МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний гірничий університет

УДК 553.31 : 553.065 (477.63)

Євтєхова Ганна Валеріївна

Геологія альпійських утворень залізисто-кременистої формації Криворізького басейну

Спеціальність 04.00.11 – геологія

металевих і неметалевих корисних копалин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Дніпропетровськ

2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор геологічних наук професор Паранько Ігор Степанович, завідувач кафедри загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти: доктор геологічних наук професор Павлунь Микола Миколайович, завідувач кафедри геології корисних копалин, декан геологічного факультету Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України;

кандидат геолого-мінералогічних наук старший науковий співробітник Поповченко Сергій Євгенійович, керівник Центру аналітико-технологічних досліджень Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться 2 листопада 2007 р. о 15-00 на засіданні спеціалізованої Вченої Ради Д 08.080.05 при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України (49027, м. Дніпропетровськ, проспект Карла Маркса, 19; тел. (0562) 47-24-11).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, проспект Карла Маркса, 19.

Автореферат розісланий 29 вересня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої Вченої Ради Д 08.080.05

кандидат геолого-мінералогічних наук

доцент А.Л.Лозовий

Загальна характеристика роботи

Альпійські жили присутні в покладах багатих і бідних залізних руд, у верствах некондиційних залізистих кварцитів і вміщуючих сланців продуктивної саксаганської світи Криворізького басейну. Протягом близько 250 років дослідження і понад 125 років експлуатації родовищ Кривбасу увагу геологів привертали умови формування, локалізація, морфологія, металогенічне значення альпійських жил. Незважаючи на це, альпійські утворення залишаються серед найменш вивчених геологічних об’єктів залізисто-кременистої формації Кривбасу і аналогічних утворень інших регіонів. За останні роки у зв’язку з переоцінкою залізорудних родовищ басейну як комплексних, необхідністю поглибленого вивчення низки металевих і неметалевих корисних копалин (прояви благородних і рідкісних металів, кольорового і колекційного каменю та ін.) увага до альпійських жил значно зросла.

Актуальність теми дисертації. В роботі вирішена низка теоретичних і прикладних питань, спрямованих на поглиблення існуючих уявлень про геологічну будову і склад залізорудної товщі Криворізького басейну, на підвищення ефективності використання мінерально-сировинної бази його залізорудних родовищ. Формування альпійських жил супроводжувало практично всі геологічні процеси становлення залізисто-кременистої формації – діагенез, метаморфізм, тектогенез, метасоматоз, гіпергенез та ін. Активність альпійського процесу залежала від складу, текстури, структури залізистих порід, характеру прояву зазначених геологічних процесів. З утворенням альпійських жил були пов’язані міграція, розсіювання і концентрація рудогенних хімічних елементів, специфічний мінерагенез. Таким чином, всебічне дослідження альпійських жил дає інформацію для більш глибокого розуміння причин, перебігу та наслідків геологічних процесів у залізорудній товщі Кривбасу. Перерозподіл мінеральної речовини, пов’язаний з альпійським процесом, сприяв формуванню покладів металевих і неметалевих корисних копалин. Зазначене свідчить про актуальність дисертації в теоретичному і прикладному відношеннях.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з тематикою науково-дослідних робіт кафедри загальної геології та розвідки родовищ корисних копалин і кафедри теоретичної і прикладної мінералогії Криворізького технічного університету в рамках Національної програми розвитку мінерально-сировинної бази України на період до 2010 р. Окремі розділи дисертації були підготовлені при виконанні геологічних досліджень у відповідності з госпдоговірними науково-дослідними роботами на гірничодобувних підприємствах Криворізького басейну (№№ держреєстрації 0103U005274 (2004 р.), 0104U907054 (2004 р.), 0106U009493 (2006 р.), 0106U001154 (2006 р.), 0106U007651 (2007 р.)). Автор дисертації є одним з виконавців і авторів геологічних розділів звітів цих робіт.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи – встановлення закономірностей локалізації, морфології, зональності альпійських утворень і їх ролі в формування металогенічної та мінерагенічної спеціалізації залізорудної товщі Криворізького басейну. Висвітленню цих питань сприяло розв’язання наступних задач: 1) детальний аналіз опублікованих і фондових даних про альпійські утворення залізисто-кременистої формації Криворізького басейну та інших регіонів; 2) вивчення закономірностей геологічної позиції альпійських жил; 3) дослідження морфології альпійських утворень; 4) встановлення характеру їх зональності в межах геологічних об’єктів різного масштабу; 5) визначення ролі альпійського процесу в формуванні металогенічних, мінерагенічних особливостей залізисто-кременистих утворень басейну.

Об’єкт дослідження – альпійські утворення залізисто-кременистої формації Криворізького басейну.

Предмет дослідження – локалізація, морфологія, склад, зональність альпійських утворень і їх металогенічна і мінерагенічна спеціалізація.

