Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Прогнозирование по гравимагнитным данным никеленосных интрузий в Камчатском срединном массиве

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Прогнозирование по гравимагнитным данным никеленосных интрузий в Камчатском срединном массиве"

На правах рукописи

Сидоров Михаил Дмитриевич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПО ГРАВИМАГНИТНЫМ ДАННЫМ НИКЕЛЕНОСНЫХ ИНТРУЗИЙ В КАМЧАТСКОМ СРЕДИННОМ МАССИВЕ

Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 5 АПР 2010

Москва-2010

004601103

Работа выполнена в научно-исследовательском геотехнологическим центре (НИГТЦ) ДВО РАН

Научный руководитель: Трухин Юрий Петрович,

доктор геолого-минералогических наук

Консультант: Степанов Виталий Алексеевич,

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Официальные оппоненты: Романюк Татьяна Валентиновна,

доктор физико-математических наук

Галуев Владимир Иванович,

кандидат технических наук

Ведущая организация: Институт тектоники и геофизики

им. Ю.А. Косыгина (ИТиГ) ДВО РАН (г. Хабаровск).

Защита состоится 22 апреля 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д.216.011.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем (ВНИИгеосистем), в конференц-зале по адресу: Варшавское шоссе, д. 8, Москва, 117105.

Автореферат разослан 19 марта 2010 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИгеосистем.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук /^ж , Муравьев В.В.

Введение.

Актуальность темы. Проведенными на Камчатке в последние десятилетия прогнозно-металлогеническими исследованиями в центральной части полуострова - Камчатском срединном массиве (КСМ) выделена Камчатская никеленосная провинция с ресурсным потенциалом более 1 млн.т., (Трухин и др., 2007). Никеленосность генетически связана с интрузиями габбро-кортландитового магматического комплекса. К настоящему моменту известно одно месторождение сульфидных медно-никелевых руд, относящихся по запасам к категории средних, 27 проявлений и пунктов минерализации. Разработку месторождения и промышленную оценку проявлений проводит горнорудная компания. Часть проявлений не обнаруживают промышленных кондиций. В этой связи весьма актуальна проблема выделения новых перспективных площадей для поисков месторождений никеля.

В условиях труднодоступной горно-таежной местности выполнение детальных геологоразведочных работ (ГРР) с применением традиционных геологических методов (горные работы, бурение) в значительной степени ограничено. Поэтому основная технологическая нагрузка при поисках ложится на геофизические методы.

Цели и задачи работы. Целью работы являлось выявление устойчивых признаков и закономерностей отражения в гравимагнитных полях, магматического и структурно-тектонических рудоконтролирующих факторов для поисков интрузий никеленосного комплекса в КСМ.

Основные задачи: (1) установить предпосылки отражения в наблюденных аномальных геофизических полях рудоконтролирующих факторов; (2) определить специфические особенности проявления нике-леносных интрузий в геофизических полях; (3) выявить параметры преобразования наблюденного поля силы тяжести для выделения компоненты, идентифицирующей никеленосные интрузии в пространстве; (4) установить геофизические критерии прогнозирования никеленос-ных интрузий и провести анализ размещения рудоконтролирующих факторов на территории КСМ, выделить новые площади перспективные для поисков никеленосных интрузий.

Фактический материал. В диссертации использованы материалы многолетних личных исследований автора за период его работы в Камчатской поисково-съемочной экспедиции геофизиком, начальником геофизической партии, начальником информационно-компьютерного центра, зав.лаб. геоинформатики НИГТЦ ДВО РАН. Автор лично участвовал в интерпретации геофизических материалов к изданию листов Государственной геологической карты масштаба 1:200000 нового поколения, переинтерпретации и обобщении геофизических материалов крупномасштабных (1:50000) геологосъемочных

и поисковых работ в районе КСМ и на сопредельных территориях. В работе применены методические наработки, использованные автором при создании им геофизической основы Государственной геологической карты масштаба 1:1000000 (лист N-57). Использован накопленный за эти годы материал по физическим свойствам горных пород (более 20000 анализов) и собственные петрофизические исследования интрузии Кувалорог, керна из скважин Шанучского месторождения. В диссертации также использованы фондовые и ранее опубликованные материалы.

Методика исследований. При изучении особенностей аномальных геофизических полей и локализации медно-никелевого оруденения применен структурно-морфологический анализ, основанный на непосредственном нахождении устойчивых связей между морфологией полей с объектами прогнозирования. Проведен статистический анализ физических свойств горных пород. Интерпретация гравитационных аномалий выполнена с применением количественных методов нахождения параметров аномалиеобразующих объектов - особых точек, характеризующих пространственное положение центров тяжести, кромок и углов тел.

Выявление и прослеживание зон тектонической деструкции геосреды проведено методом вычисления модуля полного горизонтального градиента силы тяжести. Глубинные геолого-геофизические разрезы построены методом плотностного моделирования на основе решения прямой задачи гравиметрии. При обобщении геолого-геофизического материала использованы методы сравнения и аналогии, пространственного анализа с применением геоинформационных систем (ГИС). Научная новизна работы. В результате проведенных исследований:

• впервые выделены главные петрофизические группы пород КСМ, определяющие аномальные характеристики гравимагнитных полей, установлена контрастная динамика изменений свойств пород нике-леносных интрузий, позволившая прогнозировать их положение по особенностям структуры гравитационного и магнитного полей;

• установлена система региональных рудоконтролирующих зон, проявленных в поле силы тяжести как протяженные зоны горизонтальных градиентов;

• впервые установлены и обоснованы геофизические критерии прогнозирования геологических блоков содержащих рудоносные интрузии, позволившие выявить новые закономерности размещения нике-леносных интрузий в КСМ.

Практическое значение работы. По геофизическим критериям выделены новые перспективные площади в ранге рудного поля (узла): в

междуречье Правая Коль - Сунтук; среднем течении рек Правая Воровская, Колпакова, Хейван. Определены границы и расширены перспективы Шанучского рудного поля медно-никелевой специализации, Квинум-Кувалорогской никеленосной зоны.

Защищаемые положения:

1. Сравнительный анализ петрофизических свойств пород нике-леносных интрузий показал их высокую избыточную плотность (0.2-0.5 г/см3) над породами вмещающих толщ, а по низким магнитным свойствам (эе = 20-^250* 10"5 СИ) они существенно отличаются от плотных и магнитных пород других магматических комплексов на территории КСМ. Установленные особенности рудоносных интрузий создают предпосылки для уверенной идентификации их в гравитационном и магнитном полях на средне и крупномасштабных картах.

2. Физико-геологическое моделирование никеленосных интрузий, основанное на решении прямой задачи гравиметрии, создало экспериментальную основу для локализации рудокон-тролирующих объектов (промежуточных магматических камер) в блоках земной коры до глубины 1-3 км.

3. Геофизические критерии прогнозирования геологических блоков содержащих рудоносные интрузии: локальные максимумы Ag, контролирующие эти блоки при отсутствии коррелируемых с ними магнитных аномалий и расположенные в региональных зонах горизонтальных градиентов силы тяжести, позволили выделить новые перспективные площади в КСМ для поисков месторождений медно-никелевых руд и расширить границы известных рудных районов.

Апробация и публикации. Материалы работ автора использованы при создании геофизической основы Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000 (лист N-57), вошли составной частью в отчеты и объяснительные записки к листам Госге-олкарты масштаба 1:200000 (листы N-57-II, VIII, XIV, XX, XXVI). Основные результаты исследований изложены в 10 публикациях, представлены и докладывались на научных конференциях, в том числе международных, НТС Камчатгеология. Созданы геоинформационные проекты: ГИС «Медно-никелевое месторождение Шануч» и ГИС «Геологическое строение и полезные ископаемые Камчатского срединного массива».

