Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геологическая структура и условия образования полиметаллического месторождения Чекмарь

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Геологическая структура и условия образования полиметаллического месторождения Чекмарь"

Г 5 О V«

1 б ШШ да

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра полезных ископаемых

На правах рукописи УДК 553.44 (574.4)

ВОЛКОВ АНДРЕЙ БОРИСОВИЧ

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЧЕКМАРЬ

(РУДНЫЙ АЛТАЙ)

Специальность 04.00.11 - Геология, поиск и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва -1995

Работа выполнена на кафедре полезных ископаемых Геологического факультета МГУ.

■ Научный руководитель-доктор геолого-минералогических наук, профессор В.И.Старостин Официальные оппоненты: доктор геолого-

минералогических наук Л.И. Звягинцев (ИГЕМ);

кандидат геолого-минералогических наук А.П..Трофимов (ИМГРЭ).

Ведущее предприятие: Университет Дружбы Народов им. П. Лумумбы

Защита состоится ли 1995г. в /5~^часов в ауд.

на заседании специализированного Ученого совета по

металлогении, геологии, поискам и разведке рудных и нерудных месторождений (шифр К 053.05.05) при Геологическом факультете Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова.

Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан аем^ЬЬ^ 1994г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат

геолого-минералогических наук А.Л.Дергачев

Актуальность работа: Колчеданно-полиметаллическое месторождение Чекмарь в настоящее время является наиболее перспективным объектом Лениногорского района Рудного Алтая. Руды месторождения локализованы в пределах весьма необычной для мобильных поясов брахиантиклинальной структуры, генезис которой до настоящего времени остается дискуссионным вопросом. Использование новых геологических данных, полученных при исследовании разрабатываемого карьера месторождения, позволяет уточнить механизм формирования данной структуры, что имеет первостепенное значение для правильного представления о генезисе месторождения в целом. Результаты исследований'позволяют выработать ряд критериев для поисков преобретающих все большее ' значение месторождений прожилковых и прожилково-вкрапленных руд как на Рудном Алтае, так и в других рудоносных провинциях.

Цель работ«: В ходе выполнения данной работы основное внимание уделялось следующим вопросам: 1) палеовулканологический анализ Чекмарского рудного поля и уточнение соотношения оруденения с магматическими формациями; 2) расшифровка структуры месторождения, уточнение факторов рудолокализации и путей переноса рудного вещества; 3) изучение деформационных процессов на месторождении и восстановление истории развития его структуры; 4) изучение геохимической зональности месторождения и закономерностей распределения рудного вещества; 5) составление генетической модели формирования месторождения.

Фактическая основа и методика исследования: В основу диссертации положены материалы, собранные автором в ходе полевых работ в составе научных коллективов кафедры полезных ископаемых геологического ф-та МГУ: Алтайской рудной партии в 1986 - 1990гг. и партии рудного моделирования в 1991г.. В полевой период автор принимал участие в тематическом геологическом картировании территории м-ба 1:50 ООО, проведении комплекса работ по палеовулканологическому анализу, .структурно-геологических исследованиях. Непосредственно на месторождении изучался материал керна скважин и уступы разрабатываемого карьера. Удалось откартировать около 3.5 км стенок карьера; на 30'опорных точках были

проведены комплексные структурные наблюдения, включавшие зарисовку и описание структурных элементов, отбор ориентированных образцов и шлифов, статистические замеры элементов трещиноватости. В фондах Лениногорской ГРЭ при участии автора были собраны данные результатов опробования буровых скважин и двух штольневых горизонтов месторождения (общее количество проб составило ок. 20.5 тыс.). В камеральный период в течение 1988-1990гг. автор работал в составе Алтайской рудной партии и отвечал за петрографическое и петрохимическое изучение пород Чекмарско-Гусляковского рудного района. В этот период было детально проанализировано ок. 300-прозрачных шлифов и результаты 89 химических анализов, что позволило дать полную петрографо-петрохимическую характеристику пород района. В период 1990-1994гг. были детальнейшим образом изучены петрофизические свойства 48 образцов пород месторождения. Исследования проводились в рудно-петрофизической лаборатории МГУ и сопровождались работами по совершенствованию методики структурно-петрофизического анализа. Анизотропия физических свойств изучалась на приборе, созданном при участии автора на базе серийного измерителя неоднородности линий Р5-10. Применение современной электротехнической базы, более мощных датчиков с точечными контактами и тщательная калибровка прибора позволили значительно повысить достоверность результатов, получаемых при измерении по методике .В.И.Старостина (Старостин и др., 1988). Обработка всех структурных данных проводилась при помощи программных пакетов, созданных автором, и предназначенных для хранения, обработки и визуализации данных лабораторных анализов и полевых наблюдений:

- ЭЭТ - данных трещинной тектоники;

- ШЯ - результатов ультразвукового анализа;

- МХСОвТ -результатов микроструктурного анализа;

- РЯЭ - параметров водонасыщения пород. Тектонофизическое моделирование процесса формирования структуры месторождения проводилось в тектонофизической лаборатории геологического факультета при участии В.А.Галкина и Т.М.Гептнер; изучение порового пространства с применением элекронной микроскопии и компьютерной' обработки изображения проводилось на кафедре инженерной геологии под руководством

В.Н.Соколова. При написании работы использовался фактический материал, приводимый в работах А.Й.Прокопенко и А.П.Трофимова, а также неопубликованные данные анализов, любезно предоставленные А.П.Трофимовым.'

