Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Особенности тектонического строения и развития осадочного чехла Якутской алмазоносной субпровинции в связи с размещением кимберлитов

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Горев, Николай Иванович, Мирный

Акционерная компания "АЛРОСА" Якутское научно-исследовательское геологоразведочное предприятие ЦНИГРИ

На правах рукописи

ГОРЕВ Николай Иванович

ОСОБЕННОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА ЯКУТСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ СУБПРОВИНЦИИ В СВЯЗИ С РАЗМЕЩЕНИЕМ КИМБЕРЛИТОВ

Специальность 04. 00. 01-Общая и региональная геология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Н. Н. Зинчук

Мирный, 1999

Оглавление

Введение...........................................................................................................4

Глава 1. Краткий обзор основных представлений о структурно-

тектонических предпосылках кимберлитового магматизма......9

Глава 2. Кимберлитоконтролирующие зоны Якутской алмазоносной субпровинции в системе региональных платформенных структур.............................................................................................29

2.1. Основные черты тектонического развития

осадочного чехла..............................................................................29

2.2. Особенности строения, размещения и проявления кимберлитоконтролирующих зон.............:.. .V. .'........................46

Глава 3. Тектоническое строение и история развития осадочного

чехла южных районов Якутской алмазоносной субпровинции, закономерности размещения среднепалеозойских кимберлитов......................................................................................66

3.1. Современный структурно-тектонический план кимберлитовмещающих отложений.............................................66

3.2. История тектонического развития осадочного чехла..................75

3.2.1. Тектонические эпохи, предшествующие кимберлитовому магматизму..............................................75

3.2.2. Среднепалеозойский этап тектонического развития-эпоха становления кимберлитов..........................................83

3.2.3. Посткимберлитовые эпохи тектонического

развития................................................................................97

3 .3. Локальный структурный план кимберлитовых полей и

сопредельных площадей................................................................112

Глава 4. Принципы и методика прогнозирования не вскрытых на поверхности коренных источников алмазов по структурно-тектоническим критериям, проявленным в осадочном чехле...................................................................................................124

Заключение......................................................................................................139

Список литературы........................................................................................142

ВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Проблема прогнозирования и поисков коренных месторождений алмазов в закрытых районах до конца не разработана и нуждается в дальнейшем развитии. Изучение закономерностей пространственного размещения известных кимберлитовых полей, отдельных кимбер-литовых тел и их групп показывает, что важную роль в их локализации играют тектонические факторы. Одним из приемов совершенствования тектонических критериев являются палеотектонические исследования, без которых невозможно объективно определить возраст структур, в том числе и синхронных по времени образования кимберлитам. Большой объем нового фактического материала, использование палеотектонических методов позволяют критически переосмыслить и детализировать многие известные тектонические предпосылки и предложить ряд новых и, в конечном счете, повысить достоверность и детальность прогноза.

Целью исследований является изучение тектонического строения и эволюции осадочного чехла Якутской кимберлитовой субпровинции (ЯКС), совершенствование методики прогнозирования и поисков коренных месторождений алмазов.

Основные задачи:

1. Анализ региональных особенностей тектонического развития осадочного чехла Якутской кимберлитовой субпровинции.

2. Исследование основных закономерностей размещения и проявления кимберлитоконтролирующих зон в осадочном чехле.

3. Изучение истории тектонического развития юга Якутской субпровинции на основе палеотектонических реконструкций, отражающих строение чехла в докимберлитовую, продуктивную на кимберлиты и посткимберлито-вую эпохи.

4. Выделение кимберлитоконтролирующих дислокаций и анализ проявленности их на юге Якутской кимберлитовой субпровинции.

Научная новизна. Уточнены и реализованы методические приемы па-леотектонического анализа применительно к алмазоносным районам Якутии.

Усовершенствованы структурно-тектонические критерии регионально-

го и среднемасштабного прогноза кимберлитов:

-показано, что кимберлитоконтролирующие зоны представляют собой гетерогенные и гетерохронные тектонические образования. Узлы пересечения разнотипных зон разломов контролируют кимберлитовый магматизм;

-на основе палеотектонического анализа установлено, что кимберлито-вые поля юга ЯКС приурочены к краевым частям среднепалеозойских отрицательных структур.

