Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Вещественный состав и геологические закономерности распространения пероксидных руд марганца в Западной Грузии

Диссертация

Автор: Авалиани, Марина Григорьевна

Заглавие: Вещественный состав и геологические закономерности распространения пероксидных руд марганца в Западной Грузии

Справка об оригинале: Авалиани, Марина Григорьевна. Вещественный состав и геологические закономерности распространения пероксидных руд марганца в Западной Грузии : диссертация ... кандидата геолого-минералогических наук : 04.00.14 Тбилиси, 1984 169 c. : 61 85-4/339

Физическое описание: 169 стр.

Выходные данные: Тбилиси, 1984






Содержание:

введение
ГЛАВА I КРАТКИЙ ОБЗОР МАРГАНЦЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И
ПРОЯВЛЕНИЙ ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ
ГЛАВА П ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ПЕРОКСВД-СОДЕРЖАЩЕГО ЧИАТУРСКОГО МАРГАНЦЕВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
21 Стратиграфия
22 Вулканизм
23 Тектоника
ГЛАВА Ш ТИПЫ И ФАЦИАЛЬШЙ АНАЛИЗ МАРГАНЦЕВЫХ РУД
ЧИАТУРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
31 Условия залегания, форма и строение рудного горизонта
32 Типы руд и их минеральный состав
33 Нерудные минералы
34 Фациальные изменения руд
ГЛАВА 1У ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
ПЕРОКСИДНЫХ РУД ЧИАТУРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
41 Диагенетические лероксидные руды
42 Гипергенные пероксидные руды
43 Условия формирования руд
44 Закономерности распространения
ГЛАВА У ПЕРОКСИДНОСТЬ ОСТАЛЬНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПРОЯВЛЕНИЙ ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ
51 Чхари-Аджаметское месторождение
52 Шкмерское месторождение
53 Квирильская марганцевая депрессия
54 Цхалтубо-Гегечкори-Цхакаевская группа рудолроявяений
55 Цедисское месторождение

Введение:
Пероксидными именуются такие марганцевые руды, из которых при существующих схемах обогащения получается концентрат с содержанием двуокиси марганца не ниже 72%, Пероксидные руды в Советском Союзе добываются в Грузии на Чиатурском месторождении марганца.
Актуальность проблемы. Пероксидные руды являются незаменимым сырьем для химической, электрохимической, нефтедобывающей промышленности, цветной металлургии и медицины. В связи с интенсивной их отработкой перед геологической службой стоит задача увеличения их прогнозных ресурсов, с целью удовлетворения потребностей народного хозяйства. Данные о геологии пероксидных руд, несмотря на их важное цромышленное значение, отсутствуют даже для таких крупных марганцевых месторождений как Чиатурское и Никопольское.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является детальное изучение вещественного состава и закономерностей размещения пероксидных марганцевых руд Чиатурского месторождения, определение критериев их поисков и оценки степени пероксидности *ак для Чиатурского, так и для других месторождений и проявлений Западной Грузии.
Для достижения намеченной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Детальное изучение хшлико-минералогического состава и текстурно-структурных особенностей пероксидных руд.
2. Установление геологических и физико-химических условий юрмирования пероксидных руд.
3. Выявление закономерностей распространения пероксидных )уд, а также морфологии и размеров их рудных залежей.
Фактический материал и методика исследований. В течении 1яда лет (1962-1983 г.г.) автором проводились полевые работы на марганцевых месторождениях Чиатура, Чхари-Аджамети, Шкмери, а также в пределах групп проявлений Баджито-Гвардийской, Цхалтубо-Цхакая-Гегечкорской и Цедисской в Западной Грузии.
При камеральной обработке, помимо собственных материалов, были использованы химические анализы и документации скважин, любезно предоставленные Д.В.Табагари, И.И.Кацитадзе, О.Г.Бица-дзе, Ш.И.Григалашвили и каменный материал П.Ф.Андрущенко, Т.Н. Загю, Н.В.Габашвили, Г.А.Авалиани и Н.М.Абакелия.
Были проведены следующие исследования: составлено и обработано около 1000 послойных разрезов рудной толщи по естественным обнажениям, поисковым и разведочным горным выработкам (канавы, штольни) и буровым скважинам; описано около 500 аншли-фов и 140 шлифов марганцевых руд; выполнены химические анализы на содержание марганца, фосфора, кремния, алюминия, железа, бария, магния и кальция. В отобранных 200 пробах пероксидных руд методом количественного химического анализа определены никель и кобальт; в 170 пробах атомной адсорбцией установлены содержания натрия, калин, лития, рубидия и цезия; в 120 пробах проделаны рентгеноструктурные анализы на установке УРС-50 ИМ; в 20 -термические анализы на дериватографе системы Ф.Паулик, И.Паулик, Л.Эрдей (Венгрия); в 500 пробах методом главных компонент ( Я -метод факторного анализа) составлены матрицы парных коэффициентов корреляции (Кд ) элементов для пероксидных и непероксидных руд.
Полевые работы проводились автором совместно с Г.А.Авалиани, Т.Н.Загю, К.Л.Гелашвили, Р.П.Церетели, Т.Н.Габричидзе, Л.В.Самха-радзе и Н.Ш.Капанадзе. Химические анализы марганцевых руд проделаны в лабораториях ЦК! УГ ГССР В.В.Авалишвили, М.К.Квирквелидзе, ЦЛ Ц/0 "Чиатургяарганец" В.В.Новицким и В.П.Кахидзе, в химико-аналитической лаборатории КИМС Л.А.Долаберидзе, Н.А.Жгенти, Т.Ф. Джикия и Д.Л.Ломинадзе. Рентгеноструктурные исследования пероксидных руд выполнены в рентгеноструктурной лаборатории КИМС Л.Г. 1Уджабидзе, Е.А.Хучуа и Львовском ГУ Е.Я.Янчуком. Термические анализы проделаны в ИМЕТ АН ГССР Л.К.Сванидзе. Математическая обработка полученных результатов осуществлялась автором под руководством В.С.Певзнера, Б.А.Судова и Е.Я.Янчука с использованием стандартных программ на ЭШ EC-I02I и "Наири-2".
Работа начата на кафедре № 28 (ГРСМПИ) ПШ им. В.И.Ленина и завершена в Управлении геологии Грузинской ССР.
В диссертации отражено состояние изученности месторождения на I августа 1984 г.
Основные защищаемые положения настоящей работы сводятся к следующему:
1. Пероксидными являются лишь пиролюзитовые руды, а не все окисные руды марганца, содержащие МпО^ более 45%. Пиролюзитовые руды образуют самостоятельные скопления и по условиям образования могут быть диагенетическими и гипергенными. Эти руды при одинаковом минералогическом составе различаются текстурно-структурными особенностями и геохимическими признаками (сопутствующие элементы).
2. Диагенетические пероксидные руды пространственно и генетически связаны с окисными рудами и залегают в них в виде плас-тообразных, линзообразных и гнездообразных тел. Эти тела в наибольшем количестве концентрируются в северо-западной части Чиа-турского месторождения,постепенно выклиниваясь с запада на восток.
3. Гипергенные пероксидные руды образуются в зоне современного выветривания в нацело окисленных марганцевых рудах.
4. Марганец как в диагенетических и гипергенных пероксидах, так и в непероксидных рудах геохимически индивидуален и не замещается изоморфно сопутствующими элементами.
5. Разработана специальная методика установления коэффициента пероксидности Кп, способствующего отделению промышленных пероксидов от остальных окисных руд в марганценосном горизонте, поскольку визуально они трудно отличимы.
На основании этого впервые на Чиатурском месторождении было определено количество промышленных пероксидных руд, а также были выделены пероксидные руды на Чхари-Адааметском месторождении марганца (диагенетические и гипергенные), Шкмерском месторождении (гипергенные) и в незначительных количествах на некоторых проявлениях марганцевых руд в Западной Грузии.
6. Наличие в марганценосном горизонте богатых окисных и гипергенно-окисных руд является важным критерием прогнозирования промышленно ценных дефицитных пероксидных руд.
Научная новизна и практические рекомендации работы. В настоящей работе изложены результаты впервые проведенного детального изучения химико-минералогических особенностей пероксидных руд на примере разрабатываемого Чиатурского месторождения. Было установлено, что диагенетические пероксиды возникли в результате окисления седиментационного псиломелана и образуют самостоятельные слои в окисной фации. Гипергенные пероксиды приурочены к зоне современного выветривания (четвертичного) и образуются при полном окислении и обезвоживании марганцевых минералов.Впервые на основании разработанной методики были составлены схематические карты масштаба 1:25000 распространения на Чиатурском месторождении диагенетических и гипергенных пероксидов, изолиний их суммарных мощностей и абсолютных масс. Описана пероксидность марганцевых месторождений и проявлений Западной Грузии.
Установлено, что химико-минералогический состав и структурно-текстурные особенности пероксидов могут служить прогнозными критериями, что резко повышает геологическую эффективность поисково-разведочных работ на этот вид минерального сырья.
