Features of chromite-containing placers of the Lukoyanovsky Placer district (Nizhny Novgorod region) and conditions of their formation

Full Text

Хромовые руды относятся к группе дефицитных видов минерального сырья, в связи с этим открытие новых, в том числе и нетрадиционных россыпных месторождений хромитов, представляет как промышленный, так и научный интерес.

Таким типом месторождений могут служить хромитосодержащие пески, встречающиеся в пределах платформенных областей как составная часть комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов дальнего сноса, так и собственно хромитовых, преимущественно аллювиально-пролювиальных россыпей ближнего сноса, непосредственно связанных с первичными источниками [Быховский, Спорыхина, 2013].

К числу потенциально значимых объектов относятся юрские хромит-ильменит-циркониевые пески Лукояновского россыпного района (ЛРР) (Нижегородская обл.) (рис. 1), с которым связан участок исследований.

 

Рис. 1. Обзорная схема центральной части Восточно-Европейской платформы (ВЕП) с элементами тектонического строения.
1 – структуры первого порядка: I – Московская синеклиза, II – Волго-Уральская антеклиза, III – Воронежская антеклиза; 2, 3 – структуры второго порядка (2 – своды: Т – Токмовский свод, К – Котельнический свод; 3 – прогибы: РС – Рязанско-Саратовский, УС – Ульяновско-Саратовский прогиб); 4 – Лукояновский редкометалльно-титановый россыпной район.

 

Наиболее изученной и разведанной является Итмановская россыпь. Среди известных россыпных редкометалльно-титановых (“титано-циркониевых”) месторождений России (Центральное, Бешпагирское, Туганское и др.) Итмановская россыпь (как и другие россыпи ЛРР) занимает особое место: будучи средним по запасам рудных песков месторождением, она является богатейшей в стране и одной из лучших в мире по содержанию основного рудного минерала – циркона. Содержание диоксида циркония в промышленном пласте составляет 13 кг/м³. По этому параметру оно является вторым в мире после австралийской россыпи Атлас-буна Нарринг с содержанием ZrO₂ 17.4 кг/м³.

Второе существенное отличие Лукояновских россыпей – повышенное (до 100 кг/м³) содержание хромитов, запасы которых в Итмановской россыпи составляют 663.05 тыс. т или 296.8 тыс. т Cr₂O₃ со средним содержанием 9.9 кг/м³. В пределах всего Лукояновского россыпного района прогнозные ресурсы категории Р₁ оцениваются в 573 тыс. т Cr₂O₃ [Лаломов и др., 2021].

Несмотря на уникальные параметры месторождения по содержанию циркона и присутствию дополнительных полезных компонентов (хромитов), с промышленными песками месторождения связан ряд существенных проблем технологического характера. По предложенной ранее технологии обогащения рудных песков Итмановской россыпи нельзя получить высококачественный ильменитовый концентрат из коллективного ильменит-хромит-гематитового (ИХГ) продукта вследствие близких физических свойств входящих в него минералов (плотность, электропроводимость, магнитная восприимчивость). В настоящее время предложена технология, позволяющая получать кондиционный ильменитовый концентрат для последующей переработки в металлический титан, и хромовый концентрат для получения соединений хрома [Занавескин и др., 2014].

Для выявления параметров, контролирующих процессы формирования россыпных концентраций хромитов в условиях платформенных областей, необходимо детально проанализировать геологическое строение, минеральный и гранулометрический состав отложений, а также типоморфизм и типохимизм хромитов и сопутствующих минеральных ассоциаций эталонных объектов ЛРР.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЛУКОЯНОВСКОГО РОССЫПНОГО РАЙОНА

Тектоническая обстановка и история развития региона в позднем палеозое‒мезозое

Лукояновский россыпной район (ЛРР) расположен на юге Нижегородской области в междуречье Волги и Алатыря в пределах Токмовского свода кристаллического фундамента. Непосредственно в районе работ мощность осадочного чехла составляет 1200–1300 м. Фундамент расколот в раннеархейскую эпоху на блоки, перемещения и подвижки которых отразились на структурном плане и литологическом составе отложений осадочного чехла,

Токмовский свод – крупное поднятие в пределах юго-западной части Волго-Уральской антеклизы, почти со всех сторон окружен четко выраженными понижениями: с запада – Московской синеклизой, с юго-запада и юга – Рязанско-Саратовским (заложенный по Пачелмскому авлакогену), с востока – Ульяновско-Саратовским прогибами. На севере Токмовский свод через небольшую седловину переходит в Котельнический свод.

