Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика литохимических поисков скрытых кимберлитовых трубок

ВАК РФ 04.00.13, Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Ван Фэн-юй, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА Гэологический факультет Кафедра геохимии

УДК 550.8 : 553.81

Ван Фэн-юй

МЕТОДИКА ЛИТОХИМИЧЕСКИХ ПОИСКОВ СКРЫТЫХ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК (НА ПРИМЕРАХ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ)

Специальность:

04.00.13 Геохимические методы поисков месторождений полезных

ископаемых

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук.

Научные руководители:

академик HAH Армении C.B. Григорян кандидат геолого-минералогических наук, доцент С.А. Воробьев

Москва 1999

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ I 2

ГЛАВА 1. Состояние изученности проблемы j 9

ГЛАВА 2. Геологические особенности Западной Якутии j 17

2.1 Стратиграфия | 17

2.2 Тектоника и магматизм | 20 ГЛАВА 3 Методы исследования | 23

3.1 Методика геохимического опробования и анализа проб \ 23

3.2 Методика обработки и интерпретации геохимических данных \ 26 ГЛАВА 4 Минералого-геохимические особенности кимберлитов | 28

4.1 Минералогия кимберлитов \ 29

4.2 Геохимические особенности кимберлитов \ 34 ГЛАВА 5 Первичные геохимические ореолы кимберлитов | 38

5.1 Первичные геохимические ореолы, оконтуренные по \ 38

результатам валового опробования |

5.2 Элементы-примеси в пиритах как критерий \ 50

идентификации формационного типа первичных геохимических ореолов

5.3 Идентификация алмазоносных кимберлитов j 60

ГЛАВА 6 Вторичные литохимические ореолы кимберлитовых тел j 65

6.1 Далдынское кимберлитовое поле \ 65

6.2 Вторичные ореолы погребенных кимберлитовых тел } 80 ГЛАВА 7. Литохимические потоки элементов-индикаторов | 91 ГЛАВА 8 Практические рекомендации j 105

8.1 Региональные поиски (Масштаб 1:50 ООО -1:20 ООО) 105

8.2 Локальные поиски (Масштаб 1:50 ООО - 1:10 ООО) 107

8.3 Комплексирование методов \ 116 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 117 Список литературы 120 Приложение №1 1125 Приложение №2 ! 127

Введение

Известно, что геохимические методы поисков алмазоносных кимберлитов, особенно в зарубежных странах, все еще не нашли подобающее себе место в общем комплексе поисковых работ. Как отмечается в вышедшей в США книге крупнейшего зарубежного авторитета в области поисковой геохимии проф. А. Левинсона "Практические проблемы прикладной геохимии"( 1987г.) "отсутствуют публикации, посвященные различным аспектам геохимических методов поисков месторождений алмазов" ([46], с. 158).

В СССР начало работ по разработке и внедрению литохимических методов в производство геологоразведочных работ на алмазоносные кимберлиты относится к шестидесятым годам, когда В.А. Литинским (19611963гг.), а в последующем В.М. Питулько была рассмотрена возможность поисков кимберлитовых тел по вторичным ореолам рассеяния химических элементов. В начале 70-х годов группа исследователей (В.А. Тимченко, М.В. Заиченко, Б.С. Ягнышев и др.) под научным руководством C.B. Григоряна приступила к разработке геохимических методов этого весьма специфического типа месторождений. Исследования были начаты ЯТГУ и ИМГРЭ на месторождениях алмазоносных кимберлитов Якутии. С целью разработки наиболее приемлемых для алмазоносных кимберлитов модификаций геохимических методов были выполнены опытно-методические исследования по изучению особенностей состава и строения геохимических ореолов кимберлитовых трубок.

К сожалению, начатые в 70-х годах, планомерные научно-исследовательские и опытно-методические работы по геохимическому моделированию различных типов геохимических ореолов кимберлитовых тел в последующем по разным причинам не были доведены до стадии практической реализации их результатов: создалась ситуация, когда

результаты выполненных в разные годы и в значительных объемах

2

исследований оказались разбросанными по разным отчетам и публикациям без надлежащего обобщения полученных данных и создания надежных методик оценки геохимических аномалий.

