ОСОБЕННОСТИ БОКСИТОНОСНЫХ ЛАТЕРИТНЫХ ПОКРОВОВ РАЙОНА САНГАРЕДИ (ГВИНЕЙСКАЯ РЕСПУБЛИКА)

Мамедов В.И.¹, Макарова М.А.², Корреа Гомеш Ж.³, Чаусов А.А.⁴, Оконов Е.А.⁵, Лопухин М.В.⁶

¹Кандидат геолого-минералогических наук, Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова, ²ORCID: 0000-0003-3176-6386, Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова, ³ORCID: 0000-0002-9998-1835, Российский университет дружбы народов, ⁴GEOPROSPECTS; ⁵GEOPROSPECTS; ⁶ORCID: 0000-0003-4302-3301, GEOPROSPECTS

ОСОБЕННОСТИ БОКСИТОНОСНЫХ ЛАТЕРИТНЫХ ПОКРОВОВ РАЙОНА САНГАРЕДИ (ГВИНЕЙСКАЯ РЕСПУБЛИКА)

Аннотация

В статье рассмотрены условия и особенности формирования и распространения разнообразных по составу, строению и генезису бокситоносных латеритных покровов (Гвинейская Республика). Впервые выявлены и описаны слаболатеритизированные среднемиоценовые отложения серии Сангареди, претерпевшие вынос железа и ресилификацию – переотложенный водноосадочный материнский субстрат. Показано, что в отличии от классических бокситоносных покровов по коренному материнскому субстрату высококачественные осадочно-латеритные бокситы образовались за счет латеритизации эпигенетически измененных (обеленных) в глеевой обстановке отложений серии Сангареди. Вынос железа (обеление) также из подстилающих серию Сангареди коренных пород и перераспределение алюминия в профиле выветривания обусловили образование высококачественных инфильтрационно-метасоматических бокситов пространственно и генетически связанных с осадочно-латеритными покровами. Приведена литолого-генетическая классификаия бокситов и сопутствующих пород.

Ключевые слова: аллювиально-озерные отложения серии Сангареди, бокситоносные латеритные покровы, бокситы классические, инфильтрационно-метасоматические бокситы, осадочно латеритные бокситы.

Mamedov V.I.¹, Makarova M.A.², Korrea Gomesh G.³, Chausov A.A.⁴, Okonov E.A.⁵, Lopukhin M.V.⁶

¹PhD in Geology and Mineralogy, Lomonosov Moscow State University, ²ORCID: 0000-0003-3176-6386, Lomonosov Moscow State University, ³ORCID: 0000-0002-9998-1835 People’s Friendship University of Russia, ⁴GEOPROSPECTS; ⁵GEOPROSPECTS; ⁶ORCID: 0000-0003-4302-3301, GEOPROSPECTS

BAUXITE-BEARING LATERITIC COVERS OF SANDAREDI AREA, REPUBLIC OF GUINEA

Abstract

The paper concerns the formation conditions and the distribution of compositionally and genetically various bauxite-bearing lateritic covers (Republic of Guinea). The slightly laterized deposits of middle Miocene Sangaredi Group, subjected to iron loss and resilification and representing the parent substratum substance redeposited in the aqueous environment, have been first revealed and described. It is shown that, unlike bauxite-bearing classic lateritic covers formed on the initial parent substratum, high-grade sedimentary-lateritic bauxites represent the laterization products of Sangaredi Group epigenetically altered (bleached) in the glei geochemical environment. Subjacent rocks of the Sangaredi Group were also subjected to iron loss (bleaching), and, in combination with aluminum redistribution over the weathering profile, this resulted in formation of high-grade infiltration-metasomatic bauxites spatially and genetically related to the sedimentary-lateritic covers. There is a lithological-genetic classification of bauxites and associated rocks presented in the paper.

Keywords: the alluvial-lacustrine deposits of Sangaredi Group, bauxite-earing lateritic covers, classic lateritic bauxites, infiltration-metasomatic bauxites, sedimentary-lateritic bauxites.

Крупнейшая в мире бокситоносная провинция Фута Джалон-Мандинго расположена более чем на 95% на территории Гвинейской Республики. Условно выделяемый нами район Сангареди в Гвинее находится на северо-западе страны, охватывая часть левобережья бассейна среднего-верхнего течения р. Когона (фиг. 1).

Рис. 1 - Обзорная карта Гвинейской Республики

На схеме бокситоносности (фиг. 2) фигурирует более 20 месторождений бокситов, среди которых участвуют порядка 10 месторождений, в пределах которых откартированы и разведаны тела бокситов уникального высокого качества.

В пределах большинства рудных районов провинции Фута Джалон-Мандинго подавляющая часть бокситов обязана формированию латеритных кор выветривания по коренным существенно глинистым (алевро-аргиллитам)

Рис. 2 - Карта бокситоносности района месторождения Сангареди

палеозойским (девон и силур) и докембрийским породам и интрудирующих их силлов и даек долеритов и конга-диабазов мезозойской трапповой формации. В рассматриваемом районе значительная часть бокситовых тел образовались по водноосадочным аллювиально-озерным отложениям серии Сангареди.

На фоне в целом близких климатических и геоморфологических условий различия в строении и составе материнского субстрата обусловили очень существенные различия литолого-генетических типов бокситов и самих латеритных покровов.

Краткая характеристика геологического строения.

Рассматриваемая территория приурочена к приосевой части синклинали Бове, сложенной палеозойскими осадочными отложениями ордовика, силура и девона и основными магматическими породами мезозойской трапповой формации (фиг. 3). На всей территории развиты только отложения девона и долериты и конга-диабазы мезозоя.