Апробация работы и публикации. Основные защищаемые положения работы докладывались на конференциях молодых ученых ШИ им. В.И.Ленина (1967, 1969); II Всесоюзном совещании по марганцевым рудам СССР в 1976 г. в г.Чиатура, заседании кафедры ИШШ ШИ им. В.И.Ленина, НТС УГ ГССР, заседании кафедры AI7 им. С.М.Кирова.
По теме диссертации опубликовано 7 работ и 4 отчета аннотированы и реферированы в кн. "Геологическая изученность СССР".
Объем и структура работы. Работа состоит из пяти глав, введения и заключения, изложенного на 167 листах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 66 рисунков, сопровождается списком цитированной литературы из 151 наименования.
Настоящая работа была начата по инициативе А.Д.Каландадзе и А.Т.Суслова, которым автор весьма признательна за добрые советы и методическую помощь. С 1981 г. работа велась под непосредственным руководством доктора геол.-мин. наук Б.М.Михайлова, которому автор выражает глубокую благодарность за постоянное содействие.
В ходе работы автор пользовался консультациями и советами академика АН ГССР Г.А.Твалчрелидзе, докторов геолого-минералогических наук В.Р.Надирадзе, Л.Е.Штеренберга и Т.В.Джанелидзе, кандидатов геолого-минералогических наук Т.Н.Загю, П.Ф.Андру-щенко, А.Д.Петровского, Г.А.Мачабели. Особо надо отметить помощь и поддержку коллег из Управления геологии ГССР. Всем товарищам, оказавшим посильную помощь в проведении работы, автор выражает искреннюю признательность.
ШАВА I. КРАТКИЙ ОБЗОР МАРГАНЦЕВЫХ МЕСТОРСВДЕНИЙ И ПРОЯВЛЕНИЙ ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ
Марганцевые месторождения и проявления Западной Грузии приурочены к следующим геотектоническим зонам: Грузинской глыбе,Южному склону Большого Кавказа, Аджаро-Триалетской зоне и Артвино-Болнисской глыбе (рис. I.I).
На Грузинской глыбе расположены эксплуатируемые Чиатурское и резервные для него Чхари-Аджаметское и Шкмерское месторождения, а также единичные проявления марганцевых руд, распространенные в северной части Дзирульского рудного района - в Рачинской синклинали. В южной части глыбы имеются месторождения Квирильской депрессии, входящей в Дзирульский рудный район (II), а в западной части - Цхалтубо-Цхакая-Гегечкорский рудный район (III).
В пределах Большого Кавказа, в юго-восточной части Гагрско-Джавской зоны, выделяются мелкие проявления Цедисского рудного поля (I). По северной периферии Аджаро-Триалетской складчатой зоны расположены проявления Вани-Зестафонской группы (Дзирульский рудный район).
Пероксидные руды в Западной Грузии отмечаются на месторождениях и проявлениях марганца разных генетических типов: нормально-осадочных, вулканогенно-осадочных (или гидротермально-осадочных) и гидротермальных, перечисленных ниже в порядке убывающей промышленной ценности с указанием выделенных марганцерудных площадей (рис. 1.2):
I. Нормально-осадочные месторождения олигоценового возраста Дзирульского рудного района (II). (К ним относятся месторождения: Чиатурское (20), Чхари-Аджаметское (21), Шкмерское (15), Квирильская депрессия (47) и рад других рудопроявлений (5-14, 16-19, 22-33).
2. Вулканогенно-осадочные залежи марганцевых руд позднеме-лового возраста (Ш) (Цхалтубо-Цхакая-Гегечкорского рудного района (34-46).
3. Гидротермальные оруденения (I), представляющие небольшие гнезда и жилы марганцевых руд в юрских отложениях Цедисского рудного поля.
Из всех вышеперечисленных марганцевых месторождений и рудо-проявлений Грузии, промышленные ресурсы марганца связаны с Чиа-турским месторождением, при ограниченной роли резервных Чхари-Аджаметского и Шкмерского месторождений. Поскольку в СССР добыча пероксидных руд производится только на Чиатурском месторождении, то к ним следует относиться с сугубой бережливостью.
Поскольку основная масса пероксидных руд сосредоточена на Чиатурском месторождении марганца, то мы условия формирования, закономерности размещения и методы их изучения рассматриваем на примере этого месторождения. ft: tfttUHi
Рис. I.I. Схема, геотектонического строения Западной Грузии (по Гамкрездзе, 1963) с нанесением марганцеворудных площадей Грузинской ССР.
Условные обозначения к рис. I.I.
Геотектоническое строение: I-Антиклинорий Главного
Кавказского хребта; П-Складчатая система Южного склона
Большого Кавказа; П^-Чхалтинско-Лайлашская зона метаморфизованных глинистых сланцев в.палеозоя и триаса; 11^
Гагрско-Джавская зона; Ill-Грузинская Глыба (межгорный прогиб); III -Западная зона погружения; Ш7Дзирульская I зона поднятия; III^-Окрибско-Хреитская зона; 1У-Аджаро-Триалетская складчатая система; 1У^-Северная зона; 1У^-Центральная зона; У-Артвино-Болнисская глыба.
1-Гранитоиды и кристаллические сланцы в древних ядрах и переработанных массивах;
2-Гранитоиды батского возраста и моложе;
3-Границы тектонических зон и подзон; Ориентировочный контур марганцеворудных площадей.
Марганцеворудные площади: I-Цедисское рудное поле; П-Цхалтубо-Цхакая-Гегечкорский рудный район; Ш-Дзируль-ский рудный район.
ЩШ: > u \ .-.ii/xiebu"а Кнаиса iOf<J Г
ЛАНЧКУТИ чвсхии
12П00С с.13,
120000  240000 
Сурами
О ,29 ббОРЖОМИ
Рис. 1.2. Схема расположения марганцевых месторождений, проявлений и марганцеворудных площадей в Западной Грузии.
Условные обозначения к рис. 1.2.
I- месторождения и проявления марганцевой руды; 2- ориентировочный контур рудной площади.
Месторождения и проявления: I- Цедисское; 2- Укивлетское; 3- Варахкомское; 4- Вальхохское; 5- Кведа-Гвардия; 6- Баджи; 7- Гадиши; 8- Патара-Они; 9- Зеда-Шаврское; Ю- Кедис-Убани;
II- Хеити; 12- Корта; 13- Цхмори; 14- Бадаис-Хеви; 15- Шкмер-ское; 16- Череби; 17- Пепелети; 18- Кверети; 19- Переви; 20-Чиатурское; 21- Чхари-Аджаметское; 22- Дихашхо; 23- Гора-Уху-ти; 24- Персати; 25- Дими; 26- Обча; 27- Свири; 28- Табакини; 29- Сурамское; 30- Квемоткоца; 31- Салхино; 32- Балда; 33 -Тамакони; 34- Нахунаво; 35- Налепсаво; 36- Хунци; 37- Матход-жи; 38- Орагветское; 39- Цхункурское; 40- Бесиаурское; 41- Са-харбедио; 42- Сачикобао; 43- Саломио; 44- Шхепское; 45- Тек-латское; 46- Саеджибао; 47- Квирнльское.
Марганцеворудные площади: I- Цедисское рудное поле; II- Дзирульский рудный район; III- Цхалтубо-Цхакая-Гегечкор-ский рудный район. с.(5.
Рис. 2.1. Обзорная карта района Чиатурского месторождения марганца. сл
Рис.2.2.Схема геотектонического положения Чиатурсяого марганцевого района (по Гамкрелидзе,1963,1965). Тектонические зоны и подзоны:Грузинекая глыба: II-Колхидская подзона Западной зоны погружения ;Ш^-Дзирульская зона поднятия;Ш^-Босточная зона погружения; Ш^-Окрибско-Хре-итская зона поднятия. Аджаро-Триалетская складчатая система:
1У*-Гурийская подзона Северной зоны;1У^-Чиквйнско-Саирмская X I подзона Северной зоны;^-Центральная зона.
I-Грузинекая глыба, 2-Аджаро-Триалетская складчатая система, 3-кристаллические породы Дзирулъского массива, 4-грани-цы зон и подзон, 5-разрывы.
глава 2. особенности геояолического строения чиатурского марганцевого месторождения
Чиатурское месторождение марганца, содержащее промышленные уникальные пероксидные руды, находится в Западной Грузии, в Чиа-турском административном районе, в 40-55 км к северо-востоку от г.Зестафони, с которым оно связано ширококолейной железнодорожной веткой (рис. 2.1).
Геотектонически месторождение расположено на северной периферии центральной части Грузинской глыбы - Дзирульской зоны поднятия (рис. 2.2).
