, разместив новую базу на правом берегу на склоне сопки с отметкой 160 м.

Рис. 3. Тектоническое строение площади: 1 – 5 – стратиграфические подразделения: 1 – нижний кембрий, 2 – чапская серия венда; 3 – вороговская серия верхнего рифея; 4 – сухопитская серия среднего рифея; 5 – тейская серия нижнего протерозоя; 6 – несогласное залегание; 7 – вулканогенные породы в сланцевой толще; 8 – границы; 9 – ультрабазиты; 10 – разломы (а – главные, б – прочие); 11 – рудоносная площадь в бассейне р. Порожной. Геологические структуры: I – горст хребта Карпинского; II – Осиновско-Вороговская моноклиналь; III – Осиновский горст; IV – Михеевская впадина; V – Северо-Западный блок; VI – Березовско-Кутукасское поднятие; VII – Енисейская впадина

Эрозионные врезы Порожной и ее притоков преимущественно пологосклонные (менее 15°), а на двух участках долины Порожной в низовьях (при пересечении Березовско-Кутукасского поднятия) и в среднем течении (на пересечении горста хребта Карпинского) – крутосклонные с орографическими меандрами.

Рис. 4. Геоморфологическая карта площади: 1 – денудационная поверхность уровня 200–250 м; 2 – то же, уровня 140–190 м; 3 – эрозионные склоны пологие (до 15°); 4 – то же крутые (>20°); 5 – эрозионно-аккумулятивная поверхность II террасы (25–40 м); то же, I террасы (8–15 м); 7 – аллювий поймы; 8 – эрозионно-аккумулятивная поверхность днищ долин; 9 – реликты долин; 10 – абсолютные отметки сопок

Свое название река получила из-за морфологии русла в нижнем течении, где река прорезает Березовско-Кутукасское поднятие. В расширениях долины Порожной в пределах денудационной поверхности нижнего уровня прослежены реликты палеодолин протяженностью 1–1,5 км.

2. Вехи исследования и расположение месторождений рудного узла

Выявление марганцевого оруденения в северо-западной части Енисейского кряжа является итогом длительного и многотрудного изучения геологии и минерагении территории. В целом соблюден принцип последовательного приближения вплоть до постановки крупномасштабной геологической съемки, в результате которой был открыт рудный узел, локализованный на значительной площади в бортах орогенного прогиба байкалид.

2.1. Обзор проведенных работ

В северо-западной части Енисейского кряжа планомерно проводились геологосъемочные работы. Геологическая съемка-200 (масштаба 1 : 200 000) была выполнена партией Геологосъемочной экспедиции (ГСЭ) Производственного геологического объединения (ПГО) «Красноярскгеология» под руководством Л. К. Качевского и завершена в 1968 г. В 1970–1976 гг. коллективом Приенисейской опытно-производственной партии ГСЭ под руководством Л.К. Качевского была выполнена Геолсъемка-50 (масштаба (1 : 50 000). В полевой период 1975 г. на участке Скалистом в левобережьи р. Порожной при заверке выявленных геохимических ореолов марганца В. В. Устало-вым, геологом указанной партии, был установлен новый для региона марганценосный уровень в отложениях подъемской свиты венда. Для его оценки была организована Порожинская поисковая партия в составе ГСЭ, работами которой под руководством В. В. Усталова были охвачены рудоносные Порожинский, Центральный, частично Хребтовый и Михеевский «участки». Была установлена литолого-стратиграфическая приуроченность оруденения к наддоломитовой пачке подъемской свиты с развитием окисно-окисленных марганцевых руд, ресурсы которых были определены в количестве 110 млн т со средними содержаниями марганца 18–19 %.