Девонские осадочные отложения свиты Фаро (Dfr) предствалены преимущественно алевролитами и аргиллитами с прослоями мелкозернистых песчаников. Существенно глинистые отложения девона интрудированны преимущественно силлами (иногда дайками) долеритов и конга-диабазов. В районе закартированно 3-4 яруса силлов мощностью преимущественно от 2-4 м до 10-20 м. Отдельными участками алвро-аргиллиты девона ороговикованны с появлением в их составе кордиерита и перекристаллизацией матрицы. Данные о минералого-петрографическом и химическом составе этих пород приведены также в таблице 1.

Субгоризонтальные залегания коренных девонских пород осложнены характерными для платформенного чехла пологими мульдообразными синклиналями и валообразными антиклиналями – складками коробления.

 

Рис. 3 - Тектоническая схема Гвинеи Биссау и западной части Гвинейской Республики

1 – архейский и раннепротерозойский фундамент платформы; 2-3 позднепротерозойская Мавритано-Сенегальская складчатая система: 2 – антиклинальные зоны, выступы (К – Кулунту; В – Бассари; R – Рокел; Y – Юкункун; M - Мали), 3: а) терригенные и карбонатные породы; б) вулканогенные породы; 4 - платформенный чехол Гвинейской синеклизы, верхний ярус – палеозойский (песчаники ордовика и граптолитовые сланцы силура, алевролиты, аргиллиты и песчаники девона, интрудированные силлами и дайками долеритов и конга-диабазовмезозойской трапповой формации в ядре синклиналей: Bv – Бове; Bf – Бафата; 5 –Сенегало - Гвинейская мезозойско-кайнозойская переокеаническая впадина; 6 - мезозойские ультраосновные породы; 7 – тектонические нарушения: а) разломы; б) надвиг Кулунту; 8 – контакты с угловым несогласием; 9 – оси синклиналей Бове и Бафата.

Размеры этих складок имеют разный порядок: от первых километров и сотен метров в поперечнике до первых метров и даже десятков сантиметров. Разрывные нарушения можно разделить на две основные группы, различающиеся по ориентировке и возрасту заложения.

Таблица 1 - Характеристика основных литологических типов коренных пород

 

Наиболее древние разломы имеют север – северо-западное направление (параллельное контуру континента в этой части Африки) с оперяющими их трещинами от субмеридионального до северо – западного простирания.

Их заложение по-видимому относится к раннему докембрию. Эти направления структур характерны для отложений архея на юге побережья Гвинеи (фиг. 3).

Более молодые разломы северо-западного и субширотного направлений следует относить к раннемезоойскому заложению как продолжение на континентальную часть трансформенных структур впадины Атлантического океана. Два сближенных крупных разлома этого типа прослеживаются от мыса Верга в районе месторождений Сангареди. При этом вдоль этих разломов в сторону побережья увеличивается степень ороговикования вплоть до кордиеритовых и силлиманит-кордиеритовых кристаллических сланцев по существенно глинистым породам и до кварцитов по песчаникам ордовика.

Но главной геологической особенностью данного района, в связи с анализом особенностей бокситов, является наличие сохранившихся континентальных аллювиально-озерных отложений серии Сангареди.

В рассматриваемом районе в результате геологического картирования и разведки месторождений было выявлено около 190 сохранившихся тел отложений серии Сангареди (фиг. 4). Размеры этих тел от десятков метров до первых километров по удлинению. Наиболее крупное тело (фиг. 5) было известно на месторождении Сангареди, по названию которого получила наименование сама серия водноосадочных отложений.

Практически повсеместно отложения этой серии превращены в бокситы. Однако, унаследованные текстурно-структурные признаки континентальных отложений серии Сангареди позволяют определить их исходный литологический состав и фациальную принадлежность. В основном это аллювиальные (галечники и гравийно-песчанные отложения) и озерные (пески, илы и глины) отложения.

Рис. 4 - Геологическая карта района месторождений группы Сангареди

1 – позднеплейстоцен-голоценовые аллювиально-проллювиальные отложения современных долин; 2 – среднеплейстоценовые аллювиально-проллювиальные отложения I-II террас; 3 – среднемиоценовые аллювиально-озерные отложения, серия Сангереди; 4 - 5 девонские отложения: 4 – верхняя пачка: алевро-аргиллиты и аргиллиты с прослоями олевролитов и мелко-зернистых песчаников; 5 – нижняя пачка: мелко-зернистые песчаники, алвролиты с прослоями алевро-аргиллитов и аргиллитов; 6 – долериты и конга-диабазы мезозойской трапповой формации; 7 – Границы геологические; 8 – разломы и зоны трещиноватости: а – наблюдаемые, б – предполагаемые.

Сохранившиеся тела отложений этой серии закартированны в современном рельефе от +135 метров (русловые галечники ПалеоКогона (фиг. 5с)) до абсолютных отметок + 248 метров. Выше до отметок + 260 – 270 метров на поверхности бовалей района встречается спроецированная галька бокситов из отложений серии Сангареди. И, что особенно важно, на этих уровнях рельефа широко развиты гелеморфные и сильногелефицированные бокситы, которые образуются только под бокситизированными отложениями этой серии. Можно утверждать, что до высот + 260 - +270 метров в современных отметках, предшествующий рельеф был погребен под аллювиально-озерными отложениями серии Сангареди.

Методом корреляции геоморфологических уровней рельефа плато Фута Джалон с последовательностью накопления, литологическим и фациальным составом осадков в сопряженной периокеанической Сенегало-Гвинейской впадине, было установлено [1], что отложения серии Сангареди накопились в  и что ими была сложена обширная аллювиально-озерная равнина (фиг. 6).

На фоне неотектонического этапа подъема (фиг. 6а) и активного размыва, начавшегося во второй половине эоцена, в  произошла инверсия. Опускание базиса эрозии сменилось на его подъем, что привело к накоплению мощной толщи континентальных водноосадочных отложений (фиг. 6б), которыми были перекрыты нижние ступени предсреднемиоценового рельефа.