Заверочными поисковыми работами на юге КСМ в бассейне р.Хихку установлены прямые признаки промышленной рудоносности прогнозируемой территории - обнаружена не известная ранее интрузия нике-

леносного комплекса и найдена рудная глыба с промышленным содержанием никеля.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Глава 1 - Обзор прогнозных исследований в никеленосных районах России и основные черты геологического строения Камчатского срединного массива. Глава 2 - Методика интерпретации гравимагнитных данных. Глава 3 - Петрофизическая характеристика никеленосных интрузий и вмещающих их пород. Глава 4 -Выделение геоблоков с никеленосными интрузиями по гравимагнит-ным полям. Глава 5 - Рудоконтролирующие региональные зоны горизонтальных градиентов поля силы тяжести. 6 - Геофизические критерии прогнозирования интрузий дукукского рудоносного магматического комплекса. Диссертация содержит 117 страниц текста, 60 иллюстраций, список литературы из 91 наименования.

Благодарности. Работа выполнена в НИГТЦ ДВО РАН при содействии и помощи геологов Камчатской поисково-съемочной экспедиции. Автор признателен за тематические консультации, оказанные В.И.Сидоренко и Г.В.Кувакиным, Е.В.Сидоровой - за помощь в сборе и обработке материалов. Особую благодарность автор выражает своим научным руководителям д.г.-м.н. Ю.П.Трухину и д.г.-м.н. В.А.Степанову.

Глава 1. ОБЗОР ПРОГНОЗНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В НИКЕЛЕНОСНЫХ РАЙОНАХ РОССИИ И ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ КАМЧАТСКОГО СРЕДИННОГО

МАССИВА.

Вопросам изучения и прогнозирования сульфидных медно-никелевых месторождений посвящено много публикаций. Классификация и характеристики главнейших рудоносных формаций и месторождений приводятся в работах А.Дж.Налдрета (1984, 2003), А.П.Лихачева (2006), Н.М.Чернышова и М.Н.Чернышовой (2008). Для Воронежского кристаллического массива Н.М.Чернышовым и М.Н.Чернышовой составлена принципиальная схема транскоровой эволюции магматической системы над локальным плюмом при формировании рудоносного мафит-ультрамафитового интрузивного комплекса. Петрофизические аспекты рассматриваются в работах М.И.Пахомова, В.И.Пахомова (1988), Ю.С.Геншафта (1985, 1997, 2001), Д.М.Печерского (1983, 1989, 1994, 1995, 2001), Н.С.Афанасьева (1981, 1983, 1998, 2002), А.А.Аузина (2008). В.И Пахомовым доказано, что часто процессы рудоконцентрации в эволюции вещества (магматического, метаморфического, осадочного генезиса) проявляются в нарушении взаимосвязи петрофизических параметров плотности и

магнитной восприимчивости, в т.ч. при дифференциации вещества в процессе эпигенетических изменений.

Магнитопетрологическая характеристика близповерхностных магматических пород приводится в работе Д.М.Печерского и Ю.С.Геншафта (2001), в которой рассмотрены условия образования магнитных и немагнитных пород при дифференциации базальтовых магм. Деление на магнитные и немагнитные разности происходит уже на магматической стадии и связано с летучестью кислорода. На примере интрузивных габбро показано, что все породы по содержанию магнитных минералов образуют две группы, соответствующие кумулятивному тренду (немагнитные породы) и тренду магматической дифференциации (магнитные). Это справедливо и для малоглубинных очагов.

Наибольшее число публикаций посвящено месторождениям Кольского полуострова и Норильского района. Вопросы генезиса руд и прогнозирование месторождений освещены в работах

A.А.Маракушева, А.П.Лихачева, М.Б.Бродаевской, А.И.Кривцова, Ф.И.Свияженинова, Е.В.Тугановой, Н.П.Лаверова, Б.М.Гринченко,

B.А.Тюремнова, К.В.Лобанова, В.И.Казанского, А.В.Кузнецова. Методические аспекты изложены в трудах ЦНИГРИ, ВНИИокеангеоло-гии (М.Н.Годлевский, В.И.Кочнев-Первухов, 1979, М.А.Садиков, 1981, Капралов и др., 1992). В.А.Поликарповым, А.Л.Рониным, А.А.Елисеевым, С.А.Захаровым, М.Б.Штокаленко и С.А.Козловым разработана концепция прогноза и поисков медно-никелевых месторождений для Мончегорского рудного района.

Прогнозированию медно-никелевого оруденения на основе космо-геологических данных в Норильском районе и Кольском полуострове посвящены работы Г.А.Миловского, А.В.Валетова, С.А.Харитонова, К.М.Чехович, А.С.Галкина (2002, 2003).

Методы компьютерного прогнозирования, основанные на статистических и корреляционных способах анализа геологических, геохимических и геофизических данных изложены в работах А.С.Долгаля, Д.Ф.Калинина, О.И.Олешкевич, О.Н.Симонова.

Анализ опубликованных работ показал, что в большинстве никеле-носных районов при прогнозировании с использованием гравимагнит-ных данных характерными являются модели, основанные на высокой плотности и магнитности пород рудоносных интрузий. В этом аспекте, породы никеленосных интрузий Камчатского срединного массива отличаются своими свойствами (гл.З), что и предопределило особенности в интерпретации аномальных полей.

В сравнении с традиционными районами поставщиками никеля Камчатский регион относится к еще недостаточно изученным. Изучение

никеленосного магматического комплекса проводилось в основном петрологическими и петрохимическими методами. Материалы этих исследований приведены в работах С.С.Зимина, С.А.Щека, Э.Г.Конникова, В.М.Чубарова, О.Б.Селянгина, Е.Г.Сидорова. Никеле-носности срединного массива посвящены работы В.А.Полетаева, Ю.П.Трухина, М.Д.Сидорова, В.А.Степанова.

Промышленные перспективы в КСМ связаны в первую очередь с регенерированными месторождениями, которые формируются в процессе магматического и гидротермального переотложения рудных масс (Лихачев, 2006), выделившихся ранее в промежуточных магматических камерах и магматических проводниках. К этому типу относятся месторождение Шануч и ряд перспективных рудопроявлений (Квинум 1 и Квинум 2, Анарбергитовая Щель, и др.). Ближайшими аналогами за рубежом являются месторождения на Корейском полуострове Сам-хэ, Пуюндон, Токсан (Зимин, 1973), месторождение Войсис-Бей на полуострове Лабродор в Канаде (Налдрет, 2003). В России схожими с камчатским являются месторождения Елкинское и Еланское в Воронежском кристаллическом массиве (Чернышов, 2008). Физические свойства интрузивных пород Еланского месторождения близки к таковым из интрузий дукукского никеленосного комплекса КСМ (Аузин, 2008). Месторождения этого типа связаны с небольшими интрузиями, являющимися апофизами крупных промежуточных магматических камер или проводниками между смежными камерами. Камеры же, в т.ч. неэродированные, при благоприятных условиях достаточно уверенно идентифицируются в гравимагнитных аномальных полях. Это открывает возможность пространственной локализации перспективных участков по материалам средне и крупномасштабных геофизических съемок.

Территория КСМ (рис.1) исследована 2х миллигальной грави-метровой съемкой 1:200000 и аэромагнитными съемками масштаба 1:50000, 1:200000 средней, пониженной точности. Массив представляет собой крупный (15 тыс. кв. км) выступ протерозойских, палеозойских и мезозойских образований в южной части Камчатского полуострова. В опубликованных работах он известен как Срединный Камчатский массив, Срединный Камчатский выступ или Центрально-Камчатский кристаллический массив. Ядро массива слагают протерозойские метаморфические серии (колпаковская, камчатская), выделяемые в нижний структурный ярус, а распространенные вдоль окраин массива палеозойско-мезозойские зеленосланцевые отложения хей-ванской, андриановской, химкинской и квахонской свит - верхний структурный ярус. В нижнем ярусе выделяются структуры гранито-гнейсовых куполов: Шанучского в северной части КСМ, Хангарского

- в центральной, Лунтоского и Пымтинского - в южной. Толщи прорваны многочисленными интрузиями гранитоидов, диоритов, гранодиоритов, а также ба-зит-ультрабазитовыми интрузиями трех разновозрастных комплексов: палеозойским ме-тагаббровым (андриановский), мезозойским дунит -клинопироксенит - монцонито-(левоандриановский) и мел-эоценовым габбро-норит-кортландитовым (дукукский). Западное и южное обрамление массива сложено мезозойскими терригенными породами ких-чикской серии и хозгонской свиты, восточное - вулканогенными ирунейской и кирганик-ской свит. Наиболее молодые образования - вулканиты голоцена слагают Хангарский вулкан в центре массива. Медно-никелевое оруденение генетически связано с дукукским магматическим комплексом. Выделяется два рудных района на севере (Шанучский) и юге (Дукукский).

