Содержание к диссертации
Введение 3
1. История геологического изучения 12
2. Стратиграфия
2.1. Стратиграфическая привязка отложений 19
2.2. Физико-географические условия осадконакопления по палеоэкологическим данным 37
3. Вещественный состав пород 50
3.1. Минералы и обломки пород 50
3.2. Особенности распределения и генезис аутигенных минералов 75
3.3. Корреляция отложений по ассоциациям акцессорных минералов 87
4 Цитологические типы пород 92
4.1. Обломочные породы" ;;; 1 92
4.2. Глинистые породы 122
4.3. Карбонатные породы 135
5. Генетические типы пород 173
5.1. Континентальные отложения 173
5.2. Морские отложения 175
6. Фации и условия формирования отложений 181
6.1. Фации неогеновых отложений 181
6.2. Палеогеография и условия образования отложений 207
7. Промышленная оценка неогеновых отложений Никопольского бассейна 231
7.1. Глины 231
7.2. Пески 235
7.3. Карбонатные породы 242
3аключение 246
Литература 251
Введение к работе
Актуальность работы. В Никопольском марганцеворудною бассейне проводится и будет продолжена добыча марганцевых руд в девяти ныне действующих карьерах, а также планируется открытие 3-х новых крупных карьеров. На каждую тонну руды, добытой открытым способом, приходится в среднем 15-20, до 25 кубических метров перемещенной породы (рис.1). При таких значительных объемах вскрышных работ актуальное значение получила проблема попутного использования пород вскрышной толщи, примерно на 60-70% сложенных отложениями неогеновой системы. Требование рационально использовать минеральные ресурсы подчеркнуто в принятых в 1975 г. "Основах законодательства Союза СОР и союзных республик о недрах", а в 1977 г. это требование провозглашено Конституцией СССР. Общие сведения о составе вскрышной толщи имеются в отчетах о геологосъемочных и геологоразведочных работах, выполненных в разные годы в Никопольском бассейне, однако, как правило, при поисках и разведке главное внимание уделялось рудному пласту, а покрывающие его породы изучались преимущественно в свете задач гидрогеологии и инженерной геологии применительно к подземной разработке. До недавнего времени лишь незначительная часть неогеновых глин, песков и известняков извлекалась и находила применение в местном строительстве. Таким образом, необходимость расширения добычи попутных полезных ископаемых из вскрышных пород неогена Никопольского бассейна явилась одной из определяющих причин постановки данного исследования. С марта 1983 г. выполняемые работы вошли составной частью в "План НИР по разработке комплекса научно-технических и экологических мероприятий по охране геологической среды и рекультивации земель, нарушенных деятельностью горнодобывающей промышленности", утвержденный постановлением
Известно, что промышленная оценка невозможна без наличия детальных литологических характеристик пород, анализа фациальнои изменчивости и условий образования отложений, т.е. решения тех вопросов, которые позволяют создать научно обоснованный прогноз полезных ископаемых района. С этих позиций определилась цель диссертационной работы: путем всестороннего комплексного изучения пород неогена Никопольского бассейна получить их детальную литологическую характеристику, реконструировать условия формирования отложений и произвести их промышленную и прогнозную оценку. Цель работы обусловила постановку следующих основных задач исследований:
1. биостратиграфическая привязка отложений, корреляция разрезов и установление физико-географических условий осадконакоп-ления по палеоэкологическим данным;
2. комплексное изучение вещественного состава отложений и выделение литологических типов неогеновых пород;
3. прослеживание фациальнои изменчивости отложений и обстановок осадконакопления для моделирования фациально-палеогеогра-фических условий седиментации различных структурных подразделений неогена Никопольского бассейна;
4. выявление генетических типов пород, их промышленная и перспективная оценки.
Научная новизна. С использованием современных методов исследования проведено литолого-стратиграфическое изучение и генетический анализ неогеновых отложений. Впервые детально изучены глинистые и акцессорные минералы, установлена возможность корреляции разрезов по минералогическим данным. Описаны постсе-диментационные изменения пород и их последовательность. Выделены и описаны литологические, генетические типы пород, охарактеризованы фации и условия формирования отложений. С использованием материалов геологосъемочных и геологоразведочных работ построено 20 погоризонтных литологических, фациальных и палеогеографических карт. Впервые для Никопольского бассейна распространены представления о генетических типах пород на морские отложения.
