Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Прогнозная оценка рудных объектов по геохимическим данным

ВАК РФ 04.00.13, Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Матвеев, Алексей Алексеевич, Москва

/ж- /

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. .М.В.ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи

МАТВЕЕВ Алексей Алексеевич

ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА РУДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ (на примере Северо-Востока России)

Специальность 04.00.13- геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.П.Федорчук

доктор геолого-минералогических наук, профессор А.Н. Роков

доктор геолого-минералогических наук В.Б.Чекваидзе

Ведущая организация: ПП Теосинтез" МПРРФ

Защита состоится 1999 г. в 14 час. на заседании диссертационного

Совета Д 071.09.01 при Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов по адресу: 121357, г.Москва, ул. Вересаева, 15 Факс: (095) 443-90-43.

С диссертацией в виде научного до:. ,а ж, "«знакомиться в библиотеке ИМГРЭ

Диссертация в виде научного до! ;ля 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Ч /1

" ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Состояние проблемы и актуальность темы. Количество и качество выявляемого минерального сырья неизменно являлись важнейшими критериями оценки результатов работ на любых стадиях геологоразведочного процесса. Открытия новых месторождений полезных ископаемых всегда находили отражение в признании научных заслуг отдельных геологов и повседневной поощрительной практике. Между тем, в течение многих лет подсчеты запасов руд оставались обязательными только на заключительных стадиях разведочных горно-буровых работ. Оценки ожидаемых запасов минерального сырья на ранних стадиях прогнозных, геологосъемочных и геологопоисковых работ до недавнего времени не осуществлялись. Это приводило к курьезному положению, когда авторы многочисленных прогнозно-металлогенических карт ограничивались оконтуриванием площадей «различной перспективности» без каких-либо попыток количественного выражения этих прогнозов. Достаточно очевидно, что если указывалось, где находится полезное ископаемое, и не отмечалось, сколько его ожидается, прогноз становился беспредметным и не решал поставленных перед ним задач. Только с 1981 года подсчеты прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, начиная с самых первых съемочно-поисковых стадий, в нашей стране стали обязательными, отражая несомненный прогресс в методике геологопоисковых работ. В общем случае, задача оценки прогнозных ресурсов по соответствующим категориям достоверности Р3 - Р2 - Р1 решается на основе геологических, геофизических и геохимических исследований в сочетании с горными работами и бурением. В составе этих работ важнейшая роль принадлежит именно геохимическим методам, данные которых выражаются в цифрах содержаний рудных элементов полезного ископаемого в геохимическом поле. Цифры прогнозных ресурсов полезных ископаемых, которыми оценивается обнаруженный рудный объект, с учетом потребностей в конкретном сырье определяют очередность и объемы целесообразных ассигнований на их дальнейшее изучение. Любой подсчет поддается проверке, результаты его могут быть приняты или отклонены, позволяя снизить непроизводительные затраты на разведку непромышленных объектов.

Вопросы количественной интерпретации геохимических аномалий и оценки прогнозных ресурсов рудных полей, месторождений, рудных зон и рудных тел при региональных литохимических съемках по потокам рассеяния масштаба 1; 200000 (категория Рз), поисковых и детальных съемках по вторичны.« ореолам рассеяния масштабов 1:50000 - 1:10000 и крупнее (категории Р; и Р,) и поисково-оценочных работах на флангах и глубоких горизонтах разведываемых и эксплуатируемых месторождений по первичным ореолам (категории Р| - С;) достаточно хорошо разработаны, подтверждены практикой поисковых и разведочных работ в рудных районах России и за рубежом и неоднократно публиковались в специальной литературе (прежде всего работы А.П.Соловова, Е.М.Квятковского, Р.И.Дубова. В.В.Поликарпочкина, С.В.Григоряна и др.). Методы оценки прогнозных ресурсов рудных объектов более высоких иерархических уровней (рудные узлы, рудные районы), а также принципы составления обзорных мелкомасштабных прогнозно-геохимических карт с количественной оценкой суммарных ресурсов обширных территорий разработаны в недоста->"ной степени. Это положение и определило основное содержание данной работы -. 'основание методики оценки прогнозных ресурсов рудных объектов высоких иерар-: -!сских уровней, методики мелкомасштабного обобщения данных поисковых лито-1?.чческих съемок с целью металдогенического анализа и количественного прогноза итории Северо-Востока России общей площадью около 250000 км" и теоретиче-