Рис. 1. Схема геологического строения Камчатского срединного массива. Условные обозначения. 1 - рыхлые отложения; 1 - Квар-тер-верхний мел. Структуры обрамления: терригенные и вулканогенные отложения; 3 - Палеозой-мезозой. Верхний структурный ярус. Зеленосланцевые терригенные и вулканогенные толщи; 4 -Протерозой. Нижний структурный ярус. Метаморфические серии кристаллических сланцев и гнейсов. 5-7 плутонические комплексы: гранитов, гнейсо-плагиогранитов, гранодиоритов (5), базит-ультрабазитов - андриановский метагаббровый, левоандриановский дунит-клинопироксенит-монцонитовый

(6), дукукский габбро-норит-кортландитовый (7); 8 - главные структурообразующие разломы; 9 - месторождение и проявления медно-никелевых руд: 1

- Шануч; 2 - Графитовый; 3 - Вост. Геофизический; 5 - Кувалорог; 6 - Оленье; 7 - Нижнемедвежье; 8 - Аннабергитовая щель; 9 — Северное; 10 - Корт-ландитовое; 11 - Ясное; 12 - Квинум (I,11); 13 - Тундровое; 14 -Дукукское. С

- северная, Ц - центральная, Ю - южная части КСМ.

Глава 2. МЕТОДИКА ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГРАВИМАГНИТНЫХ

ДАННЫХ.

Для решения прогнозно-поисковых задач важно выделить из общего аномального поля ту его составляющую, которая отражает пространственное положение рудоконтролирующих структурных зон. Успех выделения искомой компоненты во многом зависит от «контрастности» исследуемых структур. Для поля Ag, в первую очередь, это избыточная плотность искомых тел по сравнению с вмещающей средой.

Важными факторами являются размещение тел в определенном глубинном интервале и их размеры. Сопоставимость ранга аномалий и геологических структур есть необходимое условие для выделения целевых аномалий.

Разделение поля силы тяжести на локальную и региональную составляющие проведено осреднением поля палеткой с некоторым заранее установленным радиусом. Оптимальные радиусы определены опытным путем в разных местах аномальной области КСМ. Полученные графики указывают на наличие аномалий нескольких порядков. На графиках для северной и южной частей массива отмечаются характерные точки в интервале 4-5 км. Для центральной части две точки - 3 и 6.5 км. При увеличении радиуса правые ветви кривых монотонно стремятся к асимптоте за пределы рассматриваемой аномальной области. Полученные радиусы сопоставимы с размерами известных интрузивных тел. Можно считать, что на карте остаточных аномалий (рис.7) нашли отражение интрузии (в том числе и не эродированные) дукукского комплекса. Достоверность выделенных аномалий подтверждается сопоставлением с наблюденными данными в гравиметрических пунктах съемочной сети.

Для выделения глубинных зон повышенной проницаемости земной коры - потенциальных магмоводов, проведено вычисление модуля полного горизонтального градиента силы тяжести. При построении глубинных разрезов применена методика плотностного моделирования. Интерпретация, фильтрация и моделирование проведены программным комплексом Oasis Montaj (Gcosoft Inc), с использованием специализированных модулей Grav/Mag Interpretation, 3D Euler, GMSYS, MAGMAP filtering.

северная

5 с

центральная

Глава 3. ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НИКЕЛЕ-НОСНЫХ ИНТРУЗИЙ И ВМЕЩАЮЩИХ ИХ ПОРОД.

Физические свойства горных пород КСМ и структур обрамления изучены по коллекциям геологических партий и собственным полевым определениям. Породы группированы по принадлежности к магматическим комплексам и геологическим толщам. Для сравнительной характеристики свойств однотипных пород разных частей КСМ он ® поделен на три 84 части (южную, р центральную и се® верную) на широте рек Правая,

Рис. 2. Средние плотности метаморфических пород КСМ. Нижний ярус.

II ^ 8

Ъ Ъ Д 32

Ее у * -о

I 1 Л1 §

& * ^ а I? §

.V 5 £¡5 5

Колпакова и Облуковина. Такое разделение позволяет лучше понять структуру наблюдаемых геофизических полей.

Измерение физ.свойств горных пород проведены на лабораторных и полевых установках. Результаты обработаны статистическим методом. Плотность. Наибольшей плотностью обладают интрузивные породы основного состава и породы амфиболитовой фации метаморфизма. Их плотность близка к 3.0 г/см3. Наименьшая - у вулканических пород обрамляющих массив кайнозойских осадочных и вулканических толщ (от 2.2 до 2.45-2.50 г/см3). Плагиогнейсы, гнейсограниты и мигматиты имеют плотность в интервале 2.65 - 2.70 г/см3. Для интрузивных пород (рис.4) отчетливо проявлено увеличение плотности в ряду гранит-габбро. Это связано с постепенно возрастающей долей тяжелых минералов. Средняя плотность базитов дукукского интрузивного комплекса из северной части КСМ составляет 3.02 г/см3 , а из интрузий расположенных на юге массива - 2.85 г/см3 . На плотность руд прямо влияет количество сульфидных минералов в общей рудной массе. Плотность сплошных руд - 4.5 г/см3, вкрапленных - 3.05 г/см3, окисленных - 2.84 г/см3. Никеленосные интрузии по отношению к вмещающей среде обладают избыточной плотностью 0.2-0.5 г/см3, из чего следует, что в аномалиях Буге интрузии должны быть выражены локальными максимумами.

северная

центральная

2 5 X 2 2 2 1 X | 2 1 1 1 2 3 ар 2 2 1 2

| X Я О. 1 1 га с 1 С о 5 9 о. О га с; 1 1 1 |

§ т и со в в о У © о о. аз © г с 2 | >х г в- о © о © о ©

с с С с с «я 2 2 2 2

о £ 1 © СО © © 2 О о о о о

2 2 с я 2 ф 3 2 >5 3 «0 о ь О ^ а о 1 о -5:

2* В О 2 Ю ^ Л га в

ч X р £ О х в 1 И 2 (0

5 с га

1 гг о X га

1 ^

Рис.3. Средняя плотность метаморфических пород КСМ. Верхний ярус

I 2.с

Кайнозойские

Мезозойские

Палеозой-Мезозойские

11 | 1 I I I 'I

Рис.4. Средняя плотность интрузивных пород КСМ.

Для КСМ (с учетом распространенности и мощности толщ) средняя плотность промежуточного слоя 2.67 г/см" близка к реальной. Большие объемы гнейсов и гранитоидных интрузий создают пониженный

аномальный фон. Эти закономерности нашли отражение на картах среднемасштабных гравиметрических съемок.

Магнитные свойства. В подавляющем большинстве горные породы, слагающие КСМ, являются практически немагнитными из-за низкого содержания ферромагнитных минералов (рис. 5).

Кайнозой М е з о з о й

андриановсжий

О 10000

1000

Палеозой-Мезозой

Кругогоровский и Андриановский

Кайнозой

Лево-андриановский комплекс

Крутоторовский и Андриановский

д 1000

100

Рис. 5. Средние значения магнитных свойств интрузивных пород КСМ: а -магнитная восприимчивость, б - естественная остаточная намагниченность

Магнитная восприимчивость, как правило, не более первых сотен единиц 10"5 СИ. Значительно большим разнообразием свойств обладают интрузивные породы Наименьшими магнитными свойствами характе-

ризуются кислые разновидности пород, максимальными - основные и ультраосновные. Исключение составляют немагнитные базиты ду-кукского комплекса. В породах комплекса практически отсутствует первичный акцессорный магнетит. Эта особенность может контролироваться низкой активностью кислорода в магматических камерах при кристаллизации, благодаря чему, значительная часть железа из родо-начальной магмы связывается с серой в виде сульфидных минералов. Наиболее магнитными являются породы из базитовых интрузий лево-андриановского комплекса. Магнитная восприимчивость пород в скважинах Шанучского рудного поля в безрудных интервалах не превышает первых десятков, реже сотен ед. 10"5 СИ. Пониженной восприимчивостью обладают диориты (аг=44*10'5 СИ), а максимальной - пи-роксениты (ге=239*10"5 СИ). На локальных участках (рудных телах), при появлении в породах рудных вкраплений восприимчивость резко возрастает и может достигать десятков тысяч единиц 10~5 СИ. Наблюдается значительный разброс значений восприимчивости для рудных интервалов в разных скважинах рудного поля. Малые размеры рудных тел и сложный горный рельеф ограничивают применение магниторазведки для их поисков только наземными съемками на перспективных участках.