В течение всего пермского периода приуральская часть ВЕП испытывала прогрессирующее воздымание и регрессию морского бассейна с кратковременной трансгрессией, начавшейся в казанском веке. К началу средней перми к западу от Урала формируется зона прогибаний – среднепермский седиментационный бассейн. В стадию максимальных прогибаний этот бассейн представлял собою двойную седиментационную систему – морскую в западной части и типичную молассовую (континентальную) в восточной [Лаломов и др., 2017].

Наметившиеся в начале уржумского века восходящие движения ВЕП привели к тому, что на территории Токмовского свода преобладали континентальные режимы аллювиальных равнин, пресных и соленых озер. В течение поздней перми, триаса и ранней юры эрозионный режим преобладал над умеренным континентальным осадконакоплением, в результате чего отложения этого периода выпадают из локальной стратиграфической колонки.

К началу среднеюрской эпохи территория представляла собой хорошо снивелированное плато с пологими формами рельефа с разностью высот не более 15–20 м. С этого момента начинается новый этап тектонического развития, сопровождавшийся морской трансгрессией, в результате которой сформировался морской бассейн на территории Муромско-Ломовского прогиба. Начиная с бата, рассматриваемая территория представляла собой морское мелководье с приливно-отливными течениями и аккумуляцией алеврито-песчаных фаций, а в низинных частях – глинистых осадков. В течение юрской и раннемеловой эпох режим морского бассейна постоянно менялся, а периодические поднятия территории привели к перерывам осадконакопления в позднем келловее, позднем оксфорде, среднем и позднем апте и раннем альбе. В конце альба море покидает территорию исследований и устанавливается господство континентальных условий [Ильин и др., 2017].

В мезозое тектоническая активность в пределах Токмовского свода проявилась в существовании в среднеюрское время Лукояновского купола, в центральной части которого наблюдались условия мелководного морского бассейна с банками и, вероятно, отдельными островами. Севернее, в районе Воротниковского выступа располагалась суша, с которой происходил снос материала в юрский бассейн (рис. 2).

 

Рис. 2. Региональная позиция Лукояновского россыпного района в прибрежной зоне среднеюрского (батского) седиментационного бассейна; реконструкция с использованием данных [Гурвич, Болотов, 1968; Патык-Кара и др., 1997].
1 – область сноса, низкая суша; 2 – то же в области локальных поднятий (Воротниковский выступ); 3 – песчано-алевритовые отложения мелководья, банок и островов; 4 – алевро-пелитовые отложения; 5 – области где отложения юрского бассейна были эродированы в послемезозойское время; 6 – россыпи; 7 – направления поступления материала с суши; 8 – населенные пункты.

 

Такая обстановка определяла как фациально-динамические условия всего россыпного района, так и серии структурных элементов, которые на этапе россыпеобразования контролировали зоны концентрирования тяжелых минералов.

Стратиграфия

В разрезе осадочного чехла в пределах ЛРР принимают участие отложения палеозоя, мезозоя и четвертичной системы.

По данным глубокого бурения, в строении палеозойского структурного яруса принимают участие отложения девонской, каменноугольной и пермской систем, представленные преимущественно терригенно-карбонатными отложениями (аргиллитоподобные глины, известняки и доломиты, редко алевролиты и песчаники).

Подстилающие россыпевмещающую юрскую толщу пермские отложения в составе нижнего и среднего отделов представлены образованиями ассельского, сакмарского (Р₁), казанского и уржумского (Р₂) ярусов.

Непосредственно подстилающие мезозойскую продуктивную толщу уржумские отложения выступают на поверхность в районе работ и выходят под четвертичный чехол в бортах долин. Представлены они красноцветной терригенной толщей, залегающей трансгрессивно на размытой поверхности сероцветных казанских пород. Сложены они аргиллитоподобными известковистыми глинами и алевритами. Общая мощность уржумских отложений в районе оценивается в 50–80 м [Геология…, 1967].

