CC BY
74
удк 551.71:72; 553-311(470.32)
СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД И БОКСИТОВ БЕЛГОРОДСКОГО И ОСКОЛЬСКОГО РУДНЫХ РАЙОНОВ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
STRATIGRAPHY OF RICH-IRON ORES AND BAUXITES FORMATIONS OF THE
KURSK MAGNETIC ANOMALY
О.Н. Полухин, А.Н. Петин O.N. Polukhin, A.N. Petin
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Россия, 308015 г. Белгород,
ул. Победы, 85
Belgorod State National Research University, 85, Pobedy St., Belgorod, 308015, Russia
E-mail: petin@bsu.edu.ru
Аннотация. Сравниваются стратиграфические положения в разрезе залежей богатых железных руд на Осколецком, Огибнянском и Большетроицком месторождениях Курской магнитной аномалии. Стратиграфическое положение бокситов рассмотрено на примере Гостищевского и Большетроицкого месторождений. Большинство месторождений относятся к коробковской свите курской серии. Наиболее мощные залежи богатых железных руд приурочены к верхней железорудной подсвите коробковской свиты (kr3). Наиболее мощные залежи бокситов приурочены к верхней сланцевой подсвите коробковской свиты (kr4) и реже к нижней подсвите (kr2).
Resume. Stratigraphy of deposits of rich-iron ores and bauxites of the Kursk magnetic anomaly are compared. Most deposits are confined to the Korobkovskaya suite of the Kursk series. The most powerful formations of rich-iron ores belong to the top ferruginous subsuite of Korobkovskaya suite (kr3). The most powerful formations of bauxites belong to the top slates subsuite of Korobkovskaya suite (kr4); and rarely to the lower slates subsuite of Korobkovskaya suite (kr2).
Ключевые слова: БЖР, бокситы, аллиты, КМА.
Key words: rich-iron ores, bauxites, allites, KMA.
Введение
Месторождения богатых железных руд (БЖР) и алюминиевого сырья (аллиты и бокситы) приурочены к выходам на палеоповерхность докембрийских пород Курской магнитной аномалии (КМА). Эти месторождения являются сохранившимися реликтами кор выветривания железистых кварцитов и сланцев, соответственно.
Материнские породы, по которым развиты БЖР и бокситы, отнесены к докембрийским образованиям курской серии (рис. 1). Породы курской серии с резким несогласием залегают на образованиях архейского возраста (Геология ..., 1969, 1970; Голивкин, 1967; Чайкин, 1972, 1976; Плаксенко, Щеголев, 1977 и другие). В составе серии выделяются стойленская и коробковская свиты.
Стойленская свита, относящаяся к терригенной песчаниково-сланцевой формации, делится на нижнюю метапесчаниковую и верхнюю сланцевую подсвиты. Нижняя подсвита сложена главным образом олигомиктовыми кварцевыми и полевошпат-кварцевыми метапесчаниками и кварцито-песчаниками, содержащими в нижних частях разреза прослои и линзы конгломератов, метагравелитов, фукситовых и муско-витовых метапесчаников, а в верхних - прослои сливных кварцитов и высокоглинозёмистых кварц-серицитовых сланцев.
На ряде участков (Игнатеевский, Коробковский, Стойленский, Чернянский и другие) в основании нижней подсвиты на метаморфизованных продуктах докурских кор выветривания залегают базальные разнообломочные полимиктовые или олигомик-товые кварцевые конгломераты с прослоями метагравелитов и метапесчаников.
