Прогноз морфологии и условий залегания хромитовых рудных тел сложной формы (на примере участка Лабогейское-2 (Полярный Урал))

Россия входит в число десяти ведущих производителей хромитовых концентратов, хотя доля ее в мировом выпуске данной продукции составляет всего 2—4%. Количество прогнозных ресурсов хромовых руд высоких категорий (Р₁), оцененных на территории страны, велико и почти в три раза больше их балансовых запасов. Все хромовые руды Полярноуральской металлогенической провинции сосредоточены в Ямало-Ненецком АО, их суммарные запасы составляют около 10% российских. Эксплуатируемые Центральное и Западное месторождения — объекты среднего масштаба с содержаниями Cr₂O₃ в рудах соответственно 35,71 и 39,07%. На территории округа локализованы также все прогнозные ресурсы высоких категорий Полярноуральской провинции, превышающие пятую часть ресурсов Р₁ страны [1].

Россия не имеет разведанных запасов металлургических сортов хромитов. Геологические предпосылки развития собственной сырьевой базы хрома на территории России оцениваются достаточно высоко. Они связаны с перспективными хромитоносными объектами в новых и традиционных в прошлом хромоворудных районах: Бураковско-Аганозерском (Республика Карелия), Имандро-Варгузском (Мурманская область), Рай-Изском, Сыумкеуском и Войкаро-Сыньинском (Ямало-Ненецкий АО) [8][10].

Поиски и разведка хромовых руд в пределах перспективного Войкаро-Сыньинского массива продолжаются не одно десятилетие, но к открытию месторождений пока не привели [11]. Наши исследования направлены на понимание морфологии и условий залегания рудных тел на примере перспективного участка Лабогейское-2.

Материалы и методы

Рудопроявление Лабогейское-2 относится к Погурейскому блоку Войкаро-Сыньинского массива. Оно расположено в приводораздельной части ручьев Лабахэй и Ыджид-Лабахэйшор, на северном склоне высоты 885,8 м [5][13].

При съемочных маршрутах обнаружен механический ореол рассеяния рудных обломков. Полоса, обогащенная обломками хромовых руд, ориентирована по азимуту 20—25° и прослежена на 550 м внизпо склону при ширине от 25 м в вершине развала до 100—40 м в его нижней части.

При изучении рудного развала в 1966 году пройдены канавы КМ22—КМ25 и канавой КМ24 вскрыто рудное тело хромитов Лабогейское-2 (рис. 1).

Рудное тело локализовано в дунитовом теле мощностью около десяти метров, приуроченном к гарцбургитовому комплексу с количеством дунитовых обособлений более 30%. Вмещающие их серпентинизированные гарцбургиты содержат единичные маломощные выделения дунитов [7][13].

Контакты руды с вмещающими дунитами резкие, сопровождаются маломощной (до 10—15 см) оторочкой катаклазированного серпентинита и ориентированы с азимутом падения 220—240° под углом 68—75°.

Хромовые руды густо вкрапленные, средне- и крупнозернистые. В составе руд количество хромшпинелидов составляет 90—95%, в интерстициях (2—5%) неправильной формы серпентин, реликты зерен оливина и зерна изумрудно-зеленого уваровита, присутствуют единичные зерна пирротина и магнетита. Руды массивные, часто катаклазированные. В 2013 году в ходе геолого-разведочных работ на Лабогейском-2 пройдены 3 канавы (К50—К52) и выполнены детальные гравимагнитные исследования [6].

С целью подтверждения и уточнения условий залегания рудного тела, вскрытого при геолого-съемочных работах 1966 года, определения расширенного состава хромовых руд в 2013 году пройдена канава К50 с местом заложения вдоль ранее пройденной канавы КМ24 (рис. 1).

Канава К50 вскрыла рудное тело хромитов пересеченной мощностью 3,6 м. Контакты руды контрастные, без видимых изменений и ориентированы с азимутом падения 42—85° и углами падения 85°. В висячем блоке на удалении 0,5 м тело — сателлит хромитов мощностью 0,4 м с азимутом падения 106° и угле 80°. Руды локализованы в дунитовом теле мощностью около десяти метров, дуниты крупно-и гигантозернистые, серпентинизированные.

