Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Природа петромагнитных неоднородностей при формировании золотого оруденения в черносланцевых толщах

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

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Алексеева, Александра Кирилловна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Состояние проблемы исследований.

1.2. Геологическая характеристика объектов исследований.

1.2.1. Краткое геологическое описание Мурунтауского рудного поля.

1.2.2. Краткое геологическое описание Боголюбовского рудного поля.

1.3. Методика исследований.

1.3.1. Методология подбора коллекций образцов.

1.3.2. Аппаратурно-методическое обеспечение петрофи-зических измерений.

ГЛАВА 2. ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ В РАЗРЕЗАХ ЗОЛОТОНОСНЫХ ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ТОЛЩ.

2.1. Петрофизическая характеристика СВК в разрезе Мурунтауского рудного поля.

2.2. Петрофизическая характеристика СВК в разрезе Боголюбовского рудного поля.

Выводы.

ГЛАВА 3. ПРИРОДА ПЕТРОМАГНИТНЫХ ТИПОВ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ В РАЗРЕЗАХ ЗОЛОТОНОСНЫХ

ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ТОЛЩ.

3.1. Методика применявшихся магнито-минералогических исследований.

3.2. Диагностика магнито-минералогического состава выделяемых петром агнитных типов пород и руд.

3.3. Природа образования петромагнитных типов пород и руд

Выводы.

ГЛАВА 4. ЯВЛЕНИЕ «ПИРИТ-ПИРРОТИНОВОГО ПЕРЕХОДА»

И ЕГО РОЛЬ В ПРОЦЕССЕ ЭНДОГЕННОГО ЗОЛОТОГО РУДООБРАЗОВАНИЯ.

4.1. Примеры фазовых переходов сульфидов железа в различных средах.

4.2. Возможные случаи возникновения «пирит-пирротинового перехода» в черносланцевой толще.

4.3. Природа магнитных полей наблюдаемых на территориях золотоносных черносланцевых провинций.

Выводы.

ГЛАВА 5. ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ ЗОЛОТОГО РУДОГЕНЕЗ А В ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ТОЛЩАХ.

5.1. Характеристика геологических процессов как элементов модели.

5.2. Физико-геологическая модель эволюции золотого рудо-генеза в черносланцевых толщах.

5.3. Основы формирования геолого-геофизических технологий прогноза, поисков и оценки черносланцевых толщ.

Выводы.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Природа петромагнитных неоднородностей при формировании золотого оруденения в черносланцевых толщах"

Основу золотодобывающей отрасли России составляют россыпные месторождения золота. Разработка коренных месторождений золота различных геолого-промышленных типов зачастую нерентабельна в силу их нахождения в труднодоступных и малоосвоенных районах азиатской части страны. В последние годы, по мере истощения ресурсов россыпного золота, увеличивается интерес золотодобытчиков к коренным месторождениям золота углеродистых метатерригенных ("черносланцевых") формаций. Это обусловлено крупными разведанными запасами таких известных золоторудных полей как Сухой Лог, Олимпиада, Нежданинское, а также широким развитием золотосодержащих черносланцевых толщ на территориях традиционных золотодобывающих регионов Енисейского кряжа, Иркутской, Читинской, Магаданской областей, Бурятия и Якутии. Возможность отработки руд открытым или комбинированным способом и использование широко применяемой за рубежом технологии кучного выщелачивания металла повышают перспективу ввода в эксплуатацию известных месторождений рассматриваемого типа в ближайшие годы.

Вместе с тем, основные трудности в поисках и разведке оруденения связаны, с одной стороны, с развитием мощных кор выветривания или перекрывающих более молодых отложений, а с другой стороны, с отсутствием количественных критериев определения нижней границы развития оруденения и направления распространения рудных зон. Такое положение требует привлечения дистанционных геофизических и геохимических методов исследований. Однако, интерпретация результатов геофизических методов затруднена в силу слабой контрастности наблюдаемых физических полей, их конвергентное™ и отсутствия достоверных связей между золотым оруденением и наблюдаемыми физическими неоднородностями.

Таким образом, в исследованиях золотого и редкометального оруденения, локализованного в черносланцевых толщах, встает проблема недостаточной изученности природы, эволюции и иерархической зависимости неоднородностей физических свойств и полей, формируемых на различных этапах развития флюидно-магматической системы

Цель и задачи исследований .

Основной целью исследований автора было изучение природы и эволюции петрофизических свойств и физических полей, отражающих проявленность разновременных геологических процессов. При выполнении этого выявилась возможность разработки физико-геологической модели золотого рудообразования как концептуальной основы новой геолого-геофизической технологии прогноза и поисков золоторудных месторождений в черносланцевых толщах.

Основными задачами работы явились:

1. Изучение магнитных и других петрофизических свойств по образцам разрезов двух рудных полей с целью получения параметрической характеристики выделяемых в разрезах структурно-вещественных комплексов.

2. Исследование состава, форм и характера распределения ферро- и парамагнитных железосодержащих минералов с целью установления пространственно-временных связей этих минералов с этапами развития флюидно-магматической системы.

3. Исследование природы магнитных свойств в разрезе черносланцевой толщи и магнитных полей, наблюдаемых на поверхности.

4. Оценка природы наблюдаемых на территориях рудных провинций и районов сейсмических, гравитационных и магнитных неоднородностей.

5. Разработка основ геолого-геофизической технологии прогноза и поисков золоторудных месторождений в черносланцевых толщах, включающей базовую физико-геологическую модель эволюции золотого рудогенеза в черносланцевых толщах и оптимальный поисковый комплекс.

Фактическая основа работы и личный вклад автора.

