Железные руды

Урал является одной из уникальных железорудных провинций мира, включающей все разнообразие железных руд как по способу образования, так и по качественной их характеристике.. Примерно уже со второй половины ХVI века во многих местах вдоль западного и восточного склонов Уральского хребта существовал кустарный железный промысел. В то время искали и добывали только легкоплавкий бурый железняк, образующийся в результате осаждения железа из подземных грунтовых вод на дно многочисленных болот. Месторождения таких или озерных руд были многочисленны, но очень незначительны по запасам и поэтому быстро вырабатывались. Первооткрывателями и пользователями этих руд были большей частью крестьяне, получавшие так называемое "кричное" железо в виде губчатой массы при температуре 700–800оС в "домницах". Возросшие потребности государства в эпоху Петра I в вооружении армии привели к широкому развитию поисковых работ более качественного сырья и строительству железоделательных казенных заводов вблизи открытых месторождений. Поисками железных руд и постройкой новых заводов на Урале в то время активно занимались Демидовы. Для контроля за деятельностью горнопромышленников Петром I на Урал были присланы В.Н.Татищев и В.И.Геннин, заложившие на Урале много новых рудников и заводов. От плавки бурого железняка заводы стали переходить на плавку магнитного железняка. Это были скарновые магнетитовые руды, которые надолго определили промышленную значимость уральского региона: на протяжении более двух веков они являлись основной базой металлургической промышленности Урала и всей России. Но к настоящему времени запасы крупных неглубоко залегающих месторождений истощены, и перед промышленностью стала проблема освоения бедных и еще более тугоплавких (из-за более высокого в них содержания титана) руд – титаномагнетитовых. С освоением титаномагнетитовых руд в начале 70-х г. ( 1963 г.) начинается третий период в развитии металлургической промышленности на Урале.

Огромные запасы титаномагнетитовых руд, присутствие в них ценного легирующего элемента – ванадия, хорошая обогатимость являются благоприятными объективными предпосылками для дальнейшего развития базы черной металлургии Урала в новом тысячелетии. В настоящее время на Урале насчитывается около 50 средних и крупных месторождений железных руд и более 200 мелких месторождений и рудопроявлений. Формирование их связано с различными геологическими процессами: магматическими, постмагматическими, осадочными, выветривания. В зависимости от условий образования руд, их минерального состава, геохимических особенностей и связи с определенными комплексами рудовмещающих пород выделяются следующие основные типы месторождений: титаномагнетитовые, скарново-магнетитовые, сидеритовые, железистых кварцитов и бурожелезняковые .

Титаномагнетитовые месторождения. Месторождения титаномагнетитовых руд достаточно хорошо исследованы, большой вклад в их изучение внесли М.И.Алешин, П.С.Прямоносов, А.Ф.Фадеичев, Д.С.Штейнберг, В.Г.Фоминых, Б.М.Алешин и др.

Выделяются две группы (формации) титаномагнетитовых месторождений: ильменит-магнетитовая (высокотитанистых руд), или кусинский подтип, и собственно-титаномагнетитовая (низкотитанистых руд), или качканарский подтип.

Высокотитанистая группа месторождений кусинского подтипа распространена в пределах Центрально-Уральской зоны на западном склоне Северного Урала (Юбрышкинское) и Южного Урала (Кусинско-Копанская группа). Эти месторождения залегают среди габбро и габбро-норитов, реже пироксенитов и амфиболитов. В массивах широко развиты жильные диабазы, поэтому исследователи относят такой рудовмещающий комплекс к габбро-диабазовой формации, формирующейся на стадии рифтогенного растяжения древних стабилизированных областей (платформ). Ильменит-магнетитовое оруденение концентрируется исключительно в пределах интрузивных массивов в виде жило- и линзообразных тел сплошных руд и окружающих их ореолов вкрапленных руд. Такие рудные зоны характеризуются обычно небольшими мощностями (в десятки метров), но при этом имеют весьма значительную протяженность по простиранию (в сотни метров) и выклиниваются на глубине первых сотен метров. Простирание и падение рудных залежей, как правило, согласное с полосчатостью вмещающих их габброидов и нередко повторяет контуры рудовмещающих массивов, что свидетельствует о генетической сопряженности процессов рудообразования и интрузивного магматизма. Зоны сплошных руд и рудной вкрапленности занимают различное положение в массивах и какой-либо четко выраженной закономерности в этом не обнаруживают. Так, главная рудная зона на Копанском месторождении тяготеет к лежачему боку массива, а на Маткальском – по всему разрезу. Главными рудными минералами месторождений описываемой группы являются ильменит (FeTiO3) и титаномагнетит (Fe3O4 c примесью TiО2 до 14%), в незначительном количестве присутствуют сульфиды: пирит(FeS2), халькопирит(CuFeS2), пирротин(FeS); из нерудных минералов – амфибол, пироксен, плагиоклаз, эпидот, цоизит, клиноцоизит, хлорит, оливин, биотит, апатит. В зависимости от количественного соотношения главных рудных минералов выделяются руды ильменитовые, ильменит-титаномагнетитовые и титаномагнетитовые. Как установлено Д.С.Штейнбергом, количество ильменита по отношению к титаномагнетиту в рудах возрастает от сплошных руд к вкрапленным и от лежачего бока рудной зоны или массива к висячему. По химическому составу руды рассматриваемых месторождений высокотитанистые. Содержания титана и в меньшей мере ванадия коррелируются с содержанием в рудах железа. Так, во вкрапленных рудах (при содержании железа 20–25%) концентрации TiO2 составляют 4-6%, в сплошных рудах (при содержании железа 50–55%) – от 8 до14%. Аналогичная, но менее четкая, закономерность наблюдается и в распределении ванадия, этого ценного легирующего элемента, содержание которого во вкрапленных и сплошных рудах равны соответственно 0,5 и 0,8%. Руды этого типа месторождений относятся к труднообогатимым из-за большого количества тонких пластинчатых вростков ильменита в титаномагнетите. Прогнозные ресурсы руд этого типа в интервале глубин 0-700 м оценены в 6 млрд т. (Прогнозная оценка титаномагнетитовых руд Урала, 1985 г.).