Рис. 5 - Геологическая карта (а) и разрезы, продольный (б) и поперечный (в) месторождения Сангареди

1 – делювиально-пролювиальные шлейфы склонов; 2 – бокситы и латериты классические in situ по алевро-аргиллитам девона; 3 – 6 бокситы осадочно-латеритные: 3 – по осадочным глинам, 4 – по псаммитовым отложениям, 5 – по гравийным отложениям, 6 – по галечным и гравийно-галечным отложениям; 7 – 8 бокситы инфильтрационно-метасоматические: 7 – оолитовые бокситы, 8 – гелеморфные и гелефицированные бокситы; 9 – 10 – коренные породы: 9 – алевро-аргиллиты девона свиты Фаро, 10 – долериты мезозойской трапповой формации; 11 – линии разрезов.

Возобновившееся в  опускание базиса эрозии привело к активизации эрозионно-денудационных процессов, размыву аллювиально-озерной равнины и врезу долин. Скорость вреза и переуглубления долин происходила с нарастающей скоростью: 10 метров за 1 млн лет в  и 13-15 метров за 1 млн лет за N₂ - N₃ время.

Откопанные из-под отложений серии Сангареди ступени предшествующего () рельефа следует датировать двойным возрастом. Так, например, на фрагменте геоморфологической карты района, на западном фланге бовали N'Dangara (фиг. 7а) уровни двух ступеней выравненной поверхности на абсолютных отметках +220 и +200 датированы как . На западном фланге бовали Paravi. (фиг. 7б) ступень на +150 метров датируются как .

Схема геоморфологического развития рассматриваемого района, охватывает период с момента начала расчленения Африканской (палеоцен - эоценовой) выравненной поверхности, до настоящего времени (фиг. 6с).

Рис. 6 - Схема геоморфологического развития западного склона
морфоструктуры Фута Джалон-Мандинго, на: а) конец ранего миоцена; б) конец среднего миоцена и в) на сегоднешний день 1 - Аллювиально-озерные отложения серии Сангареди, сформировавшие аккумулятивную равнину; 2-5. Терригенно-осадочные отложения платформенного чехла Гвинейской синеклизы в синклинале Бове: 2-3 - аллевролиты, аргиллиты и мелкозернистые песчаники девона свиты Фаро верхней (2) и нижней (3) пачек; 4 – алевро-аргеллиты силура свиты Телимеле; 5 - песчаники кварцевые разнозернистые, гравелиты и конгломераты ордовика свиты Пита; 6 - Силы и дайки долеритов и конга-диабадов мезозойской трапповой формации;
7 - Разломы; 8-10 - Линии рельефов: 8а - на конец раннего миоцена, 8б - предполагаемый на разрезах последующих этапов, 9а - на конец среднего миоцена, 9б - предполагаемого на последующем этапе, 10 - современная  

Рис. 7 - Фрагменты геоморфологической карты с откопанными поверхностями раннего миоцена в позднем миоцене (а) и в плиоцен-ранеплейстоценовое время (б)

1 – позднемиоценовая выровненная поверхность, III-ступень; 2 – эрозионно-денудационные склоны позднемиоценовые; 3 – позднемиоценовая выровненная поверхность, IV -ступень; 4 – эрозионно-денудационный склон олигоцен-раннеплейстоценовый; 5 – аккумулятивная поверхность плейстоцен-раннеплейстоценовых высоких террас, I-ступень; 6 – эрозионно-денудационный склон плиоцен-ранераннеплейстоценовый нижней ступени; 7 - денудационная поверхность плиоцен-ранераннеплейстоценовая, II-ступень; 8 - аккумулятивная поверхность плиоцен-ранераннеплейстоценовая высоких террас, II-ступень; 9 - эрозионно-денудационный склон опирающийся на среднеплейстоценовую поверхность; 10 – склоны к днищам современных долин; 11 – комплекс I-террасы и поймы, поздний плейстоцен-голоцен; 12 – склоны эрозионно-денудационные моделированные современными процессами; 13 – Останцы на выровненных поверхностях различного возраста; 14 – сохранившиеся среднемиоценовые аллювиально-озерные отложения (бокситизированные); 15 – латериты и бокситы железистые осадочно-латеритные по аллювиальным и пролювиально-аллювиалльным отложениям высоких террас; 16 – разломы рельефообразующие: а – не перекрытые, б – перекрытые отложениями серии Сангареди либо высоких террас.

При этом гидросеть района полностью унаследована от неотектонического этапа. Даже на склонах долин небольших ручьев подошва отложений серии Сангареди наклонена в сторону современного русла этих ручьев (фиг. 8).

Рис. 8 - Наклонное ложе отложений серии Сангареди () на бортах долины ручья Бунду-Ванде (Условные обозначения см. Фиг. 6)

Особенности бокситоносных латеритных покровов.

Латеритные коры выветривания (ЛКВ) в рассматриваемом районе практически сплошным чехлом покрывают положительные формы рельефа и их пологие склоны. Только на крутых склонах и в днищах современных долин они отсутствуют.

В генерализованном виде ЛКВ имеют двучленное строение.

Нижняя часть сложена преимущественно глинами от полиминеральных с фрагментами слабовыветрелых материнских пород в своей нижней части (сапролит) и существенно каолинитовыми с повышающейся железистостью – в верхней части (литомарж). Эта часть профиля выветривания находится в сезон дождей ниже зеркала грунтовых вод, то есть совпадает с гидрогеологической зоной обводнения. В течении сухого сезона уровень грунтовых вод постепенно опускается до зоны дезинтеграции коренных пород.

