Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Особенности геологического строения Белоусовского колчеданно-полиметаллического месторождения (Восточный Казахстан) по результатам трехмерного компьютерного моделирования

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Особенности геологического строения Белоусовского колчеданно-полиметаллического месторождения (Восточный Казахстан) по результатам трехмерного компьютерного моделирования"

На правах рукописи

ЛОТФИ БАХШ Али

ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ БЕЛОУСОВСКОГО КОЛЧЕДАННО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ВОСТОЧНЫЙ КАЗАХСТАН) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТРЕХМЕРНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 25.00.11 - геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

7 кПР 2011

Москва-2011

4841977

Работа выполнена на кафедре геологин, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук Шатагин Николай Николаевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Филатов Евгений Иванович

кандидат геолого-минералогических наук Лычахов Виктор Анатольевич

Ведущая организация: Российский университет Дружбы народов, Г. Москва

Защита состоится «1» апреля 2011 г. в 14:30 час. В ауд. 415 на заседании диссертационного совета Д 501.001.62 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, MIT, Геологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (главное здание, 6 этаж).

Автореферат разослан «28» февраля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501.001.62 доктор геолого-минералогических наук

Н.Г. Зиновьева

Введение

Актуальность исследований. Белоусовское месторождение практически полностью отработано, его разведка прекращена. Казалось бы, кого может заинтересовать уже фактически исчезнувший рудный объект? Но есть два обстоятельства, ставящих Белоусовское месторождение в особое положение. Во-первых, оно уникально по своим размерам и запасам металлов. Во-вторых, оно удивительно по своим структурным особенностям - ведь это единственное в мире колчеданно-полиметаллическое месторождение, состоящее из десятка ленточных залежей. По этим двум причинам ему уготована судьба входить в качестве примера во всякого рода обзоры, монографии и учебники. И будет обидно, если оно войдет в литературу в искаженном виде. Дели в задачи работы просты - убедить геологов в том, что часть залежей месторождения находится в опрокинутом залегании. Это резко меняет трактовку некоторых геолого-струкгурных особенностей рудных тел и их геохимической зональности. Фактический материал и личный вклад автора. В основу работы положен материал двух открытых отчетов по эксплуатационной разведке нижних горизонтов Белоусовского месторождения за 1987-1988 годов, переданный в 1990 г. в распоряжение кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова главным геологом Иртышского полиметаллического комбината Г.И. Радченко. К сожалению, в число переданных материалов не входили журналы координат горных выработок и буровых скважин. Поэтому первое, что пришлось делать автору - это произвести оцифровку переданных графических материалов (49 поперечных разрезов, 12 погоризонтных планов, 8 продольных вертикальных проекций). Затем базу данных нужно было пополнить несколькими журналами бороздового и кернового опробования (около 1500 проб на Си, Pb, Zn). Далее производилась проверка и редакция базы данных, построение десятков карт в изолиниях, создание каркасных и блочных моделей рудных тел. Основные методы исследования. Основной методикой исследования был принят метод трехмерного компьютерного моделирования месторождений полезных ископаемых на базе пакета прикладных программ MicroMine. В качестве вспомогательных программных комплексов широко использовались Statistica, Surfer, Grafer. При палеотекгонических построениях применялись идеи и методы папинспастических реконструкций. Научная новизна. Различной степенью научной новизны отличаются следующие положения диссертации:

- Впервые доказано, что: 4-я залежь представляет собой комбинацию ленточных эксгаляционно-осадочных рудных тел, согласных с напластованием вмещающих пород, и

пггокверко-метасоматических рвущих жильных зон, являвшихся в период рудообразования раствороподводящими разломами.

- Впервые выполнены палинспастические реконструкции залежи на период рудоотложения.

- Доказано, что залежь находится в опрокинутом залегании.

- Для определения характера залегания (прямое или опрокинутое) «немых» вулканогенных толщ предложено использовать: 1) пространственную ориентировку древних эрозионных срезов экструзивов; 2) пространственное соотношение кровли осадочного рудного тела и верхней части раствороподающего разлома - критерий: верхняя часть рудоподводящего разлома не должна «пробивать» кровлю, питаемого им эксгаляционно-оеадочного рудного тела; 3) пространственную ориентировку конседиментациомных впадин - критерий: вогнутость впадины указывает на направление выпадения осадков.

- Установлено, что по мощности от подошвы до кровли 4-й залежи свинцово-цинковые руды сменяются медно-цинковыми и цинково-медными.

- Впервые для месторождения построены разнообразные (каркасные и блочные) трехмерные модели, что позволило прийти к идее об опрокинутом залегании залежи. Практическая значимость работы ограничивается возможностью использования созданных моделей в качестве наглядных пособий в учебных курсах: «Структуры рудных полей и месторождений» и «Основы геостатистики». У геологов пополнится арсенал полевых и камеральных методов определения прямого или обратного залегания исследуемых «немых» вулканогенных толщ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях:

- Российская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Планета Земля: актуальные вопросы геологии глазами молодых ученых и студентов» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2009);

- XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2009);

- Научная конференция «Ломоносовкие чтения» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2010);

- Международная научно-практическая конференция по геологии, поискам и разведке полезных ископаемых, минерагении, посвященная 80-летию Заслуженного геолога РСФСР, профессора, академика Междунардной академии минеральных ресурсов H.H. Трофимова (17-18 февраля 2011);

Научная конференция «Ломоносовкие чтения» в Московском государственном иверситете имени М.В. Ломоносова (апрель 2011, доклад принят), бьем и структура работы. Работа состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 152 раницы, 13 таблиц, 80 иллюстраций и список литературы из 42 наименований, лагодарности. Автор глубоко благодарен Г.И. Радченко за предоставление текстовых и >афических материалов по Белоусовскому месторождению. Автор признателен аведующему кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых В.И. Старостину за постоянное внимание к работе. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю H.H. Шатагину за неустанную помощь в работе. Автор от души благодарит своих коллег Бахриар Шейхи, Бехриз Уеганех и Хади Бахарлу за дружескую помащь.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1) Крупнейшее в Иртышской зоне смятия Белоусовское колчеданво-полиметаллическое месторождение является сложной комбинацией эксгаляционо-осадочных рудных тел, согласных с вмещающими вулканогенно-осадочными породами, и секущих, жильных и пггокверко-метасоматических зон сульфидной минерализации. Месторождение сформировалось в девоне под контролем палеовулканических структур и испытало несколько этапов деформационных и метаморфогенных преобразований. В результате его современная структура представляет собой систему протяженных на несколько километров лентообразных рудных залежей, смятых в линейные складки и осложненных поперечными нарушениями.

2) Одна из типоморфных - 4-я залежь в структурном отношении локализована в опрокинутом крыле Белоусовской антиформной складки. Её опрокинутое залегание подтверждается: ориентировкой древнего эрозионного среза риолитового экструзива; проявлением рудоподводящих каналов, выраженных секущими жильными и штокверковыми зонами, только в лежачем боку залежи; резким снижением интенсивности метасоматических преобразований в висячем боку залежи; ориентировкой изгаба днища конседиментационных впадин.

Палинспастические реконструкции, подтверждающие приуроченность четвертой залежи к опрокинутому крылу Белоубинской антиформной складки, выполнены с помощью комплекса программ ЗО-моделирования месторозвдений MicroMine, который позволил создать многочисленные каркасные и блочные модели 4-й залежи.

