СТРУКТУРНАЯ ПОЗИЦИЯ ХРОМИТОВОГО ОРУДЕНЕНИЯ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ ЦЕНТРАЛЬНОЕ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ)

Полный текст

Месторождение хромитовых руд Центральное расположено на Полярном Ура- ле, в южной части ультраосновного массива Рай-Из. В настоящее время оно яв- ляется одним из наиболее крупных эксплуатируемых месторождений в РФ.Краткая геологическая характеристика участка месторожденияОписание геологического строения месторождения приводится по материалам Б.М. Перевозчикова, А.М. Овечкина, В.В. Кенига [5, 2ф, 3ф, 4ф].Месторождение Центральное приурочено к полю развития пород нерасчле- ненного дунит-гарцбургитового комплекса (рис. 1).Северную часть участка месторождения занимает тело дунитов изометричной (в плане) формы, сужающееся и разветвляющееся в юго-западном направлении. С севера дуниты ограничены Полойшорским разломом, к северо-западу и юго- востоку дуниты сменяются гарцбургитами со шлировыми выделениями дунитов, доля которых («дунитовая составляющая») прогрессивно уменьшается от 90 до41Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 310% по мере удаления от контакта с дунитами. СЗ контакт дунитового тела круто падает на СЗ (75-80°) и сопровождается дроблением и рассланцеванием пород; ЮВ контакт субвертикальный с падением на ЮВ в северной части и СЗ в южной. Важной особенностью дунитового тела является его погружение в СВ направле- нии под углом 40-60°. «В южной половине дунитового тела на отметках от 600 м до 360 м начинают появляться небольшие тела гарцбургитов. В то же время в северной половине дунитового тела гарцбургиты не отмечались даже в самых глубоких скважинах. Этот факт может свидетельствовать о том, что тело дунитов погружается в северо-восточном направлении под углом около 40-60°» [2ф].Южная часть участка месторождения сложена нерасчлененными дунитами и гарцбургитами («дунит-гарцбургитами»), среди которых обособляются отно- сительно небольшие тела дунитов.Наиболее крупные дунитовые тела локализованы на западном фланге. Они прослеживаются по простиранию в СВ направлении на несколько сотен метров при мощности от 20 до 150 м. Падение тел крутое, преимущественно на СЗ.Рис. 1. Геологическая карта участка месторождения Центральное (по Овечкину А.М., 1980 [4ф], оригинальный масштаб 1:10 000).Условные обозначения: 1 - дуниты; 2-5 - дуниты и гарцбургиты нерасчлененные с дунитовой составляющей: свыше 70% (2), от 30 до 70% (3), 30-10% (4), до 10% (5);6 - диабазы; 7 - серпентиниты; 8 - геологические границы;9 - разрывные нарушения: а - достоверные, б - предполагаемые42Марков В.Е., Карелина Е.В., Эмси Гаррелл Денбре Шемрой. Структурная позиция хромитового...Гарцбургиты и дуниты нерасчлененные представляют собой гарцбургиты, на- сыщенные линзовидными, реже изометричными, шлирами дунитов размером от нескольких сантиметров до первых метров. С той или иной степенью достовер- ности откартированы поля развития «дунит-гарцбургитов» с содержанием дуни- товой составляющей менее 10, 10-30, 30-70%, свыше 70% (рис. 1).Важную роль в геологическом строении участка месторождения играют раз- рывные нарушения. Многие из них хорошо видны на аэрофотоснимках, другие маркируются зонами дробления, рассланцевания, серпентинизации, оталькова- ния, карбонатизации. Самый крупный из разломов - Полойшорский - ограни- чивает месторождение с северо-востока. Простирание разрыва 285-305°, падение на СВ под углами 65-75°. Разрыв трассируется зоной серпентинитов шириной~ 50 м и дайками диабазов мощностью до 10 м.Структура участкаВ 1998 году авторами было проведено картирование основных структурных элементов участка месторождения Центральное - энстатитовой полосчатости и уплощенности, а также линейности хромшпинелида.