Научная новизна и значимость работы: Проведенные исследования позволили по-новому интерпретировать геологическую структуру месторождения, уточнить представление о генезисе месторождения, закономерностях рудолокализации и путях переноса рудного вещества. Для района месторождения проведено комплексное изучение фациальной принадлежности пород, петрохимических особенностей рудоносных формаций. Изучены петрохимическая и рудная зональности месторождения; даны рекомендации по поискам объектов этого типа. Уточнение представлений об условиях развития структуры месторождения может принести экономический эффект за счет корректировки увязки рудных подсечений по отдельным выработкам. Основные защищаемые положения:

1) Колчеданно-полиметаллическое месторождение Чекмарь является главным рудным объектом Чекмарско-Гусляковского рудного поля, представляющего собой часть Гусляковско-Старковской структурно-формационной подзоны Рудного Алтая. В формировании структуры месторождения выделяется два основных этапа: вулканогенный и этап складкообразования. На первом этапе, сопряженном с позднеэйфельской вулканической активностью, произошло накопление основной массы рудного вещества и рудовмещающих толщ. На втором этапе в ходе герцинских складчатых движений произошло формирование брахиантиклинальной структуры месторождения и перераспределение рудного вещества, приведшее к образованию рудного штокверка.

2) Современная структура месторождения является результатом деформации Чекмарской вулканокупольной структуры, сложенной кислыми лавами, туфами и гидротермально-осадочными кварцитами. Её развитие определялось локализацией в пределах Северо-Восточной мобильной зоны и протекало в тектонической обстановке, характерной для данной зоны в целом. Ориентировка оси сжатия на этапе складкообразования была север-северовосточной (30°) при субгоризонтальном залегании;

максимальное растяжение было ориентировано субвертикально. Первичная положительная форма структуры определила её выжимание вверх и перераспределение вещества в ее пределах в условиях север-северовосточного сжатия.

3) Решающую роль в локализации рудного штокверка месторождения Чекмарь играет неоднородность поля тектонических напряжений. Максимальное мощности рудных тел на месторождении приурочены к апикальным частям антиклинальных складок, определенных при тектонофизическом моделировании как зоны привноса вещества. В результате ремобилизации рудного вещества на месторождении сформиройалась четко проявленная геохимическая зональность в виде отдельных вертикальных рудных столбов концентрического строения: свинцовые руды тяготеют к центральной части, медные - к периферии, а цинковые занимают промежуточное положение; по вертикали происходит закономерная смена от медных в корневых частях рудных тел через цинковые к свинцовым рудам.

4) Обстановка формирования структуры месторождения Чекмарь весьма типична для колчеданоносных мобильных поясов. Такие месторождения могут формироваться в результате отложения рудного вещества в трещинных штокверках, развивающихся в зонах тектонической разгрузки. Их поиск может быть рекомендован для рудоносных провинций, подобных Рудному Алтаю. Одним из наиболее эффективных методов поиска является сочетание палеовулканологических, тектонофизических и структурно-петрофизических исследований геологической среды, в результате которого выделяются петрофизические и тектонофизические аномалии.

5) Сочетание структурно-петрофизических и тектонофизических исследований может быть рекомендовано для решения широкого круга геологических и природоохранных задач. Методические разработки, примененные при исследовании структуры месторождения, могут быть с успехом использованы для изучения и прогноза процессов переноса вещества в литосфере. Примером может служить их успешное применение при составлении долговременного прогноза условий захоронения радиоактивных отходов.

Апробация работы:Основные материалы диссертации изложены в 6 печатных работах и 1 отчете Алтайской рудной партии(МГУ). Результаты исследований докладывались на XVI (1989г.), XVII (1990г.) и XXI (1994г.) конференциях молодых ученых МГУ и учитывались при составлении докладов на конференции "Геофизика и современный мир"(1993г.) и 9-ом симпозиуме 1АС00 (1994г.). В целом по материалам диссертационных исследований и методическим разработкам, выполненным в камеральный период, опубликовано 15 работ (4 из них находятся в печати)-

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА

Геологическое освоение Чекмарско-Гусляковского рудного поля началось лишь в 1952г., когда оно было включено в площадь региональных геолого-съемочных работ масштаба 1:200000, проводимых ВАГТом. Первые рудные аномалии в его пределах были выявлены в 1955-1959гг. в ходе комплексных исследований, проводимых Лениногорской геофизической партией Алтайской геофизической экспедиции. Долгое время после этого основное внимание-уделялось Гусляковскому участку, но в 1977г. на участке Чекмарь была проведена предварительная разведка с последующим сотавлением ТЭДа и проекта временных кондиций для перехода к детальной разведке. В настоящее время Лениногорская ГРЭ завершила разведку месторождения и произвела подсчет его запасов (Прокопенко и др., 1981).

