Изучение геологического строения Валявкинского месторождения

На рудниках им. Фрунзе и им. XX Партсъезда породы VI железистого горизонта имеют значительную мощность (220--230 м) и представлены серо- и краснополосчатыми мартитовыми роговиками и джеспилитами, силикатно-мартитовыми, силикатными роговиками и значительно реже сланцами . Внутри горизонта развиваются два пласта силикатно-мартитовых роговиков. Пласты силикатно-мартитовых роговиков и сланцев разделяют мощную толщу мартитовых роговиков и джеспилитов на три подгоризонта. В отдельных участках (шахта Центральная рудника им. XX Партсъезда) количество пластов силикатно-мартитовых роговиков увеличивается, но на значительном протяжении сохраняются только два пласта.

Первый подгоризонт (6f1) занимает нижнюю и центральную части VI железистого горизонта, мощность его 100--120 м. Он представлен красно-серополосчатыми мартитовыми роговиками, местами джеспилитовидными. В контакте с шестым сланцевым горизонтом роговики становятся более грубополосчатыми и в них появляются прослои гидрогематитовых роговиков. Мартитовые роговики состоят из чередующихся мартитовых синевато-серых прослоев мощностью 2--5--10 мм, редко до 20 мм, со светло-серыми или буро-красными кварцевыми прослойками мощностью 4-10 мм.

Первый и второй пласты мощностью 5--10 м, разделяющие мартитовые роговики, сложены чередующимися прослоями силикатно-мартитовых и силикатных роговиков. Мощность силикатных прослоев 10--40 мм, темно-серых и красных кварцевых 10--50 мм и мартитовых 2--5 мм. Среди роговиков описываемых пластов почти повсеместно встречаются прослои хлоритового сланца и рассеянные редкие кристаллы мартита.

Второй и третий подгоризонты (6f2 и 6f3), разделенные пластом силикатно-мартитовых роговиков, описанных выше, имеют примерно равные мощности -- 20--25 м. Как и І подгоризоит, они представлены мартитовыми роговиками, но мартитовые джеспилиты в них почти не встречаются. На отдельных участках в этих подгоризонтах наблюдаются прослои силикатно-мартитовых роговиков.

Четвертый подгоризонт (6f4) занимает верхнюю часть VI железистого горизонта. Он имеет мощность 40--50 м и является переходным к VII сланцевому горизонту. Этот подгоризонт в основном представлен силикатно-мартитовыми роговиками, переслаивающимися с мартитовыми роговиками и сланцами. В железистом подгоризонте, ближе к контакту с VII сланцевым горизонтом, количество и мощность сланцевых и силикатно-кварцевых прослоев постепенно увеличивается. Породы, слагающие этот подгоризонт, близки к описанным выше породам пластов, разделяющих мартитовые роговики.

На рудниках им. Красной гвардии и им. Ленина VI железистый горизонт разделен А.П. Каршенбаумом на девять чередующихся сланцево-роговиковых и железисто-роговиковых подгоризонтов. Им выделены здесь в стратирафической последовательности снизу вверх следующие подгоризонты.

Подгоризонг мартитовых роговиков (6f1) -- розово-серо-синеполосчатые мартитовые роговики, местами джеспилитовидные, мощностью до 160 м. Подгоризонт фациально выдержан и является в VI железистом горизонте по содержанию железа наиболее богатым.

Подгоризонт силикатно-мартитовых и силикатных роговиков (6ж2) в северной и центральной частях рудника им. Ленина представлен силикатно-мартитовыми роговиками (южнее они переходят в мартито-силикатные роговики), в центральной части рудника им. Красной Гвардии-- силикатными роговиками с кристаллами мартита, а еще южнее -- силикатными и силикатно-мартитовыми роговикам". Мощность подгоризонта от 5 до 42 м.

Подгоризонт мартитовых роговиков (6f3) -- мартитовые розово-серо-синеполосчатые джеспилитовидные роговики, местами переходящие по простиранию в мартитовые роговики с редкими силикатными прослоями. Мощность подгоризонта от 6 до 43 м.

Подгоризонт силикатно-мартитовых роговиков (6F4) -- силикатно-мартитовые и мартито-силикатные роговики на отдельных участках с рассеянными кристаллами мартита. Мощность подгоризонта ог 5 до 34 м.

Подгоризонт мартитовых роговиков (6F5) -- розово-серо-синеполосчатые мартитовые роговики и серополосчатые мартитовые роговики с прослоями сланцев, по простиранию постепенно сменяющие друг друга. Горизонт не однороден по составу и фациально не выдержан на довольно коротких расстояниях. Мощность его от 20 до 70 м.

Подгоризонт силикатных и мартито-силикатных роговиков (6F6). Этот подгоризонт прослеживается на площади рудника им. Красной Гвардии и в центральной части площади рудника им. Ленина. Севернее он фациально изменяется, сливаясь с горизонтами 6F7 и 6F8. Местами подгоризонт 6F5 представлен хлоритовыми сланцами с прослоями безрудных роговиков. Мощность подгоризонта 10--15 м.

Подгоризонт мартитовых роговиков (6F7) -- мартитовые розово-серо-синеполосчатые роговики. В северной части рудника им. Ленина подгоризонт, фациально изменяясь, выклинивается, в результате чего подгоризонты 6ж6 и 6ж8 сливаются в один подгоризонт. В южной части площади рудника он представлен мартито-силикатными роговиками и сланцами. Южнее, на руднике им. Красной Гвардии, фациально выклинивается. Мощность подгоризонта колеблется от 0 до 30--35 м.

Подгоризонт силикатных и мартито-силикатных роговиков (6F8) прослеживается только в пределах рудника им. Ленина. К северу и югу от этого участка он сливается с породами шестого подгоризонта благодаря фациальному выклиниванию подгоризонта 6F7. Мощность подгоризонта 10--25 м.

Подгоризонт мартитовых роговиков (6ж9) является верхним подгоризонтом шестого железистого горизонта. На руднике им. Ленина он представлен мартитовыми роговиками. В верхней части описываемого подгоризонта, на границе с VII сланцевым горизонтом, выделяется переходная полоса мощностью 3--4 м, состоящая из силикатно-мартитовых и мартито-силикатных роговиков. Севернее и южнее этого участка мартитовые роговики фациально изменяются: в них появляются силикатные прослои, количество и мощность которых постепенно увеличиваются. Мощность подгоризонта от 20 до 70 м.

