CC BY
20
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 218 1970
НРКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СОСТАВА БАКЧАРСКОЙ РУДОНОСНОЙ ТОЛЩИ
Е. А. БАБИНА, А. А. БАБИН (Представлена научным семинаром кафедры петрографии)
В ре1 иональном плане Бакчарское месторождение оолитовых железных руд расположено в зоне сочленения жесткой Колывань-Томской складчатой дуги и северо-западного погружения Западно-Сибирской низменности. Складчатый фундамент, залегающий на глубине 2100 2600 м, сложен верхнепалеозойскими'породами. Платформенный чехол, по данным Н. И- Ростовцева, представляет сочленение двух региональных структур I порядка: Барабинско-Пихтовской моноклинали и Среднепарабельского мегапрогиба. Последние осложнены структурами II и III порядков, среди которых четко выражены Парбигский вал. Верхнебакчарская и Макашовская область поднятий, Семеновская депрессия, Галкинское, Красно-Бакчарское и Гавриловское локальные поднятия.
В истории геологического развития платформенного чехла выделяются три этапа осадконакопления. 1 —нижнемезозойский, предшествовавший рудонакоплению; 2 — верхнемезозойский, сопровождавшийся рудоотложением; 3 — раннекайнозойский или пострудный. Ниже рассматриваются только второй и частично третий этапы осадконакопления, с которыми связано рудообразование.
Рудоносная толща Бакчарского месторождения резко отличается от рудовмещающих образований других районов Западно-Сибирского железорудного бассейна. Это отличие заключается в размыве карбонатных глин ганькинской свиты и отсутствии отложений славгородской п ипатовской свит. Мощность рудоносной толщи месторождения в 2—3 раза меньше, чем в районах Среднего Приобья. Характерно, что из-за выпадения из разреза толщи ганькинской, славгородской и ипатовской свит все рудные горизонты месторождения, а их насчитывается четыре, сближены друг с другом. Так, между верхним (чигоринским) и нижележащим (бакчарским) рудными горизонтами межрудные породы от сутствуют вообще, а между бакчарским и нижележащим колпашевским горизонтами их мощность на восточной окраине месторождения не превышает 2—6 м. Причем межрудные породы восточной окраины месторождения содержат железо в количестве 18—27%■ Сказанное выгодно отличает Бакчарское рудное поле от других оудных полей бассейна.
Перечисленные обстоятельства позволили выделить новую стратиграфическую единицу в легенде тобольской серии геологических карт, названную нами бакчарской рудоносной толщей. По времени формирования сна занимает промежуток от турона до эоцена включительно и с несогласием залегает на континентальных песчано-глинистых отложениях верхнесимоновской подсвиты.
В бакчарской рудоносной толще выделяется, как упоминалось выше, четыре железорудных горизонта. Три нижних — нарымский, кол-пашевский, и бакчарский залегают в верхнемеловых (сенонских) отложениях, четвертый (чигоринский) составляет самую нижнюю часть люлинворской свиты эоцена. В строении бакчарской рудоносной толщи обнаруживается очень важная особенность, а именно ее ритмичность В общих чертах ритмичное строение выражается в закономерном мно гократном повторении по всему ее разрезу одного и того же трехчленного комплекса отложений, представленного гравелитами, песчаниками и оолитовыми рудами. При этом маломощные прослои гравелитов слагают нижнюю часть ритма, песчаники — среднюю и оолитовые руды — верхнюю. В разрезе бакчарской рудоносной толщи наблюдается четыре таких ритма. Первый соответствует нарымскому горизонту, второй, третий и четвертый соответственно — колпашевскому, бакчарскому и чигоринскому рудным горизонтам. Границы ритмов резкие и устанавливаются по гравелитам и гравийной гальке, играющим в первом и четвертом ритмах роль базальных горизонтов. Границы внутри отдельных ритмов, особенно между песчаниками и рудами, характеризуются постепенными переходами.