Пояипия маптпрожгтеттия в региональной структуре Месторождение Чекмарь является главным рудным объектом Чекмарско-Гусляковского рудного поля, представляющего собой часть Гусляковско-Старковской структурно-формационной подзоны Рудного Алтая. Район входит в состав Северо-Восточной зоны^ смятия - мобильной зоны, которая представляет собой систему глубинных разломов северо-западного простирания". Система возникла на стыке каледонид Горного и герцинид Рудного Алтая всвязи с процессом формирования Рудноалтайской активной континентальной окраины на границе с Горноалтайским континентальным блоком (Лапухов и др., 1986г.).

Стратиграфия Наиболее древние образования, выходящие на дневную поверхность на территории района, представлены

отложениями холзунской свиты и локализованы в зоне влияния Южно-Тигерекского глубинного разлома. Холзунская свита (Р2е£1сЬ1) сложена преимущественно осадочными породами: известковистыми алевролитами, алевропесчаниками с прослоями светлых известковистых песчаников. В ее составе отмечаются многочисленные линзы мелкообломочных туфов кислого состава, туфов и лан андезитов, андезито-базальтов. Отложения свиты сложно дислоцированы; оценочная мощность более 1 км. Успенская свита (D2ef2us) объединяет продукты интенсивного позднеэйфельского вулканизма. Она подразделяется на три подсвиты:

Нижнеуспенская подсвита. В ее разрезе преобладают пирокластические породы: мелкообломочные туфы риолитов, прослои смешанных туфов, среднеобломочные туфы риолитов и риодацитов. Местами отмечаются единичные маломощные покровы базальтов, прослои алевролитов. Мощность подсвиты оценивается в пределах 1600-1800м. Среднеусренская подсвита. Широко проявлены вулканогенно-осадочные породы: туффиты, туфопесчаники, туфоалевролиты. В верхней части разреза получила развитие толща чередования базальтов и алевролитов. Мощность 750-1200м.

Верхнеуспенская подсвита имеет сравнительно широкое развитие. Для ее пород характерны фациальная изменчивость, значительное колебание мощностей. В составе подсвиты отмечаются мощные эффузивные образования риолитов, риодацитов, слои среднеобломочных туфов кислого состава, горизонты алевропесчаников. Колебание мощности подсвиты достигает 1.5км, мощность оценивается в пределах 1.5-Зкм. Белоубинская свита (Р2ду-Р3£ Ы). сложена преимущественно осадочными породами: известковистыми алевролитами, аргиллитами, песчаниками. Отмечаются единичные линзы мелкообломочных туфов, риолитов, базальтов. Мощность свиты более километра.

Суйиупканические и интрузивные? образования Субвулканические тела кислого состава Гусляковско-Старковской подзоны имеют пространственную приуроченность к породам нижнеуспенской и верхнеуспенской подсвит. Их возраст оценивается как позднеэйфельский. Морфология тел различна: от силлоподобных субсогласных тел до тел неправильной

формы с отчетливо'секущими контактами.

Позднедевонсие диабазы и габбро-диабазы развиты среди пород успенской и белоубинской свит. Форма тел диабазов дайкообразная, силлообразная, мощность от первых метров до 200м при протяженности до.бООм.

К крупным интрузивным телам можно отнести Теремковский гранитный массив на севере района. Он относится к белоубинскому комплексу, который параллелизуется с калбинским интрузивным комплексом пермского возраста. В экзоконтакте массива породы успенской свиты интенсивно ороговикованы.

Тектоника

В качестве крупнейших складчатых структур района можно выделить следующие:

Становоубинская горстантиклиналь расположена на севере района в зоне влияния Южно-Тигерекского глубинного разлома. Она представляет собой шовную зону Гусляковско-Старковской и Холзунско-Сарымсактинской структурно-формационных подзон. Ее ядро выполнено отложениями холзунской свиты.

Гус.лякпвская синклиналь выполнена породами белоубинской свиты, сложно дислоцированными и смятыми в складки высоких порядков. Ширина синклинали достигает 5-7км, падение пород в ядерной части и на крыльях крутое (до 75-900).

Разрывные нарушения, проявленные на территории, связаны с системой глубинных разломов. Влияние глубинного субширотного Снегирихинско-Теремковского разлома выражается в развитии разрывных нарушений сбросо-сдвигового характера. На площади месторождения к ним относятся Чекмарский и Шинковский разломы. Контактный разлом северо-западного простирания является ветвью Северо-Восточного (Локтевского) глубинного разлома.

Геологические Форматтии Локализация описываемого района в зоне сочленения структур Горного и Рудного Алтая накладывает специфический отпечаток на характеристики главных геологических формаций. На его территории выделяются:

- раннеэйфельская андезит-терригенно-карбонатно-морская, фиксирующая начало активизации территории на ранней стадии развития Зайсанской геосинклинали;

- средне-позднедевонская осадочно-вулканогенная базальт-риолитовая, главная рудовмещающая и

рудогенерирующая формация Рудного Алтая, представленная на территории позднеэйфельско-франской подформацией;

- живетско-раннефранская аспидная, представленная углистыми песчаниками и алевролитами в ядерной части Гусляковской синклинали;

- позднедевонская габбро-диабазовая;

- пермская гранитовая.