Гданцевская свита (PR1gd) со стратиграфическим несогласованием залегает на Саксаганской свите. В пределах месторождения делится на две подсвиты: нижнюю и верхнюю.

Нижняя подсвита (PR1gd1) составлена слоями мономинеральных кварцевых или силикатных кварцитов (метапесчаников), кварц-магнетит-хлоритовых, карбонат-кварц-хлоритовых сланцев, метаконгломератов и седиментационных метабрекчий. На уровне верхних гипсометрических горизонтов эти породы подверглись гипергенных изменений. В нижней части разреза Гданцевской подсвиты, а также в зоне ее контакта с Саксаганской свитой присутствуют тела богатых дисперсногематит-мартитових, мартитових, железистослюдко-мартитових руд, которые с глубиной переходят в гипергенно неизмененные железистослюдко-магнетитовые, магнетитовые, карбонат-хлорит-магнетитовые, хлорит-магнетитовые руды. Мощность подсвиты колеблется от 0 до 350 м.

Верхняя подсвита (PR1gd2) представлена мономинеральными, силикатными кварцитами, а также кварц-хлоритовыми, кварц-карбонат-биотитовыми, магнетит-кварц-хлоритовыми сланцами, часто со значительным (до 2,5 масс. %) содержанием графита. В разрезе подсвиты также присутствуют маломощные (до 15 м) линзовидные, верствоподобные тела богатых руд, которые по минеральному, химическому составу подобные к рудам нижней подсвиты. Мощность верхней подсвиты колеблется от 0 до 800м.

Глееватская свита (PR1gl) со стратиграфическим несогласованием залегает на Гданцевской свите. В разрезе Валявкинского месторождения не проявлена, присутствует севернее - в центральной части Криворожского структуры. Разрез свиты составляют слои полимиктовых метаконгломератов, мономинеральных, силикатных кварцитов (метапесчаников), кварц-биотитовых, плагиоклаз-кварц-биотитовых, гранат-кварц-биотитовых, гранат-роговообманковые - кварц-биотитовых сланцев. Мощность свиты достигает 2500 м.

Осадочный чехол

Кристаллические образования докембрия и коры их выветривания перекрываются отложениями чехла кайнозойского возраста.

Среди неогеновых образований наиболее широко развиты отложения миоцена и плиоцена.

В строении миоценового разреза принимают участие образования новопетровской свиты, караганского, сарматского региоярусов и так называемых "геликсовых слоев".

Новопетровская свита распространена только в северной части Кривбасса, где ее образования несогласно залегают на породах палеогена и корах выветривания пород кристаллического фундамента.

В строении свиты принимают участие тонко- и мелкозернистые, в разной степени глинистые кварцевые пески с примесью глауконитового материала и маломощными линзами монтморилонитовых глин. Максимальная мощность свиты составляет 16 м.

Караганский региоярус представлен пластинчатими монтмориллонитовыми глинами с примесью зерен кварца, мощность которых изменяется от 2 до 5 м.

Сарматский региоярус подразделяется на два подъяруса - среднесраматский и верхнесарматский. Отложения первого распространены, преимущественно, на юге Кривбасса и значительно меньше - в его северной части. В строении южного разреза подъяруса преобладают известняки с подчиненным развитием песков и глин, которые занимают господствующее положение в северном разрезе. В обоих разрезах нижние части сложены мелкозернистыми песками кварцевого состава, которые на юге сменяются по вертикали глинисто-известняковой ассоциацией с количественным преобладанием известняков; а на севере - монтмориллонит-гидрослюдистыми, иногда мергелистыми глинами.

Максимальная мощность отложений подъяруса достигает 30-32 м, при этом известняки образуют пачки мощностью до 10 м, мощность песков не превышает 5 м, а глин 12-15 м.

Отложения верхнесарматского подъяруса пользуются почти повсеместным распространением в пределах Кривбасса. Они с размывом залегают на подстилающих породах, включая коры выветривания кристаллических образований. Разрез подъяруса представляют осадки мелководной и прибрежной фаций, известные под названием "геликсовые слои". В их строении на юге Кривбасса принимают участие известняки с прослоями глин и песков. По направлению к северу песчано-глинистые отложения постепенно занимают господствующее положение в строении разреза, фациально замещая известняки. Среди глин преобладают монтмориллонитовые разности, однако, в районах залегания геликсовых слоев непосредственно на кристаллических породах, отмечаются каолиновые глины. Пески, преимущественно, кварцевые, мелкозернистые, а в северных районах с повышенным содержанием лейкоксена, ильменита, рутила, циркона и других "тяжелых" минералов. Максимальная мощность песчаных отложений достигает 15 м.

Выше по разрезу располагается горизонт пестрых глин верхнемиоцен-нижнеплиоценового возраста. Представлен он континентальными глинами монтмориллонитового состава с примесью каолинитового материала и гидрослюд. Максимальная мощность глин составляет 15 м.

Завершают неогеновый разрез отложения плиоцена, которые пользуются повсеместным распространением в пределах Кривбасса. Представлены они нижнеплиоценовыми морскими осадками понтического региояруса, а также средне- и верхнеплиоценовыми континентальными образованиями.

В строении разреза понтического региояруса, мощность которого составляет 20 м, принимают участие известняки и глины с незначительным развитием мергелей, песчаников и песков.

Среднеплиоценовые отложения представлены аллювиальными песками, распространенными вдоль долин рек Ингулец, Саксагань, Боковая, Боковенька и др. Пески разнозернистые с преобладанием крупно- и грубозернистых в нижней части разреза, кварцевые, изредка с маломощными прослоями глин. Максимальная мощность среднеплиоценовых отложений 15-20 м. валявкинский месторождение кварцит магматизм

Практически все охарактеризованные ниже отложения кайнозоя перекрыты толщей красно-бурых глин, развитыми в пределах всей территории Кривбасса и отсутствующими только в местах современного размыва. Глины очень плотные, вязкие, пластичные, известковистые, содержат карбонатные стяжения, друзы и кристаллы гипса, а также железо-марганцевые пленки. В нижних частях разреза толщи отмечаются включения зерен кварца. Принадлежат они к элювиальным, делювиальным, аллювиально-делювиальным и эолово-делювиальным образованиям.