Наибольшее значение для промышленности в настоящее время имеют и будут иметь в новом тысячелетии, несомненно, месторождения малотитанистых титаномагнетитовых руд качканарского подтипа, приуроченных в основном к дунит-пироксенит-габбровой формации Платиноносного пояса, располагающегося в западной части Тагильской зоны. Возраст месторождений среднепалеозойский. Геологическое строение и закономерности размещения месторождений низкотитанистых руд описаны в ряде работ В.Г.Фоминых. (Формации титаномагнетитовых руд…, 1984; Прогнозная оценка титаномагнетитовых руд Урала, 1985; Главные рудные геолого-геохимические системы Урала, 1990).

Наиболее значительные месторождения этой группы Качканарское, Гусевогорское и Суроямское. Оруденение связано с различными типами пород: на Висимском и в отдельных зонах Гусевогорского месторождения – с наиболее магнезиальными разностями ультраосновных (низкокремнеземистых) пород – оливинитами и верлитами, в таких месторождениях, как Качканарское, Гусевогорское и др., – с пироксенитами, на Первоуральском и Маюровском – с горнблендитами. В целом малотитанистые руды имеют вкрапленную или шлировую структуру, постепенный переход во вмешающие их породы. Рудные залежи характеризуются плито-, гнездо-, штокообразной и сложной неправильной формой. Рудные минералы представлены в основном магнетитом, ильменитом; в подчиненном количестве присутствуют гематит, сульфиды, встречается рассеянная платина. Содержание полезных компонентов в рудах следующее: Fe – 16–36, %: TiO2 - 0,5–2, V2O5 – 0,13 – 0,17. В рудах присутствуют и другие легирующие элементы, которые могут представлять в будущем промышленный интерес (скандий, германий), а также элементы платиновой группы.

На долю малотитанистых руд в общем балансе железных руд Урала приходится более 80%. Наиболее крупным представителем их является Качканарская группа, включающая собственно Качканарское и Гусевогорское месторождения, расположенные в Качканарском массиве. Последний имеет округлую в плане форму диаметром 11 км и сложен клинопироксенитами и габброидами . Рудные залежи приурочены к участкам развития пироксенитов. Рудные минералы представлены магнетитом нескольких генераций, из которых наибольшее значение имеет титаномагнетит, выполняющий межзерновые пространства и обуславливающий сидеронитовую структуру; ильменитом, присутствующим в виде тонких пластинок, пиритом, халькопиритом, пентландитом, борнитом и крайне редко минералами платиновой группы в виде мелких выделений в срастании с оливином, пироксеном и титаномагнетитом.

Разведанные запасы руд месторождений Качканарской группы составляют 6 млр т, прогнозные ресурсы превышают 12 млрд т (Прогнозная оценка титаномагнетитовых руд Урала, 1985 г.). Огромные запасы и благоприятные геологические, горнотехнические и технологические условия их отработки являются предпосылками к тому, чтобы в недалеком будущем они станут основной железорудной базой черной металлургии Урала. Генезис малотитанистых ванадийсодержащих руд в настоящее время дискуссионен; одни исследователи высказываются в пользу магматогенной гипотезы (А.Ф.Фадеичев, 1993; и др.), другие – магматогенно-метасоматической (В.Г.Фоминых, 1984; и др.). Скарново-магнетитовые месторождения. Скарново-магнетитовые месторождения являются основной сырьевой базой горно-добывающей и металлургической промышленности Урала. Наиболее крупные месторождения сосредоточены в двух геолого-структурных зонах: Тагило-Магнитогорской – Гороблагодатское, Северо-Гороблагодатское, Высокогорское, Естюнинское, Магнитогорское, Малый Куйбас и Восточно-Уральской – Петровское, Глубоченское, Алешинское, Качарское, Соколовско-Сарбайская группа.

