Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Уран-благороднометалльное оруденение в зонах региональных структурных несогласий как следствие самоорганизации геологической среды

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Уран-благороднометалльное оруденение в зонах региональных структурных несогласий как следствие самоорганизации геологической среды"

На правах рукописи

УДК 553.495, 553.411

КОРНАКОВ Вячеслав Валентинович

УРАН-БЛАГОРОДНОМЕТАЛЛЬНОЕ ОРУДЕНЕНИЕ В ЗОНАХ РЕГИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУРНЫХ НЕСОГЛАСИЙ КАК СЛЕДСТВИЕ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БАЙКАЛО-ПАТОМСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ ОБЛАСТИ, РЕГИОНА АТАБАСКА-ЗЕЛОН (КАНАДА) И ПАЙН-КРИК (АВСТРАЛИЯ))*"—-

Специальность: 25.00.11 Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых; минерагения

АВТОРЕФЕРАТ I 8 ИОЯ ШЗ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ИРКУТСК-2013

005540494

Работа выполнена в ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» (ВостСибНИИГГиМС)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Филонюк Виталий Андреевич,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, кафедра прикладной геологии, Иркутский государственный технический университет

Лобацкая Раиса Моисеевна,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, зав. кафедрой геммологии, Иркутский государственный технический университет;

Летунов Сергей Павлович,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент, кафедра полезных ископаемых, Иркутский государственный университет

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геологический институт Сибирского отделения РАН (г. Улан-Удэ)

Защита состоится «19» декабря 2013 г в 15.30 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.073.01 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83, ауд. Е-301, тел./факс: 8 (3952) 405-112; e-mail: dis@istu.edu

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю совета Мальцевой Галине Дмитриевне по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: dis@istu.edu. тел.: 8 (3952)405-348, 8914932049.

Автореферат разослан «18» ноября 2013 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета ^суог-в^г^^^ Г.Д. Мальцева

кандидат геол.-мин. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Уран и золото относятся к элементам с различными центробежно-центростремительными свойствами (золото - центростремительный фемический гетерофил, уран - центробежный сиалический оксифил, при этом в мире известно довольно много месторождений, часто уникальных по запасам, где они встречаются совместно: Витватерсранд, Джабилука и Олимпик-Дам, Мурунтау, Эльконская группа месторождений и другие.

Особый интерес представляют исследования закономерностей распределения урана и золота в древних докембрийских толщах, где нередко их месторождения, тяготея к зонам региональных структурных несогласий, при некоторой пространственной разобщенности, формируют комплексные золото-урановорудные районы и провинции, относимые в настоящее время к полигенной в зонах несогласия формации [ВСЕГЕИ, 2009]. Характерной чертой регионов с месторождениями этого типа является комплексный состав руд и самих регионов с концентрацией не только урана, но и золота, меди, свинца, цинка, кобальта, никеля, тантала, мышьяка, олова, молибдена и ванадия.

Несмотря на достаточно широкую известность оруденения в зонах региональных структурных несогласий, многие его особенности остаются пока недостаточно изученными. Вначале с ним связывали только урановые месторождения, затем добавились месторождения золота и других полезных ископаемых. На вопрос почему напрашивается столь широкая металлогеническая специализация этих обстановок однозначного ответа нет.

Подобная особенность наталкивает на мысль, что месторождения в зонах региональных структурных несогласий являются следствием процессов самоорганизации рудогенных процессов, что влечет за собой необходимость пересмотра прогнозно-поисковых и разведочных технологий. В настоящее время в РФ в этом ключе уже успешно развиваются новые направления [Филонюк, 1990, 2001, 2004; Горяинов и др., 2001, 2004 и др.], поэтому изучение данных вопросов является актуальным.

В России выделяется ряд регионов перспективных на обнаружение месторождений этого типа и среди них Нечерский выступ на сочленении Сибирской платформы и Байкальской складчатой области.

В данной работе исследована взаимосвязь объектов в его пределах наиболее значимых рудных элементов - золота и урана, а так же проведено сопоставление полученных результатов с особенностями их локализации в пределах регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации Австралии и Канады. Показаны свойства месторождений, позволяющие рассматривать их как следствие самоорганизации геологической среды с применением известных новых прогнозно-поисковых технологий.

