» » Общие закономерности размещения титаномагнетитов
03.02.2015

Исследование указанных закономерностей было начато И.И. Малышевым еще в 50-х годах. Затем они были дополнены в работах других советских авторов. В настоящем обобщении делается попытка классификации титаноносных магматических формаций по тектонической приуроченности, показаны особенности титаномагнетитовых руд в различных тектонических структурах и соотношение запасов в них по различным формационным типам интрузивов, а также показана связь титаномагнетитовых месторождений с размещением основных и ультраосновных интрузивов.
Для определенных тектонических структур и этапов их развития характерны группы магматических рудоносных формаций со своеобразными титаномагнетитовыми месторожениями. Для протогеосинклинального этапа развития древних платформ характерны габбровая и ее метаморфизованный аналог габбро-амфиболитовая формации; часть интрузивов - формации автономных анортозитов. Для них типичны крутопадающие линзовидные интрузивы с богатыми ильменит-титаномагнетитовыми, иногда ильменит-магнетитовыми (месторождения Отанмаки, Новоселковское) рудами. Последние образуются при метаморфизме в амфиболитовой и эпидотамфиболитовой фациях первичных собственно титаномагнетитовых или ильменит-титаномагнетитовых руд. Форма рудных тел линзообразная или пластообразная, соответствующая общей ориентировке интрузивов.
К субплатформенному этапу развития древних платформ относится подавляющая масса автономных, преимущественно субгоризонтально залегающих плутонов анортозитов по юго-восточной окраине Канадского щита, в Норвегии и на Украине, а также габбро-щелочная формация. В анортозитах заключены крупные месторождения богатых гематито-ильменитовых руд - Аллард Лейк, Телнес и титаномагнетит-ильменитовых руд - Сэнфорд Лейк. Такая существенно титановая специализация ряда этих плутонов отличает их от автономных анортозитов протогеосинклинального этапа (джугджурский тип), для которых характерны ильменит-титаномагнетитовые руды.
Этап активизации древних платформ отличается развитием щелочно-ультраосновной формации с интрузивами центрального типа и формации расслоенных интрузивов основных и ультраосновных пород бушвельдского типа. Первая содержит бедновкрапленные перовскито-титаномагнетитовые руды. Вторая характеризуется крупными месторождениями богатых ильменит-титано магнетитовых руд (с небольшим относительным количеством ильменита), содержащих высокованадистый (более 1% V2O5) титаномагнетит. Эти месторождения являются крупнейшим источником ванадия за рубежом. В породах этой формации нередко присутствуют также платиновые, медные и медно-никелевые руды.
На территории позднепротерозойских и фанерозойских складчатых областей, окружающих докембрийские древние платформы, выделяются по своему режиму развития геосинклинальные прогибы и срединные массивы, для которых имеются различия в железорудной специализации. Эти структуры также различаются и типами приуроченных к ним титаномагнетитовых месторождений.
Общие закономерности размещения титаномагнетитов

Общие закономерности размещения титаномагнетитов

Наиболее обширная группа месторождений связана с магматическими формациями эвгеосинклинального этапа развития прогибов. Для рудовмещающих интрузивов этого этапа характерны линзовидные, сильно вытянутые вдоль тектонических структур формы и крутое падение. Рудные тела в габброидных массивах также имеют согласную линзовидную и пластообразную форму, а в ультраосновных их дифференциатах образуют структуры типа брахисинклиналей. Здесь выделяются низко титанистая дунитпироксенит-габбровая формация качканарского типа и группа высокотитанистых формаций — габбровая и габбро-амфиболитовая, габбро-пироксенитовая и др. Для первой характерны бедновкрапленные низкотитанистые собственно титаномагнетитовые руды, приуроченные к ультраосновным породам. Во второй группе наряду с количественно преобладающими вкрапленными ильменит-титаномагнетитовыми рудами в некоторых месторождениях имеются богатые руды, а в зонах их метаморфизма — руды ильменит-магнетитового состава.
В пределах срединных массивов титаноносными являются некоторые формации воронкообразных расслоенных существенно габбровых интрузивов. В них преобладают вкрапленные ильменит-титаномагнетитовые руды, образующие чашеобразные пластообразные тела в соответствии с концентрически-зональным строением массивов. В некоторых единичных массивах имеются также и богатые руды промышленных масштабов.