При прослеживании рудного тела хромитов в северо-западном направлении (канавой К51) и поисках других рудных тел в контуре рудного шлейфа (канава К52) положительных результатов не получено.

Оценка основывается на предположениях о форме, размере и пространственной ориентировке рудного тела (падение, склонение, погружение). Предположения, в свою очередь, строятся на основании информации, полученной при разведке и изучении аналогичных рудных тел, расположенных в близлежащих районах в сходной геологической обстановке [8].

Анализ рудопроявлений и месторождений хромитовых руд в пределах цепочки Полярно-Уральских интрузий ультраосновного состава (массивы Сыум-Кеу, Рай-Из и Войкаро-Сыньинский) позволяет выделить два морфологических типа рудных тел: рудные тела уплощенной, пластинообразной формы и рудные тела линейной, трубообразной формы [2].

Первый тип характеризуется значительной протяженностью по простиранию. Как правило, пластообразные рудные тела прослеживаются с поверхности канавами, траншеями или расчистками на десятки, а то и первые сотни метров. В большинстве случаев рудные тела пластообразной формы локализуются в крыльях складок полосчатости.

Рудные тела линейного типа отличаются изометричной или линзовидной формой в плане, причем отношение длины линз к их ширине обычно не превышает 5 м. На многих рудопроявлениях вскрыть трубообразные тела с поверхности удается только одной, редко двумя канавами. Обычно линейные рудные тела приурочены к замковым частям складок полосчатости [9].

Мощность отдельных хромитовых рудных тел пластовой формы в Полярно-Уральских гипербазитах составляет в среднем 5—7 м. На месторождении Западное (массив Рай-Из) отдельные тела прослеживаются на сотню метров при мощности в 2 м. На месторождении Центральное плитообразное тело сплошных хромитовых руд достигает мощности в 15 м.

Диаметр трубообразных рудных тел колеблется от 5до 20 м. В тех немногочисленных случаях, когда удается проследить рудное тело по погружению, его диаметр с глубиной уменьшается.

Плитообразные рудные тела приурочены к крыльям складок полосчатости и по простиранию часто совпадают с полосчатостью, однако по падению секут ее под острым углом. Другими словами, элементы залегания полосчатости не могут быть напрямую использованы в качестве индикатора пространственного положения рудных тел. Исключением являются рудные тела, сложенные вкрапленными полосчатыми рудами. Эти тела параллельны энстатитовой полосчатости, образуют конформные ей структуры и, по существу, сами являются элементом полосчатости гипербазитов [3].

Рудные тела трубообразной формы, часто локализуются в замковых частях складок полосчатости. При этом погружение рудных тел совпадает с ориентировкой шарнира складки, а при наличии линейности акцессорного хромшпинелида — и с линейностью [8].

Хорошим примером соотношения рудных тел со структурными элементами вмещающих пород является месторождение Центральное на массиве Рай-Из [12].

В пределах месторождения полосчатость образует крупную синформную складку северо-восточного простирания, прослеживающуюся вдоль оси более чем на 1,5 км. В северо-западном крыле складки полосчатость субвертикальна, с преимущественным падением на юго-восток под углом 70°. Юго-восточное крыло складки падает на север под углом 65°. В замке полосчатость имеет пологое восточное падение под углами от 35до 50°. Шарнир складки, рассчитанный как среднестатистическая линия пересечения крыльев, погружается на северо-восток под углом 50°.

Линейность акцессорного хромшпинелида там, где удается измерить ее пространственное положение, почти везде погружается в северо-восточном направлении под углом 40—60°. Она проявляется в однонаправленной вытянутости цепочек зерен хромшпинелида либо удлинении относительно крупных зерен [7].

На структурной диаграмме точки, соответствующие линейности, образуют компактный максимум плотности, совпадающий с шарниром складки полосчатости (рис. 2).

