Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимические критерии и ... алмазоносных кимберлитов (на примере Архангельской кимберлитовой провинции)

ВАК РФ 04.00.13, Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геохимические критерии и ... алмазоносных кимберлитов (на примере Архангельской кимберлитовой провинции)"



С&>

КШИТЕТ^^ГЕОЛОШИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ

tИСП^Ь&ВАНИЮ НЕДР НАУК

ССИШЮЙ ФЕДЕРАЦИИ

V

Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов

ГП "Архангельскгеология"

На правах рукопг, л

ГЛАВАТСШ. Сергей Петрович

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ И МГ" У-;

АЛМАЗОНОСНЫХ КИМБЕРЛИТОВ

(на примера Архангельской кимберг- звой провинции)

Специальность: 04-.00.I3 - геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в ГП "Архангельскгеология" и Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ЙМГРЭ).

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Е. И. Филатов

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В.М.Питулько;

кандидат геолого-минералогических наук А.А.Головин

Ведущее предприятие: Кафедра полезных ископаемых и методики их разведки Российского университета дружбы народов

Защита диссертации состоится ^Х^ГЗс С^1 1993 г.

на заседании специализированного Совета Д 071.09.01 в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов по адресу: 121357 г.Москва, ул.Верасаева, 15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМГРЗ

Автореферат разослан ■> (.0 ^Х' 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

В. А.Лагейдо

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теш. В последнее время снизилась эффективность применения геофизических методов, являющихся ведущими при поисках кимберлитовых тел в Архангельской провинции. Если на начальной стадии работ процент обнаружения трубок взрыва геофизическими методами колебался в пределах 8,0-15,8$, то сейчас он составляет всего 1,5% и менее. Ведущим методом при этом являлся метод магниторазведки. Практикой же поисковых работ в провинции доказано, что алмазоноснне кимберлитовые тела обычно слабо- или немагнитные. При этом повышенной намагниченностью характеризуется обычно верхняя кратерная часть кимберлитового тела. Применение магниторазведки в пределах поля развития протерозойских пород (площади со значительным уровнем эрозионного среза кимберлитовых тел) является малоэффективным. Особенности геологических разрезов вмещающих толщ (преобладание аргиллитов и алевролитов западных разрезов и резкое увеличение мощности перекрывающих отложений восточных разрезов провинции) не позволяют однозначно локализовать электроразведочными методами кимберлитовые тела, которые к тому же являются и высокозатратными и энергоемкими.

Все вышеизложенное определяет необходимость повншения эффективности работ путем привлечения новых поисковых методов. В связи с этим результаты изучения геохимических поисковых признаков продуктов кимберлитового магматизма различных таксонов, особенностей йроявлеяия их в различных биокосных системах имеют важное значение для разработки рационального комплекса методов поисков кимберлитовнх тел, а в конечном результате - повышение эффективности 1РР в провинции.

Цель работы - совершенствование существующих и разработка новых геохимических критериев прогноза и поисков проявлений кимберлитового магматизма в природных условиях Архангельской провинции, разработка рационального комплекса поисковых геохимических методов.

Основные задачи исследований: I) ландшафтно-геохимическое районирование провинции; 2) изучение геохимической специализации разновидности кимберлитов, вмещающих и перекрывающих их пород; 3) выявление и изучение геохимических поисковых признаков проявлений кимберлитового магматизма; 4) разработка рационального комплекса поисковых геохимических методов в условиях Архангельской кимберли-товой провинции на различных стадиях геологоразведочного процесса.

Методика исследований и Фактический материал. В основу работы положены результаты полевых, лабораторных и камеральных- исследований автора в период 1979-1992 гг. полученные при выполнении опыт— но-методических, поисковых и тематических исследований, проводимых автором в составе Центральной геохимической партии ПГО "Архангель-скгеология" и направленных на разработку рационального комплекса методов геохимических поисков кимберлитовых тел.

Поставленные задачи были решены с широким привлечением математических методов с использованием ЭВМ. При изучении геохимических признаков продуктов кимберлитового мапиатизма широко использовался ландшафтно-геохимический метод.

Основными объектами исследований послужили отдельные кимберлитовые тела (22 шт.), кимберлитовые участки (5 шт.) и один кимберлит овый узел.

Использованные информационные массивы включают 6529 проб коренных пород, 34605 проб рыхлых отложений, 2243 гидрохимических проб, 27367 биогеохимических проб (всего свыше 977000 элементно— определений).

Защищаемые положения.

1. Архангельская кимберлитовая провинция включает 15 районов с разнообразными условиями ведения геохимических работ. Основными объектами изучения в них являются эндогенные и экзогенные солевые ореолы и потоки рассеяния элементов-индикаторов кимберлитовых полей, узлов и трубок.

2. Кимберлитовые разновидности, карбокатно-терригенные отложения, вмещавшие и перекрывающие кимберлиты, характеризуются специфичным микрокомпонентным составом, обусловленным как собственно проявлениями кимберлитового магматизма (обогащение ш, со, сг, Мп и другими элементами), гак и сопутствующими вторичными процессами

(самопитизация, гидротермальная проработка пород).

3. Ореолы кимберлитовых полей, узлов и трубок обладают сквозными чертами сходства, обусловленного единством геологической позиции их проявления и структуры геохимического поля.