-подтвержден контроль большинства кимберлитовых тел в Мирнин-ском и Алакит-Мархинском полях среднепалеозойскими сбросовыми впадинами.

Практическая значимость. На основании анализа фактического материала (более 10 тысяч скважин, геологические карты, данные сейсморазведки и пр.) составлен комплект структурно-тектонических и палеотектонических карт. Уточнено тектоническое строение и история развития южной части ЯКС. Отмечена связь разноранговых кимберлитовых объектов с определенными тектоническими элементами. По результатам исследований выделены площади, благоприятные для обнаружения новых кимберлитовых полей.

Основные защищаемые положения:

1. Тектонические зоны, узлы пересечения которых контролируют ким-берлитовые поля Якутской алмазоносной субпровинции, характеризуются различной морфологией и особенностями проявления в осадочном чехле. Морфология и проявленность зон определяются их возрастом, пространственным положением относительно Анабаро-Мирнинского стабильного блока и режимом активизации подвижных структур, с которыми эти зоны генетически связаны.

2. Кимберлитовые поля южных районов Якутской субпровинции приурочены к краевым частям опущенных в среднем палеозое блоков, испытавших в последующие тектонические эпохи неоднократную активизацию и частичную инверсию. Ширина блоков 30-50км, амплитуда до 200м.

3. Большинство кимберлитовых тел в Мирнинском и Алакит-Мархинском полях приурочено к линейным отрицательным структурам, которые представляют собой грабены, полуграбены, мульды, впадины сложной

конфигурации. Эти структуры, картируемые в верхней части разреза нижнепалеозойских кимберлитовмещающих отложений, имеют среднепалеозой-ский возраст, их протяженность десятки километров, ширина до 5 км, амплитуда десятки метров.

4. Эффективное прогнозирование кимберлитовых полей по тектоническим критериям, проявленным в осадочном чехле, достигается при использовании структурно-тектонических и палеотектонических карт и схем, отражающих развитие региона в докимберлитовую, продуктивную на кимберлиты и посткимберлитовую эпохи тектогенеза, построенных с точностью, позволяющей выделять структуры среднего и крупного масштабов.

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен первичный фактический материал, полученный и собранный автором во время производственной деятельности в Чернышевской экспедиции и ЯНИГП ЦНИГРИ за период с 1981 по 1998 гг.. За это время были составлены структурно-тектонические и палеотектонические карты на Анабаро- Оле-некское междуречье, на Моркокинский, северо-западную часть Малоботуо-бинского и юго-западную Далдыно-Алакитского алмазоносных районов. В работе использованы результаты обобщения и анализа геологосъемочных и поисковых работ, данных сейсморазведки других материалов Амакинской, Ботуобинской ГРЭ, ПГО "Красноярскгеология", "Ленанефтегазгеология", ВСЕГЕИ, ЯНИГП ЦНИГРИ, а также многочисленные опубликованные источники.

Методика исследований основана на детальном стратиграфическом расчленении осадочного чехла по структурным и поисково-картировочным скважинам в комплексе с каротажом, на использовании сейсмических данных, результатов интерпретации материалов грави-магнито-электроразведки и др., позволяющих прослеживать маркирующие и опорные горизонты и составлять единые, достаточно точные структурно-тектонические и палеотектонические карты и схемы, а также на применении палеотектонического анализа, для повышения достоверности выделяемых структур и определения их возраста.

Апробация работы. Основные результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах. Отдельные положения заслушивались и обсуждались на НТС Чернышевской экспедиции и на Ученом Совете ЯНИГП ЦНИГРИ. Результаты и методика работ докладывались на совещаниях: "Объекты поисковых работ для различных стадий геологоразведочного процесса на алмазы" (Мирный, 1993 г.); "Состояние, проблемы и пути совершенствования шлихо-минералогического метода поисков месторождений алмазов в сложных геологических условиях в рамках естественно-стадийной технологии исследований" (Мирный, 1994 г.), на научно-практической конференции, посвященной 30-летию ЯНИГП ЦНИГРИ АК "АЛРОСА" (Мирный, 1998 г.).

Объем и структура работы. Диссертация, объемом 104 страниц машинописного текста, состоит из 4 глав, введения и заключения; содержит 49 иллюстраций и библиографию из 93 наименований. Работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Н. Н. Зинчука, за что автор выражает ему глубокую признательность.