Рис. 1. Схема стратиграфии и магматизма докембрия КМА (по Е.М. Крестину [1984]): 1 - андезитовые порфириты, 2 - базальтовые порфириты, 3 - базальтовые афириты с апогиалопилитовой (а) и апогиалоинтерсертальной (б) структурами, 4 - актинолит-рогообманковые микроамфиболиты и сланцы (метабазальты), 5 - актинолит-биотит-кварц-полевошпатовые сланцы, 6 - микроклин-кварцевые (риолитовые) порфиры, 7 - сланцы (У-углеродистые, К-карбонатные, С-серицитовые), 8 - филлитовидные кварц-биотитовые и двуслюдяные сланцы, 9 - карбонатные породы и кальцифиры, 10 - малорудные и безрудные кварциты, 11 - железистые кварциты, 12 - кварцевые (риолитовые) порфиры долгополянской свиты, 13 - кварц-плагиоклазовые
(риодацитовые) порфириты дичнянской свиты, 14 - полевошпатовые микроамфиболиты, 15 - актинолит-роговообманковые и роговообманковые микроамфиболиты (толеитовые метабазиты), 16 - то же (коматиитовые метабазальты), 17 - пироксенитовые и перидотитовые коматииты, 18 - рогообманковые амфиболиты покровской серии, 19 - магнетитсодержащие породы, 20 - плагиогнейсы (Б-биотитовые, Р-биотит-роговообманковые), 21 - роговообманковые амфиболиты обоянской серии, 22 - гранат-биотит-гиперстеновые плагиогнейсы, кристаллосланцы и гранулиты, 23 - туфобрекчии, 24 - туфы, 25 - конгломераты, 26 - гравелиты, 27 - песчаники. Интрузивные и ультраметаморфические комплексы: 28 - габбро-нориты и габбро-амфиболиты,
29 - роговообманковые и оливин-роговообманковые вебстериты, 30 - габбро-амфиболиты, 31 - метапироксениты, 32 - перидотиты и апоперидотитовые
серпентиниты, 33 - гранодиориты, 34 - плагиограниты, 35 - микроклин-альбитовые граниты, 36 - пироксен-биотит-роговообманковые сиениты, 37 - роговообманковые габбро и габбро-диабазы, 38 - гранодиориты, 39 - диориты, 40 - габбро-диабазы и диабазы, 41 - габбро-нориты, 42 - пегматоидные граниты, пегматиты, граносиениты, анатектит-граниты, 43 - мигматит-граниты, 44 - долериты и габбро-долериты смородинского комплекса, 45 - трахитоидные кварцсодержащие габбро-долериты никитовского комплекса, 46 - граниты. Тектоника: 47 - горизонтальное растяжение (раздвиг), 48 - горизонтальное сжатие (сдвиг-надвиг), 49 - вертикальное смещение,
50 - складчатость.
Высота колонки, занимаемой определённым типом пород, соответствует её процентному содержанию в объёме формации. Абсолютный возраст по данным калий-аргонового метода, со звёздочкой - по данным рубидий-стронциевого метода
Fig. 1. Scheme of the stratigraphy and Precambrian magmatism of the KMA (acc. to E.M.
Krestinin [1984]):
1 - andesitic porphyrites, 2 - basaltic porphyrites, 3 - basaltic aphirites, 4 - microamphibolites and shales (metabasalts), 5 - feldspathic shales, 6 - porphyries, 7 - carbonaceous, calcareous and sericite shales, 8 - twinmica shales, 9 - carbonate rocks, 10 - ores quartzites, 11 - iron quartzites, 12 - riolite porphyries (Dolgopolyanskaya formation), 13 - plagioclase porphyrites (Dichnyanskaya formation), 14 - feldspathic microamphibolites, 15 - hornblende microamphibolites (toleitic metabasites), 16 - hornblende microamphibolites (komatiite metabasalt), 17 - komatiites, 18 - amphibolites (Pokrovskaya series), 19 - magnetite rocks, 20 - plagiogneisses, 21 - hornblende amphibolites (Oboyanskaya series), 22 - plagiogneisses, kristallic shales and granulites, 23 - tufobreccias, 24 - tuffs, 25 - conglomerates, 26 - gravelites, 27 - sandstones, 28 - gabbro-norites and gabbro- amphibolites, 29 - vebsterites,
30 - gabbro- amphibolites, 31 - metapyroxenites, 32 - peridotites and serpentinites, 33 - granodiorites, 34 - plagiogranites, 35 - albite granites, 36 - hornblende syenites, 37 - gabbro and diabases, 38 - granodiorites, 39 - diorites, 40 - gabbrodiabases and
diabases, 41 - gabbronorites, 42 - pegmatitic granites, 43 - magmatic granites, 44 - dolerites (Smorodinsky complex), 45 - gabbrodolerites (Nikitovsky complex), 46 - granites. Tectonics: 47 - horizontal extension, 48 - horizontal compression,
49 - vertical offset, 50 - folding. The height of the column - it is the percentage of rocks. The absolute age - potassium-argon method, a mark - the rubidium-strontium method
Обломочный материал полимиктовых конгломератов представлен гальками плагиогранитов, изменненных микроамфиболитов михайловской серии, реже гнейсов обоянской серии и кварца. Цементом является неравномерно-среднезернистый и грубообломочный метапесчаник.