Приведенные сведения о плотностных и магнитных свойствах горных пород позволяют выделить петрофизические группы. Породы этих групп широко распространены, слагают геологические тела значительного объема в верхней части земной коры и оказывают существенное влияние на аномальные геофизические поля.

Группа 1. Немагнитные (ае до 100x10"5 СИ), относительно малоплотные (2.57-2.65 г/см3) породы. Основную массу этой группы составляют гнейсы, гранитогнейсы, мигматиты колпаковской и камчатской метаморфических серий, граниты интрузий крутогоровского и кольского комплексов.

Группа 2. Немагнитные (ае до 100x10"5 СИ), слабомагнитные (ае сотни в10"5 СИ), породы со средней плотностью (2.66-2.80 г/см3). К этой группе относится большая часть пород хейванской, хозгонской, ква-хонской свит, кихчикской серии, кристаллические сланцы камчатской серии, метабазиты андриановского комплекса.

Группа 3. Магнитные (ае 1000-3000 хЮ"5 СИ), средней плотности (2.66-2.80 г/см3) породы. В эту группу входят вулканогенные отложения кирганикской и ирунейской свит (кроме осадочных пород), лав-кинского интрузивного комплекса, а также кайнозойские эффузивы среднего, средне-основного состава.

Группа 4. Немагнитные (до 100x10"5 СИ), слабомагнитные породы высокой плотности (свыше 2.85 г/см3). В эту группу выделяются базиты

дукукского интрузивного, метапикродолериты алисторского субвулканического комплексов.

Группа 5. Магнитные (аз 1000-3000 хЮ"5 СИ), и сильномагнитные (аз более 3000 хЮ"5 СИ) породы высокой плотности (свыше 2.85 г/см3). Группа представлена породами левоандриановского дунит-клинопироксенит-габбрового комплекса.

Выводы. Полученный материал позволил доказать первое защищаемое положение.

Глава 4. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОБЛОКОВ С НИКЕЛЕНОСНЫМИ ИНТРУЗИЯМИ ПО ГРАВИМАГНИТНЫМ ПОЛЯМ.

Гравитационное поле. В поле силы тяжести аномалий Буге КСМ выделяется как область низких значений Ag, которая по гравиметрическим ступеням граничит с аномальными зонами положительного поля на востоке и западе (рис. 6). Сложные ступени Дg в краевых частях массива свидетельствуют о латеральной неоднородности этих участков коры. Для большей части КСМ характерно отрицательное поле Ад. К краям массива оно повышается и становится положительным. Это связано с сокращением мощности гнейсового слоя и уменьшением мощности коры. Такое строение установлено плотностным моделированием и на профиле ГСЗ (Потапьев, 1974). При относительной плавности поля Ад для КСМ характерным является наличие небольших по размерам относительных локальных максимумов в краевых частях массива. Наиболее низкие значения Ад наблюдаются над выходами гранитов и гнейсов. Сопоставление карты остаточных аномалий (рис. 7а) с выходами никеленосных интрузий и проявлениями никеля обнаруживает пространственную приуроченность их к локальным максимумам. Часть проявлений расположена во внутренней области крупных эродированных интрузий и соответствующих им аномалиях. Другие находятся на периферии максимумов, в краевых градиентных ступенях (шанучская, квинумская группы). Эти проявления генетически связаны с небольшими штоками и дайками рудоносных габброидов. Такие небольшие тела не формируют локализованных аномалий на среднемасштабных картах, но именно с ними связан промышленный тип оруденения. Они представляют собой апофизы обогащенных рудным веществом магм, внедренные в ослабленные участки экзоконтак-товой зоны крупных интрузий, которые можно рассматривать как промежуточные магматические камеры.

Показательным для такой модели является гравитационное поле в районе шанучской группы проявлений (рис. 8). В центре рудного поля находится один из максимумов, которым отмечается блок с крупной интрузией.

Рис.6. Графики КСМ (а), схема профилей (б). 1 - контур КСМ; 2 - профили графиков Лg; 3 - линии плотностных разрезов.

Аномалия размером 2x3 км и интенсивностью несколько миллигал, расположена в северо-восточной части г.В.Тхонжа. Восточнее максимума расположен участок повышенного поля с узким максимумом (3x1 км). Аномалии ограничены зонами высоких горизонтальных градиентов типа ступени, в которых находятся малые интрузии и связанные с ними проявления никеля и месторождение Шануч.

Интерпретация центрального максимума определяет центр тяжести «гравитирующего» тела в интервале глубин 1.4 -1.7 км (рис.12).

Магнитное поле. Большая часть горных пород, слагающих метаморфический массив, является не магнитной. Эта особенность выразилась

Рис. 7. Схема аномалий А§0Ст (я) и магнитного поля (АТ)а (б) по данным съемок масштаба 1:200000

1- граница КСМ; 2 — месторождение (а), проявления (б), пункты минерализации (в) никеля.

в виде плавного слабо отрицательного или около нулевого поля (рис. 76). На фоне немагнитных пород массива контрастными положительными аномалиями отмечаются интрузии среднего, основного и ульт-

раосновного состава, а также вулканиты обрамления, эффузивы и пи-юкластика вулкана Хангар. Породы рудоносных интрузий дукукского

Рис. 8. Схема геолого-структурного строения Шанучского рудного поля Условные обозначения: 1 - дорудные метаморфические и интрузивные комплексы; 2 - интрузии и дайки никеленосного дукукского комплекса; 3 - пострудные граниты; 4 - разрывные нарушения, 5 - изолинии остаточных аномалий силы тяжести (бергштрихи направлены в сторону уменыиения); 6 - медно-никелевые месторождения (а), рудопроявления (б), пункты минерализации (в), комплексные геохимические и геофизические аномалии (г); 7 -граница Шанучского рудного поля; 8 - границы рудных зон; 9 - рудоконтро-лирующие тектонические зоны, выявленные детальными гравиметрическими исследованиями; 10 — линии разрезов

комплекса слабомагнитны, заметных аномальных эффектов не создают, в силу чего не отражены в аномальном поле (ДТ)а. Это свойство отличает их от магнитных базитов других интрузивных комплексов, распространенных в КСМ. Наибольшая амплитуда аномалий (>1000 нТл) наблюдается над интрузиями левоандриановского дунит-клинопироксенит-габбрового комплекса. Крупные гранодиориговые интрузии лавкинского комплекса характеризуются положительными аномалиями свыше 500 нТл. Гранитоиды крутогоровского и кольского комплексов в магнитном поле не выделяются. Для Шанучского рудного поля аэромагнитной съемкой измерено плавное магнитное поле интенсивностью около 50 нТл. Аномалий, пространственно коррелируемых с никеленосными интрузиями, не зафиксировано. Глубинные сейсмические исследования. КСМ на севере пересечен профилем ГСЗ и профилем МОВЗ, а в южной части фрагментарно изучен методами МТЗ и МОВЗ. Центральная часть массива глубинными ме-

тодами не исследована. По данным ГСЗ на флангах массива граница Конрада залегает на глубине 20-25 км, а подошва коры (граница М) на глубине 39-40 км. В осевой части КСМ, в районе выходов пород высоких фаций метаморфизма, глубинных сейсмических границ не установлено. МОВЗ выявлена вертикальная зона отсутствия точек обмена, шириной около 15 км. На западном и восточном краях КСМ сейсмические границы опущены на 2-5 км относительно смежных блоков. Этим участкам соответствуют гравитационные ступени. В районе выходов колпаковской и камчатской метаморфических серий, прямых сейсмических данных о мощности коры нет. Глубина до подошвы коры (граница М) оценена плотностным моделированием. По этим данным максимальная мощность коры отмечается в междуречье Правой Колпако-вой и Облуковины. Здесь граница, ниже которой плотность среды соответствует верхней мантии, расположена на глубине около 40 км. К краям КСМ она воздымается и в районе Шанучского рудного поля залегает на глубине 28-30 км. Максимальная мощность малоплотного гранито-гнейсового слоя (8-12 км) характерна для центральной части КСМ, которой соответствует наиболее низкий уровень поля силы тяжести.