Фактическую основу работы составляют полевые наблюдения и результаты лабораторных исследований образцов, выполненных автором в период ее работы в 1990-93 г.г. в ВИРГ-Рудгеофизика (г.Санкт-Петербург). В 1991-92 г.г. автор являлась ответственным исполнителем научно-исследовательской работы "Исследовать возможности оценки золотоносности черносланцевых формаций по данным петромагнитных измерений" , которая проводилась в 1991 г. на материале Мурунтауского рудного поля в Узбекистане, а с 1992 г. была продолжена на объекте Российской Федерации -Боголюбовском рудном поле на Енисейском кряже. Исследования по разрезу Мурунтауского рудного поля выполнялись в сотрудничестве и по каменному материалу ИМГРЭ. Кроме этого автором лично в период 1990-92 г.г. было отобрано 190 образцов по Джургантаускому рудному району по керну скважин и выходам пород и 162 образца из керна 17 поисковых скважин по Боголюбовскому рудному полю.

Всего было изучено более 500 образцов, измерения по которым были выполнены лично автором в петрофизической лаборатории ВИРГа и лаборатории магнетизма горных пород СПбФ ИЗМИРАН. Детальные петромагнитные исследования по 183 образцам на базе методов магнитной минералогии выполнялись по подрядному договору в СПбФ ИЗМИРАН д.ф.-м.н. проф. Шолпо Л.Е. Автор выполняла обработку анализов и интерпретацию результатов.

Во время полевых работ по другим научно-исследовательским темам на территории Джургантауского рудного района в 1989-90 г.г. и 1992 г. на Боголюбовском месторождении автор принимала участие в проведении магнитного каротажа скважин поисково-разведочного бурения, а также обрабатывала и интерпретировала материалы каротажа и фондовых материалов аэро-магнитных съемок.

В составе экспертных групп, работавших по заданиям Научно-методического совета по геолого-геофизическим технологиям поисков и разведки твердых полезных ископаемых при Роскомнедра, автор выполняла оценку состояния геофизических работ на золоторудных месторождениях в различных регионах страны ( Бурятия, Якутия, Магаданская обл., Хабаровский край).

Научная новизна.

Разработанная автором физико-геологическая модель эндогенного золотого рудообразования в черносланцевых толщах рассматривает иерархию петрофизических неоднородностей в земной коре как результат действия процессов единой рудно-магматической системы. Это позволяет по наличию в разрезе и в плане того или иного ранга петрофизических неоднородностей судить о проявленности определенного этапа рудообразования и на базе этого сделать вывод о рудоперспективности площади.

Выполненные петромагнитные исследования включали широкий перечень магнитных параметров, полученных впервые для пород разрезов золоторудных месторождений черносланцевых формаций. К таким характеристикам относятся коэрцитивные спектры, анизотропия магнитных свойств, изучение состава ферромагнетиков по двум типам кривых в ходе термомагнитного анализа , параметры магнитной жесткости. Эти детальные петромагнитные исследования позволили провести дифференциацию в целом слабомагнитного разреза по различиям в составе и форме минералов железа.

Впервые в мировой практике широким комплексом петрофизических измерений был изучен интегральный разрез золотоносной черносланцевой толщи мощностью 5500 метров. Исследования выполнялись по керну Мурунтауской сверхглубокой скважины СГ-10, ее скважинам-спутникам и опорным глубоким скважинам. На основе результатов этих исследований была составлена автором петрофизическая характеристика разреза Мурунтауского золоторудного поля - одного из уникальных месторождений мира.

Исследования интегрального разреза Мурунтауского поля легли в основу физико-геологической модели слабоизученных поисковых объектов на территории Южно-Енисейского рудного района ( Боголюбовское золоторудное поле ), для которых подобное изучение природы магнитных свойств и магнитного поля было проведено впервые.

Золоторудные месторождения черносланцевых формаций зачастую считаются неблагоприятными объектами для изучения их геофизическими и в том числе магнитными методами в силу слабоконтрастности их разрезов и косвенного характера получаемой информации. Разработанная автором физико-геологическая модель служит обоснованием целесообразности и необходимости применения геофизических методов в широком комплексе (от аэро-съемок и региональных работ до детальных исследованиях на образцах ) на определенных стадиях опоискования объектов.

Практическая значимость .

По мере отработки россыпных месторождений золота в ближайшее десятилетие наступит черед освоения запасов коренных месторождений. Наиболее крупные и перспективные золоторудные месторождения на территории России принадлежат к рассматриваемому в работе геолого-промышленному типу. Освоение таких месторождений поставит перед геологоразведочным производством ряд задач, таких как : оценка сопредельных площадей, увеличение запасов в пределах лицензированной площади, оценка достоверности запасов. Решение этих задач потребует привлечения новых геолого-геофизических технологий, способных получить результат оперативно и экономично. На основе защищаемой физико-геологической модели автором совместно с коллективом сотрудников ИМГРЭ был разработан и запатентован

Способ поисков золоторудных залежей в вулканогенно-черносланцевых толщах и определение их минерального типа" (патент на изобретение № 2116661 зарегистрирован 27.07.98г.). В работе автора изложены основы геолого-геофизической технологии локального прогноза, поисков и оценки золоторудных месторождений в черносланцевых толщах.

Основные защищаемые положения.

1. Выявленный по данным петрофизических измерений ряд петромагнитных и петроэлектрических неоднородностей обусловлен до-, пред-и синрудными изменениями черносланцевых толщ под воздействием процессов длительно развивающейся флюидно-магматической системы.

2. Природа выделенных петромагнитных типов пород и руд определяется различными типами ассоциаций ферро- и парамагнитных минералов и их генераций, отличающимися магнитными характеристиками, которые отражают физико-химические условия последовательных процессов преобразования черносланцевых толщ.

3. Установлено, что выявленная ранее в разрезах черносланцевых толщ граница "пирит-пирротинового превращения", отражающая положение изограды теплового фронта предрудного плутонометаморфизма и являющаяся нижней границей развития стратиформного золото-сульфидного оруденения, проявлена как верхняя граница залегания источников локальных аномалий в наблюдаемых на поверхности магнитных полях.

