Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Поля напряжений, магматизм и плутоногенное рудообразование

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

Автореферат диссертации по теме "Поля напряжений, магматизм и плутоногенное рудообразование"

Ш'ЛИТЕТ ПО ГЕОЛОГИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЩДР ПРИ ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РОССИЙСКОМ ФЕДЕРАЦИИ

ВСШЭССИЙСКИЙ ЩУЧНО-ИССЖДОВАГЕЛЬСЮШ ИНСТИТУТ МИНЕР АШЮГО СЫРЬЯ дм. Н.М.Федоровского (ВИМС)

На правах цукопаси Ш 553.3.041:553.061,2

Белов Сергей Викторович

ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ, МА1МАТМЩ К ПЛУТОНОГЕННОЗ РУДООБРАЗОВАШЕ

(Некоторые проблемы нелинейной гектонофизнки и прогноза сруденения)

Специальность: - 04.00.11. - Геология, поиски и разведка рудных и нерудных глее г о рождений, металлогения.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-ылнералогичесхих надк

Мосшза, 1992

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М.Федоровского (ВЖС)

Комитета по геологии и использованию недр при правительстве Российской Федерации

Официальные оппоненты: Доктор геолого-минералогических наук , профессор Ю.В.Лир (Горный институт, Санкт-Петербург)

Доктор геолого-минералогических наук, профессор П.Ф.Иванкин (ЦНИЕРИ, Москва)

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Г.Б.Наумов (Геологический %зей им.В.И.Вернадского, Мссква)

Ведущее предприятие - Геологический факультет МГУ, кафедра

полезных ископаемых (Москва)

Защита состоится " 29 "... мая _____1992г. в часов на

заседании Специализированного Совета Д.071.04.01. при Всерос оийскоы научно-исследовагельсксм институте минерального сырья им. Н.М.Федововсжого (Вй<Ю) по адресу :109017, Москва, Старомонетный пер., 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВШСа

- Автореферат разослан " у£^1Э92г.

Ученый секретарь Специализированного

Совета .кандидат геолого-ыинералогических

наук - (Т.Н.Щурига)

^ ВВЕДЕНИЕ

Отдел I с?ртацм:11

— ——, Актуальность проблемы. Изучение полей напряжений и деформаций в земной коре и закономерностей их изменения а за' висшостя от геологических, физико-химических и других (вплоть до космогенных)причин является той областью, в которой пересекаются интересы большинства наук о Земле. Это объясняется тем, что напряженное состояние литосферы один из главных факторов, определяющих характер тектонических, магматических, метаморфических, геохимических процессов и связанных с ними явлений, важнейшим из которых является обра<-зование месторождений. Поэтому выяснение роли напряженно-деформированного состояния среда в магмо- и рудообразовании является одним из кардинальных направлений геологии, тлеющих больной научный и практический смысл. Актуальность его отвечает 3-ей проблеме Комплексной общегосударственной программы скоординированных научно-исследовательских работ институтов Академии наук, Геожома РСФСР, отраслевых министерств, тематических работ ПГО и ВУЗов: "Создание научно обоснованных моделей процессов формирования месторождений суд и углеводородов в различных геодого-структурных остановках на основе обобщения опыта изучения месторождений и экспериментальных исследований, изучение механизма миграции и концентрации рудных веществ и углеводородов".

Состояние проблемы Понимание единства тектонических И' рудных процессов мы находим у М.В.Ломоносова в "Слове о рождении металлов от трясения земли". Находясь на стыке тент-товики, магматической .структурной и рудной геологии данное научное направление всегда привлекало внимание исследователей. Современным основополокниксм его явился М.В.Гзовский, создавший, новую науку - тектонофизику. Он впервые понял,что тектонофизика, додолняя петрологии, открывает путь к выяснению условий и механизмов образования маги разного состава, а поля напряжений в земной коре каким-то образом связаны с процессами геохимической миграции, приводящими к перераспределении вещества.

Вторжение тектонофизических идей в ctd.ykt.yph.yio и рудную геологию подняло на новый уровень подход к изучению деформаций, ctd.ykt.yp рудных полей и месторождений. Структурный анализ перестал ограничиваться морфологическим аспектом, пере!щя к выявлению напряжений, приводивших к образованию рудоносных cip.ykt.yp, изучению механизма их формирования. Развитие подучило гектонофязическое моделирование, на эквивалентных и оптически-активных материалах (М.В.Гзовскин, В.В.Белоусов, И.Д. Дучицкий, П.М.Бондаренко,А.В.Вихерт,Д.Н. Осокина, Н.Ю.Цветкова, В.Г.йтешдан, А.В.Михайлова, М.А.Гончаров, ВДЛарфенов, А.В.Дукьянов, Ш.Д.Фатауллаев, С.С.Стоянов, М.Био, Г.Рамберг, Е.Хиллс и др.), а с развитием вычислительной техники - математическое моделирование на ЭВМ (С.А.Сакдсмиоский, С.И.Ашкинази, В.И.Старостин, А.С.Григорьев, Ы.Г.Курбанаев, Ю.И.Демин, С.В.Белов, Ю.В.Лир, С.С.Иакин, Х.Бои, К.Кизабуро, И.Ван Беркель и др.). Шли созданы новые способы изучения и отображения полей напряжений разных иерархических уровней. Наиболее ванными, предопределившими прогресс в этой области,явились труды О.И.йщенко, П.Н.Николаева, Е.И.ПаталаЬщ, Л.И.Звягинцева, Ю.А.Розанова, Д.Н.Осоки-ной, С.И.Ыермана, В.Д.Парфенова, О.Б.Гинтова, В.М.Исая, Ю.Г.Сафонова, В.И.Казанского, I.A.Сим и др. В 70-е года офор^ милоеь перспективное стшгктурно-легрофизнческое, направление связанное о именем В.И.Старостина. Меньше роль тектоно-физического фактора учитывалась в магматической геологии, хотя выяснение соотношений тектоники и магматизма всегда находилось е центре внимания. Основополагающие работы здесь выполнены Г.Штилле, А.В.Иейве, Ю.М.Шейнманом,, Ю.А.Ку'знедо-вшл-, АД. Яншиным, П.Н.Кропоткиным, И.Н.Томсоном, В.В.Белоу-совым, В.И.Смирновым, Ю.М.Шпцаровским, В.Е.Хаиным, Н.А.Шг-рейсом, Д.Ф.Иванкиным, А.Н.Леонтьевым и др.

Развитие пограничных областей механики и физико-хи-мии привело к созданию физико-химической геомеханики, где важная роль в развитии деформаций отводится кинетическим теориям прочности, явлениям разупрочнения, основанным на зффев те Ребиндера, структурообразующей роли флюидов. Достижения этой науки, находя успешное применение в горном деле и тех-

няке, оставались практически вне поля зрения геологов. Гмесзе с тем понимание наличия глубоких внутренних (в т.ч. так называемое нелинейных) взаимосвязей кекду различными геологическими процессами охватывало умы все большего числа исследователей.

Отражением такого положения явилось появление таких направлений как нелинейная ыетш1Логенпя(Л.Д,Щеглов, И.Н.Говоров, 1985), нелинейная геодинамика (Ю.М.Цущаровский и др. 1990), и нелинейная геофизика (О.Л.Кузкецов, Э.М.Сямкпн, I9S0). Постепенно становилось понятным, что .напряжения не только приводят к образованию деформационных структур, но и являются активным агентом массопереноса, привода к перераспределению вещества. Впервые это было показано О.Стефансоном', Т.Екструмом, С.Берлундом (1977). В дальнейшем развивалось В.К.Громовым, Е.В.Каи/сом, О.Л.Кузнецовым, Э.М.Сишшным, Б.И.Старостиным и др. (1381) заложившими основу активной модели рудообразования. Оказывалось ясным, что не только в научном, но и в практическом плане, необходимым элементом построения количественных прогнозно-поисковых моделей рудных месторождений должны стать расчеты, моделирование и анализ полей напряжений и деформаций, происходивших при образовании рудных объектов. Факты о связи тектоники с типом магматизма давали основание предполагать, что и здесь характер налря-кенного состояния, определяющего стиль тектонического'развития, существенно влияет на состав выплавок. Таким образом, как особенности магматического, так и рудного процессов оказывались как-Зудто зависимыми от напряжений существующих в земной коре.

• ^ Осознание эшх положений давало нам возможность не только вовлекать в теоретический и прикладной анализ текто-нофизический фактор, но и симулировало разработку а рамках, ведущей концепции новых дополнительных рабочих гипотиз конкретизирующих механизм riacc оперен оса в кадиллярно-порлегых средах и развивающих активную модель рудообразования. Все это стимулировало совершенствование методических основ эффективного прогноза, поиска и оценки оруденения.

Цель работа заключалась £ изучении а анализе взаимосвязей полей напряжений, магматизма ж плутоногенного рудооб-разования; обосновании ряда положений нового научного направ-дешш-нелинейной тектонсфизши; разработке на этой основе аг тивной модели рудогенеза и совершенствовании методики прогноза, поиска л оценки месторождений.

Обосновывая новое направление - нелинейную аектоно-физику, необходимо определись ее предает. Мы считаем, что задача его состоит в исследовании физико-химических явлений сопровождающих тектонические процессы а обусловленных гранича кыш переходами энергии напряженного состояния пород в другие ее вида. Обладая признаками самостоятельного направления, она является частью тектонофизшси ибо изучает процессы происходящие в литосфере под влиянием тектонических напряжений и деформаций. Будучи пограничной областью, нелинейная тектонофи-зика использует в своем арсенале не только традиционные приемы полевой и экспериментальной тектонофизпки, но привлекает и феноменологические, концептуальные метода смежных наук. Зла чение исследований такого рода велико; что связано с решение® актуальных вопросов рудогенеза, прогнозирования месторождений изучения предвестников землетрясений, движения подземных вод и т.д. Не претендуя на охват всех этих аспектов, мы остановилась лишь на некоторых проблемах наиболее гесно связанных с рудообваэованием, металлогенией и вытекающими отсюда задачами прогноза полезных ископаемых. При этом основное внимание было уделено месторождениям вольфрама, олова, молибдена, ре$ ких металлов асооциииуицих с гранитными пяуюнами.

Основные задачи исследований;

1. .Анализ глобальных и региональных закономерностей проявления и взаимосвязей тентогенеэа и магматизма, выявление; вероятных'' причин (движущих сил) л механизмов этих процессов.

2. Математическое и физическое моделирование на тило-• вых реальных, объектах напряженно-дефо смированного состояния

главных тектокофиэвческкх обстановок нахождения оруденения.

3. Количественный статистический анализ размещения руд. Яых объектов в структуре эволюционнруодих полей напряжений.

4. Выявление основных нелинейных тектоиофизических эффектов и обоснование их активной роли в магмо- л рудооб-разовании.

5. Разработка активной модели формирования и разлития рудночлагматической системы с позиций нелинейной текто-нофшшш.

6. Совершенствование методических основ эффективного прогноза, поиска я оценки месторождений полезных ископаемых на базе обобщения опыта, создания многофакторяых моделей и прогнозно-поисковых комплексов.

Фактический материал и метода . исследований . В основа диссертации материал, собиравшийся с 1975 г. в ходе выпрл-нения исследовательских работ в ВШСе по изучении и оценке рудных полей вольфрама к сопутствующих, металлов в Казахстане, на Урале и в других регионах, созданию методических основ прогнозирования, совершенствованию технологии поисков, разработке эффективных прогнозно-поисковых комплексов. А также при изучении геологии, магматизма а оруденения в Центральной Сахаре (по линии техсодействия АНДР, 1987-1950гг.) По ряду аспектов интересы автора выходили за ражи плановых работ, охватывая более широкую проблематику.

