CC BY
37
- © И.И. Никулин, 2015
УДК 553.068.36; 553.31
И.И. Никулин
СВЯЗЬ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ С МАТЕРИНСКИМИ МЕТАМОРФОГЕННЫМИ ПОРОДАМИ
Богатые железные руды Курской магнитной аномалии являются высококачественными продуктами выветривания метаморфических пород. Они слагают преимущественно линейно-площадные и линейные железорудные залежи - остаточные формы кор выветривания. Линейные коры выветривания сохраняют текстурные признаки коренных метаморфических пород (джеспилитов). Выделен постепенный переход метаморфических минералов в гипергенные: магнетита в мартит, марти-та в железную слюдку либо крупнокристаллический гематит, а затем гематита в мушкетовит. Линейно-площадные коры выветривания не имеют переходных зон с подстилающими метаморфическими породами. Мощность рудных залежей и распределение минеральных ассоциаций контролируется интенсивностью развития карстовых процессов.
Ключевые слова: железо, руды, джеспилиты, выветривание, морфология, мартит, гематит, гетит.
Большинство месторождений богатых железных руд (БЖР) Курской магнитной аномалии (КМА) представляют собой сохранившиеся реликты кор выветривания. Богатые железные руды являются продуктами континентального выветривания железистых кварцитов и залегающих среди них прослоев железистых силикатных сланцев. БЖР нередко наследуют характерные черты текстуры и минерального состава исходных материнских пород. Внешне эти руды представляют собой массивные, однородные, реже тонкополосчатые, еще реже сланцеватые, слабомагнитные, мелко- и тонкозернистые породы темно-синей, красновато-бурой или зеленоватой окраски.
В пределах КМА богатые железные руды широко развиты на породах курской серии нижнего протерозоя, представленной стойленской и и ко-робковской свитами. Первую внизу слагают серые и светло-серые тонкозернистые кварцевые метапесчаника-ми, а вверху - углеродистые сланцы с прослоями метапесчаников и мета-
алевролитов. Вторая на 95% сложена железистыми кварцитами. Внутрируд-ных сланцев в объеме коробковской свиты не более 5%, представлены они выклинивающимися прослоями выдержанной мощности (от 0,2 до 30 м). Максимальная мощность свиты зафиксирована на Шемраевском месторождении более 600 м. Курская серия здесь представляет собой изолированную, опрокинутую на восток синклинальную складку, ядро которой сложено железистыми кварцитами ко-робковской свиты, а крылья - терри-генно-осадочными метаморфизован-ными породами стойленской свиты.
Коробковская свита включает две железорудные подсвиты и разделяющую их сланцевую подсвита. В нижней под свите выделяется два горизонта: нижний сложен переслаивающимися силикатно-магнетитовыми и магнетито-выми кварцитами с редкими прослоями кварцито-сланцев и сланцев, а верхний - магнетитовыми кварцитами с варьирующим содержаниями гематита, рибекита, эгирина, карбонатов, села-
донита, тетраферрибиотита [1, 2] и характеризуется тонкополосчатой, линзо-видно-полосчатой и неяснополосчатой текстурами, включает редкие прослои сланцев мощностью 0,4-8,3 м. Согласно указанным авторам, сланцевая подсвита весьма невыдержана по мощности и литологическому составу. Кроме кварц-хлорит-хлоритоидных и био-тит-мусковитовых сланцев в ее составе присутствуют кварцевые метапесчани-ки и кварциты. Верхняя железорудная подсвита сложена магнетитовыми кварцитами с редкими, прослоями сланцев мощностью от 0,2 до 4,6 м в нижней ее части. Мощность подсвиты достигает 350 м.
Минералогия железистых кварцитов курской серии КМА весьма разнообразна [2, 3]. Наиболее распространенными минералами считаются: магнетит, гематит (мартит и железная слюдка), карбонаты (преимущественно ферродоломит), слюды (тетрафер-рибиотит, селадонит, мусковит), рибе-кит, эгирит, хлорит, ферришамозит, хлоритоид.