Методи досліджень. 1. Геологічні методи: а) кількісне визначення за оригінальною методикою поширення метаморфогенних і апометасоматичних альпійських утворень в межах геологічних об’єктів різного масштабу і походження; б) вивчення морфології альпійських жил; в) визначення з використанням розробленої автором методики кількісних показників зональності метаморфогенних і апометасоматичних альпійських утворень. 2. Мінералогічні методи: а) мікроскопічне вивчення мінерального складу і будови альпійських жил; б) дослідження альпійських утворень як гемологічних об’єктів. 3. Геохімічні методи: а) визначення вмісту золота в альпійських утвореннях методом атомно-абсорбційного аналізу; б) визначення вмісту елементів-домішок в золотоносних альпійських утвореннях методом напівкількісного спектрального аналізу. 4. Статистичні методи (апробовані і оригінальні) обробки геологічних даних; новітні комп’ютерні технології обробки цифрової, текстової, графічної інформації.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: 1) вперше виконане детальне узагальнення (на основі аналізу понад 1500 публікацій) результатів попередніх досліджень альпійських утворень у залізорудних товщах родовищ Криворізького басейну та аналогічних родовищ інших регіонів; 2) виявленні закономірності локалізації альпійських жил у залежності від мінерального і петрографічного складу залізорудних верств, характеру прояву їх плікативних і диз’юнктивних порушень, інтенсивності динамотермального метаморфізму і натрієвого метасоматозу; 3) розроблений і апробований метод кількісного визначення поширення альпійських утворень у верствах гірських порід різного складу і походження; 4) досліджені особливості морфології альпійських жил, детально описані їх морфологічні різновиди, розроблені основи морфолого-генетичної класифікації альпійських утворень; 5) встановлені закономірності зональності (регіонального, локального рівня, зональності конкретних жил) альпійських утворень, визначена роль геологічних факторів, які обумовили формування різнорівневої зональності продуктів альпійського процесу; 6) виявлений і детально вивчений вплив альпійського процесу на формування проявів металевих (на прикладі золота) і неметалевих (на прикладі кольорового і коштовного каменю) корисних копалин.

Основні наукові положення дисертації.

1. Утворення альпійських жил супроводжувало більшість геологічних процесів у товщі залізистих порід саксаганської світи криворізької серії. Найбільш активно альпійський процес відбувався в зв’язку з динамотермальним метаморфізмом залізистих осадків і більш пізнім процесом натрієвого метасоматозу залізистих порід. Другорядне значення мають альпійські жили, пов’язані з ділянками прояву контактового і ударного метаморфізму, зонами гіпергенних змін залізистих кварцитів і сланців.

2. Альпійські утворення характеризуються закономірністю локалізації, морфологічних ознак, зональності різних рівнів. Локалізація альпійських жил обумовлена мінеральним і петрографічним складом вміщуючих залізорудних верств, характером прояву їх тектонічних порушень. За морфолого-генетичними ознаками альпійські жили поділяються на три групи: жили плікативних, диз’юнктивних структур і жили, пов’язані з процесами кристалізації і перекристалізації мінералів залізистих порід. Альпійські утворення характеризуються проявом мінералогічної зональності різних рівнів: регіональної (в межах Криворізького басейну), локальної (в межах окремих родовищ, стратиграфічних горизонтів, метасоматичних тіл) і зональності мікрорівня, яка проявлена зональною будовою жил.

3. Альпійський процес сприяв формуванню низки проявів металевих і неметалевих корисних копалин. Вміст золота в альпійських жилах в 3-4 рази вищий порівняно з вміщуючими залізистими кварцитами і сланцями. Більшість проявів виробного і колекційного каменю (аметист, цитрин, раухтопаз, моріон, гірський кришталь, тигрове, соколине і котяче око, візерунчастий халцедон, яшмоїди та ін.) в залізорудних товщах всіх родовищ Кривбасу мають альпійське походження.

Практичне значення одержаних результатів полягає в уточненні існуючих відомостей про геологічну будову продуктивних залізорудних і вміщуючих сланцевих товщ родовищ Криворізького басейну, ролі альпійського процесу в формуванні низки проявів металевих і неметалевих корисних копалин. Одержані дані можуть бути використані при переоцінці залізорудних родовищ Кривбасу як комплексних і визначенні перспектив супутньої мінералізації.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці мети і задач роботи, визначенні її наукового спрямування; аналізі літературних і фондових даних про геологію альпійських утворень в залізисто-кременистих формаціях; виконанні польових досліджень; зборі зразків, їх відборі і підготовці для лабораторних досліджень; комплексному вивченні альпійських утворень як геологічних об’єктів; опрацюванні, узагальненні та інтерпретації одержаних результатів з використанням апробованих і оригінальних комп’ютерних програм.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові положення і практичні висновки роботи були представлені на 10 нарадах і конференціях: Науково-технічна конференція „Проблемы развития Криворожского железорудного басейна” (м. Кривий Ріг, 2002 р.); VI і VII Міжнародні симпозіуми студентів, аспірантів і молодих учених ім. академіка М.А.Усова „Проблемы геологии и освоения недр” (м. Томськ, 2002, 2003 рр.); Наукова конференція молодих учених „Сучасні проблеми геологічної науки” (м. Київ, 2003 р.); Міжнародна науково-технічна конференція „Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” (м. Кривий Ріг, 2004, 2005, 2006, 2007 рр.); Міжнародна наукова конференція „Творча спадщина В.І.Вернадського та сучасність” (м. Донецьк, 2005 р.); VII з’їзд Українського мінералогічного товариства (м. Київ, 2006 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковані 14 праць, в тому числі 11 статей у фахових виданнях і 3 тез доповідей наукових конференцій; самостійних публікацій – 9, в тому числі 6 статей у фахових виданнях і 3 тези доповідей.

Структура і об’єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, які містять 64 рисунки, 3 таблиці, висновків і додатків (10 таблиць). Загальний об’єм дисертації 230 стор., текстова частина викладена на 112 стор. Список літератури складається з 328 найменувань.

