Горно-геологические сведения о месторождения. Минеральный состав руд

Михайловское месторождение находится в Железногорском районе Курской области, в 5 км юго-восточнее города Железногорска.

Месторождение открыто в 1949 году Льговской железорудной экспедицией выполнявшей первый этап детальной разведки железных руд на трех основных залежах: Веретенинской, Остаповской и Рясниковской (1950-1958гг.). Второй этап детальной разведки проведен юго-западной ГРЭ ПГО Центрология в 1965 – 1985гг. с утверждение запасов железных руд по состоянию на 01.01.1985г. С 1968 года эксплуатирующим месторождение Михайловский ГОКом производится доразведка богатых руд и зоны окисления железистых кварцитов в границах проектного карьера.

Вскрытие месторождения начато в 1957 г., добыча богатых железных руд в 1960г. Михайловским железорудным комбинатом по проектному заданию Южпроруды (г.Харьков). достигнута проектная мощность рудника 10 млн.т. Строительство первой очереди МГОКа с мощностью переработки неокисленных кварцитов 15 млн.т. выполнено в 1968-1973 гг., второй – в 1975-1976гг. достигнута проектная мощность МГОКа по переработки 30 млн.т. рудной массы.

В геологическом строении месторождения выделяются два структурных этажа: нижний, сложенный сильно метаморфизованными и дислоцированными породами докембрия, и верхний, образующий пологозалегающий чехол, сложенный осадочными отложениями палеозоя и мезокайнозоя.

В строении фундамента Михайловского месторождения принимают участие метаморфизованные терригено-осадочные образования стойленской и коробковской  свиты оскольской серии нижнего протерозоя.

На участке доразведки стойленская свита представлена верхней подсвитой (), сложенной ритмично слоистой толщей углистых хлорит-серицито-кварцевых сланцев с подчиненными прослоями метаморфизованных песчаников. В верхней части подсвиты на контакте с железорудной толщей наблюдаются прослои безрудных кварцитов.

На подстилающих сланцах стойленской свиты согласно залегают железистые кварциты нижней железорудной подсвиты коробковской свиты (), слагающие веретенинскую залежь, которая в настоящее время является объектом отработки железистых кварцитов. Мощность нижней подсвиты 800-830 м. В ее разрезе выделяются четыре пачки.

Первая (нижняя) пачка () сложена карбонатно-магнетитовыми, магнетитовыми, гематит-магнетитовыми, содержащими карбонат, малоруднми и безрудными кварцитами. Мощность пачки 80-300 м. Малорудные и безрудные кварциты залегают в низах пачки, образуя горизонт мощностью 3-50 м. Представляют они собой породы серого и темно-серого цвета, массивные, грубополосчатые, содержащие магнетит.

Вышележащий горизонт представлен карбонатно-магнетитовыми и магнетитовыми кварцитами, содержащими карбонат. Карбонатно-магнетитовые кварциты слагают нижнюю часть горизонта.

Макроскопически это серые с желтоватым оттенком широко-, средне- и тонкополосчатые породы. Основными минералами являются кварц (40-50%), магнетит (25-30%), карбонат (40-50%).

Гематит-магнетитовые кварциты, содержащие карбонат, слагают маломощный переходный горизонт между магнетитовыми кварцитами с карбонатом и вышележащими магнетит-гематитовыми. Для этих кварцитов характерно преобладание тонкополосчатых текстур. В составе преобладают: кварц (50-55%), магнетит (25-30%), гематит (5-10%), карбонат (10-15%).

Вторая пачка () представлена магнетит-гематитовыми кварцитами. Макроскопически это средне-, тонко- и разнополосчатые породы зеленовато-серого и серого цвета с тонкокристаллической гранобластовой структурой. Главные минералы - кварц, магнетит, гематит, в меньших количествах - карбонат, зеленая слюдка, реже - щелочной амфибол. Мощность пачки 170-300 м.

Третья пачка () на объекте предстоящих работ сложена гематит-магнетитовыми, магнетит-гематитовыми, карбонатно-магнетитовыми и магнетитовыми кварцитами.

Гематит-магнетитовые кварциты пользуются наибольшим распространением. Имеют они зеленовато-серую или серую окраску, тонко-среднеполосчатую текстуру. Основными минералами являются: кварц (45-60%), магнетит (20-30%), гематит (15-25%), зеленая слюда (10-25%), реже встречаются эгирин (1-5%) и щелочные амфиболы (0-5%).