Энстатитовая полосчатость представляет собой неравномерное чередование слоев обедненных и обогащенных энстатитом (рис. 2). Мощность слоев - первые сантиметры. На выветрелой поверхности гарцбургитов они образуют хорошо ви- димые параллельные полосы.Рис. 2. Структурные элементы в породах участка месторождения ЦентральноеУплощенность обусловлена параллельным расположением пластинчатых зерен или агрегатов энстатита. В некоторых случаях она создает ребристость на поверх- ности обнажений (рис. 2) или подчеркивается системой трещин. В общем случае уплощеннось является секущей по отношению к полосчатости.Линейность акцессорного хромшпинелида выражена однонаправленной вы- тянутостью удлиненных зерен (минеральная линейность) или агрегатом из не- скольких изометричных зерен, образующих субпараллельные цепочки (агрегат- ная линейность) (рис. 2). Во всех случаях совместного проявления оба типа ли- нейности оказывались параллельными. В отличие от полосчатости и уплощенности линейность проявлена не только в гарцбургитах, но и в дунитах, где она является единственным структурным элементом, доступным для непо- средственного измерения в обнажении. Истинное положение линейности рас- считывалось на стереографической проекции по измерениям минимум на двух непараллельных поверхностях обнажения.43Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 3Полосчатость является основным структурным элементом. Она образует от- крытую синформную складку СВ-ЮЗ простирания (рис. 3). СЗ крыло складки субвертикальное с преимущественным падением на ЮВ под углом 75° (125 < 75), юго-восточное падает на С-СЗ (среднестатистическая ориентировка 350 < 75). Шарнир складки, рассчитанный как линия пересечения крыльев, погружается на СВ под углом 50° (55 < 50), осевая поверхность вертикальная, простирается по азимуту 235°. Замок осложнен складками второго порядка.Уплощенность энстатита в пределах участка характеризуется относительной выдержанностью ориентировки: простирается с небольшими отклонениями в СВ-ЮЗ направлении, вдоль оси складки полосчатости при близком к вертикаль- ному падении преимущественно на ЮВ (среднестатистическая ориентировка 135 < 75) (рис. 4).Рис. 3. Схема структуры полосчатости:1 - элементы залегания полосчатости; 2 - структурные линии простирания полосчатости; 3 - осевая линия складки полосчатостиДиаграмма ориентировки полосчатости:1-4 - полосчатость: 1, 2, 4, 7 - в крыльях складки; 3 - в замке; 5, 8 - осевая плоскость; 6 - шарнир складки (линия пересечения крыльев)Рис. 4. Карта ориентировки уплощенности: 1 - элементы залегания уплощенности и сланцеватости; 2 - структурные линии простирания уплощенности; 3 - осевая линия складки полосчатостиДиаграмма ориентировки уплощенности энстатита и сланцеватости: 1 - уплощенность; 2, 4 - среднестатистическая ориентировка уплощенности; 3 - шарнир складки полосчатости44Марков В.Е., Карелина Е.В., Эмси Гаррелл Денбре Шемрой. Структурная позиция хромитового...Линейность акцессорного хромшпинелида за редким исключением погружа- ется на СВ (рис. 5). Среднестатистическая ориентировка 55 < 45°.Полученные результаты показывают, что структурные элементы закономерно связаны между собой (рис. 6): полосчатость очерчивает синформную складку, осложненную в замке складками второго порядка; линейность хромшпинелида параллельна шарниру этой складки (b-линейность), а уплощенность и связанная с ней сланцеватость в целом близки по ориентировке к осевой поверхности, т.е. занимают положение, соответствующее кливажу осевой плоскости, возможно веерообразному.Рис. 5. Карта ориентировки линейности:1 - погружение линейности в обнажениях;2 - структурные линии погружения линейности;3 - осевая линия складки полосчатостиДиаграмма ориентировки линейности:1 - погружение линейности; 2 - среднестати- стическое погружение линейностиРис. 