При полевых исследованиях главное внимание уделялось геологоструктурному картированию. Составлены десятки карт, разрезов и схем рудных полей месторождений, рудопродуцпрукь ' щих интрузивов. Задокументировано более 15000 пог.м керна и горных выработок. Пройдены тысячи километров маршрутов, в том числе в Центральной Сахаре. Большое значение придавалось методам полевой тектонофизики, массовому изучению трещинной тектоники, как основы для последующего восстановления полей палеотектоническпх напряжений по методике М.В.Гзовского. йшвлшшсь морфология трещин, крупных на-ауиений, жил, прожилков, их вещественное выполнение, ориентировка, удельная плотность и другие особенности указывающие на условия их формирования. Отсроены сотни диаграмм ориентировки трещин 15 проядлков. Неотъемлема? элементом исследований являлось изучение физикоч^еханической'анизотропии рудовмещащёго разреза. Огбираяиоь ориенктоваяные об-

разцы с последующим изучением а шлифах ориентировок минералов. На ряде объектов осуществлена площадная и профильная литохимическал съемка, отобраны тысячи геохимических проб, большое количество штуфов, идифов, аншлифов, минералогических проб. Анализы выполнены.в лабораториях ВИМСа, ПГО "Центр-казгеология", и в Таманрассетской лаборатории ЕРЕМа (Алкир).

Помимо полевшс,в основу диссертации положены реатльта-ты экспериментальных работ, в первую очередь - тектонофизи-ческого моделирования, выполнявшегося в дах вариантах: физическом - на поляризационно-оптических материалах; и математическом - на ЭВМ. Смоделировали типовые геолого-тектоки-ческие обстановка нахождения оруденения и их ншхряженно-де-формированное состояние от рудного района до локальной системы "йнтрузив-надинтрузивная зона". Моделирование осуществлялось для реальных объектов, что позволяло оценивать адекватность моделей природной обстановке и разрабатывать текто-нофизические критерии прогнозирования. В диссертации использованы данные о полях напряжении подученные цутем натурных наблюдений и изучения землетрясений. Для выявления особенностей современного вулканизма, впервые проведен статистический анализ извержений вулканов за 3500 лет. При разработке активной модели рудообразования привлечены экспериментальные и теоретические данные'по механизмам массопереноса в капиллярно-пористых средах. При обработке информации, разработке критериев, применялись: статистический, корреляционный анализ, элементы системного подхода и машинного прогнозирования.

Научная новизна д практическая значимость работы.

Впервые установлена неизвестная ранее объективно существующая закономерность глобальной периодичности магматизма Зем| ли (в фор'йё вулканических извержений), проявляющаяся в современную эпоху, которая, как и фанерозойская периодичность вулканизма, связанна с движением Земли во Вселенной под действием сил гравитационных полей.

Проанализированы тектонофизические позиции и геодииами-ческие нежимы главных типов гранитоидного магматизма, их размещение в полях палеотекгоничеоких напряжений., впервые пока-

зано, что подавляющая часть общем массы гранитоидного вещества формируется в обстановке сжатия.

Сделан важный иаг в создании нового научного направления - нелинейной тектонофизики, задачей которого является изучение влияния напряз. нно-дефоршрованного состояния среды на: механизм массопереноса, фазовое состояние и свойства природных растворов, геохимические и электромагнитные процессы в земной коре, другие физико-химические (нелинейные) эффекты.

Рассмотрены вероятные механизмы зарождения гранптоид-ных расплавов в полях тектонических напряжений, усовершенствована активная модель плутоногенного видообразования, показана важная роль тектонофизического фактора в развитии маг-матогенно-рудного процесса.

Впервые на количественной основе, с использованием математического тектонофизического моделирования, осуществлена оценка полей напряжений,возникающих в системе "Интру-зив-надинтрузивная зона" на различных этапах ее формирования; показано, что эволюция напряженно-деформированного состояния системы играет активную роль, обуславливая развитие рудного процесса.

Разработаны тектонофизические критерии рудокосности, которые в комплексе с другими рекомендуется использовать в прогнозно-металлогенических исследованиях разного масштаба.

Применительно к плутоногенным гидротермальным месторождениям молибдено-вольфрамовой формации Казахстана и олово-вольфрамовой - Хоггара созданы многофахтпрные модели, усовершенствована методика количественного прогнозирования, разработан оптимальный прогнозно-поисковый комплекс и технология ускоренного ведения геологоразведочных работ, использование которых, эфективно в условиях рыночной экономики.

Выполнена комплексная прогнозная оценка вольфрамовых месторождений Центрального Казахстана и Хоггара (АНДР), выделены наиболее перспективные рудные объекты. Открыто К&сно-Джаурское россыпное вольфрамит-шеелитовое месторождение. Даны рекомендации по рациональным направлениям поисковых работ.

Реализация результатов и апробация работы осуществлялась' при геологоразведочных работах в Казахстане, в Алжире п в ходе выполнения научно-исследовательских разработок. Но инициативе автора начаты поисково-оценочные работы на Юанем Лдауре. Использование наших рекомендаций привело и существенному приросту запасов. В том числе в Казахстане от их внедрения подучен экономический эффект 0,7 млн.рублей (Акт £ 2 ПГО "Центрказгеологш" от 21.08.1988г.). Итоги не следований применялись при подготовке методического р.уково.г ства по крупномасштабному количественному прогнозировании вольфрамового орудененкя и при разработке методики кошдев сирования поисковых методов. Материал диссертации использован при составлении 8 отчетов по научно-исследовательским темам, отчета к подсчету запасов Караобинского месторождения и отчета по межведомственной проблеме "Геология и металлогения Балхашского сегмента земной коры Казахстана".

Разделы работы апробировались на: Юбилейной конференции ВИМСа (Москва, 1978); Всесоюзном семинаре по крупномаси габновд прогнозированию (Ташкент, 1980); Всесоюзном совещании "Проблемы поисков и оценки минерально-сырьевых ресурсе (Москва, 1980); Всесоюзном совещании "Современные методы изучения структур рудных месторокдений" (Ереван, 1981); Вс союзном совещании по вбльфравд (Ленинград, 1981); Всесоюзно!, семинаре "Количественные метода при металлогеничеоком анал! ■зе и прогнозировании полезных ископаемых" (Алма-Ата,1982); Конференции ЦЩГРИ и МЕИ "Горное" - "Факторы локализации эндогенного оруденекия цветных, редких и благородных метш лов" (Москва, 1982); X Всесоюзном металлогеничеоком совещании (Алма-Ата, 1983); Всесоюзном совещании "Глубинные условия эндогенного ' рудообразованля" (Москва, 1985); Всесоюзном совещании "Структуры рудных полей вулканических поясов' (Владивосток,. 1985); У1 Всесоюзном вулканологическом совещании "Вулканизм и связанные с ним процессы" (Петропавловсз Камчатский, 1983); Всесоюзном совещании "Комплексное испол: зование вольфрамовых месторождений в СССР" (Ленинград,1986'. Всесоюзном симпозиуме "Экспериментальная тектоника в решен! задач теоретической и 'прикладкой геологии" (Ялта, 1987).

Па "Гаоэксп.о-84" демонстрировался стенд с достижениями в прогнозировании. Аспекты диссертации обсуждались на совещаниях в ЛГО"Дентр::азгвология" (п. Дхамбул, Агаднрь, г.Караганда, 1979-1986); в БШСе (Москва, 1980-1991 ); в Алжирском пред-приятил по поискам полезных ископаемых гг.Эль-Харраш, Бумер-дес, 1987-1990). На Всесоюзном совещании "Глобальные изменения в геологической истории Земли" (Москва, 1991); семинаре л Горном институте (Санкг-Яегесбург, 1992).

Публикации, 'ллокения диссертации изложены более чем в 35 работах, опубликованных в центральных журналах, грудах Всесоюзных конференций и в двух коллективных монографиях. Кроме того, материалы диссертации частично содержится в 8 отчетах по НИР. Четыре работы переведены за рубежом.

Защищаемые положения:

1. Между магматизмом и тектоногенезом существует внутреннее единство. Глобальный магматизм Земли, выражающийся в форме вулканизма, и тектогенез, отражением которого является напряженное состояние литосферы, проявляются синхронно на разных временных иерархических уровнях. Максимумы современной и фанерозойской тектоно-магматической активности происходят периодически, в моменты наибольшего торможения Земли во Вселенной под действием сил гравитационных полей Солнца

и Галактики.

Гранятоидный магматизм,не зависимо от возраста ,теотек-тонического режима и тектонсфизических у.словий формирования складчатых областей и зон активизации, всегда проявляется в участках длительного существования повышенных тектонических напряжений. Формационные особенности гранитоидов связаны с харамером напряженного состояния литосферы, которое обусловливав! реализацию различных механизмов генерации магматических выплавок.

2. Между полями палеонапряжений и особенностями проявления рудной минерализации существует устойчивая, положительная взаимосвязь, о наличии которой свидетельствуют геолого-статистические данные и результаты тектонофизического моделирования. На разных иерархически. уровнях от регионального

к локальному наблюдается идентичная тенденция: оруденение тяготеет к областям длительного существования наибольших пале онапряжений. Участки их концентрации контролируют положение рудоносных структур разного ранга. Региональные напряжения сжатия и время их действия, влияют на общие потенциальные возможности и металлогеническую специализацию территорий. Локальная рудоконцентрация связана с эволюцией полей напряжений более высоких порядков. Отложение руд происходит при инверсии напряжений максимального сжатия местным относительным растякением вследствие трещннообразования.

3. Поля напряжений, существующие в земной коре, действуют не только линейно, обеспечивая формирование всего спектра деформационных структур, но н играют активную соль, вызывая в каркасно-флюидных системах горных пород ряд нелинейных тектонофизических эффектов (изменение фазового состоя-, ния, химического состава, миграционных свойств природных растворов, электромагнитную эмиссию). Такие эффекты, проявляющиеся вследствие интенсивной тектонической активации, влияют на возникновение, функционирование и•эволюции рудообразую-цщх систем, постепенное и поэтапное концентрирование рудного вещества в недрах, которое происходит параллельно со струк-турообразовадием.

4. При формировании автономной рудоносной системы "Ин~ трузив-надинтруаивная зона" (ШЗ) преобладают напряжения связанные с механическим воздействием внедряющегося интрузива

в програссивный этап, напряжения регрессивного этапа, обусловленные контракцией ндутона, сказываются в меньшей мере. В течение обоих этапов доминирующей в структуре силового поля является обстановка сжатия, приводящая к формированию ру-довмещающнх трещинных каркасов, представленных преимущественно разрывами сколового типа. Развитие гидротермальной системы в значительной мере определяется эволюцией напряженно-де-. формированного состояния системы ШЗ и как следствие - пространственно-временной эволюцией ее активации. Динамика становления гранктоидных массивов - существенный фактор рудообразования. Слабая механическая активация при пассивном характере внедрения с развитием#лишь одной контракции не " спо-

собна (при прочих равных условиях) создать условия для фор-шрования крупных рудных объектов.

5. Основу эффективного прогноза, поиска и оценки месторождений полезных ископаемых составляет многофакторная модель рудного объекта, где наряду с традиционными элементами и признаками должны присутствовать тектонофизичеекпе критерии рудоносности, повышающие ее прогностическую ценность. Условием достижения весомых положительных результатов является комплексный подход. При этом современной.технологии ведения геологоразведочных работ в наибольшей мере отвечает наукоемкая система "прогноз-поиск-оценка", включающая в качестве неотъемлемых элементов оптимальные прогнозно-поисковые комплексы, позволяющие минимальными средства},®, с допустимым риском, путем постановки лишь необходимых, но достаточно результативных видев а методов работ, ускоренно решать стоящие задачи в современных экономических условиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, в калздой из которых обосновывается отдельное положение, введения и заключения. Объем работы 366 стр., из них 258 стр. текста, .14 стр. с таблицами; 57 стр. с 64 рисунками; 27 стр. со списком литературы из 360 наименований.

