Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геолого-структурные особенности размещения колчеданно-полиметаллических месторождений в Прииртышском рудном районе (Рудный Алтай)

ВАК РФ 04.00.14, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Бедарев, Борис Петрович

Ц ВВЕДЕНИЕ.

2. ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГОЕНИЯ РАЙОНА И ВОПРОСЫ ТИПИЗАЦИИ ТЕКТОНИЧЕСКИХКТУР

2.П Состояние геолого-геофизической изученности

2.2. Положение района в структурах Юго-Западного

Алтая и вопросы районирования

2.3. Геологические формации

2.4. Особенности тектонических структур и их типизация.

2^5. Особенности глубинного строения района по геолого-геофизическим данным

3. ГЕОЛОГО-ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ РУДНЫХ ПОЛЕЙ И МЕСТ0Р01ДЕНИЙ. . . i

3.1. Положение месторождений в стратиграфическом разрезе t.

3;2. О связи оруденения с магматическими породами.

3.3. Размещение оруденения в тектонических структурах.

ЗУ4. Тектономагматические структуры, их типизация и поисковое значение .;

Г. СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РУДНЫХ ПОЛЕЙ, МЕСТ0Р01ДЕНИЙ

И УСЛОВИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ РУДНЫХ ТЕЛ.

4.1. Генетические и формационные типы месторождений и рудопроявлений

4.2. Структурно-морфологические типы рудных полей и месторождений . ПО

4.3. Геолого-структурные особенности месторождений и рудопроявлений и условия локализации рудных тел.

4.3.1. Рудные проявления кварц-кератофировой формации

4.3.2. Месторождения и рудопроявления, связанные с плагиогранит-порфировой формацией .♦

4.373~. Месторождения, связанные с габброгран одиорит-гранитовой формацией . 137 4,3.Месторождения, связанные с формацией малых интрузий альбитофиров*»' порфирит ов.S С

Структурно-морфологический тип месторождений как показатель масштаба промышленной рудоносности.

5'. ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ, ПРИЗНАКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОРУДЕНЕШЯ

И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОИСКОВЫХ РАБОТ

5.1. Поисковые критерии и признаки медных и полиметаллических месторождений

5*2. Рекомендации по направление поисковых работ

Введение Диссертация по геологии, на тему "Геолого-структурные особенности размещения колчеданно-полиметаллических месторождений в Прииртышском рудном районе (Рудный Алтай)"

Актуальность темы» Работа посвящена изучению тектонических закономерностей размещения и структурных условий локализации колче да нно-полиметаллических месторождений Прииртышского рудного района Рудного Алтая и направлена на укрепление и дальнейшее развитие сырьевой базы действующих здесь горнорудных предприятий, чем и определяется её актуальность и практическая значимость. Эти исследования являются составной частью работ Алтайского отдела ИГН им.К.И.Сатпаева АН Каз.ССР по теме "Геология и перспективы рудоносности Рудного Алтая и Калбы", выполняющихся в соответствии с "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года".

Целью исследований является выявление и уточнение структурно-пространственно-временных закономерностей и структурных условий локализации колчеданно-полиметаллических месторождений Прииртышского рудного района, уточнение поисковых критериев и признаков промышленных руд, а также определение перспектив и рационального направления поисково-разведочных работ.

Основные задачи исследований.

1. На основе установленных ранее закономерностей формирования и размещения геологических формаций выявить особенности тектонических структур и выполнить их типизацию.

2. По имеющимся геолого-геофизическим материалам установить особенности геологического строения территории до глубин 3-5 км.

3. Уточнить закономерности размещения колчеданно-полиметал-лического оруденения в стратиграфическом разрезе и в региональных тектонических структурах, а также связи оруденения с магматическими породами.

4. На основе детального изучения структур рудных полей и месторождений уточнить структурные условия локализации рудных тел, разработать структурно-морфологическую классификацию месторождений и рудных полей, выявить зависимость масштаба месторождений от структурно-морфологического типа и уточнить структурные поисковые критерии и признаки.

5. Разработать конкретные рекомендации по направлению дальнейших поисковых работ.

Основными методами исследований являлись следующие.

1. Метод геологического картирования, осуществлявшийся на обнаженных площадях путем проведения обычных геологических маршрутов с применением аэрофотоматериалов, а на закрытых территориях - бурением картировочных и поисково-структурных скважин.