ское обоснование возможности и необходимости подсчета «истинных» запасов рудных объектов для сравнительных геохимических оценок генетически однотипных месторождений. Методика количественной интерпретации гипергенных геохимических аномалий и оценки прогнозных ресурсов рудных объектов категорий Р3 Р; - Р, активно разрабатывались и многократно публиковались в специальной литературе профессором геологического факультета МГУ А.П.Солововым, и автор настоящей диссертации надеется, что его исследования являются логическим продолжением и развитием плодотворных идей этого выдающегося русского геолога и геохимика.

Цели и задачи исследования. Главной целью исследований явилась разработка методики оценки прогнозных ресурсов рудных объектов высоких иерархических уровней - рудных полей, рудных узлов и рудных районов. Для этого решались следующие задачи:

- изучение геохимического состава коренного оруденения, вторичных ореолов и потоков рассеяния для разработки геохимической классификации основных типов рудных месторождений Северо-Востока России и установления количественной связи гипергенных аномалий с коренным источником;

- установление основных характеристик и параметров рудных полей, рудных узлов и рудных районов главнейших рудно-формационных типов месторождений Северо-Востока России и разработка основных принципов построения их поисковых геолого-геохимических моделей с оценкой прогнозных ресурсов профилирующих металлов;

- разработка методики мелкомасштабного обобщения поисковых лиггохимиче-ских данных для металлогенического анализа и прогнозных оценок обширных территорий;

- теоретическое обоснование возможности и необходимости оценки «истинных» запасов металлов в рудных месторождениях.

Фактическая основа работы, исходный материал, личный вклад автора в решение проблемы и методика исследований. В основу диссертационной работы положены результаты двадцатипятилетних научных исследований автора сначала в качестве ответственного исполнителя, ас 1993 года в качестве научного руководителя госбюджетной темы кафедры геохимии геологического факультета МГУ «Развитие теоретических основ геохимических методов поисков месторождений твердых полезных ископаемых» и 5-ти хоздоговорных тем с Геохимической (ныне Опытно-методической) экспедицией по разработке геохимических критериев поисков и оценки рудных месторождений Северо-Востока России. Фактический материал для выполнения работы собран автором при проведении полевых геохимических исследований в период с 1975 по 1990 годы в рудных районах Северо-Востока России в качестве начальника математической геохимической партии МГУ, при анализе и обработке результатов геохимических работ Центральной геофизической, Анюйской, Чаунской, Дукатской, Берелехской, Анадырской, Шмидтовской, Тенькинской экспедиций ПГО «Севвостгеология». Для обоснования методики мелкомасштабного обобщения и построения прогнозно-геохимических карт автором собраны и обработаны данные ли-тохимических съемок по потокам рассеяния масштаба 1:200000, проведенных в разные годы Геохимической экспедицией ПГО «Центргеофизика», Центральной геофизической. Анюйской и Чаунской экспедициями ПГО «Севостгеология» С различной степенью детальности изучено более 50-ти месторождений и рудопроявлений Северо-Востока России, общее количество проб по данным региональных, поисковых и детальных литохимических съемок, использованных для обоснования защищаемых положений, составило более шестисот тысяч. Исследование геохимических характери-