Благодарность за поддеряод консультации и советы, я выражаю доктору г.м. наук А.А.Фролову, доктору г.м.наук,профессору Ф.Р.Адельцику.Их критика совершенствовала нащ подход. Автор признателен сотрудникам и руководству ВШСа, проявившим внимание к исследованиям, особенно тем, кто прочел разделы работы и высказал замечания. Диссертант благодарен за сотрудничество А.А.Бурмистрову, В.О.Валышву, А.В.Силаеву, В.II.Морозову, С.А.Акнлбекову, О.М.Тюгаю, В.Н.Иванову, М.С.Квлникад-зе. В.В.Чаговцу, В.Н.Румянцеву. Последнему ш обязаны пробуждением интереса к физико-химическим проблемам массопереноса, который в сочетании с тектонофизическим подходом привел автора к важным выводам. Диссертант выражает признательность геологам 11Г0 "Центрказгеология" Р.Н.Торчинюку .Г.С.Букурову, А.К. Мазурову. Л.II.Лыкову; алкнрекил специалистам - Б.Туари, С.Гасе-вд, Л.Бухальфе, руководителю советских геологов в АПДР - А.А. Рожнову за помощь при проведении работ, обсуждение резуль-

тагов,их внедрение, тесный деловой контакт, Отдельные аспекты -автор полезно обс.уздал с академиками Н.Л.Шило.В.Е.Ха-иным, чл. корр.РЛН П.Н.Кропогкиным, А.Б.Роновым. Содействие в оформлешш осуществлял Д.Б.Осетров. Всем я вкракаю признательность.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОСВЯЗИ ШМАТИЗгЛА И ТЕКТОНИКИ

1.1. Глобальные закономерности проявления и причины магматического и тектонического процессов

В ряду глобальных процессов наряду с текгонегенезом стоит магматизм, выступающий одним из главных факторов формирования земной коры'и играющий важную роль в образовании месторождений. Выяснение соотношений и связей тектоники и магматизма — актуальнейшая задача геологии. Если отражением непрерывно продолжающегося текгогенеза являются землетрясения, то в качестве современного проявления магматического процесса выступает вулканизм, являющийся благоприятным для анализа глобальных закономерностей магматизма в целом, пони мания общих тенденций его развития.

Для выявления главных особенностей глобального вулка нического процесса выполнен статистический анализ извержени вулканов Мира за последние 3500 лет, что позволило выявит внутригодовые вариации активности, суммарной энергии н.объе ыа-выброшенного материала (С.В.Белов, 1985, 1986, 1991), Ус тановлено, что максимум вулканической активности Земли приходится на июнь месяц. В это время в среднем действует наибольшее число наземных и подводных вулканов, максимальна энергия извержений и объем выброшенного магернала(рисЛа-в) Характерно, что к июню-нюлю месяцу приурочено и наибольшее количество землетрясений (П.Н.Кропоткин, А.Е.Люстих,1Э74). Синхронность современных проявлений вулканизма и сейсмичное т - прямое свидетельство внутреннего единства машатичес-

Рис. I. Некоторые особенности проявления магматического процесса, анз - внутригодовые колебания современного вулканизма Земли: а- распределение месяцев активности; б-энергии извержений; в -объема извергнутого материала; г-колебания масштабов вулканизма и радиуса Земли в фанорозос, д+е тектонофизические позиция главных гшов гранитоидного магматизма: д- позднеоротагаого (спкинверсионного) ;е- областей посторогенной (эпиилатформенной) активизации. I- деформируемая голща; 2- направления главный усилий; 3- траектории 6-1 <оэ ; <1- области сжатия - (а), растяжения - (б); 5- граниты нормальной щелочнометалльности: а- анатек-тические батолиты, б- интрузивные гранит-аляскигы; 6-7 - гра-нитоиды, повышенной основности и аномальной щелочнометалльности: 6- диорит-плагиогранодиориты, 7- гйббро-шнцонит-сненптн.

кого к тектонического процессов.

Для выявления закономерностей древнего вулканизма Земли, на основе геологических карт Мира и СНГ, проведен статистический анализ вулканической активности на протяжении фанерозоя. Наши данные оказались близкими к результатам А.Б.Ронова, В.Е. Ханна я др. (1976,1979). Установлено, что на протяжении последних 600 млн.лег в глобальном проявлении вулканизма имели место периодические цульсационнне колебания вулканической активности, происходившие на фоне общего увеличения масштабов аулкшязыа. Максимумы вулканической активности наблюдаются через 190-200 млн.дет и приходятся на кембрийский, девонский, триасовый и палеоген-неогеновый периоды (рис. 1г). При этом несмотря на различный характер вулканизма, выразившийся в преобладании в те пли иные периоды разных его типов, общая закономерность вулканического решша сохраняется.

Анализ вероятных причин периодичности вулканизма показал, что июньский пик активности совпадает с временем года когда абсолютная скорость Земли во Вселенной максимально замедляется за счет вычитания вектора орбитальной скорости вращения Земли (29,3 км/с на начало июля) из вектора абсолют-,, ной скорости движения Солнца (360+54 км/с относительно реликтового излучения) лежащего в плоскости земной орбиты. Максимумы фанерозойской вулканической активности также приходятся на геологические эпохи, когда абсолютная скорость Солнечной системы во Вселенной замедлялась, приближаясь к минимальной, в связи с тем, что векторы абсолютной скорости Галактики (около 600 км/с) и орбитального движения Солнца (220-250 вд/с) направлены в противоположные стороны. Работа гравитационного доля по торможению Земли приводит к увеличению ее внутренней энергии, что видимо опосредовано проявляется в активизации глобального вулканизма. Этот процесс идентично происходит на разных иерархических уровнях как при современном, так и древнем вулканизме.

Выявленная периодичность вулканизма коррелируется с ря-? дом других явлений, сопутствующих вспышкам тектоно-магмати-ческой активности. Из корогкоперлодических внутригодовых

пульсаций можно указать на результаты изучения некоторых предвестников зегллетрясений. К июню месяцу приурочеш: максимальные падения давления в режимных гидрогеологических скважинах; уменьшение напряженности геомагнитного поля, его активности; максимальные ашлптудп суточных вариаций магнитного склонения, горизонтальной я вертикальной составляющих геомагнитного поля (Электрические и магнитные предвестники... 1983; й.Бердалиев п др., 1980; Б.М.Яновский, 1964; и др.). С дтшннспериодеческпмп колебаниями вулканизма, проявлящгади-ся через 200 млн.лет ,коррелируете«: увеличение радиусов Земли, вычисленных по палеомагнлтнш данным (се. рис. 1-г);ми-нимальное содеркание кислорода на Земле; изменение площадей материков; ароморфозн; геомагнитная цикличность-, флуктуации скорости вращения Земли; наибольшие скорости перемещения ряда континентальных плит, отражающие повышенную тектоническую активность; эпохи массового образовано! некоторых групп месторождений ассоциирующих с вулканизмом (В.И.Бгагов,1285; А.Н.Храмов, А.Я.Кравчкяскии, 1984; И.И.Чебаненко; Я.В.Федо-рпи, 1984; В.П.Апарин, 1382; Г.Б.Баикпров; В.И.Рехарский, II. Н.Томе он и др., 1984; Л.И.Кривцов, 1986; И.Ф.Мпгачев,1991; И ДР.).

1.2. Роль тектонических напряжений в развитии гранитолдного магматизма'

Отражением тектогенеза являются поля напряжений в земной коре. Характер лалеонапряаений определяет весь спектр тектонических структур, которые закономерно сочетаются с магматическими образованиям!! .Нами рассмотрено их соотношение с граннтоиднш магматизмом (С.В.Белов и др., 1989) представляющее особый интерес, т.к. с последним ассоциируют многие месторождения.

Ю.А.Кузнецовш и А.Л.Яншиным (1967) показано, что при всем многообразия выделяется два главных типа гранигойдного магматизма: поздяеорогенный (иначе называемый синкнверсцонным; и магматизм поздних этапов развития складчатых поясов (пост-орогенный) и тектоно-магматической активизации (внегеосин-

клннагшшО, который соответствует единому режзд посторо-генной эиипяатформенноы активизации. Первый тип выражен формацией анатектическнх батодптовых гранитопдов нормальной щелочи ометальности, а второй - группой интрузивных формаций повышенной, нормальной п пониженной щелочнометальностл. Особенность геотектонической позиции гоанлтоидов первого типа, проявляющихся в образовании крупных плутонов, состоит в том, что они всегда сосредоточены в складчатых областях, а в их пределах располагаются конформно в ядрах геоантиклинальных поднятий (рис. 1-д). С таким структурным контролем связана вытянутая форма массивов, расположение их цепочками и рядами, согласными с простиранием складчатости. Образование их происходит на фоне инверсии геосинклинального режима и смены его рекимом орогенным, приводящим к смятию в складки накопленных отложений. Батолиты обычно несут признаки автохтонности, обнаруживая зависимость своего состава от вмещающих пород.

Иное положение занимает магматизм второго типа. В отличие от позднеорогекного он проявляется вне связи со складчатостью, с отрывом от нее во времени. Для него характерен раз-яомный структурный контроль, выражающийся в расположении массивов поперечными поясами, секущими древние складчатые сооружения. Образование гранитоидов происходит на фоне устойчивого сводового развития. Пдутонам присущ интрузивный облик. По составу, 'щелочнометалльностЕ, регионально-структурной позиции и времени формирования эти магматиты разнообразнее и делятся на три подтипа: даоритгплаиюгранодиоритовый (плагио-гранитный) пониженной щолочнометалльности; габбро-ыонцонит-сиенитовый повышенной щелочнокеталльности; гранодиорит-адаме-литовнй и гранит-аняскятовый нормальной щелочнометалльности. Гранитоиды второго типа занимают две четкие геотектонические позиции (рис. 1-е): внутри трогообразных прогибов в осевых апикальных частях сводов;на бортах сводов и сопряженных с ними прогибов. Первая характерна для интрузий аномальной щелочнометалльности и повышенной основности плагиогранигного и габбро-си'енит-монцонитового подтипов. Вторая позиция отвечает интрузиям кислых гранитоидов нормальной щелочнометалльности. Масштабы развития гранитридов первых двух подтипов неве-

лики, в них присутствуют все признаки аллохтонности , а соо-тав не зависит от вмещатаццх. пород. Магматитн плагиогранодцо-ритового подтипа являются наиболее ранними в группе грани-тоидных формаций второго типа, они образуют небольшие штоки, реже трещинные интрузии. Магматиты монцонитоидного подтипа моложе , они формируют трещинные, линейно-вытянутые уплощенные тела, в которых присутствуют ксенолиты энлогитов.

Гранитоиды третьего подтипа, контроль которых выражается в првдрочеяности к бортам сводов, по масштабам развития занимают ведущее место. Представлены они гранит-аляскиговы-ми формациями нормальной щелочноглегалльностц, отличаются ультракремнекислым составом конечных дифференциатов, лодолито-образным и лакколитообразным обликом первых фаз осложненных штоками поздних лейкогранитов и аляскитов. Для них характерны гппабиссальные и приповерхностные интрузивы, дулкано-пдутонические ассоциации и кольцевые комплексы. Возраст этих гранитоидов самый молодой.

Главной особенностью геодинамического режима поздне-орогенного магматизма является его развитие на фоне инверсии геосинклинали, когда в условиях продольного (относитель- • но слоев) тангенциального сжатия происходит образование главной складчатости. Тектонофизические данные свидетельствуют, что область сжатия в складке продольного изгиба располагается -во внутренней, вогнутой ее части (см.оис,.1-д) в 'пределах волнисто-изогнутой полосы, субпараллельной траекториям <03 и четко обособленной нейтральными зонами от областей растяжения во внешней сводовой части, при этом зона максимальной концентрации сжимающих напряжений находится в ядре. С увеличением изгиба сжимающие напряжения'возрастают. Разница абсолютных значений напряжений в ядре складки и на ее своде может достигать двух порядков. Вблизи осей складок действуют и наибольшие по величине касательные капряке- . няя. По данным Дж.Ддемиссона (1963) в ядерной части таких складок давления могут достигать 20 кбар. Хотя при продольном сжатии, в зависимости от' петрофизических особенностей толщ и соотношения между тектоническими силами и силой тяжести, могут возникать складчатые структуры, различные

по морфологии (складки продольного изгиба, расплющивания, -выжимания и др.), но общая картина распределения напряжений при данном механизме деформаций в целом будет сходной с выше' описанной (Ю.Гзовский, 1975; В.'Б.Эз, 1985).

Геодинамическим режимом, при котором, проявляется по-сторогенный гранитоидный магматизм, возникающий в связи с эпиплагформенной активизацией, является интенсивное воздшла-ние, когда земная кора деформируется вертикальными силами, приводящими к сводообразованию. Особенности его рассмотрены Е.В.Павловским (1953), И.В.Корешковым (1975) и др. С текто-нофизическях позиций он в общем виде отвечает деформации поперечного (относительно слоистости) изгиба (рис. 1-е). Тек-тонофязическое моделирование (М.В.Гзовский, 1975, С.А.Сандо-мирским и др.,1978,1980; С.Б.Белов и др., 1985) свидетельствует,что при поперечном изгибе распределение напряжений зависит от характер воздействия. В условиях мягкого пластичного штампа при кназигидравлическом давлении, векторы которого ориентированы по нормали к поверхности штампа, возникает расклинивающий эффект и в верхней осевой части свода образуется локальная область максимального растяжения, где траектории осей <о) , располагаются субгоризонталъно. Следствием этогоявляетсяформирование здесь сбросов и сбро-со-сдвигов, возникновение просадок и заложение осевого риф-топодобного грабена. Вероятно, в роли мягкого штампа выступает разуплотненный пластичный мантийный диалир. Данный ре-' жим отвечает формирований подтипа наиболее ранних диорит-пле гиогранодиоритовых интрузий с пониженной щелочнометалльно-стью.