Кимберлитовые поля и узлы сопровождаются потоками рассеяния, лит о химиче скими и биогеохимическими аномальными зонами элементов-индикаторов кимберлитового магматизма.

Кимберлитовые тела фиксируются эндо- и экзогенными ореолами и потоками рассеяния широкого круга элементов-индикаторов ( т,со, Сг , 1ш, V, ва, ¿п, ръ, си и другие), образующих сложную пространственно и генетически связанную аномальную зону. Среда экзогенных ореолов наибольшее поисковое значение имеют оторванные наложенные вторичные ореолы рассеяния. 4

4, Генетическое единство проявлений кимберлитового магматизма различного иерархического уровня и их геологических поисковых признаков позволили разработать на основе системного анализа рациональный комплекс методов геохимических поисков триады кимберлито-вое поле - кимберлитовый узел - кимберлитовое тело.

Рациональный комплекс геохимических методов поисков кимберлитовых тел в условиях Архангельской провинции сводится:

а) для выявления кимберлитовых полей: литохимический метод поисков по потокам рассеяния; биогеохимический метод поисков;

б) для выявления кимберлитовых узлов: литохимические метода поисков по вторичным ореолам и потокам рассеяния; биогеохимический метод поисков;

в) для выявления кимберлитовых тел: литохимический метод поисков по вторичннм ореолам рассеяния; биогеохимический метод поисков; литохимический метод поисков по первичным ореолам.

Научная новизна работы. Впервые дается единое системное освещение проблемы геохимических поисков кимберлитовых тел, начиная с региональных и завершая поисково-оценочщми работами. Разработаны общие принципы и методика геохимических поисков кимберлитовых тел в условиях широкого развития мощных аллохтонных отложений.

В результате проведенных исследований: I) выполнено ландшафт-но-геохимическое районирование провинции; 2 ) установлен типоморф-ный комплекс элементов-индикаторов геохимических ореолов и потоков проявлений кимберлитового магматизма; 3) оценены особенности проявления геохимических поисковых признаков в природных условиях Архангельской провинции, определены их параметры; 4) создана геолого-геохимическая модель кимберлитового тела; 5) разработан рациональный комплекс методов геохимических поисков проявлений ким-берлитового магматизма различных иерархических уровней; 6) выделены перспективные участки для проведения дальнейших поисковых работ.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования разработанных геохимических критериев, методики поисков на различных стадиях геологоразведочных работ в природных условиях Архангельской провинции.

В результате исследований значительно расширены области эффективного ведения геохимических поисков. Применение предлагаемого комплекса поисков в ряде районов Архангельской провинции позволило выявить перспективные участки, выполнить олоискование закрытых гою-щадей. Результаты работы используются ГП ^Архангельскгеология" при геологосъемочных и поисковых работах.

Основные результаты исследований вопиго в состав прогнозно-по-

искового комплекса на алмазы, утвержденного на НТС ПРО "Архангель-скгеолопш".

Апробация работы. Основные результаты исследований опубликованы в 6 печатных и 26 рукописных работах, докладывались на П Всесоюзном совещании "Теория и практика геохимических поисков в современных условиях" (Ужгород, 1988), на Всесоюзной геологической конференции "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейского Северо-Востока" (Сыктывкар, 1988), на рабочем совещании "Анализ эффективности геохимических работ при поисках кимберлитовых тел в закрытых районах" (п.Айхал, 1988), на ряде Координационных советов, проведенных в г.Архангельске. Результаты работ неоднократно докладывались Научно-техническому совету ПГО "Архангельскгеология".

Объем работ. Диссертация объемов 230 страниц машинописного текста, включая таблицы и иллюстрации, состоит из введения,четырех глав,, заключения и списка использованной литературы, содержащего 108 наименований.

Основные разделы работы неоднократно обсуждались с доктором геол.-мин. наук В.В.Добровольским. Особую благодарность выражает автор своему научному руководителю, доктору г.м.н. Е.И.Филатову, оказавшему активную поддержку преда кекному направлению работ и внесшему ряд рекомендаций в ходе работы. Автор также выражает благодарность сотрудникам Центральной геохимической партии ГП "Архангельскгеология" Н.Г.Гуляевой, Е.И.Кузнецовой, Н.А.Шадрину , Е.А.Потаниной, материалы работ которых были частично использованы; сотруднику ИМГРЭ И.А.Морозовой за консультации по вопросам ланд-шафгно-геохимического районирования.

ГЛАВА I. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ЛАВДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВЕДЕНИЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ РАБОТ В АРХАНГЕЛЬСКОЙ КИМБЕРЛИТОВОЙ ПРОВИНЦИИ

I.I. Геологические условия

В тектоническом плане регион расположен в северо-западной части Мезенской синеклизы, являющейся одной из крупнейших структур Русской плиты. В геологическом разрезе провинции выделяется два структурных этажа: кристаллический фундамент, представленный образованиями беломорского комплекса архея, и осадочный чехол, сложенный преимущественно терркгенными толщами верхнего протерозоя и терригенно-карбонатными отложениями палеозоя и кайнозоя.