По сравнению с породами средне-позднедевонской формации центральных частей Рудного Алтая, вулканиты данной формации отличаются повышенной щелочностью с преобладанием калия. Тенденция повышения калиевости кислых вулканитов прослеживается и при переходе к Холзунско-Сарымсактинской подзоне. Позднеэйфельский вулканизм Холзунско-Сарымсактинской подзоны характеризуется преобладанием пирокластического материала, обилием трахитоидных разностей, крайне низкой магнезиальностью. Столь резкие различия характера вулканитов позволяют настаивать на выделении в ее пределах новой, позднеэйфельской трахи-дацит-риолитовой формации и определении Становоубинской горстантиклинали как крайней северо-восточной границы распространения средне-позднедевонской базальт-риолитовой формации. В целом результаты петрографического и петрохимического изучения вулканитов подтверждают данные о существовании здесь к началу позднеэйфельской вулканической активизации достаточно мощной коры с развитым гранитным слоем.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ Месторождение Чекмарь находится на северо-восточном борту Гусляковской синклинали и является главным объектом Чекмарско-Гусляковского рудного узла.

Литолого-стратиграфический разрез месторождения

В строении месторождения принимают участие породы верхнеуспенской подсвиты, которые в пределах месторождения расчленяются на ряд различающихся по составу пачек: Пирокластическая пачка, не выходящая на поверхность на участке месторождения и подсеченная в ядерной части его структуры, сложена средне- и крупнообломочными ■туфами риолитов. Мощность пачки свыше 250м. Эффузивно-туфогенная пачка, слагающая центральную часть месторождения, имеет мощность 130-300м. Она представлена риолитовыми лавами и лавобрекчиями,

которые переслаиваются с туффитами, туфоалевро'литами и туфопесчаниками.

Вулканогенно-осадочная пачка имеет мощность 40-70м и прерывистым кольцом окружает пятно выхода пород эффузивно-туфогенной пачки. Ее -отложения представлены частым переслаиванием туфоалевролитов, туфопесчаников, кремнистых алевролитов, которые перекрываются отдельными линзами известняков.

Туфогенно-осадочная пачка мощностью 90-130м (надрудная) сложена в основном флюидальными лавами риолитов и крупнообломочными литокристаллокластическими туфами кислого состава с прослоями туфоалевролитов. Встречаются единичные прослои известняков.

Геологическая структура

Месторождение локализовано в пределах Северо-Восточной мобильной зоны. В настоящее время породы в этой зоне метаморфизованы до фаций зеленых сланцев и ломонтит-пренит-пумпеллитовой, смяты в субвертикальные изоклинальные' складки северо-западного простирания,

интенсивно рассланцеваны и кливажированы. На этом фоне совершенно экзотически выглядит детально изученная й откартированная структура месторождения Чекмарь. При общем субвертикальном залегании пород мобильной зоны с северозападным простиранием выход данной структуры на поверхность имеет форму изомегричного пятна диаметром около 500 м; с глубиной ее площадь увеличивается, создавая подобие субвертикальной брахиантиклинальной складки. Для уточнения вопросов генезиса структуры были проведены комплексные структурно-петрофизические и тектонофизические исследования карьера месторождения.

Деформационные характеристики пород Было установлено, что для рудовмещающих пород наиболее характерным является хрупко-прочный тип петрофизической среды (Старостин и др.,' 1993) .. В основном это кварциты и окварцеванные вулканогенные породы. Значительно менее распространены породы, относящиеся к пластично-малопрочному типу (серицитовые и хлоритовые сланцы, серицитолиты и хлоритолиты). Реже всего встречаются хрупко-малопрочные породы, образующиеся в пределах месторождения в результате интенсивных вторичных изменений, сопряженных с окварцеванием. Изучение диаграмм анизотропии скоростей

X. ' - "

100 0 100 200 300м

1

о \ / д \ 6 ф -- ф \ ф / 7 — =• 8 1 _ 9

Рис . I Блок-диаграмма месторождения Чехмарь. (1 - рудные тела; 2 - метасоматические кварциты; 3 - средне- и крупнообломочные туфы риолитов пирокластической пачки; 4 - риолитовые лавы и лавобрекчии эффузивно-туфогенной пачки; 5 - отложения вулканогенно-осадочной пачки; 6-7 - породы туфогенно-осадочной пачки (6 - туфы, 7. - флюидальные лавы риолитов); 8 - известковистые алевролиты белоубинской свиты; 9 - геологические границы; 10 - разрывные нарушения).

подтвердило.данные выводы. Всю совокупность' диаграмм можно разделить на две основные группы: первая свидетельствует о незначительной петроструктурно-деформационной анизотропии и развитии трещинных систем, вторая - о преобладании процессов пластической деформации, приводящей к переориентировке кристаллов, возникновению сланцеватости и систем микротрещин кливажного типа. Простирание преобладающих направлений сланцеватости по месторождению - запад-северо-западное 2 95°, кливажных трещин - 300° (рис. ). Эти факты свидетельствуют о развитии пластических деформаций в условиях, характерных для Северо-Восточной мобильной зоны в целом, и отсутствии локальных возмущений на стадии пластической деформации пород. Основной причиной развития деформационных процессов являлось субгоризонтальное сжатие север-северо-восточного направления (25-30°) .