4. Физико-геологическая модель эволюции золотого рудогенеза в черносланцевых толщах характеризуется как модельная последовательность соответствующих геофизических неоднородностей: в средней коре -сейсмоизотропные области с повышенными упруго-плотностными свойствами и области пониженной плотности и магнитности (дорудный этап); в верхней коре - зоны магнитных пирротинизированных пород и участки пониженной плотности и высокого электросопротивления (предрудный этап), и на этом фоне - локальные магнитные и поляризационные неоднородности (синрудный этап).

Публикации.

Материалы и выводы диссертационной работы отражены в 8 публикациях, подготовленных лично автором и в соавторстве с другими исследователями.

Апробация работы.

Основные положения и результаты исследований автора по данной теме докладывались на ряде всесоюзных и международных конференций и семинаров: Всесоюзная школа-семинар по применению геофизических методов на золоторудных месторождениях ( Самарканд, 1990 ) , 2-ая Всесоюзная конференция по рудной геофизике ( Репино, 1991 ) , 2-ая сессия Научно-методического Совета по геолого-геофизическим технологиям разведки рудных месторождений ( Санкт-Петербург, 1992 ) , Международная геофизическая конференция ( Санкт-Петербург, 1995 ) . В 1991-93 г.г. результаты работ докладывались на научно-технических совещаниях в ПГО "Самаркандгеология", Навоийском ГМК, ГГП "Красноярскгеология", "Невскгеология" и Бурятгеолкоме.

Реализация работы .

Основные результаты работы были изложены в отчете по договору № 804 с Роскомнедра ( Алексеева А.К. и др., 1992 ). Результаты исследований автора по Боголюбовскому рудному полю использовались при проведении поисковых работ в Северо-Енисейской геофизической экспедиции ГГП "Красноярскгеология".

Содержание и объем работы .

Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения и списка литературы, содержащего 70 названий. Работа содержит 102

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения", Алексеева, Александра Кирилловна

ВЫВОДЫ:

1. В разрезах разновозрастных золоторудных черносланцевых формаций устанавливается развитие наложенного явления перехода сульфидов железа, обусловленного фугитивностью серы и повышением температуры при дорудных и синрудных процессах.

2. В истории развития черносланцевой системы образование пирротина связано с:

• развитием фронта дорудного прогрессивного плутонометаморфизма и превращением пирита в пирротин с выделением свободной серы в качестве ресурса для последующего образования сульфидного оруденения; действием наложенного синрудного гидротермального процесса и осаждением из гидротермальных растворов.

3. Локальные аномалии среднечастотной составляющей магнитного поля обусловлены наличием в разрезе на разных глубинах кровли пирротинизированных пород, представляющей границу "пирит-пирротинового" превращения под влиянием фронта дорудного плутонометаморфизма.

ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ 3.

Установлено, что выявленная ранее в разрезах черносланцевых толщ граница "пирит-пирротинового превращения", отражающая положение изограды теплового фронта предрудного плутонометаморфизма и являющаяся нижней границей развития стратиформного золото-сульфидного оруденения, проявлена как верхняя граница залегания источников локальных аномалий в наблюдаемых на поверхности магнитных полях.

ГЛАВА 5. ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ ЗОЛОТОГО РУДОГЕНЕЗА В ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ТОЛЩАХ.

5.1. Характеристика геологических процессов как элементов модели.

Изучение вещественного состава разрезов золоторудных полей, петрофизических характеристик и анализ результатов геофизических работ в пределах рудных районов позволяют выделить следующую последовательность разновременных геологических процессов: процессы в глубинных зонах земной коры и процессы, развивающиеся в верхней части коры в терригенном комплексе. Если проявленность последних возможно наблюдать непосредственно в разрезах в изменениях вещественного состава и, как следствие, в дифференциации физических свойств и физических полей, то процессы, происходящие в глубинных зонах, будем рассматривать с известными допущениями, не противоречащими имеющимся взглядам на результаты региональных геофизических исследований.

Анализ результатов региональных исследований по методу ГСЗ-МОВЗ, проведенных в 90-е годы на территории Центральных Кызылкумов (Роз Н.К. и Нечаев Ю.В., 1992), показывает, что земная кора в пределах провинции имеет особые черты строения. Так, на протяжении 220 км по земной поверхности мощность консолидированной коры увеличена до 50 км по сравнению с сопредельными территориями юго-западного Тянь-Шаня (42-43 км), а поверхность К] имеет относительное воздымание от уровня глубин 28-29 км до 25 км (рис.5.1). Выше поверхности К] в разрезе средней и верхней коры по сейсмическим и гравиметрическим данным (см.рис.5.1) устанавливается наличие двух слоев, отвечающих по скорости распространения продольных волн Ур = 5,8 км/с и плотности а = 2,75 г/см3 вулканогенным образованиям кислого состава и Ур = 5,4 км/с и а = 2,75 г/см3 метатерригенным породам т V а/ и ¡л

А ' б ---Г-. 7 ш: 8 (ИМИ 9

Рис.5.1. Глубинный разрез Джургантауского рудного района по данным геофизических исследований (авторы: Н.К.Роз. Ю.В.Нечаев).

1 - граниты С3 - Р; 2 - карбонатные породы - ; 3 - кордиерит-содержащие породы О - ; 4 - ультраморфиты («базитовая» линза); 5 -гранодиориты; 6 - высокометаморфизованные породы (чарнокит-ендербитовы слой); 7 - метаморфизованные породы; 8 - нижняя кора («базальтовы» слой); 9 - сейсмические волноводы. нижнего-среднего палеозоя. Эти слои, имеющие в разрезе свойства сейсмических волноводов, разделены аномально высокоскоростными и зысокоплотностными геологическими образованиями с Ур = 6,5 км/с и а = 2,9 Уем3, интерпретируемыми как ультра-метаморфические породы или "базиты" Эти породы выделены на разных уровнях глубин. Верхний уровень развития 'базитов" (глубины от 4,5 до 10 км) прослежен с поверхности в виде линзы, имеющей размеры: 40 км по простиранию своей длинной оси в направлении ого-запад - северо-восток и 26 км в направлении северо-запад - юго-восток. Погруженные на глубину 13-19 км "базиты" второго уровня глубин имеют «зометричную форму и ограниченное распространение по латерали около 25 ш. В поле силы тяжести Дg плотностные неоднородности "базитовой" линзы проявлены контрастной региональной положительной аномалией до 6 мГал в максимуме. В контуре этой гравитационной аномалии, определяющей проекцию линзы "базитов" на дневную поверхность, расположены все известные рудопроявления золота Джургантауского рудного района.