В 1978–1980 гг. указанной партией под руководством Ю. А. Кудрявцева были проведены детальные поисковые работы на Порожинском участке и общие поиски на площади Михеевской впадины. Ресурсы марганцевых руд Порожинского участка оценены в 65 млн т, причем в недрах были выявлены также карбонатные руды. Впервые был открыт Моховой рудный «участок», для которого прогнозные ресурсы были оценены в 78 млн т. В 1979 г. Порожинская поисковая партия была передана из ГСЭ во вновь организованную Среднеенисейскую геологоразведачную экспедицию ПГО «Красноярскгеология», просуществовавшую до 1990 г.

В 1980–1982 гг. работами Порожинской поисковой партии были проведены детальные поиски на Моховом, Северном и Центральном участках с оценкой прогнозных ресурсов категории Р₁, соответственно, 47, 17, 13 млн т. Поисками руководил Ю. Т. Никитин.

Работами 1982–1984 гг., руководимыми Г. К. Пасашниковой, были оценены запасы Мохового и Порожинского «участков» и намечен контур добычного карьера, в пределах которого заключены окисные руды в следующем объеме: категории С₁ – 218 млн т со средним содержанием 16,89 Mn и категории С₂ – 53,8 млн т со средним содержанием 18,89 % Mn.

В 1984–1990 гг. коллективом Порожинской поисковой партии проведены горно-буровые работы в пределах марганцеворудного узла, которыми в рамках Мохового, Кожевенского и Северного месторождений руководила Г.К. Пасашникова, а Михеевско-Мутнинского месторождения и Безымянного рудопроявления – С. А. Семенов. В итоге работ партии рудный потенциал узла (запасы и ресурсы) был оценен в 267,2 млн т бедных руд.

После 1990 г. наступил перерыв в работах на площади рудного узла с ликвидацией геологоразведочной экспедиции и поисковой партии. За период 1976–1990 гг. наиболее весомый вклад в изучение геологического строения и марганценосности Вороговского прогиба внесли Г. Н. Бобылев, Э. Л. Варанд, Г. В. Горшков, Т. И. Горшкова, А. И. Илясов, Л. К. Качевский, Ю. А. Кудрявцев, Н. Б. Кучеренко, В. Г. Ломаев, И. А. Матвеев, Ю. Т. Никитин, Г. К. Пасашникова, С. А. Семенов, С. Г. Трофимов, В. В. Усталов.

Результаты геологоразведочных работ нашли отражение в фондовых отчетах, обсуждениях на экспертных советах Министерства геологии в 1978 г. в Красноярске и в 1983 г. в пос. Бор, а также в публикациях ведущих исполнителей в тематических сборниках и отраслевом журнале [3, 6, 8, 10, 19, 25].

В 1995 г. были возобновлены геологоразведочные работы по программе подготовки Порожинского месторождения к освоению, включавшие составление Технико-экономического обоснования кондиций руды, методики обогащения, подсчет запасов и ресурсов. Этими работами занимались Горно-рудная компания «Плутон» (Г. В. Горшков, Г. И. Горшкова, Т. В. Илясова и Г. К. Пасашникова) и привлеченные организации России. По итогам работ был составлен отчет, направленный в Государственную комиссию по запасам (ГКЗ). По итогам его экспертизы и оценки комиссия в 2005 г. утвердила запасы в контурах добычного карьера в количестве 29,5 млн т руды категории С₁. После этого был объявлен конкурс на право отработки данных запасов. Организация, получившая лицензию, приступила к подготовке объекта к освоению.

В общем и целом с момента открытия рудного узла до утверждения запасов в поле карьеров первой очереди прошло 30 лет, в то время как по большинству рудных месторождений на это уходит 10– 15 лет. Причины неспешного освоения данного объекта кроются в невысоком качестве сырья, отсутствии сети дорог и линии электропередач и низком расчетном уровне рентабельности рудника.

Производственные работы в пределах рудного узла сопровождались научно-исследовательской деятельностью по договорам с Порожинской поисковой партией и ее правоприемницей – горно-рудной компанией «Плутон», а также по программам отраслевых институтов Министерства геологии СССР, Академии Наук СССР, Московского университета и Красноярского института цветных металлов.

