FACIES OF ORE-HOSTING SEDIMENTS OF BAKCHAR IRON ORE OCCURRENCE (TOMSK REGION)

Рудмин М.А.

Аспирант, Томский политехнический университет

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 13-05-98045.

ФАЦИИ РУДОВМЕЩАЮЩИХ ОТЛОЖЕНИЙ БАКЧАРСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО ПРОЯВЛЕНИЯ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Аннотация

Установлено, что рыхлые руды Бакчарского железорудного проявления, разработка которых возможна методом скважинной гидродобычи, приурочены к фации оолитовых песков. Полученные данные предлагается использовать при прогнозировании перспективных для гидродобычи руд и дифференциации осадочных отложений, вмещающих оолитовые железные руды.

Ключевые слова: Бакчарское железорудное проявление, Западно-Сибирский железорудный бассейн, оолитовые руды, фации.

Rudmin M.A.

Postgraduate student, Tomsk Polytechnic University

FACIES OF ORE-HOSTING SEDIMENTS OF BAKCHAR IRON ORE OCCURRENCE (TOMSK REGION)

Abstract

It is found that friable iron ore of Bakchar occurence, which is possible to develop by hydraulic borehole mining, is confined to oolitic sands facies. The obtained data could be used to predict the perspective ore gorizonts for hydraulic mining and differentiate sediments containing oolitic iron ore.

Keywords: Bakchar iron ore occurrence, West Siberian iron ore basin, oolitic ore, facies.

Бакчарское железорудное проявление расположено в юго-восточной части Западно-Сибирского железорудного бассейна. В административном отношении оно находится в 200 км от г. Томска на северо-запад. Проявления железа в Западно-Сибирском железорудном бассейне прослежены в полосе шириной 150 км и протяженностью около 2000 км (от бассейнов рек Турухан, Большая Хета на северо-востоке до истоков р. Омь на юго-западе). Общая площадь бассейна составляет 300000 км², в том числе на территории Томской области около 80000 км². Общие прогнозные запасы железных руд бассейна с содержанием железа более 30 % оцениваются в 400 млрд т, что позволяет считать его крупнейшей железорудной провинцией мира [1].

Железоносные отложения Бакчарского рудопроявления представлены типичными осадками прибрежно-морских фаций – гравелитами, оолитовыми рудами, песчаниками, алевролитами и глинами. Оолитовые железные руды характеризуются в основном оолитами гетит-гидрогетитового состава и относятся к трем горизонтам (снизу вверх): нарымскому, колпашевскому и бакчарскому [2, 3]. Рудные горизонты залегают в соответствующих свитах: бакчарский горизонт приурочен к подошве люллинворской свиты, колпашевский – к ганькинской свите, нарымский – к кровле ипатовской свиты [3].

В настоящее время появились новые технологии (скважинная гидродобыча (СГД)), которые позволяют считать освоение Бакчарских железных руд перспективным. Проблема заключается в том, что данная технология не позволяет извлекать оолитовые железные руды в полном объеме. Из выделенных типов руд Бакчарского проявления [1–5] методом СГД возможно добывать только рыхлые оолитовые руды. Таким образом, в ближайшее время наибольший практический интерес представляет определенный природный тип руд, а именно «рыхлый».

Цель данной работы –, установить участки рудного поля, в пределах которых залегают «рыхлые» руды на основе фациального анализа.

В данной статье описываются результаты изучения литолого-фациальных особенностей рудовмещающих толщ рудопроявления. Для выяснения закономерностей распределения железных руд автор использовал фациальный анализ, одним из главных результатов которого являлось создание фациальных схем. Подобные схемы визуально отражают динамику изменения условий осадкообразования. В рамках поставленной задачи осуществлялся анализ стратиграфических колонок скважин, геологических разрезов, а также изучались работы предшественников [1–5], в сопровождении с оптическими исследованиями образцов бакчарских руд. Фациальные схемы создавались к определенным этапам развития рудной толщи.