В своих исследованиях автор опирался на помощь и советы кандидатов г.- м. н. С. И. Митюхина, А. В. Манакова, Е. И. Бориса, И. Г. Коробкова.

В ходе выполнения работы автор консультировался у д.г.-м.н. В. М. Мишнина (ПГО "Якутскгеология"), д.г.-м.н. Б. Р. Шпунта (ЦНИГРИ), д.г.-м.н. В. Т. Подвысоцкого, к.г,- м.н. А. В. Герасимчука, к.г.-м.н. Н. Н. Романова (ЯНИГП ЦНИГРИ), к.г.-м.н. М. В. Михайлова, к.г,- м.н. Ю. М. Эринчека (ВСЕГЕИ).

Над техническим оформлением диссертации работали А. А. Бочкина, И. Л. Голощапов, Г. И. Горева, О. Н. Захарова, И. В. Михайленко. Всем названым товарищам автор выражает благодарность и искреннюю признательность.

Рис. 1. Обзорная схема

1-площадь региональных тектонических исследований; 2-площадь среднемасштабных структурно-тектонических и палеотектонических исследований; 3-современная граница Сибирской платформы; 4-ким-берлитовые поля Якутской алмазоносной субпровинции: 1-Орто-Ыар-гинское, 2-Старореченское, З-Ары-Мастахское, 4-Дюкенское, 5-Кура-нахское, 6-Лучаканское, 7-Верхне-Мунское, 8-Чомурдахское, 9-За-падно-Укукитское, 10-Восточно-Укукитское, 11-Огонер-Юряхское, 12-Верхне-Моторчунское, 13-Мерчимденское, 14-Куойское, 15-Молодин-ское, 16-Толуопское, 17-Хорбусуонское, 18-Далдынское, 19-Алакит-Мархинское, 20-Мирнинское, 21-Накынское

*

Глава I.

КРАТКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛКАХ КИМБЕРЛИТОВОГО МАГМАТИЗМА

Тектонические структуры, благоприятные для становления кимберлитов, имеют различные масштабы, в зависимости от ранга объектов (кимберлитовая провинция, субпровинция, зона и др.), и довольно продолжительную историю развития, начиная от образования алмазоносной мантии и до внедрения ким-берлитовых тел, включая и их дальнейшую эволюцию. Тектонические критерии не всегда реализуются в месторождения и поэтому могут эффективно использоваться для выделения перспективных территорий, если изучаются в совокупности с другими поисковыми признаками. Каждому рангу поисковых объектов соответствует свой набор поисковых признаков и критериев. В данной работе рассмотрены, в основном, тектонические предпосылки, проявленные в платформенном чехле, отвечающие таким поисковым объектам как кимберлитовая зона, район, поле и в меньшей мере- субпровинция и рудный узел (куст, или пинейная группа кимберлитовых тел).

Первые кимберлитовые трубки были открыты в начале семидесятых годов прошлого столетия на юге Африканского континента. Приуроченность кимберлитов к древней платформе позволила высказать предположение о перспективах алмазоносности и других аналогичных по возрасту платформ, что в 1 дальнейшем с успехом подтвердилось. Новые кимберлитовые провинции были открыты практически на всех платформах, имеющих докембрийское основание, в Азии, Австралии, Европе, Южной и Северной Америке. Главными тектоническими единицами Африканской платформы являются стабильные блоки (ьратоны) и подвижные пояса. Важнейшей особенностью размещения алмазоносных кимберлитов в Африке признается их приуроченность к древним крато-н^м (правило Клиффорда). Под кратонами Т. Клиффорд (1966) понимал области с возрастом стабилизации 1600 млн. лет. В дальнейшем, правило Клиффорда неоднократно уточнялось и совершенствовалось. А. }аше (1991) разделил кратоны в зависимости от возраста их стабилизации на три основных типа: 1.