Цель работы. Выявление закономерностей локализации уран-благороднометалльного оруденения, его взаимосвязи в пространстве и времени и наиболее вероятного режима формирования в региональных зонах структурных несогласий.

Идея работы. Зоны региональных структурных несогласий - это области неустойчивого состояния геологической среды, развитие которых в периоды

активизации происходит в синергетическом режиме с формированием месторождений урана, золота и других рудных элементов.

Задачи исследований:

1. Обзор металлогенической специализации регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации в регионах-эталонах Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Сев. Австралия).

2. Изучение и обобщение информации о геологическом строении, структурно-вещественных особенностях и закономерностях локализации золотых и урановых объектов в зонах региональных структурных несогласий северного обрамления Нечерского выступа и обоснование принадлежности этих объектов к формационному типу несогласия.

3. Выявление закономерностей структурной организации золото-уранового оруденения в зонах региональных структурных несогласий северного обрамления Нечерского выступа и регионов-эталонов с использованием синергетиче-ского подхода и геоинформационных методик к пространственному обобщению фактического материала.

4. Сопоставительный анализ количественных и качественных характеристик выявленных закономерностей структурной организации уран-благороднометалльного оруденения на территории северного обрамления Нечерского выступа и в регионах-эталонах месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации (Австралия и Канада).

5. Построение наиболее вероятной ретроспективной модели зон региональных структурных несогласий, как участков неустойчивого состояния геологической среды, благоприятных для формирования золотого, уранового и полиметаллического оруденения.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу диссертации положены результаты личных исследований автора в качестве ведущего геолога и ответственного исполнителя геолого-съемочных и поисковых работ на золото и уран в период с 1989 по 2011 год в пределах Байкало-Патомского нагорья и Восточного Саяна, материалы ГДП-200, ГДП-50 и поисковых работ (суммарная площадь разномасштабных геолого-съемочных и поисковых работ с участием автора составляет более 20 ООО км2), зарубежная картографическая и текстовая информация по регионам-эталонам месторождений «типа несогласия» (Австралия и Канада).

В период обучения в аспирантуре автор самостоятельно провёл анализ и обобщение всей полевой и фондовой геологической информации, полученной лично им в период производственной деятельности как непосредственный исполнитель, руководитель работ и основной автор геологических отчётов.

Результаты проведённого научного анализа и обобщения всех материалов и составили основу диссертации.

Методы исследований. В процессе проведения исследований поставленные задачи решались на основе применения обычных графо-аналитических методов обработки геологической информации и методов математической статистики, а также специально разработанного автором метода пространственно-статистической обработки разномасштабного картографического материала для

получения моделей структурной организации монопризнаковых подсистем золота и урана на исследуемых объектах с последующим их анализом методами фрактальной геометрии.

Защищаемые положения:

1. Золотое и урановое оруденение северного обрамления Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области представляет собой «патомский» подтип полигенной в зонах несогласия формации, установленной на объектах-эталонах региона Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия) и имеет сходные с этими объектами геологические и геодинамические условия формирования.

2. Монопризнаковые подсистемы золота и урана полигенной в зонах несогласия формации, приуроченные к зонам структурно-стратиграфических несогласий в регионах Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области и объектах-эталонах региона Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия) являются фрактальными кластерами с явно выраженными свойствами иерархичности, самоподобия и синергизма. Они имеют близкие фрактальные размерности и обладают близкими по размерам геометрическими параметрами их структурных каркасов, что может быть следствием синхронного режима их формирования.

3. Зоны региональных структурных несогласий, как пограничные области между разнородными по физическим свойствам и структурно-вещественному состоянию, представляют собой благоприятные участки земной коры, где процессы вещественных преобразований идут в режиме самоорганизации в неустойчивых геодинамических обстановках. Это обуславливает возможность формирования в синхронном режиме широкого круга моно- и полиметалльных объектов, в том числе урана и золота.

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты:

1. Установлено, что уран-благороднометалльное оруденение Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области представляет «патомский» подтип полигенной в зонах несогласия формации.