По минеральному составу и текстурно-структурным особенностям на рудопроявлении были выделены следующие природные типы руд [1–5]:

• гидрогетитовая оолитовая рыхлая руда;
• гидрогетитовая оолитовая руда с сидеритовым цементом;
• гидрогетитовая оолитовая руда с хлорито-глинистым цементом;
• гидрогетитовая оолитовая руда с гидрослюдистым цементом;
• гидрогетитовая оолитовая руда с сидерит-хлоритовым цементом.

Основная масса руды этих типов характеризуется гидрогетитовыми оолитовыми агрегатами концентрически-зонального строения. Можно сделать вывод, что главное отличие между выделенными типами руд заключается в характере и составе цемента, что определяется фациальной обстановкой.

После проведенных наблюдений нами выделены следующие основные фации [6, 7] осадочных отложений рудной толщи (рис. 1), которым соответствуют определенные природные типы руд.

Фация пляжных отложений относится к группе литоральных фаций и характеризуется серыми, часто с зеленоватым оттенком, мелкозернистыми песками, алевритами и слабо сцементированными, мелкозернистыми, серыми песчаниками. Количество рудных оолитов в отложениях данной фации редко превышает 20 %. Фация оолитовых песков принадлежит к группе литоральных фаций, но в сравнении с предыдущей более отдалена от береговой линии. Главной отличительной особенностью этой фации является наличие разнозернистых, оолитовых песков черного, коричневато-черного цвета, которые последовательно переходят в слабо сцементированные мелко-, среднезернистые оолитовые песчаники с хлоритовым и глинистым цементом. Рудные оолиты данной фации характеризуются в основном ритмично-зональной структурой, а «затравками» (центральная часть зерна) в них служат мелкие терригенные обломки, гетитовые зёрна, сгустки глинистых минералов, хлорит. Фация песчано-алевритовых терригенных осадков относится к группе неритовых фаций и характеризуется средне-, слабосцементированными оолитовыми песчаниками с хлоритовым, гидрослюдистым, сидеритовым цементом, в большинстве случаев переслаиваются с маломощными зеленовато-серыми алевролитами и глинами. В кровле песчано-авлевритовой фации обычно встречаются маломощные (до 2 м) линзы гравелитов. Рудные оолиты данной фации характеризуются ритмично-зональной и однородной структурой, а «затравками» (центральная часть зерна) в них не только мелкие терригенные обломки, гетитовые зёрна, сгустки глинистых минералов, зёрна хлорита, но и сульфиды и оксиды железа (пирит, марказит, магнетит, ильменит), свидетельствующие о более восстановительной среде. Фация алевритистых глин принадлежит к группе неритовых фаций более высоких глубин и включает в себя слоистые, серые, часто с зеленоватым оттенком, глины, согласно переслаивающиеся с серыми алевролитами.

Фация оолитовых песков является переходной к гиполитори, т. е. к открыто морским отложениям мелководного шельфа и располагается в пределах изобаты 30…50 м [6]. Учитывая общий равнинный рельеф берега древнего мел-палеогенового моря [3], эта фациальная обстановка характеризуется слабой динамикой водной среды, переменной геохимической обстановкой (щелочность, окислительный потенциал и т. д.) [6] и является благоприятной для формирования концентрически-зональных оолитов, глинистых (монтмориллонита) и хлоритовых минералов. На приуроченность сыпучих гидрогетитовых руд к фации оолитовых песков указывают следующие их основные особенности: хорошая степень сортированности аллотигенного материала, постоянство гранулометрического состава (0,2…0,5 мм), практически полное отсутствие сидерита и глауконита, а также концентрически-зональное строение оолитовых зерен с гидрогетитовыми и кварцевыми концетрами. В более глубинных условиях образовывались лептохлорит-гидрогетитовые оолиты, в частых случаях со скрытокристаллическим строением, а также микрозерна сидерита и глауконита.