Мощность пластов красно-бурых глин непостоянна и изменяется от первых метров до 25 м.

Отложения четвертичной системы представлены суглинистыми образованиями, среди которых выделяются глинистые, легкие и средние, а также лессовидные суглинки. В долинах рек широким развитием пользуются аллювиальные пески. Мощность четвертичных отложений, включая почвенный слой, изменяется от 2 до 10 м.

С кайнозойскими образованиями в пределах территории Кривбасса связаны месторождения кирпично-черепичного сырья, строительных и формовочных песков, пильного известняка.

Подводя итог изложенному выше, следует отметить, что при разработке и эксплуатации железорудных месторождений Кривбасса рядом карьеров и подземных горных выработок вскрываются и отрабатываются породы не только саксаганской свиты, но и других стратиграфических подразделений и магматических комплексов. Извлекаемые вскрышные породы складируются в отвалах. Последние вместе со шламохранилищами обогатительных фабрик представляют собой техногенные месторождения, концентрирующие ряд элементов, минералов и горных пород.

4. Магматизм и метаморфизм

Магматические породы месторождения по условиям образования и составу можно разделить на три группы: 1) гранитоиды; 2) метаморфизованные базит и ультрабазит; 3) неизмененные жильные базиты.

К первой группе относятся наиболее древние магматические образования месторождения - среднеархейськие микроклин - плагиоклазовые граниты и мигматиты саксаганского массива днепропетровского комплекса, подстилают толщу метаморфических пород криворожской серии. В гранитах и мигматитах часто встречаются ксенолиты амфиболитов, гнейсов, кристаллических сланцев, которые относятся к аульской серии палеоархея.

Амфиболиты -- наиболее древние породы магматического комплекса. Они или прослеживаются как самостоятельная толща пород или являются ксенолитами в мигматизированных гранитах. Амфиболиты распространены вдоль западной границы Тарапако-Лихмановской антиклинали и окаймляют метаморфические породы района с юга и востока, образуя более или менее непрерывную полосу по периферии складчатых структур.

В обнажениях иногда можно отчетливо наблюдать, что полосы мигматитов плавно огибают ксенолиты амфиболитов. В некоторых случаях ксенолиты амфиболитов повернуты, что выражается их несогласием с полосчатой текстурой мигматитов.

Вторая группа магматолитов включает метаморфизованные эффузивные породы основного и ультраосновного состава. Метабазиты представлены амфиболитами Конкской серии верхнего архея и Новокриворожский свиты нижнего протерозоя, которые являются продуктами метаморфизма покровных базальтов. Эффузивная первичная природа амфиболитов подтверждается особенностями их минерального и химического состава, наличием реликтовых мигдалекаменных текстур толщ. Метаультрабазиты представлены карбонат-актинолит-хлорит-тальковыми сланцами скелеватской свиты нижнего протерозоя. Они образовались в результате динамотермального метаморфизма пироксеновых, перидотитовых толеитов и толеитовых базальтов.

Третью группу представляют наиболее молодые (неопротерозойськие) магматические породы - диабазы, которые в пределах Южного железорудного района Кривбасса образуют несколько даек. Они пересекают толщу метаморфических пород криворожской серии в субширотном направлении. Дайки отслоенные в горных выработках шахты "Северная " им. В.А. Валявка, а также в забоях карьера №2 -бис, которым разрабатывается Новокриворожское месторождение магнетитовых кварцитов.

В северной части Валявкинского месторождения отдельными разведывательными скважинами обнаружено дайку мощностью 14-25 м, которая пересекает толщу пород криворожской серии в широтном и диагональном (с северо-запада на юго-восток) направлении. Дайка приурочена к сложной по форме трещине, характеризуется ветвистой формой.

В толще пород железисто - кремнистой формации Валявкинского месторождения проявленные три вида метаморфизма: динамотермального, термальный и динамометаморфизм.

Термодинамические условия динамотермального метаморфизма соответствовали условиям, переходным от зеленосланцевой к эпидот-амфиболитовой фации. Об этом свидетельствует присутствие в составе железистых пород минеральных парагенезисов, типоморфных для обеих фаций.

Типоморфными минералами пород сланцевых горизонтов, метаморфизированных в условиях зеленосланцевой фации, является хлорит, серицит, железистый карбонат; метаморфизированных в условиях эпидот-амфиболитовой фации-кумингтонит, гранат (альмандин), биотит, мусковит, ставролит. Парагенетических ассоциации железистых кварцитов из центральных зон железистых горизонтов, метаморфизированных как в условиях зеленосланцевой , так и эпидот - амфиболитовой фаций, подобные: кварц + магнетит + гематит (железная слюдка).

Минеральный состав железистых кварцитов с периферийных зон железистых горизонтов отличается: для зеленосланцевой фации характерен парагенезис кварц + магнетит + карбонат + хлорит; для эпидот - амфиболитовой фации - кварц + магнетит + кумингтонит (+ биотит). Различная степень проявления аутигенно-метаморфогенной минералогической зональности в разрезах различных железистых горизонтов является причиной присутствия гематит - магнетит - кварцевого парагенезиса только в центральных зонах четвертого, пятого и шестого железистых горизонтов.

Первый, второй и третий железистые горизонты практически полностью составляют слои силикат - и карбонат - содержащих железистых кварцитов.

Соотношение (объемные, %) в железорудных и вмещающих толщах месторождений Южного железорудного бассейна пород, метаморфизированных в условиях различных фаций

Месторождения, участки(порядок соответствует направлению с юга на север Криворожского бассейна)	Фации динамотермального метаморфизма
	Зелено сланцевая	эпидот-амфиболитовые	амфиболитовая
Южный железорудный бассейн
Скелеватско-Магнетитовое	87,2	12,8	0,0
Валявкинское	39,5	60,4	0,1
Новокриворожское	89,1	10,9	0,0

Термальный метаморфизм в пределах месторождения проявленный слабо. Он представлен маломощными (до 20-25 см) зонам закалки железистых пород вдоль контактов дайки диабазов.

Динамическому метаморфизму подвергались железистые породы в зонах разрывных нарушений. Он проявленный дроблением, брекчииванием, измельчением, перетиранием пород до состояния так называемых "глинок трения", милонитов. Существенных проявлений минералообразования в связи с динамометаморфизмом не обнаружено.