Отложения юрской системы в районе работ относятся к среднему и верхнему отделам. В границах Итмановской россыпи присутствуют отложения батского и келловейского ярусов.

С песчаными отложениями бата (J₂bt) связаны редкометалльно-титановые россыпи (РТР), чем определяется исключительное практическое значение осадков этого возраста. По литологическому составу отложения батского яруса подразделяются на две толщи: нижнюю – починковскую – существенно глинистую и верхнюю лукояновскую – существенно песчано-алевритовую.

В пределах Итмановской россыпи контакт отложений батского яруса с подстилающими аргиллитоподобными глинами уржумского яруса очень четкий. Перекрываются они отложениями келловея (рис. 3). Общая мощность отложений бата в пределах россыпи постепенно возрастает с северо-запада на юго-восток с 20–22 м до 27–29 м.

 

Рис. 3. Геологический разрез Итмановской россыпи Лукояновского редкометалльно-титанового россыпного района (по данным (А.П. Осипов, 1985¹), [Лаломов и др., 2021]). 1 – почвенно-растительный слой, четвертичные суглинки, супеси; 2 – пески; 3 – алевриты; 4 – глины; 5 – промышленный пласт; 6 – высотные отметки.
Среднепермские отложения: P₂ur – уржумский ярус; среднеюрские отложения: J₂bt¹_pch – батский ярус починковская толща; J₂bt²_lk – батский ярус лукояновская толща; J₂k – келловейский ярус.

 

Строение починковской толщи (J₂bt¹_pch) имеет регрессивный характер – в самых низах преобладают глины при практически полном отсутствии песка. Выше появляются прослои песка и алеврита, составляющие до 20–30% объема. В верхней части содержание зернистых классов достигает 60–80%. Пески и алевриты толщи по вещественному составу не имеют принципиальных отличий от состава россыпевмещающих песков верхней пачки батского яруса, но нигде не содержат повышенной (более 10 кг/м³) суммы рудных минералов. Мощность отложений починковской толщи в пределах Итмановской россыпи довольно стабильная и составляет 8–12 м.

С песчаными отложениями лукояновской толщи (J₂bt²_lk) связаны промышленные концентрации полезных минералов. В целом по району она представлена преимущественно тонко-мелкозернистыми песками с тонкой горизонтальной, волнистой и косой слоистостью и прослойками светло-серых, желтоватых жирных глин. На участках россыпей характер слоистости подчеркивается темными шлиховыми прослойками концентрата тяжелых (рудных) минералов (рис. 4).

 

Рис. 4. Продуктивный пласт Итмановской россыпи: темные прослои содержат повышенные концентрации рудных минералов – ильменита, рутила, хромита и циркона.

 

Общая мощность толщи в районе колеблется в пределах 9–17 м. Отложения лукояновской толщи по минеральному составу близки к отложениям починковской толщи. Однако на участках развития россыпей резко возрастает содержание минералов тяжелой фракции с преобладанием ильменита, циркона, хромитов (хромшпинелидов), гематита, магнетита, рутила и лейкоксена. Наиболее высокие концентрации рудных минералов в лукояновской толще установлены в контуре Итмановской россыпи.

Перекрывается лукояновская толща отложениями келловейского яруса (J2k), которые представлены, преимущественно, серыми и коричневато-серыми плотными глинами с прослойками алевритов, и только в основании выделяется горизонт, обогащенный разнозернистым песчаным материалом. Общая мощность отложений достигает 20 м и возрастает с востока на запад.12

Оксфордские, кимериджские и титонские, преимущественно глинистые отложения сохранились от эрозии на возвышенных водораздельных пространствах на сопредельной территории к западу от россыпи.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Лукояновское месторождение представляет собой группу разобщенных залежей, расположенных на площади 65×25 км, простирающейся с запада на восток от г. Лукоянов до райцентра Гагино. Все они имеют лентовидную форму залегания. Протяженность отдельных россыпных тел 5–12 км при ширине до 2 км, преимущественно СЗ–ЮВ простирания. Помимо разведанной и стоящей на государственном балансе Итмановской россыпи, наиболее крупными и потенциально представляющими промышленный интерес являются Казаковская, Шатковская, Неверовская, Ульяновская и Сунгуловская россыпи, по которым оценены прогнозные ресурсы категории Р₁.

