М.С. Ковальчук, ТРАНСФОРМАЦІЯ ІЛЬМЕНІТУ В МЕЗОЗОЙСЬКІЙ КОРІ ВИВІТРЮВАННЯ ТА НИЖНЬОКРЕЙДОВИХ ВІДКЛАДАХ БУКИНСЬКОЇ ДІЛЯНКИ МЕЖИРІЧНОГО РОДОВИЩА
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.48.03.020
УДК 552.1:553.494(549.641.2+550.42)(477.42)
ТРАНСФОРМАЦІЯ ІЛЬМЕНІТУ В МЕЗОЗОЙСЬКІЙ
КОРІ ВИВІТРЮВАННЯ ТА НИЖНЬОКРЕЙДОВИХ ВІДКЛАДАХ
БУКИНСЬКОЇ ДІЛЯНКИ МЕЖИРІЧНОГО РОДОВИЩА
М.С. Ковальчук, д-р геол. наук, проф., зав. відділу
E-mail: kms1964@ukr.net; orcid: 0000-0001-9265-9707
Л.А. Фігура, канд. геол. наук, старш. дослідник, учений секретар
E-mail: liuba_figura@ukr.net; orcid: 0000-0001-8009-2854
Інститут геологічних наук НАН України
01054, м. Київ, Україна, вул. Олеся Гончара, 55-б
Мова: українська
Мінералогічний журнал 2026, 48 (3): 20-37
Анотація: Статтю присвячено дослідженню особливостей хімічного складу, стадійності та просторових закономірностей екзогенної трансформації (лейкоксенізації) ільменіту в різних за віком і генезисом відкладах Букинської ділянки Межирічного родовища титанових руд. Виявлено варіації вмісту оксидів TiO2, P2O5, FeO, Fe2O3, Cr2O3 в ільменіті з цих порід (елювіальні каоліни мезозою та утворення іршанської світи нижньої крейди: делювіально-алювіальні каоліни й алювіальні піски). За даними хімічного аналізу зафіксовано винесення двовалентного заліза (знезалізнення) та відносне накопичення малорухомого діоксиду титану, що призводить до руйнування кристалічної ґратки ільменіту. Cr2O3 продемонстрував інертну поведінку зі збереженням незміненого магматичного розподілу. Розрахунок матриць коефіцієнтів лінійної кореляції Пірсона засвідчив існування сильних обернених зв’язків між TiO2 та FeO, а також між FeO та Fe2O3 для ільменіту всіх генетичних типів відкладів. Виявлено стійку когерентність поведінки фосфору (P2O5) та титану (прямий зв’язок до +0,9176), що має вторинну сорбційну природу. У вертикальному розрізі елювіальних каолінів виявлено інверсійну геохімічну зональність, де ступінь змінення ільменіту зростає з глибиною: від слабозміненого у верхньому горизонті (5—15 м) до значно трансформованого в нижньому (понад 20 м), що зумовлено тривалою стабілізацією дзеркала ґрунтових вод. Побудовано картографічні моделі просторового розподілу ільменіту з різним умістом оксидів і співвідношенням FeO/Fe2O3 в елювіальних, делювіально-алювіальних й алювіальних відкладах. За співвідношенням FeO/Fe2O3 та абсолютними концентраціями FeO, Fe2O3 та TiO2 у досліджених відкладах виокремлено магматичний (незмінений) ільменіт, окиснений ільменіт, значно змінений (вилужений) ільменіт, псевдорутил і лейкоксен. Для кількісної оцінки просторової неоднорідності та безперервності мінеральних фаз застосовано методи фрактального (Box-Counting) та мультифрактального аналізів. Простежено еволюцію кластерної розмірності (Dc) та дескрипторів мультифрактального спектра (ширини Δα та асиметрії A) від монофрактального стабільного розподілу незміненого магматичного ільменіту до максимального хаосу на стадії псевдорутилізації та повної просторової дискретності (точкових аномалій сингулярного збагачення) на стадії утворення лейкоксену. Картографічний аналіз латерального розподілу незміненого ільменіту та його трансформованих фаз дав змогу виявити переважання більш трансформованих фаз у західній частині Букинської ділянки та магматичного і менш зміненого ільменіту — у східній.
