WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

«Условия залегания, вещественный состав и происхождение железных руд и бокситов Западного Ирака» по специальности «25.00.01 – общая и региональная геология»

Автореферат диссертации

 

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Республики беларусь

департамент по геологии

Республиканское унитарное предприятие

«БЕЛОРУССКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ»

 

УДК 552.56;553.492.1(567)

 

Аль-Обайди Мутадхид

УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ, ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД И БОКСИТОВ ЗАПАДНОГО ИРАКА

 

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

по специальности 25.00.01 – общая и региональная геология

Минск, 2012


Работа выполнена в Учреждении образования «Белорусский государственный университет» и Республиканском унитарном предприятии «Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт»

Научные руководители –

Губин Валерий Николаевич,

доктор географических наук, профессор,

заведующий кафедрой  динамической геологии Белорусского государственного университета

Махнач Анатолий Александрович,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик НАН Беларуси,

главный научный сотрудник отдела геологии и минерагении платформенного чехла Государственного предприятия «БелНИГРИ»

Официальные оппоненты:

Аксаментова Нина Вениаминовна,

доктор геолого-минералогических наук,

главный научный сотрудник отдела геологии и минерагении кристаллического фундамента Государственного предприятия «БелНИГРИ»

 

Богдасаров Максим Альбертович,

доктор геолого-минералогических наук, доцент, заведующий кафедрой географии Беларуси Брестского государственного университета им. А.С. Пушкина

Оппонирующая организация –

ГНУ «Институт природопользования НАН Беларуси»

Защита состоится 15 марта 2012 г. в 1400 часов на заседании совета по защите диссертаций Д 12.01.01 при Республиканском унитарном предприятии «Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт» (220141, г. Минск, ул. Купревича, 7); факс +375 (017) 263-63-98; е-mail ученого секретаря onoshko@geology.org.by; телефон ученого секретаря (8-017) 263-90-59.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Республиканского унитарного предприятия «Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт».

Автореферат разослан «06  » февраля  2012 г.

ПодписьУченый секретарь совета

по защите диссертаций Д 12.01.01,

доктор геолого-минералогическ                                        М.П. Оношко                                                                           


ВВЕДЕНИЕ

Территория исследований находится в северо-восточной части Африкано-Аравийской платформы, на западе Ирака. Главная геологическая структура этого региона – антеклиза Рутба. В ее ядре на поверхность выходят отложения триаса и юры. Глубина залегания докембрийского фундамента в своде антеклизы 2–3 км. В области Хуссайният, которая  расположена на юго-восточном склоне антеклизы в  90 км к северу от города Рутба между 40 ° 33' - 41° 15' восточной долготы и 32° 47' - 33 ° 37' северной широты и занимает территорию приблизительно 4500 км2, установлены железорудные образования в толще средней юры (формация Хуссайният) и бокситовые палеогеновые отложения (формация Нуайфа). Таким образом, область Хуссайният является одним из минерагенических районов страны. Запасы железных руд на месторождениях Ирака невелики. Необходимо их наращивание и уточнение качественных характеристик руды, на что, в конечном итоге, и направлено настоящее диссертационное исследование.  Актуально также выяснение особенностей распространения и перспективы использования бокситовых пород области Хуссайният. Приближение к решению этих задач невозможно без реконструкции природы железорудных и бокситовых образований. Вопросы генезиса этих полезных ископаемых на территории исследований обычно рассматривались раздельно. В нашей работе они рассматриваются в комплексе исходя из того, что процесс латеритизации ведет к обогащению пород и железом, и алюминием.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Связь работы с крупными научными программами (проектами), темами. Диссертационное исследование выполнялось в тесной связи с заданием «Минералогическое  и геохимическое изучение железных руд и бокситов Западной пустыни Ирака» (2000-2003, №GP 68034), входившим в научный план работы Государственной компании по геологическим изысканиям и разработке месторождений полезных ископаемых («GEOSURV», Ирак). Во время выполнения этого задания был собран каменный и аналитический материал. Его обработка, осмысливание, проработка литературных данных по проблематике, а также написание диссертации осуществлялись в период обучения в аспирантуре на кафедре динамической геологии Белорусского государственного университета и в Государственном предприятии «БелНИГРИ» (2008–2012 гг.).

Цель и задачи исследования. Цель работы – на основании комплексного изучения вещественного состава и особенностей залегания железорудных и бокситовых отложений области Хуссайният на западе Ирака реконструировать условия их образования и предварительно оценить перспективы использования руд. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) дать тектоническую и литостратиграфическую характеристику формаций Нижний Хуссайният и Нуайфа; 2) выполнить литофациальный анализ железорудных, бокситовых и ассоциирующих отложений, входящих в состав этих формаций; 3) выявить особенности минерального состава этих отложений; 4) охарактеризовать химический состав и выявить основные геохимические особенности железорудных, бокситовых и сопутствующих образований; 5) разработать представления об условиях формирования железных руд и бокситов; 6) дать предварительную оценку качества железных и бокситовых руд.

Объект исследования – среднеюрские железорудные и палеогеновые бокситовые отложения области Хуссайният на западе Ирака. Предмет исследования – литофации, минералогия, геохимия и генезис железорудных и бокситовых отложений.

Положения, выносимые на защиту:

1. В железорудной субформации Хуссайният в пределах области Хуссайният выделяются литофации: (1) пизолитовых и оолитово-обломочных железняков, (2) конкреционных и желваковых железняков и (3) глинистых железняков. Основными рудными минералами являются гётит (преобладает) и гематит, в которых иногда отмечается частичное замещение железа алюминием (алюмогётит и алюмогематит).