В пределах ЛРР по данным картировочного и поисково-разведочного бурения выделяется серия локальных поднятий, маркированных по кровле среднего келловея (рис. 5), которые фактически определяли литодинамику палеобассейна и морфологию отдельных залежей.

 

Рис. 5. Схема размещения россыпей ЛРР на палеофациальной основе, батское время (с использованием материалов (Л.З. Быховский, 2010²; П.И. Мешков и др., 1979³); [Патык-Кара и др., 1997]).
1 – зона шельфа с умеренной гидродинамикой (алевропелитовые отложения); 2 – зона отмелей и банок с активной гидродинамикой (алевриты и мелкозернистые пески); 3 – локальные структурные поднятия в кровле среднего келловея; 4 – россыпи; 5 – направление преимущественного поступления материала из области сноса; 6 – направление ветро-волновой равнодействующей; 7 – направления потоков наносов.
Россыпи (в кружках): 1 – Итмановская, 2 – Казаковская, 3 – Шатковская, 4 – Неверовская, 5 – Ульяновская, 6 – Сунгуловская, 7 – Исуповская.

 

Рудный пласт приближен к основанию лукояновской толщи и не имеет плотика. Зачастую его границы визуально почти не наблюдаются и определяются только по результатам минералогического опробования. В целом он представлен тонко- и мелкозернистыми песками c алевритовым материалом. По всему разрезу отмечаются тонкие прослои глины и тончайшие слойки, образованные концентрацией темноцветных рудных минералов. Глинистость песков рудной толщи не превышает 15%. Мощность рудного пласта в границах россыпи изменяется от 2.0 м (минимальное значение по кондициям) до 10 м.

Особенности морфологии рудных залежей и их палеорельефа, а также весьма тонкозернистый состав песков свидетельствуют о том, что формирование россыпей шло на мелководном шельфе, изобилующем банками и островами, совпадающими с центрами локальных поднятий. Это создавало весьма причудливую картину рельефа дна и распределения наносов. Большинство рудных тел имеет линейную форму, иногда с характерным подковообразным замыканием. Это позволяет предполагать, что вмещающие их аккумулятивные тела, по-видимому, представляли собой подводные островные бары, окаймлявшие банки и острова. При этом устанавливается отчетливая зависимость: наибольшая мощность пласта – 8–10 м, и содержания рудных минералов характерны для крыльев локальных структур, по мере приближения к их сводам она уменьшается до 1–2 м при одновременном уменьшении содержаний полезных компонентов. В зонах повышенной мощности промышленный пласт представляет собой чередование богатых слоев и прослоев с пониженными содержаниями.

Относительно локальных поднятий, россыпи приурочены к наветренным (по отношению к ветро-волновой равнодействующей) сторонам, ориентированным по нормали к преобладающему гидродинамическому воздействию. Эти условия благоприятны для долговременного и интенсивного обогащения осадков минералами тяжелой фракции без значительного смещения по латерали [Лаломов, 2023].

Вещественный состав продуктивного пласта

По гранулометрическому составу отложения продуктивного пласта Итмановской россыпи относятся к алевритистым пескам (табл. 1). Около 92% отложений находится в классе 0.25–0.01 мм, при этом содержание класса <0.05 мм существенно изменяется в зависимости от участка россыпи и составляет 2.6% на северо-западном фланге Итмановской россыпи до 25.0% на юго-восточном.

 

Таблица 1. Средний гранулометрический состав рудных песков Итмановской россыпи и распределение тяжелой фракции по классам по 525 рядовым пробам (Быховский, 2010²)

Классы крупности, мм	5‒2	2‒1	1‒0.5	0.5‒0.25	0.25‒0.1	0.1‒0.05	0.05‒0.01	>0.01
выход от исходного, %	0.07	0.12	0.62	3.28	35.22	48.91	7.70	4.08
Распределение тяжелой фракции по классам, %	0.00	0.02	0.13	1.37	29.40	56.13	11.25	1.70

 

При этом в мелких классах выход тяжелой фракции выше – содержание тяжелой фракции в классе 0.05–0.01 мм составляет 14% по сравнению с 8% в классе 0.25–0.1 мм. Наиболее продуктивным является класс гранулометрической размерности 0.25+0.05 мм – в этом классе сосредоточено от 67 до 97% ильменита, от 50 до 95% циркона и свыше 90% хромита.