За период более чем 250-летней эксплуатации месторождений этого типа производственными и научными коллективами различных организаций и ведомств проведены обширные геолого-геофизические исследования по выяснению геологического строения уральских месторождений и условий их образования, закономерностям размещения и локализации оруденения в пределах рудных полей, рудовмещающих структур и рудных зон, выяснению роли различных форм магматизма и метасоматоза при формировании железорудных месторождений. Большая роль в этих исследованиях принадлежит уральским коллективам геологов и геофизиков ПГО "Уралгеология", возглавляемым в разные годы М.И.Алешиным, Б.М.Алешиным, Е.М.Ананьевой, К.Е.Кожевниковым, Н.П.Кусковым, П.С.Прямоносовым, С.И.Бирючевым, а также научным сотрудникам Института геологии и геохимии Уральского научного центра Л.Н.Овчинникову, Я.П.Баклаеву, В.А.Дунаеву, Н.Д.Знаменскому, М.А.Карасику, Г.Б.Ферштатеру, Д.С.Штейнбергу и др. В изучении тургайской группы месторождений, расположенных в Восточно-Уральской зоне, большая роль принадлежит работам научных коллективов институтов Алма-Аты, Санкт-Петербурга и Рудного: А.Е.Бекмухаметова, Н.М.Беляшова, А.И.Ивлева, А.К.Каймакова, П.Н.Кобзаря, И.А.Кочергина, А.Е.Мазиной, О.К.Ксенофонтова, Г.С.Поротова, Н.И.Руденко, Д.Д.Топоркова. Теоретические основы процессов скарно-рудообразования были заложены нашими выдающимися учеными - академиками А.Н.Заварицким и Д.С.Коржинским в 30–40-х гг. В дальнейшем, в 60-х гг., некоторые положения этой теории получили развитие в трудах В.А.Жарикова и Л.Н.Овчинникова. В последние 15-20 лет благодаря детальным геолого-петрологическим и минералого-геохимическим исследованиям сотрудников Института геологии и геохимии УНЦ А.М.Дымкина, Ю.А.Полтавца, В.В.Холоднова, Г.С.Нечкина, З.И.Полтавец и др. были существенно детализированы представления о генезисе скарново-магнетитовых месторождений, о роли вулкано-плутонического магматизма в процессе их формирования, выявлен характер зависимости масштабов оруденения от состава и химизма вулкано-плутонических ассоциаций и степени их метасоматических изменений. В последнее десятилетие сотрудниками ПГО "Уралгеология" М.С.Рапопортом и Н.И.Рудицей на основе геолого-геофизических данных была проделана большая работа по установлению закономерностей размещения железорудных месторождений в связи с особенностями глубинного строения рудоносных зон Урала. Описанию геологического строения скарново-магнетитовых месторождений, закономерностям их размещения и условий образования, выявлению рудоконтролирующих факторов посвящена обширная литература (Железорудные формации…, 1987; 1988 г.; 1989; Скарново-магнетитовая формация …, 1989; и др.).

Скарново-магнетитовые месторождения Урала весьма разнообразны по геолого-структурным и морфологическим особенностям, характеру связи с интрузивным магматизмом, характеру распределения их в пределах рудных зон. Подавляющее большинство их сформировалось в верхнесилурийско-нижнедевонское время (Тагило-Кушвинский рудный район), нижне- среднедевонское (Ауэрбахо-Турьинский рудный район) и верхнетурнейско-серпуховское (Магнитогорская рудная зона и Валерьяновская рудная зона Тюменско-Кустанайского прогиба в Зауралье). Скарново-магнетитовые месторождения располагаются на Урале в виде линейно-вытянутых рудных поясов или зон. Линейное расположение зон обусловлено поясовым чередованием структурно-формационных зон, отражающих линейно-складчатое строение Урала. В пределах рудных зон месторождения распределены неравномерно или дискретно в виде отдельных рудных районов или рудных узлов, связанных с центрами базальтоидного магматизма. Эти центры представляют собой преимущественно отдельные структурно-тектонические блоки, ограниченные, как правило, разрывными нарушениями. Строение таких блоков в связи с их неодинаковой тектонической подвижностью заметно различается, что сказывается на характере вулкано-плутонического магматизма и сопряженного с ним оруденения. Рудные районы (блоки) с крупными месторождениями характеризуются повышенными мощностями эффузивно-пирокластических и вулканогенно-интрузивных образований повышенной щелочности, в том числе и калиевости.

Большинство скарново-магнетитовых месторождений залегает среди осадочно-вулканогенных пород: туфопесчаников, туффитов, известняков, эффузивов различного состава с различным количественным соотношением осадочных и вулканогенных образований. Эффузивы имеют преимущественно базальтовый, андезито-базальтовый, андезитовый состав. Вместе с их интрузивными аналогами они составляют комагматичные комплексы, слагающие вулкано-плутонические структуры (ВПС). Характер магнетитового оруденения, т.е. морфологические особенности и строение рудных залежей, состав руды и степень изменения околорудных пород, определяющих в свою очередь тип месторождения, интенсивность и масштабы оруденения, в значительной мере обусловлен его положением в вулкано-плутонической структуре, т. е. зависит от глубины протекания рудообразующего процесса . По преобладающим минеральным ассоциациям в рудах и околорудных изменениях вмещающих пород среди месторождений скарнового типа выделяются несколько подтипов: позднемагматический магнетитовый, скарновый, скаполитовый и гидросиликатный, возможны и переходы между ними. Формируются они на разных уровнях глубинности. В ВПС условно различаются следующие уровни глубинности: гипо-мезоабиссальный – 3 – 5 км, гипабиссальный – 1 – 3 км, субвулканический <1 – 1,5 км и приповерхностный <<1 км.