Залегающая согласно верхняя подсвита представлена преимущественно фили-товидными кварц-серицитовыми, кварц-биотитовыми и кварц-двуслюдяными сланцами, иногда графитистыми, в верхах разреза с прослоями безрудных кварцитов. Мусковитовые и двуслюдяные сланцы, нередко, переслаивающиеся с песчаниками или содержащие сравнительно грубозернистый терригенный материал, отмечаются только в нижних частях разрезов.
В целом для стойленской свиты характерно уменьшение мощности (до выклинивания) к периферическим частям синклинальных структур. Вместе с тем мощность пород колеблется в широких пределах (от первых метров до нескольких сотен метров) даже в пределах отдельных структур. В некоторых случаях (Осколецкое и Погромецкое месторождения) эта свита из разреза протерозоя полностью выпадает и породы коробковской свиты залегают непосредственно на архейских образованиях.
Породы коробковской свиты залегают на стойленской свите по большей части согласно. Коробковская свита условно делится на четыре горизонта (подсвиты кгч-4). Количество горизонтов в средней подсвите коробковской свиты, представленных железистыми кварцитами и филлитовидными сланцами, резко различно не только в различных районах КМА, но и в пределах отдельных локальных структур. Она относится к железисто-кремнисто-сланцевой формации. Нередко в подошве нижней подсвиты железистых кварцитов отмечаются горизонты метапесчаников мощностью от первых до 60 метров, а иногда (Яковлевское месторождение) и конгломератов.
Железистые кварциты составляют 40-90% мощности свиты. Состав, строение и закономерности распределения различных типов железистых кварцитов описаны во многих работах: Н.И. Голивкина, В.Н. Гусельникова, И.Н. Леоненко, Н.А. Плаксенко, В.Д. Полищука, Н.А. Соколова, С.И. Чайкина, И.Н. Щеголева и других. Это тонко- до грубослоистых мелко- и среднезернистые породы, состоящие из кварца (30-50%), магнетита и гематита (10-60%) и подчинённого количества силикатов (актинолит, щелочные амфиболы, куммингтонит, эгирин и другие) и карбонатов. По количественному соотношению основных минералов выделяются магнетитовые, гематит-магнетитовые, гематитовые, силикатно-магнетитовые, карбонатно-магнетитовые, малорудные и безрудные кварциты. Малорудные и бузрудные кварциты обычно слагают подошву и кровлю подсвит железистых кварцитов, но нередко образуют прослои мощностью 10-12 м внутри последних. Среди железистых кварцитов также отмечаются прослои кварц-биотитовых и двуслюдяных сланцев.
Сланцевая подсвита сложена биотит-серицитовыми, реже биотитовыми и хлорит-биотитовыми филлитовидными сланцами. От сланцев нижележащей стойлен-ской свиты они отличаются меньшей глинозёмистостью, большей мафичностью и повышенной карбонатностью. В самых верхах коробковской свиты иногда отмечаются маломощные горизонты биотитовых и гранат-биотитовых сланцев. Характерной особенностью их является повышенное содержание обломочного материала, наличие седиментационных брекчий и углеродистого вещества, количество которого может достигать 9%.
Материал и методы
За последние два десятилетия в бассейне Курской магнитной аномалии произведен ряд поисково-оценочных и геологоразведочных работ. Несколькими организациями (Белгородгеология, Белгородская горно-добывающая компания, Воронеж-геология, Белруда и другие) пробурено более 300 скважин с поднятием керна богатых железных руд и бокситоносных пород. Новые данные позволяют уточнить в известной степени принятые стратиграфические характеристики месторождений Белгородского и Оскольского рудных районов.