Геологическое строение района изучено детально и нашло широкое отражение в многочисленных опубликованных работах Г.В. Абиха (1858); Л.Ф.Бацевича (1877); С.Е.Симоновича (1880); К.В. Маркова (1924); В.В.Богачева (1929); Б.Ф.Мефферта (1931); Д.В. Церетели (1930); А.Г.Бетехтина (1936, 1937^ I9372, 1946, 1964); Г.А.Авалиани (1958, 1963, 1964, 1967, 1969, 1970, 1976, 1982); Г.С.Дзоценидзе (1965, 1969); Д.П.Долидзе (1964); Н.М.Страхова (1965); Д.В.Икошвили (1970); Р.Д.Леквинадзе, В.Я.Эдилашвили (1961, 1967); Г.А.Мачабели, Н.И.Хамхадзе (1979); Л.Е.Штеренберга (I960, 1967) и др. В этих работах рассмотрены вопросы геологии, литологии, строения и условий залегания рудоносной толщи, ее структурно-текстурные , химико-минералошческие и геолого-фациальные особенности. Особое место уделено вопросам источника марганца и палеогеографическим исследованиям седиментационных условий раннего олигоцена; описаны стадии диагенетического и гипергенного изменения руд и отдельных минералов. Рассмотрены закономерности распределения различных типов марганцевых руд и условия их образования. В указанных работах детально описаны окисные, окисленные и карбонатные типы руд, но почти не затронуты вопросы формирования и за
Рис. 2.1 Л.
Схематическая геологическая карта Чиатурского месторождения (по Бетехтину и др., 1964).
Р я 3 Р Е 3
И is » ^—' 17 /3 -г-Цу 2ir
Рис. 2.1.2. Разрез I-I1 и условные
11ИПТ * 9 Ю и • * ч • * • * 1* • • • а Г+Тт /3 » п L с 11 —. » V 24 25 ш 26 X 27 -- 2S обозначения к рис.2.1 Л и 2.1.2.
Условные обозначения к рис. 2.1 Л и 2.1.2.
I-оползневые участки; 2-галечник древних террас р.Кви-рилы; 3-базальты плиоцена; 4-крупные отторженцы коренных пород; 5-обвально-делювиальные массы; б-современные речные отложения; 7-глины и мергели сармата; 8-глины,мергели,оолитовые известняки конка; 9-оолитовые и песчанистые известняки,песчанистые глины,ракушники карагана; 10-пестроцветные глины и известняки чокрака; II- известняки чокрака с фауной пектинид; 12-кварцевые пески и песчаники чокрака; 13-сланцеватые глины ср. олигоцена и н. миоцена; 14-песчанистые глины,глинистые песчаники и спонголиты ср.олигоцена-н.миоцена; 15-прослежен-ные и предпологаемые выходы марганцевого горизонта; 16-глины майкопской фации; 17-выходы главного марганценосного горизонта; 18-олигоценовые кварцевые пески и песчаники (подрудные); 19-известняки сенон-турона; 20-глауконитовые песчаники и известняки сеномана; 21-мергели апта; 22-известняки ургонской фации баррема; 23-кварцевые песчаники; 24-пестроцветная свита киммериджа; 25-порфиритовая свита,песчаники,сланцевые глины байосского яруса; 26-мраморовидные известняки и песчаники в. и ср.лейаса; 27-кварцевые порфиры и туфы триаса-в.палеозоя; 28-сбросы,взбросы,сдвиги и надвини; 29-линия нулевой мощности марганценосного горизонта; 30-линия разреза; 31-технические границы нагорий. кономерностей распространения перокисдных руд Чиатурского месторождения. Ниже кратко рассмотрены основные черты геологического строения Чиатурского марганцевого рудного района, главным образом по данным вышеперечисленных исследователей.
2.1. Стратиграфия
В геологическом строении Чиатурского марганцеворудного бассейна принимают участие, в основном, мезозойские и кайнозойские осадочные, вулканогенные и вулканогенно-осадочные образования (рис. 2.I.I; 2.1.2). Подчиненное распространение имеют палеозойские магматические породы.
Древнейшими образованиями района являются магматические и метаморфогенные породы Дзирулъского кристаллического массива, в основном сложенного позднепалеозойскими гранитоидами, габброида-ми, кристаллическими сланцами и филлитами. Наиболее древними из них являются докембрийские 1фисталлические сланцы (45, 136). В районе г.Чиатура, по обеим берегам р. Квирила, а также на ее левых притоках, залегают слабо дислоцированные вулканогенно-оса-дочные, континентальные образования - так называемая кварц-порфировая толща. Они были описаны вначале А.Г.Бетехтиным (29), а затем петрографически изучены Г.С.Дзоценидзе, Н.И.Схиртладзе и И.ДЛечелашвили (61, 62) и др. Эту толпдг Г.С.Дзоценидзе (46) рассматривал, как реликты спилит-порфир-диабазовой формации.
На абрадированной поверхности толщи кварцевых порфиров, имеющих мощность 800 м, на обеих склонах р. Квирила к юго-западу от г.Чиатура местами сохранились небольшие останцы среднелейас-ских отложений (56), представленных конгломератами, песчаниками и богатыми фауной красными мраморовидными известняками. На юго-западной периферии Дзирулъского массива вышеперечисленные отложения фациально замещаются вулканогенно-осадочными образованиями, известными под названием "нижние туффиты". Мощность среднелейас-совых отложений до I км. Стратиграфически выше следуют среднеюр-ские отложения мощностью до 2,5 км, сложенные, в основном, пор-фиритовой толщей байоса, а также свитой слоистых песчаников и сланцеватых глин бата.
На них трансгрессивно залегают отложения нижнего мела, представленные аркозовыми песчаниками валанжин-готерива мощностью 20 м. Выше они сменяются плотными, массивными, кристаллическими известняками баррема с фауной Requenia , характерной для ур-гонской фации. Мощность свиты до 25 м. Выходы нижнего неокома и баррема прослеживаются узкой прерывистой полосой вдоль северной периферии Чиатурского месторождения от нагорья Ргани до с.Сачхере.
Известняки баррема согласно переходят в мергелистые известняки и мергели с фауной апта. Площадь их распространения, вследствие размыва сеноманской и туронской трансгрессиями, весьма ограничена. Уцелевшие от размыва аптские известняки мощностью до 10-12 м, встречаются местами в ущелье р. Рганис-геле.
Отложения верхнего мела в исследуемом районе несогласно залегают на более ранние образования и представлены зеленовато-серыми глауконитовыми песчаниками и песчанистыми известняками сеномана. В результате последующей трансгрессии они имеют ограниченное распространение и прослеживаются севернее Чиатурского месторождения в верховьях рек Рганис-геле и Буникаурис-геле. Мощность толщи не превышает 20 м. На них трансгрессивно залегают толстослоистые известняки турон-сенона, начинающиеся горизонтом базальных конгломератов мощностью до 5 м. На Чиатурском месторождении турон-сенонские известняки мощностью не менее 200 м широко распространены и развиты на всей его площади. Они выступают по ущельям р. Квирила и ее притоков, слагая отвесные склоны их ущелий.
В Чиатурском районе верхнемеловые отложения сменяются трансгрессивными олигоцен-нижнемиоценовыгж отложениями майкопской зерии. Майкопская серия была выделена И.1Убкиным в 1912 г., *ак характерный, стратиграфически обособленный комплекс отложе-шй Крымско-Кавказской геологической провинции, которая располагается между фораминиферовым горизонтом верхнего эоцена и тархан-жим горизонтом среднего миоцена, охватывая период от олигоцена \о нижнего миоцена включительно. Р.Д.Леквинадзе и В.Я. Эдила-гоили (80) на участках Буникаури и Дарбаидзееби условно выдели-ш и палеоцен, к которому они отнесли верхнюю пористую и песча-шстую часть верхнемеловых известняков.
В районе Чиатурского месторождения майкопская серия трансгрессивно залегает на верхнемеловых известняках. В нижней части 1Той серии приурочено марганцевое оруденение. Расчленение серии ta отдельные горизонты (нижний, средний и верхний) из-за отсут-!твия ископаемой фауны проводится на основании литолого-фациаль-юго анализа по аналогии с фаунистически охарактеризованными раз-юзами соседних районов (Лечхуми, Мегрелия, Абхазия). Исходя :з этого, низы майкопской фации, включая и рудный горизонт, не-;оторыми исследователями относится к нижнему олигоцену (2,20,81, 3,103,105,112,115), нижнему олигоцену и нижнему миоцену (132), ; среднему или верхам нижнего олигоцена (88).
Нижняя часть майкопской серии наш относится к хадумскому оризонту, который соответствует нижнему олигоцену, сновным характерным признаком пород хадумского горизонта, цред-тавленного песчаниками и песчанистыми глинами, является присут-твие в них силицитов - опок, спонголитовых песчаников, халцедона, тот горизонт объединяет подрудные, рудные и нерудные отложения, тметим, что нижнюю часть подрудных песчаников Г.А.Авалиани от-осит предположительно к верхне- эоцену (4).
В западной части месторождения марганценосный горизонт (нагорья Ргани, Перевиса) непосредственно залегает на известняках верхнего мела, отделяясь от них 0,10-0,15 м подрядными базальными образованиями, мощность которых увеличивается до 20-30 м и больше. В подрудных мелкозернистых кварцаркозовых песчаниках в 1965 г. сотрудниками КИМС были отмечены фосфоритовые желваки (86).
Марганценосный горизонт в западной части месторождения перекрывается глинистыми и спонголитовыми песчаниками мощностью до 30 м, а в северной части - глинами майкопской фации, с отпечатками рыб ( Meletta ).
В средней части месторождения наблюдается фациальное замещение спонголитовых песчаников глинами майкопского типа, которые разделяют эти песчаники на два горизонта - нижний и верхний. В основании верхнеспонголитовых песчаников прослеживается второй рудный горизонт, представленный тонкими слоями непромышленных карбонатных образований.