На гипо-мезоабиссальном уровне в наиболее глубинных корневых частях ВПС образуются позднемагматические магнетитовые месторождения, локализующиеся непосредственно в интрузивном массиве. К ним относятся такие месторождения, как Малый Куйбас, Алешинское, Давыдовское. Рудные залежи представлены вкрапленной магнетитовой и титаномагнетитовой минерализацией в габбро, габбро-диоритах, реже диоритах, которая обособляется в виде отдельных линзообразных зон, реже прожилков и шлирообразных скоплений.

Рис. Идеализированная схема размещения магнетитовых месторождений в вулкано-плутонической структуре.

Зоны рудной вкрапленности имеют протяженность в сотни метров. Переходы от пород с богатой рудной вкрапленностью к безрудным постепенные. На интрузивные образования накладываются постмагматические процессы, выражающиеся в развитии альбитизации, скаполитизации, актинолитизации, часто пространственно совмещенные с рудными зонами. Помимо перечисленных рудных минералов характерны ильменит, шпинель, гематит, пирит, редко халькопирит. В химическом составе титаномагнетита устанавливается повышенное содержание ванадия. Месторождения этого подтипа отличаются небольшими запасами. На гипабиссальном уровне ВПС формируется собственно скарновый подтип, наиболее распространенный на Урале. К нему относятся месторождения Магнитогорского, Тагило-Кушвинского, Ауэрбахо-Турьинского, Соколовско-Сарбайского и других рудных полей. Геологический срез этого уровня характеризуется широким развитием интрузивных пород основного и среднего состава наряду с вулканогенно-осадочным комплексом. Подавляющее большинство скарново-рудных тел локализуется непосредственно в контактовом ореоле интрузивных массивов, замещая карбонатсодержащие прослои осадочных и вулканогенно-осадочных пород. Рудные залежи в месторождениях представлены как пологопадающими, так и крутопадающими телами, последние большей частью приурочены к разрывным нарушениям. Изредка скарново-магнетитовые рудные залежи располагаются в бухто- и заливообразных углублениях интрузий, образуя тела неправильной формы. Размеры рудных тел изменяются по простиранию от десятков до многих сотен метров, а по мощности – от первых метров до 150-200м. Минералогический состав руд здесь более разнообразен, нежели в других типах руд и представлен магнетитом, пиритом, халькопиритом, пирротином, кобальтином, сфалеритом, борнитом, галенитом и другими сульфидами и окислами, а также самородным Ag. Кроме того, в сульфидах устанавливается повышенное содержание благородных металлов: Au до 6 г/т и Ag до 37 г/т. Во многих рудных полях в распределении рудных минералов наблюдается температурная минералогическая зональность, которая выражается в образовании сульфидно-магнетитовых руд (медистых магнетитов) на флангах скарново-магнетитовых месторождений. Так, в Ауэрбахо-Турьинском рудном поле на флангах Песчанского, Ауэрбаховского, Западно-Песчанского, Воронцовского месторождений в той же геолого-структурной обстановке оконтуриваются рудные тела сульфидно-магнетитовых руд с запасами 4-5 млн т при среднем содержании меди 0,7-1,6% и железа 42-45%. Сульфидные руды , кроме железа и меди, нередко в значительных количествах содержат кобальт, золото, серебро и в связи с этим являются комплексным сырьем.

На месторождениях гипабиссального уровня глубинности хорошо проявлена метасоматическая зональность двух типов. Первый присущ месторождениям, находящимся непосредственно в экзоконтактовой зоне интрузивных массивов. Здесь с удалением от контактов интрузивных тел более высокотемпературные зоны сменяются низкотемпературными в следующем порядке: магнетитовые руды, рудные пироксен-гранатовые скарны, безрудные пироксен-гранатовые скарны, пироксен-альбит-эпидотовые метасоматиты. В этом же направлении в геохимических ореолах снижаются содержания рудных элементов – Ni, Co, Cu и возрастают содержания Ni, V, Zn, Pb. Второй тип метасоматической зональности свойствен месторождениям, удаленным от интрузивных массивов на значительное расстояние, где в тектонически ослабленных зонах имела место разгрузка рудоносных флюидов. Здесь формируется зональность с центробежным разрастанием зон метасоматической колонки. Обычно вокруг каждого рудного тела в сторону висячего и лежачего боков последовательно располагаются: зоны вкрапленных руд, рудных и безрудных скарнов, пироксен-скаполитовых, пироксен-альбитовых метасоматитов и слабо измененных пропилитизированных пород. В геохимическом ореоле тренд уменьшения содержаний рудных элементов направлен от массивных магнетитовых руд в стороны висячего и лежачего боков месторождений: в указанном направлении уменьшаются содержания Ni, Co, Cu и возрастают Ni, V, Zn, Pb. Такое поведение сопутствующих элементов обусловлено температурным градиентом среды, в которой протекают скарно-рудообразующие процессы, и дифференциальной подвижностью этих элементов в высокотемпературных рудообразующих гидротермальных растворах. По падению рудных залежей, т.е. с увеличением глубины, также отмечается изменение содержаний ряда элементов, например возрастает степень кобальтоносности пиритов.