По мере развития свода интенсивность раздвига снижается, растягивающие напряжения, вначале рассредоточенные по' системам разрывов в его центре, сменяются растяжением , сконцентрированным в узких линейных тектонических зонах,иногда удаленных от оси свода. Глубина их проникновения с течением времени возрастает. Этот момент наиболее интенсивного развития рифгоподобных троговых структур характеризуется образованием самых глубинных трещинных интрузий габбро-монцо-ниг-сиенитового подтипа повышенной щелочнометалльносгд.

Геодииамический механизм поперечного изгиба реализуется неравномерно, со временем интенсивность воздействия мягкого мантийного дпаиира, по-видимому, снижается. В воздымаиие вовлекаются более обширные части консолидированных областей, оно приобретает выраженный блоковый характер, а reoдинамический режим с тектонофизкческои точки зрения отвечает поперечному изгибу с воздействием жесткого птампа, особенность которого - изменение ориентировки векторов давления на иташе с нормальных на субвертпкальные. В таких условиях, формируются более интенсивные и высокоградиентные поля напряжений по сравнению с этапом квазпгидравлического воздействия мягкого дна-пира (С.В.Белов и др., 1986, 1987). При этом на бортах поднятия возникают области концентрации сжимающих и касательных напряжений, абсолютные значения которых возрастают в 10 раз

О

и более, достигая нескольких тысяч килограмм на I см (L1.B. Гзовский, 1975). В природных условиях распределение абсолютных значений напряжений и их знаков будут зависеть от глубины залегания штампа, что связано с увеличением силы тяжести с глубиной, а ранее возникшая складчатость осложнит силовое поле, но общая картина распределения напряжений с максимумами на краевых частях поднятий (см. рис. 1-е), останется характерной для деформации поперечного изгиба с жестким штампом. Именно такой геодинамический режим отвечает формированию наиболее молодых интрузий гранит-алясклтового подтипа, отличающихся максимальной кремнекислым составом предельных дифйерен-циатов и нормальной щелочнометалльностыо.

Таким образом, ачатектические и.интрузивные гранитопды нормальной щелочнометалльностп, составляющие в сумме до 90% общей массы гранитного вещества, формируются в обстановке сжатия. Гравдтоиды аномальной целочнометалльности более основного состава, на долю которых приходится около Ю% от общего количества гранигоидов, образуются в условиях растяжения. Такая распространенность разнотипных гранитоидов хорошо согласуется с особенностями напряженного состояния литосферы. По данным П.Н.Кропоткина (1985), в современной структуре силового поля площадь зон растяжения составляет лишь .5-10,1 поверхности Земли, практически мгновенно сменяясь по латера-

ли областями сжатия.Анализ возможных механизмов зарождения гранитоидных расплавов в полях тектонических напряжений пока зал, что наиболее вероятной причиной генерации самых распространенных гранитоидных ыагм нормальной щелочнометалльности, формирующихся в обстановке сжатия возникающей в позднеорогеь этап в ядерных частях складчатых сооружений и в поздний этап эпиплатформенной активизации на бортах сводов, является внут рикоровый файлюащонно-даффузионный массообмен, который, вызывая пространственную дифференциацию кошонентов поровых ра творов, приводит к концентрированию в областях сжатия щелочей-плавней снижающих температуру плавления пород. Иной механизм генерации гранитоидных магм аномальной щелочнометалльности гранодиорит-плагиогранодиоритового и монцонкт-сиенк-тового подтипов, занимающих подчиненную роль. Они формируются в период деструкции коры на начальных стадиях воздымания сводов в обстановке горизонтального растяжения, сконцентрированного в локальной -осевой его зоне вследствие воздействия мантийных астенолитов, что сближает рассматривавши механизм с современные рифгингом. Ведущая роль в генерации магм здесь принадлежит снижению всестороннего давления вследствие хрупкого раскалывания литосферы, местному повышению температуры в недрах, а также воздействию восходящих мантийных флюидов, дифференциация вещества которых по вертикали обеспечивает аномальную щелочнометалльность глубоко и мелкозалегающих гре нитных очагов повышенной основности.

Глава П. РАЭ1ЕЩДФЩ ОРУДЕШШ В ПОЛЯХ ТЕКТОНИЧИЗКИХ НАНРЯШИЙ

До последнего времени поля напряжений рассматривались лишь как .причина образования деформационных структур, являющихся ловушками и вместилищами рудных растворов. Однако разработки активной модели динамики ыассопереноса(О.Стефансон и др., 1977; В.К.Громов и др., 1981; Н.А.Шило и др., Г983;

B.И.Старостин, 1984; Ю.Г.Сафонов, 1989; Г.Б.Ндумов, 1990;

C.В.Белов, В.Н.Румянцев, 1389,1391; С.В.Бедов, 1991) показали, что эволюционирующие поля напряжений не только ответст-

венны за формирование рудовмещающих структур, но и влияют на сам процесс рудообразования, что сделало особенно ваглым выявление взаимосвязей между напряженно-деформированным состоянием среды и положением рудных объектов. Анализ соотношений мевду структурой силовых полей и размещением оруденения проведен автором для разных иерархических уровней от глобального к детальному. С этой целью привлекались сейсмологические данные о напряженном состоянии коры Тихоокеанского рудного пояса, натурные наблюдения, результаты выполненного наш математического и физического моделирования палеонапрякеняй и палеореконструкций напряженного состояния рудных районов,полей и месторождений.

Устанавливается, что в крупном масштабе процесс рудокон-ценгригования л образования скоплений многих полезных ископаемых, связанных с поздними этапами развития складчатых поясов и тектоно-магматической активизацией, происходит в условиях квазистационарного преобладающего геодинамического рс-жша регионального сжатия. Именно такой режим, приводя к тектоническому окучиванию, аккрекции и сопровождаясь постепенным возрастанием мощности коры, ее слализацией, обеспечивает первоначальный глобальный уровень "рудосбора" и формирует специфический металлогенический профиль рудных провинций. Намечается тенденция специализации оруденения в зависимости от длительности данного решала: более продолжительное сжатие способствует накоплению литофильных элементов (С.А.Акылбе-ков, С.В.Белов, 1987; С.В.Белов , В.Н.Рушгнцев, 1991).

Результаты тектонофизического моделирования для регионального уровня выполненные на примере Агадырского рудного района на оптически-активных материала а геолого-статистический анализ (С.В.Белов, А. А. Бурмистров, 1988) свидетельствуют о наличии, устойчивой положительной связи мезад величиной па-леонапряжений и особенностями проявления гранитоидного магматизма и гидротермального оруденения, максимум развития которых приходится на участки наибольшей концентрации касательных и сжимающих напряжений существовавших в рудоподго-товительный.период (рис. 2 а,б). При этом, наиболее рудо-, продуктивны пдутоны сформированные в зрнах повышенных на-

Рис» 2. Особенности рудоконцентрации в полях тектонических напряжений. Зависимости между напряжениями *Стах на тектойофизической модели Агадырсхого района и : а- плотностью'. оруденения; б- масштабами развития рудоносных гранитов; в-вертикальной мощностью пдугонов; г-д - зависимости мехсду морфологией пдутона и способностью его к рудоконцентрации; е -то же для плутонов Тдурирт в Сахаре; ж+к - положение оруденения относительно разломов: а - для Агадырского района; з-к - для Акжал-Аксоранской зоны: з - напряжения 'Етах » и - плотность оруденения; к - распределение оруденения а зависимости от типа напряженного состояния участка. 1-3 -возрастающие значения параметров, 4- разломы, 5-6 - напряженное состояние: 5— сжатие, 6- растяжение.

пряжений, интенсивно воздействовавшие на кровлю й характеризующиеся итокообразной формой и повышенной вертикальной мощностью (рис. 2в-д). Аналогичная зависимость .установлена ( С.В.Белов и др-., 1990; 1991) и ддя редкокегаллышх массивов Таурирт в Центральной Сахаре, где максимальной способностью к р.удоконцентрации обладают диапир-плутоны, формирующиеся при, активном многократном воздействии на кровлю гранитной магмы (рис. 2 е).

Наряду с особенностями плутонов важная роль в локализации оруденения принадлежит, разрывным нарушениям, определяющим цуги движения растворов. Анализ размещения около 700'рудных объектов в Агадырском районе относительно расстояния от осей 16 долгокнвущих крупных разломов первого порядка показал (рис. 2 ж), что общие максимумы экстенсивности разнометалль-ного гидротермального оруденения во всех случаях приурочены не к самому разлому, а находятся на удалении от его оси, при-урочиваясь к нарушениям второго и третьего порядков, оперяющих и сопряженных с первыми-. С тектшофизпческих позиций об-, щей особенностью областей, охваченных структурообразованием высших порядков является наибольшая концентрация напряжений (М.В.Хзовский, 1975; С.С.Стоянов, 1977; Ю.В.Лир, С.С.Иакин, 1988; и др.). Характерно, что области максимального высвобождения сейсмической энергии также располагаются в структурах второго порядка, а не в шве основного разлома; типичный пример - система Сак-Ачдреас. Очевидно, повышенная энергонасыщенное ть таких областей обеспечивает не только их высокую тектоническую активность, но и интенсифицирует процессы рудогене-за,

' Выполненное С.В.Беловым и А.А.Бурмистровым (1991) детальное ..гектонофизическое моделирование подобной структуры для уровня.рудного узла на примере Акжал-Аксоранской зоны методом конечных элементов на ЭВМ л наотгически-активных материалах, дало возможность получить картину ее напряженно-деформированного состояния в позднем палеозое - времени формирование основной кассы гидротермальных рудных объектов. Установлено сложное . строение силового поля в ее пределах. Повышенно-напряженными, с концентрацией рсех компонент тензора напряже-

ний,и высокоградиенгныш оказываются .участки на окончании Ак-жал-Акс.оранской зоны, где происходит ее расщепление на серию разрывов более высокого порядка. Здесь ке локализуются и все рудные объекты (рис. 2,з, и). Вшизлена .устойчивая положительная связь между величиной палеоналряяений и интенсивностью минерализации. Более рудопродуктивными оказываются повышенно-напрякенные участки. Между типом напряженного состояния и особенностями проявления гидротермального оруденения намечается зависимость: статистически устанавливается, что с областью сжатия окуденение ассоциирует в несколько раз чаще,чем с участками растяжения (рис. 2 к).

Рассмотрение геологоструктурных и тектонофизическнх особенностей формирования локальный рудоносных структур на примере ряда ытокверковых и жильно-штокверковых ыесторовде-ний Урала, Казахстана, Сахары (С.В.Белов, Л.А.Фролов, 1981, 1982, 1984; С.В.Белов л др., 1986 , 1990), анализ классификаций структур рудных полей и месторождений показали (С.В.Белов, В.Н.ймянцев, 1989), что независимо от генетического типа локальных структур, т.е. возникновением их в связи со складчатостью', тектоническими усилиям:, контракцией, -или механическим воздействием магмы при внедрении, наиболее рудо-продуктивными оказываются участки, где в этап предшествующий отложению руд имела место длительная концентрация снимающих напряжений. При этом особенно благоприятным является сочетание интенсивных усилии различной генетической природы, которые контролируют положение большинства высокопродуктивных зон, рудных столбов я тел. Типичными примерами являются изучавшиеся автором месторождения Караоба в Казахстане и Ддиду-ет в Сахаре,.где тектонические тенгенциальные усилия сочетались с радиальными, связанными со становлением плутонов.