В гравитационном поле на площади Джургантауского района и за его пределами выделяется ряд минимумов (А§ < 3 мГал) изометричной формы пиаметром от 10 до 25 км, находящихся по периферии контура "базитовой" шнзы (Зверев Ю.Н., Ревякин П.С., 1987) (рис.5.2). В сейсмическом разрезе Ъм.рис.5.1.) на глубинах от 0 до 5 км этим минимумам соответствуют массивы транитоидов, характеризующиеся значениями Ур = 6,0 км/с и ст = 2,6 г/см3, близкие к ним по значениям Ур = 6,0 км/с, но более высокоплотностные а = 2,78 г/см3 вулканиты кислого состава фиксируются на глубинах 8-13 км между 'базитами" и интерпретируемы как структуры плавления средней коры под $лиянием развивающейся геологической коллизии.

Гранитоиды отчетливо картируются знакопеременными : л а б огр а д и е нтн ы м и аномалиями магнитного поля ДТа в диапазоне 0 нТл< АТа< - 40 нТл. Глубина залегания кровли массивов по данным интерпретации айона (по данным П.С.Ревякина, Ю.С.Зверева).

1 - выходы коренных пород палеозоя; 2 - гранитные массивы; 3 -130линии поля силы тяжести Ag (мГал); 4 - а) контур Джургантауского рудного |айона, б) контур Мурунтауского золоторудного поля; 5 - профиля глубинных еофизических исследований. гравимагнитных съемок колеблется от 0 до 4 км. Площади рудных узлов, составляющих Джургантауский рудный район, таких как Мурунтау-Космоначинский и Амантай-Даугызтауский, приурочены к зонам перехода от Ag>3 мГал к минимумам Ag, связанным с выходящими на поверхность и погребенными гранитоидами (см.рис.5.2).

В глубинном строении Енисейского кряжа выявляется аналогичный ряд геолого-геофизических неоднородностей. Мегаантиклинорий Заангарской зоны Енисейского кряжа отчетливо выделяется увеличением мощности земной коры по сравнению со смежными платформенными областями ЗападноСибирской плитой на западе и Сибирской платформой на востоке. По данным изучения глубинного строения земной коры вдоль субширотного геотраверса "Батолит" (г.Енисейск - г.Богучаны) сейсмическими и магнито-теллурическими методами (Морсин П.И., Сурков B.C., 1992) граница Мохо под территорией кряжа расположена на глубинах 45-47 км, погружаясь в центральной части мегаантиклинория до глубины 49 км (рис.5.3). Для соседних платформенных структур характерны глубины развития границы Мохо 39-43 км.

Мощность "базальтового" слоя для территории кряжа значительно увеличена, глубина залегания условной границы Конрада в центральной части составляет 18-21 км, к краевым частям находясь на уровне глубин 21-24 км. В го же время для соседствующей с юга территории Рыбинской впадины характерны существенно более низкие глубины поверхности К] - порядка 25-28 км [67].

По данным мелкомасштабных гравитационных съемок 70-х годов Центральный антиклинорий Заангарской зоны Енисейского кряжа, в пределах которого находится Тасеевско-Кутукасская редкометальная провинция, фиксируется региональной положительной аномалией силы тяжести в максимуме до 6 мГал (рис.5.4). Региональная аномалия Ag осложнена рядом неоднородностей, наиболее крупными из которых являются две положительные ЕЗ Шк зШ^ЕЗ^ШЯ ¿ИЗ ^ЕЗ^ЕЗ

Рис.5.4. Геолого-геофизический разрез территории СевероЕнисейского золоторудного района (по данным Апановича И.А.).

1 - протерозой нерасчлененный; 2 - гнейсы и сланцы хребта Карпинского; 3 - алевролиты, сланцы и мраморы печенгинской свиты; 4 -сланцы кординской свиты; 5 - рифейско-кембрийские карбонатно-терригенные отложения; 6 - граниты; 7 - гранодиориты; 8 - гипербазит-базитовые межпластовые тела; 9, 10 - дайки основного состава (9) и метасоматиты (10) с плотностью 2,86-2,95 г/см3; 11 - -азломы; 12- кривая силы тяжести в редукции Буге; 13 - кривая аномального магнитного поля; 14 - плотность пород в г/см3. аномалии поля А£ размером 45-65 км в поперечнике в северной и южной частях антикпинория, охватывающие соответственно территории известных СевероЕнисейского и Южно-Енисейского рудных районов. По аналогии с более изученной территорией Центральных Кызылкумов природа таких аномалий, по нашему мнению, связана с областями базификации образований средней коры. Анализ результатов мелкомасштабных гравимагнитных съемок [ 68 ] позволяет предположить существование в центральной части Северо-Енисейского района (верховья рек Тея - Енашимо) ".единого очага-астенолинзы в позднем протерозое, послужившего энергетическим центром формирования магматических пород, преобразования вмещающе-перекрывающих пород и определившего активность мегаблока на более поздних этапах развития.".

Таким образом, анализ данных геолого-геофизического изучения глубинного строения регионов Центрально-Кызылкумской и Тасеевско-Кутукасской редкометальных провинций позволяет сформулировать следующие модельные представления о начальном дорудном этапе формирования -магматической системы :

1. На коллизионном этапе подъем астеносферного плюма генерируемых им мантийных диапиров привел к активизации нижней коры и зарождению в ней очагов мантийного и смешанного мантийно-корового магматизма. Процесс активизации нижней коры отразился в увеличении ее мощности на 8-10 км за счет погружения границы Мохо и воздымании условной границы Конрада. Неоднородности такого рода в строении нижней коры выделены на территориях региональных подвижных поясов, а их контуры на дневную поверхность совпадают с контурами известных золото-редкометальных провинций.