Верхняя часть ЛКВ сложена в основном минералами свободных оксидов и гидроксидов железа и алюминия. Эту часть можно относить к собственно латеритному покрову. При наличии бокситов этот покров назван бокситоносным латеритным покровом.

При прочих равных условиях (климатических, тектонических, геоморфологических, гидрогеологических) и продолжительности для особенностей строения и состава бокситоносных латеритных покровов имеет очень важное значение материнский субстрат, по которому происходило латеритное выветривание.

Материнским субстратом в рассматриваемом районе являются алевро-аргиллиты свиты Фаро девона и долериты и конго-диабазы мезозойской трапповой формации, а также фрагментарно сохранившиеся континентальные водноосадочные отложения серии Сангареди. В соответствии с этим в районе выделяются:

• классические латеритные бокситоносные покровы сформировавшиеся по коренным породам;
• осадочно-латеритные покровы, образование которых произошло по осадочным рыхлым континентальным отложениям серии Сангареди;
• инфильтрационно-метасоматические бокситы и сопутствующие породы, образовавшиеся под отложениями серии Сангареди благодаря повышенному по интенсивности перераспределению вещества в профиле выветривания.

Бокситоносные классические латеритные покровы образовавшиеся по коренным породам.

В вертикальном разрезе ЛКВ бокситы приурочены только к собственно латеритному покрову, выше горизонта глин и зоны обводнения в сезон дождей.

Внутри классического латеритного покрова бокситы приурочены в основном к его средней части. На фигуре 9 (а,б) в качестве примера приведены два классических вертикальных разреза бокситоносных кор выветривания.

Характерно, что между бокситами и залегающими ниже глинами литомаржа повсеместно фиксируется горизонт железистых латеритов. Режимные гидрогеологические наблюдения на нескольких месторождениях региона показали, что эта часть профиля выветривания совпадает с гидрогеологической зоной колебания зеркала грунтовых вод в сезон дождей. В пределах этой зоны от дождя к дождю то поднимается по опускается уровень грунтовых вод. Статистически он наибольшее время находится в средней части.

Состав латеритных пород в этой зоне меняется от глинисто-железистых с глиноземом в нижней части к глинозем-железистым в верхней. Внутри этой зоны очень часто образуются плиты и линзы высокожелезистых крепких пород, получивших название [2] ферриплантитов.

Изученный на изоволюметрической основе баланс вещества показывает очень существенный привнос (абсолютное накопление) железа в среднем в 2-4 раза по сравнению с исходным количеством железа в материнских породах. В ферриплантитах привнос вещества оцениевается в 5-8 раз. Очевидно, что в зоне колебания уровня грунтовых вод геохимическую

Рис. 9 - Разрез классической латеритной коры выветривания (а – по алевро-аргиллитам девона, свита Фаро, б – по долеритам мезозойской трапповой формации)

1 – зоны ожелезнения; 2 – жилы железистых латеритов; 3 – бокситы псевдоморфные по долеритам; 4 – бокситы сильногелефициррованные псевдоморфные по долеритам; 5 – бокситы слабогелефициррованные псевдоморфные по долеритам; 6 - бокситы гелефициррованные псевдоморфные по алевро-аргиллитам; 7 - бокситы гелефициррованные псевдоморфные по алевро-аргиллитам; 8 – бокситы гелефицированные по кварцевым песчаникам; 9 – бокситы сильногелефицированные псевдоморфные по алевро-песчаникам; 10 – бокситы гелеморфные массивные по алевро-аргиллитам; 11 - бокситы гелеморфные массивные по долеритам; 12 – бокситы гравеллитовые и гравеллит-песчаниковидные по отложениям серии Сангареди; 13 - бокситы гравеллит-песчаниковидные гелефицированные по отложениям серии Сангареди; 14 - бокситы конгломерат-гравеллитовые гелефицированные по отложениям серии Сангареди; 15 – бокситы гравеллит-конгломерат-брекчиевидные по отложениям серии Сангареди; 16 – бокситы гравеллитовые гелефицированные по отложениям серии Сангареди; 17 - бокситы конгломерат-гравеллитовые гелефицированные по отложениям серии Сангареди с кластогенным кварцем; 18 – бокситы гелеморфные с реликтовыми участками бокситов гравеллитовых по отложениям серии Сангареди; 19 – бокситы гелеморфные афанитовые и пористые по отложениям серии Сангареди; 20 – бокситы гелеморфные оолитовые по отложениям серии Сангареди; 21 - бокситы слабогелефицированные низкокачественные псевдоморфные по алевро-аргиллитам; 22 – железистые пизолиты; 23 - ферриплантиты красные и табачно-желтые; 24 - железистые латериты переходной зоны по алевро-аргиллитам; 25 - железистые латериты по кварцевым песчаникам; 26 - железистые латериты переходной зоны по долеритам; 27 – латериты железистые псевдоморфные по алевро-песчаникам; 28 - железистые латериты с глинистыми гнездами по долеритам; 29 -  железистые латериты с глинистыми гнездами по алевро-песчаникам; 30 – породы переходной зоны по долеритам; 31 – породы переходной зоны по породам девона; 32 - глины каолинитовые белые, серовато-белые и розовые псевдоморфные по алевро-аргиллитам; 33 - глины каолинитовые псевдоморфные по долеритам; 34 - - глины каолинитовые пестроцветные псевдоморфные по долеритам; 35 - глины каолинитовые псевдоморфные по породам девона; 36 – глины гидрослюдисто-каолинитовые псевдоморфные по алевро-песчаникам; 37 - глины полиминеральные монтмориллонит-каолинитовые пестроцветные аподолеритовые; 38 - сапролит гидрослюдистый псевдоморфный по алевро-аргиллитам; 39 – алевро-песчаник оглиненный; 40 – долерит.

обстановку следует рассматривать как окислительную, благодаря которой и происходит накопление Fe³⁺ в форме гетита и реже гематита.