3) Антиформная позиция залежи подтверждается геохимической зональностью по мощности рудной залежи: Нижнее рудное тело сложено свинцово-цинковыми рудами; а в Верхнем рудном теле преобладают медно-цинковые и цинково-медные (медно-колчеданные) руды.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Так как первые 2 главы диссертации в основном носят компилятивный характер, то для краткости автореферата они здесь представлены в очень кратком виде. Глава 1. КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЕОЛОГИИ И МЕТАЛЛОГЕНИИ РУДНОАЛТАЙСКОГО ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОЯСА

В главе даются самые общие сведения о полиметаллическом поясе Рудного Алтая и входящих в него колчеданно-полиметашшческих месторождениях. Глава 2. ГЕОЛОГИЯ ПРИИРТЫШСКОГО РУДНОГО РАЙОНА

В главе описывается региональное положение Прииртышского рудного района, упоминаются крупные соседние структуры - ангиклинории и сиздашнории, самые крупные разломы. Его современный тектонический облик определяется Иртышской зоной смятия и юго-западным крылом Алейского антиклинория. В Иртышской зоне выделяются три подзоны: Осевая, Краевая Северо-Восточная и Краевая Юго-Западная. Длительные и многократные движения по Иртышскому разлому привели к интенсивному динамометаморфизму горных пород. Становление гнейсо-гранитных интрузий в позднем палеозое способствовало превращению наиболее мобильной Осевой подзоны в жесткую кристаллическую плиту, в то время как в краевых блоках зоны смятия тектонические движения продолжались и позже. Краевая Северо-Восточная подзона разбита на ряд линейных тектонических блоков. В пределах этой подзоны размещены основные колчеданно-полиметаллические месторождения района, которые образуют Березовско-Белоусовское рудное поле. В главе перечисляются рудоносные девонские вулканогенные формации, говорится о гнейсовидных гранитоидах, пространственно связанных с крупными разломами зоны смятия. Становление этих интрузий сопровождалось образованием анатекгаческих гранитов, интенсивной гранитизацией вмещающих пород, формированием кристаллических сланцев и гнейсов.

Березовско-Белоусовское рудное поле протягивается в средней части Прииртышского района в виде узкой (2-4 км) полосы северо-западного простирания на расстояние до 45 км. В его пределах расположены Березовское, Ново-Березовское, Иртышское, Белоусовское, Прогнозное и Карьерное колчеданно-полиметаллические месторовдения и около 30 рудопро явлений. Рудное поле приурочено к Краевой Северо-Восточной подзоне Иртышской зоны смятия. Гелогическое строение Березовско-Белоусовского тектонического блока отличается большой сложностью. В целом это - блокированная синклинорная система, срединная наиболее пологая часть которой выполнена отложениями верхнего фамена-верхнего турне, а крутопадающее на северо-восток ее юго-западное крыло образовано породами эмса-верхнего девона.

Глава 3. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ БЕЛОУСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Белоусовское месторождение расположено на юго-востоке Березовско-Белоусовского рудного поля в области сопряжения северо-восточного крыла Иртышского антиклинория и Иртышской зоны смятия и приурочено к сложной складчатой структуре, ограниченной с северо-востока Главным, а с юго-запада Краевым Иртышским разломами, являющимися ветвями Иртышского глубинного шва подкорового заложения.

Геология месторождения излагается нами по двум основным источникам - по диссертационной работе В.А. Лычакова [1981] и монографии В.В. Попова, Н.И. Стучевского и Ю.И. Демина [1995].

Некоторые девонские толщи и свиты Белоусовско-Березовского рудного поля до сих пор остаются фаунистически «немыми». Их условный возраст определяется путем сравнения литологического состава с аналогичными горными породами, развитыми в соседних районах Рудноалтайской струкгурно-формационной зоны.

Рудные тела месторождения залегают в рассланцованных туфогенно-осадочных девонских отложениях, которые пронизаны субвулканическими телами риолитового и реже базитового состава, рассечены дайками и малыми телами плагиогранит-порфиров, порфировых риолитов и порфиритов. Наиболее древними образованиями являются породы орловской свиты эмского возраста. Это - однообразные зеленые сланцы, развитые по песчано-глинистым и глинисто-извесгковистым отложениям. Границы этих толщ с породами рудного поля тектонические. Низы стратиграфического разреза на рудном поле сложены живет-франскими вулканогенно-осадочными отложениями иртышской свиты, которая перекрывается фаменскими отложениями терригенной шипулинской свиты в юго-западной части месторождения и вулканогенной пихтовской свиты в северо-восточной части. В Осевой подзоне в франское время накапливаются известковисто-глинисше и песчанистые отложения нижних горизонтов белоусовской свиты (синхронно с накоплением верхних горизонтов вулканогенных пород иртышской свиты в Северо-Восточной подзоне), в фаменское время и до конца верхнего девона происходит отложение известковисто-глинистых алевролитов и песчаников верхнебелоусовской подсвиты в пределах как Осевой, так и частично Северо-Восточной подзон.

На отложениях пихтовской свиты трансгрессивно залегают известковистые и песчанистые отложения бухтарминской свиты, которые перекрываются угленосными континентальными образованиями малоульбинской свиты.

Интрузивные породы представлены дайками и небольшими телами плагиогранит-порфиров, гранодиорит-порфиров, диоритовых и диабазовых порфиритов. Дайки прорывают все образования девона, развитые на месторождении и в его ближайших окрестностях, а

также поверхность надвига орловской свиты на средне-верхнедевонские толщи ядра антиформной структуры. Одни геологи относят дайки к позднепалеозойскому комплексу малых интрузий, другие считают их возраст позднедевонским-раннекаменноугольным.

Околорудные измененные породы на месторождении представлены кварц-серицитовы-ми и серицит-хлоритовыми сланцами и микрокварцитами, с пиритом и карбонатом. В висячих боках рудных тел преобладают кварц-карбонатные (анкерит) и кварц-серицит-карбонатные метасоматиты, а в лежачих боках развита хлоритизация, сопровождаемая образованием серицита, карбоната (анкерит-магнезит) и талька. Гидротермально-метасоматической переработке подверглись различные породы, включая дайки и субвулканические тела. Внутреннее строение зон метасоматитов сложное с частыми выклиниваниями и взаимопереходами одних сланцев в другие.

По геофизическим данным Иртышская зона смятия прослежена на глубину более 100 км, как крутопадающая структура. Общее простирание зоны 285-320°, ширина 10-50 км. Зона смятия образовалась в связи с длительной тектонической жизнью Иртышского глубинного шва подкорового заложения, главными дизьюнкгивами которого являются Иртышский и Калба-Нарымский разломы. Общая структура Иртышской зоны смятия представляет собой ступенчатый асимметричный линейный горст-антиклинорий в Осевой подзоне с различно построенными Северо-Восточной и Юго-Западной подзонами.

В структурном плане месторождение приурочено к клиновидному тектоническому блоку северо-западного простирания (около 310°), длиной 6 км, ограниченному с юго-запада Глубочанским надвигом, а с северо-востока - Писаревско-Белоусовским разломом. На юго-востоке и северо-западе ограничивающие блок разрывы сходятся, очерчивая его выклинивание по простиранию, на глубинах более 2 км они соединяются, вырезая Белоусовский блок из общего каркаса структур. Падение блока в целом северо-восточное от 20° до 70° с отклонением на северо-западе до крутого юго-западного.

Обобщенно Белоусовский блок - это запрокинутая на юго-запад антиформная, дисгармоничная, складкообразная структура. Ее ядро образовано несколькими пластинами пород шипулинской и иртышской свит, а крылья и свод сложены высокопластичной мелкоскладчатой толщей зеленосланцевых пород более древней орловской свиты. Простирание оси антиформной складки северо-западное 315-325°. Шарнир антиформной структуры сначала полого (под углом около 20°) погружается по простиранию в северозападном направлении, а затем после 4 км почти с тем же темпом воздымается. Такую же ундуляцию испытывают шарниры мелких складок, линейная ориентировка динамосланцев, плоскости пологих надвигов и срывов, а также дайки и рудные залежи.

Белоусовекое месторождение представляет собой ансамбль расположенных на разных стратиграфических и структурных уровнях протяженных, пологоундулирующих, маломощных, лентовидных рудных залежей, параллельно простирающихся в северозападном направлении. Среднее отношение их мощности к ширине и длине - 1:30:800. На месторождении известны 10 крупных залежей и многочисленные зоны прожилково-вкрапленной сульфидной минерализации, которые группируются в две рудные ветви: -Бепоусовскую (залежи 1,2,3,7,9,10) и Глубочанскую (залежи 4,5,6,8). В общем случае залежи месторождения имеют форму узких, сравнительно маломощных лентообразных тел, осложненных многочисленными раздувами, пережимами и ответвлениями.

Для краткости в автореферате в качестве примера охарактеризована только одна залежь №5. В диссертации рассмотрены все 10 залежей и зона «Прогресс».

