Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 492, № 1, стр. 5-11

На западе крупнейшей бокситоносной провинции Фута Джалон-Мандинго (ФДМ) в Западной Африке на левобережье реки Когон в Гвинейской Республике расположено уникальное месторождение Сангареди, известное широкому кругу специалистов в области бокситов [1–5].

Уникальные по качеству бокситы, огромные их мощности, отличный от классических латеритных бокситов минеральный состав, повышенное содержание бемита приводят к главному дискуссионному вопросу о генезисе месторождения. Большинство исследователей второй половины прошлого века уверенно относили его к осадочному типу. По наличию обломочных структур, гелеморфных веществ и оолитовых образований, эти руды относили к аллювиальным, озерным и болотным отложениям [1, 2, 6–9]. Основываясь на уплощенной форме мелкой гальки и гравия, часть горизонтов этого сложно построенного месторождения была отнесена к прибрежно-морскому пляжному типу [1].

В начале нынешнего столетия группа французских коллег [5] снова рассматривали месторождение Сангареди и другие месторождения этого района как осадочные залежи на эоценовой поверхности, переотложенные с меловой поверхности, расположенной в нескольких сотнях километрах восточнее на вершинах плато Фута Джалон. Однако такая точка зрения не имела фактического обоснования ни возраста поверхности, ни осадочного генезиса залежей.

Первая попытка реконструировать геологическую модель месторождения была выполнена в 1985 г. [3]. На базе изучения десятков пересечений колонковыми скважинами и изучения геоморфологического положения залежей, впервые предположили, что переотложенный субстрат аллювиальных и аллювиально-озерных фаций подвергся эпигенетическим изменениям и последующей латеритизации.

Близкую позицию о последующей латеритной бокситизации осадочной континентальной толщи (отложений серии Сангареди) высказали Пуликен и Малм в 1986 г. [4]. Надо отметить, что Пуликен несколько лет руководил геологическими работами на месторождении. Он имел хорошее представление о строении бокситовых залежей, в отличие от исследователей, только посещавших этот объект и изучавших его в основном по образцам. В Австралии на месторождении Уэйпа при изучении пизолитовых бокситов также было обосновано образование бокситов не только in situ, но и в результате переотложения сильно выветрелых пород с последующей латеритизацией [10].

До 2012 г. изложенные в ряде публикаций обоснования о стадийном полигенном образовании месторождения носили предположительный характер [11, 12]. Рассматривались следующие стадии:

– накопление материала и переотложение латеритных кор выветривания, залегающих топографически выше;

– обеление, восстановление и вынос железа из отложений на стадии проточного обводнения в условиях жаркого и влажного климата, богатой растительности и биологически активной среды, т.е. в глеевой геохимической обстановке; эти процессы должны были сопровождаться ресилификацией бокситовых обломков;

– последующая латеритизация осадочных обеленных отложений в постсреднемиоценовое время, связанная с опусканием базиса эрозии, расчленением аккумулятивной равнины, опусканием уровня грунтовых вод и последовательным выводом отложений в гидрогеологическую зону аэрации и инфильтрации.

Всей системе логических геолого-геоморфологических, минералого-петрографических и геохимических обоснований не хватало фактического подтверждения.

По документации колонковых скважин нам удалось восстановить геологическую модель месторождения, которая представлена на геологической карте и геологических разрезах к ней (рис. 1).

Рис. 1.

Геологическая карта и разрезы, продольный и поперечный месторождения Сангареди. 1 – делювиально-пролювиальные шлейфы склонов; 2 – бокситы и латериты классические in situ по алевро-аргиллитам девона; 3–6 – бокситы осадочно-латеритные: 3 – по осадочным глинам, 4 – по псаммитовым отложениям, 5 – по гравийным отложениям, 6 – по галечным и гравийно-галечным отложениям; 7, 8 – бокситы инфильтрационно-метасоматические: 7 – оолитовые бокситы, 8 – гелеморфные и гелефицированные бокситы; 9 – отложения серии Сангареди нелатеритизированные; 10, 11 – коренные породы: 10 – алевро-аргиллиты девона свиты Фаро, 11 – долериты мезозойской трапповой формации; 12 – линии разрезов.