Автор глибоко вдячна науковому керівникові дисертаційної роботи доктору геологічних наук професору І.С.Параньку. Автор користувалась консультаціями професорів В.М.Трощенка, В.В.Індутного, Б.І.Пирогова, А.І.Каталенця, В.Я.Легедзи, В.Д.Євтєхова, доцентів О.М.Труніна, В.М.Харитонова, В.В.Стеценка. Геологічні дослідження проводились за сприяння головних геологів гірничозбагачувальних комбінатів Кривбасу С.В.Чупрія, І.В.Хімка, О.Б.Кузьменка, М.О.Блохи, Л.М.Цвігун. У виконанні геохімічних і металогенічних досліджень допомогу автору надали професор В.Я.Легедза і доцент Е.Г.Кірносов. Вироби з коштовного каменю були виготовлені в майстернях К.А.Залізка, В.М.Харитонова, В.Д.Блохи, Ю.М.Бублика. Частину фотографічних робіт виконали Ю.М.Бублик, В.М.Харитонов. Прозорі і поліровані шліфи, приполіровки кольорового каменю виготовили майстри Є.В.Шостак і Т.В.Зайченко. Всім їм автор роботи висловлює щиру подяку.

Основний зміст роботи

У першому розділі зазначено, що жильні утворення відносяться до поширених складових залізисто-кременистої формації Криворізького басейну та інших регіонів. Вони були предметом досліджень М.І.Світальського і співавторів (1932), П.М.Каніболоцького (1946), Я.М.Бєлєвцева (1955), М.О.Єлісеєва і співавторів (1961), Є.К.Лазаренка і співавторів (1977) та інших дослідників. Суттєвий внесок у формування сучасних уявлень про альпійський процес був зроблений протягом 60-80-х років ХХ століття колективом дослідників під керівництвом Я.М.Бєлєвцева у зв’язку з розвитком положень метаморфогенного рудоутворення. В роботах Я.М.Бєлєвцева, В.С.Домарєва, Є.О.Куліша, В.Б.Коваля, Г.В.Тохтуєва, Р.Я.Бєлєвцева, В.М.Кравченка, В.М.Григор’єва, В.І.Павлишина, О.І.Стригіна, М.О.Ярощук, Б.І.Пирогова, М.О.Корнілова, М.С.Точиліна, Ф.І.Жукова, Ю.А.Галабурди, Ю.М.Єпатка, М.М.Павлуня, В.М.Оверчука, С.Є.Поповченка, О.Ю.Грицай, В.М.Харитонова, В.В.Мядзеля розглядались механізми утворення гідротермальних розчинів, перерозподілу речовини між ними і вміщуючими залізистими породами, їх міграції, осадження рудних і нерудних компонентів, морфології жил, металогенії зон альпійського рудогенезу.

Проте альпійські жили залишаються серед найменш досліджених складових залізисто-кременистої формації Криворізького басейну. Їх вивчення, переважно, супроводжувало дослідження залізорудних покладів, вміщуючих товщ та інших геологічних об’єктів. Серед понад 1500 розглянутих автором дисертації монографій і статей лише у 144 роботах, тобто приблизно у 10% публікацій містяться відомості про альпійські або аналогічні їм за складом і походженням жили, з них лише у 27 роботах автори використовують термін “альпійська жила”, “альпійський процес”.

Альпійські жили є невід’ємною складовою залізисто-кременистої формації докембрію. Вивчення закономірностей альпійського процесу в товщах залізистих порід дозволяє уточнити відомі положення метаморфогенного, метасоматичного мінерало- і рудоутворення. Одержані результати можуть бути використані при розв’язанні питань комплексного використання мінерально-сировинної бази залізорудних родовищ Кривбасу. Зазначене обумовило фундаментальну і прикладну обґрунтованість теми дисертаційної роботи.

Другий розділ містить відомості про геологію Криворізької структури, яка розташована в центральній частині Українського щита (УЩ) у вигляді смуги довжиною понад 100 км і шириною від 0,5 до 18 км. Вона має субмеридіональне простягання, розмежовує Інгульський і Середньопридніпровський мегаблоки Українського щита (УЩ). В її будові беруть участь утворення мезоархею, палеопротерозою (кристалічний фундамент) і кайнозою (осадовий чохол). Мезоархей представлений метавулканітами (амфіболіти, амфібол-вмісні кристалічні сланці) конкської серії, в межах Кривбасу не поділеної на світи. До палеопротерозою відносяться криворізька серія і глеюватська світа. Криворізька серія поділяється на чотири світи (знизу догори): новокриворізьку, яка з кутовим неузгодженням залягає на конкській серії, складена метакластолітами і метавулканітами і має загальну потужність від 30 до 450 м; скелюватську, що згідно залягає на новокриворізькій, складена метакластолітами (мусковітові кварцити, метаконгломерати, кварц-мусковітові сланці) і метаультрабазитами (тальк-вмісні сланці) і має потужність від 40 до 350 м; саксаганську – продуктивну залізорудну товщу басейну, яка згідно залягає на скелюватській світі; її повний розріз включає сім залізистих і сім сланцевих горизонтів із загальною потужністю від 50 до 1800 м; гданцівську, яка з кутовим неузгодженням залягає на саксаганській, складена метакластолітами (сланці і безрудні кварцити), доломітовими мармурами, в базальній частині – перевідкладеними залізними рудами і має потужність від 30 до 2500 м. Глеюватська світа, представлена різного складу сланцями і силікатними кварцитами, з кутовим неузгодженням залягає на криворізькій серії, складає центральну частину Криворізької структури, має потужність до 2000-2500 м.

В тектонічному відношенні Криворізька структура є складно побудованою геологічною спорудою, сформованою внаслідок послідовного прояву чотирьох самостійних тектонічних етапів. В історії її розвитку виділяються проторифтовий, протогеосинклінальний і орогенний етапи з властивими для них особливостями формування складок і розривних порушень. На різних стадіях формування структури в її залізорудній і вміщуючих товщах відбувались процеси динамотермального метаморфізму, метасоматозу, прояви ударного метаморфізму, гіпергенні процеси т.і. Криворізька структура – основний тектонічний елемент Криворізького залізорудного басейну. За особливостями геологічної будови і складу залізисто-кременистих товщ басейн поділяється на чотири залізорудні райони: Північний (Ганнівський), Саксаганський (Центральний), Південний, Інгулецький (Лихманівський). Вони суттєво відрізняються за активністю прояву, геологічними особливостями і мінералого-геохімічною, металогенічною спрямованістю альпійського процесу.