2. Метод объёмного геологического моделирования применялся при анализе глубинного геологического строения территории, изучении структур рудных полей и месторождений, а также для выяснения основных закономерностей размещения оруденения. Решение задач этим методом осуществлялось на основе всестороннего изучения (геологического, геохимического, петрохимического и др.) большого количества керна буровых скважин путем составления серии поперечных и продольных глубинных (до 3-5 км) разрезов с использованием геофизических данных, а также продольных проекций и планов горизонтов. Последние в общем случае составлялись для верхних, средних и нижних горизонтов по каждому объекту.

3. Геофизические материалы (магнитометрические, гравиметрические, сейсморазведочные) в комплексе с петрофизическими данными обработаны методом моделирования геологических сред на ЭВМ. Результаты такой обработки полностью использованы в работе для интерпретации геологического строения района до глубин, значительно превышающих (5-7 км) глубины поисково-структурного бурения (1-1,5 км).

В работе использованы также методы петрографические, геохимические, аналитические, статистические и другие. фактический материал. В основу диссертации положены материалы, собранные лично автором за время работы в составе Восточно-Казахстанского ТГУ (ПГО "Востказгеология") в качестве начальника геолого-съёмочной и тематической партий, старшего и главного геологов разведочных экспедиции и партии в Прииртышском и Верхуба-Шемонаихинском рудных районах при крупномасштабном геологическом картировании (1957-1967), проведении поисково-разведочных работ (1967-1972 и I978-I98I гг.) и тематических прогнозно-металлоге-нических исследований (1973-1978 гг.). Отчёт по прогнозной теме рекомендован Научно-Техническим советом Восточно-Казахстанского ТГУ в качестве основы для кандидатской диссертации автора. Все физические объёмы выполненных по теме диссертации работ из-за их обилия трудно учесть. Так, только при прогнозно-металлoreни-ческих исследованиях лично автором и при его непосредственном руководстве задокументировано более 129 тысяч п.м. керна скважин, выполнено более 260 п.км маршрутов разных масштабов, просмотрено более 13000 образцов сокращённого керна, изучено с разной степенью детальности более 6000 шлифов. В значительной мере учтены и переинтерпретированы фондовые и архивные материалы разведочных партий. При этом составлен комплект крупномасштабных и детальных прогнозно-металлогенических карт по 13 трапециям и 13 рудным полям и перспективным участкам, 214 глубинных разрезов разных масштабов, 33 плана горизонтов, 5 продольных проекций и другие материалы. В дополнение к имеющимся выполнены и обработаны значительные объёмы аналитических данных.

Научная новизна. I-вцделены элементарные фациально-тектони-ческие блоки, как элементарные ячейки тектонического строения и районирования территории, и выполнена их типизация по условиям тектонического развития; 2-разработана морфологическая классификация тектономагматических структур, вмещающих большинство месторождений района, выявлена зависимость их морфологии от геотектонической позиции, а также установлена взаимосвязь между элементарными тектономагматическими структурами и тектоническими блоками; 3-установлена роль жёстких структурных упоров в формировании перспективных рудолокализующих структур; 4-впервые структурно-морфологический тип месторождения рассматривается как показатель масштаба промышленного оруденения.

Практическая ценность. Основные положения и выводы работы имеют прикладное значение, прежде всего, для обоснования крупномасштабного научного прогноза поисков новых месторождений, определения масштаба прогнозируемого оруденения. Уточнённые поисковые критерии и признаки позволяют конкретизировать направление и методику поисковых работ уже на ранних стадиях их реализации.

Внедрение результатов работы. Разработанные автором совместно с другими исследователями практические рекомендации полностью приняты НТС ПГО "Востказгеология" в качестве долгосрочной программы поисковых работ и в настоящее время реализуются. Частичная их реализация привела к открытию ряда рудопроявлений в районе Николаевского и Рулихинского месторождений, подтвердила перспективность некоторых структур как в зоне экзоконтакта гранитоидных интрузий, так и на удалении от него. В последнее время на Камыр шинском рудном поле всйУты ранее неизвестные медноколчеданные и медно-цинковые руды. Реализация более ранних рекомендаций автора способствовала увеличению запасов Орловского и Шемонаихинского месторождений.

Апробация работы. Основные положения работы неоднократно докладывались на Научно-Техническом совете ПГО "Востказгеология" и Учёном Совете Алтайского отдела ИГН АН КазССР, а также на Всесоюзном совещании по генезису алтайских колчеданно-полиметалли-ческих месторождений С г.Усть-Каменогорск, 1975г.) и на X Всесоюзном Металлoreническом совещании (г.Алма-Ата, 1983г.). По результатам исследований опубликовано 6 статей и одна монография. Одна статья находится в печати.

Защищаемые положения.