Магматические образования представлены зимнеберешш щелочно-ультраосновным и полтозерским основным комплексом. Зшнебережшй комплекс сложен интрузивными и эксплозивными фациями пород кимберлитовой формации, среди которых выделяются кимберлиты и пикриты, образующие единый непрерывный ряд. Они слагают трубки взрыва и силлы. Полтозерский комплекс основных пород относится к базальт-долеритовой формации. Они представлены туфобрекчиями и туфами базальтов, выполняющими трубки взрыва. Полтозерский комплекс имеет родственные черты с зимнебережным, выражающиеся в наличии в туфо-брекчиях минералов-спутников алмазов.

Важную роль в изучении геологии и алмазоносностл Архангельс— кой кимберлитовой провинции сыграли исследования, выполненные сотрудниками ГП "Архангельскгеология" (Станковский и др., 1980; Вери-чев и др., 1984а, 19846, 1985; Мияскин и др., 1983; Ларченко,1990; Роин и др., 1988; Шадрин, 1990), ШГРЭ (Федотова, Бадалов), ВСЕГЕИ (Питулько), ЦНИГРИ (Илуплн) и др.

1.2. Ландшафтно-геохимическое районирование

На основе системного анализа проявлений геохими-

ческих признаков поисковых объектов в конкретных природных таксонах было проведено районирование природных условий территории Архангельской кимберлитовой провинции. В результате было установлено следующее. Практически все вышеперечисленные геохимические методы могут успешно применяться при поисках проявлений кимберлитового магматизма . В пределах кимберлитовой провинции выделено,15 районов с разнообразными условиями ведения геохимических работ. Наиболее благоприятна для геохимических методов поисков центральная часть провинции, характеризующаяся проявлением неотектонических поднятий, незначительной мощностью перекрывающих палеозойских и аллохтонных четвертичных отложений. Менее благоприятна западная часть, отличающаяся развитием протерозойских пород, перекрытых аллохтонными отложениями различной мощности. Восточная часть провинции наименее благоприятна для проведения геохимических методов поисков, поскольку кимберлитовые тела перекрыты палеозойскими и кайнозойскими аллохтонными отложениями значительной мощности.

Объектом изучения во всех районах являются солевые геохимические ореолы и потоки рассеяния, либо их аномальные узлы, эквива— лентные определенным таксонам проявления кимберлитового магматизма. Применимость гидрохимического метода поисков определяется значительной обводненностью территории, широким развитием болот, озер и

рек. Значительные лесные массивы предопределяют возможность широкого применения биогеохимического метода поисков.

ГЛАВА 2. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ КИМБЕРЛИТОВ И ВМЕЩАЮЩИХ ГОРОД

2.1. Геохимическая специализация кимберлитов

Кимберлитовые порода характеризуется постоянством микрокомпонентного состава. Отличительной чертой их является значительная обогащенность относительно вмещающих и перекрывающих их пород кобальтом, никелем, хромом, менее медью, цинком, барием, свинцом,марганцем,ванадием, оловом и существенная обедненность титаном, цирконием, иттрием (Илупин, Лутц, 1971; Главатских и др.,1982;1984; 1985). П0 данным корреляционного анализа они характеризуются сложными корреляционными связями, выражающимися в наличии нескольких ядер положительных и отрицательных связей, что свидетельствует о сложности их формирования. Наиболее тесными связями характеризуется никель, кобальт, хром, марганец, ниобий, ванадий, цинк, барий, образующие ядро, отвечающего магматосенной специализации.

2.2. Геохимическая специализация вмещающих пород

Вмещающими кимберлитовые тела породами являются терригенные отложения венда, представленные пестроцветными, красноцветными песчаниками, алевролитами и аргиллитами, часто переслаивающимися друг с другом в различных соотношениях. В целом породы характеризуются постоянством состава. В повышенных содержаниях относительно марка осадочных пород в них отмечается кобальт, меда, олово, никель, хром, молибден, барий, марганец, титан, цинк, ванадий, стронций и ряд друтих. Явно дефицитными являются свинец, скандий, иттрий, реже галлий, цирконий. Вмещающие породы кимберлитового узла характеризуются повышенными содержаниями меди (в 1,5 раза), свинца (в 3-4 раза), никеля (в 1,2-1,4 раза), кобальта (в 1,2-2,0 раза), олова (в 2 раза), марганца (в 2-3 раза), титана (в 2-2,5 раза) (Гуркало, Главатских, 19Э6). Содержание цинка в пределах кимберлитового узла сопоставимо с фоном.

2.3. Геохимическая специализация перекрывающих пород

Перекрывающие кимберлиты породы представлены терригенными отложениями урзутской свиты среднего карбона, карбонатными толщами среднего, верхнего карбона и нижней перми и аллохтонными четвертичными отложениями различного генезиса.

В целом перекрывающие отложения отличаются постоянством микрокомпонентного состава. В песчаниках урзутской свиты на всех исследуемых объектах (кимберлитовый узел, рудные и безрудные кимбер-литовые тела) характерно наличие в повышенных содержаниях практически одних и тех же элементов, а именно медь, кобальт, никель,ниобий, хром, молибден, марганец, ванадий, цинк, олово и ряд других. К дефицитным элементам относятся иттрий, титан, реке цирконий,скандий, гашшй. Обобщенная формула геохимической специализации пород урзутской свиты принципиально сопоставима с аналогичной для вмещающих пород (Гуляева, Главатских и др., 1987).