У третьому розділі охарактеризовані вихідний матеріал і методика досліджень. Дисертаційна робота базується на результатах власних робіт автора з залученням даних з фондових (25) і літературних (328) джерел. Для виконання геологічних досліджень автором були обрані альпійські утворення п’яти найбільш характерних родовищ Криворізького басейну, які відрізняються за поширенням і умовами формування альпійських жил: Інгулецького, Скелюватського, Новокриворізького, Первомайського і Ганнівського (рис. 1). Окремі дослідження виконувались для альпійських утворень ще 9 родовищ Кривбасу і Правобережного залізорудного району.

Для виконання задач, поставлених в роботі, був використаний комплекс методів досліджень. Польові дослідження, опрацювання результатів геологічних маршрутів по забоях кар’єрів, меншою мірою шахт, даних картування альпійських утворень, вивчення їх поширення, морфології, зональності виконувались за допомогою традиційних геологічних методів, а також розробленого і апробованого автором метода кількісного визначення поширення альпійських жил. Суть його полягає у встановленні загальної середньої потужності альпійських жил у перерахунку на 10 м дослідженого розрізу залізистих порід (Р, см/10 м). Були детально вивчені 240 альпійських жил зі 153 проявів альпійських утворень; виконане кількісне визначення поширення альпійських жил (360 показників), морфологічне дослідження альпійських утворень (140 спостережень), були визначені кількісні показники зональності альпійських утворень (653 визначень).

Рис. 1. Схематична геологічна карта і розташування досліджених залізорудних родовищ Криворізького басейну.

1 – залізисто-кременисті породи саксаганської і гданцівської світ; 2 – вміщуючі метаморфічні породи криворізької серії; 3 – граніти саксаганського і дніпропетровського комплексів; 4-6 – розривні порушення мантійного (4), мантійно-корового (5) і корового (6) закладення; 7 – лінії стратиграфічних контактів.

Родовища: 1 – Ганнівське; 2 – Первомайське; 3 – шахти ім. В.І.Леніна; 4 – шахти „Ювілейна”; 5 – Глеюватське; 6 – шахти „Більшовик”; 7 – шахтоуправління комбінату „АрселорМіттал Кривий Ріг”; 8 – Новокриворізьке; 9 – Валявкинське; 10 – Скелюватське; 11 – Інгулецьке.

При вивченні зональності альпійських утворень застосовувались мінералогічні, мінераграфічні, петрографічні методи досліджень (775 прозорих і полірованих шліфів). Визначення вмісту золота в альпійських утвореннях і вміщуючих залізистих породах виконувалось за допомогою атомно-абсорбційного методу (105 аналізів), вміст супутніх елементів-домішок – за допомогою напівкількісного спектрального методу (105 аналізів). При підготовці проб до аналізів, а також для одержання з золотовмісних альпійських утворень і вміщуючих залізистих порід золоторудних концентратів використовувались мінералого-технологічні методи з застосуванням магнітних, гравітаційних та інших рудопідготовчих і збагачувальних апаратів. Для виявлення ролі альпійського процесу в формуванні проявів кольорового каменю виконувались загальні гемологічні дослідження альпійських утворень з виготовленням 37 виробів з кольорового і коштовного каменю. Узагальнення і аналіз одержаних результатів проводилось за допомогою апробованих і оригінальних комп’ютерних методів опрацювання текстової, цифрової, графічної геологічної інформації.

У четвертому розділі викладені результати дослідження геологічної позиції і поширення альпійських утворень. Показано, що локалізація альпійських жил визначалась речовинними (неоднорідність петрографічного і мінерального складу залізорудних верств) і тектонічними (характер прояву плікативних і диз’юнктивних порушень) факторами.

Поширення метаморфогенних альпійських жил у розрізах стратиграфічних горизонтів різного петрографічного складу вивчалось на прикладі Інгулецького родовища магнетитових кварцитів, в межах якого саксаганська світа включає 12 горизонтів – від першого сланцевого до шостого залізистого. Спостереження виконувались у забоях кар’єру Інгулецького гірничозбагачувального комбінату (ГЗКу) вздовж 10 радіально розташованих профілів, лінії яких повністю перетинали продуктивну товщу родовища від центральних до периферійних ділянок Лихманівської синкліналі – основної його структури. Було встановлено, що у розрізі саксаганської світи при середньому для її товщі значенні Р = 17,04/10 м, максимуми поширення (Р) альпійських жил відповідають залізистим горизонтам (17-25 см/10 м), мінімуми – сланцевим (9-12 см/10 м). Винятком є третій і п’ятий сланцеві горизонти (18-23 см/10 м), які, на відміну від інших сланцевих горизонтів родовища, складені магнетит-силікатними кварцитами. Одержані дані засвідчили, що основним фактором поширення альпійських жил був рівень компетентності залізистих порід. Він визначав схильність залізистих кварцитів під дією тектонічного навантаження до утворення відносно легкопроникних для флюїдів тріщин, зон дроблення. У верствах сланців, на відміну від залізистих кварцитів, за аналогічних умов формувались практично непроникні зони складчастості і зім’яття. Другорядне, але також важливе значення мав фактор первинної флюїдоємності залізистих порід, яка була тісно пов’язана з вмістом у них силікатного матеріалу. Оскільки ці два фактори співіснують у контраверсії, поширення жил було проявом їх рівноважності.