2. Впервые установлено, что монопризнаковые подсистемы золота и урана в зонах несогласия являются синергетически взаимосвязанными фрактальными кластерами, сформированными в синхронном режиме самоорганизации.

3. Зоны региональных структурных несогласий представляют собой энергетически неустойчивые участки геологической среды, где процессы стуктурно-вещественных преобразований идут в синхронном режиме самоорганизации.

4. Формирование широкого круга моно- и полиметалльных объектов в том числе месторождений и проявлений урана и золота в зонах региональных структурных несогласий, являются отображением процессов синергизма в саморазвивающихся системах неустойчивой геологической среды.

Практическая значимость:

1. Выявленные свойства структурной организации комплексного уран-благороднометалльного оруденения являются основанием для использования при проведении прогнозно-поисковых работ в этих регионах новых, специаль-

но разработанных для подобных условий, принципов и технологий (принцип структурной гомологии при разномасштабном прогнозировании оруденения, равномерно-узловые основы поисково-разведочных сетей и др.) [Филонюк и др., 1990, 2001, 2004; Горяинов и др., 2001, 2004].

2. Фрактальные свойства структурной организации монопризнаковых подсистем геологической среды могут быть использованы в качестве основы для разработки способов корректного перевода прерывистых объектов в условно непрерывные, что позволит повысить эффективность прогнозной оценки перспективных территорий и освоения месторождений с прерывистым распределением оруденения в пространстве.

3. Известные зоны структурно-стратиграфических несогласий с золотоура-новым оруденением являются потенциально перспективными объектами для постановки прогнозно-поисковых работ с целью обнаружения месторождений с широким спектром металлических полезных ископаемых.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 4 - в изданиях, входящих в Перечень ВАК.

Результаты исследований были представлены в виде устного доклада с последующей публикацией на научной конференции «Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд». Иркутск, 2005.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов и заключения, содержит 39 рисунков, 10 таблиц. Список литературы включает 113 наименований. Объем текста составляет 193 стр.

В первом разделе проведен обзор металлогенической специализации регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации в регионах-эталонах Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Сев. Австралия) и поставлены задачи исследований.

Во втором разделе приведена концептуальная и методологическая основа исследований.

В третьем разделе приведено геологическое строение и условия локализации золотых и урановых объектов в зоне регионального структурного несогласия северного обрамления Нечерского выступа.

В четвертом разделе проведено исследование закономерностей структурной организации распределения золота и урана в районах развития региональных зон несогласий.

В пятом разделе сформирован обобщённый образ объекта полигенной в зонах несогласия формации как результата синергетического режима развития геологической среды.

В шестом разделе приводится научная и практическая значимость выполненных исследований.

Благодарности. Автор особо признателен своему научному руководителю д. г.-м. н., профессору В.А. Филонюку, д. г.-м. н. Г.Л. Митрофанову за ценные советы и помощь в работе над диссертацией, а так же сотруднику ВостСибНИ-ИГГиМС A.A. Матвейчуку в помощи по статистической обработке материалов.

Концептуальная и методологическая основа исследований. Методологическая основа проведенных исследований не выходит за рамки системного (в общепринятом понимании) подхода к решению геологических вопросов. Она базируется на концепции самоорганизации (самодвижения) энергии и вещества в неустойчивой (неравновесной) геологической среде и предусматривает изучение геологических объектов на основе применения соответствующих методов. Они предусматривают построение разномасштабных ретроспективных реконструкций этих объектов на основе изучения их как квазистатических и динамических систем. Результаты исследований представляются в виде вероятностных моделей, основанных на логически-обоснованном взаимоувязывании фактических дискретных наблюдений с применением принципов элементари-зации, соразмерности, минимизации и аналогии [Косыгин, 1983; Филонюк,1983, 1990, 1994, 2001; Летников, 1993; Горяинов, Иванюк, 2001 и др.; Корнаков, 2010; Филонюк, Корнаков, 2011 и др.].