Карбонатные разновидности пород характеризуются также посто— янством иикрокомпонектного состава: в аномальных содержаниях в них отмечаются кобальт, медь, цинк, хром (1^ для них обычно больше 10), а также никель, молибден, скандий, цирконий, олово. Пониженными содержаниями отличатся марганец, свинец, титан, иттрий, реже ванадий, иногда галлий. В целом геохимическая специализациях их тлеет много общего с породами урзутской свитой, что свидетельствует об общности формирования их микрокомпонентного состава.

Аналогичным постоянством микрокомпонентного состава незави— симо от генезиса характеризуются и перекрывающие четвертичные отложения. Для всех исследуемых объектов (месторождение, рудные и безрудные ктаберлитовые тела) характерно наличие з повышенных содержаниях одних и тех же элементов, а именно: кобальт, медь, ниобий, барий, никель, цинк, молибден, хром, ванадий, титан и ряд других. В этот комплекс входит значительное количество типоморфных элементов кимберлитового магматизма. К дефицитным элементам относится скандий, иттербий, цирконий, иттрий, марганец и ряд других.

ГЛАВА 3. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОРЕОЛЫ И ГОТОКИ

3.1. Геохимические ореолы нимберлитовых тел

3.1.1. Первичные ореолы

Первичные ореолы кимберлитовых тел изучены на значительном количестве объектов, но наиболее полно они рассмотрены на трубке им.Ломоносова. В результате выполненных исследований на дан-

ной трубке было установлено, что последняя сопровождается первичными ореолами значительного числа элементов: ш, Со, сг, Нп, V, So, Ti, ir. Y, Yb, НЪ, Cu, Zn, РЪ, Sr, Ba, Li, íío, W.

Mohoэлементные ореолы в околотрубочном пространстве развиты практически по всему разрезу вмещающих пород. Информативность их относительно невысока. Они образуют разорванные, островные, сред-неконтрастные ореолы. Более информативными являются интегральные ореолы, в данном случае аддитивные Hi+0o+cr¡ Mn+V; So+Ti+Zr ; Y+УЪ+КЪ; Ba+Li+Sr¡ Cu+Zn+Ib; Mo+W+Ga+B+Sn. В основу комплексирования элементов были положены их геохимическое сродство в зоне гипергенеза, а также степень проявления корреляционных связей элементов в околотрубочном пространстве. Размеры их значительны, по многим комплексам ореолы прослеживаются по всему разрезу вмещающих пород (Гуркало, Главатских и др., 1985).

Аддитивные ореолы как в плане, так и по разрезу образуют аномальную зону сложной формы. Столбообразные, частично ветвящиеся ореолы являются ореолами собственно кимберлитового тела и характеризуются тесной сопряженностью с последним. В отдельных случаях отмечается наличие "отрицательных" ореолов (юго-восточная и северная части трубки). Строение зоны столбообразных ореолов сложное, отмечается несколько максимумов как по составу, так и по контрастности моноэлементных ореолов. Наиболее сложной по составу является внутренняя часть аномальной зоны, в пределах которой обычно отмечаются сопряженные друг с другом моноэлементные ореолы. По мере удаления состав становится менее сложным. В верхней части разреза вмещающих пород аномальная зона ореолов трубки характеризуется обычно более сложным составом (Ягнышев и др., 1974, 1975, 1976, 1983, 1984; Григорян и др., 1984; Хуркало, Главатских и др., 1985).

Зона структурных ореолов кимберлитового тела прослежена скважинами, в основном, на удалении до 600-950 м от кимберлитового тела. Форма зоны сложная, обусловлена сочетанием, линзовидных,обычно сорбционных ореолов. Характерной чертой их является пространственная сопряженность с участками развития разрывных нарушений й-змеры зоны по латерали значительные, она прослежена в интервале 220,0-950,0 м. По своим размерам она в 2-2,5 раза превосходит соответствующие параметры трубки им.Ломоносова. Мощность составных частей - ореолов - колеблется в пределах 5-10 до 15-20 м. Контрастность моноореолов, как правило, средняя на уровне 2-3t; максимальными содержаниями отличаются зоны контактов пород с различной сорбционной способностью.

Характер взаимоотношения аномальных зон исследуемых элементов

относительно кимберлитового тела и друг друга позволяет наметить определенный ряд зональности. Наиболее тесной пространственной связью с кимберлитовым телом отличаются ореолы N1, Со, Сг, Мп, V. Бс, и, У, иъ, ик, Мо, йа, в, си, гл, РЪ обычно образует внешнюю часть аномальной зоны (особенно характерно это для пород ранних фаз внедрения). Установленные закономерности распределения комплексных ореолов элементов-индикаторов, параметры их аномальных зон имеют определенный поисковый интерес.

3.1.2. Вторичные ореолы

Вторичные ореолы кимберлитовых тел характеризуются весьма широким развитием и зафиксированы, практически, у всех исследуемых трубок взрыва. В перекрывающих кимберлитовые тела отложениях они образуют сложные аномальные зоны, обусловленные сочетанием столбообразных и линзовидных ореолов как по разрезу, так и в плане. Наиболее контрастные комплексные вторичные ореолы отмечаются над эк-зо- эндоконтактом кимберлитового тела с вмещающими породами и над первичными ореолами.