В этой зоне снизу вверх практически происходит латеритизация – окончательная очистка от кремнезема и замещение каолинита минералами железа и глинозема.

В самой верхней части зоны колебания уровня грунтовых вод железистые латериты начинают замещаться светлым глиноземистым веществом.

Горизонт бокситов располагается в профиле выветривания над нижними железистыми латеритами и ферриплантитами и пространственно совпадает с гидрогеологической зоной инфильтрации в сезон дождей, то есть без постоянного обводнения. Лишь в особо интенсивные ливни зеркало грунтовых вод может подниматься почти до дневной поверхности, но, как правило, в течении часа опускается к зоне колебания уровня грунтовых вод в коре выветривания.

Бокситы в нижней части горизонта – зоны обычно имеют более качественный, менее железистый состав и светлую окраску.

Вверх по разрезу содержание железа увеличивается и зачастую в самой верхней подпочвенной части мощностью 1,5-3 метра бокситы сменяются крепкими высокожелезистыми латеритами – так называемой железистой кирасой.

Важно отметить, что в зоне инфильтрации профиля выветривания наблюдается зональность в составе подземной атмосферы. Проведенный мониторинг [3] позволил точно определить состав газа в разных частях зоны.

В самой нижней части (над зеркалом грунтовых вод) после очередного дождя накапливается углекислый газ, максимальная концентрация которого может достичь 12-14%. Соответственно, содержание кислорода падает до 5-6%, то есть в зоне гипергенеза создается локальная восставновительная геохимическая обстановка. В связи с этим замещение здесь железа минералами глинозема выглядит вполне логично.

Выше по разрезу статистически количество CO₂ в подземной атмосфере уменьшается, а О₂ – увеличивается приближаясь к нормальным атмосферным значениям у поверхности. Соответствено бокситы становятся более красноцветными или даже сменяются железистой кирасой.

На фигуре 9 приведены два разреза латеритной бокситоносной коры выветривания (ЛБКВ) с диаграммами изменения содержаний главных породообразующих компонентов. Такую направленность изменений химического сотава пород в профиле латеритного выветриавания следует отнести к прямой класической геохимической зональности.

На фоне сохранения текстурных признаков материнского субстрата в продуктах латеритного выветривания направленность выноса и привноса (перераспределения) вещества в профиле выветривания соответствует гипергенной инфильтрационной метасоматической зональности.

В таблице 2 на базе обобщения нескольких десятков полных пересечений ЛБКВ приведены средние содуржания породообразующих компонентов в горизонтах-зонах профиля выветривания. Кроме этого проведен пересчет на абсолютные количества вещества (кг/м³) с учетом объемных масс пород и рассчитаны коэффициенты концентрации (К_к) компонентов в каждой вышележащей зоне по отношению к нижележащей.

Такой подход к анализу перераспределения вещества по профилю выветривания соответствует методике анализа последовательности формирования инфильтрационной метасоматической зональности [4, 5, 6] и позволяет понять геохимическую направленность процессов при метасоматических замещениях.

Как видно из результатов этих расчетов в фронтальной зоне (при формировании по материнскому субстрату полиминеральных глин – сапролита) происходит разложение исходных алюмосиликатов, вынос кремнезема, щелочных и щелочноземельных компонентов и существенно е увеличение связанной воды – гидратирование.

Этот процесс еще более усиливается выше, при образовании каолинитовых глин и сопровождается некоторым увеличением абсолютного содержания Fe₂O₃ и Al₂O₃.

На фоне сохранения объема породы резко уменьшается его объемная масса, в основном за счет значителного выноса вещества и резкого увеличения пористости. Меняется и физическое состояние пород от каменистого к рыхло-пластичному.

При формированиее вышележащих железистых латеритов в зоне колебания зеркала грунтовых вод в целом по сравнению с каолинитовыми глинами происходит очень интенсивный привнос железа и заметный – алюминия. Имеет место активный железистый, а также алюминиевый метасоматоз на фоне практически полного (снизу вверх) выноса SiO₂.

В светлых бокситах в восстановительной обстановке, напротив, происходит очень активный вынос железа и накопление глинозема – алюминиевый метасоматоз.

Вверх по разрезу с увеличением О₂ в подземной атмосфере начинает накапливаться железо с образованием красных бокситов или даже железистых латеритов кирасы. Снова имеет место железистый метасоматоз.

В почве, которую следует рассматривать как тыловую зону метасоматической колонки, все минеральные фазы и элементы становятся метастабильными – происходит растворение (протаивание) латеритного покрова сверху. Соответственно внизу идет его наращивание.

Для классических латеритных покровов характерны в целом бокситы гиббситового состава низкого и реже среднего качества. В таблице 3 приведены данные подсчета средних содержаний по отдельным блокам или целым месторождениям района в латеритных покровах классического латеритного типа.

Таблица 2 - Изменения химического состава (в относительных % и в кг/м3) пород в профилях латеритного выветривания по алевро-аргиллитам и долеритам, и расчет привноса – вынос вещества (привнос – вынос вещества рассчитан по отношению к нижележащим породам)

Таблица 3 - Зависимость среднего химического состава бокситов от генетической принадлежности месторождений бокситов

Осадочно-латеритные бокситоносные покровы.

В отличие от латеритных покровов по коренным породам района, бокситоносные латеритные покровы, сформировавшиеся по континентальным отложениям серии Санграеди, резко отличаются по многим параметрам бокситов и сложенных ими рудных залежей.