Изучение рудных образований, гидротермально-метасоматических и метаморфических преобразований проводилось с учетом традиционных представлений, разработанных В.И. Смирновым, С.С. Смирновым, В.М. Крейтером, Ф.И. Вольфсоном, Л.Н. Овчинниковым, С.П. Кориковским, Б.В. Петровым, Е.В. Плющевым и другими.

В процессе работы обозначился ряд вопросов, трудно доказуемых с позиций традиционных геологических представлений. Для объяснения и корректной увязки имеющегося фактического материала, предпринята попытка представления квазистатического геологического пространства, как синергетической системы фрактальных монопризнаковых подсистем геологической среды на основе геоинформационного анализа. Полученные результаты позволили увязать в единую ретроспективную модель имеющийся фактический материал и обосновать догадки (идеи) положенные в основу исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Защищаемое положение 1. Золотое и урановое оруденение северного обрамления Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области представляет собой «патомский» подтип полигенной в зонах несогласия формации, установлепной на объектах-эталонах региона Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия) и имеет сходные с этими объектами геологические и геодинамические условия формирования.

В кратком обзоре металлогенической специализации обобщены известные геологические закономерности локализации оруденения в регионах-эталонах месторождений урана «типа несогласия». В диссертации проанализировано два таких региона, это Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия). По ним составлена обобщённая геологическая характеристика района локализации оруденения данного типа.

Для обоих регионов-эталонов отмечается сложное многоэтажное строение, в котором можно выделить следующие элементы:

1. архей-раннепротерозойский сложнодислоцированный и метаморфизо-ванный фундамент;

2. субплатформенные слабометаморфизованные серии рифея;

3. фанерозойский платформенный чехол.

Месторождения «типа несогласия» локализуются в широком спектре геологических формаций (терригенная карбонатно-кремнистая черносланцевая, ме-таморфизованная терригенная карбонатно-кремнистая черносланцевая, терригенная, теригенная кварцевая, карбонатная, вулканогенно (базальт-риолитовая)-кремнисто-терригенная, гнейсовая), но всегда пространственно тяготеют к зонам региональных структурных несогласий и, прежде всего, между архей-раннепротерозойским сложно дислоцированным и гранитизированным фундаментом и рифейскими слабо дислоцированными толщами.

Фанерозойские этапы тектоно-магматической активизации сыграли важную роль в формировании месторождений «типа несогласия».

В регионах-эталонах золото и уран проявлены совместно и формируют комплексные рудные районы, узлы и месторождения. Оруденение не ограничивается лишь золотом и ураном, а имеет очень широкий спектр тесно ассоциирующих между собой объектов: урановых, уран-(± никель)-медных и медь-(± никель-урановых, уран-никель-кобальтовых и кобальт-никель-урановых, уран-благороднометалльных и благороднометалльно-урановых, медь-уран-золотых ± минералы платиновой группы и уран-медных, золотых, золото-мышьяк-медно-цинковых, золото-железо-медных, золото-кобальт-никелевых, медь-никель-кобальтовых, свинцово-цинково-серебрянных, редкоземельных и редкоземельно-урановых.

В пределах Патомского нагорья, геолого-структурная позиция которого признана благоприятной для локализации месторождений урана «типа несогласия» [Дитмар Г.В., Макарьев Л.Б., Коробейников Н.К.] уже известны урановые объекты, относимые к «патомскому» подтипу месторождений полигенной в зонах несогласия формации [Макарьев Л.Б.,1990]. Отнесение золотого орудене-ния северного обрамления Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области к данной формации, хотя и не имеет строгих доказательств на данный момент (они получены в результате наших исследований, см. обсуждение защищаемого положения 2), признается уже многими исследователями. Так, в черносланцевых толщах, в пределах изученной площади предполагается наличие полигенного типа «несогласия» золото-платинометалльного оруденения [Митрофанов Г.Л., 2005]. На изданной (2007) ГК листа 0-50, оруденение Бала-ганах-Бульбухтинского рудного узла, (с проявлением Ходокан VI) так же определено как березитовое вблизи зон несогласия.