2. Автохтонные литофации формации Нуайфа области Хуссайният представлены бокситовыми каолинами, каолинитовыми бокситами, бокситами, обогащенными железом, и аргиллитами.  Бокситсодержащие отложения заполняют карстовые депрессии, сформированные на поверхности карбонатной формации Убэйд и трассирующиеся линеаментами, которые имеют азимут простирания 318° и  протяженность более 20 км.  Рудными минералами являются бёмит (преобладает) и гиббсит, в которых местами отмечается частичное замещение алюминия железом.

3. Происхождение железных руд формации Нижний Хуссайният связано с глубоким выветриванием магматических и метаморфических пород Аравийского щита и осадочных пород формации Гаара во влажных тропических условиях, переносом продуктов эрозии (оксиды и гидроксиды Аl,  Fe, Si, каолинит) реками и временными потоками в равнинную область осадконакопления, где происходило отложение осадков в пойменных условиях меандровой речной системы, отразившихся в горизонтальной слоистости пород, наличии поверхностей перерывов в осадконакоплении и фитоморфоз. Железняки формировались в поймах при их осушении, а затем были переработаны новыми руслами.

4. Наличие экстракластов пород каолинитовой субформации Дугайм в глинистых породах бокситсодержащей формации Нуайфа, близость отношений Si02/А12О3 и Si02/(Al203+Fe203) в глинистых породах этих формаций, низкие концентрации ряда микроэлементов в бокситсодержащих литофациях свидетельствуют о том, что материнскими породами, из которых произошли бокситы формации Нуайфа, были каолинитовые породы субформации Дугайм, переотложенные в карстовые депрессии и подвергшиеся латеритному выветриванию. Бокситовые профили формации Нуайфа характеризуются наличием верхней зоны бёмита, перекрывающей зону гиббсита-бёмита. Граница между ними соответствует прежнему положению уровня грунтовых вод.

Личный вклад соискателя. Автором был проведен литературный анализ состояния исследуемой проблемы, на основании которого определены цель и задачи исследования и намечены пути их решения. Лично автором отобраны образцы каменного материала, проведены работы по подготовке проб к анализам, частично сделаны петрографические описания и минералогические определения, совместно с одним из руководителей выполнено структурное дешифрирование космических снимков. Выполнена статистическая обработка полученных данных. Автором лично сформулированы выводы в публикациях по изучаемой теме, а также основные выводы диссертации.

Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались на II Чтениях имени академика К. И. Лукашёва «Современные проблемы геологии и поисков месторождений  полезных ископаемых» (БГУ, Минск, 2010), V Университетских  геологических чтениях «Актуальные проблемы геологии и поисков месторождений  полезных ископаемых» (БГУ, Минск, 2011), Международной научной конференции «Геохимия четвертичных отложений Беларуси», посвященной 80-ой годовщине со дня рождения члена-корреспондента НАН Беларуси доктора геолого-минералогических наук В.А. Кузнецова (БелНИГРИ, 2011), Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2011» (МГУ, 2011), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной геологии, геохимии и географии» (БрГУ, 2011).

Опубликованность результатов диссертации. Основные результаты диссертации опубликованы в 15 научных работах, в том числе коллективная монография, 5 статей в рецензируемых изданиях согласно перечню ВАК Республики Беларусь ( из них 4 ? без соавторов) объемом 3,5 авторских листа, а также  10 тезисов докладов научных конференций, симпозиумов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, 8 глав с краткими выводами, заключения, библиографического списка и 6 приложений. Общий объем диссертации составляет 153 страниц, в том числе 46 рисунков на 45 страницах, 16 таблиц на 15 страницах, список использованных библиографических источников из 137 наименований на 11 страницах и приложения, содержащие исходные аналитические данные о минеральном и химическом составе пород на 14 страницах и акт о внедрении результатов исследований на 1 странице.

Автор выражает искреннюю благодарность за консультации и помощь в работе научным руководителям профессору В.Н. Губину и профессору А.А. Махначу.  Большую помощь на начальном этапе подготовки работы оказал профессор Э.А. Высоцкий. Автор также признателен коллегам по работе в Государственной компании  «GEOSURV»  (Ирак) за  ценные  советы,         В.Г. Филипповой – за    помощь  при  переводе  текста  на  русский  язык  и О.А. Березко – за помощь при оформлении диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ И БОКСИТОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ОБЛАСТИ ХУССАЙНИЯТ

В связи с промышленной значимостью области Хуссайният в ее пределах достаточно давно проводились геологоразведочные работы, сопровождавшиеся научными исследованиями. Большинство работ было направлено на изучение происхождения железорудных компонентов в осадочных фациях вади Аль-Хуссайният. Большой вклад в изучение железорудных образований  внесли  Р.С. Ван Белен (1959), Д.Е. Абуд (1965), Дж. Мансур (1965), В. Скосек (1971), Т. Буди (1980), С.А. Якта (1981), В. Аль-Хашими (1981),  С.З. Яссим (1981, 1984), М. Аль-Мубарак (1983), Ф.Х. Тобиа (1983), К.М. Хасан (1984), А. Джавад Али (1990) и др.

Изучению бокситов области Хусайният посвящены работы Т. Буди, Дж. Хака, С.З. Яссима (1980–1987), М.М. Мустафы, А.М. Найфа, А.С. Джибраила (1991–1995) и др.

Несмотря на довольно длительную историю изучения железорудных и бокситовых образований области Хуссайният, остается еще много неясных вопросов, как в части литофациального расчленения формаций Хуссайният и Нуайфа и их вещественного состава, так и в части их генезиса.

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом для работы послужили около 300 образцов пород формаций Нижний Хуссайният  и Нуайфа, отобранных автором из траншей, обнажений и керна скважин, пробуренных Государственной компанией «GEOSURV».  Всего было опробовано более 20 разрезов. Изучено 210 петрографических шлифов, 12 аншлифов, обобщены результаты рентгеновского анализа 143 проб, инфракрасной спектроскопии – 60 проб. Обработаны 174 химических анализа породообразующих оксидов и микроэлементов. Породы изучались методом поляризационной  и электронной микроскопии.Рентгеновский анализ и инфракрасная спектроскопия выполнялись для валовых проб пород, железистых пизолитов, других компонентов пород и отдельных минералов.