Из рудных минералов, имеющих промышленное значение, в составе отложений пласта Итмановской россыпи преобладают ильменит, циркон, хромиты, рутил и лейкоксен (табл. 2). Из нерудных минералов тяжелой фракции преобладают эпидот и минералы железа. Легкая фракция состоит преимущественно из кварца, полевых шпатов и глинистых агрегатов.

 

Таблица 2. Минеральный состав продуктивных отложений Итмановской россыпи по данным 6 технолого-минералогических проб (Быховский, 2010²) (% в отложениях продуктивного пласта)

№	Минералы	Содержание в отложениях, %
		от	до	среднее
1	Ильменит	1.75	7.8	3.09
2	Циркон	0.41	3.63	1.46
3	Хромиты	0.58	3.69	1.44
4	Рутил	0.26	2.09	0.51
5	Лейкоксен	0.12	1.84	0.42
6	Эпидот	3.85	20.35	7.33
7	Гидроокислы Fe	0.6	3.14	1.84
8	Гематит	0.18	1.45	0.66
9	Магнетит и титаномагнетит	0	1.6	0.41
10	Турмалин	0.09	0.29	0.15
11	Гранат	0.1	0.97	0.39
12	Апатит	0.05	0.97	0.35
13	Дистен-силлиманит	0.1	1.03	0.31
14	Титанит	0.02	0.62	0.20
15	Ставролит	0.01	0.48	0.18
16	Амфиболы, пироксены	0	1.06	0.17
17	Монацит	0.005	0.12	0.05
18	Анатаз	0.001	0.03	0.01
19	Кварц	37.8	67.5	50.99
20	Полевые шпаты	4.23	40.2	20.88
21	Глинистые агрегаты	0	21.5	5.66

Примечание. 1–5 – тяжелые минералы рудной ассоциации, 6–18 – тяжелые непромышленные минералы, 19–21 – минералы легкой фракции.

 

Зерна минералов имеют различную степень окатанности: преобладают средне- и плохоокатанные зерна при умеренном количестве (не более 20% от общего количества) хорошо окатанных зерен. Для циркона, рутила и хромитов характерны идиоморфные кристаллографические формы со слабо окатанными гранями. Среди хрупких минералов (хромиты, ильменит) часто встречаются остроугольные обломки со свежими сколами, образовавшиеся, скорее всего, в результате дробления минералов в волноприбойном потоке. Этот процесс проявляется также и для зерен кварца: в более крупных классах кварц хорошо окатан, в мелких значительную часть составляют остроугольные обломки.

АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Россыпи ЛРР относятся к классу комплексных РТР, характерных для платформенных областей.

В структурно-генетическом плане вся зона ЛРР локализовалась в области поднятия Токмовского свода, что определяло мелководный характер и активную гидродинамику акватории на фоне окружающего более глубокого гидродинамически слабоактивного шельфа. Что касается менее крупных структур, то они определяли литодинамику палеобассейна в районе Лукояновского выступа, а также морфологию и расположение конкретных россыпных тел, которые в ряде случаев имеют лентообразную форму и приурочены к поднятиям более низкого порядка, к их внешней (по отношению в преобладающему направлению гидродинамического воздействия) части мелководных банок и, возможно, островов. В целом, схожие гидродинамические условия и разномасштабный структурный контроль характерны для большинства РТР [Лаломов, 2023].

По своему минеральному составу россыпи ЛРР также близки классическим комплексным россыпям платформенного чехла: в продуктивной ассоциации преобладают устойчивые в зоне гипергенеза минералы – ильменит, рутил, циркон и продукт изменения ильменита – лейкоксен, а также устойчивые алюмосиликаты – дистен, силлиманит, ставролит.