5. Гипергенез

Процессы выветривания происходили в породах железисто-кремнистой и вмещающих формаций Валявкинского месторождения неоднократно в связи с перерывами в осадконакоплении. Наиболее древней считается кора выветривания гранитоидов мезоархейського возраста, образование которой предшествовало формированию толщи базальтоидов и кластолитов Новокриворожской свиты криворожской серии (палеопротерозой). Продукты выветривания этого этапа в первоначальном виде не сохранилось. В процессе динамотермального метаморфизма они превратились в кварц-хлорит-серицит и близкие по составу сланцы.

Второй интервал в осадконакоплении, который состоялся после формирования железорудной Саксаганской свиты, связанный с образованием основной структуры Криворожского синклинория. Железистые породы Саксаганской свиты подверглись выветриванию и размыву. В базальной части Гданцевской свиты образовались залежи железных руд так называемой "Валявкинской" разновидности, которые являются продуктами перемыва выветренных железистых пород Саксаганской свиты.

Третий, послекриворожский этап гипергенеза характеризуется большой протяженностью во времени (протерозой-кайнозой), формированием мощных площадных и линейных кор выветривания. Он также сопровождался перемывом продуктов выветривания пород Саксаганской свиты, формированием в базальной части кайнозойского осадочного чехла линзовидных тел бедных и богатых хемогенно - кластогенных железных руд. По характеру изменений первичных пород с ним можно совместить неоген-антропогеновый - четвертый этап гипергенеза. С выветриванием железистых кварцитов и сланцев связан активный вынос оксидов K, Na, Ca, Mg, Si и накопление Fe2O3, Al2O3. Вместе с кремнеземом и водой они являются основными компонентами кор выветривания железистых кварцитов и сланцев Валявкинского месторождения.

Тектоника

Тектоника Южного железорудного района подробно описана многими геологами. Большинство исследователей рассматривают Криворожскую структуру как крупный сложно построенный синклинорий. Западное его крыло практически полностью срезанное Криворожско-Кременчугским (Западным) глубинным разломом. Центральная, наиболее крупная часть синклинория выделяется как Основная (Криворожская) синклиналь, участок замыкание которой относится к Южному железорудному району Криворожского бассейна (рис. 5). Валявкинское месторождение расположено в зоне контакта двух крупных тектонических структур Южного района - Тарапако-Лихмановской антиклинали и Основной синклинали.

Тарапако-Лихмановском антиклиналь характеризуется длиной около 15 км и шириной от нескольких сотен метров в северной части до 2,5 км в южной. Шарнир складки погружается на север под углом 10-20^о, в результате чего железистые породы в северной части (участок балки Ионовой) перекрываются толщей пород Гданцевской свиты. К структурным особенностям антиклинали следует отнести многочисленные продольные, поперечные, диагональные разрывные нарушения. Наиболее крупные из них - субмеридиональные (продольные) Криворожско-Кременчугский (Западный) и Тарапакивський разломы (надвиги), которые характеризуются западным падением и амплитудой перемещения блоков до нескольких сотен метров.

Основная синклиналь залегает восточнее Тарапако-Лихмановской антиклинали, состоит из трех складок более высокого порядка: Западно-Ингулецкой и Восточно-Ингулецкой синклиналей, разделенных между собой Ингулецкой антиклиналью. Валявкинское месторождение расположено в западном крыле Западно-Ингулецкой синклинали.

Западно-Ингулецкая синклиналь осложнена тремя основными складчатыми формами третьего порядка: центральное положение занимает Валявкинская антиклиналь, к западу от нее расположена Валявкинская, а на восток - Екатерининская синклинали. Эти три складки наиболее четко выделяются в северных разрезах Валявкинского месторождения и прилегающих участков, где в ядрах складок появляются породы Гданцевской свиты. В южном направлении наблюдается постепенное выполаживание крыльев трех складок, объединение их в одну. Западное крыло Валявкинской синклинали - основного тектонического элемента Валявкинского месторождения - срезанное Тарапаковским надвигом, западнее которого расположена Тарапако-Лихмановская антиклиналь.

Валявкинская синклиналь является основной складчатой структурой Валявкинского месторождения. Она представляет собой открытую складку, осевая плоскость которой падает на запад под углом 60-65^о. Западное ее крыло срезанное субмеридиональным Тарапаковским надвигом, восточное одновременно является западным крылом Валявкинской антиклинали, характеризуется падением на запад под углом 20-35^о. Шарнир складки погружается на север под углом 10-12^о. Ядро синклинали сложено породами Гданцевской свиты.

Валявкинская антиклиналь, так же как и одноименная синклиналь, опрокинута на восток с осевой плоскостью, падающей на запад под углом 55--60°. До настоящего времени считалось, что эта складка сложена породами только V железистого горизонта. В действительности среди толщи мартитовых роговиков и джеспилитов, слагающих эту складку, имеются хлорито-магнетитовые роговики, которые создают сложное литологическое строение участка, пока не расчлененного на стратиграфические горизонты.

Екатерининская синклиналь представляет собой глубокую складку открытого типа, опрокинутую на восток и имеющую западное падение осевой плоскости. Ядро синклинали сложено сланцами и кварцитами верхней свиты, которые подстилаются пятым, а затем четвертым железистыми горизонтами средней свиты.

В южной части синклинали сланцы и кварциты верхней свиты распространяются до глубины 100--120 л, а к северу, где Екатерининская синклиналь соединяется с Валявкинской, контакт пород средней и верхней свит находится на глубине 200--250 м. Таким образом, шарнир синклинали полого погружается к северу под углом 5--10°.

Западное крыло синклинали осложнено продольной тектонической зоной, которая подсечена рядом скважин и горных выработок шахты "Валявко-Скиповая". Это нарушение представлено плоскостью, падающей на запад под углом 75°. Здесь, примыкающие к охристым сланцам верхней свиты джеспилиты в значительной степени лимонитизированы, а в сланцах наблюдаются многочисленные зеркала скольжения. Вследствие тектонического контакта джеспилитов с охристыми сланцами полосчатость их примыкает к линии несогласия под углом 7--10°. Азимут простирания этого нарушения 10°. Амплитуду его установить не удалось.