Анализ макротрещиноватости

Деформационные процессы, протекавшие в условиях более низких температур, литостатического и флюидного давлений, привели к интенсивному развитию трещинных систем. В результате детальных исследований уступов карьера, сопровождавшихся массовыми замерами элементов трещиноватости и зарисовками структурных элементов, было установлено, что в качестве основных трещинных систем для месторождения можно выделить две группы:

- субвертикальная, запад-северо-западное простирание которой совпадает с генеральной ориентировкой геологических структур (300°);

- субгоризонтальные• трещины.

Генезис первой системы однозначно определяется на участках, где текстурные особенности ' позволяют устанавливать характер пластических деформаций породы (Рис. 2а). Интенсивная трещиноватость, развивающаяся в туфах, строго "перпендикулярна оси максимального сжатия аъ. Э1от факт позволяет отнести описываемую систему трещин к кливажным, образование которых принято связывать с вязко-пластическими деформациями пород (Паталаха, 1985). Запад-северозападная система проявлена в бортах карьера практически

повсеместно. В случае большей вязкости породы она может разделяться на две подсистемы (Рис.26). Именно по ней развивается основная часть рудных прожилков.

Вторая группа трещин - короткие, неровные, ветвящиеся, зачастую раскрытые трещины отрыва_(Рис.26). При субгоризонтальном залегании азимут падения трещин этой группы непостоянен^ но большое сходство в морфологии позволяет отнести их к единой системе, образовавшейся в приповерхностных условиях в результате литостатической разгрузки.

Субгоризонтальная орентировка отрывных трещин и запад-северо-западное простирание субвертикальных кливажных трещин позволяют установить ориентировку тектонических напряжений на завершающей стадии этапа складкообразования. Она практически совпадает с тензором напряжений на стадии пластической деформации: Ох - субвертикальна с незначительными случайными отклонениями; аъ - субгоризонтальна и имеет север-северо-западное направление (30°) вкрест генерального простирания структур.

Текдонофизическое моделирование

Для изучения закономерностей переотложения вещества и структурных парагенезисов, развивающихся при деформировании положительной вулканокупольной структуры в условиях горизонтального сжатия, был проведен ряд экспериментов. В моделях, создаваемых на основе теории подобия из эквивалентных материалов, варьировались соотношение вязкостей пород постройки и вмещающих, степень деформирования геологического блока. Во всех случаях наблюдался значительный рост структуры в вертикальном направлении, возникновение зоны пониженных давлений- в замке возникающей брахиантиклинальной складки (зияющие полости в случае высокой вязкости материала, увеличение мощности при использовании более пластичного). Максимального соответствия структуре месторождения удалось добиться в ходе эксперимента, отраженного на рис.3. Были зафиксированы: удвоение мощности в замке складки; значительный рост в вертикальном направлении (2.5х, тогда как общий прирост блока модели по высоте - 2х) ; уменьшение площади структуры в плане (в т.ч. и размера по нейтральной оси

4

Рис ■ 2 Основные трещинные системы месторождения Чекмарь (а - в литокластических туфах; б - в лавах риолитов). Условные обозначения: 1 - стереограммы трещиноватости-; 2 - кливажные трещины; '3 - трещины отрыва; 4 - деформированные обломки пород в туфах.

^ 1 2 --- 3 Г

о2 - за счет интенсивного вытягивания в вертикальном направлении). Вышеизложенное доказывает возможность образования структур, подобных брахиантиклинали месторождения, в условиях горизонтального сжатия.

Нейрохимическая зональность

Карты распределения основных породообразующих элементов в разрезе месторождения позволяют говорить о следующих закономерностях их поведения в пределах рудоносной структуры:

1) привнос повсеместно (связан с интенсивным окварцеванием), Ее и Мд - за исключением зоны кварцитов (хлоритизация);

2) вынос А1, Иа, К;

3) сложное перераспределение Са (неравномерное развитие карбонатных прожилков);

4) нейтральное поведение Мп, И, Р.

Структура порового пространства

Штокверковое строение основных рудных залежей заставляет,обратить пристальное внимание на характер порового пространства вмещающих пород. Изучение при помощи методов электронной микроскопии позволило установить абсолютно доминирующую роль трещинного типа пор .