Залежь 5: наиболее крупная и богатая залежь на месторождении - представляет собой единое линзовидное в поперечном разрезе тело. Она прослежена на 5300 м. Ширина залежи составляет 100-200 м, средняя мощность залежи около 9 м, в местах раздувов мощность доходит до 14 м. Падение залежи северо-восточное - на юго-восточном фланге месторождения под углами 10-20° и крутое - на северо-западном. Простирание залежи северо-восточное 320-325°. По склонению залежь ундулирует. Для нее характерны пережимы, раздувы мощности, ответвления по падению и восстанию в лежачем и висячем боках. Руды в основном полиметаллические сплошные и богатые вкрапленные. Залежь характеризуется наличием высококачественных массивных и полосчатых колчеданно-полиметаллических руд. Среднее содержание Си в рудах составляет 2,6%, РЬ - 2,4%, 7л -9,2%. В висячем боку залежи преобладают медные и медно-цинковые руды, в средней части полиметаллические, а в лежачем боку - полиметаллические, обогащенные РЬ. В 5-й залежи заключено до 70% всех запасов металлов месторождения.

Руды всего месторождения по составу колчеданно-полиметаллические со средними отношениями РЬ к Ъъ и Си, равными 1:3,7:0,86. Они подразделяются на следующие типы [Вейц, 1959]: барит-полиметаллические (барит-халькопирит-сфалерит-галенитовые) с отношением 2п:РЬ = 2,5:7, медно-цинковые (пирит-халькопирит-сфалеритовые) с отношением Си:2п = 0,4:2,5 и медноколчеданиые (пирит-халькопиритовые) с отношением Си:2п > 2,5. Колчеданные барит-полиметаллические руды на месторождении резко преобладают. Так, залежи 6 и 7 полностью, а залежи 3, 5 и 9 в большей своей части сложены рудами этого типа. Медно-цинковые и медно-колчеданные руды слагали значительную часть залежей 1 и 2, а в залежи 4 на их долю приходилось до 40% объема рудной массы.

Наибольшим распространением на месторождении пользуются свинцово-медно-цинковые руды, медно-цинковые руды преобладают в залежи 5 и 2. Медные и существенно

цинковые нрожилково-вкрапленные руды обычны для участков выклинивания рудных залежей. Все указанные типы руд часто пространственно совмещены, что не позволяло осуществлять их селективную добычу. В целом для месторождения характерно преимущественное развитие колчеданно-полиметаллических и барит-полиметаллических руд, составляющих около 70% общих запасов. В среднем они содержат 1,5% меди, 2,3% свинца, 7,5% цинка, в барит-полиметаллических рудах присутствует до 20% барита. Доля колчеданных медно-цинковых руд в общих запасах не превышает 20%, а медно-колчеданных - 10%. В обобщенном виде руды месторождения можно отнести к барит-колчеданно-полиметаллическому типу.

По структурно-текстурным особенностям выделяются сплошные, полосчатые (слоистые?) и массивные (более 60% сульфидов и барита), прожилковые и прожилково-вкрапленные руды. Количественные соотношения сплошных и прожилково-вкрапленных руд в различных залежах неодинаковы. Сплошные руды имеют резкие границы.

Минеральный состав руд: пирит, барит (суммарное их количество иногда достигает 3070% от общей массы руд), халькопирит, сфалерит, галенит, реже блеклая руда, халькозин, пирротин, арсенопирит. Редкие минералы - бурнонит, буланжерит, марказит, молибденит, гессит и другие.

Руды Белоусовекого месторождения, особенно массивного сложения, характеризуются тонко- и мелкозернистым строением. Размер зерен основных рудных минералов колеблется от 0,5 до 0,01 мм. Выделение рудных минералов в процессе рудообразования в большинстве случаев было сближено во времени.

Судя по данным, полученным сторонниками различных представлений о генезисе месторождения, на Белоусовеком месторождении можно выделить следующие генетические типы руд (от более ранних к более поздним):

1. Вулканогенно-осадочный сингенетический тип оруденения. Доминирует серноколчеданная минерализация с примесью сфалерита. Этот тип оруденения представлен реликтами тонкослоистых, насыщенных сингенетичным пиритом пород и гематитовой минерализацией. Ритмичность выражена чередованием различных по составу полос сульфидов и тонких кварц-серицитовых прослоев. Мощность отдельных ритмов колеблется от 0,7 до 10мм и более.

2. Гидротермально-метасоматический тип оруденения в основном представлен серноколчеданной и барит-серноколчеданной минерализацией. Оруденение проявлено в секущих или в субсогласных тектонических зонах и сопровождается пирит-кварц-сернцнтовыми и пирит-хлорнт-серицитовыми метасоматитами.

3. Более поздние метасоматические и инъекционные руды имеют медно-колчеданный,

колчеданно-полиметаллический и барит-полиметаллический составы. Среди них выделяются вкралленно-прожилковые, сплошные массивные и сплошные полосчатые руды.

В сплошных рудах Белоусовского месторождения встречаются реликты и ксенолиты практически всех типов вмещающих пород: от зеленокаменных сланцев аллохтона до серицит-кварцевых сланцев с пиритом и околорудных хлоритолитов. Наблюдались также обломки субвулканических разностей даек и сланцев тектонитов, ксенолиты кремнистых сланцев с седаментньш пиритом и обломки уже смятых в михроскладаи вмещающих пород.

Температура гомогенизации газово-жидких включений в кварцах руд составляет 500-600°С и более. Руды этого типа в целом не несут следов метаморфизма, не считая небольших зон локального динамометаморфизма у контактов. Зерна сульфидов в них не деформированы. Согласно В. И. Старостину и В. А. Лычакову [1984, 1990] они в основном относятся к "метаморфическим" рудам, характеризующимся "интрузивными" контактами и почти идеальной изотропностью.

Геохимическая зональность по мощности рудных залежей Белоусовского месторождения изучалась многими геологами [Иванкин, 1957; Гармащ и др., 1970; Лапухов и др., 1986; Попов и др., 1995], но, сделанные ими заключения, плохо согласовывались друг с другом, что нашло отражение в выводной фразе В.В. Попова с коллегами [1995]: «зональность... выражена нечетко».

Глава 4. ЧЕТВЕРТАЯ ЗАЛЕЖЬ БЕЛОУСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Современная гелогическая структура 4-й залежи, 4-я залежь расположена на 280 м ниже залежи 5. В обобщенном виде 4-я залежь представляет собой ленту, средняя ширина которой равна 100 м, а протяженность близка к 6 км. В разных частях в залежи по ее мощности фиксируется от одного до 4-5 параллельных друг другу рудных тел, отстоящих друг от друга по мощности на первые метры. По направлению с юго-востока на северо-запад азимут простирания осевой линии залежи довольно устойчив 316-320°.

С места выклинивания залежи под рыхлыми четвертичными наносами на юго-востоке в направлении на северо-запад осевая линия лентовидной 4-й залежи постепенно под углами 15-10° погружается от абсолютной высотной отметки +300 м до глубины с абсолютной высотной отметкой -450 м на расстоянии 4200 м. Затем ось ленты начинает воздыматься сначала с темпом в 10-15°, а затем более круто под углом 30° выходит на поверхность коренных пород под четвертичные осадки примерно в 6000 м на крайнем северо-западе. Последние 900 м это уже не рудная залежь, а скорее слабо минерализованная зона.

Углы падения залежи в направлении поперечном простиранию заметно варьируют на протяжении 6 км. Азимуты падения везде близки к 48°. Меняются только углы падения. На юго-восточном фланге углы падения близки к 35°. При движении на северо-запад углы

падения становятся круче и на расстоянии 500 м приближаются к 45°. В крайних северозападных профилях (разрезы 46, 47) углы падения становятся еще круче и достигают 70°. Образно выражаясь, геологическая структура на данном участке подобна «пропеллеру» - на расстоянии 1 км плоскость залежи поворачивается на 35°.

В том виде, в каком залежь предстает на поперечных геологических разрезах, прежде геологи [Попов и др., 1995] верхнюю часть залежи привычно и довольно логично называли «кровлей)) или «висячим боком». Во многих поперечных разрезах при разведке обнаруживались ответвления от основного рудного тела, круто уходящие вверх. Опять же, довольно логично было называть эти ответвления - «апофизами».

Генетические типы руд 4-й залежи. В 4-й залежи выделяются 2 типа руд разного генезиса: эксгатционно-осадочные и жильно-метасоматические.