По результатам наших исследований основные геологические предпосылки и закономерности оруденения «патомского» подтипа близки регионам-эталонам и заключаются в следующем:

1. периферические части выступов архей-раннепротерозойского фундамента с тектонизированной зоной структурного несогласия в основании рифейских отложений;

2. интенсивная структурно-вещественная послерифейская перестройка с наложением фанерозойского метаморфизма (зеленосланцевой фации) как на породы фундамента, так и на породы чехла;

3. метасоматические изменения фельдшпатолит-грейзеновой формации;

4. настуран-уранинит-браннеритовое и практически мономинеральное золотое оруденение с широким спектром попутных рудных элементов (РЬ, Хп, Си, Ав, БЬ, Ag, Мо, В1, XV, У и др.).

Детали показаны на приведённых ниже примерах.

Проявление Ходокан VI (рис. 1), локализуется в базальных горизонтах осадочного чехла (пурпольская свита) в зоне предрифейского регионального

7 — четвертичная система, современное звено (Qiv): аллювиальные отложения; 8 — геологические границы (а - согласные, б - несогласные); 9 — разрывные нарушения (а — достоверные, 6 - предполагаемые); 10 - золоторудные тела; 11- элементы залегания (а -слоистости; б - рассланцевания); 12 - оруденелый блок (на разрезе) структурного несогласия. Характеризуется березитоидными метасоматически-ми преобразованиями вмещающих пород. Золотоносные березитоиды имеют следующие характерные особенности:

1. Формирование преимущественно по хлоритоидным породам с образованием метасоматитов следующего состава: ванадиевый и ванадиево-бариевый мусковит-серицит (20-90 %), железистый хлорит (5-10 %) и кварц (5-10 %). В метасоматитах постоянно присутствует реликтовый хлоритоид (5-50 %) и ди-стен (0-5 %), а так же акцессорная примесь рутила, ильменита, турмалин-дравита, монацита, циркона, бадделеита, гематита, пирита.

2. Присутствие, наряду с «березитовым» пиритом, в акцессорных количествах сульфидов Pb, Zn, Си реже Bi, As, Sb и Ag\ сульфовисмутидов и сульфоар-сенидов Ag; теллуридов Aun Ag.

3. Преобладание мелкого, тонкого и пылевидного золота до 75 % от общего его веса в рудах.

Проявления урана Чепок и Кольцевое (рис. 2) локализуются в раннепро-терозойских мигматитах фундамента так же в зоне предрифейского регионального структурного несогласия.

1 - чуйско-нечерский комплекс (РЯ/) гранитовый; 2 - пурпольская свита, нижняя подсвита (Я/7//' кварциты; 3 - пурпольская свита, средняя подсвита (ЯР/); высокоглиноземистые породы и кварциты в переслаивании; 4 - медвежевская свита (ЯРг); метаалевросланцы и кварцитосланцы хлоритовые; 5 -субвулканические образования мед-вежевского комплекса (ЯР2): орто-сланцы, метадолериты; 6 - хор-луктахская свита (Кр2)'- метакон-гломераты, метапесчаники поли-миктовые и аркозовые;

Рисунок 1 - Схематический геологический план и разрез прояв-

ления Ходокан VI

Рудная залежь (проявление) Пурпольское

РЯ, К.рр, и.рр, Н,т<1

Ю 2ЕЗ ЗИ 40

6Н 8ЕЗЗ 1Ш 91Ш

. 820

Ручная залежь (проявле- Рисунок 2 - Геологиче-

ние) Чепок-1 „ —---скии разрез проявления

урана Чепок (залежь

Чепок I и Пурпольское)

/ - кристаллический фундамент (РЯ^: гранитои-ды чуйско-нечерского комплекса, мигматиты и мигматизированные породы илинакской свиты; 2-3 пурпольская свита (№:): 2 - нижняя под-свита, песчаники кварци-товидные; 3 — средняя

подсвита: переслаивание песчаников кварцитовидных и хлоритоидных пород; 4 - медве-жевская свита (ЯР\): сланцы и метаалевросланцы кварц-серицит-хлоритовые с редкой гранитной галькой; 5 - геологические границы; б-разрывные нарушения; 7 — зоны расслан-цевания; 8 — зоны развития тектонических брекчий; 9 - рудные зоны; 10 - поисковые скважины.