Лежащая на хадумском горизонте толща, сложенная однообразными темно-серыми, немыми, сланцеватыми, чаще неизвестковисты-ми глинами с ярозитом, кристалликами гипса и линзами мергелей, относится к среднему олигоцену - нижнему миоцену. Мощность майкопской серии увеличивается с запада на восток, достигая на нагорьях Дарквети, Итхвиси 100-110 м. Выше по разрезу эти отложения трансгрессивно перекрываются кварцевыми песками чокрака.
По мнению И.Р.Кахадзе (74), кварцевые пески Чиатурского марганцевого района на всей площади распростраления должны быть подразделены на два горизонта: нижний, относящийся к тархану, а трансгрессивно залегающий на нем верхний - к чокраку. Мощность кварцевых песков колеблется от 15-20 м в западной части района, до 70-80 м в восточной (Шукрути, Итхвиси).
На нагорье Перевиси, в кварцаркозовых песках чокрака автором в 1966 г. были найдены зубы акулы, которые Л.Е.Гликман в 1967 Г. определил как Araloselaspua sp., Lamiostoma aff. desory (Ag). формы, по его заключению, скорее всего относятся к среднему миоцену и для них характерен открытый бассейн.
Горизонт кварцевых песков на месторождении выше сменяется карбонатными породами мощностью 4-6 м, богатыми фауной выше которых следуют пестроцветные глины мощностью до 13 м, содержащие брекчии известняков и песчаников с фауной двустворчатых. В этих песчаниках на нагорье Перевиса среди двустворчатых автором, с применением оригинального метода препарации (М.Г. АВЭЛИаНИ, 17), бЫЛ впервые установлены Chlemy.s pertinax Zhizh-'cheriko , Chlsmys domgeri derbentica (Grigorovich. - Beresovsky) Ch.l8mys pertinax perevissienais (М.Г.АваЛИани,18) ИЗ C6мейства пектинидов.Первые два вида, известные формы для чокрака, описаны нами впервые для Грузии,а последняя,как показали проведенные исследования,представляют собой новый подтип.Таким образом, чокракский возраст этих отложений доказан нами фаунистически.
Пестроцветные глины чокрака выше по разрезу на месторождении сменяются оолитовыми песчанистыми известняками и ракушниками карагана. Мощность караганского горизонта на левобережной части месторождения выдержана и колеблется в пределах 20-25 м, а на правобережье он встречается на водоразделах некоторых нагорий в виде останцев от денудации.
На левобережье р.Квирила караганский горизонт согласно перекрывается фолладовыми песчанистыми глинами и оолитовыми известняками конка мощностью 6-7 м.
Последние постепенно переходят в слоистые голубовато-серые глины с мергелистыми прослоями и с характерной фауной нижнего сармата. Мощность отложений в юго-восточной части месторождения достигает 70-80 м. Ими заканчивается восходящий разрез района. Суммарная мощность палеоген-неогеновых отложений более 250 м ; они покрыты маломощными аллювиально-делювиальными образованиями.
Аллювиальные четвертичные образования покрывают террасы р. Квирила и ее притоков, поднятые на 50-60 м от уровня реки. Делювиальные накопления представлены как древними (Мгвимеви, Даркве-ти и др.), так и современными оползневыми образованиями (Итхвиси, Бжиневи, Басиети и Корети).
2.2. Вулканизм
Вулканические образования в пределах Чиатурского марганцевого бассейна представлены: верхнепалеозойскими (ср.карбон) кварцевыми порфирами, нижнелейассовыми "нижними туффитами", порфирито-вой серией байоса и оливиновыми базальтами плиоценового возраста.
Кварц-порфировая толща представлена чередованием однообразных светлоокрашенных кварц-порфировых и альбитофировых лавовых покровов с туфолавами аналогичного состава. Она несогласно залегает на эродированной и выветрелой поверхности палеозойских гра-нитоидов, а по данным А.А.Чиковани (133) образует постепенный переход в кварц-порфиры, а последних - в граниты. Кварцевые порфиры сложены кислой стекловатой массой, содержат кварц, реже полевые шпаты, биотит, роговую обманку и мусковит. Из рудных минералов встречаются окислы железа, иногда пирит.
Свита "нижних туффитов" развита на юго-западной периферии Дзирульского массива, где трансгрессивно залегает на породах кристаллического фундамента. Представлена чередованием пироклас-толитов кварц-порфирового состава и нормально-осадочных пород. Встречаются также вулканические покровы и секущие тела основного и среднего состава.
Порфирите®ая серия байоса сложена неоднородныш породами -порриритами, туфовыми брекчиями, разнообломочными туфами и дайками. Среди них широко развиты аркозовые песчаники, занимающие нижние горизонты толщи. Г.С.Дзоценидзе (1948) среди эффузивных пород различает спилиты, разнотипные порфириты и диабазы. В порфиритах выделяет спилитовые и нормальные разновидности. К последним относятся пироксеновые, роговообманковые, плагиоклазо-вые порфириты, а также кварцевые порфириты.
На нагорье Перевиса выделяются два штокообразных базальтовых тела (29), представленные тёмно-серыми или серыми оливиновы-ми базальтами плотного строения. Структура в их центральной части порфировая, иногда офитовая. Вблизи контакта текстура породы заметно меняется и становится пористой. Возраст оливиновых базальтов плиоценовый. Они секут все осадочные породы района, образуя местами апофизы под марганценосным горизонтом.
2.3. Тектоника
Чиатурский марганцеворудный район по тектонической схеме П.Д.Гамкрелидзе (1964) расположен в Северной части Грузинской глыбы - Дзирульской зоне поднятия. Тектоническое строение зоны сложное: в пределах описываемого района устанавливаются домело-вые и послемеловые структуры.
Юрские складки формировались в течении батской и новокиммерийской фаз тектогенеза. В северной части месторождения в пор-фиритовой серии байоса развит ряд субширотных юрских складок.
В меловых отложениях наблюдаются флексурообразные складки в северо-западной части месторождения. Перегиб меловых пород, обусловленный флексурой, прослеживается на десятки километров. Меловая толща северной части месторождения собрана в крутые приподнятые складки широтного простирания, выполаживающиеся к югу рис. 2.3.1).
Главной структурой меловых отложений является Садаликская антиклиналь, выделенная А.И.Джанелидзе (1946). Она располагается к северу от месторождения. Ось складки проходит в среднеюрс-ких отложениях, а крылья сложены известняками мела, распространенными на юге вдоль полосы Сачхере-Кутаиси. Оба крыла антиклинали осложнены мелкими складками, из которых на месторождении отмечается - Рганисгельская.
Из разрывных дислокаций Чиатурского месторождения имеют значение пострудные досреднемиоценовые сбросы, нарушающие рудную толщу. Среди них наиболее видным является "Главный сброс" Чиатурского месторождения, ограничивающий распространение олигоце-новых отложений на юг и юго-запад. Его простирание северо-западное, амплитуда смещения до нескольких десятков метров. Марганценосный горизонт расположен на опущенном крыле, а его продолжение к юго-западу (поднятое крыло) уничтожено чокракской трансгрессией (разрез на рис. 2.I.I). В зоне "Главного сброса" на нагорьях Перевиса и Ргани подземными выработками установлен ряд мелких сбросов амплитудой до 2-4 м.
Caps'* и М . ', ? 1 ? I сЬ:
Бадэ+с ати с.гэ.
Рис.2.З.Х. Разрез нагорья Сареки ( по Г.Авздиани)
I-кварцевые пески и песчаники чокрака; 2- глины майкопской фации; 3-оли-гоценовые кварцевые пески и песчаники; 4-известняки сенон-туронз;5-мер-гели апта; 6-порфиритовая свита: песчаники,сланцевые глины байосского яр^са; 7- марганценосный горизонт; 8- сброс.
ГЛАВА 3. ТИПЫ РУД И ФАЦИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАРГАНЦЕВЫХ РУД
ЧИАТУРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
3.1. Условия залегания,форма и строение рудного горизонта
Рудный горизонт Чиатурского марганцевого месторождения охва
На условия залегания марганценосного горизонта влияют и разрывные нарушения (главным образом сбросы), широко развитые в западной части месторождения, особенно на нагорьях Перевиса, Ргани и в южной части Мгвимеви. В Перевиса залегание марганце-ворудной толщи нарушено внедрением базальтов.
Рудный горизонт месторождения имеет сложное строение. Он представляет собой пластовую залежь мощностью от 2-4 м на западе до 12-14 м на востоке, состоящую из перемежающихся рудных и безрудных прослоев. Количество рудных слоев в пределах месторождения достигает 25, но в промышленной пачке колеблется от 13 до 18. Мощность отдельных рудных слоев варьирует в пределах I -- 30 см, редко достигая I м и больше. Мощность межрудных глинисто-песчанистых прослоев - до I м и более. В западной части мес
Рис. 3.1.I. План расположения нагорьев Чиатурского месторождения
I-видимый и предполагаемый выход марганценосного горизонта; ^-технические границы рудоуправления; 3-глав-ный сброс; 4-линия нулевой мощности марганценосного горизонта. торождения (нагорье Ргани, Перевиса) встречаются участки, где межрудные прослои отсутствуют и промышленный марганценосный горизонт состоит из одних рудных слоев. Последние, ввиду изменения мощности, приобретают плоскую, линзовидную форму, местами прослеживаются до 200 м и более, вытянуты в северо-восточном направлении. По отдельным нагорьям мощность марганценосного горизонта хорошо выдерживается.