К югу Валявкинские синклиналь и антиклиналь и Екатерининская синклиналь постепенно переходят в открытые складки. В пределах Валявкинского участка они представлены уже одной открытой складкой -- Западно-Ингулецкой синклиналью, крылья которой осложнены мелкими складчатыми формами изоклинального, открытого, флексурного и других типов. Восточное крыло этой складки падает на запад под углом 40°, а западное -- на восток под углом 60°. Складка погружается на север под углом 15--20° и разорвана продольным надвигом, имеющим западное падение. Угол падения зоны надвига от 40 до 80°. Азимут простирания от 18 до 43°.

У лежачего бока тектонической зоны имеется лимонитизированная брекчия роговика. Общая мощность нарушенной зоны 1,7--2,0 м. В ее пределах наблюдаются зеркала скольжения, борозды и царапины; амплитуда перемещения пород 260--280м.

Наиболее крупные разрывные нарушения на территории Валявкинского месторождения - Тарапаковский и Валявкинский надвиги.

Тарапаковский разлом (надвиги) отделяет Западно-Ингулецкую синклиналь от Тарапако-Лихмановскую антиклиналь (рис. 6). Характеризуется северо-восточным простиранием и западным падением под углом от 30 до 80^о. Зона надвига имеет многочисленные разветвления, характеризуется сложным чешуйчато-глыбовым строением. Общая ее мощность составляет в приповерхностной части месторождения 150-300 м, с глубиной уменьшается до 30-70 м. Амплитуда смещения по надвигу отдельных блоков достигает нескольких сотен метров. Для пород зоны разлома характерно интенсивное брекчиевание, смятие, иногда милонитизация, а также проявление вторичных процессов окварцивания и карбонатизация железистых и вмещающих пород (рис. 9).

Валявкинский разлом (надвиги) является вторым по значению разрывным нарушением Валявкинского месторождения. Расположен в 120-200м к востоку от Тарапаковского разлома, прослеживается в центральной части месторождения, имеет субмеридиальное направление. Общее простирание зоны надвига север- северо-западное с азимутом 5-20^о, падение западное под углом 50-70^о. Амплитуды перемещения блоков составляют 50-100 м. Разлом характеризуется наличием многочисленных разветвлений, зон брекчиевания вмещающих пород.

Геологическая роль Валявкинского разлома заключается в том, что он разделяет месторождение на две части: западную, составленную магнетитовыми (невивитренимы) кварцитами четвертого железистого горизонта, и восточную, представленную гематитовыми (выветренными) кварцитами шестого железистого горизонта.

Валявкинский разлом представлен, главным образом, двумя субпаралельно разрывными нарушениями. Максимальное расстояние между ними в южной части Валявкинского месторождения (разведывательный профиль XI) составляет 225 м, а на расстоянии около 1 км на север (профиль XIIб) они уже представляют единую тектоническую зону, расстояние между ними здесь составляет 10-15 м. Падение плоскостей разлома западное крутое (60-70°) с постепенным выполаживанием с глубиной. Основной плоскостью разлома является восточная, по которой фиксируется контакт четвертого и шестого железистых горизонтов.

Кроме охарактеризованных двух крупных разломов, которые сыграли ведущую роль в формировании структуры месторождения, в его пределах фиксируется еще несколько разрывных нарушений более высокого порядка: Тарапаковский, Екатерининский, Скелеватский разломы и несколько разрывных нарушений, которые не имеют имен (рис. 8, 9). По происхождению они относятся, главным образом, к опиряющим по отношению к Западно-Тарапаковскому и Валявкинскому разломов. Более мелкие многочисленные субмеридиональные (продольные) нарушение незначительной (до 100-200 м) длины фиксируются в пределах всего месторождения. Очень распространеные субширотные (поперечные) нарушение, представлены, как правило, сброс-сдвигами, являются наиболее молодыми. Кроме крупных структурных форм, для месторождения очень характерны мелкие тектонические нарушения, проявленные микроскладкамы, трещинами отдельности, грубого кливажа разлома, тонкого кливажа растяжения, кливажа течения, кливажа скалывания, трещин расслоения, растяжения, разрыва, проявлениями розлинзовывания (будинажу) компетентных (кварцевых) слоев сланцев и железистых кварцитов.

6. Геоморфология района

Рельеф местности в районе месторождения представляет собой степную слегка холмистую равнину со слабым наклоном на запад и юго-запад в сторону р. Ингулец, с абсолютными отметками от +50 до +200 м над уровнем моря, расчлененную летними долинами и балками, склоны которых изрезаны вымоинами и оврагами шириной до 25 м и глубиной 1-8 м. Кроме того, поверхность месторождения в значительной степени затруднена искусственными нарушениями - отвалами горных пород и карьерами. Максимальные отметки в пределах месторождения находятся в северо-восточной части и достигают +97,0 м. Абсолютная отметка Ингулец в районе месторождения 150 м.

Главными водными артериями района являются реки Ингулец и Саксагань с каскадом водохранилищ среди которых крупнейшими являются Искровское и Карачуновское на Ингульце, а также Макортовское и Кресовское на р. Саксагань. Дно рек преимущественно песчаное, на водохранилищах илистое, топкое. Берега пологие, местами обрывистые. Пойма рек открыта, сухая .В южной части района с целью водоснабжения Кривого Рога проведен канал Днепр - Кривой Рог.

Реки, в основном, замерзают в середине декабря, толщина льда достигает 20-40 см, а в суровые зимы 60-80 см. Частые оттепели вызывают вскрытие вод и повышение уровня воды на 0,5-2,0 м. Общае вскрытие вод происходит в первой половине марта, что приводит к поднятию уровня воды на 1.5-3.0 м. В летний период небольшие реки и ручьи пересыхают.

7. История геологического развития

История геологического развития Кривого Рога делится на два периода: докембрийской и кайнозойский. До недавнего времени традиционно считалось, что Кривбасс является составной частью геосинклинали Большого Кривого Рога и его эволюция рассматривалась с позиции представлений о геосинклинальном развитии земной коры. Познание глубинной природы Криворожской структуры, а также внедрение в геологию докембрия основных положений теории литосферных плит, позволило Г.И. Каляеву с единомышленниками предположить, что Кривбасс является зоной незавершенной докембрийской субдукции. Обобщение фактического материала, который на сегодняшний день накопился за более чем вековой период изучения Кривбасса, вместе с особенностями тектонического строения структуры, характера разреза, наложенными процессами позволили разработать трехэтапную модель геолого-тектонического развития Кривбасса, которая объединяет рифтогенные, протогеосинклинальную и орогенные стадии становления земной коры.