Эксгаляциоино-осадочные руды образуют рудные тела, согласные с вулканогенно-осадочными вмещающими породами. Рудные тела представляют собой сплошные сульфидные руды, переслаивающиеся с первично хемогенно-осадочными околорудными пирит-кварц-серицитовыми и хлорит-кварц-сершщтовыми породами. Сульфидная часть руд сложена пиритом, сфалеритом, галенитом и халькопиритом. Руды имеют полосчатую (слоистую) текстуру разного порядка. Миллиметровые прослои отличаются друг от друга переменным количеством всех сульфидов. Рудные сульфидные прослои богаты содержанием Си, РЬ и 2&. Сумма содержаний этих трех металлов нередко превышает 20%. Мощность рудных тел, сложенных эксгаляционно-осадочными рудами, варьирует от первых десятков сантиметров до 8 м. По направлению с юго-востока на северо-запад два основных рудных тела эксгаляционно-осадочных руд в центральной части залежи сменяются одним. Оба этих рудных тела являются промышленными. В соответствии с положением в стратиграфическом разрезе залежи одно тело именуется Нижним рудным телом, а другое - Верхним рудным телом. Верхнее рудное тело вмещает 80% промышленных запасов руды залежи.

Жильно-метасоматические руды слагают обычно маломощные (5-20 см) жилы и прожилки сплошных сульфидов, обрамленные также маломощными (0,1-0,5 м) зонами (зальбандами) вкрапленного оруденения, с быстро убывающими в стороны содержаниями металлов. Сульфидные жилы и прожилки пересекают вулканогенно-осадочные породы под крутыми углами (40-90°). По уровню содержаний металлов жильно-метасоматические руды обычно классифицируются как забалансовые руды (второсортные, низкого качества) - сумма содержаний в них металлов обычно не достигает 3%.

Палинспастические реконструкции залежи. Глядя на геологические разрезы, на которых отражено нынешнее опрокинутое залегание, трудно представить себе первичную структуру залежи, существовавшую в период рудоотложения. Для того, чтобы приблизится к

пониманию первоначальной структуры, приходится делать крутой разворот всех геологических разрезов на 130-140° по часовой стрелке.

Представим себе, что мы уже проделали эту работу и поняли, что 4-я залежь состоит из двух рудных тел, сложенных эксгаляционно-осадочными рудами (Нижнее и Верхнее рудные тела), и нескольких жильно-метасоматических маломощных штокверковых зон, которые, вероятно, являлись рудоподводящими каналами, выводившими рудообразующие растворы в зону эксгаяяционной разгрузки на морском дне.

Углы обратного падения 4-й залежи варьирует по простиранию от 20° до 80° на протяжении 1 км. Поэтому угол разворота каждого отдельного разреза может меняться от 100° до 160°. Делу помогает предположение о том, что кровля эксгаляционно-осадочных рудных тел должна быть плоской в соответствии с приблизительно плоским морским дном. Кроме того, кровля должна быть субгоризонтальна. Эти два предположения помогают выполнить палинспасгические реконструкции по одинаковым критериям в разных участках залежи.

Признаки опрокинутого залегания 4-й залежи. В складчатых, сильно деформированных районах, если толщи лишены палеонтологических ископаемых остатков, трудно определить характер залегания геологических тел - прямое залегание или опрокинутое. Изучение 4-й залежи привело нас к выводу, что она находится в опрокинутом залегании. Этот вывод основывается на анализе следующих структурных признаков: форма эрозионного среза экструзивов; строение конседиментационных впадин; направление рудолодводящих разломов; литологическая колонка рудной зоны; зональность (асимметричность) распределения околорудных измененных пород.

Существование антиформнай складки на месторождении признают все геолога. Но одни геологи [Дробышевский, 1978; Лычаков, 1980; Полянский, 1983] считают эту складку антиклинальной не только по форме, но и по содержанию. По их мнению, все залежи месторождения имеют один и тот же, предположительно, эйфельский (или живетский) возраст и являются результатом одного осадочно-вулканического цикла. Другие геологи [Гармаш и др., 1970; Иванкин, 1957; Кузебный и др,. 1975; Попов и др., 1995] ссылаясь на не вызывающие доверия палинологические определения, считают, что одни залежи Белоусовского месторождения формировались в нижнем девоне (эмс-эйфель), другие - в живете, третьи - в верхнем девоне (фамен). По их мнению, сложная череда тектонических движений сомкнула разновозрастные залежи в цепочку рудных тел, которая образовала псевдоантиклинальную антиформнию структуру, а, на самом деле, возраст вулканогенно-осадочньк отложений, слагающих месторождение, последовательно нарастает по направлению с юго-запада на северо-восток от эмса до фамена. Тем самым, мы

становимся на точку зрения о том, что Белоусовское месторождение имеет моноклинальную структуру. И тогда получается, что одна полоса залежей (залежи 2, 5,4, 6 и 8) локализована в породах эйфельского возраста, а другая - (залежи 1, 3, 7, 9, 10 и 11) локализована в отложениях живетского и фаменского возраста.

Схема вулканогенно-осадочного образования руд противоречит моноклинальной структуре месторождения. В соответствии с этой схемой обе полосы залежей образовались в морских условиях одновременно при субгоризонтальном залегании отложений, а потом были смяты в антиформную складку, составляющую основу геологической структуры месторождения.

Наиболее четко антиформная складка отрисовывается цепочкой рудных залежей. Она имеет следующие параметры. Простирание оси 318° ± 2°. Угол падения осевой плоскости около 45° на северо-восток (направление падения 48°). Антиформная складка имеет опрокинутое строение: ее юго-западное крыло подвернуто и имеет обратное падение в среднем под углом 45° на северо-восток. Складка сильно сжата. Размах крыльев, если его мерить по рудному горизонту, устойчив: на глубине 200 м - 350 м; на глубине 600 м -350 м; на глубине 1000 м -350 м.

Все юго-западные залежи (2-я, 5-я, 4-я, 6-я и 8-я) при таком понимании структуры месторождения оказываются в опрокинутом залегании. И тогда совершенно меняется трактовка одной из интереснейших особенностей этих залежей.

Рудоподводящие каналы (разломы). Прежде считалось [Гапдин, 1957; Иванкин, 1957; Гармаш, 1970; Кузебный и др., 1975; Козлов и др., 1982; Попов и др., 1995], что одной из самых ярких особенностей 4-й залежи является наличие крупных «апофиз» в ее «висячем боку». И, действительно, почти в каждом разрезе можно видеть, как от основного рудного тела вверх под углами 50-85° отходят рудные ответвления (рис. 4.2). Они удаляются от основного рудного тела на 20-30 м (в отдельных случаях на 50 м). Мощность апофиз, замеренная по содержанию суммы металлов, превышающей 3%, небольшая - 0,1-0,5 м. Редко мощность достигает 1,0-1,5 м. В поперечном сечении апофиза обычно имеет жильную богатую сердцевину, сложенную сплошными сульфидами (0,1-0,3 м), которая окружена ореолом вкрапленной рудной минерализации, густота которой быстро снижается до нуля при удалении от стержня жилы.

Мы утверждаем, что на месторождении существует антиформная складка, а 4-я залежь находится в ее подвернутом крыле в опрокинутом положении. Чтобы правильно проинтерпретировать те структурные элементы, которые раньше называли «апофизами», нужно произвести палинспастическую реконструкцию разрезов с приведением осевой линии рудного тела к горизонтальному положению (рис. 1). И тогда становится ясно, что все

рудные ответвления находятся в лежачем боку залежи. А в висячем боку вообще нет никаких ответвлений рудных тел. Верхняя граница рудных тел (их кровля) оказывается гладкой. Зато на нижней границе рудных тел (в их подошве, в лежачем боку) фиксируются

новая; в- окончательный вид палинспастической реконструкции разреза на «момент» формирования Верхнего рудного тела.

Если создать палинспастическую реконструкцию 4-й залежи на время рудоотложения в виде карты и разреза (рис.2), то мы увидим, что в залежи присутствуют два рудных тела (две рудные ленты - Нижнее и Верхнее рудные тела), согласных с элементами залегания вмещающих пород. Они отстоят друг от друга но вертикали (по мощности залежи) на 2-5 м. А по простиранию они протягиваются на северо-запад (320°), прижимаясь к зоне Основного продольного разлома, в котором сосредоточена основная часть рудоподводящих жильно-метасоматических штокверков, которые выносили на морское дно в зону рудоотложения металлоносные растворы. Основной продольный разлом по смыслу является сбросом. Сброшена северо-восточная часть залежи. Амплитуда сброса меняется по простиранию разлома от 20 до 50 м и более.

Ранее в залежи выделялось «Основное рудное тело». В современнной трактовке это — Верхнее рудное тело. Считалось, что от Основного рудного тела в висячий бок залежи отходят многочисленные маломощные «апофизы». Но, если произвести правильную палинспастическую реконструкцию геологической структуры месторождения на период рудоотложения, то, окажется, что это никакие не «апофизы», а остатки рудоподводящих каналов.