6. Схема взаимоотношения структур:1-3 - структурные линии: 1 - полосчатости;2 - уплощенности и сланцеватости; 3 - линей- ности; 4 - рудные тела(до начала отработки)Диаграмма структурных элементов: 1-4 -складка полосчатости: 1 - осевая плоскость;2, 4 - крылья; 3 - шарнир; 5, 6 - уплощенность энстатита45Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 3Хромитовое оруденениеХромитовые рудные тела образуют линейно вытянутую зону СВ простирания длиной ~ 1500 м и шириной около 350 м (рис. 6). В северной части месторождения рудные тела залегают в дунитовом теле, в южной - в породах шлирового дунит- гарцбургитового комплекса. Преобладают средне-густовкрапленные руды, сло- женные магнезиальным хромитом и субферрихромитом с содержанием Cr2O3 40,55-49,85%.Рис. 7. Карта ориентировки рудных тел:1 - элементы залегания контактов рудных тел; 2 - структурные линии простирания рудных тел; 3 - осевая линия складки полосчатостиДиаграмма ориентировки контактов рудных тел: 1 - полюса контактов рудных тел; 2 - средне- статистическая ориентировка рудных тел;3 - среднестатистическая ориентировка уплощенности и сланцеватостиРис. 8. Карта погружения (ныряния) рудных тел. Стрелки - проекции линий погружения (ныря- ния) рудных тел, цифры - углы погружения.На врезке - 3D-модель рудного телаДиаграмма ориентировки погружения рудных тел: 1, 5 - погружеие рудных тел; 2 - линейность вне рудной зоны; 3 - линейность в рудной зоне; 4 - среднестатистическая ориентировка линейностиПростирание рудных тел в целом северо-восточное. Большинство из них, как, вероятно, и сама рудная зона, круто падают на СЗ (рис. 7). Форма тел преимуще- ственно удлиненно- или уплощенно-линзовидная, реже пластообразная. Иногда наблюдаются довольно резкие Z-образные изгибы в плане. Мощность рудных46Марков В.Е., Карелина Е.В., Эмси Гаррелл Денбре Шемрой. Структурная позиция хромитового...тел варьирует от 1 м до 15 м, длина по простиранию от первых метров до 315 м. Практически для всех тел устанавливается С - СВ погружение (ныряние) под углом около 50° (рис. 8), причем длина рудных тел по направлению погружения часто в несколько раз превосходит их длину по простиранию и падению (рис. 8, врезка). Среднестатистическая ориентировка (погружение) длинных осей рудных тел, рассчитанная на основе погоризонтных планов 30 < 53 (рис. 8, диаграмма).Структурная позиция хромитового орудененияАнализ структурной позиции хромитового оруденения, взаимоотношений между пространственным положением рудных тел и ориентировкой структурных элементов во вмещающих альпинотипных гипербазитах, основанный на публи- кациях Павлова Н.В., Кравченко Г.Г., Савельевой Г.Н., Савельева А.А., Перевоз- чикова Б.В. и др. [3-5], показывает, что в этом вопросе еще много неясного.Рудные зоны локализуются как «в ядерных частях складчатых структур», так и в «линейно-вытянутых зонах сколовых деформаций», которые трассируются ду- нитовыми телами [1]. Рудные тела могут быть как согласными с полосчатостью, так и секущими ее. Сложные секущие и согласные взаимоотношения описаны на месторождении Комсомольское (Кимперсайский массив). «Элементы про- тотектоники вмещающих пород простираются… почти перпендикулярно вытя- нутости [субгоризонтальной] рудной залежи и имеют крутое падение. Рудная залежь смята в пологоволнистые складки, осевые поверхности которых близки по ориентировки плоскостным, а шарниры - линейным элементам прототекто- ники». В то же время мелкие рудные тела и прожилки, связанные с этой залежью,«…а также развитая в них полосчатость и линейность обычно ориентированы в соответствии с элементами прототектоники». «Мелкие рудные тела могут служить индикаторами крупных, но судить по ним о пространственном положении и фор- ме крупных тел нельзя» [3]. Г.