Вторичные ореолы в плане образуют изометричную зону. Внутренняя часть зоны сопряжена о кимберлитовым телом. Размеры ее значительные 2000-1800x1780-1300, по своим параметрам она в 3-3,5 раза превосходит трубку. Строение аномальной зоны по разрезу сложное , обусловлено сочетанием столбообразных и линзовидных ореолов. Над кимберлитовым телом и особенно его эддо-экзоконтактами развиты обычно столбообразные непрерывные наложенные ореолы, прослеженные практически по всему разрезу перекрывающих отложений. По мере удаления от кимберлитового тела непрерывные столбообразные ореолы распадаются на линзовидные, шлейфообразные ореолы (Гуркало, Гла-ватских и др., 1985; Гуляева, Главатских и др., 1986).

В практике поисковых работ по изучению вторичных ореолов рассеяния наибольший интерес представляют оторванные открытые ореолы.

Коплексный оторванный открытый ореол трубки им.Ломоносова характеризуется значительными размерами и сложным составом, обусловленным сочетанием трубочного и структурного ореолов.Наиболее сложным составом характеризуется зоны над эндо-экзоконтактом кимберлитового тела с вмещающими породами. Наиболее информативны комплексные ореолы Ш., Со , Сг, Ка, V, 2п, рь, которые отличаются значи-тельнши размерами и отмечаются как над кимберлитовым телом, так и зонами экзо-эндоконтакта трубки с вмещающими породами и структурными первичннми ореолами. По своим параметрам они в 2-3 раза пре-

восходят размеры кимберлитового тела. Комплексные ореолы прочих элементов (Т1, у, Бо, нь, ва, Бг и др.) обычно отмечаются над структурными и первичными ореолами, реже над зонами экзо-экдокона-кта.

Контрастность оторванного открытого вторичного ореола трубки им.Ломоносова в делом невысокая. Повышенной контрастностью (на уровне Зt и более) отличаются ореолы, развитые либо над экзо-эндоконтактом кимберлитового тела с вмещающими породами, либо над структурными первичными ореолами. Наиболее контрастные,ореолы образуют не прямые элементы-индикаторы кимберлитового магматизма (е± , со, сг), а микрокомпоненты, связанные со вторичными изменениями Еа, Бг, (За, У, НЪ.

3.1.3. Металлоорганические ореолы

Кимберлитовые трубки сопровождаются металлооргагагчесхими ореолами значительного количества элементов. В аномальных содержаниях отмечаются серебро, молибден, цинк, ванадий, олово, никель,свинец, реже медь. Моноэлементные ореолы слабоконтрастные, незначительных размеров. Наибольшей контрастностью обладают ореолы ванадия. Максимальными размерами характеризуются ореолы цинка, никеля, ванадия. В отличие от моноэлементных аддитивные ореолы (Ш+тг+Ио+гп+Ае ) характеризуются более значительными, сопоставимыми с трубками размерами и более высокой контрастностью. Строение их сложное. Оно отображает особенности строения кимберлитовых трубок. Над одной из трубок Бсшванпд отмечается два максимума аддитивного ореола, которые картируют разные фазы магматического расплава (Главатских и др., 1982).

3.1.4. Биогеохимические ореолы

В результате впервые выполненных в провинции исследований было установлено, что кимберлитовые трубки картируются комплексными биогеохнмическими ореолами состава: титан+хром+марганец+ванадий + железо+кобальт (Гуляева, Главатских и др., 1986).

Размеры биогеохимического ореола 600x650 м, в 4-5 раз превы— тают размеры конкретных трубок (185x120 м) и в 2,4-1,7 раз размер магнитной аномалии (250x350 м). Форма биогеохимических ореолов сложная, неровная, над трубкой содержание суммы элементов ниже фонового. Сам ореол слабоконтрастный, аномальные содержания превышают фоновые в среднем в два раза. Трубка Первомайская, например, в биогеохимическом поле фиксируется суммой кобальт+кикель на уров-

не I,2t - 2t. Аномалия выявлена по 21 точке, по своим параметрам (750 х 200 м) больше проекции киыберлнговой трубки. Для получения более надежного критерия выявления биогеохимических аномалий, связанных с трубками взрыва, для усиления слабых сигналов (биогеохимических аномалий) был предложен автором мультипликативный показатель I = ( v+Cr+Un ) х ( Co+Ni ). В разностном биогеохимическом поле дI выделяются две положительных зоны направления запад-восток. В этих зонах располагаются несколько интенсивных локальных аномалии, две из которых сопряжены с трубкой (Гуляева J)ia-ватских и др., 1986). Одна аномалия картирует северную часть трубки, ее размер 150 х 70 м, вторая - южную часть ее размер 150x100м.

В результате биогеохимических работ на участке Верхотина выявлен ряд как положительных, так и отрицательных аномальных зон, линейно-вытянутых в северо-западном направлении, вкрест простиранию профилей геохимических исследований. Интерпретация биогеохига-ческой информации в плане отображения тектонической рамы кимберли-тового узла (по аналогии с результатами магниторазведки) позволила установить, что все известные трубки приурочены к узлам пересечения разрывных нарушений, выделенных по материалам биогеохимических рабЬт.

3.1.5. Литохимические потоки

Трубки взрыва фельдшпатоидншс оливиновых мелилититов сопровождаются средней контрастносм, значительной (до 0,75- 1,5 км ) протяженности потоками рассеяния. Состав потоков сложный, в аномальных содержаниях установлены марганец, барий, стронций, хром, германий, вольфрам, цинк, свинец, олово, скандий, реже лантан,цирконий, молибден, галлий (Главатских и др., 1982).