По определению, верхушки рудоподводящих разломов не должны выходить выше кровли питаемых ими эксгаляционно-осадочных рудных тел. Кровля таких рудных тел должна быть «гладкой», а лежачий бок залежи, наоборот, может быть насыщен штокверковыми жильно-метасоматическими зонами минерализации.

По признаку присутствия рудоподводящих разломов в лежачем боку и отсутствия их в висячем боку современное струюурное положение 4-й залежи нужно считать опрокинутым.

Денудированный «кувшинообразный» экструзив. В нескольких разрезах скважинами и горными выработками (квершлагами и штреками) были вскрыты небольшие риолитовые интрузивы. По структурно-текстурным особенностям пород и по рвущим контактам этим интрузивам придавался статус субвулканических образований. Форма этих тел и их размеры известны плохо, так как они оконтурены только в единичных случаях. Наиболее полно был изучен один из субвулканов в 31-м геологическом разрезе. Здесь скважины вскрыли интрузивное тело, размеры которого по трем направлениям превышали 30*30x60 м. В интерпретации местных геологов разрез показан на рис. 3-а. Привлекает внимание необычная форма этого тела в разрезе - форма перевернутого «кувшина», горловина которого по прямой линии «срезается» рудным телом.

Мы знаем, что залежь находится в опрокинутом положении. Палинспастически развернем разрез в позицию, в которой он должен был бы находиться в период рудообразования (рис. З-б), «Кувшин» теперь развернулся своей горловиной вверх.

Приняв точку зрения, что это - экструзив, мы получаем возможность расшифровать череду событий, которая привела к образованию структуры, отображенной на рис. 3-в. Сначала сформировалась риолитовая толща эффузивных образований (лав, лавобрекчий, туфолав, туфов и, возможно, игнимбритов). Затем в эти эффузивы внедрились субвулканические риолитовые порфиры. Часть из них имела характер экструзивов, которые выйдя на поверхность морского дна, образовывали небольшого масштаба вулканические купола (рис. 3-в). Далее наступил довольно длительный период подводного размыва куполов и выравнивания морского дна (рис. 3-г). Когда морское дно было почти совсем выровнено, началось рудоотложение, которое происходило в несколько фаз.

Рис. 2. Палинспастическая реконструкции» центральной части 4-й залежи Белоусовского месторождения на период рудоотложения. а- схематический геологический план центральной части залежи в проекции на горизонтальную плоскость (на морское дно): 1-внешняя граница залежи; 2- Основной Продольный сброс - рудопитающая структура для Верхнего рудного тела; 3- Параллельный Продольный сброс - рудоподводящий канал при формировании Нижнего рудного тела; 4-проекция Нижнего рудного тела на горизонтальную плоскость; 5- проекция Верхнего рудного тела на горизонтальную плоскость; 6- проекция выхода экструзива риолитов под подошвой Нижнего рудного тела, б- разрез нижней части залежи на «момент» формирования эксгаляционно-осадочных руд Верхнего рудного тела: 7-эксгаляционно-осадочные руды (мощность преувеличина); 8- жильно-метасмоматическая сульфидная минерализация вдоль крутопадающих рудораспределяющих каналов (мощность преувеличена); 9- сланцы по риолитовым эффузивам; 10- околорудные измененные породы; 11- черные сланцы; 12- туфогенно-осадочная толща (туффиты, туфопесчаники, туфы, кремнистые породы); 13- разрез по линии А-В (профиль 35).

Рис. 3. Интерпретация разреза 31 Белоусовского месторождения: а- старая; б и в-промежуточные стадии палинспастической реконструкции разреза; г- новая.

Конседиментационные впадины. Горными выработками и наклонными подземными скважинами на изученном Центральном участке было встречено несколько впадин, заполненных рудой и околорудными породами, интерпретация геологической структуры которых почти однозначно указывает на конседиментационный характер их заполнения. В качестве примера рассмотрим фрагмент отрицательной структуры, вскрытой в профиле 32 (рис. 4). В соседнем разрезе (профиль 31) присутствует точно такая же структура. Напомним, что на рис. 4 фрагмент разреза палинспастически развернут в субгоризонтальное положение, существовавшее в период рудообразования. На рисунке показано как впадина конседиментационно заполнялась чередующимися эксгаляционно-осадочными породами (сейчас это - кварц-серицитовые и кремнистые породы) и рудными прослоями. Глубина впадины - 10 м, ширина - около 40 м, а протяженность оценивается в 150 м.

- В обоих разрезах зафиксировано по 4 рудных прослоя. 4-й (верхний) рудный слой

залегает субгоризонтально. В самом глубоком месте рудные прослои мощностью 0,2-1,5 м отделяются друг от друга слоями пустых вмещающих пород. На кругом борту впадины все 4 рудных прослоя сливаются в одно рудное тело мощностью 2,5 м. Разрез впадин по их мощности говорит о том, что процесс рудоотложения на морском дне, во-первых, был | прерывистым, и, во-вторых, в данном конкретном случае прерывался 4 раза, пока чередующиеся рудные слои и слои околорудных вмещающих пород не заполнили конседиментационную впадину (рис. 4). Вертикальное направление от почти горизонтальной плоской кровли впадины к вогнутой ее подошве (к днищу впадины), однозначно указывает на то, что осадки накапливались сверху вниз, а это свидетельствует о том, что мы имеем дело с прямым залеганием пород в период рудообразования, или то, что 4-я залежь в современном своем положении находится в опрокинутом залегании.

Цитологическая колонка пород 4-й залежи расчленяется обобщенно снизу-вверх (по стратиграфии) на четыре группы пород: 1) сильно измененные до фации зеленых сланцев горные породы, развитые по риолитовым эффузивам (мощность больше 50 м); 2) рудоносная зона (руды и кварц-серицитовые породы - мощность 10-15 м); 3) кварц-серицитовые породы нередко с хлоритом и карбонатами (мощность 12-15 м); 4) вулканогенно-осадочные, относительно слабо измененные горные породы (туффиты, туфопесчаники, туфоалевролиты, кремнистые породы - мощность 30-40 м). Если принимать точку зрения о прямом характере

залегания 4-й залежи, как это считалось ранее, то последовательность горных пород в разрезе выглядела бы довольно странно: внизу относительно слабо измененные туффогенно-осадочные породы; выше кварц-хлорит-серцитовые метасоматиты; далее — рудная зона и венчают разрез сильно измененные породы (до фации зеленых сланцев), развитые по риолитовым эффузивам.

Получается, что сильнее всего измененные породы оказываются над рудой, а несравненно менее измененные, легко диагностируемые породы оказываются в подрудной зоне. Первый вариант трактовки литологической колонки кажется нам более логичным, более убедительным. Поэтому мы считаем, что: 1) 4-я залежь находится в опрокинутом залегании; 2) последовательность горных пород в литологической колонке может использоваться в качестве дополнительного аргумента в пользу прямого или опрокинутого залегания изучаемого участка земных недр. Глава 5. ТРЁХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 4-Й ЗАЛЕЖИ

Трехмерная модель месторождений полезных ископаемых (дальше для краткости 30-модель) позволяет представить геологическую структуру месторождения самым наглядным образом. Это касается не только объемного облика рудного объекта, но и возможности рассматривать его под разными ракурсами при разном освещении. Готовую модель можно разрезать в любом направлении, построить разные блок-диаграммы в разных системах координат и в разных геометрических проекциях. В главе на примере 4-й залежи очень кратко рассмотрены самые важные шаги при создании ЗО-модели.

Сначала нам пришлось ввести новую систему координат. Затем прошел этап оцифровки по планам и разрезам координат устьев всех горных выработок и подземных буровых скважин. Кроме того в компьютер вводились результаты опробования и замеры инклинометрии буровых скважин. Тем самым была создана база геологических и геохимических данных по 4-й залежи. Компьютерным моделированием была охвачена V* часть залежи — 1600 м по простиранию по данным разведай 84-88 годов горными выработками (штреками и квершлагами глубоких от 8-го до 11-го горизонтов) и веерами подземных наклонных скважин в 17 вертикальных разрезах. В каждом разрезе было зафиксировано от 6 до 13 пересечений рудных тел 4-й залежи буровыми скважинами и квершлагами (всего 197 пересечений). Из всех скважин отбирались керновые пробы, а из горных выработок бороздовые пробы. Все пробы анализировались на содержания основных полезных компонентов руд Си, РЬ и Та. Всего в наших исследованиях использовались данные по 862 пробам.