Наиболее полноценно изучены и проанализированы коровые образования на Яковлевском месторождении, Восточном и Хохловском участках Гостищевского месторождения, Беленихинском участке Ольховат-ского месторождения, Разуменском, Большетроицком и Шемраевском месторождениях КМА [4]. Они составляют более 50% запасов железа бассейна КМА. Образования довизей-ских кор выветривания железистых кварцитов и сланцев КМА являются наиболее мощными в пределах Воронежской антеклизы [5]. Среди дови-зейских кор выветривания КМА выделены линейно-площадной и линейный морфогенетические типы. Линейно-площадные коры развиты по субгоризонтальному контакту известняков и доломитов с железистыми кварцитами, где ограниченно распространены
сланцы, с образованием мощных кор таких, как на Большетроицком и Раз-уменском месторождениях [6]. Линейные коры выветривания развивались по контакту железистых кварцитов с крутозалегающими сланцами и имеют максимальные глубины залегания.
Главными рудообразующими минералами БЖР на КМА являются [4, 7]: мартит, железная слюдка, карбонаты (сидерит и кальцит), гетит, магнетит (редко) и гидрогематит. Помимо них, в подчиненном количестве присутствуют кварц (или маршаллит) и бертьерин, которые могут принимать в некоторых типах руд существенное участие. Иногда в небольшом количестве или в виде примеси присутствуют метаморфогенный кварц, каолинит, бемит, гиббсит, пирит, марказит, в виде единичных зерен галенит и халькопирит.
Результаты исследования
Тесная зависимость между минеральным составом материнских пород и развитых по ним КВ в большинстве случаев отмечается только на линейных корах выветривания. БЖР, как правило, в линейных корах наследуют характерные черты текстуры, а минеральный состав исходных материнских пород плавно сменяется их гипергенными продуктами. В связи с тем, что КВ линейного типа преобладают над количеством площадных, то их принято считать остаточными КВ с размытыми верхними зонами профилей. В Белгородском районе КМА выделены 7 групп БЖР [4], слагающих железорудные коры выветривания (табл. 1).
В северной части Белгородского рудного района КМА богатые железные руды слагают по большей части линейные коры выветривания. Так в шахтных обнажениях Яковлевского месторождения они повсюду обнаруживают текстурную связь - унасле-
Таблица 1
Минеральные типы железных руд Белгородского района КМА
№ Яковлевское месторождение Гостищевское месторождение Ольховат-ское месторождение Разуменское месторождение Большетро-ицкое месторождение Шемраевское месторождение
1 железнослюдко-вые, железно-слюдково-мартитовые и мартитовые мартитовые, железно-слюдково-мартитовые железно-слюдково-мартитовые мартитовые, железно-слюдково-мартитовые мартит-гематитовые железно-слюдковые с гиббситом, мартитовые с маршаллитом
2 мартит-гидро-гематитовые гидрогематит-мартитовые гидрогематит-мартитовые гидрогематит-мартитовые гетит-гематитовые мартит-желез-новослюд-ково-гидро-гематитовые
3 гидро-гематито-гетитовые гетит-гидро-гематитовые гематит-гетитовые, гидрогема-тит-гетитовые
4 карбонатизиро-ванные (сидери-то-железнослюд-ковые, сидерито-железно-слюдко-во-мартитовые, сидерито-гидро-ге-матито-гети-товые) сидерито-же-лезнослюдко-вые, сидери-то-железно-слюдково-мартитовые, сидерито-ги-дрогематито-гетитовые сидерито-же-лезнослюд-ковые, сиде-рито-желез-нослюдково-мартитовые, сидерито-ги-дрогематито-гетитовые карбонатно-гематитовые карбонат-гематитовые, магнетит-карбонатно-гематитовые; бертьерин-карбонатно-гематитовые сидерито-мартитовые
5 железнослюдко- вые, железно-слюдково-марти-товые и другие с силикатами силикатно-мартитовые бертьерин-гематитовые
6 - магнетитовые - - магнетит-гематитовые -
7 глинистые гетито-гидро-гематитовые
дование текстур материнских пород. Железнослюдковые и мартито-желез-нослюдковые продукты выветривания здесь обычно характеризуются тем же тонкополосчатым сложением, и соответствующие разности кварцитов, где мощность составляющих прослойков колеблется от долей миллиметра до 1-2 мм.