В вертикальном разрезе марганцеворудного горизонта различают две серии прослоев: I) нижняя серия, представленная окис-ными рудами, в состав которых входят пероксидные руды. Окисные руды в восточном и северо-восточном направлениях постепенно сменяются карбонатными рудами и 2) верхняя серия, относительно бедная промышленными окисными рудами, сложенная в северо-восточных нагорьях только карбонатными рудами. Эти серии друг от друга отделяются тонкой железистой прослойкой мощностью 0,5-5,0 см.
Шесте с тем имеется мнение (116), что в марганцеворудном горизонте присутствуют три рудные пачки, различающиеся друг от друга по составу, строению и фациальным условиям образования: нижняя - карбонатная, средняя - окисная и верхняя - карбонатная, связанные с колебательными движениями дна бассейна. Завершение формирования рудной толщи с образованием верхней пачки объясняется общим опусканием дна водоема.
3.2. Типы руд и их минеральный состав
На Чиатурском месторождении, содержащем пероксидные руды, выделяются первичные, окисленные, метаморфизованные руды и мар-ганцевистые песчаники, так называемые "инфильтрационные" руды. Среди них наибольшее распространение имеют первичные руды (85%), которые делятся на окисные и карбонатные. Характерные разрезы марганценосного горизонта с выделением типов и разновидностей руд приведены на рис. 3.2.1.
Окисные дуды сложены пиролюзитом, псиломеланом и манганитом (табл. 3.2.1). Они развиты в западной и центральной частях месторождения и слагают штролюзит-псиломеланозые и манганитовые руды. В окисных рудах выделяются следующие разновидности:
1. Вкрапленные оолитовые руды (рис. 3.2.2, рис. 3.2.3), которые называются также "зернистыми" рудами. Они тлеют наибольшее распространение в пределах месторождения и составляют главную массу промышленных руд. Текстура их оолитовая. Оолиты сложены черным пиролюзитом, псиломеланом или бурным манганитом разной твердости. По величине зерен оолитов руды делятся на мелко- (от I мм до 2 мм), средне- (2-5 мм) и крупнозернистые (5-8 мм). На нагорьях Ргани и Табагреби изредка встречаются шаровидные рудные стяжения, достигающие в диаметре 15-20 мм. Руды обычно сцементированы кремнистой и глинисто-песчанистой массой, а иногда рудным веществом. Степень вкрапленности оолитов в цементирующей массе различна - от редко- до густовкрапленной (рис. 3.2.2, рис. 3.2.3).
2. "Кгали" - зернистые руды оолитовой структуры с плотным цементирующим материалом, представленным кремнистым веществом. По химико-минералопгческому составу эта; руда аналогична вкрапленным рудам и выделение ее в отдельную разновидность в значительной мере условно.
3. "Сацхрили" - отличается от вкрапленных руд наличием,кроме оолитов, угловатых обломков массивной руды, в связи с чем, этот тип может быть назван также "кусковой" рудой. Размер кусков колеблется от нескольких миллиметров до нескольких см. "Сацхрили" часто слагает самостоятельные прослои, перемежающиеся с прослоями других разновидностей руды. По физическим свойствам и в химическом отношении руда "сацхрили" аналогична вкрапленным рудам.
Pta*u «at Звда Реоки мае Mt?u*t&v *0i jspxSem*. 4v Сареки маг ^epeSuct* мог UJy*pvr>i.> ^xfucu *ог Паа/im
• • • •
• • И о о о
V i 'V t34 агя ом
0,50 оо А
0,kS оМо
0.20 о,го t • I?-. ' •
S3" о о о о О
• • • •
• • тт
0,1*0 0,06 0.30
0.1 S 0,20 0,20 о о о о о
• • • •
• • • •
• • • • О
0,20 0.22 0.09 о. гь 0.60
0,80 2,33 о о о
О О О * *
0.22 0,20 о,го
0,36 с, 5 9
0,60 о о Ш о о
• • tiii
ТТ-ГТ opt
0.33 0.0k 0.1 о О, Of
0.15 0.31 0,05 0.12
0,06 0,10 0,11 О.гз
0,10 о. го 0.10
О о о гУт
0.09 0.20 0,07 0.11 0,14
0,20 0.33 0,09 0,3k
0.23 а 13 3,35
О О о о о
О i 5 i*11
О О » * *
75—гг о о о 'т:
0.15? л a-*
Рис. 3.2.1. Характерные разрезы марганценосного горизонта на отдельных нагорьях
Карбона™е pyws ^-окисленные руды; 4-марганцевистые песчаник; 5-руда бР№ ^конгломераты; 8-известняки; 9-пески; 10-део,аники; Полины
Таблица 3.2.1. Химический состав (%) окисных руд^
Окислы Пиролюзит Псиломелан Манганит
МпО 0,52 24,90 26,25
Мп02 61,33 60,60 35,00
Si02 19,94 3,50 19,60 а?ю2 0,17 не опр. 0,12
2,00 0,70 2,40
BaO 0,94 не опр. 2,36
CaO 3,22 3,04 1,12
MgO 0,70 не опр. 0,46
K20 0,80 не опр. 0,92
Влага 1,63 5,53 11,22
Сумма 100,57 98,79 89,54 х)
Образцы пиролюзита взяты с нагорья Зеда Ргани, псиломелана с нагорья Перевиса и манганита с нагорья Мгвимеви.
Рис.3.2.2. Редковкрапленная оолитовая руда в рыхлой кремнистой породе.Прилолированный штуф. Натуральная величина.
Рис.3.2.3. Густовкрапленная оолитовая руда в рыхлой кремнистой породе.Прилолированный штуф. Натуральная величина.
4. "Мцвари" - крепкая зернистая руда (рис. 3.2.4), в которой в качестве цемента участвует кристаллический кальцит. Последний заполняет также поры в рыхлых кремнистых и рудных прослоях. Минеральный состав рудной части "мцвари" тождественен зернистым рудам, но в химическом отношении она характеризуется повышенным содержанием окиси кальция, достигающим 16%,и фосфора до 0,3%. Руда "мцвари" на воздухе становится рассыпчатой.
5. "Пласти" - черная, массивная, твердая руда, реже оолитового строения (рис. 3.2.5). На месторождении "пласти" встречается преимущественно в западной части. Прослои ее редко достигают 10-15 см мощности. Руда "пласти" сплошная, крепкая, почти без примесей нерудного материала. По химическому составу "пласти" отличается высоким содержанием металлического марганца - до 58%.
На месторождении, хотя и крайне редко, встречается руда типа "пласти" манганитового состава. Внешне эти руды по плотности, массивности, черной окраске со слабым буроватым оттенком очень похожи на пиролюзит-псиломелановую руду типа "пласти". Различаются они под микроскопом, в полированных шлифах и по химическому составу.
6. "Бурая белта" - мягкая, глиноподобная, манганитовая руда землистой текстуры. Она обычно состоит из мягких, мелких (1-1,5 мм) оолитов, сцементированных сажистым марганцевым веществом, а иногда опало-песчанистым материалом. Содержание марганца в "бурой белте" доходит до 50%, реже - выше.
Из вышеперечисленных разновидностей окисных руд, после мокрого, гравитационного обогащения, за исключением "белта" и "мцвари" (труднообогатимых), получаются интересующие нас пероксидные руды, содержащие MnOg более 72% и металлургические руды при содержании MnOg менее 72%.
Рис. 3.2Л. Пиролюзитовая-оолитовая руда типа "мцвари", сцементированная кальцитом (белое).Приполиро-ванный штуф.Увеличение 1,1 (по Г.Авалиани)
Рис.3.2.5. "Пласти" оолитового строения. Натуральная величина (по Бетехтину).
Карбонатные руды внешне очень похожи на известняки (рис. 3.2.6) и известковистые песчаники. Распространены они главным образом в восточной части месторождения. Исследованиями доказано ( 7 ), что слагающие карбонатные руды образованы в результате изоваяентного изоморфизма между двухвалентными ионами Мп и Са, реже Mg.i и представлены широким рядом изоморфной смеси карбос натов марганца и кальция. Из этого ряда главными рудообразующими минералами являются кальциевый родохрозит и манганокальцит, границу между которыми можно провести по данным Мп и Са или МпО и СаО. В основу разграничения минеральных видов карбонатных соединений брались минералообразующие молекулы - родохрозитовая и кальциевая. При преобладании в изоморфной смеси родохрозитовой молекулы МпС03 дело имеем с кальциевым родохрозитом, а при преобладании кальцитовой молекулы СаС03 - с манганокальцитом (табл. 3.2.2). По текстурным признакам карбонатные руды подразделяются на следующие разновидности:
1. Зернистые (оолитовые) руды, которые составляют основную массу карбонатных прослоев, и аналогично окисным делятся на мелко-, средне- и крупнозернистые.