Рентгеновский анализ пород и минералов проводился в порошках на рентгеновском дифрактометре Philips 1410 (медная катодная трубка, 1600 W, 20 MA, 40 kV). Определение индекса кристалличности каолинита было выполнено с использованием метода Хинкли. Инфракрасные спектры минералов были записаны на ИК-спектрометре Pye-Unicam - 3- 3200. Порошки исследовались на KBr-дисках, предварительно высушенных при температуре 110о C. Химический состав пород (породообразующие оксиды и микроэлементы) определялся на плазменном спектрометре Polyvac ES70.

На основании результатов рентгеновского анализа, ИК-спектроскопии и химического анализа для каждого образца пород рассчитывались нормативные минералогические характеристики. Применялись стандартные статистические приемы обработки полученных цифровых данных.

При изучении разломной тектоники  района исследований и геодинамических реконструкций выполнено структурное дешифрирование космических снимков масштаба 1:500 000 и 1:200 000, полученных со спутника MSS. При этом анализировались космоизображения   в четырех спектральных диапазонах: 0,5-0,6; 0,6-0,7; 0,7-0,8; 0,8-1,1 мкм с разрешением на местности от 80 до первых десятков метров. Кроме того, использовались программа Google Earth и данные геофизических исследований.

Изучение петрографических шлифов и аншлифов проведено диссертантом. Рентгеновский и химический анализы и ИК-спектроскопия выполнены в лабораториях Государственной компании «GEOSURV»; их результаты обработаны и обобщены автором диссертации. Структурное дешифрирование космических снимков выполнено диссертантом совместно с одним из руководителей.

ГЛАВА 3 ТЕКТОНИКА

Область Хуссайният расположена в пределах крупной тектонической зоны Рутба-Джезира в северо-восточной части Аравийской плиты (рисунок 1). Наиболее приподнятым участком этой зоны является поднятие (антеклиза) Рутба, в ядре которого на земную поверхность выходят триасовые и юрские отложения. Поднятие образовано в результате мезозойской и третичной активизации земной коры. В результате космогеологического анализа выделены системы региональных  линеаментов  с азимутами простирания 43°, 52°, 312° и 318°.

image description

1– складчатая область гор Загрос, 2– молодая (нестабильная ) область платформы, 3 – зона Рутба-Джезира, 4 – зона Салман, 5 – Мессопотамская зона, 6 – район исследований.

Рисунок 1 ? Схема тектонического районирования Ирака

(Buday, Jassim, 1987)

Линейные структуры  имеют связь с распределением разрывных нарушений в пределах тектонической  зоны Рутба-Джезира. Линеаменты северо-западного направления трассируются  на расстояние 20 км и более. По геофизическим материалам (расположение зон магнитных и гравиметрических аномалий) и геологическим данным устанавливается  связь линеаментов длиной около 50 км с региональными  разломами  Хуссайният-2, Дугайм-3 и  Нуайфа-4. Материалы  магнитной и гравиметрической  съемок указывают на отражение  этих разломов в кристаллическом фундаменте  на глубинах 10 км и более.  Эти дизъюнктивные  дислокации осложняют  область Хуссайният в ее юго-западной, центральной и северо-восточной частях. Другие линеаменты  фрагментарно отражаются в геофизических полях.

На юго-западном фланге области залегает железорудная толща Хуссайният, которая пересекается двумя линейными структурами. Линеамент Хуссайният-1  контролирует направление тальвега вади.

Залегающая в центральной части района толща Дугайм по всей её ширине пересекается тремя крупными линеаментами на 30–35 км, контролирующими расположение тальвега крупного вади Хоран и более мелких временных русел.

Формация Нуайфа, залегающая на северо-восточном фланге области Хуссайният, пересекается по всей ширине четырьмя крупными линеаментами, вытянутыми на расстояние  более 20 км.  Три из них (линеаменты Нуайфа-1, Нуайфа-2, Нуайфа-3) имеют азимут простирания 318° и обнаруживают связь с дизъюнктивными структурами. Эти разломы трассируют характерные для формации Нуайфа карстовые впадины, к которым приурочены бокситсодержащие отложения.

ГЛАВА 4 ЛИТОСТРАТИГРАФИЯ

В главе кратко дана литостратиграфия среднеюрских формаций Нижний Хуссайният (включающей железорудные образования) и Верхний Хуссайният, а также палеогеновой формации Нуайфа, в состав которой входят бокситы.

Формация Нижний Хуссайният представлена железорудной субформацией Хуссайният и каолинитовой субформацией Дугайм. Субформация Хуссайният состоит из двух хорошо идентифицируемых литологических пачек: нижней (железорудной), имеющей среднюю мощность 8 м, и верхней (аргиллитово-песчаниковой), мощностью до 23 м.  Каолинитовая субформация Дугайм делится на две пачки: нижнюю (терригенную), состоящую из чередующихся пластов песчаников и аргиллитов, и верхнюю (терригенно-карбонатную), представленную  чередованием песчаных известняков и кварцевых песчаников. Мощность нижней пачки в центральной части области составляет приблизительно 32 м, к северо-востоку увеличивается до 50 м, нижней – 7–8  в центре и 10–15 м и на северо-востоке соответственно. Формация Верхний Хуссайният сложена преимущественно доломитами, оолитовыми известняками  с незначительным количеством прослоев обломочных пород. Мощность формации 40–56 м. Формация Нуайфа палеогенового возраста сложена в основном глинами, аргиллитами, песчаниками и бокситовыми образованиями. Снизу вверх формация делится на две субформации: нижняя субформация Нуайфа и верхняя субформация Нуайфа. Возраст нижней субформации палеоцен-эоценовый, мощность  – от нескольких до 70 м. Она подразделяется на две пачки: нижнюю (аллохтонную) и верхнюю (автохтонную). Нижняя пачка характеризуется чередованием пластов песчаников и каолинитовых глин, верхняя – представлена бокситами, бокситовыми глинами в ассоциации с каолинитовыми глинами. Тела бокситовых отложений имеют форму карманов и линз, рассеянных по карстовым депрессиям. Мощность бокситовых отложений небольшая: от 1 до 6 м. Верхняя субформация  Нуайфа имеет позднеэоценовый возраст  и мощность – от нескольких до 85 м. Она  сложена песчаниками, песчаными и алевритистыми глинами.