Месторождения южной части Белгородского района характеризуются наиболее крупными профилями выветривания. Их формирование обусловлено благоприятными для сохранения
карстовыми, а затем тектоническими процессами. Вертикальная зональность профилей выветривания на Больше-троицком и Шемраевском месторождениях, таким образом, нарушена.
Обобщенная схема преобразования пород и вероятные процессы, приведшие к окончательному облику, приведена в табл. 2.
Таким образом, анализ всех имеющихся геологических данных позволил установить следующее:
1) имеется последовательность преобразования магнетита в мартит, мар-
Таблица 2
Сводная характеристика состава руд в корах выветривания и их материнских пород
Материнские породы Железорудная кора выветривания Преобладающие процессы, приведшие к окончательному облику
Железисто-кварцевые роговики и джеспелитоподобные образования (магнетитовые, магнетито-гематитовые и ге-матито-мартитовые) Мартитовые, гематито-мар-титовые Мартитизация. Выщелачивание кварца, частичное замещение тонкодисперсным гематитом
Железисто-силикатно-квар-цевые роговики (магнетито-амфиболовые, магентито-хлоритовые и гематито-маг-нетито-силикатные) Мартито-тонкодисперсно-ге-матитовые Мартитизация. Выщелачивание кварца из кварцевых прослоев и частичное замещение его тонкодисперсным гематитом; окисление и разложение железистых силикатов до гидрогематита или гидрогетита; уплотнение и складчатость
Силикатно-кварцевые рого-виково-подобные (амфибо-ловые, хлоритовые и хлори-то-биотитовые) Пестрые тонкодисперсные (гетитовые, лимонитовые, тонкодисперсно-гематито-вые) Разложение и окисление силикатов до гидроокислов железа (гидрогематита, ги-дрогетита); локальное выщелачивание кварца и кварцевых прослоев, уплотнение и частичное замещение кварца тонкодисперсным гематитом
Железисто-силикатные сланцы с редкими прослоями безрудного роговика (хлоритовые, биотито-хлоритовые и хлорито-серицитовые) Пестрые тонкодисперсные (гетитовые, лимонитовые, тонкодисперсно-гематито-вые); маложелезистые гидро-гематитовые (глиноземистые или гидрогематитизирован-ные сланцеподобные) Преимущественное разложение и окисление силикатов до гидрогематита и гидроге-тита; частичный вынос кварца и замещение его тонкодисперсным гематитом
тита в железную слюдку либо крупнокристаллический гематит, а затем гематита в мушкетовит;
2) количество остаточного магнетита с глубиной увеличивается, и ассоциируется с уменьшением пористости пород. В боковых зонах кор выветривания его количество возрастает интенсивнее;
3) железистые силикаты, разлагаясь в зоне окисления, превращаются в гидроокислы железа либо глинистые минералы. Железо, присутствующее в силикатах, из двухвалентного переходит в трехвалентное и, гидратируясь, адсорбируется глинистым веществом, образуя комплексные пестроцветные
породы, состоящие из гетита и тонкодисперсного гематита;
4) интенсивность распространения гидрогематитовых и гетитовых прослоев с глубиной уменьшается, а в дислоцированных зонах прослеживается выклинивание;
5) гидроокислы железа, образованные в результате выполнения пустот выщелачивания кварца роговиковых прослоев в железистых кварцитах, темно-стального или кирпично-крас-ного, почти черного окраса, плотные, с раковистым изломом, без блеска или с полуметаллическим блеском. Под микроскопом наблюдется сплошная, реже неориентированная петельчатая
структура. Отмеченные в корах выветривания зоны подобного развития гидроокислов повторяют размеры ро-говиковых проявлений в железистых кварцитов;
6) гидроокислы железа, образованные в результате разложения хлорита или роговой обманки в межрудных сланцах, макроскопически слагают собой кирпично-красные или темно-красные коровые образования с хорошо выраженной сланцеватостью. Блеск жирный или шелковистый, излом неровный, землистый, обычно мягкий и
1. Савко К.А., Кальмуцкая Н.Ю. Фазовые равновесия и условия метаморфизма раннепротерозойских метапелитов При-оскольской структуры, Воронежский кристаллический массив // Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология. - 2000. - № 3(9). - С. 102-119.