Эта руда обычно щютная, крепкая, оолиты в ней представлены карбонатами марганца, в основном - кальциевым родохрозитом и манганокальцитом, реже - родохрозитом. Содержание металлического марганца в рудах достигает 30-35$, при почти полном отсутствии двуокиси марганца.
2. Массивные или сплошные карбонатные руды, характеризующиеся массивной текстурой и тонкозернистым строением. Вместе с однородными, массивными, встречаются и более рыхлые разновидности ру-' ды, содержащие глины. По химическому составу и физическим свойствам эта разновидность тождественна оолитовым рудам. Карбонаты, как и в оолитовых рудах, представлены кальциевым родохрозитом и
Рис.3.2.6. Карбонатная руда (оолитовая). Приполированный штуф. Натуральная величина.
Рис.3.2.7. Песчанистая марганцевая руда. Обломки-кварц и полевые шпаты.Цементирующее вещество-пойломелан и пиролюзит. Полированный шлиф.Увеличение 160 (по Бетех-тину).
Окислы Кальциевый родохрозит Манганокальцит s±o2 8,81 5,63
Ti02 не опр. не опр.
MnOg не опр. не опр.
А1203 2,79 2,66
Pe203 1,25 1,36
МпО 45,09 26,53
СаО 4,69 25,43
MgO 1,40 1,07
ВаО не опр. не опр.
Сумма 99,91 99,78
П е р е с ч е т
МпСО^ 73,05 46,79
СаСО^ 8,37 31,37
MgCO 2,93 3,20
Сумма 84,35 81,36 х)
Образцы кальциевого родохрозита взяты с нагорья Мгвимеви, а манганокальцита - с нагорья Дарквети.
Таблица 3.2.2. х)
Химический состав карбонатных руд в %
Государственна» БИБЛИОТЕКА СССР мм. ?? И. Леиии» манганокальцитом.
3. Пористые карбонатные руды образовались в результате неполного выщелачивания карбонатов. Размер пор естественно соответствует степени выщелачивания карбонатного вещества.
Окисленные руды на месторождении по распространению занимают второе место после первичных руд. Они образуются при современном выветривании марганценосного горизонта, в резульЛ тате чего двухвалентный марганец окисляется до четырехвалентного. Особенно интенсивно окисляются манганитовые и карбонатные руды, из которых образуются:
1. "Черная белта" возникает при окислении бурой манганитовой белты и представляет собой глиноподобную руду землистой текстуры; она состоит из мелких, мягких оолитов, сцементированных сажистым рудным веществом. Руда сложена преимущественно колломорфными разностями вторичного пиролюзита, а также псило-мелана. "Черная белта" резко отличается от бурой белты цветом, меньшей влажностью и высоким содержанием двуокиси марганца, достигающим 80-90$. Химический анализ "бурой белты" и "черной белты" приведен в табл. 3.2.3.
2. Окисленные карбонатные руды образуются в результате интенсивного окисления карбонатных руд в зоне выветривания. Они характеризуются пористой текстурой и малым объемным весом (1,8-2,3), откуда и получили свое местное название - "легкопористые Г Цвет окисленных карбонатных руд черный, с коричневатым оттенком. Окисленные карбонатные руды состоят, главным образом, из вернадита и кальциевого псиломелана - рансьета (табл. 3.2.4).
3. Окисленная псиломелановая руда образуется в зоне выветривания в результате полного окисления псиломелана и минералогически представлена черными сажистыми массами вторичного пи
Таблица 3.2.3
Химический состав (%) манганита (бурая белта) и вторичного пиролюзита (черная белта)
Окислы Бурая белта Вторичный пиролюзит черная белта
Si02 15,75 14,08
А12О3 3,96 1,82
Ре203 1,63 2,22
Мп02 40,61 76,71
МпО 19,12 нет
СаО 0,55 1,23
MgO 0,99 1,05
Влага 1,44 9,96
Образцы взяты: "бурая белта" с нагорья Зеда Ргани, черная белта" с нагорья Табагреби.
Таблица 3.2.4
Химический состав (%) гидроокислов марганца"5^
Окислы Рансьеит Вернадит
Si02 17,88 12,15
А1203 4,40 6,38
Ре203 5,25 1,29,
Мп02 58,87 52,75
МпО нет . 0,85
0а0 ' 6,86 . 3,28
Влага 15,90 7,18 х)
Образцы взяты с нагорья Мгвимеви. ролюзита (табл. 3.2.5).
МетамотзФизрванные руды впервые были выделены на месторождении А.Г.Бетехтиным в отдельный тип, характеризующийся массивной текстурой, плотным строением и черным цветом с сероватым оттенком. Этот тип руды встречается только на нагорье Перевиса в местах пересечения марганценосного горизонта базальтами. Наиболее интенсивный метаморфизм наблюдается вблизи контакта марганцевых руд с базальтами, где возникли браунит,гаусманит,тефро-ит, рамсделлит, бементит и др. В некотором отдалении от контакта окисные руды не испытали резких изменений. Метаморфизм отмечается также в кремнистых песчанистых прослоях, которые превращены в крепкие остеклованные массы.
ИнФильтрадионные тады представляют собой марганцовистые песчаники черного цвета (рис. 3.2.7), встречающиеся в виде редких прослоев незначительной мощности, главным образом в низах рудоносной толщи.Инфильтрационные руды состоят из вторичных пси-ломелана, пиролюзита или же их смеси, представленной колломорф-ными и скрытокристаллическими разностями,цементирующими песчинки.
3.3. Нерудные минералы
Из нерудных минералов на Чиатурском пероксидном месторождении встречаются как аутигенные, так и аллотигенные минералы. В числе первых отмечаются силициты (опал и халцедон),барит,глауконит ,фосфаты (франколит,курскит,дернит и др.) .монтмориллонит, клиноптилолит. Из аллотигенных или терригенных минералов встречаются кварц, полевой шпат, плагиоклазы и др.
Опал обычно наблюдается в виде рыхлого цемента (как в рудных, так и безрудных прослоях) беловатого цвета с оттенком желтого и серого. Опаловые образования содержат обломки спикулей
Таблица 3.2.5 х)
Химический состав (%) окисленных руд
Окислы Окисленный Вторичный псиломелан пиролюзит
МпО 2,68 4,07
Ivln02 35,28 65,64
Si02 29,66 16,19
Ti02 0,25 0,30
BaO 0,05 0,08
CaO 4,08 1,22
MgO 1,00 0,84
K20 1,46 0,20
Влага 4,78 1,63
Сумма 81,86 90,65
Образцы взяты окисленного псиломелана с нагорья Перевиса и вторичного пиролюзита с нагорья Мгвимеви. кремнистых губок и составляют основную массу кремнистых пород, широко развитых на месторождении в виде спонголитов и опок с содержанием Si02 до 70$.
При выветривании рудоносного горизонта, тонкозернистые опаловые породы впитывают в себя гидроокислы марганца и окашиваются в черный цвет вдоль трещинок и пор. Вследствие этого они могут быть ошибочно приняты за прослои богатых руд, тоэда как содержание в них марганца редко превышает 10%,
Халцедон на Чиатурском пероксидном месторождении образуется в результате перекристаллизации опала и его дегидратации. При этом наблюдаются разные стадии преобразования, вплоть до почти полного перехода опала в халцедон. Он является составной частью спонголитов, которые сложены в основном из более или менее перекристаллизованных спикулей губок. Цемент в спонголитовых породах обычно опаловый с примесью глинистого вещества, реже халцедоно--карбонатный.
Барит в рудах отмечается в виде агрегатов радиально лучистого строения, тонкокристаллических сростков и отдельных кристаллов преимущественно в цементирующих массах.
Из минералов фосфора на Чиатурском месторождении Г.И.Конто-ровичем и др. (1958); И.Н.Качаном (1961, 1963); И.М.Хухунаишвили и Т.Н.Загю (1963); Т.Н.Загга (1966); И.В.Георгиевским (1966); И.В. Георгиевским и Р.С.Мильнером (1967); А.С.Шорниковой и др. (1967); Я.И.Фоминым, И.В.Георгиевским, Р.С.Мильнером (1968); Н.В.Габа-швили (1968); Г.А.Мачабели и др. (1968); Д.В.Икошвили (1971); З.Н.Киласония и др. (1971) установлены фторапатит, апатит, кур-скит, манганапатит (манганфторапатит) и коллофан, подтвержденные современными методами исследования.
По мнению В.И.Алейникова, А.И.Горабанова (23), трудности де-фосфорации марганцеворудного сырья при существующих на практике методах обогащения объясняются содержанием в рудах фосфора, адсорбированного в процессе рудообразовашш гидроокислами Мл.
Монтмориллонит встречается часто в рудной толще. Как показали исследования Д.В.Икошвили (72), железистая и магниевая разновидности этого минерала встречаются только в рудном горизонте. При этом магниевый монтмориллонит (сапонит) обнаружен в карбонатных рудах в виде зерен округлой формы и цемента, а железистым монтмориллонитом сложены линзы в межрудных песчаниках и слои серых глин в карбонатных рудах (мощность до 0,3 м).
