Закономерности локализации и прогнозная оценка осадочных образований Украинского щита на вторичные каолины

Основные месторождения и проявления вторичных каолинов расположены в центральной, восточной и юго-западной части Украинского щита, где известно 36 месторождений и более 50 проявлений. Прогнозная оценка осадочных образований Украинского шита ка вторичные каолины основана на анализе стратиграфического, структурнотектонического, палеогеографического, литолого-фациального критериев прогнозирования.

Стратиграфический. На Украинском щите широко развита кора выветривания, которая послужила источником материала для формирования разновозрастных и разнородных осадков. Среди них при благоприятных тектонических, палеогеоморфологических и фациальных условиях образовались залежи вторичных каолинов. Этапы каолинового корообразования, несмотря на тесную генетическуо связь переотложенных и элювиальных каолинов, не играют существенной роди в определении временя образования вторичных каолинов.

Образования вторичных каолинов приурочены к трем стратиграфическим уровням, соответствующим континентальным перерывам в раннемеловое, палеоцен-среднеэоценовое и миоценовое время, Основные запасы переотложенных каолинов сосредоточены в миоценовых отложениях, на долю которых приходится 72?, в палеогеновых (средний эоцен) и нижнемеловых (апт-альб) соответственно 12 и 11,8%, в плиоцен-четвертичных отложениях - 4,2%.

На территории СССР выделено четыре стратиграфических уровня, к которым приурочены запасы вторичных каолинов: прений (Ангренское), деловой (Астафьевское), мел-палеогеновый (Западная Сибирь), палеоген-неогено выи (Чалганское). Переотложенные каолины мезокайнозойского возраста известны также во многих районах земного шара. Они обнаружены в отложениях нижнего и верхнего мела (США, Испания, Франция), палеоцен-эоцена (Франция, Англия, Япония, Корея), олигоцена (Англия), миоцена (Испания, ГДР, ФРГ), плиоцена (Бразилия).

Таким образом, существовало несколько крупных региональных эпох каолинообразования. В результате переотложения продуктов выветривания в осадочном чехле платформ образовывались залежи вторичных каолинов в широком возрастном интервале от юры до плиоцена.

Структурно-тектонический. Дифференцированные блоковые движения в пределах Украинского щита обусловили распределение в пространстве областей сноса, путем транспортировки продуктов выветривания, области континентальной и морской седиментации, способствовали формирование древних речных долин, определили их глубину, густоту эрозионного расчленения, распределение фаций. Тектоническая дифференциация обширных пенепленизированных областей способствовала денудации кор выветривания и переотложению их продуктов в депрессии. Приподнятые блоки служили источником каолинового материала, опущенные - способствовали его аккумуляции в аллювиально-озерных водоемах древних долин. Для опущенных блоков характерна значительная густота эрозионного расчленения, здесь существовали благоприятные условия для накопления аллювиальных и озерных осадков, вмещавших залежи каолинов, В местах интенсивного тектонического опускания днищ речных долин создавалась наиболее благоприятные условия для образовании каолинов в древних озерно-болотных водоемах. Изменение базиса эрозии приводило к интенсивному заболачивание речных долин, формирование в озерно-болотных водоемах каолинов, углистых глин, углей. Такой режим существовал в раннем мелу на северо-восточном склоне шита в Рыжановской, Тростиновско-Озерянской и других долинах.

Конкско-Ялынская впадина с раннего мела также испытывала погружение. Здесь в результате неоднократного перемыва, переотложения и дифференциации продуктов выветривания в древних озерно-болотных водоемах образовались промышленные скопления высококачественных каолинов в отложениях миоцена.

Структурно-тектонические факторы не только определили процессы образования месторождении, но и контролировали степень их сохранности. Значительное количество меловых и палеогеновых отложений в древних долинах, которые могли вмещать залежи вторичных каолинов, были размыты в последующие века. Наиболее благоприятные условия для сохранности месторождении характерны для блоков, не претерпевших резко Дифференцированных движении после образования продуктивного горизонта.