Одно из типичнейших месторождений скарнового подтипа – Гороблагодатское расположено в южной части Покровско-Гороблагодатской рудоносной зоны. Скарново-магнетитовое оруденение размещается в непосредственном контакте с Кушвинской диорит-сиенитовой интрузией и продолжается к северу от контакта на 5 км. Рудная зона, приуроченная к падающей на восток гороблагодатской толще верхнего силура, также погружается к востоку на глубину до 1300 м, не обнаруживая при этом признаков выклинивания. Здесь оруденение представлено залежами сложной морфологии, залегающими субсогласно с вмещающими породами. Залежи прослеживаются по простиранию на расстоянии около 1000м при средней мощности в 10 м и характеризуются раздувами мощностью от 30 до 80 м, которые предположительно являлись стволовыми зонами циркуляции рудообразующих растворов. По составу руды магнетитовые и сульфидно-магнетитовые. Околорудные породы представлены вблизи интрузивного массива рудными и безрудными пироксен-гранатовыми скарнами и ортоклаз-пироксен-скаполитовыми метасоматитами, с удалением от него преимущественным развитием пользуются альбитизированные и скаполитизированные в разной степени породы. По запасам месторождение относится к средним и находится в настоящее время в стадии завершающей отработки, разработка руд на Северо-Гороблагодатском участке в связи с их глубоким залеганием является объектом будущего.

На субвулканическом уровне глубинности формируются скаполитовый, скаполит-скарновый, иногда гидросиликатно-скарновый подтипы месторождений. На Урале представлены они не широко, но интересны тем, что среди них имеется одно уникальное месторождение в Зауралье – Качарское, известное своими исключительно большими запасами руд – 2,3 млрд т. К этому же типу относятся более мелкие по запасам руд Осокино-Александровское месторождение в Тагило-Кушвинском рудном районе, Березовское месторождение, Окуневское и Баржагсинское рудопроявления в Зауралье. Два последних, возможно, представляют собой также очень крупные месторождения, сопоставимые по запасам руд с Качарским, но находящиеся на больших глубинах (более 1500-2000 м).

Геологический срез этого уровня характеризуется преимущественным развитием осадочно-вулканогенных пород. Интрузивные тела немногочисленны и представлены дайковой или субвулканической фациями. Рудные залежи обычно большой протяженности, характеризуются стратиформностью с широким развитием околорудных скаполитовых метасоматитов, в которых нередко сосредоточена большая часть запасов руд. Рудная минерализация представлена в основном магнетитом, гематитом, пиритом. Наибольшим развитием из околорудных метасоматических образований пользуются скаполитовые метасоматиты с резко подчиненным количеством собственно пироксен-гранатовых скарнов, пироксен-альбитовых,эпидот-пренит-альбит-хлоритовых и актинолит-хлоритовых пород. Скаполитовые метасоматиты крупных месторождений характеризуются высокой хлороносностью (до 3.6% Cl в скаполите и более 1% в апатите), а в рудах отмечаются повышенные, по сравнению с типичными скарновыми рудами, содержания Ti и V.

На приповерхностном уровне глубинности образуется гидросиликатный подтип месторождений. К ним относятся Куржункульское, Шаракольское месторождения, Елтайская группа в Зауралье. Как правило, месторождения залегают среди вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород и относятся к средне- и низкотемпературной эпидот-актинолит-хлоритовой фации метасоматических изменений. Рудные тела характеризуются стратиформностью, сложены сплошными массивными, полосчатыми, пятнисто-вкрапленными и брекчиевидными рудами. Рудные зоны прослеживаются на расстоянии 2000 м и более при ширине в несколько сотен метров. Руды этого типа состоят их магнетита, гематита, мушкетовита, пирита, халькопирита, марказита в ассоциации с актинолитом, эпидотом, альбитом, хлоритом, кальцитом. Магнетит, имеющий обычно во всех описанных типах месторождений аллотриоморфнозернистую структуру, здесь нередко колломорфный. Одни исследователи считают что подобные месторожения были изначально гидротермально-метасоматическими; другие предполагают их первичную вулканогенно-осадочную (эксгаляционно-осадочную) природу и последующее их метасоматическое преобразование. Месторождения этого типа немногочисленны, запасы руд невелики, как правило, до 100–150 млн.т.