1. Выделяется три типа глыбово-складчатых (блоковых) структур: I-горстовые блоки с сокращёнными мощностями среднего палеозоя, в развитии которых преобладали тенденции к поднятию; 2-гра-бены (грабен-мульды) с устойчивой тенденцией к погружению, характеризующиеся увеличенными мощностями среднепалеозойских образований; 3-блоки переходного типа с умеренными мощностями среднего палеозоя и знакопеременными колебательными движениями в среднем и верхнем палеозое. Максимальной рудоносностью обладают элементарные блоки переходного типа, вмещающие все известные месторождения и большинство рудопроявлений.

2. Выявлены орогенные тектономагматические структуры, образованные поверхностью гранитоидных интрузий и тектонической решёткой вмещающих пород и локализующие большинство месторождений района. Установлена зависимость морфологии тектономагматических структур от их геотектонической позиции, а формы рудных тел от морфологических особенностей тектономагматических структур.

3. Выделено б структурно-морфологических типов месторождений и рудопроявлений. Из них промышленное значение имеют межплас-товый, лентовидный и комбинированный типы, свойственные крупным и средним месторождениям. Штокверковый, штокообразный и жильный типы характерны для рудопроявлений и мелких месторождений. Структурно-морфологический тип рассматривается как показатель масштабности месторождения.

4. Установлены новые поисковые критерии: I-потенциально рудоносными структурами являются элементарные фациально-тектоничес-кие и структурные блоки переходного типа, а также орогенные текто-номагматические структуры, тип и форма которых позволяет прогнозировать масштаб месторождения, форму рудных тел и конкретизировать направление поисковых работ; 2-жёсткие структурные упоры играют решающую роль в формировании наиболее перспективных рудолокализу-ющих структур (послойных срывов, флексур, полостей отслоения и т.п.) и структурно-морфологических типов месторождений (межпластовых, лентовидных и комбинированных).

Объём работы. Диссертация состоит из "введения", четырёх глав и "'заключения". Объём её составляет 219 страниц, из них текста 149 страниц, 21 рисунок, 5 таблиц. Список литературы включает 164 наименования опубликованных работ.

На различных этапах работы автору оказывали содействие Д.Г.Ажгирей, X.А.Беспаев, Ю.Г.Бондаренко, И.В.Бочаров, В.М.Волков, Г.Д.Ганженко, А.М.Гинатулин, В.С.Голубцов, Д.И.Горжевский, А.И. Демченко, П.ф. Иванкин, П.В. Иншин, Ю.И. Казанин, В.А.Калашникова, Л.Н. Кленина, Ф.Т. Коротченко, Х.ХЛСуленов, А.М.Лапа, С.А Леонов, В.И.Михалевский, Г.И.Нахтигаль, П.С.Ревякин, А.И .Рыбин, Л.А.Рыбина, И.Т.Сахаров, Г.Г .Свечников, А.Е.Степанов, В.И. Титов, М.А.Тойбазаров, Л.М.Трубников, И.К.Феклистов, Г.Ф.Яковлев и другие. Всем перечисленным товарищам автор выражает свою искреннюю признательность. Автор глубоко благодарен доктору геолого-минералогических наук, профессору В.С.Кузебному, кандидатам геолого-минералогических наук А.М.Мыснику, А.НЛитвиновичу, Э.С.

Пономареву и Н.И.Стучевскому за критические замечания и советы, высказанные при просмотре рукописи работы, неизменную благожелательность и участие, проявленные при её подготовке; Особую признательность за постоянное внимание и помощь автор выражает научному руководителю академику АН КазССР А.КЛСаюпову.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений", Бедарев, Борис Петрович

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании обобщения и анализа большого фактического материала автора и других исследователей в работе рассмотрены геологическое строение Прииртышского, и, частично, Верхуба-Шемонаи-хинского рудных районов и закономерности размещения колчеданно-полиметаллических месторождений. Основное внимание уделено выяснению особенностей развития тектонических структур; их взаимосвязей с проявлениями магматизма, изучению закономерностей размещения оруденения в тектонических структурах и структурных условий рудолокализации на конфетных месторождениях.

Основные геологические результаты исследований заключаются в следующем;

1. Березовско-Белоусовское рудное поле на основании результатов геологоразведочных работ последних лет, а также по сходству фаций с типичными разрезами Алейской подзоны, единству интрузивного магматизма/ полной идентичности металлогенического профиля промышленного оруденения; общности закономерностей рудолокализации, сходству глубинного геологического строения рассматривается в составе Рудноалтайской структурно-формационной зоны," а не Иртышской, как представлялось ранее.