2. Активизация нижней коры явилась причиной развития в вышележащих частях коры очагов мантийно-корового и корового магматизма. Сформированные геологические неоднородности средней коры связаны с образованием на глубинах выше К] "базитовых" диапиров, проявленных в региональных положительных аномалиях поля силы тяжести и изменении сейсмических параметров глубинного разреза. Проекции 'базитовых" диапиров на дневную поверхность фиксируют контуры золото-редкометальных рудных районов.

Предрудный этап развития рудно-магматической системы.

Проявленность геологических процессов этого этапа развития фиксируется геолого-геофизическими наблюдениями в верхней коре, в разрезе углеродистых вулканогенно-терригенных толщ, а результаты этих исследований подробно изложены в предыдущих главах работы. Охарактеризуем основные особенности геологических процессов и формируемых ими физико-геологических неоднородностей.

1. Естественным продолжением трансформации глубинных мантийно-коровых очагов является развитие в верхней коре очагов корового расплава с формированием в верхнем структурном этаже в углеродистых вулканогенно-терригенных породах гранитоидов. Последние фиксируются минимумами поля силы тяжести (менее 3 мГал) и знакопеременными слабоградиентными аномалиями магнитного поля низкой интенсивности. Распределение гранитоидов по периферии контура "базитовой" линзы определяет положение в плане рудных узлов (см.рис.5.1. и 5.2.).

2. Контактовый плутонометаморфизм, сопровождавший процесс внедрения коровых очагов в верхние части разреза, произвел в углеродистых вулканогенно-терригенных породах изменения в составе акцессорных железосодержащих минералов, выразившиеся в формировании по границе температурного фронта зоны "пирит-пирротинового перехода". В исходном магнитном поле, обусловленном содержанием парамагнитных минералов железа, сформировались контрастные магнитные неоднородности, связанные с появлением в породах ферримагнитного пирротина (увеличение к от 20 до 2500-10"5 ед.СИ и 1п от 5 до 3000-10"3 А/м). В зависимости от глубины залегания кровли пирротинизированных пород на поверхности наблюдаются аномалии магнитного поля +40 нТл < АТа < +450 нТл (см.рис.4.1. - 4.З.).

Геохимическим следствием пирит-пирротинового превращения явилось выделение и накопление выше этой границы избыточного количества НгБ, обеспечивающего слабокислотные свойства среды и ресурс серы для формирования сульфидного пирит-арсенопиритового оруденения.

3. Предрудный площадной метасоматоз.

В результате предрудного площадного кремнещелочного метасоматоза происходила метасоматическая перекристаллизация черносланцевых пород с уменьшением зернистости, гомогенизация среды с образованием полосчатых роговиков. Следствием этих процессов явилось увеличение валового содержания в 1,5 раза и соответственное увеличение удельного электрического сопротивления пород в 1,5-2 раза (см.рис.2.1. и 2.З.), в разрезе и на поверхности наблюдаются аномалии рк> 1000 Ом.м.

В условиях повышенного содержания БЮг при температуре < 200-250°С происходило обратное превращение сульфидов железа пирротин —» пирит, но в условиях дефицита в пирротинизированных породах серы процесс имел локальное развитие, и магнитные неоднородности этого уровня проявлены только в разрезе (уменьшение к от 250 до 150 • 10"5 ед.Си и 1П от 300 до 100 • 10~3 А/м в интервалах до 50 метров) (рис.2.3. и 2.4.).

Синрудный этап развития.

Продвижение постмагматических металлоносных гидротерм от очага к месту рудолокализации может осуществляться одним из двух наиболее распространенных способов. Если флюидное давление в апикальной части глубинной камеры превышает литостатическое давление, металлоносный раствор может сам вскрыть магматическую камеру и перекрывающие ее толщи и закристаллизоваться в новообразованной системе трещин и существующих зонах предрудной метасоматической проработки. В этом варианте будут образованы секущие стержневые и оперяющие их жилы, апобрекчиевые трубчатые тела, внутри- и околоинтрузивные штокверки. При удалении металлоносных растворов на значительное расстояние от флюидогенерирующего очага они могут смешиваться с трещинно-поровым флюидом рудовмещающих толщ и образовывать сингенетичные многоярусные линейные (псевдостратиформные) штокверки.

Анализ физико-химических условий формирования золоторудных и редкометальных постмагматических месторождений показал стандартность эволюции рудообразующего раствора [64]. Формирование продуктивных парагенетических ассоциаций, т.е. минеральных типов оруденения не зависит от рудоформационной принадлежности месторождений и во всех случаях имеет стандартную последовательность. Для золоторудных месторождений практически всегда проявлена следующая группа минеральных типов: Аи-пирит-арсенопиритовый -> Аи-полисульфидный (пирротиновый) —> Аи-теллуридный. Последовательность является эволюционирующей во времени с изменением физико-химических условий. Для одностадийной зональности можно утверждать, что более ранняя высокотемпературная ассоциация Аи-пирит-арсенопиритовая будет проявлена шире на глубоких горизонтах, а более поздние относительно низкотемпературные - преимущественно на более высоких. В пределах рудного месторождения зональность, как правило, имеет один преобладающий вектор: вертикальный - в протяженных (более 1 км) стержневых жилах или латеральный - в протяженных стратиформных линейных штокверках.