В большинстве месторождений, где сохранились бокситы этого типа, в конкретных пересечениях отложения серии Сангареди на всю свою мощность превращены в бокситы высокого качеств. При этом текстурно-структурные особенности исходного материнского субстрата в основном сохраняются:

• Галечные и гравийно-галечные отложения превращены в конгломератовые и гравелит-конгломератовые бокситы. В них хорошо видно, что гравийно-галечный материал накапливался за счет разрушения и переотложения каменистых бокситов как классических латеритных (с реликтами полосчатости унаследованной от алевро-аргиллитов или мелкопористых массивных аподолеритовых) так и гелеморфных – сливных афанитовых или оолитовых.
• Песчаные и гравийно-песчаные отложения превращены в песчаниковидные бокситы или гравелит-бокситы.
• Пелитоморфные бокситы внутри разрезов бокситов с обломочными структурами образовались по осадочным глинам и илам, которые накапливались за счет глинистых горизонтов кор выветривания. Иногда (на месторождении Сангареди) они остаются рыхлыми глиноподобными с повышенными содержаниями SiO₂.

Все эти бокситы образовались в основном за счет материнского субстрата от разрушения и переотложения пород латеритных кор выветривания. На фигуре 10 показаны 4 разреза с различной мощностью осадочно-латеритных бокситов.

Подстилающие коренные породы ложа серии Сангареди, в зависимости от глубины залегания от дневной поверхности представлены:

• Либо железистыми латеритами типа ферриплантитов и ниже каолинитовыми и затем полиминеральными глинами;
• Либо бокситами с реликтами коренных пород (алевро-аргиллитов и долеритов); при этом в самой верхней своей части (при небольшой мощности осадочно латеритных бокситов) эти бокситы, как правило, более светлые гелефицированные более глиноземистые; вниз по разрезу они переходят в классические латеритные бокситы, затем сменяются латеритными и ферриплантитами переходной зоны и ниже горизонтом глин.

Диаграммы содержаний глинозема Al₂O₃, в том числе в моногидратной (Al₂O₃mono) форме показывают, что все осадочно-латеритные бокситы и подстилающие их гелеморфные бокситы отличаются очень высоким качеством и зачастую повышенным содержанием mono.

Столь резкое отличие качества этих бокситов от классических латеритных по коренному субстрату требует объяснения. Ранее высказывалось предположение [1, 6, 7] что в отложениях серии Сангареди в условиях проточного обводнения (речных долин и озер) при широком развитии растительности в биологически активной среде создавалась восстановительная геохимическая обставновка. В результате восстановления и выноса железа в этих отложениях резко увеличился железистый модуль () и их состав стал особенно благоприятный (с высоким содерджанием глинозема и низким железа) для образования по ним бокситов. Предполагалось также, что обломки бокситов скорее всего подвергнуться ресилификации.

На месторождении Сангареди (фиг. 5) сохранились максимальные мощности отложений этой серии.

При разведке нижних горизонтов на месторождении в понижениях ложа в основании отложений серии Сангареди были встречены светлые (маложелезистые) существенно глинитстые (каолинитовые) по составу породы с реликтовой текстурой и стуктурой галечников, гравийников и песков глинистых (фиг. 11).

В таблицах 4-7 приведены составные колонки по литотипам, которые показывают как изменялся химический состав от материнского осадочного переотложенного обеленного и ресилифицированного субстрата (галечников (табл. 4), гравийников (табл. 5), песков (табл. 6) и глин (табл. 7)) к бокситам экстра качества. При этом, если в верхних частях разрезов бокситы были в

Рис. 10 - Разрезы латеритных кор выветривания с осадочно-латеритными бокситами. (условные обозначения см. Фиг. 9)

 

восновном существенно гиббситовые, то в средних и нижних с повышенным (до 15-30%) содержанием моногидритного глинозема за счет бемита.

Рис. 11 - Ресилифицированния порода с реликтовой конгломерат-брекчиевой текстурой (каолинизированные обломки алевро-аргиллита (1) и ресилифицированная до каолинитовой глины галька (2) и гравий (3) бокситов)

Данные этих таблиц показывают, что по мере более интенсивного воздействия на латеритный субстрат процессов латеритного выветривания происходило разложение каолинита с выносом кремнезема и относительное и абсолютное накопление Al₂O₃ в том числе в форме моногидрата. Следовательно, бемит в данном случае не является только остаточным из переотложенного обломочного материала. Значительно большая его часть является новообразованной (до 120-300 кг/м³) – привнесенной. Резкий скачок – увеличение содержаний Al₂O_3mono происходит при трансформации глин бокситистых (с остатками бемита и гиббсита) в бокситы глинистые, в которых еще сохраняется до 5-15% SiO₂. Выше изменения незначительны. Но эти данные (табл. 4-7) характерны для нижних горизонтов бокситов месторождений района. В бокситах, которые залегают на поверхности, содержания Al₂O_3mono, как правило, не превышало 3% относительных или 60 кг/м³ абсолютных содержаний. Ранее мы [8] показывали, что концентрация моногидрата на месторождении Сангареди происходила на глубинах 15-25 метров от поверхности совпадая с зоной увлажнеия в профиле выветривания.

Таблица 4 - Изменения химического состава обеленных и ресилифицированных галечных отложений серии Сангареди в зависимости от интенсивности наложенной латеритизации

 

Фактические наблюдения показывают, что вверх по разрезу с интенсификацией промывного режима происходит перекристаллизация с замещением бемита гиббситом. Поэтому на большинстве месторождений, где мощность осадочно-латеритных бокситов не превышает 10-12 метров, высокие содержания Al₂O_3mono отмечаются нечасто. Как показано в таблице 3, месторождения или блоки, в пределах которых наблюдаются осадочно-латеритные бокситы относятся к объектам с наиболее высококачественными рудами, хотя и с в целом повышенными содержаниями Al₂O_3mono – бемита.

Таблица 5 - Изменения химического состава обеленных и ресилифицированных гравелитовых отложений серии Сангареди в зависимости от интенсивности наложенной латеритизации

  Латеритные покровы с инфильтрационно-метасоматическими бокситами.