Вплив мінерального складу порід залізисто-кременистої формації на поширення метаморфогенних альпійських жил вивчався на прикладі розрізу четвертого сланцевого і четвертого залізистого горизонтів у східному крилі синклінальної структури Скелюватського родовища, яке розробляється кар’єром Південного ГЗКу. Позитивними ознаками обраної ділянки є відсутність помітних наслідків епігенетичних змін залізистих порід, відносна рівномірність їх динамотермального метаморфізму в умовах зеленосланцевої фації, а також чіткий прояв аутигенно-метаморфогенної мінералого-геохімічної зональності обох стратиграфічних горизонтів. Вона полягає в такій зміні верств різного мінерального складу в розрізі від центральної частини четвертого залізистого до центральної частини четвертого сланцевого горизонту: кварцит залізнослюдко-магнетитовий кварцит магнетитовий кварцит хлорит-карбонат-магнетитовий кварцит магнетит-хлорит-карбонатний сланець магнетит-карбонат-кварц-хлоритовий сланець карбонат-кварц-хлоритовий сланець кварц-хлоритовий сланець серицит-кварц-хлоритовий.

За результатами геологічних спостережень, було встановлено, що поширення альпійських жил (Р) в зазначеному напрямку від верств залізнослюдко-магнетитових кварцитів (9,4 см/10 м) зростає до максимуму в магнетит-хлорит-карбонатних кварцитах (31,6 см/10 м) і магнетит-карбонат-кварц-хлоритових сланцях (30,3 см/10 м) приконтактових зон горизонтів. Далі до верств серицит-кварц-хлоритових сланців, яві складають центральну зону четвертого сланцевого горизонту, значення цього показника зменшується до 2,6 см/10 м. Ці результати добре узгоджуються з даними про поширення альпійських жил у розрізі саксаганської світи в цілому, одержаними для Інгулецького родовища.

Альпійські утворення плікативних структур. Вплив складкоутворення на поширення альпійських жил був досліджений на прикладі Лихманівської синкліналі – основної структури Інгулецького родовища. Були використані результати визначення показника поширення альпійських жил (Р) у товщі залізистих порід саксаганської світи по згаданих вище 10 профілях, радіально розташованих у межах синкліналі. Профілі 1 і 10 перетинали залізорудну товщу в північній частині родовища, відповідно, у східному і західному крилах синкліналі, профілі 2 і 9 були більш наближені до шарніру, профілі 3 і 8, 4 і 7 були ще ближче розташованими до нього, профілі 5 і 6 були пройдені в східній і західній частинах замикання синкліналі. Аналіз одержаних даних свідчить, що при середньому для залізорудної товщі родовища значенні показника Р = 17,04 см/10 м максимальне поширення жил (20-21 см/10 м) характерне для шарнірної частини синкліналі. Тут найчастіше зустрічаються жили великої потужності (понад 5 см). В напрямку до крил синкліналі показник Р зменшується до 14-15 см/10 м.

Вплив диз’юнктивних порушень на локалізацію альпійських жил досліджувався на прикладі продуктивної товщі Ганнівського родовища, обмеженого трьома глибинними розломами: Криворізько-Кременчуцьким (з заходу від родовища), Девладівського (з півдня) і Східно-Ганнівського (зі сходу). Особливістю найбільш характерних для родовища субширотних розривних порушень є суттєве зменшення їх кількості в північному напрямку від зони перетину Девладівського і Криворізько-Крменчуцького глибинних розломів, розташованої на південному фланзі родовища. Всі зони субширотних розривних порушень мають ознаки неодноразового поновлення.

Геологічні спостереження виконувались в забоях Ганнівського кар’єру Північного ГЗКу вздовж ліній маркшейдерських осей від 20-ї до 220-ї, які перетинають субмеридіонально видовжене родовище у широтному напрямку. Одержані дані дозволили виявити дві основні тенденції в поширенні альпійських утворень. Перша (рис. 2) полягає в поступовому зменшенні цього показника в напрямку з півдня на північ. Друга – в закономірній ритмічній зміні показника поширення альпійських жил у вказаному напрямку. Найбільше його значення встановлене для зон маркшейдерських осей 40, 100 і 180, положення яких відповідає зонам максимального прояву субширотних розривних порушень. Ділянки їх згущення можуть розглядатись як зони трьох субширотних розломів, генетично пов’язаних з одним із субширотних глибинних розломів Північного району Криворізького басейну. Вірогідно, синметаморфічне тріщиноутворення в цих зонах могло спричинити підвищену кількість і потужність альпійських жил у їх межах у порівнянні з ділянками, які розташовані між зонами субширотних диз’юнктивів.

Альпійські жили тіл натрієвих метасоматитів мають локальне поширення. Зустрічаються у складі метасоматичних тіл Первомайського, Жовторіченського, Петровського, Ганнівського, Інгулецького, Глеюватського та деяких інших родовищ Кривбасу. Для тіл залізорудних натрієвих метасоматитів властива мінералого-геохімічна зональність (рис. 3).

Рис. 2. Характер зміни поширення альпійських утворень (Р) по простяганню продуктивної товщі Ганнівського родовища.

Положення горизонтальної штрихової лінії відповідає середньому значенню показника поширення альпійських жил (Р) для саксаганської світи родовища – 17,25 см/10 м.

Численність альпійських жил у їх межах обумовлена високою флюїдоємністю натрієвого метасоматозу. Утворення жил відбувалось, переважно, на завершальних стадіях метасоматичного процесу за участю „відпрацьованих” гідротермальних розчинів.

Рис. 3. Характер зміни поширення альпійських жил (Р) в узагальненому розрізі зонального тіла натрієвих метасоматитів.