Проявления сопровождаются щелочно-пропилитоидными преобразованиями вмещающих пород и настуран-уранинит-браннеритовым оруденением с отложением (в незначительных количествах) сульфидов полиметаллической группы и золота.

Ураноносные щелочные пропилитоиды характеризуются развитием апатита, биотита, реже цоизита, хлорита, кальцита и доломита в кварц-серицитовой матрице тектонических брекчий. Как правило, в них распространены лентикуляр-носланцевагые текстуры, вплоть до образования линз и прослоев хлорит-кварц-апатит-биотит-флогопитового состава. Характернейшей чертой пропилитоидов являются скопления плотно сросшихся зональных кристаллов и сплошные массы мелко- и микрокристаллического фторапатита (до 10-15 %) насыщенного дисперсными формами оксида урана. Часто зерна и агрегаты фторапатита трещиноваты, по трещинам в них развивается хлорит, диагносцируемый как афро-сидерит. Биотит-флогопит (20-40 %) имеет железисто-магнезиальный состав.

В пределах Тонодского выступа объектом-эталоном «патомского» подтипа является месторождение урана Туюкан. Структурное положение, внутреннее строение (рис. 3), характер гидротермально-метасоматических преобразований и минеральный состав руд месторождения Туюкан практически идентичны с проявлениями Чепок и Кольцевое, что позволяет определить их как первые урановые объекты в пределах Нечерского выступа, полигенной в зонах несогласия формации «патомского» подтипа.

1—2 чуйско-нечерский комплекс (РЯ,) (1 - пор-фаробластические граниты биотитовые, 2 -гранито-гнейсы); 3 - мед-вежевский комплекс (ЯР2), метаморфизован-ные долериты и диориты; 4 - медвежевская свита (№2): конглобрек-чии, конгломераты, квар-

Рисунок 3 - Геологический разрез месторож-

дения урана Туюкан

уКА,с

комплекс

Ф 2

3

«г/ 6хх

цито-сланг/ы хлоритовые; 5 - четвертичные отложения нерасчлененные; 6 - тектонические нарушения (а- разломы с зонами рассланцевания, б - зоны брекчирования); 7 - рудные тела (а - с балансовым урановым оруденением, б - с забалансовым урановым оруденением); 8 — буровые скважины.

Эти проявления имеют тесную взаимосвязь с проявлениями золота, эталоном которых является проявление Ходокан VI. Об этом свидетельствует: общность гидротермально-метасоматических преобразований укладывающихся в фельдшпатолит-грейзеновую формацию; массовая зараженность урановых руд золотом (до 1 г/т); аномалии урана в контурах золотых проявлений; сквозные элементы спутники золотого и уранового оруденения (Мо, РЬ, В1, IV, У и др.).

Защищаемое положение 2. Монопризнаковые подсистемы золота и урана полигенной в зонах несогласия формации, приуроченные к зонам структурно-стратиграфических несогласий в регионах Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области и объектах-эталонах региона Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия) являются фрактальными кластерами с явно выраженными свойствами иерархичности, самоподобия и синергизма. Они имеют близкие фрактальные размерности и обладают близкими по размерам геометрическими параметрами их структурных каркасов, что может быть следствием синхронного режима их формирования.

В основу геоинформационных исследований был положен принцип элемен-таризации [Косыгин, 1983] при котором, в анализ вовлекаются монопризнаковые подсистемы (в нашем случае золота и урана) при полном абстрагировании от всех остальных свойств геологической среды. Распределение золота и урана изучалось на 3 разномасштабных уровнях с использованием материалов геологических исследований масштаба 1:10 000-1:1 ООО ООО.

Фактический материал пошагово обрабатывался с применением геоинформационных методик (рис. 4) [Корнаков, 2010].

Для последовательного ограничения пространства по масштабным уровням

Рисунок 4 — Пошаговая обработка фактического материала

нами принято распределение Пуассона. Это обосновывается большим объемом исходных выборок (первые тысячи наблюдений), когда вступает в силу закон больших чисел, при котором совокупное действие многих случайных причин приводит к результату, почти не зависящему от случая. Согласно закону Пуассона, справедлив принцип: математическое ожидание или среднее равно дисперсии с 99 % вероятностью (правило 55): Ьср равно 551. Это условие принято в качестве критерия статистической устойчивости (значимости) среднего значения п-

фрактального «уровня».