В зарубежных странах основная масса титаномагнетитовых месторождений приходится на платформенные области, содержащие около 70% общих их запасов. Хотя за рубежом месторождения в складчатых областях и немногочисленны, но по запасам руд составляют все же заметную долю — 33% (месторождения Юго-Восточной Аляски). В нашей стране количество титаномагнетитовых месторождений обеих групп примерно одинаковое, но по суммарным запасам несколько преобладают месторождения в складчатых областях, причем подавляющая часть последних находится в пределах складчатого обрамления южной окраины Сибирской платформы и на Урале. Иное соотношение отмечается для богатых руд. За рубежом все они сосредоточены исключительно на докембрийских платформах, а в нашей стране к последним приурочено около 85% богатых руд.
По формационному типу рудовмещающих интрузивов за рубежом наиболее существенная часть запасов руд приходится на формации дунитпироксенит-габбровую (качканарский тип в месторождениях Юго-Восточной Аляски) - 33%, автономных анортозитов - 30%, платформенную формацию ультрабазит-базитовых расслоенных интрузивов (бушвельдский тип) — 24% и в меньшем количестве - 13% — на протогеосинсклинальные, существенно габбровые формации. Из них на первую приходится (в мас. %): V2O5 - 25; TiO2 - 5; Feобщ. - 32; на вторую: V2O5 - 15; TiO2 - 55; Feобщ. - 33; на третью: V2O5 - 45; TiO2 - 27; Feобщ. - 22 и на четвертые: V2O5 - 15; TiO2 - 13; Feобщ. - 13 от общих запасов компонентов в титаномагнетитовых месторожденях. Наиболее легкообогатимые руды, содержащиеся в некоторых из субплатформенных анортозитовых плутонов (Аллард Лейк в Канаде, Ана Сира в Норвегии и др.), а в габбровых метаморфизованных массивах ильменит-магнетитовые (Отан-маки в Финляндии) количественно составляют не более нескольких процентов от общих запасов руд.
В нашей стране титаномагнетитовое оруденение распределено примерно в равном соотношении между формациями дунит-пироксенит-габбровой — 22%, автономных анортозитов - 15%, щелочно-ультраосновных пород -20% и группы формаций расслоенных габброидных интрузивов на срединных массивах (патынского типа) - 27%. Меньшее количество руд заключено в группе эвгеосинклинальных, существенно габбровых формаций байкальского тектонического цикла — 9% и в платформенной формации расслоенных интрузивов (чинейского типа) - 6%. Из них в первой в метаморфизованных габброидах имеются ильменит-магнетитовые руды, количество которых, так же как и за рубежом, менее 1% от общих запасов.
По возрасту большая часть титаномагнетитовых месторождений мира относится к докембрийским, меньшая — к палеозойским и еще меньшая — к мезозойским. Соотношение общих запасов руд в них соответственно равно для зарубежных стран 70, 0 и 30%, а для России 30, 60 и 10%. Богатые руды за рубежом приурочены исключительно к докембрийским рудоносным массивам, а в нашей стране около 90% их общих запасов сосредоточено в докембрийских и 10% в палеозойских массивах. В мезозойских интрузивах богатые руды отсутствуют. Для интрузивных массивов различного возраста характерны изменения в приуроченности руд к основным и ультраосновным их разностям. Это выражается в том, что в докембрийских интрузивах не встречается титаномагнетитовых месторождений, связанных с ультраосновными породами, тогда как с палеозойскими ультраосновными породами ассоциируют крупные месторождения (Качканарское и др.), а в мезозойских тип оруденения в ультраосновных породах является главным (месторождения Юго-Восточной Аляски и месторождения в щелочно-ультраосновных массивах).
Характерная особенность в размещении титаномагнетитовых месторождений — их тесная связь с зонами земной коры, имеющими повышенную концентрацию основных и ультраосновых интрузивов. Для более детального изучения этой связи нами на основе предложенных принципов количественного геологического и металлогенического районирования складчатых областей составлена схема плотности распределения основных и ультраосновных интрузивов (кроме траппов) на территории материков. Изолиниями выделены участки с суммарной площадью интрузивов до 2000, от 2000 до 4000 и более 4000 км2 на 10000 км2 территории. Причем нулевая изолиния соответствует выбранному масштабу карт, поскольку за ее пределами, несомненно, также имеются основные и ультраосновные интрузивы, но размеры их тел настолько незначительны, что они не отражены на картах соответствующего масштаба. Из-за небольших размеров общая удельная площадь интрузивов также гораздо меньше, чем площади, оконтуренные выбранными изолиниями.