ГЛАВА 5 ЛИТОФАЦИИ

Железорудные, бокситовые и ассоциирующие отложения области Хуссайният характеризуются сложным набором литофаций. В железорудной субформации Хуссайният выделяются железорудные и нежелезорудные их разновидности. Среди первых отмечается существенное структурно-текстурное разнообразие пород, представляющих практический интерес; присутствуют пизолитовые, оолитово-обломочные, конкреционные, желваковые и глинистые железняки (рисунок 2). В разрезе каолинитовой субформации Дугайм наибольший интерес представляет литофация глин и аргиллитов каолинитового состава. В формации Нуайфа автохтонные литофации содержат значительную бокситовую составляющую. 

Backup_of_petrographic

а – породы железорудной субформации Хуссайният; б – породы каолинитовой субформации Дугайм; в – породы  формации Нуайфа. 1 – окисленный железняк; 2 – бокситовый железняк; 3 – глинистый железняк; 4 – железистая песчанистая глина; 5 – бокситовый  глинистый железняк; 6 – железистый боксит; 7 – железистый глинистый боксит; 8 – железистая бокситовая глина; 9 – железистая глина; 10 – песчанистая глина; 11 – глина; 12 – бокситовая глина; 13 – глинистый боксит; 14 – боксит; 15 – низко-железистый боксит; 16 – песчанистый железняк.

Рисунок 2Петрографическое разнообразие железорудных и бокситсодержащих образований области Хуссайният

Состав и расположение литофаций в разрезах указывают на неоднократно менявшийся палеогеографический режим образования отложений. Отмечаются признаки осадконакопления в меандрирующих речных руслах и поймах, чередования озерных и флювиальных обстановок, перехода к условиям очень мелкого окраинного моря (песчано-глинисто-известняковая литофация каолинитовой субформации Дугайм), карстования и заполнения карстовых депрессий материалом, исходным для образования бокситов (формация Нуайфа).

ГЛАВА 6 МИНЕРАЛОГИЯ

Основными рудными минералами изученных железорудных литофаций железорудной субформации Хуссайният являются гётит и гематит. Их содержание здесь достигает 61 %. Присутствуют эти минералы также в автохтонных бокситсодержащих литофациях формации Нуайфа. Результаты рентгеновской дифрактометрии и ИК-спектроскопии свидетельствуют об имевшем место частичном замещении железа алюминием в кристаллической решетке железистых минералов с образованием алюмогематита и алюмогётита. Железистые минералы образовывались на разных стадиях литогенеза (выветривание, седиментация, диа- и эпигенез). На это, в частности, указывает разнообразие морфоструктур выделений оксидов железа (пизолитовые и оолитовые, обломочные, колломорфные морфоструктуры).

Минералы-гидроксиды алюминия присутствует в автохтонных литофациях формации Нуайфа. Их средняя концентрация здесь 37 %. Они представлены бёмитом (преобладает) и гиббситом. По данным рентгеновского анализа и ИК-спектроскопии, в минералах-аллитах бокситовой литофации, обогащенной железом, отмечается частичное замещение алюминия железом. О полистадийности образования бокситовых минералов в карстовой обстановке свидетельствует разнообразие морфоструктур проявлений гидроксидов алюминия (оолитово-пизолитовые, обломочные, колломорфные и  брекчиевидные морфоструктуры).

Каолинит – резко преобладающий глинистый минерал изученных литофаций. Его содержание в породах формации Нуайфа достигает 94 %, в каолинитовой субформации Дугайм – 93, в  железорудных  литофациях железорудной субформации Хуссайният – 77 %. Рентгеновские и ИК-спектроскопические исследования показали присутствие нескольких генераций минерала. Наивысшей степенью кристаллической упорядоченности каолинита характеризуются автохтонные литофации формации Нуайфа (индекс кристалличности в среднем 1,0) , самой низкой – железорудные литофации железорудной субформации Хуссайният (0,25–0,3). Низкая степень кристалличности каолинита здесь обусловлена замещением значительной части алюминия железом в октаэдрических узлах решетки.

 

ГЛАВА 7 ГЕОХИМИЯ

В главе приведены данные о распределении концентраций макрокомпонентов (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, SO3) и микроэлементов (Ti, Mn, Co, Ni, Cr, Cu, Zn, Ba, Sr, Zr) в породах железорудной субформации Хуссайният, каолинитовой субформации Дугайм и формации Нуайфа, охарактеризованы корреляционные связи между концентрациями компонентов и характеристические геохимические показатели [Si02/Al203 и Si02/(Al203 + Fe203)].

Сопоставлены химические показатели (кремниевый модуль и др.) для железорудных и бокситовых образований области Хуссайният со значениями показателей, регламентирующих практическое использование руд.

Близость отношений Si02/А12О3 и Si02/(Al203+Fe203) в глинистых породах бокситсодержащей формации Нуайфа и каолинитовой субформации Дугайм указывает на то, что глины и аргиллиты субформации Дугайм были материнскими породами, из которых произошли бокситы. Каолинитовый состав материнских пород подтверждается концентрациями некоторых микроэлементов (например, никеля) в бокситcодержащих литофациях, которые ниже тех, что характерны для бокситов, развивающихся на кристаллических породах.