2. Среди осадочно-вулканогенных формаций среднего палеозоя наибольшее рудолокализующее значение (как благоприятная среда для рудоотложемия) имеют образования кварц-кератофировой формации, сформщювавшиеся в условиях неустойчивого тектонического режима с колебательными дифференцированными движениями блоков и характеризующиеся резкой изменчивостью фаций и мощностей по вертикали и латерали, наличием центров вулканической деятельности, ми<* грирующих во времени и пространстве в связи с различной тектонической активностью блоков; 9 ( ' '

3. Неглубокое залегание каледонского структурного комплекса и наличие большого количества древних разрывов обусловили четко выраженный глыбово-скпадчатый характер тектоники среднепалео-зойского структурного этажа, проявляющийся в структурах разных порядков,вплоть до элементарных фациально-тектонических блоков. Среди последних выделено три типа структур с различной потенциальной рудоносностью: горстовые блоки, грабен-мульды и блоки переходного типа1 Наиболее перспективны на поиски месторождений бло-* ки переходного типа.Разрывные структуры по значению в формировании тектонической структуры района разделяются на: I- глубинные региональные разломы северо-западного простирания - границы струк-турно-формационных зон,подзон; 2 - субмеридиональные разрывы длительного развития, сопряженные с региональными разломами и являющиеся границами фациальнснтектонических и структурных блоков и 3-прочие внутриблоковые разрывы. Выделяются также крупные субширотные разрывы," проявленные, главным образом, в физических полях.

Анализ глубинного (до 5-7км) строения района по геолого-геофизическим данным показал, что морфология поверхности гранито-идных интрузий (слепых и выходящих на поверхность) подчинена положению двух типов тектонических элементов: пологозалегающих межфор-мационной поверхности между нижним и средним палеозоем, межслоевых и внутриформационных плоскостей в образованиях среднепалеозойского структурного этажа и крутопадающих разноориентированных разрывов в породах среднего и верхнего палеозоя. В связи с этим поверхность гранитоидов имеет сложное ячеистое строение с образованием своеобразных тектономагматических структур, вмещающих все месторождения орогенных этапов развития района. Классификация тектономагматических структур по их генетическим и морфологическим признакам позволяет предполагать масштаб прогнозируемого оруденения, глубину его залегания, морфологические особенности рудных залежей, возможные границы структуры месторождения и рудного поля, а также конкретизировать направление и методику поисков уже на ранних стадиях.

5. По отношению к стратиграфическому разрезу эндогенное ору-денение является сквозным. Однако максимальные его концентрации и все месторождения приурочены к контактам свит и пачек среднего и верхнего девона с контрастными химическими и физико-механическими свойствами пород: лосишинской-таловской, таловской-гериховской,ни-колаевской-снегиревской и внутри шипулинской и иртышской свит на Березовском и Белоусовском рудных полях. Указанные контакты рассматриваются в одной стороны как структурно-литологические экраны, а с другой-как катализаторы в химических реакциях, приводящих к осаждению рудных компонентов из гидротермальных растворов.

6. Колчеданно-полиметаллическое оруденение известно в связи с различными магматическими формациями, т.е. является полигенным и полихронньш. Однако степень концентрированности металлов закономерно увеличивается по времени от древних к молодым формациям.Ранние (доорогенные) формации (кварц-кератофировая, андезит-дацито-вая и плагиогранит-порфировая) малопродуктивны или практически непродуктивны. Наиболее продуктивны поздние (орогенные) формации (габбро-гранодиорит-гранитовая и малых интрузий альбитофиров-пор-фиритов). Возраст главного промышленного оруденения является верхнепалеозойским, но докалбикским.

7. Размещение рудных полей и месторождений в тектонических структурах определяется прежде всего положением крупных разрывов глубокого заложения северо-западного простирания (линейное размещение), узлами их пересечения и сопряжения с разломами субширотного и субмеридионального направлений (узловое размещение).Такие узлы рассматриваются как длительно функционировавшие структуры повышенной проницаемости, способствовавшие возникновению глубинных очагов герцинского магматизма. Отсюда, как следствие, вытекают и другие закономерности, такие как приуроченность оруденения к центрам девонской вулканической деятельности и к узлам развития разновозрастных интрузий. Другими не менее важными тектоническими и тектономагматическими факторами являются размещение месторождений в элементарных фациально-тектонических блоках переходного типа и в тектономагматических структурах.