Выводы. Базитовые интрузии никеленосного комплекса, с размерами свыше 1 км2,благодаря высокой плотности пород, отчетливо проявлены на картах локальной компоненты поля силы тяжести в виде максимумов. На аэромагнитных картах интрузии отражения не имеют из-за низких магнитных свойств пород. Эта особенность отличает их от других базитовых интрузий КСМ, которые выделяются как гравиметрическими, так и магнитными максимумами.

Глава 5. РУДОКОНТРОЛИРУЮЩИЕ РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЗОНЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГРАДИЕНТОВ ПОЛЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.

В качестве геофизического критерия рассматривается приуроченность локальных гравитационных максимумов к региональным зонам горизонтальных градиентов силы тяжести, положение которых указывает на участки деструкции в земной коре (глубинных зон повышенной проницаемости) - потенциальных магмоводов. КСМ с запада и востока ограничен двумя глубинными (сквозькоровыми) разломами и пересечен несколькими региональными секущими разломами северозападной и субширотной ориентировки. Краевые глубинные разломы выражены гравитационными ступенями и смещением глубинных сейсмических границ (Потапьев, 1974). Секущие - характерными коррелируемыми искажениями наблюденного поля Дg. Раздробленность коры в зонах разломов явилась благоприятным фактором для продвижения магматических расплавов из мантийных очагов в верхние гори-

зонты коры и их распространения по латерали. Магматические колонны формировались в узлах пересечения разломов, а продвижению

магм в верхних горизонтах способствовала трещиноватость разломов. Все это создало высокую неоднородность плотности в зонах разломов и как следствие сильную изменчивость горизонтальных градиентов поля силы тяжести. Ширина градиентных зон от 3-5 до 15 км, протяженность до ста и более км. К ним приурочены практически все известные выходы интрузий дукуского комплекса.

В Западной градиентной зоне (рис.11) выделяются геоблоки с близповерхностными неэродированными никеленосными интрузиями: в междуречье Прав.Коль и Сунтук (1), среднем течении рек Прав.Воровская, Колпакова, Хейван (2). Здесь отмечаются цепочки максимумов А§ост и отсутствуют коррелируемые с ними аэромагнитные аномалии. Верхние кромки плотных массивных тел располагаются на глубинах в первые сотни метров, а центры тяжести в интервале 1-3 км. Западная зона отражает сложную морфологию гравитационной

ступени, состоит из отдельных фрагментов с различной величиной и изменчивостью модуля полного горизонтального градиента. Рис.11. Схема размещения геофизических критериев никелевого оруденения в Камчатском срединном массиве. 1 - проявления медно-никелевых руд; 2 - локальные максимумы Лg¡>cm; 3 - региональные зоны горизонтальных градиентов силы тяжести; 4 - контур КСМ. Градиентные зоны: Западная (Зп), Восточная (Вст), Ичинская (Ич), Облуковинская (Обл), Колпаковская (Клп), Квинум-Кувалорогская (Кен-Кзг). Пунктиром показаны прогнозируемые перспективные площади, в кружке их номера (по тексту в скобках).

В узле Западной и Ичинской зон находится Шанучское рудное поле, а на пересечении Квинум-Кувалорогской с Западной и Восточной зонами, расположен Дукукский рудный район. В Шанучском рудном поле на пересечении градиентных зон расположена остаточная аномалия силы тяжести. Плотностное моделирование выявило под этой аномалией массивную область на глубине около 2 км размером 2.5 км в поперечнике с избыточной плотностью до 0.3 г/см3 (рис. 12).

Рис. 12. Поле силы тяжести в узле пересечения Западной и Ичинской градиентных зон: а - график аномалии Буге на широте месторождения Шануч, б -распределение эффективной плотности, в - плотност-ная модель по профилю Шануч Графитовый.

Условные

обозначения: 1 - график

теоретичес-

кой аномалии

силы тяжес-

ти; 2 - опор-

ные точки

графика

ост■ 3 - изолинии эффективной плотности: положительные (а), нулевая (б), отрицательная (в); 4 — 8 геоблоки с различной средней плотностью (в г/см3): менее 2.70 (4), 2.71-2.80 (5), 2.81-2.90 (6), 2.91-3.00 (7), свыше 3.00 (8).

В

Графитовый

Такое расположение и плотность обеспечивают возникновение наблюдаемой остаточной аномалии. Избыточная плотность 0.2-0.3 г/см3 по отношению к вмещающей сланцево-гнейсовой среде предполагает наличие пород с плотностью в диапазоне 2.8-3.0 и более г/см3, что соответствует диорит-габбро-перидотовому комплексу. Севернее расположена подобная аномалия (4). Здесь прогнозируется неэродированная интрузия базитового состава. Восточный фланг рудного поля расположен в субширотной Ичинской градиентной зоне. Ему соответствует полосовая аномалия Дgocт,, ограниченная с севера и юга локальными гравитационными ступенями. Аномалия образована блоком кристаллических сланцев, насыщенных небольшими интрузиями базитов. Благодаря этим плотным включениям, блок обладает повышенной массой и выделяется в поле силы тяжести на карте 1:200000 (рис.7). Детальными гравиметрическими исследованиями южной ступени этого максимума установлены два магмоконтролирующих разлома с малыми интрузиями содержащими прожилково-вкрапленные руды. На юге КСМ большинство интрузий расположены внутри Квинум-Кувалорогской градиентной зоны (рис.11). В узле пересечения Восточной зоны с Квинум-Куволорогской находится крупная (24 км2) эродированная интрузия Кувалорог. Интрузии соответствует сложный локальный максимум силы тяжести (рис.13). Аномалия площадью около 70 кв.км охватывает собственно интрузию в современном эрозионном срезе, а также ее неэродированные северо-западную и восточную части. Аномалия имеет пять экстремумов с градиентными ступенями на границах. Плотностным моделированием установлено, что интрузия представляет собой тело плитообразной формы мощностью около 1 км, разбитое на блоки, с «корнем» на северо-восточном фланге аномалии (рис. 14). Анализ данных Квинум-Кувалорогской зоны дает основание считать, что основной объем магмы поступал в верхнюю часть коры из мантийного очага в районе современного положения кувалорогской интрузии и распространялся далее по простиранию градиентной зоны, формируя небольшие интрузивные камеры и проводники.

По многочисленным признакам никеленосности перспективным является узел (2) на пересечении Западной и Колпаковской зон (рис.11). В поле остаточных аномалий выделяется более 10 максимумов. Два из них приурочены к интрузиям левоандриановского комплекса, с которыми также коррелируются и интенсивные аэромагнитные аномалии. Остальные максимумы силы тяжести на аэромагнитных картах не отражены. Эти максимумы соответствуют неэродированным интрузиям дукукского никеленосного комплекса, о чем свидетельствуют геохимические аномалии никеля, выявленные работами ГДП-200.

Рис. 13. Схема геофизических полей Кувалорогской интрузии. 1 -интрузии дукук-

ского комплекса (К -Кувалорог); 2 - контур локаль-

ного максимума Agocm; 3 - участки

экстремумов ано-

малии силы тя-

жести; 4 - изоли-

нии аномального

магнитного поля:

положительные (а), нулевые (б),

отрицательные (в); 5 - скважины;

Ш, О ^ « • ^ ' - 6-линия разреза;

^ 7 - проявления

медно-никелевых руд: Медвежье (I), Снежное (2), Аннабергитовая Щель (3), Кувалорог (4), Рассоха (5), Оленье (6), Северное (7), Обвальное (8), Медвежий Мыс (9), Озерное (10), Коба (11), Гранатовое (12).

