Текст книги "Порожинский марганценосный узел"

3. Месторождения рудного узла

Рассматриваемые объекты локализованы в краевых частях Михеевской впадины Вороговского прогиба и рассматриваются «по ходу часовой стрелки» с юго-западной части впадины и далее к северозападу, затем к востоку, юго-востоку и югу (см. рис. 5).

3.1. Порожинское месторождение

Оно оконтурено геологоразведчиками как многоугольник шириной в меридиональном направлении около 6,5 км и в широтном до 8 км. Породы подъемской свиты здесь смяты в складки: на востоке слои слагают крыло Порожинской синклинали, а на юге – небольшие Кривинскую синклиналь и Чернинскую антиклиналь. Складки разорваны дизъюнктивами разных направлений. Границы месторождения на западе и юге оконтуривают поле распространения подъемской свиты, на востоке – погружение и предполагаемое выклинивание продуктивной пачки Vpd₂, на северо-западе небольшой выступ доломитов [18]. На северо-востоке граница условная ввиду продолжения рудных тел на площади месторождения Моховое.

На участке Скалистом в левом борту р. Порожной в 1974 г. было впервые выявлено марганцевое оруденение в отложениях венда, вскрытое канавами и неглубокими поисковыми скважинами [39]. Разведочные профили скважин из-за многолетних поисковых работ, проводимых по разным проектам каждый раз другим ответственным исполнителем, ориентированы произвольно по отношению к простиранию продуктивной пачки, которая скрыта под толщей мезозойско-кайнозойских отложений. Густота разведочной сети невыдержанная и в целом соответствует категории запасов С₂ и ресурсов Р₁. Выработки на профилях (рис. 6) вскрыли в западной части месторождения глубокую, до 500 м депрессию покрытого карста, в разрезе которой снизу залегает доломитовая с примесями талька и монтмориллонита мука, содержащая глыбы неразложенного доломита. Затем захоронен сгруженный к западу щебень туфосиллицитов (подземный коллювий), выше расположено тело паттумов, перекрытое глинами и суглинками.

Марганцевые руды в депрессии отсутствуют, видимо они выщелочены подземными водами, активно циркулировавшими под долиной р. Порожной (по крайней мере, в четвертичном периоде, когда река протекала ориентировочно в теперешней долине). Южнее и восточнее депрессии скважины вскрыли в подземной «коре выветривания» (гипергенном метасоматите) продуктивной пачки протяженные линзы оксидных, смешанных и карбонатных руд мощностью от 1,2 до 2,3 м, локально до 5,45 м. Они прослежены в полосе протяженностью 1 700 м при ширине 400 м.

Рис. 6. Геологические разрезы Порожинского месторождения: 1 – пески и супеси; 2 – глины и суглинки; 3 – паттумы; 4 – коллювий туфосилицитов; 5 – «кора выветривания» и оксидные руды; 6 – первичные карбонатные руды; 7 – алевролиты и туфоалевролиты; 8 – туфосилициты; 9 – туфогенные породы с линзами карбонатных руд; 10 – карбонатная мука с обломками доломитов; 11 – доломиты; 12 – граница зоны гипергенеза; 13 – разрывные нарушения; 14 – разведочные скважины

Ниже продуктивной пачки, мощность которой в Чернинской антиклинали составляет 25–50 м, а в крыле Порожинской синклинали до 100 м, скважины вскрыли субгоризонтальные тела разрушенных доломитов (мука с глыбами) мощностью до 50 м. Некоторые скважины вошли в обводненные карстовые полости, в которые колонковый снаряд проваливался на 1,2–1,7 м.

Продуктивную пачку на месторождении слагают ритмичнослоистые туфогенно-осадочные породы регрессивного строения с мощностями элементарного ритма от 1,5–2 до 6–10 м. Снизу залегает слой пелита, мелкообломочного туфа, алевропелита и алевролита, а венчает ритм слой псаммитового туффита и туфопесчаника. Стяжения родохрозита, мангандоломита в низах пачки образуют тонкие слойки, а в верхней части рудные пласты и пропластки. Подсчитанные И. А. Матвеевым значения суммы метропроцентов содержаний марганца в керновых пробах на полное пересечение продуктивной пачки в пределах месторождения не превысили 300 метропроцентов (м%).