Архоны-с архейским возрастом фундамента (более 2500 млн. л.). 2. Протоны-в которых породы фундамента имеют раннепротерозойский возраст (2500-1600 млн. л.). 3. Тектоны-с фундаментом позднепротерозойского возраста (1600-800 млн. л.) Промышленные месторождения алмазов обычно приурочены к архонам (1ап8е, 1991). Однако, сложившиеся для Африки и ряда других древних платформ взгляды о приуроченности алмазоносных кимберлитов к кратонам, для Сибирской платформы не оказались такими же очевидными. Главная причина этого кроется в том, что широко применяемый в Африке радиометрический метод датирования докембрийских пород, для большей части Сибирской платформы не доступен из-за значительной мощности осадочного чехла. В настоящее время существуют многочисленные схемы строения фундамента Сибирской платформы (Мокшанцев и др., 1974; Малич, 1975; Мишнин и др., 1987; Владимиров и др., 1990; Синицын, 1990; Кушев и др., 1992 и др.). Приведенные на рис. 2-5 схемы показывают, что многие из них значительно различаются между собой. Обусловлено это, главным образом, тем, что кристаллический фундамент большей части Сибирской платформы изучен, в основном, по керну редких глубоких скважин, вскрывающих обычно верхнюю, наиболее измененную гипергенными процессами, часть разреза и по ксенолитам архейских пород, извлеченным из трубок взрыва различного состава. Эти данные дают самое общее представление о составе и возрасте фундамента, а о его строении можно судить, в основном, по геофизическим материалам. Общим недостатком большинства схем является то, что они базируются, в основном, на качественной интерпретации геофизических полей, отражающих в большей мере строение верхней части консолидированной коры. По-видимому, этих данных недостаточно, чтобы по аналогии с Африканской платформой достоверно выделить и определить возраст стабильных блоков и подвижных структур, особенно в тех случаях, когда данные о возрасте и геодинамической специфике областей активизации носят противоречивый характер. Например, в Южной Африке, где кристаллический фундамент уверенно разделяется на подвижные пояса и стабильные блоки, подвижный пояс Лимпопо был исключен из архейских кратонов, а пгосле находок в районе Венеция алмазоносных кимберлитов стал рассматриваться как внутрикратонная зона деструкции (Соболев и др., 1992). На Сибирской платформе, как видно из приведенных схем, Анабарский массив, где ме-

к

Ш3 (ЖЬ' И6 Ш7

15

□и » ЕЗ" ЕЗ* ЕЕ-]« £3 «

Рис.2. Схема строения кристаллического фундамента восточной части Сибирской платформы (К. Б. Мокшанцев и др., 1974)

Первичные раннеархейскне ядра материковой коры, сложенные иенгрской серией и её аналогами, в том числе. 1-преимущественно верхнеалданской свитой (Ат1); 2-преимущественно фёдоровской свитой (А,2); 3-наиболее крупные гранито-гнейсоБые купола; 4-Кабактинский выступ "базальтового" слоя. Алдано-Анабарская позднеархейская складчатая область: 5-антиклинории, сложенные тимптонской и вфхнеанабарской эвгео-синклинальными сериями (А/"'); 6-синклинории, сложенные джслтулин-ской и хапчанской сериями (А2'*2); 7-далдынская серия (Аг1), 8-верхнела-муйская серия (А22). Курультино-Становая позднеархейская складчатая область: 9- курультинская серия (А2'); 10-становая и олёкминская серии и их аналоги (А22). Разломы архейского возраста: 11-граничные, разделяющие разновозрастные складчатые структуры фундамента, 12-внутрискладчатые; 13-границы раннеархенских ядер предполагаемые; 14-условная граница Алдано-Анабарскон и Курультино-Становой позднеархейских складчатых областей; 15-границы Алданского щита и Анабарского массива.

Рис. 3. Кратоны и разделяющие их пояса

(В. М. Мишнин и др., 1987) 1-кратоны; 2-блоки фундамента: 1-Усть-Ленский, П-Усть-Янский, Ш-Среднеоленёкский, ГУ-Сунтарский, У-Барыканский, УЬХапча-гайский, У11-Усть-Вшпойский, УШ-Дулгалахский, !Х-Джеюк-тинский; 3-большие разделяющие пояса: (1)-Байкало-Таймырский, (2)-Таймьфо-Охотский, (З)-Витимо-Вилюйский; 4-малые разделяющие пояса: а-Ламуйский, б-Мархинский, в-Верхнеоленёкский, г-Айхало-Мирнинский, д-Верхневилюйский, е-Чонский, ж-Хо-ломолохский, з-Усть-Ленский, и-Кенгдейский, к-Чуга-Синский, л