Практическая ценность работы состоит в том, что установлена возможность значительного расширения попутной добычи полезных ископаемых из вскрышной толщи для нужд производства. Показана пригодность неогеновых песков, глин и карбонатных пород для производства строительных материалов, формовочных материалов в литейном деле, буровых растворов, отбеливающих средств и пр. Результаты исследований используются геологическими службами Орджоникидзевского, Марганецкого и Таврического ГОКов МЧМ УССР при планировании и осуществлении попутной добычи полезных ископаемых из надрудной толщи.
Фактический материал и методика работы. Диссертация основана на материале, собранном автором за период с 1975 по 1983 года при выполнении госбщцдетных тем НИИ геологии Днепропетровского университета. В пределах изученной территории проведены наблюдения в 35 пунктах обнажении и горных выработок (рис. 2). Послойно описаны и опробованы 13 разрезов, наиболее полно демонстрирующих детали строения и состава различных стратиграфических горизонтов.
Полевому описанию разрезов придавалось первостепенное значение. Детально для каждого выделенного слоя описывались состав, структура, текстура, физические свойства пород (крепость, пористость, пластичность и др.), неорганические включения; состав, сохранность и условия захоронения органических остатков; внимательно изучались контакты между слоями и пр. Для определения Обзорная карта района исследований. I - опорные обнажения в бортах карьеров; 2 -обнажения в бортах карьеров, где изучены фрагменты разрезов неогена; 3 - опорные скважины; 4 - скважины, где изучены фрагменты разрезов неогена; 5 - скважины, материалы бурения которых использованы при построении карт и профилей; 6 - населенные пункты; 7-8 - Никопольское марганцевое месторождение: 7 - Западное рудное поле, 8 - Восточное рудное поле; Токмакское марганцевое месторождение; 10 - границы рудных залежей; II - линии фациалышх профилей. характера изменчивости мощности и состава слоев пород, они прослеживались и зарисовывались в стенках марганцевых карьеров на протяжении нескольких сотен метров. Опробование проводилось с отбором образцов из всех прослоев и бороздовое секционное. Отбирались образцы с хорошо выраженными текстурами, следами жизнедеятельности организмов, знаками ряби. Всего отобрано и изучено более 1000 образцов. Основные детали структур, текстур и характера залегания пород фотографировались узкопленочными камерами "Зенит" и "Практика".
Лабораторные исследования проводились с применением химических, гранулометрических и спектральных анализов, термографии, рентгенографии, микроскопии и других методов. Гранулометрические анализы (374 пробы) выполнялись комбинированным методом: ситовым и по методике Сабанина. Микроскопическое изучение пород включало описание шлифов, а также изучение с помощью иммерсионных жидкостей тяжелой и легкой фракций пород. Разделение образцов на фракции производилось по общепринятой методике /74/ центрифугированием фракции 0,25-0,01 в жидкости Клеричи и на магнитном сепараторе СИМ-І. Для работы использовался микроскоп Карл Цейс Ampiival роі б.,позволякщий получать увеличение 1000 раз. Описано 857 шлифов, разделено на фракции и изучено 80 образцов пород. Выполнено 222 силикатных химических анализа минералов и пород. Кривые нагревания образцов пород в количестве более 300 шт. получены на дериватографе и установке ЖЖ-55. Для изучения состава микроэлементов в породах все образцы опорных разрезов (270 шт.) подвергались спектральному анализу на спектрографе ИСП-28. Глинистое вещество пород (фракциж 0,001 мм) исследовалось с помощью ЖС на приборах та -20 и 75 IR-Specord (56 препаратов). Контрольные исследования ЖС в количестве 30 препаратов выполнены Е.С.Рудницкой в спектральной лаборатории ИГЕМ АН СССР. Рентгенографическое изучение 96 образцов пород • (265 съемок) проводилось, в основном, на установке ДРОН-2 и в меньших количествах на установке ДРОН-0,5. Контрольные рентгеновские исследования выполнены в ВЙМСе АН СССР (10 образцов, 30 съемок) и в днепропетровской группе отделов ИМР Мингео УССР (15 образцов, 45 съемок).