Н. Савельева [1] выделяет следующие структурные критерии поиска хромитовых руд: «(1) приуроченность рудовмещающих дунитов к шарнирам складок и флексур… образованных в ходе высокотемпературного твердо-пластического течения ультрабазитов, (2) конформность (совпадение) склонения рудных тел и склонения линейности (по пироксенам и хромшпине- лидам) во вмещающих породах; (3) появление вблизи крупных рудопроявлений ореолов дунитов, резко обедненных акцессорным хромшпинелидом».Проведенные нами исследования показывают, что структурная позиция хро- митовых руд месторождения Центральное, хотя и не является универсальной, содержит элементы, присущие многим месторождениям и рудопроявлениям хро- митов.Хромитовые тела образуют линейно-вытянутую зону. По-видимому, линей- ность рудных зон - характерная черта хромитовых месторождений. Не случайно, еще одно сравнительно крупное месторождение хромитов - Западное - распо- ложено в 5 км к ЮЗ от Центрального, как бы продолжая его по простиранию. При этом рудные тела Западного образуют две кулисообразно расположенные линейные зоны, вытянутые в СВ направлении на 500 и 300 м, в пределах которых47Вестник РУДН, серия Инженерные исследования, 2016, № 3простирание, падение и склонение рудных тел почти точно такие же, как и на Центральном [1ф].Рудная зона приурочена к осевой части синформной складки полосчатости, простирается вдоль оси складки, а составляющие ее рудные тела погружаются параллельно шарниру. Другими словами, структура полосчатости контролирует положение рудной зоны в целом. Что касается отдельных обнажений, то ориен- тировка полосчатости в общем случае не несет полезной информации о положе- нии рудных тел. Рудные тела резко несогласны с полосчатостью в замке складки и близки по ориентировке к полосчатости на крыльях. Однако согласного зале- гания рудных тел с полосчатостью не достигается: полосчатость и рудные тела субвертикальны (угол падения 85°), но наклонены в разные стороны, что имеет принципиальное значения при разведке бурением).Уплощенность энстатита по простиранию почти идеально совпадает с руд- ными телами, но по азимуту падения отличается на 180° и, следовательно, как и полосчатость, не может быть непосредственно использована для прогнозирова- ния пространственного положения рудных тел и проектирования наклона буро- вых скважин. Возможно, уплощенность соответствует плоскостям ламинарного течения, ответственным за образование как складки полосчатости (по типу склад- ки скалывания), так и рудолокализующих структур (рис. 9).Рис. 9. Кинематическая схема образования складкии рудолокализующих структур месторождения ЦентральноеЛинейность акцессорного хромшпинелида в рудной зоне параллельна по- гружению рудных тел, а за ее пределами отличается от него на 15° (рис. 8, диа- грамма).Форма рудных тел зависит от их положения в складке: в замке преобладают рудные тела неправильной, изометричной и трубообразной формы, на крыльях они преимущественно плитообразные.48Марков В.Е., Карелина Е.В., Эмси Гаррелл Денбре Шемрой. Структурная позиция хромитового...Все эти особенности показывают, что детальное изучение структуры является важной составной частью поисковых и оценочных работ на перспективных участ- ках. Оно позволяет прогнозировать ориентировку рудных зон, оценивать про- странственное положение и отчасти морфологию рудных тел и оптимально пла- нировать разведочные работы. Накопление данных о связи структуры с орудене- нием в сочетании с развитием представлений о генезисе ультрамафитов и хромитов, необходимо для решения этих задач.

Об авторах

Владимир Евгеньевич Марков

Российский университет дружбы народов

ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

Елена Викторовна Карелина

Российский университет дружбы народов

ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

Денбре Шемрой ЭмсиГаррелл

Российский университет дружбы народов

ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

Список литературы