Строение ритмов асимметричное, с непостоянной мощностью. Максимальная мощность .характерна для колпашевского и бакчарского, г минимальная — для нарымского и чигоринского горизонтов. Во всех бе-: исключения ритмах мощность нижнего члена меньше мощности верхних членов Для нижних членов первых трех ритмов характерно развитие фосфоритовых конкреций, а в четвертом — линз и прослоек сидерита. Вообще каждому ритму присущи индивидуальные черты, не повторяющиеся в других ритмах. Так, для нижнего члена первого ритма характерно развитие линз сидерита, отсутствующих во втором и третьем ритмах. В нижнем члене первого ритма развиты песчаники преимущественно кварцевого состава, во втором песчаники обогащены глауконитом, а в третьем большое развитие получили железистые хлориты. Наконец, для верхних членов первых трех ритмов характерно развитие оолитовых руд, а для четвертого — неоолитовых глауконито-сидеритовых руд и опоковидных глин. Что касается руд, то индивидуальные черты проявляются и здесь: в первом ритме развиты преимущественно лептохлоритовые руды, во втором—лептохлорито-гидроге-титовые, я в третьем доминирующая роль принадлежит гидрогетнто-вым рудам.
В разрезах бакчарской рудоносной толщи наблюдается полный ритм железонакопления, начинающийся со слабой концентрации в нижних горизонтах, достигающий максимума в средних и верхних горизонтах и постепенно затухащий в самой верхней части разреза. Распределение железа и сопутствующих, элементов (ванадий, фосфор и др.) в плане отражает тоже определенную закономерность: содержание же леза и перечисленных элементов постепенно увеличивается по мерс удаления от береговой линии, достигает максимума в центральной части, а затем, в зоне глубокого моря, количество их постепенно уменьшается- Отсюда можно сделать вывод, что комплекс чередующихся пород и руд, обусловивший ритмичный характер строения бакчарской рудоносной толщи, является следствием многократных трансгрессий 1'
регрессий бореального моря, связанных с колебательными движениями земной коры.
В И. Марченко (1965) для пород, бедных Соре и сульфидами, предложил определять окисный коэффициент по величине отношения окисного железа к закисному. По указанному соотношению нами высчитано значение окисного коэффициента и выделено шесть геохимических зон. По мере перехода от мелководных фаций к глубоководным величина окисного коэффициента уменьшается. При этом, если она превышает единицу, то среда имеет окислительную обстановку, если меньше единицы, то преобладают восстановительные условия( табл. 1).
Трупп;) а лип Преобладающая величина отношения окисного железа к закиеному Преобладающая геохимическая обстановка при диагенезе осадков Типы пород и основные аутигеиные минералы
11рибр< ано-мо;:- • ские 27-53 Сильно окислительная Рыхлые оолитовые руды Гетит. гидрогетит
Прибрежно-мор-ские и мелковод- 11 ы 0 10—27 Окислительная Плотные и рыхлые оолитовые руды. Гидрогетит. гетит,, глауконит
Мелководные 2—8 С л а б о о к и с л и т с л ь н а я ил и окцелительно-восстановительная Плотные гидрогетитолеп-тохлоритовые руды, песчаники, алевролиты. Гидрогетит, глауконит, лептохлориты
Ф.'щни ;ткрь!-"рс пк-льф;- 1 От слабо окислительной до слабо восстановительной Песчаники, алевролиты. Глауконит, лептохлориты
\'мСрСН(-.0 ' ЛуСо-КО ВОД'иЯ' 0,4—0,9 Восстановнтельная Песчаники, алевролиты, глины. Глауконит.1 лептохлориты, сидерит
IV] \чюководны<. 0,0--ол Сильно восстановитель-пая Песчаники, алевролиты, глины. Сидерит, пирит
VI, таблицы и вышеприведенных данных можно сделать вывод. чт-> формирован*-: ру ; и пород Бакчарского месторождения происходило г-условиях платформенного морского бассейна в его мелководной зоне., а 20—25 к Л; о: береговой линии, и трех основных геохимических зонах, окислительной. ..жнслительно-восстановительной и восстановительной. Вероятной фор мой миграции железа и других элементов были коллоидные раствори, стабилизированные гумусовыми и перегнойными веществам* . а также очень сложные органические соединения железа.