В зависимости от механизма продвижения растворов и физико-химических условий рудоотложения в сформированной на предыдущих этапах эволюции метаморфизованной и метасоматически проработанной черносланцевой толще будут реализованы следующие варианты рудообразования (рис.2.3., 2.4. и 2.9.):

1) При высоком давлении металлоносного раствора образование секущих стержневых жил с различным набором минеральных парагенезисов будет происходить по всему разрезу независимо от геохимических свойств зон дорудного плутонометаморфизма (рис.2.3.). Однако, для наиболее простого случая одностадийного рудоотложения наблюдается закономерность по глубине: более ранняя пирит-арсенопиритовая ассоциация (нулевые магнитные свойства) развита на более глубоких горизонтах с дорудной пирротиновой минерализацией (наиболее устойчиво магнитные породы), а более поздняя полисульфидная ассоциация, несущая в том числе и синрудный пирротин, тяготеет к более высоким горизонтам слабомагнитных пород зоны метаморфизма "хлорита". При полистадийном механизме рудоотложения, характерном для крупных месторождений (Мурунтау), возможен вариант образования руд с Аи-полисульфидной ассоциацией (неустойчиво магнитных) среди пирротинизированных магнитных пород зоны метаморфизма "биотита". При таком варианте эффект от магнитных неоднородностей рудного этапа будет незначителен.

2) При низком давлении металлоносного раствора и значительном удалении от очага образование псевдостратиформных линейных штокверков будет подчинено закономерности: максимум как пирит-арсенопиритового, так и полисульфидного оруденения будет приурочен к обогащенным серой породам зоны "хлорита". В этом случае эффект от рудных магнитных неоднородностей будет значителен - немагнитные пирит-арсенопиритовые руды с высокой электрической поляризуемостью (к, 1п = 0, г|к >1,5%) (см.рис.2.9.) либо магнитные полисульфидные руды (к= 100, т|к < 1,5%) среди слабомагнитных пород зоны "хлорита" с низкой поляризуемостью (к= 20, г|к < 1%) (см.рис.2.4.).

5.2. Физико-геологическая модель эндогенного золотого рудообразования в черносланцевых толщах.

Обобщение и анализ проявленности рассмотренных выше геологических процессов позволяют предложить следующую модель эндогенного золотого рудообразования с рудоотложением в черносланцевом комплексе (Таблица 5.1.):

На коллизионном (дорудном) этапе развития геосинклинальных областей под воздействием астеносферного плюма происходит базификация нижней и средней коры, приводящая к внутрикоровому плавлению и изменению (гомогенизации?) упругих свойств глубинных пород. Область развития коллизии выражена крупной региональной (п • 100 км) геофизической неоднородностью в строении глубинного разреза с увеличением мощности нижней коры на 8-10 км по сравнению с сопредельными территориями (рис.5.5.).

Базификация средней коры приводит к развитию мантийно-коровых очагов расплава с последующим образованием "базитовых" диапиров, характеризующихся как сейсмически изотропные области разреза с высокими значениями упруго-плотностных параметров (Ур = 6,5 км/с и а = 2,9 г/см3 среди пород с Ур =5,4-5,8 и ст =2,75). Сформированные сейсмо-плотностные неоднородности проявлены в региональных аномалиях Дg до 6 мГал. Проекция базитовой линзы на земную поверхность (п • 10 км) определяет контур развития очагов мантийно-корового магматизма (см.рис.5.5.).

Дальнейшая эволюция рудно-магматической системы охватывает верхнюю кору. Процессы, развивающиеся в этой части земной коры в углеродистом вулканогенно-терригенном комплексе, будем считать относящимися к предрудному этапу развития рудно-магматической системы. Завершение коллизионного этапа сопровождается гранитизацией верхней коры - образованием магмо-флюидных очагов и плутонов гранитоидов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные электромагнитного каротажа и петрофизических измерений золотоносных черносланцевых толщ свидетельствуют, что в разрезах выделяются петромагнитные и петроэлектрические неоднородности, сформированные разновременными геологическими процессами. Это дало основание для постановки исследований природы образования петрофизических неоднородностей и формируемых ими аномальных физических полей в процессе эволюции рудно-магматической системы.

Необходимые сведения были получены при использовании модельного подхода в отборе коллекций образцов для геолого-петрофизического изучения. Такой подход позволил создать по результатам изучения дифференцированную петрофизическую характеристику выделяемых в разрезах двух исследуемых золоторудных полей разновременных структурно-вещественных комплексов. В результате петрофизического изучения разрезов было выделено семь петромагнитных и два петроэлектрических типов геологических образований, сформированных разновременными до-, пред- и синрудными геологическими процессами.

Доказательства имеющейся генетической связи выделенных петромагнитных типов с процессами эволюции черносланцевых толщ были получены при исследовании природы магнетизма пород и руд. Проведенные детальныемагнито-минералогическиеисследования позволили диагностировать состав выделяемых петромагнитных типов и сделать вывод, 1то дифференциация магнитных свойств в разрезе обусловлена различиями в юставе, форме и содержаниях железосодержащих ферро- и парамагнитных линералов, образованных на разных этапах эволюции толщ. Установлено, что тиболее контрастные и Формируемые на разных этапах эволюции петромагнитные неоднородности связаны с фазовыми превращениями сульфидов железа ряда "пирит - пирротин".

Этот вывод обусловил постановку следующих вопросов дальнейших исследований:

1. Каково место фазовых превращений сульфидов железа в истории развития золоторудной черносланцевой системы?

2. При каких условиях происходят данные превращения?

3. Каковы следствия этого природного явления?

Для решения этих вопросов анализировались опубликованные результаты исследований процессов метаморфизма и эндогенного рудообразования (Б.Я.Хорева, А.А.Кременецкий, Л.И.Измайлов), данные минераграфического изучения образцов изучаемых разрезов и материалы магнитных съемок по площадям изучаемых золоторудных полей, по которым была выполнена количественная интерпретация с целью определения параметров аномалеобразующих объектов. В результате проведенного исследования был сформулировано положение о том, что сформированная в процессе предрудного прогрессивного плутонометаморфизма граница "пирит-пирротинового перехода", отражающая положение в разрезе толщ теплового фронта предрудного плутонометаморфизма и разделяющая зоны разреза, различные по своим геохимическим условиям к дальнейшему рудоотложению в них, проявлена в наблюдаемых магнитных полях как верхняя граница залегания источников локальных аномалий.