Терригенный монтмориллонит присутствует в небольших количествах в цементирующей массе аркозовых песчаников.
Глауконит встречается в глинах в виде округлых и неправильных зерен с первичными трещинами, реже тонкодисперсной массы,обладает интенсивно зеленым до буровато-зеленого цветом. Обычно отмечается в осадках фации манганитовых руд, но более широко в карбонатной фации (до 3%). Может быть развит также метасоматическим путем за счет кластического материала.
Цеолиты распространены преимущественно в осадочных породах, главным образом в песках, песчаниках и алевролитах. Наблюдается приуроченность цеолитов к высококремнистым породам - спонголито-вым и кварцевым песчаникам, опокам и др. Цеолитсодержащие глины состоят преимущественно из монтмориллонита, а бесцеолитные глины - из диоктаэдрических гидрослюд с подчиненным количеством монтмориллонита.
Детальные исследования химического состава, структуры, термических, оптических и других свойств цеолита позволили диагностировать его как клиноптилолит. Соотношение клиноптилолита с другими аутигенными минералами (глауконит, кальцит, гидроокислы и карбонаты железа и марганца) указывает, что образование цеолитов началось на ранних этапах диагенеза и закончилось до формирования марганцеворудных тел, что подтверждается замещением цеолита рудным веществом. Вместе с тем присутствие единичных кристаллов клиноптиллолита в трещинах стяжений карбонатов марганца и железа, а также в трещинах усыхания глауконитовых зерен свидетельствует, что цеолитизация продолжалась и после диагенеза и отложение цеолитов длилось начиная от образования глауконита, рудных минералов, кальцита и закончилось позже их формирования.
Аутигенные цеолиты в нижнеолигоценовых отложениях установлены Г.Ю.^утузовой (1965). В отчете КИМС (86) отмечается совместное нахождение клиноптилолита, глауконита, монтмориллонита, барита и сульфидов (пирит, марказит, бравоит и каттьерит), образующие в карбонатных рудах небольшие гнезда диаметром до I см. Установлена тесная ассоциация железистого монтмориллонита с кли-ноптилолитом, опалом и другими аутигенными минералами, благоприятные условия дня образования которых существовали в центральной и юго-западной частях Чиатурского бассейна.
Терригенный (аллотигенный) материал представлен полимикто-выми аркозовыми и кварц-аркозовыми песчаниками однообразного состава. Главными минералами в них являются кварц и полевые шпаты, часто с примесью слюд, роговой обманки и циркона.
Кварц обычно гранитоидный с волнистым погасанием, но встречается кварц и эффузивного происхождения с ровным погасанием. Иногда он трещиноватый и тогда в трещинках дробления развиты карбонат, глинистое или рудное вещество. В обломках гранодиори-товых пород кварц ксеноморфный.
Калиевые полевые шпаты сложены решетчатым микроклином и ортоклазом с преобладанием первого, образующими идиоморфные зерна больших размеров. Они часто политизированы и хлоритизирова-ны, а в некоторых случаях замещены карбонатом.
Плагиоклазы преимущественно представлены альбит-олигоклазом. Они заметно серицитизированы и политизированы, в ряде случаев замещены карбонатом, реже хлоритизированы.
3.4. Фациальные изменения руд
На Чиатурском месторождении марганца выделяются следующие рудные и нерудные фации: I. Фация первичноокисных марганцевых руд, содержащих прибрежные псиломелан-пиролюзитовые руды, которые вглубь сменяются манганитовыми рудами; 2, Фация карбонатных марганцевых руд; 3. Фация окисленных марганцевых руд; 4. Фация силицитов и 5. Фация глин. Собранный нами материал позволил уточнить известную общую схему фациальной зональности месторождения и подробно охарактеризовать отдельные фации руд и переходные зоны между ними. Различный вещественный состав осадочных руд и вмещающих пород, характеризующих отдельные рудные фации, обусловлены геолого-геохимическими условиями их образования. На основании новых данных, нами установлена генетическая связь пероксид-ных руд с определенными фациальными образованиями. Пероксиды тесно связаны с пиролюзит-псиломелановыми рудами фации первичноокисных руд и пространственно развиты на площади их распространения. Они также связаны с фацией силицитов - главным образом со спон-голитовыми песчаниками. Эти факторы определяют местоположение первичных пероксидов в марганцеворудном горизонте Чиатурского месторождения. В результате последующих преобразований марганцевых руд в зоне выветривания под воздействием процессов окисления на месторождении образовались современные окисленные типы руд (окисленная фация), с которой связано возникновение вторичного пиролюзита.
Ниже приводим краткую характеристику рудных фаций, с которыми находятся в ассоциации определенные типы руд, на основании работ А.Г.Бетехтина, Н.М.Страхова, Г.А.Мачабели, В.И.Табагари и других, с нашими дополнениями.
I. Фация окисных марганцевых руд - встречается в западной и центральной частях месторождения (рис. 3.4.1). В ней выделяются следующие зоны руд: а)Псиломелано-пиролю-зитовые руды. Эта зона образовалась в мелководной прибрежной полосе насыщенной активным кислородом, и в них марганец присутствует в виде высших окислов. Здесь псиломелан и пиролюзит встречается совместно и часто в тонком прорастании друг с другом. При дальнейшем изучении оказалось, что кроме псиломе-лан-пиролюзитовых руд, на месторождении распространены чисто пиролюзитовые руды, слагающие самостоятельные прослои.
Пиролюзитовые руды имеются почти на всех нагорьях месторождения - на Перевиса мощностью до 1,90 м; в южной части Мгвимеви до 2,03, а в центральной части до 1,60 м; в Шукрути до 0,95 м, в Кведа Ргани, Табагреби и Мереви до 0,80 м; в Зеда Ргани до 0,60 м и в западной части Дарквети до 0,30 м (рис. 3.4.2.).
Как видно из приведенных колонок, часть окисных руд в западной половине месторождения представлена хорошо выдержанным и прослеживаемым горизонтом пиролюзитовых руд, которые характеризуются отличающимися от других руд химическими, минералогическим составом и физическими показателями.
А.Г.Бетехтин писал (27, стр. 272), что ".пиролюзитовые разности возникли на месте псиломелановых в процессе дегидратации и окисления (и что). дегидратация в основном происходила не в современных условиях (хотя она происходит на выходах и в настоящее время), а раньше", и далее - "пиролюзит, как правило, образуется в результате раскристаллизации псиломелана. Можно наблюдать все стадии подобной раскристаллизации от скрытокристал-лических структур до явнозернистых новообразований пиролюзита" (131, стр. 79). Мнение Н.Страхова не противоречит вышеизложенному.
Рис. 3.4.1. Геологический разрез левобережья Чиатурского месторождения (наг.Перевиса,Щукрути,Итхвиси и Пасиети).
I-обвально-делювиальные массы; 2-глины,мергели и оолитовый известняки; 3-кварцевые пески и песчаники; 4- глины машсоп-ской фации; 5-песчанистые глины,глинистые и спокголитовые песчаники; 6-окисиые руды; 7-карбонатные руды; 8-пеочани-ки; 9-подрудньге кварцевые пески и песчаники; Ю-известня-ки и мергели; Н-главвый сброс. наг.Зеда-Ргани оео
115 о о о о о о наг.К$еда-Ргани о га oso Ой
065 Ш ф f де. ТаЬагреби
4 ? • ад ол о.Й 051
1, « т * ® 5 мг. MsSu/neSu центральная часть о о о о тт наг. Парк5emu западная часть ио аьи
050 0JC Ш о о о о о о г> о о о о о о о о о наг. Пере8иса наг. Шукрути
А* (ДО LS
Ф Ф <&
Т V Т ф фф рис. 3.4.2. Мощность пиролюзитовых руд до отдельным нагорьям Чиатурского месторождения, I-пиролюзитовые руды; 2-оотальные окисные руды; 3-кзрбонзтные руды; ^-окисленные руды; 5-мцвари; 6-пески; 7-глины; 8-конгломерэты; 9-извеотняки.
Он пишет: "Мне думается., что садка марганца из раствора в наддонной воде происходит в совершенно подавляющем большинстве случаев в виде псиломелана, а не пиролюзита. Пиролюзит вовсе не является первым членом в ряду твердых фаз марганца, как казалось мне и ряду других авторов ранее; первым членом надо считать пси-ломелан. Это обстоятельство важно и должно учитываться при анализе парагенезов древних марганцевых руд" (ИЗ, стр. 174).
Исследования рудных шлифов пиролюзит-псиломелановой фации, проведенные нами, еще раз показали, что пиролюзиты образованы в результате перекристаллизации псиломеланов. В аншлифах этого горизонта (рис. 3.4.3) наблюдаются псиломелановые оолиты, окруженные каемкой кристаллического пиролюзита, очевидно указывающие на начальную стадию раскристаллизации. Различная интенсивность перехода псиломелана в пиролюзит хорошо видна под микроскопом.