Таким образом напряженно-деформированное состояние среда рудо образования является важнейшим фактором рудогенеза. Анализ-положения оруденения-в полях напряжений показывает, что на разных иерархических уровнях от крупномасштабного до локального наблюдается идентичная картина: рудные объекты тяготеют к областям действия наибольших палеонапряжений. Раз-норанговые структуры --концентраторы снимающих напряжений яв-

ляюгся своеобразными аккумуляторами рудных кошонентов и долгам рассматриваться как специфические магмо- металлогеничес-кие зшы.

Глава Ш. ШШЙШЕ ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКИЕ ЭФЖШ

С позиций физико-химической геомеханики горная порода представляет собой единую гетерогенную термодинамическую систему, твердая, шдаая и газовая компоненты которой взаимосвязаны разнообразными энергетическими переходами. Проведенные исследования показывают, что поля напряжений ответственны не только за линейные тектонофизические процессы - т.е. образование всего спектра складчатых и разрывных структур, являющихся.прямым следствием тектогенеза, но и вызывают в горных породах целый комплекс явлений и эффектов, обусловленных трансформацией тектонической энергии в другие ее вида: химическую, тепловую, электромагнитную и т.д. Такие переходы, в соответствие о физическими принципами, образуют класс так называемых нелинейных процессов и эффектов, роль которых в рудообразовании привлекает асе большее внимание (А.А.Беляев, 1983; А.Б.Канцель и др., 1983; С.В.Белов, В.Н.Румянцев,1991)

Автором рассмотрен ряд нелинейных гектонофизическкх эффектов, наиболее тесно связанных с рудогенезом. Показано, что в зависимости от тектонофизической обстановки меняется фазовое состояние природных растворов , от которого зависят их миграционные свойства. 3 областях интенсивных сжимающих напряжений растворы находятся в гомогенном состоянии, что обеспечивает их дифференциации и эффективный транспорт рудного вещества. Смена сжатия растяжением вследствие трещинообразо-вания приводит к изменению фазового состояния флюида, его гетерогейизации, миграция рудных кошонентов оказывается затрудненной и они выпадают из раствора, образуя рудные тела.

Анализ возможных механизмов ыассоперевоса в капиллярно- » ■пористых средах находящихся под действием напряжений свиде-тельстдует, что в условиях сжатия, доминирующих в структуре силового поля, массопёренос происходит в виде различных форм молекулярной диффузии. При этом наиболее эффективным для пер-

воначаяьного рудоконцентрирования в обстановке сжатия(рудз -подготовки) является однонаправленное действие всех составляющих диффузионного потока, которое достигается например при магматическом диапирязме гранитной магмы обогащенной рудными компонентами. Смена сжатия растяжением приводит к замене диффузионного способа массопереноса фильтрационным доминирующим на этапе рудоотлокения (С.В.Белов, В.Н.Румянцев, 1989, С.В.Белов, 1991).

Анализ имеющихся данных свидетельствует о влиянии напряженно-деформированного состояния геологической среды на геохимические процессы в недрах. В ненапряженных условиях между скелетом твердой фазы и поровым раствором устанавливается молекулярно-кинетическое равновесие. Повышение тектонических напряжений эквивалентно накачке в минеральную матриц? породы дополнительной свободной энергии. Из химической термодинамики известно, что при изменении свободной энергии уже на 40-80 кДк-мояь возможна реализация даже при низ' ких температурах таких химических реакций, которые без активации могут протекать лишь при температурах 500-1000 и более градусов. Всякий раз при нарушении равновесия между твердой и жидкой фазой наблюдается массопередача с химической реакцией (Да, Астарита, 1971). Если величина подводимой тектонической энергии сжатия превысит определенный барьер, называемый энергией активации,то в породе резко возрастает пло! ность дефектов кристаллической решетки, изменяется электронная структура вещества . Наличие таких дефектов, как показано РДоникомбом (1972) и Б.К.Вайнштейном и др. (1979), ослабляет внутрикристаллические межатомные связи и ведет к возрастанию растворимости вещества.Минеральная частица из скелета переходит в поровый раствор. Возрастание растворяющий способности воды под действием мощного тектонического сжатия А.М.Блох (1980) объясняет также переходом части связанной вода в-свободное состояние.-Все это является отражением принципа Рикке - "Упругий материал в поле сжимающих напряжений растворяется активнее в участках их концентрации", подтверждено многочисленными полевыми наблюдениями и экспериментами. Таким образом , .запасенная энергия напряженного состоя-

ния высвобождается нелинейно- путем перехода компонентов в раствор. В соответствие с принципом Ле-Н1ателье, в поровом растворе начинается диффузионное- перераспределение компонентов, стремящееся привести систему в состояние равновесия. Рудные элементы накапливаются в областях концентрации сжимающих напряжений. В.К.Громовым, Е.В.Карусом. О.А. Кузнецовым и др. (1981) показано, что аккумуляция свободной энергии возможна лишь в системах с прочными связями между элементами породы, т.е. в областях сжатия и уплотнения. В условиях растяжения эффект аккувдляцни свободной энерпш исчезает. Поскольку устойчивые сеязи между зернами возникают лишь при достаточно высоких сжимающих напряжениях, нелинейные геохи-' мпческле эффекты хороио могут проявляться лишь в зонах активного конструктивного тектогенеза, представляющих собой наиболее энергонасыщенные области.

То есть, тектонические поля напряжений являются инициаторами геохимических процессов, обуславливая появление областей селективного выкоса ! одних компонентов пород и компенсационного привноса других, вызывают своеобразную "поляризацию" вещества л определяют меру концентрации рудных элементов. Этот этап является рудоподготовительным, обеспечивающим первую ступень концентрации орудененля а областях сжатия. Эволюция напряженно-деформированного состояния и развитие хрупких- в основном сколовых деформаций в областях сжатия вызывает изменение химизма флюидов. Происходит расщепление комплексов,раскисление высоко-концентрированных хлоридно-на-триевых растворов и их гидролиз. Эти геохимические процессы сопровождают заключительный акт выпадения рудного вещества в 'приоткрывающихся трещинах, отвечая по времени этапу рудо- " отложения.

К нелинейным тзктснофизическим эффектам относятся ме-ханоэлектромагнитные явления/ На примере месторождения Сел-тей в Казахстане' показано, что интенсивная механическая активация, связанная с мощным воздействием внедрявшегося штока, обусловливает возникновение электромагнитной поляризации таких участков и в сочетании со структурным фактором"способствует формированию специфичных ритмично-зональных гранитов

(С.В.Белов, 1989). Электромагнитная поляризация,возникающая при формировании рудовмещащих трещин,изучена на ряде штокверков Казахстана. Установлено, что она оказывает ориентирующее влияние на рост кристаллов кварца и вольфрамита в прожилках. При этом интенсивность проявления механо-электромаг-нитных эффектов при формирования штокверков зависит от вида нагружения. Наиболее значительны они в обстановке сжатия,при интенсивном тектоническом стрессе. Таким образом, характер напряженно-деформированного состояния пород является организующим фактором, влияющим на рост минеральных агрегатов.

Приведенные материалы показывают, что для полного описания взаимодействий между полями напряжений и геологической средой наряда с традиционным геологострукгурным, морфологическим подходом требуется анализ нелинейных тектонофизичес-ких моделей. Нелинейный подход является необходимым при создании современных геолого-генетических концепций рудогенеза1. Учет нелинейных процессов в текхоносфере позволяет приблизится к решению не только теоретических, но и практических задач по прогнозированию в поиску месторождений.

Глава 1У. АКТИВНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ К РАЗВИТИЯ

РУДОНОСНОЙ СИСТЕМЫ ШТРУЗИВ-ШЦЩНТРУЗШАЯ ЗОНА (ШЗ)

Система "Интрузив-надингрузивная зона" (ШЗ) выделена Г.Н.Щербой (1955,1960) на примере редаомегалльных месторождений Казахстана, впоследствии изучалась Т.М.Лаумули-нш, Н.П.Сеячило, М.А. Осиновым, В.Т, Покаловым, С.М.Бески-ннм, А.А.Фроловым, С.В.Беловш и др. Математическое и физическое Моделирование напряженно-деформированного состояния надингрузивкой зоны при внедрении гранитного плутона, его остывании и контракции впервые дало возможность на количественной основе оценить роль этих процессов при отрукту-рообразованаи в системе ШЗ. Разработанные положения нелинейной тектонофизики о трансформации энергии напряженного состояния в энергию геохимических реакций и конкретизация механизмов геохимической подвижности в капиллярно-пористых

средах находящихся под действием напряжений позволили проанализировать рудообразуицае процессы в системе ШЗ с позиций активной модели рудогенеза (С.В.Белов и др., 1986, C.B. Белов, А.¿.Бурмистров, 1987; С.В.Белов, В.П.Румянцев, 1989, 1991; С.В.Белов, 1991, 1992).

1У.1. Структурообразующие процессы в системе "Кн-трузкв-надинтрузивная зона" (Ш13)

Система ШЗ рассмотрена в условиях автономного раз-вития.Вначале автором .совместно с В.Н.Морозовым создана аналитическая модель внедрения интрузивного купола с применением аппарата механики сплошных сред,позволившая выявить общие закономерности возникающих полей напряжений и развития трещин. Установлено, что распределение налряжзннй в надинтру-зивной области неоднородно: наибольшие напряжения возникают вблизи интрузивной кровли, где обстановка для трещинообразо-занпя наиболее благоприятна. Область вероятного развития трещин, обусловленных интрузивным давлением, не превышает полу-тора-двух диаметров купола. При этом, пои развитии процесса на больших глубинах, трещины интрузивного давления угнене-ты, а в приповерхностных условиях - более проявлены.

Для увеличения адекватности модели природной обстановке выполнено тектонофизнческое моделирование на ЭВМ методом конечных элементов процесса становления купола КараобиН-срого гранитного интрузива,с которым связана молибдено-воль-фрамовая мшерализация. Моделирование осуществлено с учетом реальных масштабов, легрофизических свойств и нагрузок для ранней и поздней стадий прогрессивного л для регрессивного этапов становления пдугона (рис. 3 а-л). Установлено, что возникновение' трещинных рудоносных структур связано в значительной степени с механическим длапиризмом магмы. Важную роль играет характер воздействия. В условиях кеоткого иташа, возникающего при отвердении верхних частей интрузии, образуются наиболее значительные по площади и высокоградиентные зоны концентраций напряжений, обуславливающие формирование хорошо ■ развитой трещинной решетки. Области резких перегибов кровли с высокими значениями всех компонент тензора напряжений на-'

-.-Рис. 3. Напряженное состояние вмещающих пород при становлении рудопродуктивного гранитного интрузива, а-г- в начальную стадию прогрессивного этапа при воздействия жидкого штампа; д-з - в заключительную стадию прогрессивного этапа при воздействии жесткого штампа; и-л:- на регрессивном этапе при контракции^ м- соотношения суммарных интенсив-ностей главных напряжении в разные этапы становления плутона. а,д - размещение областей растяжения; и скатия; распределение главных напряжений: б,е, и - максимальных ётаК ; в,ж,к -минимальных ;г,з,л - максимальных касательных Ттас^-^-поля возрастающих напрянений;5- области растяжения; б- области сжатия; 1- контур плутона; 8- направления главных'усилий.

пряжений наиболее благоприятны для образования жильно-шток-верковых рудных тел. Для сравнительной количественной оценки напряженного состояния надинтрузивной зоны в разные этапы становления плутона рассчитаны суммарные интенсивности напряжений (. рис.3 м). В целом установлено преобладание напряжений связанных с механическим воздействием гранитного интрузива в прогрессивный этап. Напряжения, связанные с его усадкой и контракцией на регрессивном этапе, оказываются ниже и охватывают меньшие объемы пород. В течение обоих этапов доминирующей в структуре силового поля является обстановка сжатия, приводящая к формированию рудовмещающих каркасов, представленных трещинами скола. Обстановка растяжения имеет подчиненное значение. Роль растяжения несколько возрастает при контракции, когда в апикальных частях пдутона и на удалении в породах кровли образуются трещины отрыва. В ходе развития системы ИНЗ происходит эволюция напряженно-деформированного состояния. Трещинообразование,активно начинаясь в прогрессивный этап в участках наиболее напряженных в ближайшей надкупольной зоне, постепенно перемещается на периферию, где в регрессивный этап напряженное состоя-, ние оказывается более благоприятным для возникновения трещин. Во внутриинтрузивном блоке развитие деформаций имеет противоположную направленность и происходит по центростремительной схеме.