В результате изучения закономерностей структурной организации монопризнаковых подсистем золота и урана, было установлено следующее:

1. Пространственная локализация объектов, как золота, так и урана на всех изучавшихся масштабных уровнях имеет самоподобный дискретно-пятнистый характер (рис. 5, 6).

Характерно, что подобная пространственная локализация наблюдается и на уровне образца (рис. 7) и на уровне минерального зерна (рис. 8) и отражает, по-видимому, глобальную закономерность распределение золота и урана в квазистатическом геологическом пространстве.

Рисунок 5 - Дискретно-пятнистый характер распределения золота

1 - месторождения, проявления и пункты минерализации золота по данным: А. ГДП-1 ООО (Юго-Восточная Сибирь - Забайкалье); Б. ГДП-200 (Патомское нагорье); В. ГДП-50 и поисковых работ (Северное обрамление Нечерского выступа)

Рисунок 6 - Дискретно-пятнистый характер распределения урана

1 — проявления и аномалии урана по данным: А - аэрогаммасьемки масштаба 1:200 ООО (Нечерский выступ): Б - ГДП и прогнозно-поисковых работ масштаба 1:50 ООО (Северное обрамление Нечерского выступа); В -поисковых работ масштаба 1:10 000-1 : 5 ООО (Чепокское ураново-рудное поле)

Рисунок 7 - Характер распределения урана на уровне образца. Радиография (темное -радиоактивные минералы)

Катаклазированный биотитизированный гра-

уранат свинца

Рисунок 8 - Характер распределения урана на уровне минерального зерна

(белое - скопления зерен урановых минералов)

2. В процессе геоинформационного анализа в кластерных структурах установлены закономерные ряды фрактальных уровней (рис. 9, 10), метрические характеристики которых отражают иерархическую упорядоченность в пространственной локализации золота и урана. Установлено 9 иерархически-упорядоченных «уровней» золота и 6 «уровней» урана.

Объективность и корректность выделенных фрактальных уровней проверялась статистически: Ьср (среднее расстояние между объектами таксонами) по «уровню», как правило, близко к 3 стандартным отклонениям (Ьср / ЗЯ =1,0); относительная ошибка не превышает 10 % при вероятности 0,99.

50 км

Рисунок 9 - Модель иерархически структурированной монопризнаковой подсистемы золота по данным ГДП-1 ООО (Юго-Восточная Сибирь - Забайкалье) I - месторождения и проявления золота; 2 -контур ареалов золота 11 «уровня»; 3 — контур ареалов золота 10 «уровня»; 4 - контур ареалов золота 9 «уровня»; 5 — контур ареалов золота 8 «уровня»; 6 - контуры участков детализации: а -масштаба 1:1 ООО ООО; б-масштаба 1:200 ООО

Рисунок 10 - Модель иерархически структурированной монопризнаковой подсистемы урана по данным аэрогам-масъемки масштаба 1:200 ООО (Нечерский выступ)

1 - проявления и аномалии урана; 2 - контур ареалов урана 8 «уровня»; 3 - контур ареалов урана 7 «уровня»; 4 - контур ареалов урана 6 «уровня»; 5 - контур участка детализации масштаба 1:200 ООО

Фрактальность монопризнаковых подсистем золота и урана была проверена статистически с построением графиков фрактальных размерностей. Среднее значение фрактальной размерности подсистемы золота для региона Нечерского выступа составило 1,34, урана - 1,42.