Как уже было установлено [3], на фоне общего морского режима Западно-Сибирского железорудного бассейна в мел-палеогеновое время, формирование каждого рудного горизонта происходило в трансгрессивно-регрессивный цикл. На основе этих условий в бакчарском и колпашевском горизонте отмечается постепенное фациальное замещение крепкосцементированных руд слабосцементированными и рыхлыми.

В результате изучения фактических материалов (керн скважин 2005–2013 гг.) нами были построены фациальные схемы (рис. 1) на площади Бакчарского рудопроявления для основных этапов формирования рудовмещающей толщи (кровли ипатовской, подошвы и кровли ганькинской, подошвы люллинворской свит).

В кровле ипатовской свиты (рис. 1, А; время формирования около 70–80 млн лет назад [3]) на всей площади рудопроявления были распространены фации песчано-алевритовых терригенных осадков (80 %) и алевритистых глин (20 %), что объясняет преобладание в нарымском рудном горизонте крепко сцементированных оолитовых руд с cидерит-хлоритовым цементом. В ганькинской свите (рис. 1, Б, В) преобладала фация песчано-алевритовых терригенных осадков (70 %), однако в кровле свиты среднесцементированные оолитовые песчаники переходят в слабосцементированные, что является следствием смены обстановки осадкообразования. Относительное преобладание фации оолитовых песков (32 %) в подошве люллинворской свиты (рис. 1, Г; время формирования около 50 млн лет [3]) обусловило наличие рыхлых оолитовых руд в нижней части бакчарского рудного горизонта.

Рис. 1. Фациальные схемы рудовмещающих отложений Бакчарского железорудного проявления: А – кровля ипатовской свиты; Б – подошва ганькинской свиты; В – кровля ганькинской свиты; Г – подошва люллинворской свиты; 1 – фация оолитовых песков; 2 – фация песчано-алевритовых осадков; 3 – фация алевритистых глин; 4 –предполагаемые фации; 5 – положение скважин на плане

При этом важно понимать, что сменяющие друг друга фации оолитовых песков и песчано-алевритовых терригенных осадков отвечают переходной морской обстановке (между литоральной и неритовой). Рудоотложение происходило в этой обстановке на фоне изменений pH от 4 до 7, при относительно слабой динамике водной среды, за счет чего формировались оолиты концентрически-зонального строения [3]. Фация оолитовых песков локализует слабосцементированные и сыпучие руды, фация песчано-алевритовых терригенных осадков – крепко- и среднесцементированные. Фация оолитовых песков распространена в восточной (южнее с. Бакчар) и западной (окрестности д. Полынянка) частях рудопроявления (рис. 1, Г), что позволяет считать эти области наиболее перспективными для разработки сыпучих гидрогетитовых руд.

В результате исследований были установлены фации рудовмещающей толщи и построены схемы, на которых отмечены площади распространения этих фаций в пределах Бакчарского железорудного проявления. Определена приуроченность известных природных типов руд к выявленным фациям. На основе гранулометрического и минерального состава, хорошей степени сортированности осадочного материала, концентрически-зонального строения оолитов сыпучие руды были отнесены к фации оолитовых песков. На построенных схемах показано, что фация оолитов песков имеет максимальное распространение в подошве люллинворской свиты и занимает восточную и западную часть рудопроявления. Это позволило наметить две наиболее перспективные области локализации рыхлых руд (восточную (южнее с. Бакчар) и западную (окрестности д. Полынянка)), пригодных для отработки методом скважинной гидродобычи.

Особенно практично рекомендуется использовать выделенные фации для прогнозирования осадочных железных руд на других площадях Западно-Сибирского железорудного бассейна, где имеются какие-либо фактические материалы (разрезы, колонки, построенные в 60-е годы прошлого века), но отсутствуют данные по содержанию железа.