Магнетит-гематитовые кварциты пользуются довольно большим распространением. По минеральному составу и текстурно-структурным особенностям они подобны кварцитам второй пачки.

Карбонатно-магнетитовые кварциты в составе третьей пачки образуют маломощный горизонт в западной части участка. По структуре и минеральному составу они похожи на аналогичные породы первой пачки.

Магнетитовые кварциты отмечены только в восточной части участка. Они имеют черную окраску, тонко- и среднеполосчатую текстуру, тонкозернистую структуру. В составе их присутствуют: кварц, магнетит, в незначительном количестве гематит, биотит, щелочной амфибол, карбонат.

Вдоль восточного фланга рудной залежи, по контакту ее с перекрывающими отложениями курбакинской  свиты, залегает пласт гематитовых (краснополосчатых) кварцитов мощностью от 80 до 160 метров. Последние представляют собой породу серого цвета с вишнево-красным оттенком. Окраска обусловлена присутствием тонкодисперсного гематита в кварцевых прослойках. Структура породы гранобластовая. Главными минералами являются кварц (45-60%) и гематит (35-45%). В небольших количествах присутствуют магнетит, мартит, пирит, карбонат, щелочной амфибол.

На восточном фланге участка кварциты железорудной подсвиты перекрываются со стратиграфическим несогласием отложениями курбакинской  свиты (). Представлены они в основном песчаниками с прослоями сланцев и кварцевых порфиров, а в основании - конгломератами.

Докембрийские образования на месторождении перекрыты породами фанерозойского осадочного чехла, мощность которого колеблется от 60 м в центральной части месторождения до 180-190 м на флангах. Сложен чехол породами девонской, юрской, меловой и четвертичной систем.

Верхнедевонские отложения (Д₃) развиты на флангах месторождения. В центральной части они отсутствуют, в краевых частях мощность их достигает 100 м. Представлены девонские отложения пестроцветными глинами, глинистыми и песчанистыми алевритами, прослоями известняков и песчаников, отдельными слоями переотложенных железных руд.

Юрские отложения распространены повсеместно. Среди них выделяются отложения верхнебатского подъяруса и келловейского яруса. Верхнебатский подъярус (J₂ bt) залегает с размывом на породах девона и докембрия. Представлен он кварцевыми песками с прослоями углистых глин. В основании подъяруса, где он залегает на железистых кварцитах, встречаются горизонты переотложенных гематит-мартитовых руд. Мощность подъяруса от 10 метров в местах налегания на породы докембрия до 50 метров.

Келловейский ярус (J₃ cl) представлен в различной степени известковыми и алевритистыми глинами, залегающими с перерывом на отложениях верхнебатского подъяруса. Основную часть разреза яруса составляют глины с остатками фауны пелеципод, аммонитов, гастропод, белемнитов. Общая мощность отложений келловейского яруса составляет 30м.

Отложения мелового возраста развиты повсеместно. Среди них выделяются породы, относимые к неокомскому подъярусу, аптскому, альбскому и сеноманскому ярусами.

Нерасчлененные отложения неокомского подъяруса и аптского яруса (К1 пс-а) представлены песчанистыми глинами, алевритами, с линзами и прослоями песков, реже – песчаников. Общая мощность - 14-28 м.

Породы альбского и сеноманского ярусов (К_1-2 al-cm) на месторождении пространственно не расчленяются. Литологически они представлены мелкосреднезернистыми кварцевыми песками с глауконитом. В верхах разреза прослеживаются горизонты песков мощностью от 0,3 м до 1,5 м, содержащие фосфоритовые желваки. Общая мощность альб-сеноманских отложений составляет 1-20 м.

Четвертичные отложения (Q) пользуются повсеместным распространением. Представлены они лессовидными суглинками. Мощность суглинков 15-25 м.

На участке проектируемых работ осадочные отложения в большинстве случаев отработаны. Фрагменты их сохранились только на западном фланге участка.

В структурном отношении Михайловское месторождение представляет собой осложненное дополнительной складчатостью и разрывными нарушениями западное крыло Михайловской синклинали. В пределах залежи выделяются три основные субмеридиональные складки – антиклинальная и две синклинальные.