Каркасные модели. Затем в каждом разрезе строились стринги - контуры всех геологических тел. Серия стрингов, относящихся к одному геологическому телу, образует основу

I каркаса или каркасной модели геологического тела Для большей наглядности на каркас «натягивают» оболочку и получают сплошную каркасную модель геологического тела (рис 5).

Блочное моделирование. Моделируемое пространство недр можно разбить на микроблоки. Каждому блоку можно приписать ту горную породу, которая обнаружится в

I центре блока. Это и будет простейшая блочная модель месторождения. Обычно создают блочные модели не всего месторождения, а только его рудной части - блочные модели рудных тел. На размер блока влияют: геологические причины, горные условия, особенности технологии обогащения, имеющиеся добычное и транспортное оборудование. В связи с учетом средней мощности рудных тел, размер блоков был выбран равным 3x3x2 м.

Построение блочной модели начинается с создания пустой блочной модели. Под термином «пустая модель» понимается пространство, заполненное блоками заданного размера. Перед созданием пустой блочной модели, необходимо задать границы прямоугольного параллелепипеда, полностью вмещающего моделируемое рудное тело.

После создания пустой блочной модели ищутся блоки, пересекающиеся с каркасом соответствующего рудного тела. Только эти блоки оставляются в модели, а остальные

«выбрасываются». Оставшаяся модель будет содержать только те блоки, которые будут использоваться при интерполировании содержаний полезных ископаемых. Далее одним из методов интерполяции (мы использовали метод обратных расстояний) для каждого блока определяются значения интересующих нас параметров рудных тел - обычно это содержания полезных компонентов, но могут быть и другие показатели (объемный вес руды, какие-то статистические характеристики, геохимические коэффициенты и т.п.). На рисунке 6 показаны блочные модели по распределению содержаний меди в Нижнем и Верхнем рудном теле.

Полная блочная модель рудного тела - это довольно сложная конструкция, которая выступает «в двух ипостасях». С одной стороны, это - громадная таблица.. С другой стороны, это - ЗБ-модели на экране дисплея или 2Б-изображения на бумажных носителях или на киноэкране при демонстрации модели на презентациях. Дня каждого рудного тела в компьютере хранится отдельная блочная модель-матрица. Например, модель Нижнего рудного тела 4-й залежи имеет 5952 блоков и представляет собой таблицу длиной в 5952 строки, а Верхнего - таблицу длиной в 15486 строк. Но и столбцов в этих таблицах набирается немало. В кавдой из таблиц 31 столбец. 10 из них - дежурные (координаты блоков и т.п.), а остальные столбцы визуализируются путем строительства ЗО-моделей -карт содержаний и отношений. В последнем столбце приведены расчетные стоимости каждого блока по ценам Лондонской биржи металлов на 10 января 2011 года. Это сумма стоимости меди, свинца и цинка в недрах без учета затрат на добычу, транспортировку и переработку. Всего было построено более 50 карт на основе ЗБ-блочных моделей. Глава 6. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ГЕОХИМИИ РУД 4-Й ЗАЛЕЖИ БЕЛОУСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Приступая к изучению геохимии руд, мы располагали результатами анализа 862 рядовых керновых и бороздовых проб, длина которых в среднем была близка 1 м. Все пробы анализировались на содержания основных полезных компонентов руд Си, РЬ и Хп. Ранее (до 1988 г) в рудах учитывались содержание и запасы следующих попутных полезных компонентов: золото, серебро, кадмий, висмут, селен, теллур, индий, таллий, бариг.сера общая. Содержание попутных компонентов определяется по данным групповых проб. К сожалению, мы такими сведениями не располагали.

В исследовательские статистические выборки попадали только пробы, отвечавшие по содержанию металлов принятым кондициям [Картушин и др., 1990], по которым минимальное промышленное содержание условного цинка в подсчетном блоке принято равным 3%. Коэффициенты для перевода в условный цинк приняты: для Си - 1,1; для РЬ -

(б)

рис. 6. Распределение содержаний Си в: а- Нижнем; б- Верхнем рудном теле

1,1; для Zn - 1,0. При таких переводных коэффициентах без заметной утраты точности условный цинк можно заменить суммарным содержанием металлов Си + Pb + Zn. Что мы и делали для упрощения расчетов в своей работе. Если суммарное содержание Cu+Pb+Zn оказывалось равно или больше 3%, то проба попадала в статистическую выборку. Проб, отвечающих этому условию оказалось 348. Так как наши интересы были сосредоточены на двух промышленных рудных телах эксгаляционно-осадочных руд - Нижнем и Верхнем, то, в конце концов, в нашем распоряжении оказалось две выборки: для Нижнего рудного тела-75 проб; для Верхнего рудного тела - 150 проб. Для исследований обеих выборок использовались следующие процедуры из пакета программ Statistica-б: описательная статистика; построение гистограмм; построение точечных графиков зависимости; расчет и построение матриц графиков; корреляционный анализ; регрессионный анализ; кластерный анализ (построение дендрограмм, метод К-средних). С помощью пакета прикладных программ MicroMine эти же данные были визуализированы в ЗО-пространстве в виде каркасных и блочных моделей и тройных (треугольных) диаграмм. Результаты проведенных работ позволили сделать ряд статистических заключений, некоторые из которых выливаются в важные геолого-геохимические выводы, в частности, по латеральной и вертикальной (по мощности залежи) зональности.

Статистическое заключение, В залежи существуют две статистические популяции -одна из них (в чистом виде) отвечает Нижнему рудному телу, а другая Верхнему рудному телу. Первый тип руд отличается сравнительно высоким содержанием Zn- 11,28%, средним - РЬ - 2,9% и низким - Си - 0,65%. Характернейшая геохимическая черта популяции -относительно тесная положительная корреляция Си с РЬ и, одновременно, с Zn. На точечных диаграммах зависимости РЪ-Cu и Zn-Cu для Нижнего рудного тела ясно видна компактная группа точек, в которой содержание Си не превышает 2%. Коэффициенты корреляции, рассчитанные для этих групп точек равны: грьси = +0,53 и /^„-Си = +0,57. Второй тип руд отличается средним содержанием Zn - 6,59%, сравнительно высоким - Си - 4,03% и низким - РЬ - 1,38%. Характерная геохимическая черта популяции - отсутствие значимой корреляции Си с РЬ и с Zn: грьса = -0,19 и rzn-Cu = +0,08. И в Нижнем (грь-zn = +0,9) и в Верхнем (грьгч = +0,78) рудных телах корреляционные связи между РЬ н Zn высокие и положительные.

На точечных диаграммах зависимости для Нижнего рудного тела компактная группа точек окружена разреженным облаком точек, которые выглядят инородными и больше похожи на руды, обогащенные медью, то есть на руды из Верхнего рудного тела. Мы считаем, что так оно и есть. Когда формировалось Верхнее рудное тело, рудоносные растворы просачивались через нижележащее Нижнее рудное тело и местами формировали

«смешанные руды», несущие на себе черты обоих типов руд. Таких проб оказалось 26 из 75. Казалось бы, присутствие двух статистических популяций (распределений) не страшное явление. Но это не так. Две популяции резко повышают уровень неоднородности исследуемой совокупности и приводят к практической невозможности построения разумных вариограмм и, как следствие, к невозможности использования геостатистики для подсчета запасов. В конце концов, нам пришлось вместо кригинга для оценки содержаний полезных компонентов использовать более простой способ интерполяции - «метод обратных расстояний в степени», который не требует соблюдения строгих статистических ограничений.

Посчитанные по этому способу карты на основе блочных ЗБ-моделей иллюстрируют данную главу. Здесь фигурируют карты распределения всех металлов: Си, РЬ, 7л и их отношений: Си/РЬ; Си/7л; ¥Ы7л для каждого рудного тела в отдельности. Изучение каждой карты порознь и сравнение их друг с другом показало, что никаких явных закономерностей, то есть латеральной зональности в распределении содержаний и отношений нет. Все, что можно сказать, это то, что корреляция РЬ и 7л очевидна при сравнении их карт друг с другом: совпадают минимумы и максимумы, узоры изолиний. Распределения содержаний Си, с одной стороны, и РЬ, или 7л, с другой - скорее всего, независимы друг от друга. Полученное числовое значение значимой корреляции между этими элементами в Нижнем рудном теле визуально не просматривается

Геолого-геохимический вывод: По мощности 4-й залежи от ее подошвы к кровле свинцово-цинковые руды сменяются медно-цинковыми (и цинково-медными) (рис.7). Интересно, что такая же схема зональности была ранее установлена для 5-й залежи [Попов и др., 1995], которая также как и 4-я залежь, локализована в опрокинутом крыле антиформной складки.