Пористость пород месторождения зависит в основном от характера и интенсивности проявления процессов вторичного изменения. Наиболее пористыми образованиями являются серицитовые, хлорит-серицитовые сланцы (эффективная пористость 4.3-5.5%) и вулканогенно-осадочные образования, подвергшиеся интенсивной серицитизации и (или) хлоритизации (1.6-2.8%). Минимальной пористостью в пределах месторождения обладают кварциты (0.3-0.7%) и окварцеванные лавы кислого состава (0.4-0.5.%). Исключением являются кварциты зоны выщелачивания и ожелезнения (1.5-2.6%). Применение электронной микроскопии позволило изучить морфологию пор и статистические характеристики порового пространства. Ряд, построений в порядке возрастания преобладающего размера пор (т.е. тех пор, которые дают максимальный прирост пористости), выглядит следующим образом: сливные кварциты (площадь пор 0.05 мкм2) , кварциты зоны выщелачивания (0.06 мкм2),

(7з1

/ / / / / / / ✓

"7Г

190

Ог

Ог

0\

Оъ\

■ / / / / ■ / / ✓ / ■ г * г / Щг Г / г ////// ////// ' Г ///■ /

1 70 .

190

' / / ' / / / / / / / / /

я 1 ;;

' / ✓ ✓ / ✓ / / / / /

¿я. 90

36

0\

' /

ПИ 1

2 [0Г4 3

Рис. 3 Тектонофизическая модель формирования структуры месторождения. (1 - вмещающие породы блока; 2 - риолитовые лавы и кварциты вулканокупольной постройки; 3 - оси тектонических напряжений).

серицитизированные, хлоритизированные вулканиты (0.10 мкм2), те же■вулканиты с развитием альбитизации (0.41 ыкм2) , окварцеванные риолиты (3.0 мкм2), хлорит-серицитовые сланцы (до 13 мкм2) .

Эффективная пористость пород прямо коррелирует с количеством трещинных пор. Наличие даже значительного количества каверн, пустот не приводит к значительному приросту проницаемости пород ввиду изолированности таких пор друг от друга.

Минералогия руд

По составу руд месторождение Чекмарь относится к полиметаллическим. Наиболее развиты на месторождении прожилково-вкрапленные руды. Сплошные присутствуют лишь в виде маломощных линз и отдельных прослоев (мощность 1-1.5м, протяженность 25-50м), заключенных среди прожилково-вкрапленных руд.

Главными рудными минералами являются пирит, сфалерит, халькопирит и галенит; второстепенными -блеклая руда, арсенопирит, барит, гематит, магнетит; редкими - золото, электрум, аргентит, пирротин, марказит, сульфосоли свинца (Покровская, Привар, 1981).

Минераграфическое изучение руд месторождения позволило выделить несколько генераций главных рудных минералов. Вулканогенный этап характеризуется образованием тонкодисперсной сульфидной вкрапленности (пирит, сфалерит) во вмещающих породах, накоплением незначительных объемов сплошных руд, содержащих пирит, сфалерит, сидерит, гематит. На этапе складкообразования можно выделить медно-цинковую и свинцово-цинковую стадии, временные взаимоотношения которых однозначно устанавливаются по случаям пересечения медно-цинковых прожилков свинцово-цинковыми.

На рентгеноспектральном микроанализаторе ^А-5 была изучена железистость сфалеритов месторождения. Изучению подвергались сфалериты медно-цинковой и свинцово-цинковой стадий; при этом принималась во внимание близость условий их формирования. Было установлено, что железистость сфалеритов колеблется в пределах 1-4%, что на порядок выше железистости гидротермально-осадочных сфалеритов Гусляковского месторождения. При этом

характерно, что Чекмарские сфалериты первой генерации по составу близки к клейофану (Трофимов, 1982). Изменение железистости сфалеритов в пределах месторождения закономерно: ее значение возрастает по мере приближения к Главной рудной залежи от флангов и глубинных.частей месторождения.

Соотношение числа атомов железа к числу атомов меди в халькопирите изменяется в пределах 0.9-1.1. Оно также увеличивается по направлению к главной рудной залежи, причем в верхней и глубинной частях месторождения падает, имея максимальные значения на глубинах 200-400м.

Рудная зональность

Изучение объемной геохимической модели месторождения показало четко проявленную зональность, выраженную в виде отдельных рудных столбов концентрического строения. По мере удаления от центра к периферии выстраивается следующий ряд: РЬ-гп-Си. Кроме того, по вертикали медь тяготеет к корневым частям рудных тел, далее следует цинк, свинец же локализуется в верхних частях. Эта закономерность соблюдается для большинства рудных тел и может фиксироваться на разных уровнях оруденения.

В пределах месторождения четко обособляются две рудные зоны - Центральная и Юго-Западная. Юго-Западная рудная зона резко отличается от Центральной благодаря пониженному содержанию меди; в пределах Центральной зоны отчетливо проявлено смещение медной аномалии к юго-западу от центра аномалии свинца и цинка. Тесная пространственная связь свинца и цинка для обеих рудных зон, обособленность медных изоконцентрат позволяют говорить о некоторой оторванности процесса отложения медных руд. Статистическая обработка данных опробования подтверждает эту гипотезу: при тесной корреляционной связи РЬ и 2п (коэф. корр. 0.86' ) поведение Си оказывается- обособленным (коэф. корр. Си-РЬ - 0.2 8 ; Си-Йп - 0.21); построенные гистограммы распределения проб по содержаниям обнаруживают нормальное распределение РЬ и 2п и логнормальное со смещением в сторону пониженных содержаний - для Си.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Сочетание преобладающего штокверкового типа оруденения и пластовых руд, развитие рудных прожилков как ниже, так и выше прослоев сплошных руд свидетельствуют о полигенности и полихронности образования месторождения. Чекмарь. В истории формирования структуры месторождения выделяются два этапа.