Рифтогенная стадия, которая включает в возрастном отношении позднеархейський и раннепротерозойского периоды, делится на две подстадии - проторифтовую и рифтовую. Проторифтовая подстадия характеризуется закладкой в Среднем Приднепровье и Кривбассе, своеобразных, зеленокаменных структур, проторифтив, возникновение которых было обусловлено деструкцией (растрескиванием) протокоры. Это приводило к возникновению глубинных разломов, которые служили своеобразными каналами по которым происходило поднятие из глубин базит - ультрабазитов магмы и ее извержения в пределах рифтоподобных структур, отделенных гранито - гнейсовыми куполами.

Проторифтова подстадия изменилась собственно рифтовой, следствием которой является грубообломочные, вулканогенные и железисто-кремнистые отложения Новокриворожский, Скелеватско и Саксаганского свит криворожской серии. Протогеосинклинальна стадия развития Кривбасса характеризуется накоплением пород гданцевской свиты, с угловым и стратиграфическим несогласованием залегают на отложениях Саксаганской свиты. Это свидетельствует не только о значительном возрастном перерыве в осадконакоплениях образований указанных стратиграфичнних подразделений, но и об изменении тектонического режима.

Орогенные стадия характеризуется накоплением мощных метатеригенних моласоидных метаконгломерат-песчаник и метапесчано-сланцевой толщ Глееватской свиты верхнего протерозоя, которые с угловым и стратиграфическим несогласованием залегают на породах гданцевськой свиты и древнейших образованиях Кривбасса.

Геологическое развитие осадочного фанерозойского чехла заключался в трансгрессии моря, которые менялись регрессии, отразилось на накоплении осадков различных классов крупности. В ходе трансгрессий накапливался песчано-глинистый, глинисто-алевритовых, алеврито-глинистый, глинистый материал. А при регрессии галечно-гравийно-песчаный, песчано-гравийно-галечниковых материал.

Подытоживая краткую характеристику истории геологического развития Кривбасса следует отметить, что в докембрии каждая из охарактеризованных выше стадий сопровождалась перерывами в осадконакопления, краткообразованием, проявлением тектонических, магматических, метаморфических процессов, которые приводили к складкообразования, укоренения даек и других интрузивных тел, а также развития метасоматических и гидротермально-метасоматических явлений. В течение палеозоя и мезозоя Кривбасс, как и весь Украинский щит , подлежал только процессам выветривания и денудации. Более активные геологические действия в регионе начались лишь в начале кайнозоя и были связаны с накоплением осадочного материала.

8. Гидрогеология

Деятельность горнорудных предприятий Кривбасса вызвала существенное изменение гидрогеологического состояния значительных территорий. Масштабы изменений определяются комплексом природных условий, а также технологическими особенностями горных и дренажных работ, проводимых для обеспечения нормальной работы горнодобывающих предприятий.

Источниками техногенных вод являются шахты, карьеры, дренажные системы, хвостохранилища. Эти воды в значительной мере влияют на состояние водоносных горизонтов бассейна, а также рек Ингулец и Саксагань. С целью выявления характера этого влияния были собраны и проанализированы результаты определения уровня и химического состава подземных вод в рамках деятельности Северного, Центрального, Новокриворожского, Южного и Ингулецкого горнообогатительных комбинатов. Были также изучены притоки и химический состав вод, попадающих в хвостохранилища названных пред-приятий с начала их эксплуатации (1960-2002 гг.) Работа выполнялась с учетом основных положений гидрогеологического районирования Кривбаса за В.Д. Натаровим, который за гидрогеологическими особенностями и геологическим строением бассейна выделил в его пределах четыре гидрогеологических районы: Северный (Анновский), Центральный (Саксаганский), Южный, Ингулецкий (Лихмановском).

Южный район расположен в пределах от ст. Карнаватка на севере до с. Скелеватка на юге. Общая длина района с юга на север 15 км, ширина до 6 км. Рельеф района определяется широкими долинами рек Ингулец и Саксагань, а также многочисленными балками. Основными факторами, которые влияют на гидрогеологический режим района, есть действующие и ликвидированы хвостохранилища Южного и Новокриворожского горно-обогатительных комбинатов (ПдГЗКу и НКГОК), определенное влияние также имеют карьерные и шахтные воды. Хвостохранилище ПдГЗКу и НКГОК "Объединенное" имеет площадь 683 га. За период с 1961 по 2002 г. до хвостохранилища поступило около 154млн. м³ карьерных вод. Годовое их количество существенно зависело от глубины добычи руд и количества атмосферных осадков. Притоки воды в карьере ПдГЗКу, начиная с начала разработки в 1987 горизонта -180 м, значительно повысились: если в 1986 г. этот показатель составлял 360,4 м³/год, то в 1993 году (горные работы велись уже на горизонте - 210 м) притоки воды составили 954,1 м³/год - увеличились в 2,6 раза. С 1968 г. до хвостохранилища начали поступать шахтные воды рудниковков им. Ильича, им. Ф.Э. Дзержинского, им. С.М. Кирова, им. К. Либкнехта и шахты " Октябрьская". Общий их объем колебался от 8,6 млн. м³ до32,8 млн. м³ в год. Минерализация вод колебалась от 10 г / л до 30 г / л, состав их был, преимущественно, хлоридно-натриевый. Наблюдаются такие тенденции изменения объема и составе шахтных вод :

- Объемы откачек шахтных вод из горных выработок рудников им. Ильича и К. Либкнехта на протяжении более 30 лет постепенно снижались, а для рудника им. С.М. Кирова характерны незначительные колебания по годах примерно на одном уровне;

- Общая минерализация шахтных вод рудников им. Ильича и К. Либкнехта не повышается, наблюдается колебание содержания некоторых ионов: количество катионов натрия, калия, анионов хлора и сульфат - аниона незначительно повышается, а количество катионов кальция и магния снижается, в результате чего уменьшается жесткость воды;

- Наблюдается значительное повышение минерализации шахтных вод рудника им. С.М. Кирова за счет повышения содержания анионов хлора, катионов натрия, калия, магния;

- результаты корреляционного анализа свидетельствуют о существовании связи между количеством анионов хлора, катионов магния, натрия, калия, жесткостью воды.