Глава 7. ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО УЧАСТКА 4-Й ЗАЛЕЖИ

В начале главы обсуждаются геологические и геохимичские особенности месторождения, которые перерастают в причины, осложняющие использование геостатистических методов подсчета запасов, в частности, они приводят к неустойчивости поведения вариограмм. Среди этих факторов: особенности оконтуривания рудных тел и каркасных моделей; трудности с заданием ориентировки поискового эллипса; присутствие двух статистических популяций в выборках; постоянно меняющиеся углы пересечения скважин с рудными телами; небольшие размеры зоны доверия при расчете вариограмм. Построение «поверхности вариограмм» выявило неожиданный парадокс - геологическая структура залежи явно анизотропна (форма залежи - лента), а геохимическое поле залежи

оказывается изотропным. Этот факт резко упрощает построение и интерпретацию вариограмм, а также значительно снижает затраты времени на кригинговую интерполяцию содержаний в блоках. Если бы структура геохимического поля оказалась анизотропной, то, вряд ли, автор диссертации рискнул бы довести подсчет запасов до конца - пришлось бы преодолевать слишком много трудностей. А так, воспользовавшись изотропностью (однородностью) геохимического поля, нам удалось объединить все пробы в одну выборку. После чего вариограммы стали устойчивыми и неплохо интерпретируемыми.

Далее в главе приводятся кригинговые оценки содержаний металлов и показывается, что, действительно, выгода от применения геостатистики заключается в том, чт кригинговые оценки являются оценками с минимальной дисперсией.

В заключении главы приводятся 4 сводные таблицы с результатами подсчета запасо каждого металла в отдельности и все их вместе в виде суммы Си+РЬ+2п. По своим запас, изученный участок эквивалентен небольшому месторождению полиметаллических руд.

Заключение

Пакеты прикладных программ по трехмерному моделированию месторождени полезных ископаемых, в частности МкгоМше, специально созданы для компьютерно обработки огромных объемов геологоразведочной информации. Я приобрел навыки работы этим комплексом программ научился создавать разные модели — и каркасные, и блочные.

26

их помощью с разной степенью детальности я смог изучить характерные черты геологического строения месторождения. Оказалось, что существенно более плотная густота разведочной сети на стадии эксплуатационной разведки позволила по-новому взглянуть на существующие факты, дать их другую интерпретацию. Например, я убежден в правильности наших аргументов в пользу опрокинутого залегания залежи №4.

Появившиеся геологические идеи и новая интерпретация геологической структуры месторождения возрождают надежду на то, что не все еще его участки разведаны с подобающей тщательностью, что не все его «закоулки», изучены с надлежащей густотой разведочной сети. Это позволяет высказать общие рекомендации по поискам и разведке еще не достаточно исследованных на флангах и на глубине рудных тел. Результаты исследований важны не только для Белоусовского месторождения. Они необходимы для ревизии запасов руд на всех подобных по геолого-генетичесхим особенностям месторождениях в фанерозойских мобильных поясах, подобных мобильной Иртышской зоне.

1. Лотфи Бахш А. Трёхмерная модель 4-й рудной залежи Белоусовского месторождения (Рудный Алтай) // Планета Земля: актуальные вопросы геологии глазами молодых ученых и студентов. Материалы российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной «Году Планеты Земля» - М.: Изд-во МГУ, 2009. Том 1. с. 63-66

2. Лотфи Бахш А. Геохимическая зональность 4-й рудной залежи Белоусовского месторождения (Рудный Алтай) // Материалы докладов XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» - М.: МАКС Пресс,

3. Шатагин H.H., Лотфи Бахш А. Новая трактовка геологической структуры 4-й залежи Белоусовского колчеданно-полиметалического месторождения (Рудный Алтай). Тезисы докладов Международной конференции «Ломоносовские чтения - 2010 г.» http^/geo.web.ru/db/msg.htoJ?mid=n84915&uri=43Jitml

4. Лотфи Бахш А., Шатагин H.H. Новый взгляд на геологическую структуру четвертой залежи Белоусовского колчеданяо-полиметаллического месторождения (Рудный Алтай). Международная научно-практическая конференция по геологии, поискам и разведке полезных ископаемых, минерагении, посвященная 80-летию Заслуженного геолога РСФСР, профессора, академика Междунардной академии минеральных ресурсов H.H. Трофимова (17-18 февраля 2011). С.64.

5. Шатагин H.H., Лотфи Бахш А. Геохимическая зональность по мощности четвертой залежи Белоусовского колчеданно-полиметаллнческого месторождения (Рудный Алтай). Вестннк Московского университета. Сер.4. Геология. 2011. №2.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

2009. с. 4.

Подписано к печати 22.03.11 Тираж 100 экз. Заказ 40 Отпечатано в отделе оперативной печати физического факультета МГУ

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Лотфи Бахш Али

Введение.

Глава 1.

КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЕОЛОГИИ И МЕТАЛЛОГЕНИИ РУДНОАЛТАЙ С КОГО

ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОЯСА

§1.1. Геологические границы и структурно-формационное районирование.

§ 1.2. Металлогенические особенности.

Глава 2.

ГЕОЛОГИЯ ПРИИРТЫШСКОГО РУДНОГО РАЙОНА

§ 2.1. Положение района в региональных структурах.

§ 2.2. Тектонические структуры Прииртышского рудного района.

§ 2.3. Рудоносная формация Прииртышского рудного района.

§ 2.4. Интрузивные обрааоваиия Прииртышского рудного района.

§ 2.5. Брезовско-Белоусовское рудное поле.

Глава 3.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ БЕЛОУСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

§ 3.1. Положение месторождения в региональных структурах.

§ 3.2. Стратиграфия.

§ 3.3. Магматизм.

§ 3.4. Околорудные изменения пород.

§ 3.5. Структура.

§ 3.6. Морфология и условия размещения рудных залежей.

§ 3.7. Краткая характеристика рудных залежей.

§ 3.8. Типы руд, их минеральный и химический составы.

§ 3.9. Рудная зональность.

§ 3.10. История формирования геологической структуры месторождени.

Глава 4.

ЧЕТВЕРТАЯ ЗАЛЕЖЬ БЕЛОУСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

§ 4.1. Современная гелогическая структура 4-й залежи.

§ 4.2. Генетические типы руд 4-й залежи.

§ 4.3. палинспастические реконструкции и их ограниченность.

§ 4.4. Преобразование координатной системы.

§ 4.5. Признаки опрокинутого залегания 4-й залежи.

§ 4.5.1. Существование антиформнай складки на месторождении.

§ 4.5.2. Рудоподводящие каналы (разломы).

§ 4.5.3. Денудированный «кувшинообразный» экструзив.

§ 4.5.4. Конседиментационные впадины.

§ 4.5.5. Цитологическая колонка 4-й залежи.

Глава 5.

ТРЁХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 4-Й ЗАЛЕЖИ БЕЛОУСОВСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

§5.1. Исходные данные.

§5.2. Каркасная модель рудных тел.

§ 5.3. блочное моделирование.

§ 5.4. Полная блочная модель рудного тела.

§5.5. Примеры блочных моделей.

§ 5.6. Карты количеств расчетных точек.

§ 5.7. Факторная блочная модель.

Глава 6.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ГЕОХИМИИ РУД 4-Й ЗАЛЕЖИ БЕЛОУСОВСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

§6.1. Исходные данные.

§ 6.2. Статистические методы.

§ 6.3. Статистическая неоднородность исходных выборок.

§ 6.4. Две популяции и вариограммы.

§ 6.5. О латеральной зональности.

§ 6.6. О геохимической зональности по мощности 4-й залежи.

Глава 7.

ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО УЧАСТКА 4-Й ЗАЛЕЖИ

§ 7.1. Особенности оконтуривания каркасных моделей.

§ 7.2. О поисковом эллипсе при построении вариогррамм.

§ 7.3. О двух популяциях оруденения.