Западная синклинальная складка является наиболее протяженной до 6 км с размахом крыльев до 1,5 – 2 км. Падение ее осевой плоскости и крыльев восточное. Угол падения западного крыла относительно пологий - 40-60°, восточного - крутой 60-80°.

В восточном направлении синклиналь переходит в антиклинальную (центральную) складку. Протяженность ее до 5 км при размахе крыльев до 1 км. Общее падение крыльев складки восточное под углами 70-80°. На юго-восточном фланге залежи антиклиналь переходит в субмеридиональную (восточную) синклинальную складку, «срезанную» зоной разлома.

Отмеченные выше складчатые структуры образуют западный блок месторождения, который по отношению к восточному, за зоной разлома, является взброшенным. В целом вся сложноскладчатая структура блока воздымается в северном направлении. Погружение шарниров складок в южном направлении происходит под различными углами - на севере 20-30°, в центральной части 30-45°, на южном фланге - 45-55°

В восточном блоке развиты железистые кварциты преимущественно второй и третьей пачек, образующие моноклиналь с устойчивым крутым восточным падением под углом 80-85°.

При общем южном и юго-восточном погружении складок шарниры их испытывают ундуляцию, обусловленную наличием систем складок более высокого порядка северо-восточного и северо-западного простирания. Последние осложняют крылья и замковые части субмеридиональных складок, образуя увеличение мощностей железорудных пачек в плане и разрезе. Складки северо-западного простирания проявлены в западном крыле и ядерной части западной синклинали. Простирание их шарниров изменяется от 290° до 325° СЗ. Протяженность складок свыше 2 км. Падение шарниров складок 30-50°. Проявлены они большей частью в северной и северо-восточной части веретенинской залежи.

Пликативная деформация железистых кварцитов Михайловского месторождения осложнена разрывными нарушениями. Выделяются две основные субмеридиальные зоны разломов - центральная и восточная. Центральный разлом имеет наиболее важное структурное значение, он расчленяет рудную залежь на два блока, характеризующиеся различной структурой рудовмещающей толщи. Падение разлома восточное под углом 60-70°. Разлом фиксируется глубокой зоной окисления (ниже горизонта минус 300 м) и интенсивной трещиноватостью пород, что при бурении приводит к весьма низкому выходу керна.

Вторая, более крупная зона разлома проходит вдоль восточного борта веретенинской залежи. Здесь она сечет железистые кварциты нижней подсвиты коробковской свиты и отложения нижней курбакинской подсвиты. Зона представляет собой серию близко расположенных тектонических разрывов, образующих мощную зону подвижек и интенсивного дробления пород. Прослеживается она в С-СЗ направлении через всю структуру веретенинской залежи. Падение зоны западное, под углом 60-70°.

Кроме вышеуказанных нарушений, на месторождении прослеживается еще целый ряд разломов и зон повышенной трещиноватости с различной ориентировкой - от субмеридиальной до северо-западной, северо-восточной и субширотной. К ним приурочены линейные зоны богатых руд и окисленных железистых кварцитов. В зонах разломов и повышенной трещиноватости отмечаются процессы окварцевания, эгиринизации, пиритизации.

На месторождении широко развита кора выветривания железистых кварцитов, представленная двумя морфологическими типами - площадной и линейной. Площадная кора имеет в границах залежи повсеместное распространение. Ее мощность колеблется от 30 до 300 м. В зонах тектонических нарушений и вдоль контактов кварцитов со сланцами площадная кора переходит в линейную, погружаясь в глубину на сотни метров. Особенно отчетливо линейная зона окисления проявлена вдоль центральной тектонической зоны. При ширине 150-200 м она опускается до горизонта –800 м. Вдоль контакта кварцитов со сланцами зона окисления опускается иногда до горизонта – 400 м.

В профиле кора выветривания имеет зональное строение. Выделяются следующие три зоны (снизу вверх):

· зона слабого окисления. Характеризуется частичной мартитизацией магнетита, разложением карбонатов и силикатов. Содержание магнетитового железа не опускается ниже 8 %. Порода сохраняет первичные текстурные и структурные особенности.

· зона сильного окисления. Характеризуется почти полной мартитизацией магнетита, частичным растворением кварца и силикатов. Содержание магнетитового железа не превышает 3-4 %. Породы характеризуются кавернозностью, трещиноватостью. 