Для образования скарново-магнетитовых руд и мощных зон околорудных изменений необходимы сохранение в течение длительного времени (порядка сотен тысяч, возможно, до первых миллионов лет) высокотемпературного прогрева вмещающих пород и интенсивного флюидного потока - высокотемпературного насыщенного многими рудными и кислотными компонентами гидротермального (водного) раствора. Длительное время считалось, что таким источником тепла, а также рудообразующих флюидов и отчасти рудного вещества являются интрузии, находящиеся в пределах месторождений; в качестве основного источника рудного вещества рассматривались обычно вмещающие их вулканиты. Однако в последнее время рядом исследователей показана недостаточность этих представлений для объяснения условий образования крупных постмагматических месторождений. В настоящее время формирование месторождений, особенно крупных и уникальных по запасам руд, все чаще связывается с восходящими интрателлурическими потоками флюидов, поднимающихся из больших глубин по тектонически ослабленным зонам, к которым обычно приурочены интрузии, субвулканические дайки и вулканические аппараты. В этом случае интрузии, особенно те, которые имеют относительно крутые контакты с вмещающими их породами, становятся лишь проводниками рудообразующих растворов от нижерасположенных и глубокозалегающих в мантии рудогенерирующих очагов.

На современном уровне знаний о структурно-геологических и геолого-генетических особенностях всех крупнейших месторождений Урала можно достаточно уверенно утверждать, что все главнейшие типы магнетитовых месторождений скарновой формации могут быть обусловлены не только постмагматической деятельностью интрузивного магматизма, но в равной мере и вулканизмом (вулкано-плутонизмом), и эволюцией интрателлурических потоков флюидов. Исходя из различных соотношений роли интрузивного магматизма, вулканизма и мантийных интрателлурических флюидов в процессах рудообразования, удается вполне адекватно охарактеризовать геолого-генетические особенности магнетитовых месторождений Урала и представить их в виде соответствующего "гомологического" ряда, в котором различные типы месторождений, от позднемагматических и типично скарновых контактово-метасоматических до скаполитовых и вулканогенно-осадочных, рассматриваются с точки зрения уменьшения в процессе их образования роли интрузивного магматизма и усиления роли мантийных флюидов

Скарново-магнетитовые руды Урала совместно с титаномагнетитовыми рудами служат основной сырьевой базой металлургических предприятий Урала. Комплексный состав скарновых сульфидно-магнетитовых (Cu, Co, Zn , отчасти Au, Ag) и титаномагнетитовых руд (Ti, V, отчасти Sc и платиноиды), усовершенствование старых и внедрение новых технологий обогащения в перспективе, несомненно, должны способствовать повышению эффективности работы железорудных горно-добывающих и перерабатывающих предприятий Урала. Так, по оценке сотрудников Института "Уралмеханобр" (С.П. Дойлидова, И.И.Ручкина, В.А.Зубкова // Горный журнал 1993, № 6) суммарная стоимость сопутствующих элементов (Co, Cu, Au, Ag и S) в скарновых сульфидсодержащих рудах некоторых месторождений Тагило-Кушвинского рудного района составляет более половины стоимости железа в этих рудах. Вместе с тем, в связи с длительной и интенсивной эксплуатацией, особенно в военные и послевоенные десятилетия, запасы скарновых магнетитовых руд сильно уменьшились: практически все крупнейшие на Среднем и Южном Урале месторождения -Гороблагодатское, Высокогорское и Магнитогорское - находятся в завершающей стадии отработки. Положение с резервными запасами сильно осложнилось и в связи с распадом СССР, в результате которого основная группа разрабатываемых крупнейших в стране и в мире скарновых магнетитовых месторождений Соколовско-Сарбайской группы и Качарского отошла к Казахстану. Весьма крупные запасы скарновых руд имеются в Курганской области, но они залегают на больших глубинах ( 470–1500 м) и в ближайшем будущем вряд ли будут эксплуатироваться. Наиболее реальными направлениями по приросту запасов руд в экономически освоенных районах представляются доразведка и поиски руд на глубоких горизонтах и флангах известных месторождений.

Месторождения сидеритов. Промышленные месторождения сидерита известны на западе Челябинской области - Бакальские в Саткинском районе и Ахтенское в Кусинском районе. Они расположены в Центрально-Уральской структурно-геологической зоне в северной части Башкирского мегантиклинория. Сидеритовые месторождения относятся к гидротермально-метасоматическому классу и залегают в карбонатных породах. Бакальская группа сидеритовых месторождений крупнейшая в мире для данного класса.

Бакальские месторождения расположены в карбонатно-терригенных породах бакальской свиты нижнего рифея. Последняя состоит из двух подсвит: нижняя (макаровская) песчано-глинистая мощностью 600 м и верхняя (малобакальская), состоящая из 5 циклов - чередующихся пачек терригенно-глинистого и карбонатного состава общей мощностью 900 м. Рудоносная свита согласно залегает на карбонатных породах саткинской свиты, перекрывается с угловым (около 15о) и стратиграфическим несогласием кварцитовидными песчаниками зигальгинской свиты среднего рифея мощностью 60-80 м. Выше залегает мощная песчано-сланцевая толща зигазино-комаровской свиты среднего рифея. Структура рудного поля представляет собой синклиналь шириной 8-12 км северо-западного простирания, осложненную многочисленными тектоническими нарушениями взбросо-сбросового характера с амплитудой до 500 м и мелкими складками. К поверхности вышележащих кварцитовидных песчаников приурочено до 85 % запасов сидеритовых руд (О.П. Сергеев, 1962), расположенных в карбонатных пачках. Магматические породы в рудном поле представлены дорудными и послерудными дайками диабазов.