Таким образом, процесс раскристаллизации псиломелана и его перехода в пиролюзит, видимо, протекал довольно интенсивно. Местами, когда преобразование псиломелана доходило до конца, отмечались целые слои чисто пиролизитовых (пероксидных) руд. В случае неполной раскристаллизации псиломелановых образований возникли непероксидные псиломелан-пиролюзитовые руды. Не подвергшиеся раскристаллизации псиломеланы имеют на месторождении весьма ограниченное распространение. В описаниях разрезов приведенных выше, при характеристике пиролюзитовых руд почти везде отсутствуют псиломелановые руды.
Таким образом, процесс раскристаллизации псиломелана оказался для Чиатурских марганценосных осадков очень продуктивным, обусловившим возникновение пиролюзитовых, а значит пероксидных руд из первоначально осажденных псиломеланов. б) Переходная зона псиломелано-манганитовых РУД. На некотором отдалении от бе
Рис. 3.4.3. Псиломелановые оолиты с кристалликами пиролюзита в наружной части концентров.Полированный щлиф. Увеличение 106. рега, в связи со слабым доступом кислорода, в псиломелан-пиролю-зитовых рудах появляются скопления манганитов. Руды уже буровато-черного цвета, оолиты более мягкие и местами встречаются включения псиломелан-пиролюзитовой руды. Цемент в этой зоне более песчанистый, чаще карбонатный. В восточном направлении количество оолитов манганитовых зерен постепенно увеличивается до образования сплошных манганитовых слоев. Однако в вертикальном разрезе эта переходная зона в западной половине месторождения слабо выражена, почти выпадает из разреза и псиломелан-пиролюзитовая руда непосредственно сменяется манганитовой (рис. 3.2.1, нагорья Кведа-Ргани и Перевиса). В восточной половине месторождения эта переходная зона уже выделяется отчетливо на нагорьях Мгвимеви, Дарквети и Итхвиси, где достигает мощности 0,63 м и состоит из пиролюзитовых руд, содержащих прослои чисто манганитовых руд (0,06 м).
Следует отметить, что совместное нахождение пиролюзита и манганита свидетельствует о том, что процессы диагенеза, вызвавшие возникновение пиролюзита за счет первичного псиломелана слабо или совсем не действовали на первичный манганит и изменений в последних не вызывали. Что манганиты первичные, об этом свидетельствуют аншлифы из этой зоны - в них оолиты манганитов не затронуты окислением. в) Манганитовые руды. Они развиваются в условиях неполного доступа кислорода и встречаются на всех нагорьях месторождения, за исключением его крайне восточной части (Сареки, Пасиети). Они хорошо выделяются в общем разрезе рудной толщи своим бурым цветом, резко отличаясь от нижележащих псиломелан-пиролюзитовой руды черного цвета и вышележащих карбонатов белого цвета. Оолиты этой зоны мягкие, мелкие, образующие глино-подобную руду известной на месторождении под названием "бурой белты". Манганитовые руды в северо-восточном и восточном направлениях постепенно сменяются рудами манганит-карбонатной зоны. г) Переходная зона манганит-карбонатных руд. В этой зоне появляются карбонатные соединения марганца, сперва в виде цемента, а далее в виде оолитов. По мере удаления от основной манганитовой фации, наблюдаются наслоение карбонатных концентратов на манганитовые оолиты и в таких случаях образуются карбонатные оолиты с манганитовыми ядрами в центре. Эта переходная зона на нагорьях Дарквети и Итхвиси широко распространена и она совместно с фацией лервичноокисных руд в восточном направлении постепенно сменяется сплошными карбонатными рудами (рис. 3.4.1).
II. Фация карбонатных марганцевых руд. Эта фация в основном развита в центральной и восточной части месторождения (рис.3.4.1) и представлена изоморфной смесью минералов манганокальцита и кальциевого родохрозита. Во всех этих минералах марганец присутствует в двухвалентной форме, что свидетельствует об образовании этих руд и резко восстановительной среде, в глубоководных условиях, что также объясняет характерное для руд этой фации повышенное содержание фосфора и серы (табл. 3.2.2).
Толща карбонатных глин к востоку постепенно уменьшается в мощности, расслаивается и сменяется безрудными глинисто-карбонат-но-песчанистыми отложениями.
В восходящем разрезе рудная толща начинается псиломелан-пиролюзитовой фацией, представленной мощными, богатыми лсиломе-лан-пиролюзитовыми рудами с убогим инфильтрационным оруденением в основании. Затем, почти непосредственно, через очень слабо выраженную переходную зону, следуют манганитовые руды, образующие большей частью сплошные слои манганитов. Выше них выделяется столь же слабо выраженная переходная зона карбонат-манганитовых и манганит-карбонатных руд, которые затем полностью сменяются карбонатными рудами. Образование карбонатной фации А.Бетехтин объясняет погружением северо-восточной части дна месторождения. Это вызвало фациальные изменения осадков - ранее отложенные окисные руды оказались покрытыми более глубоководной карбонатной фацией. В Чиатурском месторождении скорость смены фации прослеживается на расстоянии 10-12 км.
Фация карбонатных руд завершает минералогическую зональность в пространстве Чиатурского пероксидосодержащего марганцеворудно-го месторождения как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях рудоносной толш (рис. 3.4.1).
В последнее время Г.А.Мачабели высказал мнение, что "закономерности развития исключительно карбонатных руд на участках Пасиети и Сареки, куда с востока и юго-востока приносилось максимальное количество терригенного материала, позволили сделать вывод о благоприятном течении марганцеворудного процесса и в мелководной (дельподводно-дельтовой) части олигоценового бассейна (89, с. 28).
III. Фация окисленных марганцевых руд. На месторождении, кроме первичных, имеют распространение кторичные гипергенные руды. Они представлены окисленными карбонатными и псиломелан-ман-ганитовыми рудами, сложенными большей частью пористыми обломками гидроокислов марганца, натечными и полусферическими корковыми новообразованиями пиролюзита, скоплениями вернадита и ран-сьеита.
Для наглядности гипергенного окисления первичных (диагене-тических) руд приводится ниже один из разрезов (6-6 ), составленных нами по данным эксплуатационных выработок нагорья Зеда-Рга-ни (рис. 3.4.4). Этот разрез наглядно показывает, как карбонатные и манганитовые руды сменяются в результате окисления вернат
Рис. 3.4.4. Разрез 6-бх на нагорье Зеда-Ргани
Рдзрез по линии 6-6 hOB
2h 6 гю, 2/пг г/го ,в?3 Щ^™
О—'-—?
G G О О Ф О О G О О
О 0 о О м в fry > О
1-г л до 60 4 I J /V /V / © о О 3 \j о 6
I • * 1 • • 2 о о о о 4 ГУ ъ 6 »V|
Продолжение рис. 3.4.4.
I- лсшгомелановые руды; 2- пиролюзитовые руды; 3- манганитовые руды; 4- карбонатные руды; 5- окисленные карбонатные (вернадит-рансьеитовые) руды; 6- окисленные манганитовые (черная белта) руды; 7- граница окисления; 8- линия разреза; 9- скважины.
СТ> о дит-рансьеитовыми и пиролюзитовыми рудами.
Таким образом, установленная на Чиатурском месторождении минералогическая зональность, выражающаяся в последовательной смене первичноокисных руд карбонатными указывает на закономерное изменение рудных осадков окисной фации (псиломелан-пиролюзи-товые и манганитовые руды) карбонатной фацией (кальциево-родо-хрозитовые и манганокальцитовые),
Такая же зональность наблюдается в вертикальном разрезе. Она вызвана углублением дна бассейна и в связи с этим изменением геохимических условий рудонакопления - фация первичноокисных руд сменилась выше по разрезу фацией более глубоководных карбонатных осадков.
Седиментационная минералогическая зональность на месторождении хорошо выявлена, при которой имело место обогащение осадка марганцем, а диагенезе - дополнительное усиление его концентрации и формирование месторождения. Поэтому Н.М.Страхов (ИЗ) относит эти месторождения к группе седиментационно-диагенетичес-ких. Минералогическая зональность в зоне выветривания нарушена процессами гипергенеза, в результате которого возникли вторичные марганцевые минералы, слагающие зону окисленных руд.
Кроме вышеуказанных рудных фаций (первичноокисных, карбонатных и окисленных), существенную роль играет также литологичес-кая фация - силицитов и глин.
17. Фация силицитов представлена кремнистыми образованиями опала и халцедона. Опал распространен в рудоносном горизонте в виде цемента в оолитовых рудах и в прослоях пустых пород. Он содержит обломки спикулей губок, иногда в таком количестве, что образуется спонголитовая порода - спонголитовый песчаник. Последние широко распространены в западной части месторождения, перекрывая первичноокисные руды (рис. 3.4.1). Наличие в марганценосном горизонте мощных образований сдонголитовых песчаников указывает на присутствие окисных руд, а с ними и пероксидных. С уменьшением мощностей спонголитовых песчаников и увеличением фации глин происходит выклинивание пероксидов и замещение их фацией марганцевых карбонатных руд. Фация спонголитовых песчаников выше по вертикальному разрезу, а также по горизонтали сменяется фацией глин.
У. Фация глин распространена в центральной и восточной частях месторождения (рис. 3.4.1). Эта фация типично майкопская, содержащая обильное количество чешуек рыб Meietta . Глины этой фации представлены в основном монтмориллонитом, глауконитом, цеолитами и др.