Наиболее ранние публикации посвящены минералогии и генезису марганценосной наддоломитовой пачки подъемской свиты. Исследователи Всесоюзного института минерального сырья (ВИМС) Министерства геологии СССР В. А. Головко и В. К. Наседкина [5] пришли к выводу, что руды вулканогенно-осадочные, залегают в туфах и сложены манганитом, дисперсными оксидами марганца и родохрозитом, образовавшимся совместно с монтмориллонитом. Широко развитые остаточно-инфильтрационные руды имеют разнообразный минеральный состав.

Ведущий специалист по марганцевым рудам Института геологии рудных месторождений Академии наук СССР В. В. Калинин [11] отметил, что на месторождении есть первичные и вторичные руды. Первые из названных преимущественно манганокальцитовые с выделениями по трещинам марганцевого хлорита и пьемонтита. Предположительно диагенетическое происхождение имеет кусковый (обломочный) пиролюзит. Им отмечено присутствие метаморфизованных руд (реликты зерен браунита, гаусманита и, возможно, часть манганита). Вторичные, окисленные руды, – преимущественно пиролюзитовые в ассоциации с криптомеланом. Кроме того, распространен манганит, но он не образует значительных скоплений.

В 1982 г. в Московском университете защитил кандидатскую диссертацию один из первооткрывателей марганцеворудного узла В. В. Усталов [39]. В этой работе оруденение оксидного и карбонатного состава в вулканогенно-осадочной толще он связал с деятельностью гидротерм, поступавших по зонам разломов на морское дно, с отложением сначала оксидных, а затем на удалении от разлома карбонатных руд.

В 1978–1987 гг. в Енисейском кряже и главным образом на площади марганцеворудного узла работал сотрудник ВИМСа М. М. Мстиславский с сотрудниками. В итоговой статье по Порожинскому «месторождению» [18] ими детально рассмотрена структура Михеевской впадины, которая определена как мозаично-блоковая. Рудоносная толща – многопластовая, локализованная в разных частях туффитовой пачки. Первичные руды – родохрозит-манганитовые с рудными минералами ассоциируют хлорит и монтмориллонит. Окисленные руды локализованы в коре выветривания, по особенностям образования они остаточные, остаточно-инфильтрационные и инфильтрационные с повышенными содержаниями железа. Главный минерал окисленных руд – пиролюзит. Вернадит-рансьеит-псиломелановые руды локализованы в зоне контакта туффитов с доломитами. М. М. Мстиславский отметил проявление продуктов гидротермальной деятельности (прожилки гаусманита, гематита, кальцита и кутнагорита в парагенезе со сфалеритом).

По договорам с Порожинской поисковой партией и Горно-рудной компанией «Плутон» рядом организаций были выполнены работы по обогащению преимущественно оксидных руд Мохового и Порожинского месторождений. Их результаты послужили составлению Технико-экономического обоснования кондиций отработки сырья карьером с последующим получением концентратов для плавки ферро– и силикомарганца.

В Красноярском институте цветных металлов (КИЦМ) в 1978– 1984 гг. коллектив под руководством Р. А. Цыкина проводил работы главным образом в пределах Порожинского и Мохового месторождений, итоги которых подведены в работах [27, 32–39] и восприняты, с некоторыми поправками, геологами Порожинской поисковой партии. В рамках разработанной в КИЦМе концепции составлена данная монография.

2.2. Размещение месторождений

В структурах Вороговского прогиба их размещение определено в итоге многочисленных поисковых работ с применением главным образом колонкового бурения. Рудный узел приурочен к Михеевской впадине, причем месторождения размещены в бортах этой впадины (рис. 5).