Метасоматичні зони (в напрямку від центру до периферії тіла): 1 – егіринізації; 2 – рибекітизації; 3 – вторинного окварцування; 4 – ореольної карбонатизації; 5 – кварцити залізнослюдко-магнетитові, магнетитові, кумінгтоніт-магнетитові незмінені.

Закономірності поширення альпійських утворень визначались за даними вивчення відслонених у забоях Первомайського кар’єру Північного ГЗКу 19 зональних метасоматичних тіл. Було встановлено, що від центральних до периферійних зон метасоматичних тіл і далі до незмінених залізистих кварцитів показник поширення альпійських утворень зменшується в чотири рази – в середньому від 48,5 до 12,6 см/10 м (рис. 3). Це було обумовлене, по-перше, послабленням у зазначеному напрямку ефекту терморозущільнення залізистих кварцитів під впливом метасоматизуючих розчинів, по-друге,– зменшенням флюїдонасиченості новоутворених зон тріщинуватості з віддаленням від флюїдопідвідних каналів.

У п’ятому розділі викладені результати морфологічного вивчення альпійських утворень. Альпійські жили відзначаються різноманітністю форм, що обумовлене, в першу чергу, варіативністю характеру тектонічних порушень верств залізистих порід. Другорядний вплив на морфологію жил мав мінеральний склад, структура, текстура вміщуючих залізистих кварцитів і сланців. За морфолого-генетичними показниками альпійські утворення чітко поділяються на такі, що формувались у зв’язку з а) плікативними, б) диз’юнктивними порушеннями, в) з процесами кристалізації і перекристалізації мінералів залізистих порід. Серед жил плікативних структур найбільш поширені сідловидні, рідше зустрічаються плойчасті. До групи жил диз’юнктивних структур відносяться прості, брекчійово-цементаційні, паралельні, жили зон кліважу, східчасті, драбинчасті, гілчасті, жили зон будинажу. До альпійських утворень, пов’язаних з кристалізацією і перекристалізацією мінералів, відносяться так звані утворення „тіней тиску” („стебловидний” кварц, „кварцові дворики”) поряд з порфіробластами магнетиту, гранату, хлоритоїду, біотиту та інших мінералів, а також жили перекристалізації індивідів і агрегатів мінералів.

Потужність альпійських жил коливається від сотих часток мм до 1-2 м, протяжність – від декількох мм до 100-150 м.

Шостий розділ присвячений розгляду особливостей зональності метаморфогенних і апометасоматичних альпійських утворень Для обох генетичних різновидів альпійських жил характерні прояви зональності за різними ознаками, в першу чергу за їх мінеральним складом.

Для метаморфогенних жил виявлені три рівні мінералогічної зональності: 1) регіональний, 2) локальний, 3) мікрорівень.

Регіональна зональність проявлена зміною мінерального складу альпійських жил у межах всього Криворізького басейну. За результатами кількісних мінералогічних підрахунків, середній вміст найбільш поширеного мінералу жил – кварцу – від центральної частини Кривбасу (родовища Скелюватське, Новокриворізьке, шахти “Більшовик”) в напрямку південного (Інгулецьке родовище) і північного (Первомайське і Ганнівське родовища) флангів басейну зменшується з 88-88,5 до 87-87,5 об’ємн.%. В кількісних співвідношеннях більшості інших мінералів спостерігається чітка залежність від ступеню динамотермального метаморфізму вміщуючих залізистих порід: вміст у жилах карбонатів і хлориту від центральної частини басейну (зеленосланцева фація) до обох флангів (епідот-амфіболітова фація) суттєво зменшується, натомість збільшується вміст кумінгтоніту, біотиту, залізної слюдки, магнетиту, піротину. Таким чином, основним фактором, який обумовив прояв регіональної мінералогічної зональності альпійських утворень, був ступінь динамотермального метаморфізму залізистих порід.

Локальна зональність полягає в закономірній варіативності складу жил у розрізах окремих залізистих і сланцевих горизонтів, розрізах залізорудних товщ окремих родовищ. За результатами дослідження четвертого залізистого і четвертого сланцевого горизонтів Скелюватського родовища, вміст кварцу збільшується від 82 об’ємн.% в складі жил з порід їх приконтактових зон до 90-94% у складі жил з центральних зон горизонтів. Кількість хлориту і залізистого карбонату (кожного близько 8 об’ємн.%), а також кумінгтоніту, піриту, піротину максимальна у приконтактових зонах; залізної слюдки і магнетиту – в центральних зонах залізистих, а біотиту, мусковіту – в центральних зонах сланцевих горизонтів. Зроблено висновок, що за умов близькості термодинамічних умов метаморфізму залізистих порід основним фактором, який визначав мінеральний склад альпійських жил, був склад вміщуючих порід. Він, як зазначалось вище, закономірно змінюється у відповідності з аутигенно-метаморфогенною зональністю залізистих і сланцевих горизонтів кожного родовища.

Зональність мікрорівня обумовлена термодинамічними умовами кристалізації мінералів, які формують альпійські жили. Результати вивчення складу 480 жил семи родовищ Кривбасу свідчать, що 45,6% від їх загальної кількості мають мономінеральний, переважно кварцовий склад; 42,4% жил бімінеральні; 12,0% – три- і полімінеральні. Бі-, три- і полімінеральні жили мають зональну будову. В більшості випадків виділяються три (центральна і дві периферійні) або п’ять (центральна, дві проміжні і дві периферійні) зон. Центральна зона зазвичай складена кварцом, рідше карбонатом, гетитом, силікатами; проміжні зони – карбонатами, силікатами; периферійні, переважно, рудними мінералами (найчастіше залізна слюдка і пірит, рідше – магнетит, піротин, марказит, гетит та ін.). При відсутності рудних мінералів периферійні зони жил складають силікати або карбонати.