Имеет место уменьшение средних значений мольных отношений Si02/Al203 и Si02/(Al203 + Fe203) в следующем литофациальном ряду формации Нуайфа: литофация аргиллитов  (1,82 и 1,67 соответственно) – бокситово-каолинитовая литофация (1,59 и 1,40) – каолинитово-бокситовая литофация (0,95 и 0,84) – бокситовая литофация, обогащенная железом (0,77 и 0,55). Это свидетельствует о последовательном разрушении алюмосиликатной составляющей исходных глинистых пород в процессе их выветривания в тропических условиях. Многоступенчатость химического выветривания материала формации Нуайфа доказывается также корреляционными взаимоотношениями концентраций Al203 и других химических элементов как в первичных (неизмененных) отложениях  (каолинитовая субформация Дугайм), так и в различных производных постседиментационного химического выветривания (формация Нуайфа).

В железорудной субформации Хуссайният  имеет место резкое снижение средних значений не только мольного отношения SiO2/(Al2O3+Fe203) от нежелезорудных литофаций (2,21) к железорудным (0,55), но и отношения Si02/Al203 (от 4,34 до 1,94), что является следствием частичного удаления кремнезема из алюмосиликатных минералов при формировании железной руды.

Анализ основных химических показателей, характеризующих качество бокситов и железных руд области Хуссайният, показывает следующее.  В каолинитово-бокситовой литофации и бокситовой литофации, обогащенной железом, формации Нуайфа максимальные значения Al2O3 62,5 и 51,4 % соответственно, а средние – 50,4 и 44,0 %. Максимальные значения кремниевого модуля в этих литофациях составляют 4,5 и 3,4 соответственно, средние – 1,8 и 2,2. Таким образом, бокситы формации Нуайфа по своему качеству могут рассматриваться как промышленное сырье невысоких марок.

Наиболее богатые руды железорудной субформации Хуссайният заключены в литофации конкреционных и желваковых железняков. Здесь максимальное содержание железа – 36,9, среднее – 31,8 %. В литофации пизолитовых и оолитово-обломочных железняков максимальная концентрация железа – 26,7, средняя – 18,8 %. Таким образом, железные руды области Хуссайният достаточно бедные. Другим их недостатком является значительное содержание SiO2 – в среднем 20–30 % в самых богатых железом литофациях.

ГЛАВА 8 УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

Материнскими для формирования железорудной субформации Хуссайният были породы магматических и метаморфических комплексов Аравийского щита и доюрские осадочные породы формации Гаара, претерпевшие глубокое выветривание во влажных тропических условиях в течение периода регионального поднятия. Нерастворимые элементы (Аl,  Fe, Si и др.) в виде оксидов и гидроксидов и каолинита были эродированы и транспортированы реками и временными потоками в равнинную область осадконакопления, где происходило отложение осадков в условиях меандровой речной системы. Особенности пород субформации (горизонтальная и  косая слоистость, поверхности реактивизации и фитоморфозы) свидетельствуют о том, что эти отложения представляли собой пойменные фации с небольшими руслами. Железняки в виде колломофных, оолитовых и пизолитовых скоплений гётита формировались в поймах при их осушении, а затем были переработаны новыми руслами. Гётит в результате дегидратации частично был трансформирован в гематит.

Бокситы формации Нуайфа сформировались в карстовых депрессиях на карбонатном субстрате лейасовой формации Убэйд в условиях влажного тропического климата.  Присутствие экстракластов глинистых пород каолинитовой субформации Дугайм в  аргиллитах и бокситово-каолинитовых отложениях карстовых профилей, а также сходство химического состава глинистых пород этой субформации и формации Нуайфа указывают на то, что бокситы сформировались в результате химической переработки переотложенных  в карстовые депрессии каолинитовых глин субформации Дугайм. Интенсивность карстификации в разных частях региона была различной, что привело к тому, что бокситовые и ассоциирующие породы залегают в одних случаях в глубоких трубообразных воронках, в других – в изометричных чашеобразных формах, в третьих – в довольно мелких  удлиненных ваннах (рисунок 3). Карстовые бокситы формации Нуайфа в морфогенетическом плане ближе всего к бокситам казахстанского типа, для которых характерно перекрытие коренной подстилающей породы основным бокситоносным комплексом, содержащим линзовидные или гнездовидные горизонты бокситов.

1– песчаник; 2 – аргиллит; 3 – песчанистая глина; 4 – бокситовый каолин; 5 – каолинитовый боксит; 6 – доломит.

Рисунок 3Литофациальные модели образования бокситов формации Нуайфа в карстовых депрессиях

Бокситовые профили формации Нуайфа характеризуются наличием верхней зоны бёмита, перекрывающей зону гиббсита-бёмита. Граница между ними соответствует прежнему положению уровня грунтовых вод: бёмит формировался в зоне аэрации, а гиббсит – в зоне водонасыщения. Низкожелезистые светлые бокситы с остатками растений были сформированы в восстановительных условиях, обогащенные железом красные бокситы – в окислительных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты диссертации

1. В железорудной субформации Хуссайният в пределах области Хуссайният выделяются железорудные и нежелезорудные литофации. Первые представлены пизолитовыми, оолитово-обломочными, конкреционными, желваковыми и глинистыми железняками. Основными рудными минералами железорудных литофаций являются гётит и гематит. Отмечено частичное замещение железа алюминием в кристаллической решетке железистых минералов с образованием алюмогётита и алюмогематита [6, 8, 3, 9].

2. В железорудной субформации Хуссайният  имеет место резкое снижение средних значений не только мольного отношения SiO2/(Al2O3+Fe203) от нежелезорудных литофаций (2,21) к железорудным (0,55), но и отношения Si02/Al203 (от 4.34 до 1,94), что является следствием частичного удаления кремнезема из алюмосиликатных минералов при формировании железной руды [7, 4, 13 ]. 