Длительной работой подземных пластовых вод обусловлено окисление значительной части первичных карбонатных руд на глубины 350–400 м. Из-за больших глубин вскрытия частично или полностью окисленных первичных руд геологи ВИМС [5,18] пришли к выводу, что они имеют исходный манганит-родохрозитовый состав.

В скважине 30 (рис. 6) в интервале 314–383,4 м трещиноватый, местами брекчиевидный доломит пропитан до 325,5 м манганитом и псиломеланом, переходящими ниже в родохрозит. Содержание марганца в верхней части интервала составляет 4,2–5,6 %, а в ниже расположенной родохрозитированной части – до 2–3 %. Возможно, родохрозитовая прожилковая минерализация является гидротермальной предположительно пермо-триасовой. В низах описываемого интервала произошел провал бурового снаряда. Не исключено, что вскрытая полость, равно как и явления пластового выщелачивания доломита, образовались при участии эксфильтрационных вод [12].

В разрушенных доломитах ниже выветрелой и окисленной продуктивной пачки (подземной «коры выветривания») локально зафиксирована манганит-псиломелановая инфильтрационная минерализация (скважины 22, 28, 29, 51) с содержанием марганца 1,3–3,3, местами до 11,3–12,5 %.

На месторождении впервые в пределах рудного узла скважиной 2 были вскрыты неглубоко залегающие вторичные руды, слагающие линзу мощностью до 26 м. Содержание Mn составляет 18–22 %. Руды серые комковатые, в шлифах видны сферолитовые стяжения родохрозита. Ниже в слое темно-серых алевритов с листьями и обломками обугленной древесины содержится спорово-пыльцевой спектр неокома [39].

В границах Порожинского месторождения оконтурено около 18 линзовидных и пластообразных рудных тел, иногда с сателлитами числом от 1 до 4, что обусловлено значениями бортового содержания 12 % Mn. Преобладают оксидно-карбонатные руды (8 тел), оксидных и карбонатных соответственно 6 и 4 тела. Кроме того, в Кривинском участке оконтурены 8 небольших тел оксидных руд с запасами С₂ и ресурсами Р₁ в сумме 2,3 млн т.

При подсчете запасов оксидно-карбонатные руды были отнесены исполнителями (ГРК «Плутон») к оксидным (отношение Mn : : MnO₂ ≤ 1,45 %) или карбонатным (Mn : MnO₂> 1,45 %). Запасы и ресурсы месторождения приведены в табл. 3.

Таблица 3

Запасы и ресурсы руд Порожинского месторождения

В связи с залеганием большей части руд на глубинах свыше 200 м, что не позволяет рентабельно их добывать открытым способом ввиду низких содержаний марганца, повышенных фосфора, а также расчетных значений коэффициента вскрыши, перспективы использования большей части оцененных запасов и ресурсов неблагоприятные.

3.2. Моховое месторождение

Это месторождение является самым крупным по запасам и ресурсам, к тому же расположенным недалеко от водной транспортной артерии – р. Енисей. Оно линейно вытянуто в северо-западном направлении и занимает площадь 40 км², длиной в среднем 15 км и шириной 3,2 км (см. рис. 5). Западная его граница проходит по контуру распространения мезозойско-кайнозойских рудовмещающих отложений покрытого карста, восточная – по контуру выклинивания и отчасти глубокого погружения первичных карбонатных руд. На северо-западе месторождение ограничено зоной выклинивания оруденения, а на юго-западе – отчасти условной линией, отделяющей его и Порожинское месторождение.

С западной стороны карстовые отложения в крайних северной (от профиля 131) и южной (от профиля 48) частях подстилаются доломитами Vpd₁, а на остальном протяжении (более 7,5 км) – песчанистыми известняками RF₃sh. С восточной стороны они погружаются под коренные отложения туфосилицитовой Vpd₂² и залегающие на них слои туфоалевролитовой Vpd₂³ пачек. На площади месторождения отложения продуктивной пачки Vpd₂¹ нигде не выходят на дневную поверхность или под покровные отложения четвертичной системы. В низах толщи отложений покрытого карста по ним образована «кора выветривания».

В геолого-структурном отношении месторождение приурочено к северо-западному крылу Порожинской синклинали, имеющему здесь пологие (10–30°) углы падения. Восточный фланг месторождения осложнен дизъюнктивами.