Для альпійських жил з тіл натрієвих метасоматитів характерні прояви локальної зональності (закономірна зміна складу епіметасоматичних альпійських жил у відповідності з їх зональною будовою) і зональності мікрорівня (зональної будови жил).

У сьомому розділі викладені результати вивчення впливу альпійського процесу на формування супутніх корисних копалин Криворізького басейну. Проблема розкрита автором на прикладі проявів золота і виробного, коштовного каменю.

Золотоносність альпійських жил, а також інших геологічних утворень Криворізького басейну вивчається протягом понад 70 років. Альпійські жили до останнього часу були досліджені досить слабко. Об’єктом детального вивчення поведінки золота в зв’язку з альпійським процесом автор обрала південну частину Новокриворізького родовища, в межах якої були виявлені декілька ділянок з підвищеним вмістом золота в залізистих породах. Точковим методом були відібрані 105 проб альпійських жил і вміщуючих залізистих порід продуктивної і обрамляючих сланцевих товщ родовища. За ступенем прояву альпійського процесу точки опробування поділялись на три групи: 1) залізисті кварцити і сланці без помітного прояву гідротермальних жил; 2) аналогічні породи з проявом малопотужних (переважно, до 1-2 см) жил; 3) матеріал відносно потужних (понад 2 см) жил. Вміст золота в матеріалі вихідних проб і одержаних з їх матеріалу гравітаційних концентратів визначався атомно-абсорбційним методом в лабораторії Тульської філії ЦНДГРІ.

Одержані дані свідчать про значну роль альпійського процесу в синметаморфічній міграції і концентрації золота. За усередненими даними, зростання в складі проб матеріалу альпійських жил супроводжується помітним збільшенням вмісту них золота – від 0,023-0,044 г/т у різного складу вміщуючих породах до 0,036-0,065 г/т в ділянках прояву малопотужних альпійських жил і до 0,052-0,103 г/т в матеріалі відносно потужних жил. Аналогічна закономірність зі значно більшими градієнтами вмісту золота характерна для гравітаційних концентратів, одержаних з відповідних залізистих порід: відповідно, 0,030-0,114 г/т, 0,053-0,520 г/т і 0,084-1,294 г/т. Помітне підвищення вмісту золота в гравітаційних концентратах у порівнянні з вихідними пробами пояснюється концентрацією золота в метаморфогенних альпійських жилах і значно більшою крупністю кристалів і агрегатів золота в жилах у порівнянні з вміщуючими залізистими кварцитами і сланцями. Найвищий вміст золота характерний для приконтактових зон залізистих і сланцевих горизонтів; максимальний показник – 6,695 г/т – одержаний для гравітаційного концентрату з альпійської жили у приконтактовій зоні першого сланцевого горизонту.

Результати статистичної обробки даних напівкількісного спектрального аналізу матеріалу досліджених на золотоносність 105 проб показали, що постійними елементами-супутниками золота є халькофільні елементи: Cu (коефіцієнт парної кореляції r = 0,84), Pb (0,88), Zn (0,77), Ag (0,89), Bi (r = 0,76). Значно більш слабкий позитивний зв’язок виявлений для Au з Sn (r = 0,46), Mo (r = 0,32) і W (r = 0,21). З показниками вмісту інших понад 20 літофільних і сидерофільних елементів значення вмісту золота має слабкий негативний кореляційний зв’язок (r від -0,14 до -0,28). Парагенетичний зв’язок золота з халькофільними елементами підтверджують результати факторного аналізу. Результати вивчення золотоносності продуктивної товщі Новокриворізького родовища свідчать про те, що успіх подальших пошуків проявів і родовищ золота в товщі залізистих і вміщуючих порід Кривбасу значною мірою пов’язаний з детальним дослідженням ділянок активного прояву альпійського процесу.

Самоцвітна і колекційна сировина. В товщі порід залізисто-кременистої формації Криворізького басейну присутні прояви близько 30 різновидів кольорового каменю і колекційної сировини. Дуже поширені альпійські жили кварцу – найчастіше непрозорого білого або сірого. Але досить часто в жилах зустрічаються порожнини з кристалами аметисту, цитрину, раухтопазу, моріону, блакитного і зеленого кварцу, гірського кришталю. Просторово вони тяжіють до контакту залізистих і сланцевих горизонтів. Друзи і щітки аметисту часто зустрічаються також у тілах натрієвих метасоматитів. Зі зростанням ступеню метаморфізму поширення таких жил значно збільшується. Найбільш характерні вони для Первомайського і Ганнівського родовищ. До альпійських за їх первинною природою відносяться також жили тигрового, соколиного, котячого ока, візерунчастого халцедону, яшмоїдів та інших самоцвітів.

Висновки

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій встановлені закономірності локалізації, морфології, зональності альпійських утворень і їх роль у формуванні металогенічної та мінерагенічної спеціалізації залізорудної товщі Криворізького басейну.

Альпійські жили характеризуються значним розповсюдженням в товщі залізисто-кременистих порід Криворізького басейну. Найбільш поширені альпійські жили, генетично пов’язані з динамотермальним метаморфізмом залізистих порід і їх натрієвим метасоматозом. Другорядне за поширенням значення мають жили зон контактового, ударного метаморфізму і гіпергенних змін залізистих кварцитів і сланців. На підставі детального геологічного вивчення альпійських утворень залізорудних родовищ Кривбасу зроблені наступні висновки.