Железные руды Бакальских месторождений представлены двумя типами: эпигенетическими сидеритовыми залежами и бурыми железняками зон окисления сидеритов. Месторождения разрабатываются уже около 240 лет и высококачественные бурожелезняковые руды в значительной степени отработаны. Запасы сидеритов составляют около 1 млрд т (А.Л.Яницкий, О.П.Сергеев, 1962), что позволяет рассматривать Бакальские месторождения в разряде уникальных. В рудном поле площадью 150 км2 известны более 20 месторождений, содержащих около 200 рудных тел. Месторождения выделяются по границам крупных тектонических нарушений.

Сидеритовые залежи имеют пластообразную и линзовидную форму. Размеры рудных тел достигают длины до 2–3 км, максимальной мощности 80 м, имеют как пологое, так и крутое залегание.

Сидерит представляет собой карбонат железа (FeCO3) c изоморфной примесью магния в количестве 5–12% (до 19%) и относится к изоморфному ряду минералов сидероплезит - пистомезит. Выделяют несколько минеральных типов руд: 1) высококачественные мономинеральные руды, 2) биминеральные с примесью анкерита и 3) полиминеральные с примесью железистого доломита и кальцита. Мономинеральные руды содержат более 30% FeO (до 49 %), 1,5–2% MnO и не более 1,5–2% CaO. Примесь серы и фосфора составляет менее 0,05 %. Рудные залежи сложены в основном моно- и биминеральными рудами, причем первые преобладают в верхних частях залежей, а полиминеральные руды слагают фланги рудных тел. Сидеритовые залежи в известняках всегда имеют зону контактовых метасоматических доломитов. Контакты рудных тел ступенчатые тупые метасоматические, секущие слоистость (М.Т.Крупенин, 1999). В пределах сидеритовых месторождений обнаружено также несколько проявлений сульфидно-полиметаллической (с галенитом, сфалеритом, баритом) и медной (халькопиритовой) минерализации (В.А.Тимесков, 1963).

В настоящее время действует три рудника, добывающих сидеритовую руду открытым способом: Новобакальский, Иркускан, Шуйдинский (в последнем добывают также и остатки высококачественных гематит-гидрогетитовых руд – турьитов) и шахта “Сидеритовая”. Всего за время эксплуатации Бакальских рудников в XX веке было добыто 105647 тыс. т сидеритов и 130464 тыс. т бурожелезняковых руд, т.е. всего более 236 млн т железной руды (Н.В.Гринштейн, 1997). В Бакале действует аглофабрика по производству агломерата из смеси сидерита и бурого железняка. Перспектива развития Бакальских месторождений должна определяться комплексным использованием природных ресурсов рудного района.

Ахтенское месторождение расположено в 30 км восточнее г. Куса. Оно приурочено к доломитам нижнекусинской подсвиты саткинской свиты. Сближенные пластообразные и линзообразные залежи образуют крутопадающую зону длиной до 2 км мощностью до 100 м, на глубину они прослежены до 400 м. Сидерит содержит изоморфную примесь магния (не менее 4 %), характеризуется повышенным содержанием кварца (в среднем 14 %). Запасы месторождения составляли 10 млн т. Они наполовину отработаны открытым способом.

Месторождения железистых кварцитов. Известны в блоках древних протерозойских метаморфических пород: Тараташском, Уфалейском, Сысертском, Ильменогорском и Салдинском. Промышленные месторождения (по современным требованиям) известны в Тараташском блоке, расположенном в Центрально-Уральской зоне, к северо-западу от г. Златоуста. Тараташская группа включает Куватальское, Радостное, Магнитный Ключ, Западно-Лысогорское и Шигирское месторождения железистых кварцитов. До 1917 г. руды этих месторождений добывались и поставлялись на Уфалейский и Кыштымский металлургические заводы.

Железистые кварциты тараташских месторождений залегают в нижней части тараташской свиты, сложенной кварцитами, гнейсами, амфиболитами. Рудные тела имеют пластовую и линзовидную форму. Они образованы в основном магнетитом, кварцем, пироксеном с небольшим количеством роговой обманки, граната, апатита. Содержание железа в рудах составляет 30-35%.

Наиболее крупным из них является Куватальское месторождение, расположенное в северо-восточной части Тараташского блока. Рудовмещающие породы имеют субмеридиональное простирание и западное падение под углом 20-80о. Рудные тела залегают согласно с полосчатостью вмещающих пород. Разрывными нарушениями они разорваны на несколько частей (блоков) и смещены относительно друг друга. Самое крупное рудное тело прослежено по простиранию на 1800 м, по падению – на 850 м при наибольшей мощности 60 м. Рудные тела месторождения прослежены скважинами до глубины 1000 м. Ориентировочные запасы руд до указанной глубины оцениваются в 270 млн т (Формации титаномагнетитовых руд и железистых кварцитов, 1984).