· зона богатых руд. Характеризуется полной мартитизацией магнетита, интенсивным растворением кварца и выносом кремнезема.

Ввиду незначительной мощности зоны слабого окисления месторождения (не более 10 м) первые две зоны обычно рассматриваются вместе как зона окисленных железистых кварцитов. Она имеет повсеместное и широкое распространение. Мощность ее крайне непостоянная, в центральной части месторождения - в среднем 30-50 м, по периферии увеличивается до 150-200 м, вдоль разрывных нарушений опускается до горизонтов 300,400 м.

Нижняя граница зоны окисления обычно достаточно резкая, но со сложной конфигурацией.

Основными потребителями железорудной продукции ОАО МГОКа являются металлургические заводы Урала и центра РФ. Часть продукции идет на экспорт в страны ближнего и дальнего зарубежья. В структурном отношении Михайловкое месторождение – это крупная антиклинальная складка второго порядка, протягивающаяся в меридиальном направлении и замыкающаяся на севере в районе с. Костельцево и ст. Дичня на юге. Месторождение в плане представляет собой неправильный многоугольник длиной 7 км. и шириной до 2,5 км., вытянутый в северном направлении. На юг и на север ширина полосы кварцитов резко уменьшается до 300-600 м. и круто погружается под породы эффузивно-сланцевой толщи. На месторождение выделяются 2 крупные залежи железистых кварцитов: Остаповская и Веретенинская. Падение кварцитов вмещающих пород по западному контакту месторождения под углом 50 – 60 ^о, по восточному контакту до 80-90 ^о с азимутом падения на восток.

В общем виде структура месторождения представляет систему сильно сжатых изоклинального типа антиклинально-синкленальных складок субмеридиального простирания.

В карьере наблюдается сложное антиклинальное поднятие железистых кварцитов северного направления и слегка опрокинутая на восток. К ядру этой антиклинальной складки приурочены наиболее мощные тела богатых железных руд, остаточных и переотложенных, причем первые резко преобладают. Морфология рудных залежей довольно сложна, что объясняется многочисленными «окнами», разбивающими залежи наряд частей, а так же весьма причудливой поверхностью железистых кварцитов, на которых залегают руды.

Докембрийские породы Михайловского месторождения слагают два структурных яруса: древний и верхний, между которыми существуют угловое и стратиграфическое несогласие. Древний ярус, мощность которого пока не установлена, сложен гнейсами и древними песчаниками. Верхний ярус делится на две серии: нижнюю, мощностью 1-1,5 км, сложенную земнокаменными породами, и верхнюю – Курскую. Породы нижней серии прорываются гранитами. Курская серия подразделяется на три свиты.

Общая видимая мощность всех горизонтов железистых кварцитов на Веретенинском участке достигает 1100-1200 м., а на других участках месторождения 200-400м. Мощность зоны окисления железистых кварцитов колеблется от 0 до 250 м., морфология ее чрезвычайно сложна.

На месторождении выделяются три основных разновидности кварцитов: магнетитовые, гематитовые и гематит-магнетитовые. Гематитовые кварциты прослежены в центральной и восточной частях залежи Веретенинского участка, в то время как магнетитовые располагаются по западному контакту и центральной части Михайловского месторождения.

Среди неокисленных преобладают гематит-магнетитовые кварциты. Просмотр ряда скважин центральной части месторождения позволит выявить следующие структурно-минералогические разновидности кварцитов: слюдяно-гематит-магнетитовые тонкослоистые: (Fe р. 33-38%, Fe магн. 18-24%, Fe маг./ Fe р. = 0,5-0,6), гематит-магнетитовые тонко и среднеслоистые (Fe р. 36-37%, Fe магн.17-19%, Fe магн. Fe р. = 0,45-0,55), эгирин-магнетитовые средне и широкослоистые, тонко и среднеслоистые (Fe р. 33-38%, Fe магн. 16-22%, Fe магн/ Fe р.= 0,4-0,6). Приведенные цифры показывают, что железистые кварциты Михайловского месторождения характеризуются весьма низкими, по сравнению с Лебединским и Криворожским месторождениями, содержанием магнетитового железа при довольно стабильном и низком значениях, отношения его к железу растворимому. Это связано с тем, что на месторождении встречается большое количество различных силикатов. Данные, характеризующие химический и минеральный состав проб всех разновидностей кварцитов представлены ниже.