Нередко трубки сопровождаются комплексным потоком. В пределах потока в аномальных содержаниях устанавливаются хром, никель,медь, титан, цирконий, марганец. Состав ассоциации элементов "трубочный? Наиболее выдержан и контрастен поток хрома. Максимально аномальные содержания сопряжены непосредственно с кимберлитовым телом. Протяженность потоков 1,0 км (Гуляева, Главатских и др., 1986).

3.1.6. Гидрохимические ореолы

Кимберлитовые тела выражаются в геохимическом поле аномальными гидрогеохимическими потоками V, Сг, Эп, Ы1, Си, Мо, ръ, А£. Контрастность потоков многих элементов сравнительно высокая; коэффициенты минерализаций (им) варьируют в широких пределах, а именно: V от 3,6 до 35,7; Эп от 3,3 до 8,5; На от 2-3 до 5-7,5; сг от 3,3 до 13,3. Протяженность потоков колеблется от 0,75 до 2,3 км.На участке кимберлитовых тел воды пресные (минерализация колеблется от 0,02 до 0,1 и более г/л) нейтральные (рН варьирует в пределах 4,0-7,8). Состав вод по классификации 0.А.Алексина соответствует I типу гидрокарбонатного класса (по преобладающему аниону), к кальциевой, реже натриевой группам (по преобладающему катиону) ( Шадрин и др., 1990).

3.2. Геохимические поисковые признаки проявлений кимбер-литового магматизма различных иерархических уровней

3.2.1. Атмохимические ореолы

Наличие их подтверждено результатами газовой съемки, выполненной Юркевичем Ю.Р. (1980, 1985) в пределах центральной части одного из кимберлитовых полей Якутии. В результате выполненных ош-тно-методических исследований было установлено следующее. Газо— вая составляющая на стадии формирования и проявления продуктов кимберлитового магматизма играет существенную роль. Она имеет преимущественно водородный состав с небольшой примесью гелия, азота, метана и других сложных углеводородов. Компоненты газовой фазы, поступающие из глубинных очагов совместно с кимберлитовым расплавом, а также газы, образующиеся за счет термального воздействия кимберлитов на вмещающие породы, постоянно мигрируют к дневной поверхности. Они накапливаются в подпочвенном воздухе перекрываю— щих отлокений в пределах тектонических зон как выводящих кимберлитовые тела на дневную поверхность, так и образующих непосредственно около трубок взрыва при их внедрении. Б частности кимберлитовые таксоны: район - поле - трубка однозначно отображаются в геохимическом поле в виде аномальных зон газовых компонент - аргона, гел-лия, фтора, азота, метана, углекислого газа.

3.2.2. Биогеохимические поля

В результате биогеохимических исследований, выполненных в пределах кимберлитового узла, был выявлен ряд комплексных аномалий

сложного состава (хром + марганец + ванадий + железо + кобальт + + никель + медь). Наибольший интерес представляет аномальная зона, пространственно сопряженная с кимберлитовш узлом и с электроразведочной и гравиметрической аномалиями, интерпретируемыми как зона разрывных нарушений. Биогеохимическая аномальная зона тлеет кули-сообразное строение. Ширина ее колеблется от 0,5 до 4,0 км. В пределах ее отмечается несколько максимумов, с периферийными частями которых, как правило, непосредственно сопряжены кимберлитовые тела. Параметры аддитивного показателя в пределах аномальной зоны варьируют в широких пределах от 2000 до 7000 условных единиц. В результате биогеохимических исследований, выполненных в пределах центральной части кимберлитового поля, установлено, что линейные зоны развития биогеохимических аномалий трассируют кимберлитокон-тролирующие глубинные разломы,в отдельные биогеохимические аномалии кимберлитовые узлы.

3.2.3. Яитохимические узлы потоков рассеяния

Иерархические таксоны проявления кимберлитового магматизма (кимберлитовнй район - кимберлитовое поле - кимберлитовый узел) в геохимическом поле отображаются литохимичесними потоками опре— деленного состава, продуктивности. Установленные особенности строения геохимических поисковых признаков полей и узлов позволяют на основе системного анализа существенно локализовать высокоперспек— тивные участки для постановки детализационных геофизико-геохимиче-ских исследований с целью их прогнозной оценки (Шадрин и др., 1990).

3.2.4. Вторичные ореолы

Зафиксировано распределение элементов-индикаторов кимберлитов в околотрубочном пространстве на незначительных, локальных площадях. В частности на участке ( э = 5,25 км2) трубки им. Ломоносова были изучены наложенные оторванные вторичные ореолы. Кимберлитовое тело находится в линейно-вытянутой аномальной зоне сложной морфологии и сложного строения. Максимальные значения мультипликативного показателя сопрянены с зоной эндо- экзоконтакта кимберлитового тела с вмещающими породами. Аномальная зона в плане совпадает с электроразведочной аномалией и биогеохимической аномальной зоной. Ширина аномальной зоны варьирует в пределах 500-1000 м, прослежена по всему участку. На продолжении аномальной зоны на юго-западе и севере отмечаются новые кимберлитовые тела (Гуркало, Главатсклх и др., 1985).

3.2.5. Первичные ореолы.