В процессе доразведки нижних горизонтов месторождения удалось подсечь 15 колонковыми скважинами почти нелатеритизованные отложения серии Сангареди – материнские породы всех главных литологических типов: гравийно-галечных, песков и глинистых отложений. Эти скважины легли, как и следовало ожидать, в местные понижения микрорельефа ложа серии Сангареди на плоской вершине палеобовали Сангареди (рис. 2). Как и предполагалось ранее, эти незатронутые или слабозатронутые латеритизацией отложения оказались и обеленными (содержание Fe₂O₃ в них редко превышало 3–6%) и ресилифицированными высокоглиноземными (с содержанием Al₂O₃ 35–42%) преимущественно каолинитовыми породами. На фотографии керна из базального горизонта (36.7 м от поверхности) отложений серии Сангареди (рис. 3) хорошо видна обломочная структура типа конгломерат-гравелитовой. Многочисленные белесые округлые включения являлись каменистыми окатанными обломками бокситов. В настоящее время это – глина, которая легко растирается руками. В химическом составе интервальной пробы содержание SiO₂ 43.54%, а содержание Al₂O₃ 37.39%, что соответствует каолиниту с небольшим количеством свободного глинозема. Содержание железа: Fe₂O₃ 3.22%, Al₂O_3mono всего 0.2% – небольшое. Эта обломочная порода изначально in situ не могла быть практически полностью каолинитовой и маложелезистой. Такой состав обязан ресилификации и обелению.

Рис. 2.

Карты (A) рельефа ложа и (B) мощности серии Сангареди на месторождении. 1 – контуры сохранившихся отложений серии Сангареди; 2 – контуры локальных возвышенностей ложа серии Сангареди; 3–13 – поля абсолютных высот рельефа ложа серии Сангареди, м: 3 – от 135 до 150, 4 – от 150 до 160, 5 – от 160 до 170, 6 – от 170 до 180, 7 – от 180 до 190, 8 – от 190 до 195, 9 – от 195 до 200, 10 – от 200 до 205, 11 – от 205 до 215, 12 – от 215 до 220, 13 – более 220; 14 – максимальные абсолютные отметки (а) современной поверхности бовали и (б) рельефа ложа серии Сангареди; 15 – изолиния мощности серии Сангареди и ее значение; 16–25 – поля мощности серии Сангареди, м: 16 – менее 5, 17 – от 5 до 10, 18 – от 10 до 15, 19 – от 15 до 20, 20 – от 20 до 25, 21 – от 25 до 30, 22 – от 30 до 35, 23 – от 35 до 40, 24 – от 40 до 45, 25 – более 45; 26–28 – устья скважин: 26 – пробуренных в 1976–1977 гг., 27 – пробуренных в 2010–2012 гг., 28 – вскрывших слаболатеритизированные и ресилифицированные отложения серии Сангареди; 29 – лигниты.

Рис. 3.

Ресилифицированния порода с реликтовой конгломерат-брекчиевой текстурой. 1 – каолинизированные обломки алевро-аргиллита, 2, 3 – ресилифицированные до каолинитовой глины обломки бокситов: 2 – галька, 3 – гравий.

В табл. 1 приведены фактические данные по изменению химического состава каждого из четырех основных литологических типов (галечников, гравийников, песков и глин) исходных материнских пород по мере интенсивности их латеритной бокситизации. Все литотипы материнских пород по своему химическому составу являются и обеленными и ресилифицированными с очень высоким железистым модулем от 7 до 24, при очень высоком содержании глинозема.

Как ранее и предполагалось [3], только появление такого нового особо благоприятного переотложенного (осадочного) материнского субстрата предопределило в результате последующей латеритизации образование осадочно-латеритных бокситов особо высокого качества – уникального месторождения Сангареди.

Детальным картированием на северо-западе провинции и поисково-разведочными работами было выявлено не более 195 тел и залежей этих отложений различного размера, которые повсеместно превращены в бокситы очень высокого качества. Наиболее крупная залежь сохранилась на месторождении Сангареди, по которому была названа и сама серия [1, 6].