я . . _

I ЖЁГШИЙ! I'

Рис. 14. Плотностная модель интрузии Кувалорог. 1 - блоки вмещающих пород: филлиты, метаалевролиты, метапесчаники, кристаллические сланцы, блоки-ксенолиты; 2 - блоки пород интрузии Кувалорог с плотностью в г/см3: 2.75 и менее (а), 2.76-2.85 (б), 2.86-2.90 (в), более 2.91 (г); 3 - блоки с магматическими породами, не относягцихся к дукукскому комплексу: среднего-основного состава (а), кислого, кислого-среднего (б); 4 - точки опорного графика аномалии ÄgE; 5 - модельная аномалия Ag; 6 — глубокие скважины.

Глава 6. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ИНТРУЗИЙ ДУКУКСКОГО РУДОНОСНОГО МАГМАТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА.

Под геофизическими критериями прогнозирования понимаются характерные особенности аномальных геофизических полей и их совокупностей, с определенной вероятностью указывающие на структурно-вещественные обстановки, благоприятные для нахождения искомых геологических объектов. Объектами прогнозирования являются геологические блоки, внутри которых содержатся крупные интрузии и небольшие по размерам тела-сателлиты, расположенные в их экзокон-тактовой зоне. Областью применимости критериев - территория КСМ, которая обладает характерными гравитационным и магнитным полями. Геологические блоки, содержащие интрузии комплекса, выделяются в локальной составляющей аномалий Дg Буге максимумами и не выражаются в магнитном поле аэромагнитных съемок. Этим сочетанием интрузии дукукского никеленосного комплекса отличаются от интрузий других базитовых магматических комплексов КСМ. Основаниями выделения в гравитационном поле локальных аномалий, которые можно соотнести с интрузиями дукукского никеленосного комплекса, являются:

• высокая плотность пород интрузий по сравнению с вмещающей средой (избыточная плотность 0.2-0.5 г/см3);

• расположение интрузий в верхней части коры, благодаря чему аномальные эффекты от этих тел достаточно интенсивны для регистрации их средне и крупномасштабными съемками;

• размещение интрузий в пределах метаморфического массива, который выражен характерным гравитационным полем пониженного уровня;

• размеры наиболее эродированных и крупных интрузий комплекса (Кувалорог, Дукук и др.) составляют в поперечнике от 1 до 7 км, а площадь до 20 и более кв.км.

Для классификации гравитационных максимумов используются крупномасштабные карты аэромагнитных съемок феррозондовыми магнитометрами. Положительными интенсивными магнитными аномалиями отмечаются интрузии среднего, основного и ультраосновного состава, а также вулканиты структур обрамления и вулкана Хангар. Породы рудоносных интрузий дукукского комплекса слабомагнитны, в аномальном поле ДТ не выражены.

Таким образом, геофизическими критериями выявления никеленос-ных интрузий для КСМ можно считать:

• локальные максимумы поля силы тяжести и сопряженные с ними гравитационные ступени;

• отсутствие коррелируемых аэромагнитных аномалий;

• приуроченность максимумов ^ к региональным зонам модуля полного горизонтального градиента силы тяжести.

Выводы. Материал изложенный в главах 4-6 позволил доказать второе и третье защищаемые положения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Установлены особенности и закономерности отображения в геофизических полях структурного, магматического и тектонического рудо-контролирующих факторов медно-никелевого оруденения для территории кем.

Выделены доминирующие петрофизические группы, установлен характер их влияния на структуру и динамику аномальных геофизических полей.

Впервые для КСМ выявлены и сформулированы геофизические критерии прогнозирования геологических блоков, содержащих рудоносные интрузии дукукского габбро-норит-кортландитового комплекса. Определены и обоснованы параметры фильтрации аномального поля силы тяжести.

Применение критериев и анализ геофизических материалов региональных съемок позволили расширить перспективную площадь Ша-нучекого рудного поля, выделить новые перспективные площади в междуречье Правая Коль и Сунтук, среднем течении рек Правая Воровская, Колпакова, Хейван, междуречье Мокушка-Хихку.

Материалы, изложенные в работе, могут быть использованы для проектирования детальных поисковых работ на прогнозируемых площадях. Аналогичный подход к интерпретации применим в других регионах в схожих геолого-структурных условиях.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Сидоров М.Д. Картирование мезозойского фундамента Авачин-ско-Корякской группы вулканов (Камчатка) методом плотностно-го моделирования // Вулканология и сейсмология. 1994. № 4-5. С 99-105.

2. Сидоров М.Д. Компьютерные технологии и изучение морфологии гранитогнейсовых куполов при ГДП-200 // МПР РФ. Компьютерное обеспечение работ по созданию государственной геологической карты Российской федерации. Научное издание. Новочеркасск. 1998. С. 146-147.

3. Сидоров М.Д., Бурмаков Ю.А. ГИС «Геологическое строение и полезные ископаемые Камчатской области и Корякского авто-

номного округа» // Материалы международной конференции 1п-terCarto7 «ГИС для устойчивого развития территорий». Петропавловск-Камчатский. 2001.С. 177-181.

4. Сидоров М.Д., Степанов В.А. Геофизические поля и никеленос-ность Камчатского срединного массива // Вестник КРАУНЦ, серия науки о Земле. Петропавловск-Камчатский, 2006. № 2. вып. № 8. С. 140-150.

5. Сидоров М.Д. Геофизические критерии прогнозирования никеле-носных интрузий. Материалы региональной научно-практической конференции «Минерально-сырьевые ресурсы как фактор развития промышленно инфраструктуры Камчатского края. Петропавловск-Камчатский, 2007. С. 7-9.

6. Трухин Ю.П., Степанов В.А., Сидоров М.Д. Никеленосные провинции Дальнего Востока//Сборник трудов научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора, лауреата ленинской пемии Ф.И. Вольфсона. М.: ИГЕМ. 2007. С. 211-214.

7. Трухин ЮЛ., Степанов В.А., Сидоров М.Д. Основные особенности Камчатской никеленосной провинции. // Доклады VIII международной конференции «Новые идеи в науках о земле». М. 2007. Т 5. С. 268-270.

8. Трухин Ю.П., Степанов В.А., Сидоров М.Д. Камчатская никеле-носная провинция //ДАН, Т. 418, № 6, 2008, с. 802-805.

9. Трухин Ю.П., Степанов В.А., Сидоров М.Д., Кунгурова В.Е. Ша-нучское медно-никелевое месторождение: геолого-геофизическая модель, состав и геохимия руд // Руды и металлы, 2009. № 5. С.

10. Трухин Ю.П., Сидоров М.Д., Степанов В.А., Кунгурова В.Е. Строение и Никеленосность Кувалорогского базит-ультрабазитового массива// Геология и разведка. 2009. № 6. С. 78-85.

75-81.

Подписано в печать 12.03.2010 г. Заказ 3. Тираж 100 экз. 117105, Москва, Варшавское шоссе, 8, ВНИИгеосистем

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Сидоров, Михаил Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР'ПРОГНОЗНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В

НИКЕЛЕНОСНЫХ РАЙОНАХ РОССИИ И ОСНОВНЫЕ

ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ КАМЧАТСКОГО

СРЕДИННОГО МАССИВА.

Глава 2. МЕТОДИКА ИНТЕРПРЕТАЦИИ

ГРАВИМАГНИТНЫХ ДАННЫХ.

Глава 3. ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

НИКЕЛЕНОСНЫХ ИНТРУЗИЙ И ВМЕЩАЮЩИХ ИХ

ПОРОД.

Глава 4. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОБЛОКОВ С НИКЕЛЕНОСНЫМИ ИНТРУЗИЯМИ ПО ГРАВИМАГНИТНЫМ ПОЛЯМ.

Глава 5. РУДОКОНТРОЛИРУЮЩИЕ РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЗОНЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГРАДИЕНТОВ ПОЛЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.

Глава 6. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИНТРУЗИЙ ДУКУКСКОГО РУДОНОСНОГО МАГМАТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Список иллюстраций п.п. № рис Название Стр.

1 1.1 Схема геологического строения Камчатского срединного массива.

2 2.1 Зависимость изменения поля силы тяжести от величины радиуса осредняющей палетки для различных участков Камчатского срединного массива.

3 3.1 Средние плотности метаморфических пород из различных частей массива. Толщи нижнего яруса.

4 3.2 Средняя плотность метаморфических пород из различных частей массива. Толщи верхнего яруса.