Палеогеоморфологический. На основе анализа палеогеографических условий раннемеловой, палеогеновой и миоценовой эпох установлена тесная пространственная связь месторождений и проявлении каолинов с древними погребенными долинами. На Украинском ките и его склонах выделено около сотни древних долин, изучении которых посвящены работы. Наличие приподнятого пенепленизированного плато в пределах Украинского щита с мощными площадными и линейными корами, широкая сеть глубинных разломов способствовали развитие древней речной сети. Некоторые речные долины были заложены в юрское время, а затем унаследованы в раннем мелу и палеогене. Густота древней долинной сети значительна, длина долин ДО 150-240 км, ширина от 2 до 10 км, глубина вреза от 20 до 20G к, в среднем 40-50 м. Аналогичные условия локализации переотложенных каолинов в эрозионно-тектонических депрессиях наблюдаются на Урале. Роль структурно-тектонических депрессий в накоплении крупных масс осадочных каолинов отмечена также при изучении месторождении Англии и Франции.

Для северо-восточной части Украинского щита характерно значительное эрозионное расчленение. Здесь в доланах субмеридионального направления с большим количеством боковых субширотных притоков и балок - Рыжановской и Озерновско-Тростиновской - обнарулены крупнейшие месторождения вторичных каолинов - Новоселицкое, Рыжановское, Мурзинское, Звенигородское, Писчиковское.

На южном склоне Украинского щита вторичные каолины заключены в субмеридиональных долинах со значительной глубиной вреза, небольшой протяженностью, малый количеством притоков. Мощность вторичных каолинов значительна, до 30-40 м, однако площади значительного распространения пока не установлены. Небольшие проявления каолинов обнаружены на склонах Приазовского пассива к в Конкско-Ялынской впадине.

В палеоцене и средней эоцене на большей части Украинского вита наследуется раннемеловой рельеф. Эрозионно-тектонические депрессия характеризуются небольшой глубиной вреза, значительной шириной, пологими склонами, меандрирующими руслами рек, изобилующими озерами и заболоченными участками. В настоящее время достоверно установлено наличие долив в пределах северо-восточного, северного и южного склонов щита, Длина долин различна - от 15 до 205 км, в западной части долины вытянутые, в центральной, где рельеф осложнен Болтышской впадиной, - извилистые, широкие, с большим числом притоков. В расширенным заболоченным участкам долин приурочены Макаровское в Козичанско-Яблуневской, Кировоградское в Кировоград-Миргородской депрессиях. Нa вином смоле щита установлена значительная густота прямолинейных долин меридиовального направления, где обнаружено несколько проявлении.

В раннем-среднем миоцене на значительной территории щита существовала выровненная заболоченная равнина, речные долины выражены нечетко, они часто расширена, выположены (Затищанское, Константиновское, Положское, Владимирское месторождения).

Литолого-фациальный. Переотложенные каолины образуют пласты и линзы среди песчанистых и углистых отложений. Модность продуктивных горизонтов колеблется от 0,4 до 40 м, составляя в среднем по крупным месторождениям 4-9 м. Длина залежей изменяется от десятков метров до первых десятков километров. Тесное пространственное сочетание каолинов и углей в разрезе свидетельствует о различной скорости размыва элювия.

Среди вторичных каолинов по фациальной приуроченности выделяются делювильно-пролювиальные, аллювиально-пролювиальные, озерно-аллювиальные и озерно-лагунные разности.

Каолины нижнемелового возраста образовались в речных долинах с меандрирующим руслом, широкой поймой, заболоченными участками, озерами, замедленными водотоками. Наличие в непосредственной близости на склонах водоразделов ионных кор выветривания, водный режим озер способствовали отложении тонкодисперсных, отмученных от примесей каолинов в пределах Новоселицкого, Озерянского, Мурзинского месторождений. Застойность вод в озерах, небольшая глубина явились благоприятным фактором для формирования болот на мелководье, растительность которых представляла источник гумусовых кислот, способствовавших выносу гидроокислов железа.

Большинство месторождения и проявлений вторичных каолинов палеогена обнаружены среди аллювиально-пойменных, озерных и озерно-болотных отложений. Отдельные месторождения - Вертиева Валка, Боковское - расположены в присклоновых частях долины к связаны с делювиально-пролювиальными отложениями, образованные в речных долинах - Бурковецкое, Осичное и др. - характеризуется невыдержанностью разреза и сложной линзовидной формой залежей.