2. Савко К.А. Метаморфизм палеопроте-розойской железисто-кремнистой формации Курской магнитной аномалии / Труды НИИ геологии Воронежского государственного университета. Вып. 45. - Воронеж: Изд.-полиграф. центр ВГУ, 2007. - 183 с.
3. Романов И.И. Белгородский рудный район // Железные руды КМА / Н.И. Голив-кин, Н.Д. Кононов, В.П. Орлов (ред.) - М.: Геоинформмарк, 2001. - С. 293-438.
4. Никулин И.И., Савко А.Д. Железорудные коры выветривания Белгородского района Курской магнитной аномалии / Труды научно-исследовательского института геоКОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
жирный на ощупь. Под бинокуляром наблюдается петельчатая структура с вытянутыми петлями вдоль слоистости. В слабо выветрелых породах видны реликты силикатов - хлорита, биотита и амфибола, вокруг которых каемки гидроокислов железа.
7) наибольшая пористость проявлена в мартитовых породах, наименьшая в пестроцветных породах с преобладанием гидроокислов железа.
8) повышенное количество сидерита в толщах железорудных кор выветривания тяготеет к кровле.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
логии Воронежского государственного университета. Вып. 85. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2015. - 102 с.
5. Савко А.Д., Хожаинов Н.П. Этапы формирования кор выветривания в верхнем протерозое и палеозое Воронежской анте-клизы / Литогенез в докембрии и фанерозое Воронежской антеклизы. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1975. - С. 49-59.
6. Никулин И.И. Морфология и условия формирования железорудных кор выветривания Белгородского района КМА // Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология. - 2014. -№ 3. - С. 64-73.
7. Леоненко И.Н., Русинович И.А., Чайкин С. И. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. Т. III. Железные руды. - М.: Недра, 1969. - 394 с. EES
Никулин Иван Иванович - кандидат геолого-минералогических наук, главный специалист, ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий», e-mail: iinikulin@gmail.com.
UDC 622.244.49
THE FEEDBACK OF IRON-RICH ORES WITH THE METAMORPHIC ROCKS (BIF) OF THE KURSK MAGNETIC ANOMALY
NikuHn I.I., Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Chief Specialist, EuroChem-VolgaKaliy Company ltd., Kotel'nikovo, Russia, e-mail: iinikulin@gmail.com.
Rich-iron ores of the Kursk magnetic anomaly are high-grade products of weathering of banded meta-morphic rocks (BIF). They form linear-area! and linear iron ore - residuaI forms of weathering crusts. Linear weathering crusts preserve indigenous textura! features of BIFs. Relationships between metamorphic minerals and supergene minerals available: magnetite in to martite, martite in to micaceous hematite or high-grained hematite and then hematite in to mushketovite. Linear-areaI weathering crusts not have transition zones after
of the underlying metamorphic rocks. Sizes of ores deposits and distributions of mineral associations controlled by the intensity of the development of karst processes.
Key words: iron, ores, BIF, weathering, morphology, martite, hematite, goethite.