Геохимические ореолы, выделенные внутри кимберлитовых полей, образуют линейно-вытянутые и неправильно-извилистые зоны, часто пересекающиеся между собой и имеющие собственные микроэлементные ассоциации. Концентрация микроэлементов колеблется в широких пределах, превышающих фоновые значения, от 1,1 до 8 раз (Ягнышев и др., 1978, 1980, 1983).

В целом кимберлитовые поля выделяются по группе сближенных геохимических аномалий, откартированных по проявлению повышенных содержаний элементов-индикаторов кимберлитов и сопутствующих им лито- и халькофильных элементов.

ГЛАВА 4. РАЦИОНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ГЕОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОИСКОВ КИМБЕРЛИТОВ

Результаты выполненных исследований подтвердили возможность эффективного применения геохимических методов поисков проявлений кимберлитового магматизма различных таксонов в широком спектре природных обстановок.

Состояние поисков в пределах Архангельской провинции, степень ее геохимической изученности свидетельствует, что наиболее целесообразно начинать геохимические работы в масштабе 1:200000. Основными задачами этих работ является: анализ изученности и условий проведения геохимических работ; выбор метода (комплекса геохимических методов; уточнение методики проведения работ; проведение геохимического районирования территории с выделением аномальных зон, эквивалентных кимберлитовым полям; изучение и (или) уточнение по мере необходимости геохимической специализации биокосных систем исследуемой площади (Гриб, Главатских, 1988).

Ведущими поисковыми методами при этом являются литохимические по потокам рассеяния, биогеохимические и гидрохимические.

Сеть геохимического опробования определяется параметрами поискового объекта (кимберлитового поля) особенностями его отображения в геохимическом поле в конкретных природных условиях (см. таблицу) .

Геохимические работы масштаба 1:50000 обычно являются сопутствующими. Основной их задаче® является прогнозная оценка ранее выявленных перспективных площадей, уточнение геохимической специализации. В результате выполненных работ должны быть выявлены аномальные геохимические узлы, эквивалентные кимберлитовым узлам. Основными методами при этом являются литохимические по потокам рас-

Таблица

Характеристика геохимических поисковых признаков кимберлитовых полей и узлов

Оценочные параметры

Аномальные зона литохимических потоков рассеяния

Геохимические поисковые признаки

Ьиогеохимические аномальные зоны

кимоерлитовое поле_

кимоерлитовый Г узел_!_

кимоерлитовое поле

кимоерлитовыя узел_

латохимические аномальные зоны по вторичным

кш

узел

Состав

Параметры (км2) Форма

Строение

Контрастность Зональность

Щ,Со,Сг,М.,Мп, Мо,Ва,2г,Ьа,РЬ И ДР- „

»•ЮО-^-ЮООнг

Сложная,мозаичная

Сложное,обусловлено пространственным сопряжением аномальных узлов ким-берлитовых узлов

Средняя, высокая

Центральная часть-узлы потоков 81 ,Со,Сг,-2а, Мп; средняя часть-поток Ьа, Ыо, Си, РЬ и др. внешняя часть -

ПОТОКИ Т1,Зс,Ва И др.

т.Со.Сг.И.Мп.РЪ, Мо,Ва,£г И ДР.

1,5-4,0 х 20,0

Линейный узел про-странственно-соп-ряженных потоков рассеяния

Простое

Средняя, высокая

Центральная часть узла - потоки т.со.сг, рь периферийная часть - литохимические потоки Т1 ,мп, Шо,Ба,2г

Ш.Ып.йпЛ.Зг

4,0-6,0 х 40,0 Кулисообразное

Сложное,обусловленное сопряжением аномальных «он кимберлитовых узлов

Средняя, высокая

Ы1,Мп,ЬпЛ,аг

0,5-4,0 х 26,0

Линейно-вытянутая кулисообразная аномальная зона

Сложное,обусловленное несколькими высококонтрастными максимумами

Н1,С0,Сг,Ва,Зс,Т1, Ъг

1,0-2,5 х 26,0

Аномальная зона сложной,мозаичной формы

Сложное

Средняя, высокая

Средняя, .высокая

Центральная часть -ореолы ш, Со,Сг; периферийная - . ореолы Ва .Бо ,Т1

сеяния, биогеохимические и гидрохимические; вспомогательным - ли-тохимические по вторичным ореолам рассеяния. Геохимические исследования данной стадии выполняются по сети, плотность наблюдения которой обеспечивает уверенное выявление поисковых объектов - ким-берлитовых узлов. Геохимические работы масштаба 1:10000 (1:5000) выполняется на поисковой стадии. Основными задачами при этом являются выявление и изучение геохимических ореолов трубочного типа, их прогнозная оценка. Работы выполняются в пределах аномальных геохимических узлов, фиксирующих кимберлитовые узлы. Масштаб,сеть наблюдений определяется размерами поисковых объектов.Ведущими методами являются биогеохимические и литохимические по вторичным и первичным ореолам.

Предлагаемый рациональный комплекс геохимических методов поисков проявлений кимберлитового магматизма был успешно апробирован в пределах целого ряда площадей. Полученные результаты свидетельствуют о возможности эффективного применения геохимических методов поисков кимберлитовых тел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге выполненных геохимических исследований, сравнительного анализа геохимических особенностей кимберлитов и вмещающих их пород, геохимических поисковых признаков продуктов кимберлитового магаатизма различных иерархических таксонов получены следующие основные результаты.