Выполненное автором обобщение и частичная переинтерпретация результатов выполненных ранее работ показали, что литохимические методы поисков алмазоносных кимберлитов разработаны в достаточной для практического применения степени, что подтверждается приводимой ниже краткой характеристикой состояния изученности этих методов.

Изучение вторичных литохимических ореолов рассеяния элементов-индикаторов кимберлитовых трубок позволило установить, что кимберлитовые тела, перекрытые элювиально-делювиальными отложениями ограниченной (первые метры) мощности, сопровождаются вторичными литохимическими ореолами элементов-индикаторов кимберлитов. Основными элементами-индикаторами кимберлитовых трубок были признаны хром, никель и кобальт. По размерам вторичные литохимические ореолы перечисленных выше элементов-индикаторов существенно превосходят соответствующие кимберлитовые тела и с успехом могут быть использованы для обнаружения перекрытых рыхлыми элювиально-делювиальными (автохтонными) отложениями кимберлитовых тел. Очевидно, что развитие в связи с кимберлитовыми телами контрастных и значительных по размерам вторичных литохимических ореолов означает также развитие литохимических потоков рассеяния тех же элементов-индикаторов, что подтверждается имеющимся опытом изучения и практического применения этого метода на стадии региональных поисков. Это ставит на повестку дня привлечение на стадиях мелкомасштабных работ в новых перспективных районах метода потоков рассеяния элементов-индикаторов.

Имеющийся опыт выполненных на ряде кимберлитовых полей исследований показал, что геохимические методы с успехом могут быть

использованы не только для перекрытых автохтонными отложениями

3

ограниченной мощности кимберлитовых тел, но и для поисков погребенных тел. Как известно, наиболее сложной проблемой поисковой геохимии, вообще, и геохимических поисков алмазоносных кимберлитов, в частности, является обнаружение погребенных под толщей более молодых (по сравнению с оруденением) пород месторождений. Проблема поисков погребенных тел является весьма актуальной и для Якутской алмазоносной провинции, где на значительных территориях продуктивные на алмазоносные кимберлиты толщи пород погребены под траппами различной (чаще значительной) мощности. Известно, что в подобных условиях из-за отсутствия надежных способов дистанционной фиксации погребенных на глубине кимберлитовых трубок для их обнаружения производится разбуривание перспективных площадей по достаточно густой сети, что очень дорого и не совсем эффективно прежде всего из-за небольших размеров кимберлитовых трубок в поперечнике.

Как показали результаты научно-методических работ, существует определенная возможность повышения эффективности поискового бурения за счет включения в комплекс работ метода первичных геохимических ореолов. Методической основой подобной постановки вопроса являлась возможность использования в комплексе с упомянутым выше поисковым бурением первичных ореолов. Очевидно, что учет первичных ореолов позволит бурить скважины по более редкой сети, рассчитанной на обнаружение первичных ореолов и только последующее сгущение сети скважин с целью обнаружения геохимического центра первичных ореолов -- кимберлитового тела.

Однако, из-за слабой изученности первичных геохимических

ореолов кимберлитовых тел (они были изучены только на примере одной

кимберлитовой трубки — имени XXIII съезда КПСС Григоряном C.B.) не

могло быть речи о внедрении методов первичных ореолов в производство

геологоразведочных работ на алмазоносные кимберлиты. Это

обстоятельство и очевидные перспективы данного направления

4

исследований обусловили выполнение автором работ по доизучению первичных геохимических ореолов кимберлитовых тел с целью разработки научно-обоснованной методики их использования в процессе поисковых работ на алмазы. В комплексе с первичными ореолами были изучены также их гипергенные аналоги — вторичные литохимические ореолы и потоки рассеяния элементов-индикаторов. В связи с отмеченным выше основной целью данной работы являлась разработка оптимального комплекса литохимических методов поисков алмазоносных кимберлитов на основе обобщения (совершенствования) выполненных ранее методических работ, и доработка отдельных методических вопросов с целью определения места и роли каждого из рассмотренных методов в общем комплексе геологоразведочных работ на алмазы. Работы были выполнены на примере кимберлитовых полей Накы некого, а также Мало-Ботуобинского, Верхне-Мунского и Алакит-Мархинского полей.