стик и параметров рудных районов, узлов и полей и отдельных потоков, вторичных ореолов рассеяния и коренного оруденения проводилось путем: 1) построения гистограмм кларков концентрации, линейных и круговых геохимических спектров [2); 2) многомерной классификации методами корреляционного, факторного и кластерного анализов с построением соответствующих диаграмм и дендрограмм; 3) построения графиков содержаний и продуктивностей рудных элементов в потоках рассеяния для определения местоположения точек начала (Яо) и конца (К) поступления металлов в русло с целью оконтуривания рудоперспективных площадей; 4) расчета численных значений склоновых коэффициентов аллювия а' и поправочных множителей X' для перехода от максимальных (кажущихся) продуктивностей реальных потоков рассеяния (Р'тах) к истинным продуктивностям (Р'„„); 5) подсчета площадных продуктивностей вторичных ореолов рассеяния Р (м2%) и оценки местных коэффициентов пропорциональности к' и остаточной продуктивности к\ 6) построения геолого-геохимических моделей рудных объектов с оценкой прогнозных ресурсов профилирующих металлов. Выбор вероятной глубины распространения оруденения Н при подсчете ресурсов осуществлялся через принцип геометрического и геохимического подобия генетически однотипных объектов различных классов крупности (А.П.Соловов, 1969).

Аналитические работы (приближенно-количественный спектральный анализ, атомно-абсорбционный анализ на ртуть и химнко-спектральное определение содержаний золота) проведены в аттестованной лаборатории Опытно-методической экспедиции ЦРГЦ (г. Александров) и в Центральной лаборатории (ЦЛ) бывшего ПГО «Севвостгеология» (г. Магадан). Все метрологические характеристики в обеих лабораториях находятся в допустимых пределах, предусмотренных действующими инструкциями. Систематические расхождения между аналитическими данными двух лабораторий, используемых для построения прогнозно-геохимических карт при мелкомасштабном обобщении на площади Южного Приохотья и Западной Чукотки, для всех элементов, кроме висмута, находятся в допустимых пределах. По висмуту выявлено завышение данных ЦЛ по сравнению с лабораторией ОМЭ в 1,79 раза, при построении прогнозно-геохимических карт и оценке суммарных ресурсов надфоно-вые продуктивности этого элемента приводились к данным лаборатории ОМЭ.

Научная новизна работы определяется:

- разработкой геохимической классификации главнейших типов рудных месторождений Северо-Востока России и установлением значимой количественной связи между вторичными ореолами и потоками рассеяния 1-П порядков с коренным оруде-нением, что позволяет устанавливать рудно-формационную принадлежность гипергенных аномалий к определенным типам коренного оруденения на ранних стадиях геологопоисковых работ;

- разработкой основных принципов построения геолого-геохимических моделей рудных объектов высоких иерархических уровней с оценкой прогнозных ресурсов профилирующих металлов - нового направления в прогнозной оценке рудных объектов, применимого и для других рудных районов России;

- разработкой методики мелкомасштабного обобщения поисковых геохимических данных с прогнозной оценкой обширных территорий и расчетом возможного числа рудных месторождений различных классов крупности;

- теоретическим обоснованием методики оценки «истинных» запасов металлов в рудных объектах для сравнительных геохимических оценок генетически однотипных месторождений и возможности оценки точности подсчета промышленных запасов и прогнозных ресурсов соответствующих категорий

Практическая значимость работы заключается:

- в разработке геохимической классификации основных типов рудных месторождений Северо-Востока России путем построении обобщенных гистограмм кларков концентрации и круговых геохимических спектров для определения рудно-формацинной принадлежности выявляемых геохимических аномалий;

- в построении геолого-геохимических моделей Дукатского рудного района и Пестринского рудного узла с оценкой прогнозных ресурсов профилирующих металлов в качестве примера построения геолого-геохимических моделей рудных объектов высоких иерархических уровней;

- на основе разработанной методики мелкомасштабного обобщения поисковых геохимических данных построены прогнозно-геохимических карты профилирующих металлов для Северо-Востока России на площади более 250000 км", на которых отчетливо отметились известные рудные районы, узлы и месторождения и выявились новые площади, перспективные на обнаружение крупных месторождений золота, серебра и полиметаллов.