На вулканогенном этапе (02е£2) на поверхности туфов • пирокластической пачки был образован лавовый купол. Жерловина купольной постройки устанавливается в северовосточной части месторождения, где эффузивные разности риолитов переходят в субвулканические с большим количеством крупных вкрапленников кварца и плагиоклаза (Трофимов, 1982) . Риолиты купольной постройки несли в себе значитёльное количество сульфидов (в основном -пирит и сфалерит первой генерации). На завершающей стадии формирования купола происходило накопление вулканогенно-осадочных слоистых руд и кварцитов. По-видимому, существенные объемы рудного вещества были привнесены после завершения формирования вулканокупола в результате поздневулканической гидротермальной проработки (не исключено существование первичного штокрерка). Наличие на северо-востоке в непосредственной близости от месторождения крупного тела субвулканических риолитов позднеэйфельского .возраста позволяет говорить о существенном тепловом потоке, который мог- способствовать концентрации рудного вещества в структуре месторождения. Косвенным свидетельством накопления основной массы рудного вещества на этом этапе и ее последующего переотложения может служить характер пространственного взаимоотношения синвулканических пиритных рудных столбов с аномалиями РЬ, йп и Си. Для месторождения характерно расположение центров тяжести запасов руд непосредственно над зонами пиритизации (тогда как локализация вулканогенно-осадочных руд и участков пиритного заражения на Гусляковском месторождении совпадают).

Второй этап - этап складкообразования - сопряжен с герцинскими складчатыми движениями. Близость жесткого горноалтайского блока с мощной континентальной корой

обусловила высокую интенсивность деформационных процессов, в результате чего возникла Северо-Восточная мобильная зона. Интенсивное развитие пластических и вязко-пластических деформаций в пределах зоны привело к "выжиманию" жесткой выпукло-вогнутой кварцит-риолитовой линзы вулканокупола и формированию брахиантиклинальной структуры месторождения. В ходе формирования структуры в её апикальной части образовалась зона пониженного давления, благоприятная для отложения рудного вещества. Кварц, как один из наиболее подвижных минералов в условиях динамометаморфизма, был' частично переотложен в замках брахиантиклинальных складок (Главной и СевероВосточной) . Ремобилизация рудного вещества протекала в несколько стадий, что однозначно фиксируется по случаям взаимного пересечения рудных прожилков. Неоднократное возобновление тектонической активности приводило к переотложению руд в новообразованных трещинах. Характерно наличие участков, на которых ориентировка рудных прожилков и более поздних, не несущих минерализации трещин абсолютно идентична, что свидетельствует о продолжении процесса рудоотложения и на завершающих стадиях складкообразования.

Доказательства окончательного формирования рудного штокверка на последних стадиях складкообразования:

1) абсолютная идентичность суммарных стереограмм ориентировки рудных прожилков и рассланцевания на месторождении;

2) вертикальная ориентировка рудных прожилков, вектора температурного градиента, рудной зональности как в центре, так и на флангах структуры;

3) высокая интенсивность деформационных процессов в структуре месторождения в сочетании со способностью полиметаллических руд Рудного Алтая к динамометаморфическому переотложению в виде рудных прожилков и сульфидсодержащих кварцевых жил даже При , незначительных деформациях (Риддер-Сокольное месторождение - Покровская, 1982);

4) термодинамические условия развития подобных парагенезисов (вязкое течение, зеленосланцевые изменения) в настоящее время определяются следующим образом: давления 200-500 МПа, температуры 200-500°

(N.L.Carter and M.C.Tsenn, 1986); это перекрывает существующие определения диапазона температур рудообразования на месторождении (120-380°) ;

5) максимальные мощности рудных тел отмечаются на участках, определяемых при тектонофизическом моделировании как зоны пониженных давлений и привноса вещества.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Полиметаллическое месторождение Чекмарь является одним из обширного списка рудноалтайских месторождений, генетически связанных с средне-позднедевонской осадочно-вулканогенной базальт-риолитовой формацией (а точнее, с ее позднеэйфельско-франской подформацией). Специфической особенностью месторождения является интенсивное проявление процессов ремобилизации тл переотложения рудного вещества при активном участии герцинской тектонической активности.

Проведенные петрофизические и тектонофизические исследования позволили сделать вывод о формировании современной структуры месторождения в поле тектонических напряжений, характерном для СевероВосточной мобильной зоны в целом. Условия образования рудного штокверка месторождения определялись неоднородностью локального поля напряжений в пределах структуры месторождения. Решающую роль в процессе переноса и отложения руд играл трещинно-поровый тип коллектора. Основная часть рудных прожилков отлагалась в системе трещин северо-западного простирания, относящихся к кливажному типу.