Результаты исследований и их обсуждение
В пределах КМА остаточные железорудные коры выветривания обнаружены на породах коробковской свиты. Бокситоносные коры выветривания, в том числе аллиты, выделяются на верхней сланцевой подсвите коробковской свиты (К24). Они обычно перекрыты юрскими песчано-глинистыми отложениями, реже образованиями девона (на пониженных участках палеорельефа) [Никулин, Савко, 2015]. Песчанистые глины и глинистые пески юры отсутствуют только на возвышенных грядах железистых кварцитов. Это указывает на образование железных и алюминиевых руд в доранне-каменноугольное-раннекаменноугольное время.
Залежи БЖР на Осколецком месторождении мощностью до 25 м развиты по пачкам железистых кварцитов нижней (К21) и верхней (К23) железистых подсвит, перемежающихся со сланцами (рис. 2).
Рис. 2. Геологический разрез коры выветривания по профилю X Осколецкого месторождения (по И.И. Никулину и А.Д. Савко [2015]): 1 - девонские глины и аргиллиты; 2 - остаточная кора выветривания; 3 - железистые кварциты; 4 - сланцы;
5 - карбонатные метаморфические породы Fig. 2. Geological cross section of the weathering crust on a profile of the Oskoletskoe deposit (acc. to I.I. Nikulin and A.D. Savko [2015]): 1 - clays and argillites of Devonian, 2 -weathering crust, 3 - iron quartzites, 4 - shales, 5 - carbonate metamorphic rocks
На Огибнянском месторождении основная залежь БЖР развита на породах нижней подсвиты коробковской свиты (К21): 1) силикатно-магнетитовые джеспилиты с прослоями сланцев (krii): 2) железнослюдково-магнетитовые джеспилиты (kri2), 3) магнетитовые кварциты (kri3), 4) карбонатно-силикатно-магнетитовые кварциты (kri4), 5) переслаивание пачек магнетитовых и железнослюдково-магнетитовых кварцитов (kri5).
Стратиграфическое положение пород на Большетроицком месторождении, по которым образована кора выветривания, следующее [Безуглый, Никулин, 2010]: сланцы относятся к верхней сланцевой подсвите коробковской свиты (kr4), а залегаю-
щие под ними кварцито-сланцы и железистые кварциты - к верхней рудоносной подсвите кг3. Из-за постепенного характера контакта граница между подсвитами несколько условна. Мощность верхней сланцевой подсвиты достигает 110-120 м. Из них около 50 м - это нижний горизонт (переходного состава), и до 60-70 м - верхний горизонт (сланцевый). Следовательно, Корочанско-Большетроицкую железорудную полосу на северо-западе и западе на значительном протяжении обрамляют верхнекоробковские сланцы. Верхняя сланцевая подсвита коробковской свиты (кг4) подстилается преимущественно железисто-кварцитовыми и кварцито-сланцевыми образованиями, за счет которых сформировались богатые руды.
Рис. 3. Схема поверхности Большетроицкого месторождения под палеоген-каменноугольным осадочным чехлом (по М.М. Безуглому и И.И. Никулину [2010]): 1 - выветрелые надрудные сланцы верхней подсвиты коробковской свиты PRikr4, 2 - железистые кварциты и филлитовидные сланцы кг2-з, 3-6 - залежи богатых руд
(мощность залежи: 3 - 0-50 м, 4 - 50-150 м, 5 - 150-250 м, 6 - 250-300 м), 7 - изопахиты мощности рудной залежи: а) под осадочным чехлом, б) под сланцами
PRikr4, 8 - оси зон дробления и повышенной трещиноватости, 9 - разведочные профили и их номера, 10 - буровые скважины поисково-оценочной (а), разведочной
(б) стадий
Fig. 3. Scheme surface of the Bolshetroitskoe deposit under the sedimentary cover (acc. to M.M. Bezugly and Iv.Iv. Nikulin [2010]): 1 - weathering under-ores shales (upper subformation Korobkovskaya formation PRikr4), 2 - iron quartzites and fillitic shales (кг2-з), 3-6 - rich iron ores, 7 - power Isopach map of ore, 8 - crack axis, 9 - geological profiles,
10 - geological wells
Бокситы образуются по околорудным и межрудным сланцевым пачкам и приурочиваются к непосредственно к боковым частям железорудных залежей (БЖР), окаймляя их в виде прерывистых цепочкообразных, вытянутых тел небольшой ширины (от 100-150 до 400-650 м) со стороны лежачего или висячего бока в зависимости от того, по сланцам подрудной или надрудной свит курской серии они образуются.