Р гю родах рудах рудоносной толщи установлено более 40 породообразующих минералов, в том числе аутигенных, обломочных и гли-н истых*. Иг и больший интерес представляют аутигеиные минералы, со льши испз*,: которых слагают руды Бакчарского месторождения Лутигенные минералы гетит, гидрогетит, лептохлориты, глауконит, ш/юрит, керченит, вивианит и др. имеют агрегативное состояние в пил. о бобов и н полнтов, а также обломков и стяжений. Как в плотных., гак у в рыхлен\ разновидностях руд присутствуют обрывки раститель-
ных тканей, куски древесины и остатки плохо сохранявшейся ископаемой микрофауны.
Гетит находится в подчиненном количестве и в тесной ассоциации с гидрогетитом. Он образует оолигы, ооиды, слагает ядра к концентрические зонки оолитов. а также стяжения. В одних случаях концентрические зенки состоят из гидрогетита, в других из гетита. но в большинстве преобладают гидрогетитовые зонки. Наибольшим распространением гетит пользуется в рудах колпашевскогс и бакчарского гори-' зонтов.
В отраженном свете гетит серовато-белого цвета. Однако отражательная способность и анизотропия затушевываются наличием большого количества светло-желтых внутренних рефлексов, мнкротвердость замеренная прибором ПМТ-3 и вычисленная при помощи таблиц М. М. Хрущева и Е. С. Беркович. равна 568 кг/мм2; удельный »ее — 4,2.
Гидрсгетит является главным рудным минералом, встречающимся гескольких морфологических разновидностях. Он образует бобовины долиты. Цвет их темно-коричневый, поверхность полированная, реже матовая. Формы бобовин сплюснутые, эллипсоидальные, округлы, размеры от 0,1 до 1,2 мм.
Оолиты имеют подчиненное значение. Форма и\ аналогичная боковинам, но строение концентрически-скорлуповатое. Они состоят и; 3—д микроконцентрических слоев мощностью до 0,03 мм. -чредующего-ся 1 идрогетитового и леитолоритового состава. Центры олитов имеют различный состав.
В отраженном свете гидрогетит серый, светло-серый. : желтовато-бурыми внутренними рефлексами. Микротвердость равна 463 хг/ммг. удельный вес — от 3,8' до 4,2. Колебания удельного вес.: идротетита. вероятно, обусловлены содержанием воды.
На кривой нагревания гидрогетита-гетита отчетливо выражены три эндотермических эффекта, из которых один 355—360° .соответствует гетгту, а два других указывают на присутствие примеси гидрослюды
Лептохлориты встречаются в виде оолитов и в цементе, являясь также составной частью руд. Цвет их желтый, желтовато-коричневый и зеленовато-черный. Форма оолитов дисковидная и шарообразна-;; В ядрах лептохлоритовых оолитов часто обнаруживаются глауконит и кварц.
В, лептохлоригах нарымского горизонта отмечена неоднородность состава, что подтверждается оптическими, химическими и ректгено структурными данными. В Шлифе они имеют зеленую '-.краску : плеохроизмом от зеленого до темно-зеленого оттенка, местами до бесцветного. Показатели преломления колеблются в пределах: наибольший —-],670±0,002, наименьший — 1,662±0,002 с невысокой величиной дв^'-преломления. Увеличение показателя преломления можно объяснитт повышенным содержанием железа в минерале.
По классификации Д. Форстера хлорит относится к труппе шамозита, а по Д. П. Сердюченко он близок к ряду стриговита.