Геолого-геоморфологическое картирование в районе левобережья реки Когон и междуречья Когон-Томине позволило построить палеогеографическую карту (рис. 4) на конец среднего миоцена [11, 13], а также составить схему циклов геоморфологического развития (рис. 5) западного склона плоскогорья в районе месторождений группы Сангареди. Из этих материалов видно, что после завершения в конце раннего миоцена первой фазы неотектонического подъема и соответственно опускания базиса эрозии, в среднем миоцене произошла инверсия – подъем базиса эрозии. Как следствие этого, обломочный материал, поступающий из разрушающихся латеритных кор выветривания, залегающих топографически выше, сначала заполнял днища долин, а затем перекрыл пространства низких водоразделов. Таким образом, образовалась аккумулятивная равнина, над которой возвышались останцы предсреднемиоценового рельефа. Высотные отметки аккумулятивной равнины (в сегодняшних измерениях) составляли 270–400 м, а палеорусло реки Когон, в районе месторождения Сангареди, находилось на отметках 134–137 м. Мощность отложений по оси главных рек района достигала 150–170 м. В позднем миоцене снова начались подъем территории (вторая фаза неотектонического этапа) и расчленение аккумулятивной равнины, приведшие к настоящему времени почти к полному размыву и уничтожению отложений серии Сангареди.

Рис. 4.

Палеогеографическая схема междуречья Тингилинта–Когон–Томине на конец среднего миоцена. 1 – площадь вероятного распространения среднемиоценовой аккумулятивной равнины – аллювиально-озерная равнина (отложений серии Сангареди); 2 – досреднемиоценовые поверхности выравнивания позднеэоценового и олигоценового возраста; 3 – фрагменты Африканской поверхности; 4 – сохранившиеся отложения серии Сангареди (бокситизированные); 5 – гелеморфные бокситы по обеленным коренным породам в подошве серии Сангареди; 6 – единичные гальки из базальных конгломерат-бокситов по галечникам серии Сангареди.

Рис. 5.

Схема циклов геоморфологического развития западного склона морфоструктуры Фута Джалон-Мандинго, на: A) конец раннего миоцена; B) конец среднего миоцена и C) настоящее время. 1 – аллювиальные и аллювиально-озерные отложения серии Сангареди, сформировавшие в среднем миоцене аккумулятивную равнину; 2–5 – терригенно-осадочные отложения платформенного чехла Гвинейской синеклизы в синклинале Бове: 2, 3 – аллевролиты, аргиллиты и мелкозернистые песчаники девона, свиты Фаро верхней (2) и нижней (3) пачек; 4 – алевро-аргиллиты силура, свиты Телимеле; 5 – песчаники кварцевые разнозернистые, гравелиты и конгломераты ордовика свиты Пита; 6 – силы и дайки долеритов и конга-диабазов мезозойской трапповой формации; 7 – разломы; 8–10 – линии рельефов: 8a – на конец раннего миоцена, 8b – предполагаемый на разрезах последующих этапов, 9a – на конец среднего миоцена, 9b – предполагаемого на последующем этапе, 10 – современный рельеф.

Таким образом, впервые получены прямые, а не косвенные доказательства того, что месторождение Сангареди не является результатом только осадочного процесса: оно является полигенным и полихронным образованием. Но осадочный этап его образования с эпигенетическими изменениями на стадии осадка в глеевой геохимической обстановке сыграл очень важную роль в создании нового особо благоприятного материнского субстрата. Однако без воздействия интенсивного и достаточного длительного латеритного выветривания не было бы таких уникальных залежей бокситов. Следовательно, месторождение Сангареди является продуктом осадочно-латеритного генезиса.

За многие десятилетия поисково-разведочных и картировочных работ в данной крупнейшей бокситоносной провинции не было выявлено ни в аллювиальных, ни в озерных, ни в прибрежно-морских отложениях осадочных залежей бокситов достаточно качественных – малокремнеземных [14, 15]. Отсутствуют также свидетельства существования осадочных малокремнеземных бокситов.

Среднее содержание алюминия в месторождениях провинции ФДМ составляет 24%, что всего в три раза выше, чем кларк алюминия в земной коре. При очистке качественного боксита от вредных примесей (кремнезем, щелочные и щелочноземельные компоненты), их суммарное содержание в бокситах провинции ФДМ составляет в среднем не более 2.5%, а в среднем составе коренных материнских пород порядка 70%, требуется почти в 28 раз уменьшить сумму вредных компонентов, чтобы получить боксит.

Следовательно, боксит – это не столько концентрация алюминия, сколько высочайшая степень очистки материнских пород от вредных примесей. В процессе простого переотложения невозможно обеспечить такую высокую степень разделения гиббсита, каолинита и кварца, особенно в мелкообломочных отложениях [15]. Таким образом, полученные фактические и теоретические данные позволяют уверенно обосновать генезис бокситов месторождения Сангареди как латеритно-осадочный.