1У.2. Р^дообразувщие процессы в системе "Интрузив-надинтрузивная зона" (ИНЗ)

йизленное на количественных моделях доминирующее значение обстановки сжатия в структуре напряженного состояния системы-ИНЗ дало основание подвергнуть сомнению главенствующую роль фильтрации, традиционно рассматриваемой в качестве ведущего способа массопереноса приводящего к рудоконцентра-ции. Анализ наиболее реальных механизмов массообмена возможных в условиях сжатия при замкнутости системы, баллан- • совне расчеты, проведенные исходя из скоростей массоперено-

са и времени становления пдутона, показали принципиальную возможность образования объектов разного масштаба от пропилка до месторождения за счет разных форм диффузии и файлващп приводящих, в благоприятных условиях их суперпозиции, к перераспределению компонентов поровых растворов и рудонакопдешш в областях сжатия (рис. 4а). Здесь формируются положительные первоначальные ореолы, для чего достаточно перемещения долей фоновых концентраций рудных элементов. Вспарывание этих участков трещинами приводит к усиленному дренажу в них растворо£ и образованию сколоруднях отрицательных ореолов (рис. 4-6), которые сингенетичны раскрытию жильных полостей (С.В.Белов, 1991). Подтверждением реальности модели последовательного ступенчатого рудоконцентрированш в полях тектонических напряжений является строение околорудных ореолов, где выделяются зоны привноса и выноса компонентов (Н.В. и Н.А.Росляковы, В.Ф.Барабанов, Е.Г.Панова, И.С.Модников и др.). Автором подобные ореолы выявлены на месторождении Байназар; установлено, что в большинстве случаев количество металла вынесенного из первоначального ореола близко кр его количеству заключен ному в рудной киле (рис. 4-в,г). В общем виде весь цикл возможных преобразований, происходящих в системе ШЗ от момента: тектонической активации пород до отложения рудного вещества в шльно-штокверковнх телах представлен в таблице.

Развитие и размеры гидротермальной системы в значительной мере определяется эволюцией напряженно-деформированного состояния ШЗ и как следствие - пространственно-временной эволюцией ее активация. В прогрессивный этап в результате мощного давления магмы система начинает функционировать в породах кровли, при этом ремобилизующие возможности грани-тоидов зависят от интенсивности воздействия на окружающие породы, (функционирование системы в регрессивный этап связано с механической активацией в результате контракции, при этом в надкнтрузивном блоке процесс развивается центробеж-но, а в самом массиве - центростремительно.Доля участвующих в рудообразования вод разного типа находится в соответствии с направлением тектонофизической эволюции ШЗ: в надантрузив-ннх штокверках, до мере движения к периферическим частям,

'•Рис. 4. Особенности рудообразувщих процессов в актив-1 ной модели рудогенеза .Л- характер диффузионного массопереноса при интенсивной механической активации надинтрузивной зоны при активномшедрешш рудогенеоирутацего. плутона; Б- типовое строение околорудного ореола; В-Г -зависимости между количеством металлов вынесенных в результате фильтрации из первоначальных дишузионных ореолов в жилыше тела на месторождении Байназар (20 сквашнных пересечений) I- надантрузивная зона;2- внедряющийся плутон; 3-направ-ление главных усилий; <1-6-составлятацие диффузионного потока: 4- бародкффузия, 5- концентрационная диффузия; 6- термодиффузия; 7- жильная полость; 8- вмещающие породы.

Тайлица

СТРУКТУРО- И РУДООБРАЗУКВДЕ ПРОЦЕССЫ, ВОЗНИКАЩИЕ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ ПРИ ИХ ТЕКТОНИЧВЖОЙ АКТИВАЦИИ

количество метеорных вод возрастает (см. рис. 4-а); во внут-риинтрузивных, при развитии деформаций от внешних к внутренним частям гранитных куполов, доля метеорных вод падает и преобладающими оказываются магматические воды.

Таким образом, наряду с тепловой активную роль в гидротермальном процессе в системе ШЗ играет энергия механическая, которая проявляется не только линейно- в формировании рудовмещающих структур, но и в организации направленной миграции рудных компонентов поровых растворов, выступая своеобразным "стартовым" процессом. Динамика становления гранптиид-ных массивов - существенный фактор рудообразования. Слабая механическая активация при пассивном внедрении, с развитием одаой контракции, не способна (при прочих равных условиях) создать крупный рудный объект.

Глава У. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОГНОЗИРОВАН!«!,

РАЦИОНАЛЬНОГО ПОИСКА И ОЦЕНКИ МЕСТОРОВДФИЙ.

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изучение закономерностей формирования и размещения гидротермальных длутоногенных месторождений, создание генетических моделей магмагогеняо-рудных систем в конечном счете направлено на совершенствование прогноза и поисков орудене-ния. Сопряженность теоретических и практических сторон исследований обусловливала решение конкретных прогнозных задач в различных рудных провинциях.

У.1. Тектонофизические критерии при прогнозно-металлогенлческих исследованиях

Материал предыдущих! глав свидетельствует,что тектонические поля--напряжений должны рассматриваться как один из ведущих рудоконтролирущих факторов, и учитываться при решении прог-нозно-металлохенических задач. Исследования позволили наметить тектонофизические критерии разного ранга . Длительно существующие в литосфере области концентрации сжимающих палео-напряжений могут рассматриваться в качестве регионального положительного критерия потенциальной рудоносности территории. В их: пределах происходит первичное цудбконцентрлрование, я

характер и длительность существования регионального поля напряжений, влияют на суммарные возможные перспективы и ме-таллогеническую специализацию. Целесообразна подготовка тек-тонофлзической основы прогнозирования, включающей карты и планы с распределением напряжений в период, отвечающий формированию оруденения. При региональном прогнозировании с этой целью наиболее рационально использовать оптическое моделирование»позволяющее оперативно в первом приближении произвести районирование территории по гектояофпзическовд состоянию. Особое значение текгонофизическое моделирование приобретает при прогнозе в областях текгоно-магмагической активизации, где широко развиты сводово-глыбовые поднятия с нелинейной металлогенией. Традиционные методы тектонического районирования, основанные на анализе фаций и мощностей, тут малоэффективны из-за слабого распространения коррелят-ных отложений.

Условием эффективного использования текгонофизических критериев является соблюдение их сомасшгабносги стадиям прогн! элровшяя.По мере-перехода от регионального прогноза к локальному возрастает рудоконтролирующая роль напряжений более выт-сокого ранга. Применительно к пдутоногенному гидротермальному процессу образование наиболее значительных рудных объектов обусловливается преимущественно-особенностями эволюции локальных полей напряжений при функционировании систеш "Кк-труздв-надинтрузивная зона". Данный фактор выступает в качестве тектонофизического критерия более высокого иерархического уровня, его использование рационально щи крупномасштабном прогнозировании. При этом также наиболее благоприятными для рудообразованиа являются участки интенсивных и длительно-существовавших сжимающих и касательных напряжений. На данной стадии прогнозирования рекомендуется использовать более точное математическое моделирование на ЭВМ методом конечных элементов, позволяющее решать задачу с учетом реальных масштабов,пегрофизических свойств и нагрузок. Б сложных случаях для взаимоконтроля целесообразно комплексировать физическое и математическое моделирование. .

Участки разрядки (в связи со сколообразованием) наи-

более интенсивных напряжений внутри общей области локального сжатия, являющиеся местами стякенкя и разгрузки растворов, представляют собой тектонофизическнй критерий наибольшей де-гельностп, указывающий на положение рудные: тел трещинного тина. При этом возможно ориентировочно определять вероятный морфогенетический тип гидротермального орудененпя. Для штокверков более типичны области изотропию: равномерных сжимающих напряжений; жильные рудные зоны в большинстве приурочены к градиентным участкам ориентированного сжатия.

У. Примеры количественного прогнозирования и оценки месторождений в конкретных регионах

Особенностью прогнозно-оценочных работ, выполненных автором в наией стране и за рубежом является кот.шлексный подход с элементами системного анализа. Наивысшее выражение он подучил в создании системы "Крупномасштабный прогноз - попек - оценка" (ШЛО) и обосновании "Оптимального прогнозно-иоис-кового ког.шлекса" (ОШК) для крупнейшей вольфрамоносной провинции - Ц.Казахстана. Основу прогнозных построений составляли шогофакторкые модели,создшяые на базе детального изучения закономерностей формирования эталонных месторождений. Впервые при описании моделей В"пространстве признаков и разработке критериев в той-пли иной мере привлекался текгонофч1-зический фактор. Использовались методы прогнозирования с помощью ЭВМ. Во всех примерах прогноз блестяще подтвердился.

У.2.1. Опыт комплексного прогнозирования в Агадырском рудном райоЕте

В районе известно около сотни вольфрамоворудных объектов разного класса, для значительной части которых требовалась оценка их рудного потенциала; стояла задача выдвижения новых потенциально-рудоносных площадей, для поисков; тлелись перспективы выявления, хотя и небольших, но легкоосваемых россыпей. Все эти задачи решались в комплексе.

Выделение перспективных площадей осуществлялось на базе иаучения и анализа глубинного строения, разновозрастного

магматизма, геодцнамических и стереометаллогеняческих особенностей территория .количественная оценка потенциальных ресурсов выполнена по геохимическим данным на основе соотношения между концентрированной и рассеянной формами нахождения элементов. Установлена повышенная рудопродуктывность обрамления Наман-Сарысуйского анмшлинория.

Оценка_объектов мож^ено-вольщршового 2ДХДенения_ состояла в классификации 93 месторождений и рудопроявленлй с разделением их на потенциально крупные, средние и мелкие. Для этого использован метод групповой экспертной оценки, адаптированный автором для конкретных условий. Он представлял модификацию дельфийского метода, достоинством его являлась экспрессносгь,оценка влияния субъективного фактора, возможность предварительного определения информативности признаков, которыми описывались месторождения. В результате с высокой степенью достоверности выделено новое крупное месторождение Южный Дкаур, перспективы которого до этого не были ясны, а также объекты Южно-Кужалинской надингрузивной зоны ц прежде всего месторождение Высотное, на которых затем выполнены детальные прогнозно-оценочные работы.

Прогнози2ование_р о ссыпного вольфрамового орудененкя выполнено на основе изучения и анализа условий формирования вольфрамоноеннх россыпей района. Это позволило разработать комплекс из- 9 прогнозно-оценочных критериев,произвести их ранжирование и оценку методом "Мультипликативный показатель перспективности" По ее итогам особого внимания заслуживал Бай-назарский узел, имеющий максимальное значение показателя перспективности. В ходе детальных исследований, проведенных автором в.этом рудно-россыпном узле открыта новая Южно-Джа-урская вольфрамиг-иеелитовая россыпь..

У. 2.2. Глубинный прогноз молибдено-вольфраыового

оруденения на • Йкно-Кужалинском рудном поле

Еудное поле расположено в надингрузивной зоне крупного гранитного плутона и является примером приуроченности к типичной структуре "конского хвоста". Ранее показано, что с тектонофязических позиций,' особенностью подобных участков

является повышенная концентрация напряжений, возникающая в ходе их формирования. Б основу прогнозных построений полонена объемная физико-геологическая модель гранитного пл.утона (С.Л.Акилбеков, С.В.Белов и др., ISGS^'2) и кошлеко из 14 критериев. Для выявления скрытых рудоносных участков применен корреляционный анализ псевдогравцтационного и гравитационного полей (И.Д.Савинский и др., 1982). Геохимические данные обрабатывались с помощью алгоритма "Направленный попок" (Е.НДерешсина, 1972), где выделение рудных участков производилось на основе мер сходства с эталоном. Прогнозные ресурсы определены путем установления-корреляционной зависимости между мерами сходства и масштабами оруденения в эталонах. По результатам работ составлена прогнозная карта, установлен значительны!! общий потенциал рудного поля, большая часть которого сосредоточена на рудопроявлении-Высотное, перспективы которого подтверждаются и таким положительным гектонофизпчсс-ким критерием как интенсивное воздействие со стороны гранитного штока, внедрившегося высоко в кровлю.