Наличие постепенного перехода от бокситов к подстилающим докембрийским сланцам является основанием связи с их палеозойской латеритной корой вывеет-ривания [Сиротин, 1988]. Переход между зонами профиля выветривания весьма постепенный. Лишь в редких случаях граница между каолинитовой, гидрослюдистой и слабовыветрелой зонами достаточно чёткая. Аллиты приурочены к переходной зоне между бокситами и каолинито-гидрослюдистыми продуктами выветривания сланцев. Нередко они отмечаются и в кровле бокситовых залежей.
На Гостищевском месторождении бокситы локализуются по обе стороны железорудной залежи по сланцам К12. В Центральной и южной части Покровской гряды бокситоносность связана со сланцами (К21) и (К23). В пределах Лучкинско-Гостищевской гряды бокситоносными являются сланцы (К21).
В пределах Большетроицкого месторождения в основании нижнекаменноугольных отложений почти повсеместно (рис. 3), особенно в понижениях древнего рельефа, прослеживаются переотложенные богатые железные руды мощностью от 0 до 20 м. Во многих кернах скважин под ними залегают выветрелые надрудные сланцы коробковской свиты (kr4), преобразованные в бокситы, железо-глиноземистые руды, каолиниты и другие мощностью до 70 м.
Таким образом, железорудные и бокситоносные залежи КМА сосредоточены на выходах пород коробковской свиты, что позволяет выделить эту информацию, как стратиграфический критерий, при проектировании поисково-оценочных работ на железные и алюминиевые руды.
Список литературы References
1. Безуглый М.М., Никулин И.И. 2010. Новые представления о геологическом строении и характере рудоносности Большетроицкого месторождения (Белгородский район КМА). Вестник ВГУ. Серия: Геология, (2): 171-179.
Bezugliy M.M., Nikulin I.I. 2010. New ideas about the geological structure and the nature of the ore-bearing deposits Bolshetroitskoye (Belgorod region KMA). Vestnik VGU. Serija: Geologija [Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology], (2): 171-179. (in Russian)
2. Леоненко И.Н., Русинович И.А., Чайкин С.И. 1969. Железные руды. Т. III. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. М., «Недра», 394.
Leonenko I.N., Rusinovich I.A., Chaykin S.I. 1969. Zheleznye rudy. T. III. Geologija, gidrogeologija i zheleznye rudy bassejna Kurskoj magnitnoj anomalii [Iron ores. Vol. III. Geology, Hydrogeology and iron ore basin of the Kursk magnetic anomaly]. Moscow, Nedra, 394. (in Russian)
3. Никулин И.И., Савко А.Д. 2015. Железорудные коры выветривания Белгородского района Курской магнитной аномалии. В кн.: Труды научно-исследовательского института геологии Воронежского государственного университета. Вып. 85. Воронеж: 102.
Nikulin I.I., Savko A.D. 2015. Iron ore weathering crust of the Belgorod region of the Kursk magnetic anomaly. In: Trudy nauchno-issledovatel'skogo instituta geologii Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Vyp. 85 [Proceedings of the Scientific-Research Institute of Geology, Voronezh State University. Vol. 85]. Voronezh: 102. (in Russian)
4. Сиротин В.И. 1988. Закономерности визейского бокситообразования (на примере КМА и других провинций Русской платформы). Дисс. ... докт. геол.-минер. наук. Воронеж, 353.
Sirotin V.I. 1988. Zakonomernosti vizejskogo boksitoobrazovanija (na primere KMA i drugih provincij Russkoj platformy) [Laws of Visean bauxite formation (for example, KMA and other provinces of the Russian Platform)]. Diss. ... doct. geol.-min. sciences. Voronezh, 353. (in Russian)