Методика подсчета заключалась в следующем. Контуры интрузивов выносились на кальку с нанесенной на ней прямоугольной сеткой с размером ячеек, соответствующих площади 10000 км2 (для карт масштаба 1:5 000000 размер ячеек 2X2 см). В пределах каждой ячейки подсчитывалась площадь выходов на поверхность основных и ультраосновных интрузивов. Для этой цели и использовался передвижной шаблон этой ячейки, расчерченный на более мелкие деления. Результаты подсчетов относились к точке, поставленной в центре каждой ячейки. Затем строились изолинии равных площадей.
Анализ рис. 1 показывает, что все группы наиболее значительных месторождений располагаются в пределах зон с повышенной насыщенностью земной коры основными и ультраосновными интрузивами. Это в первую очередь юго-восточная часть Канадского щита, юг Африки, Балтийский щит, Урал и южное складчатое обрамление Сибирской платформы. Исключение составляет северо-западная часть Африки, где при очень высокой концентрации основных и ультраосновных интрузивов известны только небольшие по размерам титано-магнетитовые месторождения. Однако это может быть связано со слабой изученностью данного района, в котором также возможно выявление крупных месторождений.
Территория докембрийских платформ обладает наиболее высокой концентрацией основных и ультраосновных интрузивов, позднепротерозойско-палеозойские складчатые области — меньшей и мезозой-кайнозойские — еще менее значительной. Эти тектонические структуры различаются, кроме того, по характеру магматизма, с которым связано титаномагнетитовое оруденение. На докембрийских платформах количественно преобладают докембрийские рудоносные интрузивы, в палеозойских складчатых зонах — палеозойские, а в мезозойских и кайнозойских — соответственно мезозойские и кайнозойские рудоносные интрузивы. Однако если на платформах бывают широко представлены также рудоносные интрузивы палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста, то в складчатых областях возрастной диапазон интрузивов обычно ограничивается возрастом самой складчатой структуры. В соответствии с большой разновозрастностью магматизма на древних платформах в них главные типы рудоносных интрузивов — разновозрастные интрузивы: докембрийские анортозитовые плутоны и ультрабазит-базитовые расслоенные интрузивы, палеозойские и мезозойские интрузивы формации щелочно-ультраосновных пород. В палеозойских складчатых областях рудоносными являются палеозойские крутопадающие линзообразные базитовые или ультрабазит-базитовые массивы и воронкообразные расслоенные базитовые интрузивы. В мезозойских структурах оруденение приурочено к мезозойским дифференцированным базит-ультрабазитовым комплексам.
С плотностью распределения интрузивов основного и ультраосновного состава связано не только общее размещение титаномагнетитовых месторождений, но также и распределение запасов богатых руд в них. Как отмечалось выше, подавляющая масса богатых руд сосредоточена на докембрийских платформах, которые обычно обладают наиболее высокой плотностью распределения этих интрузивов. В позднепротерозойско-палеозойских складчатых поясах с меньшей концентрацией интрузивов количества богатых руд значительно меньше, а в мезозой-кайнозойских поясах они почти отсутствуют. Следует отметить, что сходные закономерности в размещении характерны и для железных руд легкообогатимых и богатых типов, большая часть запасов которых сосредоточена на древних платформах.
Причина различия в насыщенности основными и ультраосновными интрузивами отмеченных тектонических структур — специфика магматизма в период формирования каждой из них. Одним из объяснений может служить также различие в эрозионных срезах этих структур. Если древние платформы длительное время были областями поднятия и подвергались интенсивной денудации, то более молодые складчатые структуры испытали это в меньшей степени. Поэтому на платформах сейчас обнажаются более глубокие срезы тех протогеосинклинальных областей, которые здесь существовали в докембрийское время и консолидация которых привела к образованию платформ. Это подтверждается меньшей толщиной в них гранитного слоя земной коры по сравнению со складчатыми областями. Такое различие в уровнях эрозионного среза может объяснить причину возрастания насыщенности земной коры основными и ультраосновными интрузивами от более молодых складчатых зон к более древним зонам и докембрийским платформам, а также некоторые особенности в них интрузивного магматизма.
Наряду с отмеченной глобальной связью титаномагнетитовых месторождений с зонами максимальной насыщенности основными и ультраосновными интрузивами эту закономерность можно проследить в более локальном масштабе на примере юга Сибири и Дальнего Востока для Монголо-Охотской складчатой области. На рис. 2 составлена в изолиниях схема плотностного распределения домезозойских основных и ультраосновных интрузивов и показано размещение имеющихся здесь титаномагнетитовых месторождений и рудопроявлений.