Проведенные исследования,позволяют сформулировать следующие рекомендации:

1) Характерные для Северо-Восточной зоны смятия в целом условия накопления и переотложения руд ' месторождения Чекмарь позволяют говорить о перспективности данного типа месторождений для подобных зон и'Северо-Восточной в особенности. Так как тектонофизическая и петрофизическая неоднородность среды играет решающую роль в процессе формирования месторождения, то для поиска месторождений подобного типа можно рекомендовать проведение площадных

палеовулканологических и структурно-петрофизических исследований в пределах Северо-Восточной зоны.

2) При проведении поисковых работ в пределах СевероВосточной зоны рекомендуется особое внимание уделять зонам возможного тектонического разрежения, в частности, кольцевым и изометричным в плане структурам.

3) Использование новых данных о происхождении структуры месторождения может позволить откорректировать увязку ряда рудных тел по отдельным подсечениям, что приведет к уточнению данных разведки месторождения.

Список опубликованных работ:

1) Петрографо-петрохимические особенности вулканитов западной части Коргонской зоны. Материалы XVI научной конференции молодых ученых геологического ф-та МГУ, Москва., 1989 (депонировано в ВИНИТИ) N 4041-В89 (соавторы Думчев A.B., Гончарова Т.Н.).

2) Опыты палеовулканологических реконструкций в районе месторождения Чекмарь. Материалы XVI научной конференции молодых ученых геологического ф-та МГУ, Москва., 1989 (депонировано в ВИНИТИ) N 4041-В89 (соавторы Думчев A.B., Лазаренко И.М.).

3) Петрохимическая зональность среднедевонских вулканогенных толщ в зоне сочленения структур Рудного и Горного Алтая. Материалы XVII научной конференции молодых ученых геологического ф-та МГУ, Москва., 1990 (депонировано в ВИНИТИ) N 3337-В90. (соавтор Думчев

A.B.) .

4) Структурно-петрофизический анализ в рудной геофизике и геоэкологии. Межд. науч. конференция ""Геофизика и современный мир". Сб.рефератов докладов, Москва, 1993. (соавторы В.И.Старостин, Д.Р.Сакия, В.А.Лычаков,

B.А.Петров).

5) Структурно-петрофизический анализ Эльджуртинского гранитного массива (Тырныаузское ручное поле) "Известия ВУЗов", сер. "Геология и разведка", |1994, N1, с.58. (соавторы В .'И. Старостин, Р.Н.Соболев, О.В.Кононов, Д.Бейли, Нгуен Чон Тьюнг, Чинь Куок Хиен).

6) Позднечетвертичные тектонические движения, осадконакопление и рельеф Восточного склона Южного-Среднего Урала. Всероссийское совещание, по изучению четвертичного периода. Тезисы докладов. Москва, 1994.

Среднего Урала. Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода. Тезисы докладов. Москва, 1994. с.225 (соавторы В.А.Петров, А.Н.Сысоев, Д.В.Левашенко).

7) Тектонофизические и петрофизические аспекты проблемы изоляции экологически опасных отходов в геологической среде. Межд. науч. семинар "Радиоактивные отходы: оценка риска, минимизация образования, переработка и захоронение". Сб. рефератов докладов, Москва, 1993. (соавторы В.И.Старостин, В.А.Петров, А.Н.Сысоев).

8) Petrophysical and mineralogical-geochemical features of the metamorphism of base metal deposits■of the Rudnyi Altay. The 9th symposium of international association on the genesis of ore deposits. Abstracts, vol. 1, p. 402, 1994. (Co-authors: V.I.Starostin, D.R.Sakya).

9) Investigation of geodynamic evolution of ore district in South Urals: tectonophysical aspects. The 9th symposium of international association on the genesis of ore deposits. Abstracts, vol. 1, pp. 54-55, 1994. (Co-authors: V.A.Petrov, A.N.Sysoev).

10) Geological development and geodynamic conditions of the Urals in postcollisional stage. L.P.Zonenshain memorial conference on plate tectonics. Programme and abstracts, Moscow, 1993. (Co-authors: L.A.Sim, A.N.Sysoev, V.A.Petrov).

11) Forecast of changing migration condition for harmful solutions on the basis of the study of geological structures development. "Mineralogical magazine", 1994, vol. 58A, pp. 872-873. (Co-authors: V.I.Starostin, R.N.Sobolev, V.A.Petrov, A.N.Sysoev)

В печати находятся:

12) Новые данные по структуре месторождения Чекмарь (Рудный Алтай). "Вестник Московского Университета", сер. "Геология".

13) Структурно-петрофизические исследования участка предполагаемого захоронения РАО ( Южный Урал ). "Вестник Московского Университета", сер. "Геология" (соавторы Петров В.А., Сысоев А.Н.).

14) Неотектонические движения, осадконакопление и рельеф Восточного склона Южного-Среднего Урала. "Геоморфология" (соавторы В.А.Петров, А.Н.Сысоев, Д.В.Левашенко)..

15) Структурно-петрофизические и геодинамические критерии выбора массивов кристаллических пород всвязи с проблемой захоронения радиоактивных отходов. "Геоэкология", (соавторы В.И.Старостин, В.И.Величкин, В.А.Петров, А.Н.Сысоев, Б.Т.Кочкин).