1. Геологічна позиція альпійських утворень визначалась впливом двох груп факторів: тектонічних (диз’юнктивні, плікативні порушення верств залізистих порід) і речовинних (мінеральний і петрографічний склад верств, характер прояву метаморфізму, метасоматозу та інших геологічних процесів). Роль динамічних факторів засвідчує значно більше поширення альпійських жил у зонах синметморфічних розривних порушень порівняно з зонами складкоутворення. Вплив речовинних факторів проявлений в межах родовищ і крупних ділянок Кривбасу переважною локалізацією альпійських жил у залізистих горизонтах і меншим (у 2-2,5 рази) їх поширенням у розрізах сланцевих горизонтів саксаганської світи. При більш детальних дослідженнях виявляється приуроченість альпійських жил, головним чином, до приконтактових зон горизонтів. В тілах натрієвих метасоматитів апометасоматичні альпійські утворення просторово тяжіють до їх центральних зон, складених егіриновими метасоматитами. Через проміжні зони рибекітових метасоматитів до периферійних зон окварцування і карбонатизації вміщуючих залізистих кварцитів поширення жил зменшується в середньому в 3-4 рази.

2. За морфолого-генетичними ознаками альпійські жили поділяються на три види. Найбільш морфологічно різноманітні жили, пов’язані з диз’юнктивними структурами: прості, брекчійово-цементаційні, паралельні, східчасті, драбинчасті, гілчасті, жили зон кліважу і жили зон будинажу. З плікативними структурами пов’язані сідловидні і плойчасті жили. Жили третього виду пов’язані з процесами кристалізації мінералів: жили виповнення (жили „тіней тиску”) і жили перекристалізації.

3. Альпійські утворення залізисто-кременистої формації характеризуються проявами різнорівневої зональності: регіональної, локальної і зональності мікрорівня. Для метаморфогенних альпійських жил регіональна зональність проявлена закономірною зміною в напрямку від центральної частини Криворізької структури до її північного і південного флангів середнього мінерального складу жил: зменшенням вмісту кварцу, карбонатів, хлориту і збільшенням – залізної слюдки, магнетиту, кумінгтоніту, біотиту, піротину. Прояви локальної зональності фіксуються в розрізах від центральних частин залізистих горизонтів через їх приконтактові зони до центральних частин сланцевих горизонтів закономірним поступовим зменшенням у складі альпійських жил вмісту залізної слюдки і магнетиту і збільшенням вмісту біотиту і мусковіту. Для кумінгтоніту, карбонатів, хлориту, піриту, піротину характерний підвищений вміст у жилах з приконтактових зон горизонтів і поступове його зниження у напрямках до центральних зон обох горизонтів. Для кварцу властива зворотна тенденція варіативності вмісту. Локальна зональність складу апометасоматичних альпійських жил в напрямку від центральних зон метасоматичних тіл до їх периферійних зон полягає в закономірному підвищенні вмісту в складі жил кварцу, карбонатів і зменшенні – залізної слюдки, магнетиту, рибекіту, тетраферибіотиту, селадоніту, альбіту, циркону, апатиту, піриту. Зональність макрорівня для метаморфогенних і апометасоматичних альпійських жил проявлена їх зональною будовою.

4. Альпійський процес відігравав помітну металогенічну і мінерагенічну роль, обумовлену участю в формуванні альпійських жил гідротермальних розчинів, генетично і речовинно споріднених із вміщуючими залізистими породами. Відокремлення розчинів від метаморфізованих і метасоматизованих залізистих кварцитів і сланців, їх міграція по зонах підвищеної тріщинуватості, осадження розчинених компонентів спричинили формування покладів низки супутніх металевих і неметалевих корисних копалин. На прикладі залізорудних і сланцевих товщ Новокриворізького родовища встановлено, що альпійський процес спричинив концентрацію в жилах золота: вміст металу в них у 3-4 рази вищий порівняно з вміщуючими залізистими породами. Альпійське походження має також переважна більшість проявів коштовного, виробного і колекційного каменю басейну.

Зазначене свідчить, що альпійський процес був одним з факторів формування комплексної мінерально-сировинної бази родовищ Криворізького басейну.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах.

Статті у фахових виданнях.

1. Смирнова А.Я., Евтехов Е.В., Евтехова А.В. Вариации содержания сульфидов в продуктивной толще Скелеватского железорудного месторождения Криворожского бассейна // Геолого-мінералогічний вісник.– 2002.– №1(7).– С. 81-89.

2. Євтєхова Г.В. Морфологія і умови утворення альпійських жил залізисто-кременистої формації Криворізького басейну // Геолого-мінералогічний вісник.– 2002.– №2 (8).– С. 51-60.

3. Євтєхова Г.В. Зональність альпійських жил залізорудної товщі Криворізького басейну. І. Метаморфогенні жили // Геолого-мінералогічний вісник.– 2004.– №1 (11).– С. 55-64.

4. Мумряк М.І., Євтєхова Г.В. Селадоніт – новий мінеральний пігмент Криворізького басейну // Геолого-мінералогічний вісник.– 2004.– №2 (12).– С. 51-56.

5. Євтєхова Г.В. Зональність альпійських жил залізорудної товщі Криворізького басейну. ІІ. Жили натрієвих метасоматитів // Геолого-мінералогічний вісник.– 2005.– №1(13).– С. 68-74.

6. Евтехова А.В. Морфологические разновидности альпийских жил из железорудной толщи Криворожского бассейна // Збірник наукових праць Національного гірничого університету.– 2005.– №23.– С. 80-90.

7. Євтєхова Г.В. Геологічні дослідження альпійських утворень залізорудної товщі Криворізького басейну // Геолого-мінералогічний вісник.– 2005.– №2 (14).– С.127-136.

8. Євтєхова Г.В., Євтєхов Є.В., Бублик Ю.М. та