Обобщение и анализ результатов петрофизического изучения разрезов золоторудных полей и геолого-геофизических исследований в пределах золоторудных провинций позволили разработать физико-геологическую модель эволюции золотого рудогенеза в черносланцевых толщах. Модель базируется на положении о существовании на коллизионном этапе развития складчатых областей единой флюидно-магматической системы, охватывающей различные уровни земной коры и проявляющей себя как последовательность разноранговых и взаимоподчиненных неоднородностей составов и состояний геологических сред, формирующих, в свою очередь, петрофизические неоднородности, отражающиеся в наблюдаемых физических полях.

На дорудном, предрудном и синрудном этапах эволюции системы на различных уровнях земной коры развиваются процессы: активизация нижней коры под воздействием мантийного плюма —» базификация средней коры -> формирование магмо-флюидных очагов и плутонов в верхней коре -» надинтрузивный плутонометаморфизм черносланцевых толщ —>• площадной метасоматоз рудоотложение из постмагматических гидротерм, формирующие соответствующие структурно-вещественные комплексы : область внутрикорового плавления —» базитовые диапиры -> магмо-флюидные очаги и плутоны —» метаморфическая зональность черносланцевых толщ —» роговики и метасоматиты —>• ' стержневые рудные жилы и "псевдостратиформные" рудные залежи, характеризующиеся как соответствующие геофизические неоднородности: гомогенная область с увеличением мощности нижней коры —» сейсмоизотропные области с повышенными упруго-плотностными свойствами -> области пониженной плотности и намагниченности зоны магнитных пирротинизированных пород —>■ участки пониженной плотности и высокого электросопротивления —» локальные магнитные и поляризационные неоднородности в разрезе.

Следствием модели является новый подход к формированию геолого-геофизических технологий прогноза и поисков золоторудных месторождений, заключающийся в том, что наличие аномальных эффектов в физических полях указывает на проявленность в рассматриваемом блоке земной коры определенного этапа развития флюидно-магматической системы и возможность обнаружения сформированного на данном этапе элемента рудно-иерархической

150 системы (руный район, рудный узел, рудное поле, месторождение, рудное тело).

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Алексеева, Александра Кирилловна, Москва

1. Петровская Н.В. Самородное золото. Общая характеристика, типоморфизм, вопросы генезиса. М.: Недра, 1973. - 159 с.

2. Гарьковец В.Г. Об условиях образования сингенетично-эпигенетических месторождений углеродисто-рудной формации // Углеродистые отложения докембрия и нижнего палеозоя и их рудоносность. Фрунзе: Илим, 1978. -С.28-29.

3. Марченко Л.Т. Проблемы генезиса и прогноза золотого и стратиформного оруденения в углеродистых формациях // Тез.докл. на 1 Всесоюзной конференции по стратиформным месторождениям цветных, редких и благородных металлов. Фрунзе: 1985. - С. 150-153.

4. Мирзеханов Г.С. К вопросу о генезисе золотой минерализации в черносланцевых толщах Южного Верхоянья // Магматизм и металлогения Дальнего Востока. Владивосток: 1984. - С.67-69.

5. Ручкина Ю.Р. Литофации золотоносных черносланцевых толщ индикаторы среды рудообразования // Советская геология. 1990, № 3. - С.32-41.

6. Шер С.Д. Кварц-пирит-арсенопирит-золоторудная формация (Мурунтауское рудное поле) // Рудные формации и основные черты металлогении золота в Узбекистане. Ташкент: ФАН, 1969. - С.149-164.

7. Бендик А.Т., Касавченко Г.В., Шер С.Д. К вопросу о генезисе рудных образований Мурунтау // Рудные формации и основные черты металлогении золота в Узбекистане. Ташкент: ФАН, 1969. - С.189-192.

8. Образцов А.И. Факторы рудоотложения и пространственное размещение золоторудных месторождений // Препринт ИМГРЭ. М.: 1991. - 59 с.

9. Мухин П.А., Савчук Ю.С., Колесников A.B. Положение «мурунтауской линзы» в структуре метаморфических толщ Южного Тамдытау // Геотектоника. 1988, № 2. С.15-19.гз. Рудные месторождения СССР. М.: Недра, 1974. Т.З. - С.37-41.

10. Кременецкий A.A., Лапидус A.B., Скрябин В.Ю. Геолого-геохимические методы глубинного прогноза полезных ископаемых (по данным сверхглубокого бурения). М.: Наука, 1990,- 223с.

11. Кременецкий A.A. Метаморфизм и рудообразование в глубинных зонах земной коры (по данным глубоких и сверхглубоких скважин) : Автореф. докт. дисс. СПб: ИГГД,1992. - 60 с.

12. Шелехов Б.Е. Золоторудные месторождения восточного склона Татарского антиклинория Енисейского кряжа // Геология и полезные ископаемые Нижнего Приангарья. Красноярск. 1975. - С.93-98.

13. Кузьмичева Е.В., Токмакова О.У., Тройникова Т.В. Физические свойства горных пород золоторудных месторождений // Обзор ВНИИэкон.минер.сырья и геол.-развед.работ ВИЭМС. Сер. Регион., развед. и промысл.геофизика. М., 1980. - 42 с.

14. Макаров В.П. Петрофизические особенности стратифицированных групп горных пород одного из зооторудных полей в Западном Узбекистане // Узбекский геологический журнал. 1986, № 2. С. 18-20.

15. Кузьмичева Е.В., Кондратенко А.К., Гнидчина Т.Ф. Маггемитизация как причина аномально высокой естественной остаточной намагниченности субвулканических образований // Труды ЦНИГРИ. 1974. Вып. 116. С. 39-46.

16. Кузьмичева Е.В., Бродская С.Ю., Зайцева Г.М. Магнитные свойства и особенности состава ферромагнитных минералов пород золотоносных формаций // Изв. АН СССР.Физика Земли. 1978, № 5. С.92-96.