В то же время, для россыпей ЛРР наблюдается своеобразие минерального состава и типоморфных особенностей основных минеральных компонентов. Минералогический анализ отложений Итмановской россыпи продемонстрировал умеренную зрелость минеральной ассоциации (относительно высокое содержание неустойчивых минералов), что не характерно для комплексных РТР, поскольку они, как правило, образуются за счет размыва кор глубокого химического выветривания и промежуточных коллекторов, в которых неустойчивые материалы в большинстве своем разрушены. Так, в россыпях Зауральского россыпного района содержание в тяжелой фракции неустойчивых в зоне выветривания минералов (эпидот, гранаты, пироксены, амфиболы и т.д.) не превышает 20%, а палеогеографический коэффициент по Сигову – отношение суммы устойчивых акцессориев к неустойчивым [Сигов, 1971] изменяется в пределах от 4 до 28 [Патык-Кара и др., 2009]. Для продуктивных отложений месторождения Центральное (Тамбовская обл.) этот коэффициент составляет в среднем, 2.1 (от 1.8 до 2.6 по рядовым пробам). Для отложений Итмановской россыпи палеографический коэффициент изменяется в пределах от 0.27 до 0.51, что не характерно для зрелых толщ, образованных под влиянием процессов корообразования.

По сравнению с другими аналогичными россыпями в ЛРР наблюдается повышенное содержание хромитов (хромшпинелидов), достигающее промышленных значений. Это нетипично для других РТР, минеральный состав которых отражает усредненную минералогию региональных источников поступления вещества в зону россыпеобразования с поправкой на разрушение неустойчивых минералов в корах выветривания. В силу близости гидравлической крупности основных устойчивых минералов они обогащаются в гидродинамически активных зонах (волноприбойных потоках пляжа и придонных потоках мелководья) приблизительно в равных пропорциях. Поскольку хромитосодержащие гипербазитовые комплексы занимают незначительную часть зоны мобилизации поступающего на платформы материала, по сравнению с породами, содержащими вездесущий ильменит и достаточно часто встречаемый циркон, то и содержание их в РТР, где происходит перемешивание тяжелых минералов с обширных областей сноса, в большинстве случае не превышает первых процентов тяжелой фракции. В этом случае хромит не представляет промышленной ценности и, более того, является технологически вредным компонентом, ухудшающим качество концентратов.

Промышленные россыпи хромитов образуются в непосредственной близости от коренных источников, связанных с интрузивными комплексами габбро-перидотитовой формации. Хромитосодержащие делювиально-аллювиальные россыпи отмечаются в пределах Кемпирсайского рудного поля (северо-западный Казахстан). Валунные россыпи хромитов разрабатываются в районе Сарановского месторождения (Средний Урал). Дальний перенос хромшпинелидов (на расстояние более 200 км) с образованием рудных концентраций не отмечается где-либо в мире [Кухаренко, 1961; Monograph…, 2013].

В составе тяжелой фракции отмечается большое количество минералов железа – магнетита с развивающемуся по нему гематитом, собственно гематита и различных гидроокислов. То, что магнетит не полностью перешел в гематит и гидроокислы, указывает на ограниченный характер процессов выветривания в источнике.

Содержание полевых шпатов (до 40%) также нехарактерно для минералогически зрелых отложений, прошедших стадии кор выветривания и промежуточных коллекторов.

Также, для Итмановской россыпи характерно повышенное (в 2.5–4 раза) содержание циркона по сравнению с аналогичными россыпями Восточно-Европейской россыпной мегапровинции. Отношение содержания двуокиси титана к двуокиси циркония (TiO₂/ZrO₂) для Итмановской россыпи также самое низкое (2.5) из всех российских РТР (2.6–9.3, среднее 5.5) [Бортников и др., 2024]. Наибольшее относительное содержание циркона в тяжелой фракции (приблизительно равное с титановыми минералами) наблюдается в кембро-ордовикских песчаниках северо-запада ВЕП; для этих отложений характерно высокое значение палеогеографического коэффициента (от 11 до 26), что свидетельствует о предварительном глубоком химическом преобразовании отложений в корах выветривания [Лаломов и др., 2015].

Одним из основных показателей дальности переноса в системе “коренной источник – россыпь” является окатанность минеральных зерен. Тяжелые минералы платформенного чехла испытывают, как правило, несколько циклов переотложения [Патык-Кара и др., 2004], при этом зерна минералов даже с высокой абразивной прочностью (циркон, рутил, шпинель, турмалин и др.) приобретают среднюю и хорошую окатанность [Кухаренко, 1961]. Тем более это характерно для прибрежно-морских отложений, где в волноприбойном потоке минералы могут пройти сотни километров без смещения по латерали.