Фильтрация технических вод с хвостохранилища ПдГЗКу и НКГОК повлекла существенное нарушение режима подземных вод в пределах Южного гидрогеологического района. После начала работы обогатительных фабрик двух комбинатов сформировался водоносный горизонт четвертичнних отложений, который, таким образом, имеет техногенное происхождение. Химический состав подземных вод этого горизонта имеет сульфатно-хлоридный состав, содержание минеральных солей колеблется от 1,3 до 11,9 г/л. Работа ГОКов существенно повлияла также на состояние понтично-сарматского водоносного горизонта, который на 70-80% формируется за счет потерь технической воды. В связи с этим уровень подземных вод этого горизонта повысился на 15-20 м. Подтверждением техногенного загрязнения водоносных горизонтов является близость химического состава их воды и технической воды хвостохранилища.

Общий анализ гидрогеологических данных с участков расположения Северного, Центрального, Новокриворожского, Южного и Ингулецкого горно-обогатительного Криворожского железорудного бассейна за период с 1960 по 2002 гг. позволяет сделать следующие выводы:

- Основными источниками загрязнения природных вод Криворожского бассейна есть шахты, карьеры и хвостохранилища обогатительных комбинатов;

- Техногенные воды характеризуются высокой минерализацией, по химическому составу они относятся к разным типам; наиболее распространенные хлоридно - натриевые воды, а также хлоридно-сульфатно-натриевые и сульфатно-хлоридно-натриевые с минерализацией от 5 до 90 г/л; с увеличением глубины разработки месторождений наблюдается закономерное постепенное повышение солености технической воды;

- Водоносный горизонт четвертичных отложений в пределах всех гидро-геологических районов может считаться горизонтом техногенного происхождения, который сформировался после начала и в результате работы горнообогатительных комбинатов;

- Технические воды, путем фильтрации с хвостохранилищ или вследствие сбросов, попадают в р. Ингулец и водоносные горизонты Кривбасса, вызывают изменения химического состава природных вод, существенно влияют на экологическое состояние прилегающих территорий.

9. Полезные ископаемые

Основным богатством недр Криворожского бассейна на протяжении более 100 лет разработки его месторождений являются железные руды, относящиеся к типу метаморфогенных полезных ископаемых. По содержанию железа руды делятся на два класса:

бедные железные руды, нуждающиеся в обогащении;

богатые железные руды.

За границу между ними принято общее содержание железа 46 мас. %.

Бедные железные руды по условиям образования и минеральному составу делятся на два вида: магнетитовые кварциты и гематитовые кварциты.

Основной полезным ископаемым Валявкинского месторождения является магнетитовые кварциты четвертого железистого горизонта - бедные магнетитовые руды, требующие обогащения. С использованием технологии "мокрой" магнитной сепарации с магнетитовых кварцитов на обогатительных фабриках ГОКа комбината "АрселорМиттал Кривой Рог" производят железорудный концентрат

Магнетитовые кварциты являются метаморфическими породами, слагают пластовые тела железистых горизонтов саксаганской свиты, разрабатываются, преимущественно, открытым способом, перерабатываются обогатительными фабриками пяти горнообогатительных комбинатов Кривбасса с получением магнетитового концентрата, агломерата и окатышей. Среди них выделяются более 30 минеральных разновидностей: магнетитовые, гематит-магнетитовые, карбонат-магнетитовые, кабонат-хлорит-магнетитовые, куммингтонит-магнетитовые, рибекит-магнетитовые и другие.

В настоящее время проводится исследование гематитовых кварцитов четвертого и шестого железистых горизонтов как еще одной разновидности бедных железных руд, которые можно использовать для производства гематитовых концентрата.

Гематитовые кварциты являются продуктом гипергенного изменения магнетитовых кварцитов, в которых в ходе выветривания магнетит был замещен мартитом, железистые карбонаты и силикаты - дисперсным гематитом ("гидрогематитом"), а кварц сохранился как реликтовый минерал. Гематитовыми кварцитами сложены верхние (глубина до 20-100 и более м) прилегающие к контактам с кайнозойскими осадочными породами части железистых горизонтов саксаганской свиты. Этот вид руд не разрабатывается, но рассматривается как сырье для строящегося Криворожского горнообогатительного комбината окисленных руд (КГОКОРа) и обогатительных фабрик действующих горнообогатительных комбинатов бассейна.

Богатые железные руды относятся к наиболее полно и всесторонне изученным геологическим объектам Кривбасса.

В северных забоях карьера №3 обнажаются небольшого размера залежи богатых железных руд так называемых "Ингулецкого" и "Валявкинского" разновидностей. Первые представляют собой продукты постсаксаганського выветривания железистых кварцитов пятого и шестого железистых горизонтов. Вторые являются продуктом перемыва выветренных пород Саксаганской свиты в начале формирования толщи Гданцевской свиты.

Среди других полезных ископаемых месторождения можно назвать:

- Лессовидные суглинки антропогенового возраста, которые долгое время разрабатывались в качестве исходного материала для производства глиняного кирпича;

- Кварцевые пески неогенового возраста, которые в течение первой половины ХХ в. разрабатывались как местная строительная сырье;

- Тальковые сланцы скелеватской свиты, залежи которых расположены в западной части месторождения;

- Некондиционные магнетит-силикатные и нерудные кварциты, различного состава сланцы и другие горные породы Скелеватской, Саксаганской и Гданцевской свит, из которых возможно производство щебня;

- Охра и сурик, которые можно использовать в качестве минеральных пигментов.

Альтернативные виды полезных ископаемых Кривбасса

До последнего времени основными формами учета сырьевых потенциалов государства и регионов служили геологические балансы запасов минерального сырья и геологические кадастры полезных ископаемых. Однако они перестали отвечать всем требованиям текущего и особенно перспективного планирования использования минерально-сырьевой базы. В них недостаточно учитывалась комплексность руд и месторождений полезных ископаемых.