3. Материнскими для формирования железорудной субформации Хуссайният были породы метаморфических и магматических комплексов Аравийского щита и доюрские осадочные породы формации Гаара, претерпевшие глубокое выветривание во влажных тропических условиях в течение периода регионального поднятия. Нерастворимые элементы (Аl,  Fe, Si и др.) в виде оксидов и гидроксидов и каолинита были эродированы и транспортированы реками и временными потоками в равнинную область осадконакопления, где происходило отложение осадков в условиях меандровой речной системы. Особенности пород субформации (горизонтальная и  косая слоистость, поверхности реактивизации и фитоморфозы) свидетельствуют о том, что эти отложения представляли собой пойменные фации с небольшими руслами [7, 3, 10, 13, 15].

4. Автохтонные литофации формации Нуайфа области Хуссайният содержат значительную бокситовую составляющую и представлены бокситовыми каолинами, каолинитовыми бокситами, бокситами, обогащенными железом, и аргиллитами.  Бокситсодержащие отложения заполняют карстовые депрессии, сформированные на поверхности карбонатной лейасовой формации Убэйд  и трассирующиеся линеаментами, которые имеют азимут простирания 318° и  протяженность более 20 км. Минералы-гидроксиды алюминия формации Нуайфа представлены преобладающим бёмитом и гиббситом. В минералах-аллитах бокситовой литофации, обогащенной железом отмечается частичное замещение алюминия железом [11, 5, 12, 1].

5. Близость отношений Si02/А12О3 и Si02/(Al203+Fe203) в глинистых породах бокситсодержащей формации Нуайфа и каолинитовой субформации Дугайм указывает на то, что глины и аргиллиты субформации Дугайм были материнскими породами, из которых произошли бокситы. Каолинитовый состав материнских пород подтверждается концентрациями некоторых микроэлементов (например, никеля) в бокситcодержащих литофациях, которые ниже тех, что характерны для бокситов, развивающихся на кристаллических породах [7, 4, 13].

6. Имеет место уменьшение средних значений мольных отношений Si02/Al203 и Si02/(Al203 + Fe203) в следующем литофациальном ряду формации Нуайфа: литофация аргиллитов  (1,82 и 1,67 соответственно) – бокситово-каолинитовая литофация (1,59 и 1,40) – каолинитово-бокситовая литофация (0,95 и 0,84) – бокситовая литофация, обогащенная железом (0,77 и 0,55). Это свидетельствует о последовательном разрушении алюмосиликатной составляющей исходных глинистых пород в процессе их выветривания в тропических условиях. Многоступенчатость химического выветривания материала формации Нуайфа доказывается также корреляционными взаимоотношениями концентраций Al203 и других химических элементов как в первичных (неизмененных) отложениях  (каолинитовая субформация Дугайм), так и в различных производных постседиментационного химического выветривания (формация Нуайфа) [7, 4, 13].

7. Бокситы формации Нуайфа сформировались в результате тропического выветривания переотложенных  в карстовые депрессии каолинитовых глин субформации Дугайм. Интенсивность карстификации в разных частях региона была различной, что привело к тому, что бокситовые и ассоциирующие породы залегают в одних случаях в глубоких трубообразных воронках, в других – в изометричных чашеобразных формах, в третьих – в довольно мелких  удлиненных ваннах. Карстовые бокситы формации Нуайфа в морфогенетическом плане ближе всего к бокситам казахстанского типа, для которых характерно перекрытие коренной подстилающей породы основным бокситсодержащим комплексом, содержащим линзовидные или гнездовидные горизонты бокситов. Бокситовые профили формации Нуайфа характеризуются наличием верхней зоны бёмита, перекрывающей зону гиббсита-бёмита. Граница между ними соответствует прежнему положению уровня грунтовых вод: бёмит формировался в зоне аэрации, а гиббсит – в зоне водонасыщения [1, 2, 14].

Рекомендации по практическому использованию результатов

Наиболее богатые руды железорудной субформации Хуссайният заключены в литофации конкреционных и желваковых железняков. Здесь максимальное содержание железа – 36,9, среднее – 31,8 %. В литофации пизолитовых и оолитово-обломочных железняков максимальная концентрация железа – 26,7, средняя – 18,8 %. Таким образом, железные руды области Хуссайният достаточно бедные. Другим их недостатком является значительное содержание SiO2 – в среднем 20–30 % в самых богатых железом литофациях.

В каолинитово-бокситовой литофации и бокситовой литофации, обогащенной железом, формации Нуайфа максимальные значения Al2O3 62,5 и 51,4 % соответственно, а средние – 50,4 и 44,0 %. Максимальные значения кремниевого модуля в этих литофациях составляют 4,5 и 3,4 соответственно, средние – 1,8 и 2,2. Таким образом, бокситы формации Нуайфа по своему качеству могут рассматриваться как промышленное сырье невысоких марок.

Учитывая то, железные руды и бокситы являются сырьем многопрофильного использования, имея в виду крайне небольшие глубины залегания железорудных и бокситовых отложений в области Хуссайният (первые десятки метров и менее) и принимая во внимание недостаточную изученность территории геологоразведочными работами, рекомендуется продолжить эти работы с укрупнением их масштаба и расширением площади изысканий.

Результаты диссертационных исследований приняты к использованию в РУП «Белгеология» для перспективного планирования геологоразведочных работ в зарубежных странах (акт о внедрении РУП «Белгеология» от 23 января 2012 г.).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1. Высоцкий, Э.А. Геодинамические реконструкции при прогнозе полезных ископаемых / Э.А. Высоцкий, М.М. Аль-Обайди, И.В. Данкевич // Спутниковые технологии в геодинамике / В.Н. Губин [и др.]; под ред. В.Н. Губина; Белорус. гос. ун-т, Науч.-практ. центр НАН Беларуси по биоресурсам. – Минск, 2010. – С. 43–65.