Защищаемые положения.

1. Разработана геохимическая классификация основных типов рудных .месторождений Северо-Востока России. Количественно установлены устойчивые геохимические связи между коренным оруденением и гипергенными геохимическими аномалиями — вторичными ореолами и потоками рассеяния 1-11 порядков, что позволяет по характеристикам гипергенного поля рассеяния воссоздавать «геохимический образ» рудного объекта и делать определенные выводы о рудно-формационной принадлежности выявляемых литохимических аномалий на ранних стадиях геологопоисковых работ.

Обоснование положения приводится в [1-3, 5-8, 14, 20, 22-23,26,28,32].

2. Определены геохимические характеристики и количественные параметры геохимических полей и геохимических узлов основных рудно-формационных типов месторождений Северо-Востока России. Разработаны основные принципы построения геолого-геохимических моделей рудных районов и рудных узлов с количественной оценкой прогнозных ресурсов профилирующих металлов.

Обоснование положения в [3-5, 7-8, 28, 38, 40-41, 43-45,46-47, 50, 52].

3. Разработана методика мелкомасштабного обобщения данных поисковых литохимических съемок с целью металлогенического анализа и оценки прогнозных ресурсов профилирующих металлов на обширных территориях На ее основе составлены прогнозно-геохимические карты профилирующих металлов для территории Северо-Востока России на площади более 250000 км2, на которых нашли отражение все известные рудные месторождения и выявлены новые геохимические районы и узлы, перспективные на обнаружение крупных месторождений золота, серебра и полиметаллов.

Обоснование положения в [5, 7-8, 33-38, 40-41. 48, 52].

4. Теоретически обоснованы вохчожность и необходимость оценки «истинных» запасов металлов в рудных объектах с реконструкцией эродированной части оруденения и прогнозом его педоразведанных горизонтов — важнейшего параметра, позволяющего проводить сравнительные геохимические оценки рудных объектов различных иерархических уровней и определять точность оценки промышленных запасов и прогнозных ресурсов месторождений полезных ископаемых Данные о запасах «нулевого» (сэродированного) класса могут служить обоснованием для поисков и количественной оценки вторичных месторождений рос-

сыпеобразующих минералов (Ли, Pt, Sn02 и др.), что особенно актуально для Северо-Востока России. Обоснование положения в [3, 7, 46]. Публикации и апробация работы.

По теме диссертационной работы опубликовано более 50 научных работ и 5 научно-производственных отчетов. Основные результаты исследований докладывались на различных совещаниях, конференциях, симпозиумах и семинарах: на Всесоюзном совещании «Научные основы геохимических методов поисков глубокозалегающих рудных месторождений» (Иркутск, 1971); на Московской городской конференции молодых научных работников (Москва, ЦНИГРИ, 1972); на Республиканском семинаре «Геохимические поиски скрытого оруденения» (Алма-Ата, 1973); на Республиканском семинаре «Методика и результаты оценки перспектив геохимических аномалий и рудопроявлений по геохимическим критериям» (Алма-Ата, 1979); на Всесоюзной школе «Критерии и методика поисков скрытых колчеданных месторождений на Урале» (Уфа. 1979); на VII сессии СГПМ «Геохимические методы поисков рудных месторождений в северных районах Сибири» (Якутск, 1979); на Республиканском семинаре «Состояние и задачи геохимических поисков рудных месторождений в Казахстане» (Алма-Ата, 1981); на III Всесоюзном совещании «Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых» (Магадан, 1982); на Всесоюзном совещании «Геология и методы прогнозирования месторождений серебра в вулканогенных областях» (Магадан, 1983); на VIII сессии Сибирского отделения СГПМ «Повышение эффективности геохимических методов в таежных районах» (Иркутск, 1986): на Международном симпозиуме по геохимиче