С западной стороны с севера на юг расположены три рудоносные площади. Сначала следует Кожевенское месторождение (участок в документации ГРК «Плутон»). В полутора километрах южнее находится край основного Мохового месторождения, вытянутого на юго-восток на 15 км. На юге, без перерыва в форме единой рудоносной площади с северным соседом, расположено Порожинское месторождение, пересекаемое рекой Порожной. На юге, в бассейне р. Северной притока Вороговки, локализовано Центральное месторождение. В восточном борту прогиба с юга на север расположены Хребтовое месторождение и далее в небольшой синклинали – Малопорожинское (Северное). Изолированное положение на юге Михеевской впадины занимает Мутнинско-Михеевское месторождение (не вошло в контуры впадины, показанные на рис. 5).

Структурный контроль марганцевых месторождений выражен в близповерхностном залегании нижней и низов верхней подсвиты подъемской свиты. Это обстоятельство обеспечивает, с одной стороны, доступность рудной пачки для добычных работ, а с другой – протекание гипергенных преобразований коренных пород и заключенных в них концентраций марганца с возникновением оксидной минерализации остаточного, остаточно-инфильтрационного и инфильтрационного генезиса.

Основной структурой Михеевской впадины является Порожинская синклиналь. Это асимметричная брахиформная складка, развивавшаяся с подъемского времени конседиментационно вплоть до раннего кембрия.

Рис. 5. Геолого-поисковый план рудного узла (по материалам Г. К. Пасашниковой и Т. И. Горшковой): 1 – мел-палеогеновые марганценосные отложения (суглинки, паттумы, пласты оксидных и других руд); 2–3 – нижний кембрий, лебяжинская свита: 2 – доломиты, алевролиты, мергели, песчаники; 3 – доломиты, алевролиты, песчаники, конгломераты; 4–6 – венд, немчанская свита: 4 – песчаники с гематитом, гравелиты; 5 – песчаники, алевролиты; 6 – алевролиты, аргиллиты, песчаники, конгломераты; 7–13 – венд, подъемская свита: 7 – третья-шестая пачки верхней подсвиты нерасчлененные (туфоалевролиты, аргиллиты, известняки); 8 – пятая пачка верхней подсвиты (туфоалевролиты, аргиллиты, известняки); 9 – четвертая пачка верхней подсвиты (туфоалевролиты, аргиллиты, известняки); 10 – третья пачка верхней подсвиты (песчаники, гравелиты, алевролиты, известняки марганцевистые); 11 – вторая пачка верхней подсвиты (туфосилициты); 12 – первая пачка верхней подсвиты (марганценосные туфы, туфоалевролиты и туфопесчаники); 13 – нижняя подсвита (доломиты, известковые алевролиты, линзы песчаников); 14–15 – верхний рифей, сухореченская свита: 14 – верхняя подсвита (известняки песчаники, конгломераты); 15 – нижняя подсвита (песчанистые известняки, доломиты); 16–17 – верхний рифей, мутнинская свита: 16 – верхняя подсвита (песчаники, известняки, алевролиты); 17 – верхняя подсвита (песчаники, алевролиты, аргиллиты, известняки); 18 – верхний рифей, северореченская свита (несогласно залегающие песчаники, конгломераты, алевролиты); 19 – средний рифей, погорюйская свита (метаалевролиты, алевролиты, сланцы); 20 – средний рифей, удерейская свита (сланцы, карбонатные породы, алевролиты); 21 – средний рифей, горбилокская свита (сланцы, амфиболиты, мраморы); 22 – средний рифей, сухопитская серия нерасчлененная (сланцы серицито-хлоритовые, известняки, доломиты); 23 – нижний протерозой, порожинская толща (плагиогнейсы, амфиболиты, мраморы, кварциты); 24 – осиновский комплекс (биотитовые граниты, жилы гранит-порфиров и аплитов); 25 – сурнихинский комплекс (серпентиниты, серпентинизированные перидотиты, дуниты, пироксениты); 26 – разрывные нарушения; 27 – контуры марганценосной пачки под мел-палеогеновыми отложениями; 28 – границы участков; 29 – линии скважин, их номера

Об этом свидетельствует изменения мощностей пачек, накопление в ее северной и северо-восточной части отложений лебяжинской свиты, выполняющих мульду, сопряженную со сжатой синклиналью юго-восточнее. Порожинская синклиналь осложнена дизъюнктивами, крупнейшие из которых расположены в южном и северном центриклинальных замыканиях складки. Южное замыкание – сжатое, отклонено к востоку, а северное – широкое, к тому же срезанное сбросом. Шарнир складки полого погружается в северном направлении, а в 2,5 км от северного замыкания резко воздымается, что, скорее всего, свидетельствует о постседиментационных деформациях синклинали.