1. В пределах Архангельской провинции выделено 15 районов с разнообразными условиями ведения геохимических работ, основными объектами изучения которых являются эндогенные и экзогенные солевые ореолы и потоки элементов-индикаторов кимберлитовых полей, узлов и отдельных тел.

2. Установлены геохимические особенности жтоло-легрографиче-ских разновидностей пород провинции. Отличительной чертой кимберлитовых разностей является их значительная обогащенность кобальтом, никелем, хромом, менее медью, цинком, барием, свинцом, марганцем, ванадием и оловом. Содержания микрокомпонентов в кимберлитовых разновидностях пород варьируют в широком диапазоне. Вмещавдие и перекрывающие толщи характеризуются постоянством состава. В повышенных содержаниях в них отмечаются как элементы магматогенной.так и "ксеногенной" специализации. По интенсивности проявления геохимической специализации вмещающие и перекрывающие порода проявлений кимберлитового магматизма различных иерархических уровней распола-

гаются в еледумцем порядке: алмазоносное кимберлитовое тело - месторождение - безрудное кимберлитовое тело - фоновый участок.

3. Установлены и изучены геохимические поисковые признаки проявлений кимберлитового магматизма различных таксонов. Первичные и вторичные ореолы кимберлитовых тел образуют в околотрубочном пространстве аномальную зону сложной морфологии, обусловленной сочетанием столбообразных, линзовидных, шлейфообразных ореолов. Ореолы комплексные, наиболее сложные по составу ореолы отмечаются в зоне экзо- и эндоконтакта и над ее проекцией в перекрывающих отложениях. Оторванные открытые вторичные ореолы установлены при мощности перекрывающих отложений до 60 м. По своим параметрам первичные и вторичные ореолы превосходят трубки в 2,0-3,8 раза. Биогеохимические ореолы - комплексные по составу и сопоставимы по своим параметрам с кимберлитовыми труб моли, либо незначительно превосходят последние. Форма наложенных вторичных и биогеохимических ореолов в плане субкольцевая, эллипсовидная, реже спиралевидная. Литохимические потоки кимберлитовых тел сложные по составу, значительной (до 1,0 км) протяженности. Над шили установлены комплексные гидрохимические потоки протяженностью от 0,75 до 2,3 км, средней и высокой контрастности.

4. Более крупные площади проявлений кимберлитового магматизма - узлы и поля в геохимическом поле отображаются в виде аномальных узлов. Атмохимические аномальные зоны образуют ортогональную сетку, с узлами пересечения которой пространственно сопряжены в каждом конкретном случае проявления кимберлитового магматизма - поля и узлы. Биогеохимические аномальные зоны кимберлитовых узлов по своим параметрам сопоставимы с последними, состав щг сложный,строение обусловлено особенностями морфологии кимберлитбвого узла.Биогеохимические аномальные зоны кимберлитовых полей образуют в плане также ортогональную сетку. В узлах пересечения ее приурочены ким-берлитовые узлы. Аномальные зоны литохимических потоков рассеяния характеризуются сложным строением, значительными параметрами, зональным строением. Внешнюю часть зоны обычно составляют потоки рассеяния титана, скандия, иттрия, марганца, бария и других элементов. Обычно в центральной части выделяются узлы потоков, основными элементами которых являются магматогенные элементы - хром, никель, кобальт и другие. С одним из таких узлов пространственно сопряжено промышленное месторождение.

5. Создана геолого-геохимическая модель кимберлитового тела. Образование экзо- эндогенных ореолов кимберлитовых трубок - слож-

ный многостадийный процесс, результат не только и не столько внедрения кимберлитового расплава, но и вторичных процессов этого внедрения, а также процессов выветривания кимберлитовых пород. В результате образуется сложная комплексная геохимическая система.

6. Разработан рациональный комплекс геохимических методов поисков. Выбор методов определяется поисковым объектом, его параметрами и особенностями его отображения в конкретных ландшафтных условиях. Разработанный райиональный комшекс геохимических методов поисков апробирован на площадях Архангельской кимберлитовой провинции.

СПИСОК опубликованных работ по теме диссертации

1. Рациональный комплекс ведения геохимического картирования в условиях Архангельской области. - Тезисы докладов к 1У Всесоюзному совещанию "Теория и практика геохимических поисков в современных условиях". М., ИМГРЭ, 1988 (совместно о Грибом В.П.).

2. Конвективная модель образования кимберлитовой колонны. - В сб."Геология и полезные ископаемые Севера Европейской части СССР" Архангельск, 1991.

3. Ландшафтно-геохимическое районирование Архангельской кимберлитовой провинции. - В сб."Геохимические методы прогноза поисков и разведки полезных ископаемых". М., ИМГРЭ, 1992.

4. Еиогеохимические поиски продуктов кимберлитового магматизма в Архангельской кимберлитовой провинции. - Там же, 1992 г.

5. Результаты литохимических поисков продуктов кимберлитового магматизма по потокам рассеяния. - Там же, 1992 г.

6. Декрептоактивность и газонасыщенность пород, перекрывающих кимберлитовые тела. - Тезисы докладов к УШ совещанию по термобаро-геохимии "Термобарогеохимия геологических процессов". М., 1992

Подписано к печати 5 января 1993 г. Тира* 100. Заказ 1-93.

Ротапринт ИМГРЭ