Фациальные особенности миоценовых отложений свидетельствует о формировании их в условиях плоской аккумулятивной равнины, которая незначительно поднималась над уровнен позднемиоценового моря, существовавшего в Предкарпатье, Причерноморье, Днепровско-Донецкой впадине. На северо-западном склоне и в центральной части Украинского шита континентальные отложения отличаются резкой фациальной изменчивостью и приурочены к нечетко выраженным речным долинам. Площадь их распространения имеет островной характер, что связано с последующим размывом.

Для залежей каолинов характерны невыдержанность по мощности, запесочениость, обогащенность ильменитом. в пределах Конкско-Ильинской впадины большинство залежей приурочена к озерным, в меньшей степени к аллювиально-пойменным и делювильно-пролювиальным отложениям. Реки, стекавшие с Приазовского массива и Волчанского выступа, имели непостоянный режим. Для погребенных долив характерны нечеткие контуры. пологие склоны. Дифференциация терригенного материала происходила в озерных водоемах, где образовалась наиболее высококачественные залежи вторичных каолинов. Для них характерна широкое плащадное распространение и относительная выдержанность продуктивного горизонта. В южной части Конкско-Ялынское впадины ширина озер достигала 2-7 км. В составе озерных отложения преобладает огнеупорные глины, вторичные каолины, сменяющиеся по простиранию аллювиальными и делювиально-пролювиальными гравийно-песчано-глинистыми образованиями.

В результате детального анализа поисковых критериев составлена прогнозная карта осадочных образований Украинского щита на вторичные каолины масштаба 1:500000 (рисунок). Основная информация на карте - прогнозные площади, их перспективность и направление геологоразведочных работ. Степень перспективности площади отражена различной штриховкой: вертикальной - для перспективных, косой - для малоперспективных, без штриховки - с невыясненными перспективами.

В качестве перспективных оконтурены площади распространения континентальных аллювиальных и озерно-болотных отложений древних долин мелового и палеогенового возраста, делювиально-пролювиальных склоновых, аллювиальных, озерных отложений плоской аккумулятивной равнины и эрозионно-тектонических впадин неогена. В контуре этих площадей находятся разведанные и в различной степени изученные месторождения и проявления со значительном мощностью продуктивного горизонта и благоприятными для эксплуатации условиями залегания.

Количественная оценка прогнозных запасов рассчитана с учетом площади распространения каолиноносных отложений, средней мощности продуктивного пласта, объемного веса и коэффициента каолиноносности продуктивного горизонта, установленного для эталонных разрезов. Прогнозные геологинеские запасы по степени достоверности и изученности, согласно классификации Н.А. Быховера, Д.В. Pyнквиста разделены «а собственно прогнозные - 1 млрд. 160 млн.т (10 площадей), перспективные - 4 млрд. 840 мил (17 площадей), потенциальные - 9 млрд. т (10 площадей). Выделенные площади разной степени перспективности рекомендуется для постановки поисковых геологоразведочных работ.

В качестве резервное сырьевой базы для действующих предприятий (Новоселицкия, Велико-Авадольский шамотные заводы н др.) наиболее перспективными являйся прогнозные площади - Звенигородская, Мокро-Ялынская, Положская. При наличии потребителя перспективными представляются площади Писчиковская, Оксанинская, Бобринецкая, Акимовская, Синельниковская, Раздоровская в центральной, Санжаровская, Янгульская, Конкско-Ялынская, Черниговская, Куйбышевская в восточной частях щита. Большие прогнозные запасы создаст благоприятные предпосылки для проведения геологоразведочных работ на этих площадях.

Площади с невыясненной перспективностью, рекомендуемые для попутных поисков при геологоразведочных работах, необходимо учитывать при планировании развития добычи вторичных каолинов в будущем.

В последние годы расширяется области применения высококачественных каолинов. В настоящее время большая часть вторичных каолинов используется для получения огнеупоров, доказана возможность их использования в производстве электрокорунда и ферросилиция, Известно несколько способов переработки каолиновых глин для получения глинозема, но в промышленных масштабах ни один из них не осуществлен, так как разработанные технологические схемы пока неэффективны из-за больших капиталовложений и длительного срока окупаемости затрат. Вторичные каолины в пределах Украинского пита благодаря положительным качествам сырья (мономинеральность, примесь органического вещества, наличие редких и рас сеянных элементов) могут служить потенциальной сырьевой базой для получения из них глинозема.