Западное крыло Порожинской синклинали имеет умеренные углы падения (15–30°), а восточное падает круто (50–60°). Это обстоятельство имеет следствием развитие в западном крыле в меловом-палеогеновом периодах широкой полосы карстовых образований и продуктов «коры выветривания», в которых залегают оксидные и отчасти карбонатные (вторичные) марганцевые и железо-марганцевые руды (Моховое месторождение), а в восточном крыле – соответственно узкой полосы аналогичных рудовмещающих образований Хребтового месторождения.

Активное структурообразование в северо-западной части Енисейского кряжа завершилось в байкальском цикле. После нижнего кембрия в обстановке восходящих движений земной коры низкой интенсивности происходила комплексная денудация. При средней активности ее, определенной для голоцена (около 40 мм за 1 000 лет), за период более 300 млн лет было срезано около 12 км земной коры (4Ч10^–2 м Ч 3Ч10⁵ тысячелетий – 12Ч10³м). Из сделанной оценки следует, что Михеевская впадина в раннем палеозое погружалась относительно современной топографической поверхности не менее чем на 12 км. Соответственно, существовала предпосылка гидротермальной деятельности.

На площади рудного узла не выявлены дайки, рассекающие толщи венда, что свидетельствует о спокойном режиме развития недр в фанерозое.

Геологические формации Вороговского прогиба впервые были выделены В. В. Усталовым [39]. В верхней части вороговской и в чапской сериях он выделил флишоидную терригенно-карбонатную формацию (мутнинская и сухореченская свиты), марганценосную карбонатно-вулканогенно-кремнистую (нижняя часть подъемской свиты), флишоидную терригенную (верхняя часть подъемской свиты) и верхнюю молассу (немчанская свита). М. М. Мстиславский [18] в чапской серии Вороговского прогиба различал доломитовую, туфогенно-кремнистую марганценосную и терригенную (алевролито-молассовую) формации. По нашему мнению, исходя из принципов формационного анализа в Михеевской впадине правомерно выделить нижнюю молассу (сухореченскую – низов мутнинской свиты), терригенно-карбонатную (сухореченскую – нижнюю подсвиту подъемской свиты), вулканогенно-терригенную флишоидную (верхнюю часть подъемской свиты) формации и верхнюю, немчанскую молассу. Марганценосный парагенез (верхняя пачка доломитов, туфы и туффиты с карбонатами марганца и туфосилициты) является уникальным, попавшим в формационный ряд байкальского орогенного прогиба в силу флуктуации вулканогенно-осадочного седиментогенеза.

С юрского периода при снижении темпов денудации и проявлении пульсаций движений формировались коры выветривания и гипергенные метасоматиты, а также отложения покрытого карста как на доломитах нижней подсвиты подъемской свиты, так и на песчанистых известняках с пластами известковых песчаников сухореченской свиты. В седиментационных ритмах выполнения покрытого карста заключены руды, преимущественно оксидные, реже смешанные карбонатно-оксидные и карбонатные, что обусловлено колебаниями редокс-потенциала подземных вод. Оруденение в отложениях мезозоя и кайнозоя – остаточно-инфильтрационное и частично – инфильтрационное. В «коре выветривания» (гипергенном подземном метасоматите) пород продуктивной пачки оно является остаточным (элювий). Последнее почти нацело залегает в низах толщи покрытого карста и нередко – под «козырьком» почти не выветрелых туфосилицитов и туфоалевролитов.