Несмотря на прибрежно-морской генезис продуктивных отложений ЛРР, составляющие их минеральные зерна в большинстве своем имеют широкий диапазон окатанности (от неокатанных угловатых до хорошо окатанных), что нехарактерно для отложений, испытавших многократный или дальний перенос. Так, хромшпинелиды (относящиеся к минералам с высокой миграционной способностью) россыпи, расположенной в дельте р. Гад на западном побережье Индии, хорошо и средне окатанные (“rounded to sub-rounded”) при расстоянии переноса от источника 30–40 км [Gujar et al., 2010].

Надо отметить, что для хрупких минералов средняя окатанность может уменьшаться за счет процессов дробления зерен в высоко энергетических гидродинамических обстановках (например, в волноприбойном потоке). Вероятно, этот процесс повлиял на наличие угловатых зерен хромита и некоторых других минералов тяжелой фракции, а также кварца в мелких классах.

Все вышеперечисленные особенности россыпей ЛРР (повышенное содержание хромитов и циркона, относительно невысокая степень окатанности обломочного материала и, в особенности, акцессорных минералов, низкий палеогеографический коэффициент указывают на особые условия, характеризующие источник россыпеобразующего материала.

В целом, на состав терригенных отложений восточной части ВЕП влияние оказали состав пород и история развития Уральского складчатого региона. Предполагается, что основное поступление рудного материала в россыпи Лукояновского района осуществлялось, по-видимому, через систему промежуточных коллекторов, представленных пермскими отложениями, с севера и из Предуралья, что определило специфический состав их минеральных ассоциаций – циркон-ильменит-хромит-эпидотовый, с примесью магнетита и гематита [Патык-Кара и др., 1997].

Непосредственно в районе Итмановской россыпи подстилающие пермские отложения слабо металлоносны: в прослоях алевролитов выход тяжелой фракции составляет 0.25–0.6%. В ней преобладают ильменит (42–66%), циркон (6–18%), гранаты (9–19%), лейкоксен и рутил (7–9%), магнетит (2–5%). Легкая фракция представлена в основном кварцем (56‒84%) и полевыми шпатами (9–26%) (Быховский, 2010²). Примечательно, что в них не обнаружены хромиты, что ставит под сомнение пермские отложения уржумского яруса (по крайней мере, непосредственно подстилающие продуктивные юрские толщи ЛРР) как промежуточный коллектор.

Низкие значения палеогеографического коэффициента для россыпей ЛРР связаны, предположительно, с тем, что поступающий с Урала в промежуточный коллектор осадочный материал континентальных и мелководно-морских отложений средней и верхней перми не проходил через стадию образования кор глубокого химического выветривания, а являлся результатом механического размыва, дезинтеграции и транспортировки отложений в зону осадконакопления.

Пермско-триасовое время, связанное с завершающим этапом Уральского орогенеза, характеризуется формированием в Предуральском прогибе терригенных минералогически незрелых (содержащих большое количество неустойчивых в зоне выветривания минералов) молассовых отложений. Платформенный этап на Урале начался с ранней юры. Именно с этим периодом связывается начало образования пенеплена и появления первых кор выветривания. В Предуральской зоне среднеюрские отложения, мощностью до 40 м, представлены кварцевыми песками и песчаниками с прослоями каолиновых глин и линзами бурого угля [Пучков, 2010].

Таким образом, в пределы среднеюрского морского бассейна ЛРР поступал, в основном, материал эродируемых пермских отложений и в меньшей степени – начавших формироваться кор выветривания.

Рудные минералы могли быть переотложены в батские пески ЛРР в результате перемыва палеозойских и раннемезозойских отложений. Важным источником россыпеобразующего материала могли служить отложения нижней и средней перми, которые размывались в районе Воротиловского выступа севернее ЛРР. Отложения этого района требуют дополнительного изучения.

В работе С.И. Гурвича и А.М. Болотова [1968, рис. 25] в отложениях чехла платформы батского яруса прогнозируется перспективная на россыпеобразование зона протяженностью 500–700 км, простирающаяся к юго-востоку от ЛРР (рис. 6).