8. Рассмотрены структурные условия локализации руд почти на всех месторождениях и некоторых рудопроявлениях Прииртышья. Выделены структурно-морфологические типы рудных полей и месторождений. Впервые структурно-морфологический тип месторождения рассматривается как показатель его масштаба. Установлена цепочка тесно взаимосвязанных и причинно-обусловленных взаимоотношений и явлений: структурно-морфологический тип месторождения - тектонические условия и время его формирования - магматическая формация - характер и форма связи оруденения с материнскими интрузиями - тип и форма тектономагматических структур - масштаб промышленного оруденения. Наиболее перспективными являются межпластовые, лентовидные и комбинированные структурно-морфологические типы, представляющие практически все крупные и средние месторождения района; менее интересны штокверковые, штокообразные и жильные типы (мелкие месторождения).

9. Прогнозная оценка рудоносности изученной территории выполнена на основании комплекса стратиграфо-литологических, магматических, структурно-тектонических, геофизических, минералого-петрографических, геохимических критериев и признаков рудолокализации, как ранее известных, так и установленных автором совместно с другими исследователями. К числу последних относятся выводы: I- о максимальной рудоносности элементарных фациально-тектоничес-ких и структурных блоков переходного типа; 2- о приуроченности месторождений орогенного этапа развития к тектономагматическим структурам, тип и форма которых позволяют прогнозировать масштаб месторождения и форму рудных тел; 3- о решающей роли жестких структурных упоров в формировании наиболее перспективных структурно-морфологических типов месторождений (межпластовых, лентовидных и комбинированных) и о возможности предвидения последних на основе геологических карт.

По степени перспективности выделено 4 группы площадей. Из них X группы - 10 участков, П группы - 13, Ш группы - 9 и 1У группы - 7 участков. Наибольшими перспективами обладают северный и южный фланги Орловского рудного поля, Камышинское и Николаевское рудные поля, Промежуточный и ряд других участков. Разработаны конкретные рекомендации по направлению поисковых работ первой очереди.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Бедарев, Борис Петрович, Усть-Каменогорск

1. Великий А.СГ. Структуры рудных полей С в складчатых областях).- Изд1. Лен; ун-та, 1961. 27бс.

2. Волков В.М;, Гинатулин A.M., Сахаров И~,Т., Чекалова К .А. Орловское рудное поле на Рудном Алтае, Алма-Ата, Наука/ 1972.- I09C.

3. Гармаш А.А., Попов В.В., Яковлев ГЖ'Закономерности размещения колчеданно*полиметаллических месторождений Рудного Алтая. в В кн.: Геология медноколчеданных", свинцово-цинковыхи никелевых месторождений^ Тр. ЦНИГРИ, 1967, вып.75,с.64-88.

4. Иванкин П'.Ф., Кузебный В.С;. О верхней возрастной границе и глубине формирования оруденения Николаевского месторождения на Алтае. Вестн. АН КазССР, I960, £ I, с.36-43.

5. S.50V Каюпов А/К/ К вопросу генезиса полиметаллического оруденения Зыряновского района/ Известия АН КазССР/: Серия геол., 1954, вып. 18, ci 50-59.

6. Новосибирск, Наука, 19^1, с. 38-43;

7. Любецкий В.НГ. Субширотныё глубинные разломы Иртыш-Зайсан-ской складчатой системы по геофизическим данным. Изв. ВУЗов, геоя£ и раз в*;; 1965, * 7/ с'. 3-II.

8. Нехорошев В.П. Геологический очерк Рудного Алтая. Изд. геол.развед.упр.,1930, т;49, I 5, с. 1-28.

9. Нехорошев В.П. Тектоника и металлогения Юго-Западного Алтая.-Изв'.ВГРО, 1932, т.51, вып.15, с. 249-268.

10. Поспелов Г.Л; Геологические предпосылки к физике рудоконт-ролирующих флюидопроводников. Геология и геофизика,1963, J6 4, с; 24-41.

11. Ревякин П.С. Объемная структура района Орловского рудного поля по результатам комплексного изучения гравитационного, магнитного и волнового полей. В сб.: Поиски глубокозале-гающих месторождений. Алма-Ата, МГ КазССР, 1972, с.

12. Ревякин П.С. Геофизические данные и проблема возраста колчеданно-полиметаллического оруденения Рудного Алтая. В кн.: Проблемы генезиса колчеданно-полиметаллических месторождений Рудного Алтая. Тезисы совещания. Алма-Ата, Наука, 1977, с. 89-95.

13. Авдонин В.В/ Девонский вулканизм и колчеданно-полиметалли-ческие месторождения центральной части Рудного Алтая. : Ав-тореф/Дисс. докт.геол.-мин.наук. М.,1981.- 45с.

14. Борцов В.Д. Комплексирование геофизических методов при изучении рудовмещающих объемных структур (на примере рудных месторождений Калбы).: Автореф/ Дис/.V. канд.геол.-мин;наук. М./ 1982/ - 24с.