 

Статьи в научных рецензируемых журналах

2. Al-Obaidi, M.M. Lithofacies model of karst depressions located in the northeastern part of the Arabian platform “Western Iraq” / M.M. Al-Obaidi // Літасфера = Литосфера. – 2010. – № 2. – С. 117–120.

3. Аль-Обайди, М.М. Литофации и условия осадконакопления отложений формации Хуссайният “Западный Ирак”/ М.М. Аль-Обайди // Літасфера = Литосфера. – 2011. – № 1. – С. 154–156.

4. Аль-Обайди, М.М. Минералогическое и геохимическое исследование железных руд и бокситов в среднеюрских и палеогеновых отложениях Западного Ирака / М.М. Аль-Обайди // Вестн. БГУ. Сер. 2, Химия. Биология. География. – 2011. – № 2. – С. 97–99.

5. Аль-Обайди, М.М. Системы разломов тектонической зоны Рутба-Джезира на северо-востоке Аравийской платформы (Ирак) по космогеологическим данным / М.М. Аль-Обайди // Вестн. БГУ. Сер. 2, Химия. Биология. География. – 2011. – № 1. – С. 103–106.

Материалы научных конференций и симпозиумов

6. Аль-Обайди, М.М. Аллювиальные литофации Хуссайният в Западном Ираке / М.М. Аль-Обайди // Геохимия четвертичных отложений Беларуси: Междунар. науч. конф., посвящ. 80-й годовщине со дня рождения чл.-кор. НАН Беларуси д-ра геолого-минерал. наук В.А. Кузнецова, Минск, 31 марта–1 апр. 2011 г. / Белорус. науч.-исслед. геологоразведоч. ин-т; редкол.: М.П. Оношко [и др.]. – Минск, 2011. – С. 14–17.

7. Аль-Обайди, М.М. Геохимические особенности бокситов и железных руд в среднеюрских и палеогеновых отложениях Западного Ирака / М.М. Аль-Обайди // Актуальные проблемы современной геологии, геохимии и географии: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф., Брест, 28–30 сент. 2011 г. / Брест. гос. ун-т, каф. географии Беларуси. – Брест, 2011. – С. 16?18.

8. Аль-Обайди, М.М. Литофации и условия осадконакопления отложений месторождений железных руд и бокситов “Западный Ирак” / М.М. Аль-Обайди // Современные проблемы геологии и поисков месторождений полезных ископаемых : II Чтения им. акад. К.И. Лукашёва на каф. динам. геологии геогр. фак. Белорус. гос. ун-та, Минск, 20 дек. 2010 г. – С. 31?33.

9. Аль-Обайди, М.М. Литофации месторождений железных руд и бокситов “Западный Ирак” / М.М. Аль-Обайди // Актуальные проблемы геологии и поисков месторождений полезных ископаемых: V Унив. геол. чтения, Минск, 8–9 апр. 2011 г. / Белорус. гос. ун-т, Геогр. фак., каф. динам. геологии ; отв. ред. В.П. Самодуров. – Минск, 2011. – С. 51–53.

10. Аль-Обайди, М.М. Минералогия бокситов и железных руд в среднеюрских и палеогеновых отложениях Западного Ирака / М.М. Аль-Обайди // Актуальные проблемы современной геологии, геохимии и географии: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф., Брест, 28–30 сент. 2011 г. / Брест. гос. ун-т, каф. географии Беларуси. – Брест, 2011. – С. 18?21.

11. Аль-Обайди, М.М. Системы разломов района Аль-Хуссайният “Западный Ирак” / М.М. Аль-Обайди // Актуальные проблемы геологии и поисков месторождений полезных ископаемых: V Унив. геол. чтения, Минск, 8–9 апр. 2011 г. / Белорус. гос. ун-т, Геогр. фак., каф. динам. геологии; отв. ред. В.П. Самодуров. – Минск, 2011. – С. 49–51.

12. Аль-Обайди, М.М. Системы разломов тектонической зоны Рутба-Джезира “Западный Ирак”/ М.М. Аль-Обайди // Современные проблемы геологии и поисков месторождений полезных ископаемых  : II Чтения им. акад. К.И. Лукашёва на каф. динам. геологии геогр. фак. Белорус. гос. ун-та, Минск, 20 дек. 2010 г. – С. 24?30.

13. Al-Obaidi, M.M. Geological investigation of ironstone and bauxite deposits in Hussainiyat area “Western Iraq” / М.М. Al-Obaidi // Ломоносов-2011 : XVIII Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Москва, 11–15 апр. 2011 г., секция «Геология»: тез. докл. / Моск. гос. ун-т. – М., 2011. – С. 1–2.

14. Al-Obaidi, M.M. Lithofacies model of karst depressions of the Nuwaifa formation “Western Iraq” / М.М. Al-Obaidi // Геохимия четвертичных отложений Беларуси : Междунар. науч. конф., посвящ. 80-й годовщине со дня рождения чл.-кор. НАН Беларуси д-ра геолого-минерал. наук В.А. Кузнецова, Минск, 31 марта–1 апр. 2011 г. / Белорус. науч.-исслед. геологоразведоч. ин-т; редкол.: М.П. Оношко [и др.]. – Минск, 2011. – С. 11–13.

15. Al-Obaidi, M.M. The stratigraphic situation of ironstone in the Northeast Arabian platform / М.М. Аль-Обайди // Проблемы региональной геологии Беларуси : IV Унив. геол. чтения, Минск, 2–3 апр. 2010 г. / Белорус. гос. ун-т, Геогр. фак., каф. динам. геологии. – Минск, 2010. – С. 59–62.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕЗЮМЕ

Аль-Обайди Мутадхид

Условия залегания, вещественный состав и происхождение  железных руд и бокситов  западного Ирака

Ключевые слова: железорудные отложения, бокситовые отложения, тектоника, литофации, минералогия, геохимия, условия образования.