17. Борцов В.Д., Ревякин П.С. Магнитные свойства черносланцевых толщ золоторудных районов Казахстана // Материалы IX конференции по вопросам пост.магнит.поля, магнетизма горн.пород и палеомагнетизма. 4.2. -Баку. 1973. С.48-49.

18. Бродская С.Ю., Кузьмичева Е.В., Токмакова О.У. Магнитные свойства пирротинов и условия формирования Холоднинского месторождения // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1976, № 6. С.67-75.

19. Кондратенко А.К., Кузьмичева Е.В. Физические свойства субвулканических пород золотоносных формаций. М.: Наука, 1973. - 136 с.

20. Алексеева А.К., Шолпо Л.Е. Петромагнитная типизация пород золотоносных черносланцевых толщ // Физика Земли. 1995, № 2. С.84-90.

21. Иванов В.А. Температурная зависимость магнитных свойств магнетит-содержащих горных пород . Дисс. канд.физ.-мат.наук.01.04.12. М., 1978. -119с.

22. Шолпо Л.Е. Использование магнетизма горных пород для решения геологических задач. Л.: Недра, 1977. - 182 с.ю. Бродская С.Ю., Гендлер Т.С. О природе изменений пирротина Х-типа в области у-перехода//Изв.АН СССР. Физика Земли. 1979, № 12. С.103-112.

23. Глевасская A.M., Бродская С.Ю. Современные проблемы изучения магнитных минералов // Геомагнетизм. Теоретические и практические аспекты. Киев: Наукова думка, 1988. - С.155-174.

24. Багин В.И., Рыбак P.C. Температурные превращения сидерита // Изв.АН СССР.Физика Земли. 1970, № 6. С.101-106.

25. Багин В.И., Гендлер Т.С., Кузьмин Р.Н. Исследование реакции распада природного твердого раствора (Fe, Mg) С03 // Материалы IX конф. по вопр.пост.геомагн.поля, магнетизма горн.пород и палеомагнетизма. 4.2. -Баку, 1973. С.22-23.

26. Измайлов Л.И. Пирротиновая минерализация металлоносных зон бассейна р.Колыма. Новосибирск: Наука СО АН СССР, 1976. - 118 с.

27. Ворошин С.В., Аникин В.В., Махоркина Т.И. Преобразование пирита в пирротин при метаморфизме терригенных пород верхоянского комплекса (северо-восток России): приложение к генезису золоторудных месторождений // Доклады РАН. 1993, т.ЗЗО, № 6. С.733-735.

28. Hall A.J. Pyrit pyrrhotite redox reactions in nature // Miner. Mag. 1986. V.50. -P.223-229.

29. Han Tsu-Ming. Ore mineral relations in the Cuyuna sulfide deposit, Minnesota // Miner. Dep. 1968. V.3. P.109-134.

30. Scott S.D., Both R.A., Kissin S.A. Sulfide petrology of the Broken Hill region, New South Wales // Econ. Geol. 1977. V.72, # 8. P.1410-1425.

31. Schwarz E.J. Dependence of magnetic properties on the thermal history of pyrrhotite from the Noranda district, Canada // Trans. Amer. Geophys. Union. 1966. V.47, # 1. P.69-70.

32. Dieter V. Geophysical prospecting in the Lake Victoria goldfields // Geolog. Rundschau . 1967. V.56, # 3 . P.882-893.

33. Бетехтин А.Г. Гидротермальные растворы, их природа и процессы рудообразования // Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях. М.: Изд-во АН СССР, 1955. - С. 125-275.

34. Mitra A., Viswanath N., Nandi S.K. Thermal decomposition of amjhore pyrites // Ind. Chem.Engineer, 1968. V.10, # 2. P. 91-94.

35. Перельман А.И. Геохимические барьеры и процессы концентрирования элементов в земной коре // Кинетика и динамика геохимических процессов (Труды ВИМС, вып.2 ). М.: Недра, 1976. - С.8-21.

36. Жабин А.Г., Кременецкий A.A. Рудоконцентрирующий геохимический барьер как функция пирит-пирротинового превращения //

37. Комов И.Л. Комплексные методы поисков месторождений золота в Енисейском кряже // Советская геология. 1965, №11.-С.125-131.

38. Буряк В.А. Некоторые особенности золотого оруденения сульфидного типа в Ленском районе // Геология и геофизика. 1966 б, № 8. С. 34-45.

39. Буряк В.А. О генезисе сульфидной минерализации Ленского золотоносного района // Геология и геофизика. 1967 б, № 1. С. 113-118.

40. Хорева Б.Я. Полиметаморфические комплексы докембрийского фундамента фанерозойских складчатых областей // Автореф. дисс. докт. геол.-мин. наук. -Л.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1971. 76с.

41. Хорева Б.Я. Крупномасштабное картирование метаморфогенных термальных антиклиналей (при поисках золоторудных месторождений) // Геология и геофизика. 1987, № 11. С.67-73.

42. Кременецкий A.A., Минцер Э.Ф. Универсальность эволюции золоторудных систем ключевой критерий регионального прогноза промышленного оруденения -// Отечественная геология. 1995, № 5. - С. 19-27.

43. Ревякина Э.А. Структура и природа магнитных полей и аномалий рудного узла с золото-сульфидным оруденением в терригенных толщах // Труды ЦНИГРИ. 1986, вып.212. С.30-35.

44. Зонов В.А. Некоторые факторы контроля золотооруденения в СевероЕнисейском рудном узле // Геология и полезные ископаемые Нижнего Приангарья. Красноярск, 1975. - С.101-106.

45. Сурков B.C., Старосельцев B.C., Кузнецов В.Л. Строение земной коры Нижнего Приангарья // Геофизические исследования в Средней Сибири. Сб.научных трудов (отв.ред.А.Г.Еханин). Красноярск, КНИИГиМС, 1997. -С.99-113.158

46. Апанович И.А. Вопросы генезиса и главных факторов золотого оруденения Енисейского кряжа // Геоф. Иссл. В Ср.Сиб. С. 183-189.