Огромные объемы попутно добываемого сырья, отходов обогащения руд и их дальнейшего передела оказались не охваченными никакими системами учета. Между тем все больше определялась их роль как крупнейшего сырьевого резерва ряда отраслей промышленности. Комплексное использование извлекаемой из недр минеральной массы стало одной из главных задач на пути повышения обеспеченности народного хозяйства Украины минеральным сырьем, а для горнодобывающих предприятий Кривбасса, основные из которых показаны на рис.1,одним из основных направлений выхода из экономического кризиса.

В настоящей работе предпринята первая попытка составления полного кадастра альтернативных видов металлических и неметаллических полезных ископаемых Валявкинского месторождения . Для некоторых железорудных месторождений отдельные из них представляют значительно большую ценность чем основной вид минерального сырья - бедные и богатые железные руды. Большинство из попутно добываемых полезных ископаемых извлекается из недр в качестве вскрышных пород и теряется в нерационально организованных отвалах горнообогатительных комбинатов и шахт.

В приведенный ниже перечень металлических и неметаллических полезных ископаемых включены только наиболее полно изученные виды минерального сырья, и, следовательно, он может быть существенно расширен.

Расположение месторождений и проявлений металлических и неметаллических полезных ископаемых Кривбасса показано на рис. 10 и 11.

Система построения кадастра полезных ископаемых Криворожского бассейна пока не отработана. Согласно общим рекомендациям, а также методикам построения кадастров других рудных районов и типов минеральных ресурсов, в кадастр включаются общие сведения о полезном ископаемом, его количественные и качественные характеристики, прогнозные оценки добычи и обогащения, возможные направления использование и пр. Отмечавшаяся выше однонаправленность теоретических и прикладных исследований минерального сырья Кривбасса, имевшая целью изучение, главным образом, железных руд, одним из следствий имеет низкий уровень изученности вмещающих пород.

В следующих ниже характеристиках альтернативных видов минерального сырья приведены в обобщенном виде практически все имеющиеся минералого-геохимические, геологические, металлогенические, экономические и другие данные. Недостаток сведений обусловливает фрагментарность характеристик многих полезных ископаемых.

Тальк

Мощность толщи тальк-содержащих сланцев изменяется в широких пределах - от 0 до 250 м. Основной причиной этого является высокая пластичность пород горизонта. Под действием тектонических нагрузок тальковые сланцы выжимались из крыльев складчатых структур в их замковые части, при этом в первых мощность горизонта уменьшалась в 5-20 раз, а во вторых возрастала в 3-10 раз. В зонах разрывных нарушений отмечается срезание толщи тальковых пород (Анновское, Рахмановское и другие месторождения). Максимальную мощность свита имеет в пределах Первомайского, Скелеватского, Ингулецкого месторождений, а также месторождений рудника им. С.М. Кирова и шахты им. М.В. Фрунзе.

В направлении от Центрального района Кривбасса на юг (Ингулецкое месторождение) и на север (Анновское месторождение) в связи с увеличением ступени метаморфизма пород криворожской серии в сланцах свиты происходило все более активное замещение талька, а также второстепенных минералов сланцев (карбонатов и хлорита) амфиболами - актинолитом, тремолитом или более редким купфферитом. В связи с этим качество тальковых сланцев месторождений северного и южного флангов Кривбасса уступает их качеству на месторождениях Саксаганской полосы.

Охра

Охры являются продуктом выветривания хлоритовых, биотитовых, куммингтонитовых сланцев криворожской серии. Образование охр связано с разрушением кристаллических решеток железосодержащих силикатов и формированием тонкодисперсных агрегатов гетита и лепидокрокита ("гидрогетит") Новообразованные минералы имеют характерный желтый, коричневато-желтый и желтовато-коричневый цвет.

Охры вскрыты забоями верхних эксплуатационных горизонтов действующих карьеров горнообогатительных комбинатов Кривбасса.

Прогнозные ресурсы охр оцениваются в 150-250 млн.т.

Существующая относительно простая технология позволяет доводить сырье охры до качества, удовлетворяющего мировые стандарты качества минеральных красителей.

Сурик

Сурики по составу исходных пород, условиями образования и локализации близки к охрам. Главное отличие состоит в том, что конечными продуктами выветривания исходных железосодержащих минералов являются не гидроксиды железа (гетит и лепидокрокит), а тонкодисперсный гематит ("гидрогематит"), что придает сурикам красный цвет различных оттенков. Глиноземистая составляющая исходных сланцев и малорудных железистых кварцитов индивидуализировалась в ходе выветривания в виде каолинита и некоторых других более редких глинистых минералов. Таким образом, основными породообразующими минералами суриков являются тонкодисперсный гематит и каолинит, подчиненную роль играет реликтовый кварц и еще более редкий мартит. Сурики с содержанием железа более 46 мас. % относятся к так называемым "красковым" богатым железным рудам

Сурики значительно более распространены по сравнению с охрами. Их прогнозные ресурсы около 400-500 млн.т.

Технология переработки сырых суриков аналогична таковой для охр.

Глина, суглинок

Глины и суглинки образуют, как и другие осадочные породы Кривбасса, горизонтально залегающие пласты в составе кайнозойского чехла. Мощность пластов изменяется от 3-5 до 35-40 и более м.

Минеральный состав глин и суглинков изучен относительно слабо.

Технические испытания глин и суглинков показали возможность их использования для производства кирпича, черепицы и керамики.

Суммарные прогнозные ресурсы глин и суглинков в контурах действующих карьеров оцениваются в 3-4 млрд.т.

Бентонитовая глина

Бентонитовая и близкие к ним по качеству глины образуют линзовидные залежи в составе осадочной толщи кайнозойского чехла. Встречаются не повсеместно. Наиболее крупные их проявления отмечены на Первомайском, Глееватском, Новокриворожском и некоторых других месторождениях.

Технические характеристики бентонитовых и бентонитоподобных глин позволяют прогнозировать возможность замены ими ввозимого из стран ближнего зарубежья сырья для производства окатышей на горнообогатительных комбинатах Украины, а также их широкое использование в производстве керамики.

Прогнозные ресурсы бентонитовых и бентонитоподобных глин оцениваются в 300-500 млн.т.

Отходы обогатительных фабрик

Отходы обогащения бедных магнетитовых руд горнообогатительных комбинатов Криворожского бассейна являются ценным техногенным полезным ископаемым.