5 3.3 Средняя плотность пород интрузивных комплексов кем.

6 3.4 Тенденции плотности пород западной части срединного массива (междуречье Воровская-Облуковина).

7 3.5 Средняя магнитная восприимчивость метаморфических пород различных частей срединного массива. Толщи нижнего яруса.

8 3.6 Средняя магнитная восприимчивость метаморфических пород различных частей срединного массива. Толщи верхнего яруса.

9 3.7 Средняя магнитная восприимчивость интрузивных пород КСМ.

10 3.8 Средняя естественная остаточная намагниченность интрузивных пород КСМ.

11 3.9 Сравнительная диаграмма средней магнитной восприимчивости пород дукукского комплекса Шанучского рудного поля.

12 3.10 Зерно магнетита, замещенное в центральной части сульфидными минералами. По периферии в пустотах мелкие включения самородных минералов. Анш.169-17. Увел. 200х.

13 3.11 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 110 (Н=201 м). Месторождение Шануч, рудное тело 1.

14 3.12 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 112 (Н=119 м). Месторождение Шануч, рудное тело 1.

15 3.13 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 140Б (Н=260 м). Месторождение Шануч, рудное тело 4.

16 3.14 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 169 (Н=221 м).

17 3.15 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 182 (Н=184 м).

18 3.16 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 200 (Н=150 м).

19 3.17 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 202 (Н=240 м).

20 3.18 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 211 (Н=45 м).

21 3.19 Диаграмма магнитной восприимчивости по скважине 219 (Н=129 м).

22 3.20 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости пород Кувалорогского интрузивного массива.

23 3.21 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости габбро Кувалорогского интрузивного массива.

24 3.22 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости лейкократовых габбро Кувалорогского интрузивного массива.

25 3.23 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости диоритов, габбро-диоритов Кувалорогского интрузивного массива.

26 3.24 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости пироксенитов Кувалорогского интрузивного массива.

27 3.25 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости горнблендитов Кувалорогского интрузивного массива.

28 3.26 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости ультрамафитов Кувалорогского интрузивного массива.

29 3.27 Диаграмма и тренд средней плотности горных пород Кувалорогского интрузивного массива.

30 3.28 Диаграмма и тренд средней магнитной восприимчивости горных пород Кувалорогского интрузивного массива.

31 3.29 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости пород контакта Кувалорогского интрузивного массива.

32 3.30 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости руд западной части Кувалорогского интрузивного массива.

33 3.31 Парная диаграмма плотности и магнитной восприимчивости массивных руд месторождения

Шануч (рудное тело 1).

34 4.1 Графики ЛgБ КСМ (а), схема профилей (б).

35 4.2 Морфология поля модуля полного горизонтального градиента силы тяжести КСМ.

36 4.3 Схема остаточных аномалий силы тяжести.

37 4.4 Схема элементов локального поля силы тяжести междуречья Шануч-Ича (по данным съемки м-ба 1:200000).

38 4.5 Схема аномального магнитного поля КСМ (по данным аэромагнитной съемки масштаба 1 ¡200000).

39 4.6 Схема аномального магнитного поля (ЛТ)а южной части КСМ (составлена автором по материалам аэромагнитной съемки масштаба 1:50000).

40 4.7 Характер аномального магнитного поля Шанучского рудного поля (составлена автором по материалам аэромагнитной съемки масштаба 1:50000)

41 4.8 Сейсмический разрез по профилю Облуковино - Кирганик.

42 4.9 Сейсмогеологический разрез через северную часть КСМ.

43 4.10 Сейсмогеологический разрез через южную часть КСМ.

44 4.11 Плотностная модель по линии 10 (северная и центральная части КСМ).

45 4.12 Плотностная модель по линии 15 (центральная часть КСМ).

46 4.13 Плотностная модель по линии 23 (юго-западная часть КСМ).

47 5.1 Схема размещения геофизических критериев никелевого оруденения в Камчатском срединном массиве.

48 5.2 Схема геофизических аномалий р.Колпаковой.

49 5.3 Плотностная модель по интерпретационному профилю через проявление Вост.Геофизическое.

50 5.4 Распределение эффективной плотности по линии запад-восток через горный массив В.Тхонжа.

51 5.5 Плотностная модель по линии запад-восток через горный массив В.Тхонжа.

52 5.6 Сопоставление аномалий силы тяжести с распределением содержаний никеля в геохимических пробах на восточном фланге Шанучского рудного поля.

53 5.7 Распределение эффективной плотности по профилю 23 (восточный фланг Шанучского рудного поля).

54 5.8 Плотностная модель по гравиметрическому профилю 23.

55 5.9 Схема элементов геофизических полей Кувалорогской интрузии.

56 5.10 Морфология модуля полного горизонтального градиента Квинум-Кувалорогской никеленосной зоны (южное окончание КСМ).

57 5.11 Плотностная модель интрузии Кувалорог.

58 5.12 Распределение эффективной плотности по профилю 5 (юго-западный фрагмент).

59 5.13 Плотностная модель по профилю 5 (юго-западный фрагмент).

60 5.14 Схема остаточных аномалий северо-западной части Квинум-Кувалорогской зоны.

Сидоров М.Д.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПО ГРАВИМАГНИТНЫМ ДАННЫМ НИКЕЛЕНОСНЫХ ИНТРУЗИЙ В КАМЧАТСКОМ СРЕДИННОМ МАССИВЕ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Специальность 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых. Петропавловск-Камчатский, 2010 г. Кн. - 117 стр., 60 рис., лит. 91. Реферат

Изучены особенности и закономерности отображения в геофизических аномальных полях (гравитационном, магнитном) структурного, магматического и тектонического рудоконтролирующих факторов медно-никелевого оруденения Камчатского срединного массива (КСМ).

Собраны, проанализированы и обобщены геофизические материалы региональных съемок и сведения о физических свойствах горных пород КСМ. Доказано, что избыточная плотность рудных тел изменяется от 0.3 до 1.5 г/см3, а избыточная плотность геоблоков с рудоносными интрузиями может достигать 0.6-0.7 г/см3.

Впервые для КСМ установлены и сформулированы геофизические критерии прогнозирования геологических блоков, содержащих рудоносные интрузии дукукского габбро-норит-кортландитового комплекса:

- локальные максимумы поля силы тяжести;

- отсутствие коррелируемых с ними аномалий магнитного поля;

- приуроченность максимумов Ag к региональным зонам модуля полного горизонтального градиента силы тяжести.

Для малых интрузий поисковым критерием являются локальные ступени на границах максимумов

§оет •

Изучены никеленосные структуры Шанучского и Дукукского рудных районов, Шанучского рудного поля и месторождения Шануч. Доказано, что они расположены в пределах региональных, глубинных зон повышенной проницаемости, выделяемых по градиентам поля силы тяжести.

Установлена крупная интрузия базитов под массивом г. В.Тхонжа. Небольшие интрузии базитов на Шанучском рудном поле являются ее апофизами. Использование выявленных геофизических критериев и анализ геофизических материалов позволили расширить перспективную площадь Шанучского рудного поля, выделить новые перспективные площади для поисков месторождений в междуречье Правая Коль и Сунтук, среднем течении рек Правая Воровская, Колпакова, Хейван, в бассейне р.Хихку.

Ключевые слова: аномалия силы тяжести, максимум, избыточная плотность, Шанучское рудное поле, Квинум-Кувалорогская никеленосная зона, никеленосный интрузивный комплекс, теоретическая аномалия, остаточная аномалия, градиент, фильтрация.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогнозирование по гравимагнитным данным никеленосных интрузий в Камчатском срединном массиве"

Актуальность темы. Проведенными на Камчатке в последние десятилетия прогнозно-металлогеническими исследованиями в центральной части полуострова - Камчатском срединном массиве (КСМ) выделена Камчатская никеленосная провинция с ресурсным потенциалом более 1 млн.т., (Трухин и др., 2007). К настоящему моменту известно одно месторождение, сульфидных медно-никелевых руд, относящихся по запасам к категории средних, 27 проявлений и пунктов минерализации. Разработку месторождения и промышленную оценку проявлений проводит горнорудная компания. Часть проявлений не обнаруживают промышленных кондиций. В этой связи актуальна проблема выделения новых перспективных площадей для поисков месторождений никеля.

