Русловые железные отложения (CID) — это богатые железом речные осадочные отложения возможного миоценового возраста, занимающие извилистые палеорусла на палеоповерхности Хамерлси раннего и среднего кайнозоя в Западной Австралии . Примеры также известны из Казахстана .
Месторождения аномально богаты железом для обломочного материала и исключают обломочные месторождения железа, типичные для осыпей гематитовых полосчатых железистых образований и скоплений в настоящее время формирующихся маггемитовых пизолитовых аллювиальных отложений. CID являются основным источником дешевой, высококачественной железной руды , разрабатываемой в основном в регионах Пилбара и Мерчисон в Западной Австралии .
Русловые железные отложения обычно частично размыты и в настоящее время имеют толщину от <1 м до 100 м, с сохранившейся шириной русла от 100 м до >5 км. Минерализованные русла имеют длину до 150 километров, но не вся сохранившаяся длина CID имеет рудное качество.
Системы руслового железа обычно формируются в пределах депрессии на кайнозойской «поверхности Хамерсли» и образуют несколько стручков вниз по течению на палеодренаже. Каналы демонстрируют типичную речную осадочную морфологию, с русловыми размывами, урезающими или врезающими русловые железные отложения, и редкими примерами градуированной слоистости и т. д.
Отдельные рудные месторождения являются подмножествами более крупной субэкономической минерализованной системы, которая изменяется латерально и вдоль палеодренажа. Месторождения образуют линзовидные скопления с прослоями глин, гравия и кремнистых обломочных материалов.
Геохронология гетита и гематита (U-Th)/He дает возраст от 18 до 4 млн лет для ожелезнения CIDs рек Янди и Роб. [1] [2] Хотя эти возрасты согласуются с общепринятой моделью миоценового возраста для формирования CIDs западной Австралии, [3] некоторые исследователи подвергают сомнению обоснованность этих возрастов на основе геологического отбора проб авторами и статистической обработки их данных. [4]
Имеются палинологические данные, которые в целом подтверждают средний миоценовый возраст.
Источником железа для CID, как полагают, являются богатые железом почвы миоценового возраста, которые образовались на палеоповерхности (впоследствии подвергшейся эрозии), образовавшейся в раннем миоцене в жарких и влажных условиях.
Эрозия этой ферритовой палеоповерхности в среднем миоцене привела к перемещению богатых железом почв в палеодренажную систему, где железо консолидировалось в существующих руслах рек.
Русла рек в то время представляли собой богатое гумусовое болото с густой растительностью и накоплением торфа или густой детритной растительности. Большинство CID залегают на богатых органикой глинах и/или лигните миоценового возраста . Железо закрепилось на месте в руслах рек и постепенно заменило существующий гумусовый материал посредством замены гетитом.
Отложения железа в каналах образуются путем накопления массивных отложений того, что обычно называют « пизолитовыми железными гравиями», которые представляют собой ооиды и пизоиды гетита . Первоначально считалось, что CID аналогичны накоплениям пизолитовых гравийных отложений в палеоканалах посредством осадочных процессов. Современные данные указывают на образование классических пизолитовых текстур in-situ.
Ооиды и писоиды гетита демонстрируют признаки образования путем конкреции слоев гетита (коры) вокруг фрагмента ядра (ядра), который обычно представляет собой ожелезненные фрагменты древесины, но может быть кварцевыми зернами, зернами гематита или другим обломочным материалом. Считается, что механизм обогащения и образования коры гетита связан с близповерхностным изменением существующего высокожелезистого материала под воздействием грунтовых вод.
Ожелезненная древесина встречается повсеместно и является основным компонентом CID, существуя в виде пористого, рыхлого лимонита . Фрагменты окаменелой древесины присутствуют, но обычно крайне редки и очень маленького размера (<50 мм).
Гетитовые пизолиты сцементированы различными агентами, обычно смесью гетита , глин , карбонатных минералов ( магнезита , кальцита и иногда сидерита ), а иногда и кремнезема . Этот процесс может образовывать in-situ конкрецию пизолитов, которая может быть очень устойчива к эрозии - некоторые столовые горы в Пилбаре и Йилгарне на самом деле представляют собой старые сцементированные железистые пизолитовые речные гравии.
Месторождения руслового железа являются важным источником железной руды, при этом на месторождения Янди и Роб-Ривер приходится около 47% железной руды, добываемой в провинции Хамерли-Айрон.
Хотя месторождения железных каналов обычно низкосортные с содержанием Fe от 53% до 57% на месте залегания, они состоят из гетита-лимонита, которые являются гидратированными видами оксида железа. Руда обычно содержит около 8% до 12% воды и <5% SiO 2 и <3% Al 2 O 3 . Водные оксиды железа можно прокаливать, а руда CID на основе без летучих веществ содержит около 63% Fe или более.
Относительное отсутствие консолидации и близость к поверхности в большинстве случаев делает их пригодными для массовой добычи с небольшой или нулевой потребностью в бурении и взрывных работах. Это, таким образом, является значительной экономией средств для шахтеров, которые могут компенсировать более низкий доход от процентного содержания Fe в руде за счет простоты извлечения. Кроме того, в большинстве случаев обогащение может повысить содержание железа на месте залегания на несколько процентов за счет вымывания большей части глинистых, карбонатных и гидратированных цементов лимонита.
Ключевыми экономическими критериями для месторождений железных руд являются, во-первых, тоннаж и местоположение относительно инфраструктуры, аналогичной другим насыпным грузам. Затем важна природа цемента, особенно в случаях карбонатных цементов, содержащих магнезит, поскольку магний является проблемой. Редкие месторождения железных руд становятся неэкономичными из-за того, что кремниевый цемент оказывается слишком прочным для легкой добычи и дробления. Содержание воды в месторождениях железных руд (указывается как потеря при прокаливании) составляет от 7% до 12%, что является самым высоким показателем среди всех типов железной руды, как правило, из-за присутствия гетита-лимонита. Уровни фосфора, алюминия и серы являются еще одной проблемой, обычно они выше нормальных уровней на месте, хотя, если фосфор и алюминий находятся в слабом цементе, они часто могут вымываться во время обогащения . Большинство железных руд обогащаются путем промывки пизолитовых гравийных отложений для удаления цемента и матрицы.
Типичными месторождениями являются месторождения Паннавонника и Роб-Ривер в Пилбаре (Западная Австралия), которые в настоящее время разрабатываются компанией Rio Tinto Iron Ore.
За пределами Западной Австралии русловые месторождения железа встречаются реже из-за относительной молодости реголита на остальной части континентальной суши, хотя в Казахстане имеются и более мелкие образцы .
Казахстанские отложения имеют олигоценовый возраст и встречаются в виде ооидных железняковых отложений дельтового или речного происхождения в северо-восточных континентальных отложениях северного Тургайского и Аральского районов. Они встречаются в долинах, вырытых из поднятых палеогеновых морских слоев в субтропических условиях позднего олигоцена. Имеются свидетельства густого лесистого заполнения долин и значительного поступления гумусового материала, аналогичного наблюдаемой палеоклиматической обстановке примеров Пилбара.
Содержание железа в руде, указанное в отчетах по казахстанским месторождениям, сильно варьируется: от 29% до 73% железа, с более высоким содержанием фосфора (от 0,5% до 2,5%), кальция и более низким содержанием кремния и алюминия.