Месторождения железистых кварцитов сформировались в результате метаморфизма осадочных железных руд, а также высокожелезистых осадочных и магматических пород. В процессе метаморфизма из пород выносились калий, натрий, кальций, алюминий, а содержание железа возрастало до промышленных концентраций.

Месторождение Радостное, расположенное в 15 км к юго-западу от Куватальского, отработано открытым карьером в конце 80-х гг. ХХ века. Другие месторождения Тараташской группы не эксплуатируются.

Месторождения бурых железняков. Из других типов железорудных месторождений, которые в перспективе могут стать одним из важных источников железа в связи с их большими запасами (до 10 млрд т), следует отметить экзогенные железные руды. Среди них выделяются два подтипа -остаточный и собственно осадочный. К первому подтипу относятся бурые железняки Серовского рудного района на Среднем Урале и Орско-Халиловского - на Южном, связанные с мезозойскими корами выветривания ультраосновных пород. Поэтому они содержат в повышенных количествах Cr, Ni и Co и, таким образом, являются природнолегированными рудами. По данным В.И. Лещикова (1993), Серовское месторождение с запасами руд в 770 млн т при среднем содержании в них Fe–36,64, Сr–1,70, Ni–0,21 и прогнозными ресурсами 900 млн т до глубины 150 м (А.Ф.Фадеичев,1993) вполне пригодно для открытой добычи. Ко второму подтипу, или оолитовой железорудной формации, относятся очень крупные месторождения с многомиллиардными (до 10 млрд т) запасами бурых железняков Кустанайского Зауралья. Здесь они, по данным А.Е.Бекмухаметова (Железорудные формации Урало-Тяньшанского пояса, 1987), формировались в двух различных обстановках: в прибрежно-морских условиях в отложениях верхнего мела образовались руды Аятского месторождения, а в континентальных - в речных долинах олигоцена (в виде узких ложбин) – руды Лисаковского месторождения с протяженностью оолитовых руд до 100 км. Эти руды представлены сидеритом, гидроокислами и силикатами железа (шамозит, тюрингит) и характеризуются невысоким содержанием железа (30–38%), но повышенными содержаниями кремнезема, окиси алюминия и фосфора (0,3–0,4%). А.Е.Бекмухаметовым высказывается предположение о том, что источником рудного вещества могли быть как древние коры выветривания основных пород, так и скарново-магнетитовые месторождения Тургайского прогиба.

Среди железорудных месторождений западного склона Южного Урала на территории Башкортостана заслуживает внимание большая группа мелких инфильтрационно-остаточных бурожелезняковых месторождений, залегающих в коре выветривания терригенно-карбонатных толщ верхнего протерозоя. Эти месторождения выделяются в качестве зигазино-комаровского подтипа. Они интенсивно разрабатывались еще в ХIX веке, но к середине ХХ века эксплуатация большинства из них была прекращена. Здесь выделяются Зигазино-Комаровский, Авзянский, Инзерский и Лапыштинский железорудные районы, в которых расположены более 30 месторождений.

Железные руды месторождений характеризуются сравнительно простым и однообразным вещественным составом, представленным в основном гидроокислами железа с незначительной примесью окислов и гидроокислов марганца; в некоторых месторождениях присутствуют сульфиды железа и меди -пирит и халькопирит, а на наиболее глубоких горизонтах (более 100м) встречаются также тонкие прослои сидеритов.

Наиболее распространенными формами рудных тел являются пласты, линзы и гнезда, приуроченные к нижней части коры выветривания. Бурые железняки зигазино-комаровского подтипа содержат Fe2O3 - 42–65%, P2O5 - 0,12–0,18% и S - 0,01–0,02%. Наиболее крупным является Туканское месторождение, рудные зоны которого, состоящие из пяти рудных пластов, вытянуты по простиранию от сотен метров до 3 км и более при мощности от 1 до 10 м. На рудах месторождений Туканского и Майгашля работает Белорецкий металлургический комбинат. Руды данного подтипа составляют основную железорудную базу Башкортостана, балансовые запасы которой оценены около 115 млн т и прогнозные – около 65 млн т (Геология СССР, 1966. Т.ХШ). Следует отметить, что в связи с геологическими условиями размещения железных руд данного типа, особых перспектив на открытие новых промышленных месторождений по современным оценкам не имеется.

В заключение следует сказать, что опыт изучения закономерностей размещения железорудных месторождений на Урале и анализ состояния железорудной сырьевой базы Урала в целом свидетельствуют о том, что на Урале перспективы обнаружения новых объектов на малых глубинах (до200м), т. е. неглубоко залегающих крупных месторождений легкоплавких и легкообогатимых скарновых железных руд, весьма ограниченны; прогнозные же ресурсы этих руд связываются с большими глубинами (от 200 до 2000м). Поэтому наибольший интерес представляют титаномагнетитовые месторождения высокотитанистых и особенно малотитанистых руд , характеризующиеся большими запасами и залеганием руд вблизи поверхности. Резервной сырьевой базой являются железо-хром-никелевые бурые железняки Серовского месторождения после разработки технологии их переработки.

Image_pattern