У.2.3. Прогнозная оценка олово-вольфрамового и

редкомегалльното оруденения в Центральной Сахаре

Оруденение развито в нагорье lorrap и связано с Плутонами молодых'ультракислых гранитов Таурирт (М.Лелюбр-.,1952, К. Бу ас с он ас, 1973, и др.).втором исследован их состав,морфология, проанализирована трещинная тектоника, выявлены закономерности физических полей (С.В.Белов, и др., 1990,1991). Установлено, что образование массивов связано с геодинамическим режимом эпиплагформенного воздымания в €3~ , когда по периферии Хоггарского мегасвода концентрировались тектонические напряжения. При этом наиболее рудопродукишнымл являлись диалир-пдугоны, формировавшиеся при высоких давлениях магмы, поздние диференцматы которой близки'к литий-фтористым гранитам с высокими содержаниями и дисперсиями рудных и летучих компонентов.. Между параметрами интрузий и интенсивностью орудененкя выявлены корреляционные связи и разработана прогностическая модель. Установлено) -что Ta-Nb мине-

рализация сохраняется а интрузиве, причем Та концентрируется в более высоких, а КЬ - в более низких горизонтах. Бе , реже V/частью остаются в пдутоне, частью - выносятся. Максимум развития V/ и 61 приходится на надингрузивную зону до периферии которой локализуются Ск,,РЬДп . Результаты работ позволили обосновать широкий комплекс из 36 прогнозно-оценочных критериев, и с помощью аддитивного показателя перспективности оценить рудоносность 70 массивов Тауряр Это привело к уточнению стратегии поисковых работ в Хоггаре, концентрации их на наиболее интересных объектах.

У.З. Оптимальные прогнозно-поисковые комплексы (опыт разработки для вольфрамовых месторождений Центрального Казахстана)

Способом повышения эффективности геологоразведочных работ являются прогнозно-поисковые комплексы впервые раз- работанные А.И.Кривцовым, Й.Ф.Мигачевым, В.А.Нарсеевым и др. для месторождении меди, В основе ППК - многофакторые модели объектов .прогноза. Такая модель в графическом и табличном вариантах создана для месторождений Центрально-Казахстанского типа (А.А.Фролов .С.В.Белов, 1988). Табличная форма модели позволила показать различную информативность критериев при разных масштабах прогнозирования. Формирование -оптимального прогнозно-поискового комплекса предложено осуществлять,исходя из эффективности используемых методов .которая определяется возможностью выявления яаиболь иего числа высокоинформагивных критериев при наилучшей их опозноваемости и минимальной стоимости метода. Для определения эффективности разработана формула:

- = Ич+и2-02-'--.-Ц-п- Оп.

М С

где: Ип - информативность п-ного критерия, Оп~ опознаваемость п-ного критерия, С- стоимость метода. Рассчегы эффективное ей свидетельствуют, что постановка различных методов должна осуществляться последовательно, исходя из получаемых результатов и минимизации затрат. Исходя из этих'принципов применительно к рассматриваемому тицу месторождений раз-

работал оптимальный прохчюзно-иоисковый кошлекс, составлена блок-схема системы "Крупномасштабный прогноз-поиск-оцен-ка'ЧКШО), обоснована технология и последовательность Работ при ее функционировании.

ЗА1ШНЕНШ

Совокупность подученных результатов представляет собой не только решение крупной научной проблемы, но и существен-венный шаг в создании нового перспективного направления -"Нелинейной тектонофизики", имеющего важное теоретическое и практическое значение для геологии, и прежде всего, для учения о полезных ископаемых. Сопряженные с этими аспектами научно-методические разработки по комплексному прогнозированию и оптимизации поисковых и оценочных работ вносят значительный вклад в повышение эффективности геологоразведоч- ■ ного процесса.

Центральной идеей пронизывающей всю работу является разносторонняя аргументация тезиса о фундаментальном значении полей напряжений, существующих в земной коре, для широкого круга процессов от магмо- до рудообразования. Установленная синхронность проявлений вулканизма и сейошчности явилась прямым свидетельством внутреннего единства магматического и тектонического процессов, имеющих один энергетический источник. Рассматриваемая модель зарождения гранито-идных расплавов и поэтапной концентрации пдутоногенного гидротермального ошдеяения в полях тектонических напряжений опирается на современные теоретические, экспериментальные и полевые геологические данные, внутренне согласована л непро-! тиворечива. Ее отличием является то, что процессы анализируются с' единых позиций; именно такие построения с точки зрения теории познания заслуживают предпочтения. Поднимая проблему нелинейных тектонофизических эффектов автор стремился показать их важную роль для процессов в недрах,привлечь внимание специалистов смежных областей. Необходимость этого вызвана тем, что феноменологический описательный дуть,охватывая какую-либо одну сторону геологических явлений, вряд ли спо-

собен раскрыть их существо, механизм и движущие силы. Важность -этого не ограничивается теоретическим аспектом. Практическая геология остро нуждается в притоке идей для эффективной реализации стоящи перед нею прикладных задач. Реие-ние генетических вопросов позволяет создавать более адекватные многофакторные прогнозно-поисковые модели, разрабатывав дополнительные информативные критерии , эффективные приемы и методы прогнозирования и оценки оруденения.

Наиболее важные итоги работы сводятся к следующему:

1. Установлена объективно существующая закономерность глобальной периодичности вулканизма Уемли, идентично проявляющаяся на разных временных иерархических уровнях л заключающаяся в приуроченности максимумов современного и древнего вулканизма к периодам наибольпего торможения Земли при движении ее во Вселенной под действием сил гравитационных полей Солнца и ядра Галактики. С коротко-периодической л длительной цикличностью вулканизма коррелируется ряд других процессов, в том числе гектогснез, гранитообразование

и формирование некоторых трупп месторождений.

2. Впервые проанализирована гектонофизическая сущность орсгенного процесса и процесса тектоно-магмагической активизации. Показана зависимость образования гранитолдных магм различного формационного типа от особенностей напряженно-деформированного состояния литосферы, возникающего в ходе реализации того или иного геодинамического режима. Обоснован вероятный механизм зарождения разных типов гранитоидных магм в полях тектонических напряжений. Установлено, ,что независимо от возраста, геотектонического режима и гектонсфи-зических условий формирования складчатых областей и зон тек-гоно-магмагической активизации, гранитоидный магматизм всегда проявляется в участках длительного существования повышенных тектонических напряжений.

'3. Тектонические воздействия, выводящие каркаснс-флто-идную систему горных пород из состояния термодинамического равновесия выступают в качестве главной причины инициирующей различные процессы, приводящие к магмообразованию,. что свидетельствует об ведущей роли тектоники в развитии гранитоидр ного магматизма. Формационные особенности гранлтои-

дов определяются спецификой их геодинамических режимов в период их формирования и характером напряженного состояния литосферы, которое обусловливает реализацию конкретного механизма генерации магматических выплавок. Наиболее распространенные гранит оиды нормальной щелочнометалльности формируются в условиях сжатия, доминирующих в структуре силового поля Земли. Гранитоиды аномальной щелочнометалльности и повышенной основности, занимающие подчиненную роль,формируются в условиях растяжения, близких к рифгингу.

4. В глобальном масштабе процесс рудокрнцентрировачия связанного с поздними этапами развития складчатых поясов и зон тектсно-магматической активизации происходит на фоне квазистационарного существования геодинамического режима преобладающего регионального сжатия. В этой обстановке реализуется тектоническое скучиваняе, акрекцпя, и возрастает мощность земной коры, происходит ее сиализация. Длительность такого режима определяет первоначальный глобально-региональный уровень "рудосбора" и коррелируется с металлогенической специализацией территории. Профиль рудных провинций связан

с временем тектонической активации. Более длительный режим сжатия способствует обогащенноети литофильными элементами, там, где сжатие коры менее продолжительно, преобладает ору-денение халькофильного типа.

5. Тектоническое моделирование, выполненное для рудного района, рудного узла, месторождения, геолого-сгатистичес-кие и полевые тектонофизические данные свидетельствуют о наличии устойчивой положительной связи между лалеонадряяе-ниями и особенностями проявления оруденения. На разные иерархических уровнях от крупного до локального наблюдается идентичная картина: рудные объекты имеют тенденцию располагаться

в областях концентрации наибольших сжимающих напряжений. При этом, в общем случае - чем выше напряжения, тем больше суммарная продуктивность оруденения.

6.. Напряженно-деформированное состояние среды является важным фактором рудогенеза. Независимо от генетического типа локальных рудоносных структур, т.е. возникновением их • в связи со складчатостью, тектоническими усилиями, контракг-

дней, или механлчоскои активностью магмы, наиболее перспс; тивннми для рудолокализации являются структуры, где в этап, предшествующий рудоотлокенкю, имела место длительная концентрация сжимающих напряжений. Особенно благоприятными являются сочетания интенсивных усилий различной природы, контролирующие положение рудных столбов. При рудоотлокении происходит эволюция вида напряженного состояния и сжатие сменяется местным растяжением, при котором ориентировка осе1 главных нормальных напряжений,как правило не меняется.

7. Поля напряжений, возникающие в процессе тектоге-неза, являются специфической формой переноса энергии и массы в литосфере. Они ответственны не только за прямое образование различных деформационных структур, но и тектонически активируя каркасно-флюядные системы пород, вызывают серию нелинейных тектонофизических эффектов, представляющих собой нетривиальную трансформацию тектонической энергии в геохимическую, тепловую, электромагнитную и другие её виды.

8. Нелинейные тектонофизические эффекты, возникая в литосфере в зависимости от характера ее напряженно-деформированного состояния, играют активную роль в перераспре-делении вещества в недрах, магмо- и рудообразовании. Они определяют фазовый состав, транспортирующие свойства, активность природных растворов, вызывают смену форм переноса рудных и петрогенных элементов, обеспечивают формирование газов о-геохимических аномалий, возникновение электромагнитных полей, ориентационную поляризацию,влияют на зарождение и рост минеральных агрегатов.

9. Нелинейные тектонофизические эффекты проявляются на разных.иерархически уровнях от глобального до частного, что обуславливается существованием полей напряжений различных порядков. Чем более значителен масштаб тектонической активации, тем выше энергетическое содержание эффектов. Определенная направленность геодинамических режимов и супер-

■ позиция разноранговых полей напряжений создает благоприятные условия для последовательной, ступенчатой рудоконценгра-ции и образования месторождений.

,10. Нелинейный подход лепит в основе г^тишой модели плутоногенного рудообразосания. Важнш фактором в этой модели является, наряда с тепловой, механическая энергия, выделяющаяся в ходе становления интрузива. Впервые осуществленное тектонофизическое моделирование и количественные оценки на-пряхенно-дсфоршроваиного состояния автономной рудоносной системы "Ингрузив-надинтрузивная зона"., в разные этапы ее формирования свидетельствуют о преобладании напряжений, связанных с механическим воздействием интрузии в прогрессивный этап. Напряжения, связанные с усадкой л контракцией плутона на регрессивном этапе, существенно ниже и охватывают меньшие объемы довод. В течение обоих этапов доминирует обстановка сжатия, приводящая к формированию рудовмзщакдах трещинных каркасов, представленных сколами. Обстановка растяжения ткет подчиненное значение, роль ее несколько возрастает при контракции, когда в шикали плутона и на удалении в кровле образуются трещины отрыва.

II. Формирование структуры пдутоногенных месторождений и концентрация оруденения тесно взаимосвязана, происходят без значительного отрыва во времени, часто близсинхронно, и являются различными откликами геологической среда на нарушение в ней термодинамического равновесия. Эволюция напряженно-деформированного состояния системы ШЗ определяет развитие гидротермальных процессов и физико-химические условия рудообразо-вания. Объем пород, вовлеченных в процесс рудонакопления, ог-ограничен областью тектонической активации, возникавшей при становлении пдутона. Рудообразование происходит в результате последовательной сепарация при участии различных механизмов массопереноса.

12.,_Тектонофизнческой обстановкой локальной рудоконцен-трации является квазистационарннй режим сжатия, при котором в поровых флюидах первично эндогенной и экзогенной природы, попадающих в область высоких термо-барических градиентов, возникает медленный диффузионный массолеренос, приводящий к первоначальному обогащению областей сжатия рудными компонентами. Тектонофизичеокой обстановкой иудоотложения является, возникающий вследствие инверсии при трещинообразовании, режим

локального растяжения, пои котором происходит усиленный дренаж растворов. Медленная диффузия сменяется более быстрой фильтрацией, приводящей к .образовании околорудных зон выноса которые оказываются сингенетичными раскрытию жильных полос тей.