Препараты отмученного глинистого вещества фотографировались в суспензиях и методом реплик под электронным микроскопом марки Теsiа при увеличениях от 5000 до 25000 (36 съемок). Определены объемный вес, удельный вес и пористость 22 образцов известняков и мергелей.
Карбонаты в породах определялись с помощью микроскопических, термографических, рентгенометрических и химических методов исследований. Процентное содержание карбонатов в породах контролировалось выщелачиванием 3% соляной кислоты. Нерастворимый остаток после этого подвергался стандартному комбинированному гранулометрическому анализу.
Глинистое вещество пород выделялось отмучивавшем с предварительной обработкой пробы 2% неї до полного разложения карбонатов. Ориентированные препараты глинистого вещества исследовались рентгеноструктурными методами в трех состояниях: воздушно-сухом, насыщенном этиленгликолем и прокаленном до 500° состоянии. Кроме этого, для выяснения минералогического состава смесей глинистых минералов, диагностики смешаннослойных образований использовались различные обработки препаратов глинистого вещества: насыщение Mg , обработка неї и другие. Расшифровка рентгенограмм проводилась с помощью картотеки CGSKI , а также публикаций, посвященных глинистым минералам. Состав глинистого вещества пород определялся также с применением химических, термографических методов исследований, Ж-спектроскопии, электронной микроскопии. Количественные определения минералов глин в смесях делалось по методу Бискайе /150/.
Для биостратиграфической привязки неогеновых отложений Никопольского марганцеворудного бассейна в опорных разрезах изучались фауны моллюсков и фораминифер, споры и пыльца растений, на-нопланктон. Определения флоры и фауны в 108 образцах выполнены старшими научными сотрудниками НИИ геологии, кандидатами геолого-минералогических наук И.М.Баргом (моллюски), И.Д.Коненковой (фораминиферы), В.В.Коралловой (споры и пыльца), Е.М.Богданович (нанопланктон).
Камеральные исследования включали систематизацию и обобщение полученных материалов, построение геологических колонок, разрезов, литологических, фапиальных и палеогеографических карт-схем. При составлении картографического материала использовались данные геологосъемочных, поисковых и разведочных работ С.Г.Вишнякова, А.Г.Виногродского, Н.Ф.Поддубного, Г.М.Карпова, В.Ф.Кик-тенко, В.И.Цапенко, В.Ю.Коваленко, Ю.И.Селина, Я.Т.Белоуса, Г.В.Пасечного, В.В.Стадниченко, Э.В.Репиной, И.И.Степанского. В целом, при литолого-стратиграфических исследованиях был применен единый подход, главной особенностью которого являлось то, что литологическое и стратиграфическое изучение являлось сторонами единого исследования, проведенного по общей методике под одним, генетическим, углом зрения.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Ш Украинском республиканском литологическом совещании (Керчь, 1979), Всесоюзном семинаре "Проблемы охраны и рационального использования недр и минеральных ресурсов" (Севастополь, 1980), Украинском республиканском семинаре "Комплексная оценка минерально-сырьевых ресурсов Украинской ССР" (Киев, 1981), на ежегодных итоговых научных конференциях Днепропетровского госуниверситета (1975-1984). Основные результаты исследовании изложены в 7 статьях и вошли в состав 3-х отчетов по научной работе.
Объем работы. Диссертация состоит из 154 страниц машинописного текста, иллюстрируется 30 таблицами, 59 рисунками, схемами и картами. Список использованной литературы включает 156 наименований на русском, украинском и иностранных языках. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения.
Работа выполнена в институте геологии Днепропетровского государственного университета под руководством профессора МГУ В.Т.Фролова и зам.директора по науке НИИ геологии Днепропетровского университета В.И.Грязнова. Автор искренне признателен своим научным руководителям за всемерную помощь в процессе подготовки диссертации. Автор неоднократно пользовался советами и содействием коллег по институту: И.С.Данилова, Г.В.Пасечного, В.В.Ко-ралловой, И.Д.Коненковой, Г.Н.Романенко, Е.М.Богданович, работников других геологических организаций: Е.С.Рудницкой, Г.П.Фоменко, Н.А.Панченко, В.И.Цапенко, Л.С.Белокрыса, А.П.Плоского, Е.Н.їїданова, за что считает своим долгом выразить им глубокую признательность.
Похожие диссертации на Литология неогеновых отложений Никопольского марганцеворудного бассейна