Как было показано при характеристике латеритных покровов с осадочно-латеритными бокситами небольшой мощности (фиг. 10 а, г) под ними по коренным породам повсеместно образуются высокоглиноземистые светлые маложелезистые бокситы.

На многих месторождениях района картируются обширные участки, в пределах которых осадочно-латеритные бокситы уже срезаны эрозионно-денудационными процессами, но на поверхности развиты (сохранились) эти светлые высокоглиноземистые бокситы (фиг. 12).

Таблица 6 - Изменения химического состава обеленных и ресилифицированных песчаниковидных отложений серии Сангареди в зависимости от интенсивности наложенной латеритизации

Оценка баланса вещества на изоволюметрической основе показывает (в них Al₂O₃  до 1200-1250 кг/м³), что при формировании таких бокситов только привнос глинозема (абсолютное накопление) составляет до 800 кг/м³, то есть в 2 раза больше чем было в исходных коренных породах (порядка 400 кг/м³ Al₂O₃).

 Таблица 7 - Изменения химического состава обеленных и ресилифицированных глиноподобных отложений серии Сангареди в зависимости от интенсивности наложенной латеритизации

Столь мощное перераспределение вещества послужило причиной названия “инфильтрационно-метасоматические”. В любом пересечении бокситоносных латеритных покровов при анализе на изоволюметрической основе фиксируются перераспределения вещества, но в занчительно меньших масштабах. Следует подчеркнуть, что инфильтрационно-метасоматические бокситы образовались только в пространственной связи с латеритизацией эпигенетически измененных (обеленных) отложений серии Сангареди.

Вполне очевидно, что инфильтрационно-метасоматические бокситы образовывались по также обеленным (под отложениями серии Сангареди) коренным породам.

На приведенном разрезе через месторождение Силидару (фиг. 13) хорошо видно, что гелеморфные (инфильтрационно-метасоматические бокситы) слагают выступы коренных пород в ложе отложений серии Сангареди, из которых более интенсивно было вынесено железо.

В колонках с инфильтрационно-метасоматическими бокситами (фиг. 12) диаграмма изменения содержаний главных породообразующих компонентов, показывает “обратную” (по сравнению с класическим бокситоносным покровом) геохимическую зональность в пределах латеритных покровов. Максимальные концентрации глинозема фиксируются в самой верхней части профиля, а ниже гелеморфные сильногелефицированные бокситы сменяются менее гелефицированными или даже классическими латеритными. При этом зачастую в гелеморфных бокситах отмечается повышенное содержание Al₂O₃mono.

В то же время нижняя часть профиля ЛКВ полностью аналогична таковой для классических латеритных бокситоносных покровов. Также под бокситами в зоне колебания зеркала грунтовых вод образуется горизонт железистых латеритов, который ниже сменяется существенно каолинитовыми глинами, а затем полиминеральными.

Иногда элементы “прямой” латеритной зональности проявляются в верхней части гелеморфных бокситов, где за счет ожелезнения в подпочвенной части в самых верхних (1-2 реже 3 метра) бокситах в валовых пробах содержание железа увеличивается, а глинозема – падает. Геохимические тенденции классического латеритного выветривания накладываются на “откопанные” инфильтрационно-метасоматические бокситы, которые образовывались под осадочно-латеритными бокситами.

Рис. 12 - Разрезы латеритной коры выветривания с инфильтрационно-метасоматическими бокситами (а- по алевро-аргиллитам девона, б - по долеритам). (условные обозначения см. Фиг. 9)

 

Рудные блоки инфильтрационно-метасоматических бокситов представляют собою высококачественное сырье экспортного качества (табл. 3). Но во многих объектах из-за повышенного содержания Al₂O_3mono (более 3%) металлургический передел осуществляется по высокотемпературной схеме (235°C и выше).

Как показано в таблице 3 месторождения и рудные блоки, в которых преобладают бокситы классического латеритного класса, образовавшиеся in situ по коренным породам, в отличие от осадочно-латеритных и инфильтрационно-метасоматических, следует относить к сырьевым объектам для обеспечения местных глиноземных заводов. Хотя эти бокситы, как правило, низкого и реже среднего качества, но за счет невысокого содержания моногидрата алюминия (как правило ниже 2,5-3%), их металлургический передел для получения глинозема осуществляется по среднетемпературной (t – 143-150 °C) схеме.

Рис. 13 - Геологические разрезы реконструкции строения отложений серии Сангареди и и рельефа их ложа в центральной (а) и южной (б) частях месторождения N'Dangara. (в) - расположение профилей на плане месторождения.

1-6 - фации отложений серии Сангареди (a-преобразованные в бокситы и сохранившиеся к настящему времени; б-размытые, предпологаемые): 1-пелитоморфные с редкими линзами песков, 2-песчаные, 3-гравийно-песчаные, 4-гравийные, 5-гравийно-галечные, 6-обломочные пролювиально-аллювиальные; 7-коренные породы ложа (а-сохранившиеся, б-размытые); 8-обеленные коренные породы ложа (a-сохранившиеся, б-размытые); 9-ступенчатый рельеф ложа отложений серии Сангареди (a-сохранившийся, б-предпологаемый); 10-современный рельеф.

Заключение.

Главной особенностью бокситоносных латеритных покровов рассматриваемого района является наличие осадочно-латеритных образований и связанных с ними пространственно и генетически инфильтрационно-метасоматических бокситов.

Современное состояние бокситоносных латеритных покровов является результатом эволюции геологических и геоморфологических процессов неотектонического этапа в регионе.