М. М. Мстиславский [18] считает структуру месторождения складчато-блоковой, выделяя систему поперечных и продольных разрывных нарушений. Геологоразведчики выделили надвиг северозападного направления в районе профилей 90–101. Амплитуда в северо-восточном крыле составляет около 80 м, сместитель падает на северо-восток под углами 40–45°. Вдоль восточного фланга Порожинского и Мохового месторождений проходит субмеридиональный дизъюнктив сложной кинематики. В районе профилей 59–70 северовосточное крыло надвинуто на 100–150 м, сместитель падает под него под углами 50–69°. Севернее профиля 90 северо-восточное крыло опущено на 70–90 м по сместителю с наклоном 80°. В районе профилей 121–157 восточное крыло надвинуто с амплитудой 130 м, падение сместителя под него равно с углами 35–65°. Видимо, сбросо-надвиг имеет не менее двух сближенных сместителей с поперечными разрывными нарушениями.

Строение депрессии покрытого карста сложное (рис. 7).

Рис. 7. Морфология карстовой депрессии Мохового и части Порожинского месторождений: 1 – метаморфические сланцы; 2 – западная граница распространения подъемской свиты; 3 – граница распространения сухореченской свиты; 4 – тыльный борт карстовой депрессии; 5 – фронтальный борт карстовой депрессии с погружением ее под коренные отложения подъемской свиты; 6 – горизонтали днища депрессии, в том числе под козырьком коренных отложений; 7 – контур днища депрессии по профилю с границами козырька; 8 – линия разведочного профиля; 9 – локальные впадины; 10 – выступы доломитов

Днище ее имеет генеральный наклон к востоку. В южной части депрессии задокументированы выступы доломитов с единичными карстовыми воронками глубиной до 4 м и диаметром 10–15 м. В северной части нами встречена небольшая пещера вертикальной ориентировки сечением 0,7–0,8 м и глубиной до сплошного ледового наплыва дна около 2 м. В строении депрессии автор [35, 36] выделил относительно неглубокую тыльную сторону, границы которой заходят на песчанистые известняки сухореченской свиты. Они в целом слабо подвержены закарстованию, а при росте содержаний полевошпато-кварцевого песка выветриваются до песчано-глинистого пестро-цветного элювия (между профилями 112–120). Мощности его доходят до 6–8 м.

В восточном направлении, т. е. по падению отложений подъем-ской свиты глубины депрессии возрастают. За границей фронтальной линии контактовое закарстование и элювиогенез по породам продуктивной пачки (контактовый гипергенез) [31, 35] приобретает подземный характер и прослеживается до отметок 300 м относительно уровня моря (пунктирная линия с зубцами отражает положение «козырька» коренных отложений туфосилицитовой Vpd₂² и местами туфоалевролитовой Vpd₂³ пачек). Вблизи границы фронтальной стороны расположена система глубоких (350–500 м) локальных депрессий, образование которых мы объясняем работой восходящих эксфильтрационных вод с температурой, близкой к местным пластовым и грунтовым подземным водам, поскольку не развивались гидротермальные минералы (в массовых количествах). При формировании этих депрессий происходили оползни туфосиллицитов и туфоалевролитов, просадки отложений мезозоя (см. рис. 2), а также обрушения кровельных слоев коренных пород. Геологоразведчики именуют обрушение массы, часто с кольцевыми ограничениями, «карстовой тектоникой».

Всего на месторождении обнаружены 7 глубоких депрессий («провалов») со следующими морфологическими особенностями (табл. 4).

В рассматриваемых депрессиях, как правило, нет значительных концентраций марганца. Вероятнее всего, его минералы выщелочены подземными водами. В ряде провалов вскрыты линзы просевших отложений юры – нижнего мела (скважины 13102, глубины 200–338 м; 11705, глубины 140–320 м; 9507 от поверхности до глубины 195 м).

Таблица 4

Перечень депрессий покрытого карста с отложениями аномальной мощности

Вертикальная последовательность мезозойско-кайнозойских отложений в покрытом карсте вырисовывается со следующими выпадениями на отдельных профилях одних и раздувами других слоев и горизонтов:

1. На доломитах горизонт дезинтеграции и выщелачивания (мука с глыбами доломита) мощностью от нескольких до 60–90 м. В нем встречается инфильтрат соединений марганца (вернадит, псиломелан, мангандоломит, родохрозит) с образованием гнезд и линз карбонатных и оксидных продуктов и частично руд. На небольших глубинах в кровле доломитов образованы узорчатые (рябчиковые) разности с невысокими содержаниями марганца.