Ключові слова: Межирічне родовище, Букинська ділянка, незмінений ільменіт, окиснений ільменіт, значно змінений (вилужений) ільменіт, псевдорутил, лейкоксен, хімічний склад, співвідношення FeO/Fe2O3, кореляційний аналіз, фрактальний аналіз, латеральний розподіл, картографування.
References / Література
Akbar, M., Irannejad, M. and Rezaei, B. (2015), Chemical and mineralogical composition of ilmenite: Effect on physical and surface properties, Minerals Engineering, No. 70. рр. 64-76. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.09.002
BenchChem Technical Support Team (2026), Ilmenite weathering and alteration in continental settings: chemical changes and placer concentration, Foundational and Exploratory, 1198. URL: https://pdf.benchchem.com/1198/Ilmenite_weathering_processes_and_alterat... (Accessed 20.03.2026).
Bilous, O.I., Parfeniuk, V.O., Bezvynnyi, V.P. and Slobodian, B.I. (2024), Mineral Resources Ukraine, No. 3, рр. 4-9 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31996/mru.2024.3.10-15
[Білоус, О.І., Парфенюк, В.О., Безвинний, В.П., Слободян, Б.І. (2024), Застосування фрактального аналізу для кількісної оцінки родовищ критичної мінеральної сировини (на прикладі Полохівського родовища літію). Мінеральні ресурси України. № 3. С. 4—9.]
Bilous, O.I., and Burlutskyi, M.S. (2025), Mineral Resources Ukraine, No. 2, рр. 6-14 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31996/mru.2025.2.6-14
[Білоус, О.І. and Бурлуцький, М.С. (2025), Фрактальний підхід до геолого-економічної оцінки германійвмісних лігнітів. Мінеральні ресурси України. № 2. С. 6—14.]
Brimhall, G.H. and Dietrich, W.E. (1987), Constitutive Mass Balance Relations between Chemical Composition, Volume, Density, Porosity, and Strain in Metasomatic Hydrochemical Systems: Results on Weathering and Pedogenesis. Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 51, No. 3, pp. 561-581. http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(87)90070-6
Cheng, Q., Agterberg, F.P. and Ballantyne, S.B. (1994), The separation of geochemical anomalies from background by fractal methods, J. Geochem. Exploration, Vol. 51, pp. 109-130. https://doi.org/10.1016/0375-6742(94)90013-2
Deer, W.A., Howie, R.A. and Zussman, J. (1992), An Introduction to the Rock-Forming Minerals (2nd ed.), Longman Scientific and Technical, London.
Figura, L.А. and Kovalchuk, M.S. (2023), Visn. Karazin Kharkiv Nat. Univ., Ser. Geol., Geography, Ecology, No. 59, pp. 55-71 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2023-59-05
[Фігура, Л.А., Ковальчук, М.С. (2023), Поліхронно-полігенна просторово-парагенетична ільменітоносність Букинської ділянки Межирічного родовища титанових руд. Вісн. Харків. нац. ун-ту ім. В.Н. Каразіна, Сер. Геол., географ., екологія. № 59. С. 55—71.]
Force, E.R. (1991), Geology of Titanium-Mineral Deposits, Geol. Soc. America, Special Paper 282. Boulder: GSA. https://doi.org/10.1130/SPE282
Grey, I.E. and Reid, A.F. (1975), The structure of pseudorutile and its role in the alteration of ilmenite, Amer. Mineral., Vol. 60 (9-10), pp. 898-906.
Haggerty, S.E. (1991), Oxide mineralogy of ilmenite and titanomagnetite: Weathering processes and placer formation, Econom. Geol., No. 86, рр. 1342-1360.
Kharytonov, V.M. (2010), Proc. Int. Conf. "Forum of Miners-2010", Dnipropetrovsk, 2010, рр. 108-117 [in Ukrainian].
[Харитонов, В.М. (2010), Типоморфізм ільменіту фосфор-титанових руд Носачівського родовища Черкаської області України. Матеріали Міжнар. конф. "Форум гірників-2010". Дніпропетровськ. С. 108—117.]
Kharytonov, V.M. and Kharytonov, D.V. (2020), Precambrian: pock associations and their ore mineralization, Abstr. Int. Sci. Conf., Kyiv, 2020. pp. 224-226 [in Ukrainian].