REFERENCES
1. Savko K.A., Kal'mutskaya N.Yu. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Ge-ologiya. 2000, no 3(9), pp. 102-119.
2. Savko K.A. Trudy NIIgeologii Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Vyp. 45 (Transactions of the Research Institute of Geology, Voronezh State University, issue 45), Voronezh, Izd.-poligraf. tsentr VGU, 2007, 183 p.
3. Romanov I.I. Zheleznye rudy KMA. N.I. Golivkin, N.D. Kononov, V.P. Orlov (red.) (Iron ore of the Kursk Magnetic Anomaly. Golivkin N.I., Kononov N.D., Orlov V.P. (Eds.)), Moscow, Geoinformmark, 2001, pp. 293-438.
4. Nikulin I.I., Savko A.D. Trudy nauchno-issledovatel'skogo instituta geologii Voronezhskogo gosudarst-vennogo universiteta. Vyp. 85 (Transactions of the Research Institute of Geology, Voronezh State University, issue 85), Voronezh, Izd-vo VGU, 2015, 102 p.
5. Savko A.D., Khozhainov N.P. Litogenez v dokembrii i fanerozoe Voronezhskoi anteklizy (Precambrian and Phanerozoe lithogenesis of Voronezh anticlise), Voronezh, Izd-vo VGU, 1975, pp. 49-59.
6. Nikulin I.I. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Geologiya. 2014, no 3, pp. 64-73.
7. Leonenko I.N., Rusinovich I.A., Chaikin S.I. Geologiya, gidrogeologiya i zheleznye rudy basseina Kur-skoi magnitnoi anomalii. T. III. Zheleznye rudy (Geology, hydrogeology and iron ores in the Kursk Magnetic Anomaly, vol. III. Iron ores), Moscow, Nedra, 1969, 394 p.
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ГИДРОЦИКЛОНИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ПУЛЬПЫ
Першина Анастасия Викторовна - аспирант, e-mail: fadina2101@rambler.ru, Ромашев Артем Олегович - кандидат технических наук, ассистент, e-mail: romashevao@yandex.ru,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
Представлены результаты исследования по влиянию изменения свойств исходного питания на параметры разделения в гидроциклоне. В ходе анализа экспериментальных данных установлено, что крупность граничного зерна d50 пропорциональна показателю вязкости пульпы в степени 0,44. Было установлено, что большее содержание твердого приводит к уменьшению скоростей радиального движения твердых частиц, таким образом, законы свободного центробежного осаждения меняются на законы стесненного осаждения. Вблизи песковой насадки образуется более высокая и плотная постель из крупных зерен твердой фазы. Вследствие этого крупные зерна попадают в слив, и крупность граничного зерна d50 увеличивается.
Ключевые слова: гидроциклон, граничное зерно, вязкость пульпы, песковая насадка, моделирование, железная руда.
THE INTENSIFICATION OF THE PROCESS HYDROCYCLONING IRON-ORE PULP
Pershina A.V., Graduate Student, e-mail: fadina2101@rambler.ru,
Romashev A.O., Candidate of Technical Sciences, Assistant, e-mail: romashevao@yandex.ru, National Mineral Resource University «University of Mines», 199106, Saint-Petersburg, Russia.
Presents the results of research on the impact of changes in the properties of the source power on the parameters of the separation in the hydrocyclone. In the analysis of experimental data revealed that the grain size boundary granule d50 is proportional to the viscosity of the pulp to the extent of 0.44. It was found that increasing the solid content leads to the decrease of velocity RA-fellowship of solid particles, thus, the laws of free centrifugal sedimentation change in the laws of the constrained deposition. Near the sand nozzle is formed higher in a thick bed of coarse grains of the solid phase. As a consequence, large grains fall into the drain, and the fineness of the grain boundary d50 increases.
Key words: hydrocyclone, grain boundary, the viscosity of the pulp, sand nozzle, modeling, iron ore.
_ ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