Месторождение и большая часть проявлений расположены в северной и южной окраинах срединного массива. Никеленосность в КСМ генетически связана с интрузиями габбро-кортландитового магматического комплекса. Объектом прогнозных исследований является Камчатский срединный массив - перспективная территория для выявления невскрытых современным эрозионным срезом никеленосных интрузий и, как следствие, новых рудных районов.

Цели и задачи работы. Целью работы являлось выявление устойчивых признаков и закономерностей отражения в гравимагнитных полях структурного, магматического и тектонического рудоконтролирующих факторов для поисков интрузий никеленосного комплекса в КСМ.

Основные задачи: (1) установить предпосылки отражения в наблюденных аномальных геофизических полях рудоконтролирующих факторов; (2) определить специфические особенности отражения никеленосных интрузий в геофизических полях; (3) выявить параметры преобразования наблюденного поля силы тяжести для выделения компоненты, характеризующей никеленосные интрузии в пространстве; (4) установить геофизические критерии прогнозирования никеленосных интрузий и провести анализ размещения рудоконтролирующих факторов на территории КСМ, выделить новые площади перспективные для поисков никеленосных интрузий.

Фактический материал. В диссертации использованы материалы многолетних личных исследований автора за период его работы в Камчатской поисково-съемочной экспедиции геофизиком, начальником геофизической партии, начальником информационно-компьютерного центра, зав.лаб. геоинформатики НИГТЦ ДВО РАН. Автор лично участвовал в интерпретации геофизических материалов к изданию листов Государственной геологической карты масштаба 1:200000 нового поколения, переинтерпретации и обобщении геофизических материалов крупномасштабных (1:50000) геологосъемочных и поисковых работ в районе КСМ и сопредельных территориях. В работе применены методические наработки, использованные автором при создании им геофизической основы Государственной геологической карты масштаба 1:1000000 (лист N-57). Использован накопленный за эти годы материал по физическим свойствам горных- пород (более 20000 анализов) и собственные петрофизические исследования интрузии Кувалорог, керна из скважин Шанучского медно-никелевого месторождения. В диссертации также использованы фондовые и ранее опубликованные материалы.

Методика исследований. При изучении особенностей аномальных геофизических полей и локализации медно-никелевого оруденения применен структурно-морфологический анализ, который основан на непосредственном нахождении устойчивых связей между морфологией физических полей и объектами прогнозирования. Проведен статистический анализ физических свойств горных пород. Интерпретация геофизических аномалий выполнена с применением количественных методов нахождения параметров аномалиеобразующих объектов - особых точек, характеризующих пространственное положение центров тяжести, кромок и углов тел. Для выделения зон деструкции использован метод вычисления модуля полного горизонтального градиента силы тяжести. Глубинные геолого-геофизические разрезы построены методом плотностного моделирования на основе решения прямой задачи гравиметрии. При обобщении геолого-геофизического материала использованы методы сравнения и аналогии, пространственного анализа с широким применением геоинформационных систем (ГИС).

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований:

• впервые выделены главные петрофизические группы пород КСМ, определяющие аномальные характеристики гравимагнитных полей, установлена контрастная динамика изменений свойств пород никеленосных интрузий, позволившая прогнозировать их положение по особенностям структуры гравитационного и магнитного полей;

• установлена система региональных рудоконтролирующих зон, проявленных в поле силы тяжести как протяженные зоны горизонтальных градиентов;

• впервые установлены и обоснованы геофизические критерии прогнозирования геологических блоков содержащих рудоносные интрузии, позволившие выявить новые закономерности размещения никеленосных интрузий в КСМ.

Практическое значение работы. В КСМ по геофизическим критериям выделены новые перспективные площади в ранге рудного поля (узла): в междуречье Правая Коль - Сунтук; среднем течении рек Правая Воровская, Колпакова, Хейван.

Определены границы и расширены перспективы Шанучского рудного поля медно-никелевой специализации, Квинум-Кувалорогской никеленосной зоны.

Защищаемые положения:

1. Сравнительный анализ петрофизических свойств пород никеленосных интрузий показал их высокую избыточную плотность (0.2-0.5 г/см) над породами вмещающих толщ, а по низким магнитным свойствам (эг = 20-^-250*10"5 СИ) они существенно отличаются от плотных и магнитных пород других магматических комплексов на территории КСМ. Установленные особенности рудоносных интрузий создают предпосылки для уверенной идентификации их в гравитационном и магнитном полях на средне и крупномасштабных картах.

2. Физико-геологическое моделирование никеленосных интрузий, основанное на решении прямой задачи гравиметрии, создало экспериментальную основу для локализации рудоконтролирующих объектов (промежуточных магматических камер) в блоках земной коры до глубины 1-3 км.

3. Геофизические критерии прогнозирования геологических блоков содержащих рудоносные интрузии: локальные максимумы Ag, контролирующие эти блоки при отсутствии коррелируемых с.ними магнитных аномалий и расположенные в региональных зонах горизонтальных градиентов силы тяжести, позволили выделить новые перспективные площади в КСМ для поисков месторождений медно-никелевых руд и расширить границы известных рудных районов.

Апробация и публикации. Заверочными поисковыми работами в междуречье Хихку-Мокушка подтверждена перспективность прогнозируемой территории. Были обнаружены не известные ранее обнажение интрузии никеленосного магматического комплекса и рудная глыба с промышленным содержанием никеля.

Материалы работ автора вошли в отчет о создании геофизической основы геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000 (лист N-57), составной частью в отчеты и объяснительные записки к листам Госгеолкарты масштаба 1:200000 (листы N-57-II, VIII, XIV, XX, XXVI). Основные результаты исследований изложены в 10 публикациях, были представлены и докладывались на научно-практических конференциях, в том числе международных (международная конференция МегСа11о7 «ГИС для устойчивого развития территорий», г. Петропавловск-Камчатский, 2001 г.; региональная научно-практическая конференция «Минерально-сырьевые ресурсы как фактор развития промышленно инфраструктуры Камчатского края», г. Петропавловск-Камчатский, 2007; научная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора, лауреата ленинской премии Ф.И. Вольфсона. Г. Москва, 2007 г.; международная конференция «Новые идеи в науках о земле». Г. Москва, 2007 г.), НТС Камчатгеология. Созданы геоинформационные проекты: ГИС «Медно-никелевое месторождение Шануч» и ГИС «Геологическое строение и полезные ископаемые Камчатского срединного массива».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Глава 1 - Обзор прогнозных исследований в никеленосных районах России и основные черты геологического строения Камчатского срединного массива. Глава 2 - Методика интерпретации гравимагнитных данных. Глава 3 - Петрофизическая характеристика никеленосных интрузий и вмещающих их пород. Глава 4 -Выделение геоблоков с никеленосными интрузиями по гравимагнитным полям. Глава 5 - Рудоконтролирующие региональные зоны горизонтальных градиентов поля силы тяжести. 6 - Геофизические критерии прогнозирования интрузий дукукского рудоносного магматического комплекса.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Сидоров, Михаил Дмитриевич

Выводы. Материал изложенный в главах 4-6 позволил доказать второе и третье защищаемые положения. г

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Для территории КСМ установлены особенности и закономерности отображения в гравитационном и магнитном полях структурного, магматического и тектонического рудоконтролирующих факторов медно-никелевого оруденения.

Выделены доминирующие петрофизические группы, установлен характер их влияния на структуру и динамику аномальных геофизических полей.

Впервые для КСМ выявлены и сформулированы геофизические критерии прогнозирования геологических блоков, содержащих рудоносные интрузии дукукского габбро-норит-кортландитового комплекса. Определены и обоснованы параметры фильтрации аномального поля силы тяжести.

Применение критериев и анализ геофизических материалов региональных съемок позволили расширить перспективную площадь Шанучского рудного поля, выделить новые перспективные площади в междуречье Правая Коль и Сунтук, среднем течении рек Правая Воровская, Колпакова, Хейван, междуречье Мокушка-Хихку.

Материалы, изложенные в работе, могут быть использованы для проектирования детальных поисковых работ на прогнозируемых площадях. Аналогичный подход к интерпретации применим в других регионах в схожих геолого-структурных условиях.