[Харитонов, В.М., Харитонов, Д.В. (2020), Особливості хімічного складу ільменіту Малишевського кайнозойського родовища та деяких докембрійських порід Українського щита. Матеріали Міжнар. наук. конф. "Докембрій: породні асоціації та їхня рудоносність". Київ. С. 224—226.]
Kovalchuk, M. and Figura, L. (2024), Mineral. Coll., No. 74, Lviv, рр. 31-44 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.30970/min.74.03
[Ковальчук, М.С., Фігура, Л.А. (2024), Ільменітоносність продуктивних відкладів та якісні параметри ільменіту Тростяницького родовища титанових руд. Мінерал. зб. № 74. С. 31—44.]
Kovalchuk, M.S. and Kroshko, Yu.V. (2025), Sloboda Sci. journ. Natural Sciences, No. 2, рр. 143-150 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32782/naturalspu/2025.2.19
[Ковальчук, М.С., Крошко, Ю.В. (2025), Ільменіт з нижньокрейдових континентальних відкладів Андріївського розсипного родовища титанових руд. Слобожанський наук. вісн. Сер.: Природничі науки. No. 2. С. 143—150.]
Kovalchuk, M. and Figura, L. (2026), Mineral. Coll., No. 76, Lviv, рр. 22-34 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.30970/min.76.02
[Ковальчук, М.С., Фігура, Л.А. (2026), Хімічний склад і латеральний розподіл ільменіту та змінених його відмін на ділянках Ємилівська й Середня Межирічного родовища титану (Житомирська обл.). Мінерал. зб. № 76. С. 22—34.]
Kroshko, Yu.V. and Kovalchuk, M.S. (2025a), Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 47, No. 3, рр. 110-124 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.47.03.110
[Kрошко, Ю.В., Ковальчук, М.С. (2025a), Ільменіт з кори вивітрювання та нижньокрейдових відкладів Бирзулівського родовища титанових руд. Мінерал. журн. 47, № 3. С. 110—124.]
Kroshko, Yu.V. and Kovalchuk, M.S. (2025b), Mineral Resources Ukraine, No. 1, рр. 41-49 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31996/mru.2025.1.41-49
[Крошко, Ю.В., Ковальчук, М.С. (2025b), Рудоносність Аврамівського і Західного родовищ (Новомиргородський габро-анортозитовий масив). Мінеральні ресурси України. № 1. С. 41—49.]
Luo, P., Fu, W., Guo, X. et al. (2023), Weathering co-mineralization of placer type ilmenite and ion-adsorption type rare earth elements in Guangxi, China: Nature, origin and exploration implications, Ore Geol. Reviews, Article 105815. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2023.105815
Mandelbrot, B.B. (1983), The Fractal Geometry of Nature, W.H. Freeman and Company, 460 р.
Mücke, A. and Bhadra Chaudhuri, J.N. (1991), The continuous alteration of ilmenite through pseudorutile to leucoxene. Ore Geol. Reviews, Vol. 6, Iss. 1, pp. 25-44. https://doi.org/10.1016/0169-1368(91)90030-B
Polietnova, A.O. (2025), Mineral Resources Ukraine, No. 4, рр. 35-40 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31996/mru.2025.4.35-40
[Полєтньова, А.О. (2025), Геохімічні особливості ільменіту з кори вивітрювання та алювіальних розсипів Українського щита. Мінеральні ресурси України. № 4. С. 35—40.]
Schulz, B. and Haser, S. (2015), The ilmenite-pseudorutile-leucoxene alteration sequence in placer sediments in the view of automated SEM mineral liberation analysis, Conf. abstract, Octob. 4-7, GeoBerlin 2015, Berlin, Germany, 338. URL: https://www.researchgate.net/publication/283054520_The_ilmenite-pseudoru... (Accessed 20.03.2026).
Turcotte, D.L. (1997), Fractals and Chaos in Geology and Geophysics, Cambridge Univ. Press, рр. 385-398. https://doi.org/10.1017/CBO9781139174695
Zuo, R. and Wang, J. (2015), Fractal/multifractal modeling of geochemical data: A review, J. Geochem. Exploration, Vol. 164, pp. 33-41. http://dx.doi.org/10.1016/j.gexplo.2015.04.010