Объект исследования: среднеюрские железорудные и палеогеновые бокситовые отложения области Хуссайният на западе Ирака.

Цель работы: на основании комплексного изучения вещественного состава и особенностей залегания железорудных и бокситовых отложений области Хуссайният на западе Ирака реконструировать условия их образования и предварительно оценить перспективы использования руд.

Методы исследования: поляризационная  и электронная микроскопия,рентгеновская дифрактометрия, инфракрасная спектроскопия, химический анализ, литофациальный анализ, космогеологический анализ, методы математической статистики.

Полученные результаты и их новизна: 1) по данным космогеологеологического анализа в сочетании с геофизическими данными выявлены основные линеаменты в пределах области Хуссайният на западе Ирака; 2) выполнен детальный литофациальный анализ железорудных, бокситовых и ассоциирующих отложений исследованного района; 3) дана минералогическая и геохимическая характеристика железорудных и бокситовых образований; 4) разработана модель образования железорудных и бокситовых отложений области Хуссайният; 5) дана предварительная оценка качества железных руд и бокситов и предложены рекомендации по дальнейшим геологоразведочным работам на эти полезные ископаемые на западе Ирака.

Степень использования: при оценке целесообразности постановки дальнейших геологоразведочных работ на железные руды и бокситы с укрупнением их масштаба и расширением площади изысканий на западе Ирака.

Область применения: геологоразведочные работы на осадочные железные руды и бокситы.

 

 

 

 

РЭЗЮМЭ

Аль-Обайдзi Мутадхiд

Умовы залягання, рэчыўны склад i паходжанне

жалезных руд i баксiтаў заходняга Iрака

Ключавыя словы: жалезарудныя адклады, баксітавыя адклады, тэктоніка, лiтафацыi, мінералогія, геахімія, умовы ўтварэння.

Аб’ект даследвання: сярэднеюрскiя жалезарудныя і палеагенавыя баксітавыя адклады вобласці Хуссайнiят на захадзе Ірака.

Мэта даследвання: на аснаваннi комплекснага вывучэння рэчыўнага складу і асаблівасцяў залягання жалезарудных і баксітавых адкладаў вобласці Хуссайнiят на захадзе Ірака рэканструяваць ўмовы іх утварэння і папярэдне ацаніць перспектывы выкарыстання руд.

Метады даследвання: палярызацыйная і электронная мікраскапія, рэнтгенаўская дыфрактаметрыя, інфрачырвоная спектраскапія, хімічны аналіз, лiтафацияльны аналіз, космагеалагічны аналіз, метады матэматычнай статыстыкі.

Атрыманыя вынікі і іх навізна: 1) па даным космагеалагічнага аналізу ў спалучэнні з геафізічнымi данымi выяўлены асноўныя лiнеаменты ў межах вобласці Хуссайнiят на захадзе Ірака; 2) выкананы дэталёвы лiтафацияльны аналіз жалезарудных, баксітавых і асацыiруючых адкладаў даследаванага раёна; 3) дадзена мінералагічная і геахімічныя характарыстыка жалезарудных і баксітавых утварэнняў; 4) распрацавана мадэль утварэння жалезарудных і баксітавых адкладаў вобласці Хуссайнiят; 5) дадзена папярэдняя ацэнка якасці жалезных руд і баксітаў і прапанаваны рэкамендацыі па далейшым геолагаразведвальным работам на гэтыя карысныя выкапні на захадзе Ірака.

Ступень выкарыстання: пры ацэнцы мэтазгоднасці пастаноўкі далейшых геолагаразведвальных работ на жалезныя руды і баксіты з павышэннем іх маштабу і пашырэннем плошчы пошукаў на захадзе Ірака.

Вобласць выкарыстання:  геолагаразведвальныя работы на асадкавыя жалезныя руды і баксіты.

 

 

 

 

      SUMMARY

Al-Obaidi Mutadhid

Occurrence, material constitution and origin of iron ores and bauxites of  the western part of Iraq

Key Words: ironstone deposits, bauxitic deposits, tectonics, lithofacies, mineralogy, geochemistry, formation conditions.

Object of Investigation: Middle-Jurassic ironstone and Palaeogenic bauxitic deposits of the Hussainiyat area in Western Iraq.

Aim of Investigation: to make a reconstruction of the formation conditions of ironstone and bauxitic deposits of the Hussainiyat area in Western Iraq based on a comprehensive study of their material composition and bedding features, to make a preliminary estimation of the ore utilization prospects.

Methods of Investigation: polarizing and electron microscopy, X-ray diffractometry, IR spectroscopy, chemical analysis, lithofacies analysis, space-geological analysis, mathematical statistics.

Results Obtained and Their Novelty: 1) data of space-geological analysis together with geophysical data available were used to distinguish the main lineaments within the Hussainiyat area in Western Iraq; 2) a sophisticated lithofacies analysis of ironstone, bauxitic and their associated deposits of the studied region was carried out; 3) mineralogical and geochemical description of ironstone and bauxitic formations was made; 4) a model of the formation of  ironstone and bauxitic deposits of the Hussainiyat area was developed; 5) a preliminary estimation of the quality of ironstones and bauxites was made, recommendations for further  geological exploration of these minerals in Western Iraq were advanced.

Degree of Application: for assessment of the expediency of further geological exploration of ironstones and bauxites with increasing their exploration scale and expanding their surveying areas in Western Iraq.

Field of Application: geological exploration works for sedimentary iron  ores and bauxites.

 

 

 

Подписано в печать ………….. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Печать RISO. Гарнитура Таймс.

Усл.-печ. л. 1,4 Тираж 60. Заказ № .

Отпечатано на участке оперативной полиграфии ГНУ «ФТИ НАН Беларуси».

Лицензия ЛП №02330/0494176 от 30.04.2009.

220141, Минск, ул. Купревича, 10.

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.