Аллювиально-озерные отложения серии Сангареди, а также подстилающие коренные породы (особенно в местных выступах) претерпели в глеевой обстановке вынос железа, а также имела место ресилификация обломков бокситов. В результате этого на поверхности региона появился новый материнский субстрат суперблагоприятный для формирования по нему бокситов уникального качества. Начавшийся в позднем миоцене подъем территории привел к выводу из зоны обводнения этого субстрата и его латеритизации.

Эрозионно-денудационные процессы в плиоцене и плейстоцене срезали осадочно-латеритные и инфильтрационно-метасоматические бокситы обнажая классические латеритные или сами коренные породы.

В соответствии с этим составлена генетическая классификация бокситов и сопутствующих пород (табл. 8).

Таблица 8 - Литолого-генетическая классификация бокситов и сопутствующих пород

Литература

1. Мамедов В.И., Чаусов А.А., Канищев А.И. Этапы формирования уникальной бокситоносной серии Сангареди (провинция Фута Джалон-Мандинго, Западная Африка) // Геология рудных месторождений. - 2011, - т. 53, - № 3. - с. 203-229.
2. Mamedov V.I. The separation between Al and Fe the supergene zone as the determining factor of premium bauxite formation // Status of bauxite, alumina, aluminum, downstream products and future prospects. Materials XVI International Symposium ICSOBA-2005. Nagpur, India. - 2005. - p. 84 – 96.
3. Мамедов В.И., Воробьев С.А. Газовый режим бокситоносной латеритной коры выветривания (Гвинейская республика) // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. - 2011. - № 6. - c. 28-36.
4. Броневой В.А. Метасоматизм в зоне гипергенеза // Метасоматизм и рудообразование. М - 1975. –С.71-80.
5. Михайлов Б.М., Броневой В.А., Одокий Б.Н., Селиверстов Ю.П., Теняков В.А., Якушев В.М., Богатырев Б.А. Латеритные покровы современной тропической зоны Земли // Литология и полезные ископаемые. – 1981. - №4. - с. 85-100.
6. Мамедов В. И., Макстенек И. О., Сума Н.М.Л. Бокситоносная провинция Фута Джалон – Мандинго (Западная Африка) // Геология рудных месторождений. - 1985. - Т. XXYII. - № 2. - с. 72–82.
7. Mamedov V.I., Boufeev Y.V., Nikitine Y.A. Geologie de la republigue de Guinee. Min. des Mines et de la Geologie de la Rep. De Guinee; GEOPROSPECTS Ltd; Univ. d’Etat de Moscou Lomonossov (Fac. ) Conakry – Moscou: Aquarel, 2010. - 320 р.
8. Крятов Б.М., Прокофьев С.С., Макстенек И.О., Мамедов В.И., Хаин В.Е. Этапы тектонического развития и металлогенические особенности Запада Леоно-Либерийского щита (Западная Гвинея и Гвинея-Бисау) // Геотектоника. – 1985. - №6. – с. 43-61.
9. Мамедов В. И., Ануфриев А.А, Сума Н.М.Л. Особенности бокситоносной залежи Сангареди (Гвинейская Республика) // Известия вузов. Геология и разведка. - 1985. - № 4. - с. 38-47.

References

1. Mamedov V.I., Chausov A.A., Kanishhev A.I. Jetapy formirovanija unikal'noj boksitonosnoj serii Sangaredi (provincija Futa Dzhalon-Mandingo, Zapadnaja Afrika) // Geologija rudnyh mestorozhdenij. - 2011, - t. 53, - № 3. - s. 203-229.
2. Mamedov V.I. The separation between Al and Fe the supergene zone as the determining factor of premium bauxite formation // Status of bauxite, alumina, aluminum, downstream products and future prospects. Materials XVI International Symposium ICSOBA-2005. Nagpur, India. - 2005. - p. 84 – 96.
3. Mamedov V.I., Vorob'ev S.A. Gazovyj rezhim boksitonosnoj lateritnoj kory vyvetrivanija (Gvinejskaja respublika) // Vestnik Moskovskogo universiteta. Serija 4. Geologija. - 2011. - № 6. - c. 28-36.
4. Bronevoj V.A. Metasomatizm v zone gipergeneza // Metasomatizm i rudoobrazovanie. M - 1975. –S.71-80.
5. Mihaĭlov B.M., Bronevoĭ V.A., Odokiĭ B.N., Seliverstov Ju.P., Tenjakov V.A., Jakushev V.M., Bogatyrev B.A. Lateritnye pokrovy sovremennoĭ tropicheskoĭ zony Zemli // Litologija i poleznye iskopaemye. – 1981. - №4. - s. 85-100.
6. Mamedov V. I., Makstenek I. O., Suma N.M.L. Boksitonosnaja provincija Futa Dzhalon – Mandingo (Zapadnaja Afrika) // Geologija rudnyh mestorozhdenij. - 1985. - T. XXYII. - № 2. - s. 72–82.
7. Mamedov V.I., Boufeev Y.V., Nikitine Y.A. Geologie de la republigue de Guinee. Min. des Mines et de la Geologie de la Rep. De Guinee; GEOPROSPECTS Ltd; Univ. d’Etat de Moscou Lomonossov (Fac. ) Conakry – Moscou: Aquarel, 2010. - 320 р.
8. Krjatov B.M., Prokof'ev S.S., Makstenek I.O., Mamedov V.I., Hain V.E. Jetapy tektonicheskogo razvitija i metallogenicheskie osobennosti Zapada Leono-Liberijskogo shhita (Zapadnaja Gvineja i Gvineja-Bisau) // Geotektonika. – 1985. - №6. – s. 43-61.
9. Mamedov V. I., Anufriev A.A, Suma N.M.L. Osobennosti boksitonosnoj zalezhi Sangaredi (Gvinejskaja Respublika) // Izvestija vuzov. Geologija i razvedka. - 1985. - № 4. - s. 38-47.