2. Подземная «кора выветривания» (гипергенный метасоматит) туфоалевролитов, туфопесчаников с элювиальными (остаточными) рудами. Цвет элювия с местами оксидных руд – бурый, красно-бурый, темно-серый, коричнево-черный. Мощность контактовой «коры выветривания» равна 30–70 м. Чаще рудный элювий развит на глубинах 100–150 м, но иногда залегает на глубине 370 м (скважина 3038). Глины – полиминеральные, состоят из гидрослюды, монтмориллонита с подчиненными количествами каолинита. Элювиальные руды на глубине преимущественно манганитовые, ближе к поверхности пиролюзит-манганит-псиломелановые, содержат переменные количества гидрослюды и каолинита. Руды по строению кусковые, сажисто-и глинисто-кусковые.

Более богатые разности (25–30 % Mn) установлены на профилях 94–112, где на погружении рудного горизонта развиты пластовые карбонатные руды. В подошве элювиальных руд встречается вторичная минерализация родохрозита и манганокальцита (скважины 8208, 3038). По мере снижения глубин залегания оксидных руд в западном направлении возрастает глинистость и железистость пластов, падают содержания марганца. Постепенно утрачиваются признаки элювиальности, повышается количество выветрелых обломков туфосилицитов (остаточно-инфильтрационные руды).

3. Горизонт ритмично построенных глинисто-щебнистых паттумов и щебня туфосилицитов. Минеральный состав глин варьирует в зависимости от выветрелости обломков туфосилицитов, чаще преобладают гидрослюда и смешаннослойные композиции. В паттумах и щебне встречаются налеты и прожилки зеленовато-серого гизингерита. Ритмы с повышенной глинистостью и разложенным щебнем туфосилицитов (белые сухаристые кусочки) несут признаки неоэлювиального выветривания. В них локализованы залежи инфильтрационных оксидных, карбонатно-оксидных, реже родохроитовых руд, обычно бедных и некондиционных.

4. Локально развитый глинистый горизонт элювия сгруженных в депрессию туфоалевролитов Vpd₂³. Цвет глин белый, коричневато-красный, пестрый. В элювии есть линза оксидной руды за счет тонкого пласта карбонатных концентраций марганца в коренных породах.

5. Горизонт красных бобовых бокситовидных глин в северной части месторождения, для которого мы предполагаем палеоцен-эоценовый возраст. Содержание в глинах свободного глинозема в среднем составляет 6 %.

6. Покровные отложения неоген-четвертичного возраста (суглинки, суглинки с обломками, пески с галькой) мощностью от первых до 12–15 м. В них местами развиты инфильтрационные гидрооксиды марганца с низкими содержаниями этого элемента (до 3,5 %).

Рудные тела месторождения слагают пачку субпараллельных тел, приуроченных к горизонтам 2–3 отложений депрессии. Всего оконтурены 31 залежь, расположенные на одном-трех уровнях (рис. 8). Они имеют пластообразную и линзовидную формы с субгоризонтальным, наклонным, вогнутым к низу залеганиями. В 7 составных телах оксидных руд с окнами, выступами и прогибаниями сосредоточены 92 % запасов месторождения.

В северном направлении основные залежи выклиниваются в районе профиля 124, в восточном направлении на погружении продуктивной пачки среднее содержание марганца снижается, но выклинивание установлено лишь между профилями 70–80. Карбонатные руды по условиям образования первичные пластовые полого наклонные и вторичные линзовидные, последних немного.

Рис. 8. Геологические разрезы по профилям месторождения Моховое: 1 – пески и супеси; 2 – глины и суглинки; 3 – паттумы; 4 – «кора выветривания»; 5 – оксидные руды; 6 – карбонатные руды; 7 – туфоалевролиты; 8 – туфосилициты и туфофтаниты; 9 – туфы, туфоалевролиты и туфопесчаники с линзами карбонатных руд; 10 – доломитовая мука с глыбами доломита; 11 – доломиты; 12 – песчанистые известняки; 13 – границы зоны гипергенеза; 14 – разрывные нарушения (а), граница свит (б); 15 – разведочные скважины

Самые крупные тела оксидных руд заслуживают краткой характеристики. Рудное тело 14 занимает западный фланг и центральную часть месторождения. Залегает оно в нижней части второго горизонта. Над ним расположены 9 рудных тел, а ниже – 11. В 14-м теле содержится оксидных руд 97 % и карбонатных 3 % в понижениях восточного фланга. Запасы и ресурсы рудного тела составляют 47,1 млн т.