 

Рис. 6. Схема распространения перспективных отложений батского яруса средней юры по материалам [Гурвич, Болотов, 1968].
1 – горная и равнинная суша; 2 – равнинная суша, область осадконакопления; 3 – прибрежная равнина, временами заливаемая морем; 4 – мелководное море, терригенные осадки; 5 – площади развития перспективных продуктивных отложений; 6 – главные направления сноса обломочного материала; 7 – россыпные месторождения и проявления хромитов: Л – Лукояновский россыпной район, С – Сабантуйское проявление хромитов в пермских отложениях [Рахимов и др., 2020].

 

В пределах этой зоны в приуральской части ВЕП в пермских отложениях осадочного чехла на юго-западе Башкирии установлены повышенные содержания хромитов до 70% тяжелой фракции осадков или 17% Cr₂O₃ в породе [Рахимов и др., 2020]. Это позволяет рассматривать пермские отложения, подстилающие продуктивную батскую толщу не только как промежуточный коллектор, но и как формацию, имеющую самостоятельное промышленное значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для восполнения запасов хромового сырья в России, в настоящее время необходимо изучение и открытие новых, в том числе и нетрадиционных россыпных месторождений хромитов, которые представляют научный и промышленный интерес.

Таким типом месторождений могут служить хромитосодержащие пески, встречающиеся в пределах платформенных областей как составная часть комплексных прибрежно-морских россыпей тяжелых минералов дальнего сноса, так и собственно хромитовых, преимущественно аллювиально-пролювиальных россыпей ближнего сноса, непосредственно связанных с первичными источниками.

К числу потенциально значимых и хорошо изученных объектов первого типа относятся среднеюрские прибрежно-морские хромит-ильменит-циркониевые пески Лукояновского россыпного района Нижегородской области. Месторождение связано с алевритистыми песками батского яруса. В геолого-структурном плане положение ЛРР контролируется приуроченностью к Токмовскому своду Волго-Уральской антеклизы. На более детальном уровне россыпные тела связаны с положением локальных структурных поднятий, зафиксированных в кровле среднего келловея.

По своему минеральному составу россыпи ЛРР имеют ряд особенностей, по сравнению с другими РТР Восточно-Европейской россыпной мегапровинции, выражающихся в пониженной зрелости минеральных ассоциаций (присутствие слабо устойчивых в зоне выветривания минералов), а также в повышенном содержании циркона и хромитов.

В целом состав осадочного чехла восточной части ВЕП связан с влиянием Уральской складчатой области, при этом для ЛРР существенную роль мог сыграть локальный размыв в зоне положительных структур чехла и фундамента платформы (Воротниковского выступа), расположенных к северу от ЛРР.

Перспективной на выявление аналогичных россыпей может являться зона развития батских отложений к юго-востоку от ЛРР в местах положительных проявлений локальных блоковых движений фундамента платформы.

Работа в этом направлении будет продолжена.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-27-00109, https://rscf.ru/project/24-27-00109/.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

 

¹ Осипов А.П. Отчет о поисково-оценочных работах в пределах центральной части Лукояновского титано-циркониевого месторождения (Итмановская залежь) в Лукояновском районе Горьковской области, выполненных Лукояновской ГПП в 1982‒1985 гг. Горький: Лукояновское ГПП, 1985.

² Быховский Л.З. Разработка технико-экономического обоснования постоянных кондиций, подсчет запасов титано-циркониевых песков Итмановской россыпи Лукояновского месторождения в Нижегородской области (по состоянию на 01.06.2010 г.). Отчет. М.: ВИМС, 2010.

³ Мешков П.И., Лисенков А.А., Уланова Е.И. Отчет о результатах групповой геологической съемки масштаба 1:50 000 территории листов N-38-29-Г, N-38-30-А, Б, В, Г, N-38-41-Б, N-38-42-А, Б. Горький: Лукояновская ГПП, 1980 г.

About the authors

A. V. Lalomov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry (IGEM) RAS; Permian State University

Author for correspondence.
Email: lalomov@mail.ru
Russian Federation, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017; Bukireva str., 15, Perm, 614990

A. V. Grigorieva

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry (IGEM) RAS

Email: lalomov@mail.ru
Russian Federation, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

Y. N. Ivanova

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry (IGEM) RAS

Email: lalomov@mail.ru
Russian Federation, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

References

Supplementary files