Общие закономерности размещения титаномагнетитов

Подавляющее количество месторождений и рудопроявлений располагается в пределах зон с повышенной концентрацией основных и ультраосновных интрузивов. Титаномагнетитовые месторождения в большинстве своем располагаются в пределах или в непосредственной близости от участков с наибольшей плотностью интрузивов. Кажущимся исключением в этом отношении является группа месторождений к востоку от оз. Байкал, которые расположены на некотором удалении от максимумов концентрации интрузивов. Рудоносные интрузивы, с которыми связаны эти месторождения, встречаются обычно в виде крупных ксенолитов среди громадных полей более поздних по отношению к ним гранитов. Поэтому меньшее количество здесь основных и ультраосновных интрузивов может быть объяснено поглощением или перекрытием их более молодыми гранитами, так что на современный эрозионный срез выходит только их небольшая часть.
С развитием основных и ультраосновных интрузивов связано повышение плотности земной коры. Поэтому для выявления их концентраций могут использоваться геофизические исследования.
Между запасами руд отдельных титаномагнетитовых месторождений и размерами вмещающих их интрузивов прослеживается некоторая связь, что показано для главнейших месторождений мира. Наиболее крупные из них чаще всего приурочены к наиболее крупным интрузивам.
Главная причина пространственной связи титаномагнетитовых месторождений с зонами высокой концентрации основных и ультраосновных интрузивов та, что более значительные объемы внедряющейся магмы благоприятствуют более полной ее дифференциации с разделением компонентов, в том числе с обособлением титаномагнетитовых руд. Как правило, в зонах наиболее высокой насыщенности земной коры основными и ультраосновными интрузивами встречаются наиболее крупные по размерам их плутоны. В крупных магматических резервуарах дифференциация идет наиболее полно с возрастанием в некоторых их участках концентрации железа и титана. Практически это подтверждается значительным количеством контрастных дифференциатов почти во всех крупнейших габброидных и анортозитовых плутонах. Рудообразование может также стимулироваться наличием в первичном расплаве или ассимиляцией из вмещающих пород компонентов, которые способствуют ферритизации расплавов. В ходе тектонических подвижек в связи с определенными этапами развития структур обогащенные рудными компонентами расплавы могут внедряться в вышележащие горизонты в виде меньших по размерам тел и дифференцироваться здесь уже в форме самостоятельных рудоносных интрузий с повышенным средневзвешенным содержанием железа и титана.
Таким образом, в региональном масштабе размещение, типы и размеры титаномагнетитовых месторождений контролируются зонами повышенной плотности распределения основных и ультраосновных интрузивов в земной коре, определенными тектоническими структурами и этапами их развития.
Для титаномагнетитовых месторождений характерна тесная пространственная связь с зонами высокой концентрации основных и ультраосновных интрузивов в земной коре. Причем наиболее крупные месторождения приурочены обычно к участкам с наибольшей плотностью их распределения и к наиболее крупным интрузивам.
Подавляющая масса богатых руд в титаномагнетитовых месторождениях сосредоточена на территории докембрийских платформ, а в окружающих их геосинклинальных областях количество богатых руд гораздо меньше. Однако общее количество руд, включая бедновкрапленные, в геосинклинальных областях только несколько меньше, чем на платформах, а по некоторым районам даже превышает их.
Железо-ванадиевые низкотитанистые бедные руды качканарского типа сосредоточены в эвгеосинклинальных складчатых областях палеозойского и мезозойского возраста. Запасы руд в них составляют в нашей стране и за рубежом около 22-33% от общемировых.
Месторождения титановых руд ильменитового и гемоильменитового состава приурочены к некоторым массивам субплатформенных разностей автономных анортозитов. Их относительное количество не превышает нескольких процентов от общих запасов руд в месторождениях.
Наиболее благоприятные для технологической переработки железо-титано-ванадиевые руды ильменит-магнетитового состава приурочены к габбро-амфиболитовой формации протогеосинклинальных и эвгеосинклинальных этапов развития докембрийских тектонических структур. Их образование обусловлено региональным или контактовым метаморфизмом ильменит-титаномагнетитовых или собственно титаномагнетитовых руд. Запасы этих руд не превышают 1—2% от общих запасов титаномагнетитовых руд как в нашей стране, так и за рубежом.
Железо-титано-ванадиевые руды ильменит-титаномагнетитового и собственно титаномагнетитового состава (включая перовскит и рутилсодержащие) с высоко- и среднетитанистым (от 4 до 20% TiO2) титаномагнетитом, для которых еще не решена проблема их полного комплексного использования, широко встречаются в подавляющем большинстве титаноносных магматических формаций в пределах разнообразных тектонических структур. Общие запасы их в несколько раз превышают запасы всех остальных типов руд вместе взятых как в нашей стране, так и за рубежом.