13. Основой прогнозно-ыеталлогенических исследований являются научно обоснованные многофакторные модели объектов прогноза, которые в качестве необходимого элемента должны включать тектонофизичесцую обстановку, представляющую собой один из ведущих факторов формирования и размещения орудене-ния. Неотъемлемой частью прогнозирования должно быть текго-нофизическое районирование, выполняемое при мелко- и средне масштабных прогнозно-металлогенических работах с помощью экспрессного поляризационно-оптического моделирования, позволяющего эффективно выявлять тектонофизические факторы рудо-контроля, в том числе в условиях закрытых территорий и в областях сводово-глыбового воздымачия с нелинейной металлогенией. Выявляемые области устойчивой концентрации интенсивных палеонапряжений должны рассматриваться как специфические потенциально рудоносные магмочлеталлогенические зоны.

Ы.При крупномасштабном прогнозировании необходимым условием построения количественных моделей плутоногенных гидротермальных месторождений должен быть расчет и анализ полей напряжений л деформаций -связанных с внедрением, охлаждением и контракцией интрузива. При этом, тектонофкзпческий коь троль оруденения наиболее эффективно выявляется с помощью математического моделирования, позволяющего решать задачу в реальном масштабе, с учетом реальных петрофизических свойств и нагрузок. Положение участков повышенной продуктивности в пределах таких магматогенно-рудных систем определяется локальными областяш концентрации сжимающих напряжений и зонами высоких градиентов силового поля, существовавшего при стано] лении рудогенерирующего плутона.

15. Положительный опыт прогнозирования, выполненного наш свидетельствует, что наибольшая эффективность работ и д| товерность оценки достигается при комплексном подходе, при котором учитывается максимальное число высокоинформативных

критериев,а прогноз выполняется для разных типов оруденения при взаимоконтроле различишь методами. Условием успешного использования прогнозно-оценочных критериев, в том числе текто-нофизических, является соблюдение их сомасштабности стадиям прогнозирования.

16. При рыночных отношениях эффективное функционирование прогнозно-поискового процесса возможно лишь на основе системного подхода находящего свое выражение в создании системы "Крупномасштабный прогноз-поиск-оценка" (КППО), позво71яющей использовать наукоемкие ускоренные технологии и осуществлять гибкое управление ведением работ. Важнейшей составной частью системы являются "Оптимальные прогнозно-поисковые комплексы" СОППК) разработанные автором применительно к молнбдено-вольф-рамовой рудной формации и позволяющие с минимальными затратами средств и времени, с допустимой долей риска, цугем постановки лишь необходимых и достаточных видов и методов выявлять и оценивать месторождения.

Завершая работу мы надеемся ,чго она окажется полезной широкому кругу геологов и прежде всего специалистам по полезным ископаемым, будет способствовать дальнейшему прогрессу в теоретическом осмыслении все возрастающего потока геологической информации, эффективном прогнозирования,поисках и оценке оруденения.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Морфоструктурный анализ Караобинского рудного поля. Разведка л охрана недр, 1979, В I, с.15-19.

■2. Способ образования рудных прожилков как критерий оценки перспектив штокверков. Изв. АН Каз.ССР, геол., 1980, й 5, е.47-53, (соавтор А.А.Фролов).

3. Влияние физико-механических свойств пород на образование рудолокализующих структур штокверковых месторождений. Изв. ВУЗов, сер. геол. и разведка, 1980, № 7, с.54-61,(соавторы В.О.Вальков, Н.И.Хюбимов, А.А.Фролов).

4. Расшифровка динамики формирования структуры Караобинского рудного поля в Центральном Казахстане. -В сб.: Тезисы'докл. Всесоюзн. совещ. "Современные методы изучения структур эндогенных- рудных месторождений". Ереван, 1981,с.46-48, (соавтор А.А.Фролов). ' ■

5. Опыт комплексных reологоструктурных и шшералого-геохимических исследований итокверковых вольфрама. В сб.: Методы поисков и разведай месторождений металлич.полезн.ископаемых. Экспресс-информация,М.,ВИЭМС,вып.1,1981,с.9-19. (соавторы А.А.Фролов, В.О.Вальков).

6. Структурно-морфологические типы вольфрамового оруде-нения Еурановского рудного поля и их значение в переоценке его промшленных перспектив. В сб.: Тезисы докл. конференции ЦНИГРИ и НТО "Горное" - "Закономерности локализации орудене-ния цветных и благородных металлов в пределах рудных районов узлов и полей".M.,1982, с. 56-57 , . (савтор А.А.Фролов).

7. Морфострукгурный анализ при прогнозной оценке в Цуы-бейском волвфраыоносном районе. Изв. ВУЗов, сер. геол. и разг

1982, Ai I, с. 57-63.

8. Строение, история формирования и рудонооность Кара-обинского гранитного массива в Центральном Казахстане. Геол. рудн. месторожд., I9S2, ib 4. с.34-45, (соавторы С.А.Акылбе-ков, А.Е.Силаев, А.А.Фролов).

9. Анализ полей напряжений при образовании лостмаша-тических трещин контракции в куполе гранитов Караобинского интрузива. Изв. АН СССР, сер. геол., 1932, J» 12, с. IOI-1TI.

10. Методические основы количественной прогнозной оценки шгокверковнх вольфрамовых месторождений Казахстана. В сб.: Количественные методы при металле!лкическом анализе и прогнозировании полезных ископаемых. Алма-Ата, Г983, с. 56-61, (соавторы А.Л.Фролов, В.0.Вальков, С.А.Акклбеков).

11. Структуры рудных полей и месторождений вольфрама, молибдена и олова.М.,Кедра, 1983, 233с., (соавторы Л.А.Фролов В.О.Вальков, В.С.Чернов, В.Т.Покалов и др.).

12. Основы локального количественного прогнозирования и оценки штокверковых месторождений волхфрама. В сб.: Тезисы докл. X 'Всесоюзного металлогеничеокого совещания, Алма-Ата,

1983, С. 177-178,(соавторы А.А.Фролов, В.О.Вальков, С.А.Акыл-беков, Е.НДеремисина).

15, Análisis of stress field in. the formation of post-magmatio contraction joints in a granite dome of Karaobia intrusive. Int. geol. revu, 19S3, vol. 25, H 42.

14. Штокверковый тип вольфрамового ор.удененяя в дайках Бурановсйого месторождения (Южный Урал). Геолог.рудн. ыесто-рокд.Г984, №. 2, с. 12-19, (соавтор А.А.Фролов).

15. Перспективы поисков волвдрамовых россыпей в Центральном Казахстане, Разведка и охр.недр., 1985, J,« 9, с.14-20,(соавторы А.А.Фролов, О.Ы.Тюгай).

16. Роль палеовулканизма в формирования структур вольфрамовых. месторождений Центрального Казахстана. В сб.: Тезисы докл. Всесоюзн. совещания "Структуры рудных полей вулканических поясов" , Владивосток, 1985, вып. ш., с. 52-54,(соавтор Л.Л.Фролов).

17.перксдачноорь вулканизма Ззмли в современную .эпоху и в фанерозпв.В сб.: Тевлек доха. У1 Воесоюзн. вудканологн-

ческого совещания - "Вулканизм и связанные с ним процессы", Петропавловск-Камчатский, 1985, вып.1.

18. Объемная модель и глубинность оруденения на Ккно-Кужалинском рудном поле (Центральный Казахстан). В кн.: Глубинные условия эндогенного рудообразования. ÎL .Наука, 1986, с. 176-188, (соавторы С.А.Акылбеков, В.И.Иванов, А.А.Фролов).

19.^Структура и оруденение вольфрашт-оеелитового щтокверка Южный в Центральном Казахстане. Геолог.рудн. месторожд., 1986, ii 3, с.27-35' ,(соавторы А.А.Бурмистров, В.Н.Иванов;.

20. О периодичности современного и древнего вулканизма Земли. Докл. АН СССР, 1986, том, 291, J5 2, с. 421-425.

21.Глубинное строение и перспективы вольфрамоносности Кнно-Кужалднского гранитного массива в Центральном Казахстане. Изв. ВУЗов, геол. и разв. ,1986, К 6, с. 60-67 .(соавторы С.А.Акылбеков, В.Н.Иванов, А.А.Фролов).

22. Некоторые «акторы формирования зоны окисления вольфрамовых месторождений Центрального Казахстана. В сб.: Тезисы докл. Всесоюзного совещания "Комплексное использование руд вольфрамовых месторождений". Л.,Изд-во ЛГУ,1986,разд.4, с.ЗТ-•32,(соавторы В.Н.Иванов, А.А.Фролов).

23. Модель формирования рудовмещазощих трещинных структур при. внедрении гранитного интрузива. Геолог.рудн. место-рождеП.,1986, Jé 6, с. 71-78, (соавторы В.Н.Морозов, А.А.Бур-мисгров).

24. Глубинное строение, магматизм и эндогенное оруденение в Северо-Западном Прибалхашье. Изв. ВУЗов, геол.и разведка, 1987, J& 3, с. 31-37, (соавтор С.А.Акылбеков).

25. Эволюция напряженно-деформированного состояния над-ингрузивной зоны пои внедрении купола гранитного интрузива.

В сб.: Тезисы докл. П Всесоюзного симпозиума" Экспериментальная тектоника в решении задач теоретической и прикладной геологии". Киев, 1987, с.40-41,(соавтор А.А.Бурмистров).

26. Оптимальные прогнозно-поисковые комплексы для шток-верковых вольфрамовых месторождений Центрального Казахстана Разведка и охр. недр., 1988, .№ I, с. 17-27 (соавтор А.А.Фролов) .

27. Роль палеотектонических напряжений в размещении эндогенного оруденения и в Агадырском рудном районе. Геология • рудн. месторождений , 1988, Ji 3, с. 58-65, (соавтор А.А.Бурмястров).

28. Размещение ритмично-зональных гранитов на месторождении Селгей (Центральный Казахстан). Изв. АЛ СССР,сер. геол., 1989, И 5, с.126-129.

.29. Формирование атокверковых рудаых месторождений и принцип Ле-Ыателье.Изв. ВУЗов, геол. и разв., 1989, Js I, с. 78-83, (соавтор В.Н.Румянцев).

30. Роль тектонических напряжений в развитии гранито-идного магматизма.-Изв. АН СССР, сер. геол., 1989, Л> 3, с. 21-34, (соавторы В.Н.Румянцев, А.Е.Силаев).

31. La geologie et les mineralisations des granites de Taourirt a Hoggar. Algerie, Boumerdes, EREK. Vol. l-l ll,

1990, 240 p.,(avec V.V.Tchagovetz, H.Belbodda, M.Azzi).

32. Структурообразующие и рудные процессы в системе "Ннтрузив-надинтрузивная зона" (ИиЗ). В сб.: Теология месторождений урана редких и редкоземельных металлов. М..ШЫС,

1991, вып. 128, с. 36-50.

33. Модель напряженно-деформированного состояния западной части Акжал-Аксоранской рудоносной зоны разломов. Геотектоника, 1991, I; 6, с.94-103, (соавтор Л.А.Бурмистров).

34. Граниты Тадрирг в Алжирской Сахаре. Изв. All СССР сер. геол., 1991 J? 10, с. 71-87г (соавторы М.С.Квкникадзе,

С.Гасем).

35. О роли тектонических напряжений в эндогенном рудо-образовании. Изв. ВУЗов, геол., и разв., 1991, J3 II,с.62-74, (соавтор В.Н.Румянцев).

36. Некоторые закономерности и причины глобальной периодичности современного и древнего вулканизма Земли. В сб.: Научно-технические достижения и передовой опыт в области геологии и разведки недр., М., В1ШС, 1991, выи.10-11,с.63-68.

37. Металлогения Балхашского сегмента земной коры. Алма-Ата. Изд-во Наука, lias.ССР, 1992, в печати,(соавторы Т.М.Лздвдлин, И.П.ГУлясв, А.А.уродов, В.О.Вальков и др.).

38. Тектонофизкческея модель надряженно-деформирован-ного состояния при внедрении купола гранитного интрузива. Геотектоника, 1992, (в печати).

Заказ й 12. Подписано к печати 03.04.92. Объем 2,8 уч.-изд.л., 3,1 печ.л. Тираж 100

ВИМС