Согласно поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

— установление по результатам геохимического изучения известных месторождений универсальных (повторяющихся для изучаемых выборок месторождений) закономерностей состава и строения первичных геохимических ореолов как критериев оценки геохимических аномалий;

— изучение особенностей пространственного распределения элементов-примесей в пирите кимберлитовых месторождений с целью разработки минералого-геохимических критериев оценки геохимических аномалий, основанных на особенностях состава (геохимического спектра) элементов-примесей в пирите;

— разработка рациональной методики и способов обработки результатов литохимического опробования, включая мультиэлементных, с целью повышения информативности данных геохимического опробования;

— выявление возможности разработки геохимических критериев оценки алмазоносности кимберлитовых тел.

Фактический материал диссертационной работы представлен результатами многокомпонентного анализа более 4500 геохимических проб, отобранных в пределах упомянутых выше кимберлитовых полей лично автором или же при его участии. Кроме того, в диссертационной работе использованы результаты выполненной автором переинтерпретации результатов анализа более 15 тыс. геохимических проб, предоставленных автору ЯГПСЭ (Якутской государственной поисково-съемочной экспедицией). Разработка геохимических критериев оценки литохимических аномалий в кимберлитовмещающих породах автором была осуществлена путем обработки результатов мультиэлемеитного анализа более 600 мономинеральных проб, переданных автору С.В. Григоряном.

Суть диссертационной работы кратко выражается в приводимых ниже четырех основных защищаемых положениях:

1. Вокруг кимберлитовых тел выявлены значительные по размерам (превосходящие кимберлитовые тела) и идентичные по составу и строению первичные геохимические ореолы типоморфного комплекса элементов-индикаторов (Сг, М, Со, Мп, V, Си, РЬ, 7л, А& Бп, Мо). Наряду с традиционными для рудных месторождений первичными ореолами центростремительного типа (максимумы концентраций элементов совпадают с рудными телами), в строении первичных ореолов кимберлитовых тел постоянно наблюдается кольцевое развитие ореолов (в основном для меди, свинца, цинка и некоторых других элементов), когда поля повышенных концентраций химических элементов образуют своеобразные кольца на определенном удалении от кимберлитовых тел.

2. Установлено, что мультиэлементные литохилшческие аномалии отличаются от моноэлементных большей контрастностью и более однозначной пространственной связью с кимберлитовыми телами. Для

изучения и оценки литохимических аномалий предложено применение двух способов построения мульт иэлементных аномалий: по величине мультипликативного показателя (способ эффективен для всех типов аномалий) и мультипликативного отношения (способ эффективен для потоков).

3. Разработан способ идентификации формационной принадлежности геохимических аномалий в коренных кимберлитовмещающих породах по составу элементов-примесей в пирите на основе байесовского метода.

4. Установлена возможность фиксации погребенных под траппами (мощностью до 100м) кимберлитовых тел по мульт иэлементныч вторичным литохимическим ореолам рассеяния элементов-индикаторов. Однако, надежная дифференциация подобных ореолов от весьма схожих с ними многочисленных аномалий фоновых участков все еще остается весьма трудной, порой неразрешимой задачей: это обстоятельство сохраняет актуальност ь дальнейших исследований, направленных на повышение надежности идентификации наложенных ореолов рассеяния элементов-индикаторов погребенных алмазоносных кимберлитов.

В результате проведенных исследований впервые получены следующие научные и практические результаты:

—установлены идентичные для всех исследованных кимберлитовых тел особенности состава и строения первичных геохимических ореолов;

— разработан метод оценки кимберлитоносности геохимических аномалий по элементам-примесям в пирите;

— предложены эффективные способы построения мульт иэлементных геохимических аномалий кимберлитовых месторождений;

—разработана методика поисков погребенных кимберлитовых тел путем комбинированного применения поискового бурения и геохимического опробования керна скважин;

—с помощью разработанных оригинальных геохимических методик оценены перспективы алмазоносности ряда участков.

Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались на международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-98" и 19-ом международном симпозиуме поисковой геохимии в Ванкувере.

Главные результаты опубликованы в печати.

1. "Геохимические ореолы кимберлитов Накынского кимберлитового поля", в книге "Геология, закономерности размещения, методы прогнозирования и поисков месторождений алмазов", г.Мирный, 1988г. с.337-338. в соавторстве с другими.

2. "Литохимические потоки при поисках погребенных кимберлитовых трубок", тезисы конференции "Ломоносов-98", издание МГУ, 1998г.

3. "Геохимические спектры как критерий оценки кимберлитов", в книге "Прогнозно-поисковая геохимия на рубеже XXI века", изд. ИМГРЭ, Москва, 1998г.

4. "Геохимические особенности Накынского кимберлитового поля Якутии" (на китайском языке), в журнале "Геохимические и геофизические методы поисков", Пекин, 1998г.

5. "Lithogeochefflical dispersion trains in exploration for hidden kimberlite pipe", тезисы 19-ого международного симпозиума поисковой геохимии в Ванкувере, апрель 1999г.

Проведение работы было бы невозможно без организационной помощи и участия со стороны руководителя геохимической службы ЯГПСЭ к-та г.м.н. Ягнышева Б.С., профессора кафедры геохимии МГУ Ярошевского A.A., доцентов той же кафедры Матвеева A.A., Николаева Ю.Н и сотрудников Аплеталина A.B., Жуковского A.C., сотрудников МГГА доктора г.м.н. Игнатова П.А. и к-та г.м.н. Штейна Я.И. Всем перечисленным коллегам автор выражает глубокую признательность.

Особую признательность автор выражает своим научным руководителям академику HAH Армении Григоряну C.B. и доценту Воробьеву С.А. за неоценимую помощь в подготовке данной работы.

Глава 1. Состояние изученности проблемы Первые сведения о возможности применения геохимических методов в поисках кимберлитов относятся к 1958-1959гг. и опубликованы по материалам исследований в Бельгийском Конго, Судане, Индии и др.

Практически одновременно и в пределах Якутской кимберлитовой провинции изучение вопросов применения геохимических методов начато силами Биректинской экспедиции БОИНГА, а затем и геологами Амакинской и Ботуобинской экспедиций ЯТГУ. К этому же периоду относятся и работы Косолаповой М.Н. и Косолапова А.И. (1962г.) о возможности поисков кимберлитов по потокам рассеяния цинка, повышенные содержания которого были установлены в водах рек, размывающих кимберлитовые тела [103].

В результате выполненных исследований на примере трубок северных и центральных полей провинции разными авторами, независимо друг от друга, был дан положительный ответ о возможности привлечения геохимических методов поисков кимберлитов по вторичным ореолам рассеяния. Было установлено, что в роли элементов-индикаторов выступают типоморфные элементы кимберлитовых пород - хром, никель, кобальт, ниобий, иттрий, концентрации которых в 5-10 раз выше в кимберлитах, чем во вмещающих их породах. Размеры ореолов в 2-4 раза больше площади тел, характеризуются изометричностью форм и нередко находятся в зависимости от условий залегания трубок (крутизна склона, мощность элювио-делювия, интенсивности проявления солифлюкционных процессов) с формированием оторванных и смещенных ореолов.

Особое место первого периода освоения методов прикладной геохимии занимают результаты исследований Б.А. Литинского и В.М. Питулько (1961-1962гг.; 1966-1968гг.). Авторы приводят результаты детального изучения процессов био-, гидро- и литохимического ореолообразования кимберлитов, определяют их зависимость от состава

кимберлитов, особенностей ландшафтных условий, указывают на необходимость и пути комплексирования геохимических, геофизических и шлиховых методов поисков.

К сожалению, результаты этих исследований, равно как и опыт работ Л.А. Зимина, Б.Н. Сок