§ 7.4. Об углах пересечения скважин с рудными телами.

§ 7.5. О размере зоны доверия.

§ 7.6. Об анизотропии залежи.

§ 7.7. Об объеме выборки для построения вариограмм.

§ 7.8. Кригинговые оценки содержаний Верхнего рудного тела центральной части 4-й залежи.

§ 7.9. Подсчет запасов Верхнего рудного тела центральной части 4-й залежи.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Особенности геологического строения Белоусовского колчеданно-полиметаллического месторождения (Восточный Казахстан) по результатам трехмерного компьютерного моделирования"

Белоусовское колчеданно-полиметаллическое месторождение расположено на юго-востоке Березовско-Белоусовского рудного поля в области сопряжения северо-восточного крыла Иртышского антиклинория и Иртышской зоны смятия и приурочено к сложной складчатой структуре, ограниченной с северо-востока Главным, а с юго-запада Краевым Иртышским разломами, являющимися ветвями Иртышского глубинного шва подкорового заложения. Оно было открыто бергайером В. Белоусовым по старым чудским выработкам в 1797 году. Разработка месторождения была организована «Кабинетом» в районе горы Рудничной и продолжалась до 1877 года. Из архивных данных известно, что за этот период было добыто 5797913 пудов (92,8 тыс.т) богатой окисленной руды, из которой выплавлено 370177 пудов (5923 тонн) меди.

С 1877 года «Кабинет» не счел выгодным дальнейшую разработку месторождения, требовавшую значительных капиталовложений на углубку рудника, организацию водоотлива, строительства обогатительной фабрики для сложных полиметалличесих сульфидных руд и рудник был зотоплен. В 1915 году месторождение было сдано в концессию Русской Горно-промышленной корпорации. Концессионерами рудник был восстановлен, произведено опробование старых горных выработок, пробурено 16 рвзведочных скважин.

В 1925-30 г.г. месторождение эксплуатировалось концессией «Лена-Голдфильдс». Разведочные и эксплуатационные работы проводились нерегулярно, эпизодически. В 1930 году рудник перешел в ведение советских хозяйственных органов. С этого времени начались регулярные поисковые и разведочные работы в окрестностях известной залежи, в результате которых была полностью оконтурена залежь № 1 и открыта Западная залежь (№ 2). На базе запасов этих двух залежей был построен новый рудник. Залежи являлись обьектами добычи руды до 1959 года. В связи со значительным ростом производительности рудника разведанные запасы по залежам № 1 и № 2 стали быстро погашаться и возникла необходимость возобновления геологоразведочных работ.

В течение 1952 - 1956 гг. в результате работ, проведенных геологами треста «Алтайцветметразведка» под руководством М.И. Дробышевского были открыты нижезалегающие залежи № 3, 4, 5 и 6. В 1958 - 1963 гг. вся территория района была закартирована Алтайской геологосъемочной экспедицией и составлены карты средне- и крупномасштабного прогноза эндогенного оруденения [Иванкин, Воробьев, Кузебный, Стучевский и др. 1966]. Дальнейшие поисково - разведочные работы 60-Х годов, проведенные партиями Березовской экспедиции и Белоусовской ГРП привели к открытию залежей № 7, 8,9 и 10.

Наиболее крупной и богатой частью месторождения являлась залежь 5, а самой бедной - залежь 3. Максимальной производительности рудник достигал в 1976 году, когда добывалось 820,8 тыс.т руды в год.

Настоящая работа посвящена изучению геологической структуры 4-й залежи Белоусовского месторождения по результатам трехмерного компьютерного моделирования. Исследования были направлены на решение следующих вопросов: 1) структурное взаимоотношение 4-й залежи с общей структурой месторождения; 2) латеральное и вертикальное пространственное распределение содержаний основных металлов; 3) изучение статистических и геостатистических параметров руд; 4) подсчет запасов металлов на подробно исследованном участке.

Для решения указанных задач использовался исходный материал по данным разведки 84 - 88 годов горными выработками (штреками и квершлагами глубоких 8-го -11-го горизонтов) и веерами подземных наклонных скважин в 17 вертикальных разрезах протяженностью 960 м. Из всех скважин отбирались керновые пробы, а из горных выработок бороздовые пробы. Все пробы анализировались на содержания основных полезных компонентов руд Си, РЬ и Zn. Всего в наших исследованиях использовались данные 862 пробы.

В качестве основного программного комплекса использовалась интегрированная система MicroMine. В качестве подсобных программ широко использовались Statistica, Excel и др.

Задачи подсчета запасов сейчас не актуальны и имеют чисто академический интерес, так как 4-й залежь в начале 90-х годов была частично отработана, а частично заброшена неотработанной.

Основные положения диссертационной работы докладывались: на Российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Планета Земля: актуальные вопросы геологии глазами молодых ученых и студентов» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2009); на XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2009); на научной конференции «Ломоносовкие чтения» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2010); на Международной научно-практической конференции по геологии, поискам и разведке полезных ископаемых, минерагении, посвященная 80-летию Заслуженного геолога РСФСР, профессора, академика Междунардной академии минеральных ресурсов H.H. Трофимова (февраль 2011); на XVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

JIomohocob-2011» в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова (апрель 2011);

Диссертация выполнена на кафедре геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых геологического факультета под руководством кандидата геолого-минералогических наук H.H. Шаталина. За консультации и внимание автор горячо благодарен заведующему кафедрой профессору В.И. Старостину. Особую признательность за постоянное внимание, требовательность и помощь в работе автор выражает своему научному руководителю H.H. Шатагину. Автор глубоко благодарен Г.И. Радченко за предоставление текстовых и графических материалов по Белоусовскому месторождению.

Работа состоит из «Введения», 7 глав и «Заключения», содержит 152 страницы, 13 таблиц, 80 иллюстраций и список литературы из 42 наименований. Текст напечатан с полуторным интервалом. «Чистого» текста без таблиц и «врезных» иллюстраций насчитывается 89 страниц.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Лотфи Бахш Али

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Объясняя мне тематику предстоящей диссертационной работы, заведующий кафедрой геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых В.И. Старостин говорил мне: что объектом изучения будет одно из крупнейших колчеданно-полиметаллических месторождений Евроазии — Белоусовское месторождение; что, благодаря этому, я познакомлюсь с Рудным Алтаем - уникальной рудной провинцией мира; что еще никто не обрабатывал богатейший цифровой материал по детальной подземной эксплуатационной разведке значительной части месторождения; что на кафедре есть пакеты прикладных программ по трехмерному моделированию месторождений полезных ископаемых, которые специально созданы для компьютерной обработки таких огромных объемов геологоразведочной информации; и что на этом пути меня ждут и маленькие, и большие открытия. И, действительно, так все и произошло.

Пакеты прикладных программ по трехмерному моделированию месторождений полезных ископаемых, в частности МюгоМте, специально созданы для компьютерной обработки огромных объемов геологоразведочной информации. Я приобрел навыки работы с этим комплексом программ научился создавать разные модели - и каркасные, и блочные. С их помощью с разной степенью детальности я смог изучить характерные черты геологического строения месторождения. Оказалось, что существенно более плотная густота разведочной сети на стадии эксплуатационной разведки позволила по-новому взглянуть на существующие факты, дать их другую интерпретацию. Например, я убежден в правильности наших аргументов в пользу опрокинутого залегания залежи №4.

Появившиеся геологические идеи и новая интерпретация геологической структуры месторождения возрождают надежду на то, что не все еще его участки разведаны с подобающей тщательностью, что не все его «закоулки», изучены с надлежащей густотой разведочной сети. Это позволяет высказать общие рекомендации по поискам и разведке еще не достаточно исследованных на флангах и на глубине рудных тел. Результаты исследований важны не только для Белоусовского месторождения. Они необходимы для ревизии запасов руд на всех подобных по геолого-генетическим особенностям месторождениях в фанерозойских мобильных поясах, подобных мобильной Иртышской зоне.

В общем, и в целом я очень доволен временем, проведенном в аспирантуре. Я начал чувствовать себя настоящим геологом!

За это автор глубоко благодарен Г.И. Радченко за предоставление текстовых и графических материалов по Белоусовскому месторождению. Автор признателен заведующему кафедрой В.И. Старостину за постоянное внимание к работе. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю H.H. Шатагину за неустанную помощь в работе, а также за помощь в освоении таких программ, как MicroMine и Statistica.