Рудное тело 15 – второе по величине (24,9 млн т руды) залегает в кровле 14-го рудного тела и во многом повторяет детали его строения. К нему отнесены 16 линзовидных сателлитов.

Рудное тело 11 обладает запасами и ресурсами в количестве 18,8 млн т, расположено оно в восточной части месторождения. В районе профиля 94 тело разорвано нарушением и разрушено крупной депрессией («провалом»). Северная часть рудного тела представлена карбонатными рудами, а южная – оксидными. Категорийность рудных тел определяется густотой разведочной сети: 200Ч100 м – С₂. При редкой сети скважин – Р₁. Запасы и ресурсы руд месторождения приведены в табл. 5.

Таблица 5

Запасы и ресурсы руд Мохового месторождения

Продуктивная пачка на месторождении вскрыта скважинами на профилях Порожинского (скв. 20) и Мохового месторождений в западном крыле Порожинской синклинали на расстоянии с юга на север около 15 км. В этом направлении мощности пачки возрастают с 61,5 м до 192 м. Последовательность слоев от подошвы (её налегания на доломиты) до кровли (перекрытия туфосилицитами туфофтанитами) изменяется от скважины к скважине [34]. В разрезе скв. 20 гипергенезом изменена кровельная часть пачки доломитов. В основании пачки залегают серые и темно-серые листовато-слоистые марганцовистые алевропсаммитовые туффиты, в приконтактовой части глинизированные. Они перекрыты алевритовыми слюдистыми туффитами и туфами, обогащенными родохрозитом (до 9,6 % Mn). Выше расположена серая, зеленовато-серая слоистая родохрозит-доломитовая порода, образовавшаяся в результате диагенетической карбонатизации псаммитового туфа. Содержание марганца в ней составляет 6–8,6 %. Отложения перекрыты туфофтанитами – Vpd₂². В 9 км северо-западнее скв. 9910 на небольшой глубине (110–178 м) вскрыты слабо затронутые выветриванием отложения продуктивной пачки Vpd₂¹. На подстилающих светло-серых массивных доломитах залегают серые, зеленовато-серые листовато-слоистые кремнисто-родохрозитовые туфоалевролиты, содержащие 8,5–15,1 % Mn. Они перекрыты кремнистородохрозитовыми алевропсаммитовыми туффитами, содержащими до 15 % Mn. Выше вскрыт мощный (26 м) пласт родохрозитовой руды, представляющий собой неяснослоистый темно-серый туфопесчаник с содержаниями марганца 20,8–26,4 %. Полностью аналогичный разрез вскрыт расположенной в 0,8 км северо-западнее скважиной 10614 (рис. 9).

Рис. 9. Литологические колонки марганценосной пачки подъемской свиты (север слева): 1 – доломиты; 2 – доломитовые известняки с примесью пирокластического материала; 3 – кремнистые алевропелитовые туффиты; 4 – родохрозитовые туфопесчаники; 5 – туфофтаниты; 6 – алевритовые кристалло-витрокластические туфы и туффиты; 7 – кремнисто-карбонатные алевропелитовые туффиты; 8 – то же алевропсаммитовые туффиты; 9 – карбонатная марганцевая руда; 10 – обломки доломитов в мучнистой массе; 11 – алевропсаммитовые карбонатные туффиты; 12 – родохрозит-доломитовые породы. Слева от колонок приведена шкала глубин вскрытия, м

В пограничной части месторождения строение продуктивной пачки более сложное, а мощности возрастают в 2,5 раза и более. Повышенные содержания марганца (до 8,5 %) приурочены к средней и верхней туфопсаммитовой части разреза.

И. А. Матвеевым были подсчитаны метропроценты марганца в продуктивной пачке месторождения, составившие от 300 до 966 м%. Максимальные значения показателя характерны для полосы между профилями 94–112, где развиты карбонатные руды. К юго-востоку и северо-западу показатель снижается. Таким образом, седиментационно-диагенетические руды накапливались преимущественно в верхней части продуктивной пачки в полосе шириной около 3 км, поперечной простиранию западного крыла Порожинской синклинали.

Окисные руды Мохового и северной части Порожинского месторождений будут отрабатываться двумя карьерами – Северным и Южным до глубины 180 м. Суммарные запасы окисных руд в контуре отработки 30,6 млн т.