Детальная разведка, проведенная на месторождении Центральное, показала, что погружение хромитовых тел параллельно шарниру складки полосчатости и линейности акцессорного хромшпинелида, ападение рудных тел в целом совпадает с ориентировкой уплощенности энстатита [4].

Методика исследований заключается в детальном картировании структурных элементов с последующим построением структурных карт. анализ которых позволяет выбрать направление проведения дальнейших поисково-оценочных и разведочных работ на хромитовых объектах. К таким структурным элементам на хромитовых месторождениях относятся:

• полосчатость (энстатитовая или пироксенитовая). Представляет собой более-менее регулярное чередование субпараллельных слоев («полос»), обогащенных и обедненных энстатитом и/или пироксенитом;
• уплощенность. Зерна энстатита и акцессорного хромшпинелида в породах часто имеют уплощенно-вытянутую форму и субпараллельную ориентировку;
• линейность акцессорного хромшпинелида проявляется в однонаправленной вытянутости цепочек зерен хромшпинелида (агрегатная линейность) либо в удлинении относительно крупных зерен (минеральная линейность). По ориентировке минеральная линейность не отличается от агрегатной. В обнажениях, где оба типа линейности проявлены совместно, они всегда ориентированы одинаково.

Результаты и обсуждение

К сожалению, в непосредственной близости от рудопроявления Лабогейское-2 нет коренных обнажений. Геологические границы, показанные на карте, включая контуры рудоносного дунитового тела, проведены по элювиально-делювиальным развалам и не подтверждаются пройденными канавами. Ближайшие коренные выходы гарцбургитов, в которых проявлена полосчатость, находятся на расстоянии 500—1200 м от головки рудного развала Лабогейское-2. Геометрический анализ ориентировки полосчатости в этих обнажениях показал, что рудопроявление Лабогейское-2 приурочено к замку синформной складки полосчатости северо-северо-восточного простирания. Северо-западное крыло складки падает на восток-северо-восток, южное — на север и северо-запад. Углы падения полосчатостив крыльях от 50до 75°. Пространственное положение шарнира этой складки полосчатости рассчитано как среднестатистическая ориентировка линии пересечения крыльев — азимут погружения 30°, угол погружения — 55° (рис. 3).

Еще одним аргументом в пользу предположения о крутом северо-восточном погружении рудного тела являются результаты интерпретации гравиметрических и магниторазведочных работ, проведенных ФГУП ИМГРЭ в 2011—2012 гг. (рис. 3).

Для прогнозирования формы и размеров рудного тела Лабогейское-2 был проведен анализ хромитовых рудопроявлений, детально изученных при поисковых работах на хромитовые руды в северной части Войкаро-Сынинского ультраосновного массива, проведенных в 2002—2007 гг.

Из 24 рудопроявлений, для которых по результатам горных и буровых работ составлены геологические планы и построены подсчетные разрезы, наиболее близким аналогом рудопроявления Лабогейское-2, вероятно, является Левопайерское рудное тело. Оно имеет каплевидную форму в плане и полого (под углом 30°) погружается в северо-восточном направлении. С поверхности Левопайерское рудное тело вскрыто двумя канавами и прослежено вдоль линии погружения на расстояние 190 м с отметки 840 м на поверхности до горизонта 720 м на глубине [7].

Заключение

Выявлено, что на месторождениях и рудопроявлениях хромитов Полярного Урала:

1. Рудные тела располагаются в осевых частях складок (длина которых достигает 1 км, ширина — 300—400 м). Причем на крыльях и в замке этих складок рудные тела сильно отличаются друг от друга по морфологии.
2. Линейность хромшпинелидов совпадает со склонением рудных тел.

То есть дальнейшее проведение геолого-разведочных работ на Лабогейском участке необходимо проводить с учетом следующих представлений о его условиях залегания: рудное тело линейного типа, имеющее в плане линзообразную форму и размер примерно 3,5×20 м, погружающееся на северо-восток по азимуту 30° под углом 55°, протягивающееся вдоль оси погружения на ~150 м с постепенным уменьшением площади поперечного сечения до 70% от начального (на поверхности).