Вторая разновидность хлорита отличается от первой несколько пониженными показателями преломления: наибольший — 1,598±0,003 наименьший — 1,592±0,003 с плеохроизмом от желтовато-зеленого до зеленого, угол оптических осей очень мал до ( —)2°. Удельный вес 2,78
По классификации Д. П. Сердюченко хлорит близок к ряду делес сита. Трехвалентное железо в хлорите объясняется окислением: последнего.
Глауконит имеет широкое развитие как в зернистых глаукониго-сидеритовых, так и в оолитовых лептохлорито-гидрогетнтовых рудах, В составе руд выделяются две разновидности глауконита: а'/тиген-
ный и перемытый. Первый имеет зеленый цвет, лапчатые изометрич-иые формы с микроагрегатквным строением.
Перемытый глауконит выполняет ядра в оолитах.
Глауконит обладает зеленой, зеленовато-желтой окраской с плеохроизмом от желтовато-зеленого до зеленого. При выветривании и окислении цвет его становится желтовато-буроватым.
Показатели преломления глауконита изменяются в зависимости от удержания железа: чем больше железа, тем выше показатель преломления. Наибольший показатель преломления равен 1,612— 1,638±0,002. наименьший — 1.584— 1,610±0,002. Удельный вес = 2,53 —2,70.
Гизенгериг — редкий минерал, обнаруженный в порах цемента ге-тито-гидрогегитовых руд бакчарского горизонта., а также слагает периферические каемки в оолитах. Под микроскопом — оранжево-бурого цвета, тонковолокнистого строения, изотропен, невысокой твердости. Показатели преломления его: наибольший —1,502±0,001, наименьший - 1,494 ±0,001.
Рентгеноструктурный анализ подтвердил принадлежность минерала к гизенгериту.
Железистые фосфаты представлены вивианитом и керченитом. Эти минералы редки. Свежий вивианит бесцветный, а при окислении он приобретает ярко-голубую и синюю окраску. Керченит же имеет сине-зеленую и синюю окраску.
Оптические свойства эткх минералов совпадают с литературными данными.
Показатели преломления
Минерал наибольшшт средний наименьший величина дву'
преломления
Вивианит Альфа-керченит Бета-керченит 1,635 1,695 1,640 1,605 1,670 1.620 1,582 1,645 1,601 0,053 0,050 0,039
Сидерит -является главным микепалом в епдеритовых рудах, где он образует мелкозернистые агрегаты, а в других разностях цементирует гетито-гидрогетитовые оолиты, бобовины или образует конкреции и стяжения размером до 25 мм. Рентгеноструктурные, термические анализы и оптические свойства для всех разновидностей сидерита показала их тождество.
Выводы
1. Бакчарская рудоносная толща резко отличается от рудоносных отложений других районов бассейна, имеет как бы спрессованную мощность и ритмичное строение, каждый из четырех ритмов имеет трехчленное строение и свои индивидуальные особенности.
2. На месторождении фиксируются шесть геохимических зон, каждая из которых характеризуется своеобразным, только ей присущим парагенезисом пород, руд и минералов.
3. Рудосоставляющая часть толщи представлена аутигенными минералами, из которых главными являются гетит, гидрогетит, лептохло-•шты. сидерит, сопровождающиеся глауконитом, гизенгеритом, керченитом. вивианитом и другими.
ЛИТЕРАТУРА
В. И. Марченко. Значение окиспого коэффициента для фациалыюго .н-;.)./пма мирских отложений (на примере иеокомских отложений Копет-Дага). Лито/огня и полезные ископаемые. 1965, № 4.
Н. Н. Ростовцев. Тектоническая схема Западно-Сибирской низменности не подошве платформенных мезозойско-кайнозойских отложений с элементами палеотек-тоники. Труды СНИИГГИМСа, вып. 7, 1961.
*