Кроме того, проведенный анализ равенства средних значений размеров рёбер структурных каркасов соразмерных уровней в подсистемах золота и урана (табл. 1) по ? критерию Стьюдента [Л. Закс, 1976] с принятой вероятностью 0,99 показал следующее: в трех из четырех случаев, сравниваемые средние оказались равны. Неравенство средних отмечается лишь для граничного (по золоту) 3-го уровня, относительная ошибка которого также довольно высока (9,72 %). Поскольку в граничный уровень (в нашем случае 3 уровень для золота) неизбежно вовлекаются длины отрезков меньших уровней, искажая статистические значения по нему, то выявленное неравенство вполне закономерно и является лишь обоснованием невозможности использования граничных уровней для каких либо

обобщений. Учитывая вышесказанное можно сказать, что средние длины отрезков (¿ср) не граничных (5,6 и 8 уровни) уровней золота и урана соразмерны.

При изучении закономерностей структурной организации монопризнаковых подсистем золота и урана в регионах-эталонах месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации (Канада и Сев.Австралия), установлено, что их пространственная локализация, также имеет самоподобный дискретно-пятнистый характер (рис. 11,12).

Таблица 1 - Сопоставление Ьср разномасштабных фрактальных "уровней" монопри-

знаковых подсистем золота и урана (Патомское нагорье)

Иерархические "уровни" 3 уровень 5 уровень 6 уровень 8 уровень

уран золото уран золото уран золото уран золото

Кол-во ребер (А) 440 103 46 208 318 531 461 1555

Ь среднее (.к) 148 183 644 707 1334 1389 5094 4892

Стандартное отклонение (5) 49 61 189 235 391 439 1647 1628

Относительная ошибка (%) 4,67 9,72 12,81 6,82 4,87 4,06 4,46 5,42

Число степеней свободы 541 252 789 847

1 наблюденное 5,42 1,94 1,71 1,31

/критическое(Р-0,01) 2,58 2,58 2,58 2,58

Вывод по г критерию ср. не равны ср. равны ср. равны ср. равны

Как и в пределах Байкало-Патомского нагорья, соранговые поля подсистем золота и урана, так же образуют закономерно сочлененные между собой бифигу-ры, указывая на их синергетическую взаимосвязь (рис. 13).

Как и в пределах Байкало-Патомского нагорья, установлены закономерные ряды фрактальных уровней, которые свидетельствуют о едином характере строения монопризнаковых подсистем как золота, так и урана регионов-эталонов. При этом, выделенные уровни (урана и золота) фиксируются как в пределах Байкало-Патомского нагорья, так и в пределах регионов-эталонов Атабаска-Зелон и Пайн-Крик, а Ьср выделенных уровней весьма схожи (табл. 2), что наводит на мысль об их сквозной соразмерности (ранговой изометрии) в пределах рассмотренных регионов.

104" 96°

Рисунок 11 - Модель иерархически-структурированной монопризнаковой подсистемы урана региона Атабаска-Зелон

1 — проявления и месторождения урана; 2 -контур ареалов урана 12 «уровня»; 3 - контур ареалов урана 11 «уровня»; 4 - контур ареалов урана 10 «уровня»; 5 — контур ареалов урана 9 «уровня»; 6 - контур ареалов урана 8 «уровня»

Рисунок 12 - Модель иерархически-структурированной монопризнаковой подсистемы урана региона Пайн-Крик

/ - проявления и месторождения урана; 2 -контур ареалов урана 11 «уровня»; 3 - контур ареалов урана 10 «уровня»; 4 — контур ареалов урана 9 «уровня»; 5 - контур ареалов урана 8«уровня»

Рисунок 13 - Сопоставление одноуровневых (10 «уровень) подсистем золота и урана (регион Атабаска - Зелон)

1 - ареалы урана; 2 - ареалы золота; А -участок детализации (8 «уровень»)

Таблица 2 - Сопоставление средних размеров ребер разномасштабных фрактальных "уровней" монопризнаковых подсистем золота и урана регионов: Байкало-Патом, Ата-

баска-Зелон и Пайн-Крик 1. Подсистема ЗОЛОТА (Байкало-Патом) _

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Иерархические "уровни"

183 707 1389 2787 4892 10384 17852 47444 89463 £ среднее (м)

2. Подсистема УРАНА (Байкало-Патом)

1 2 3 4 5 6 7 8 Иерархические"уровни"

36 148 326 644 1334 5094 Ьсреднее (м)

3. Подсистема ЗОЛОТА (Атабаска-Зелон)

Иерархические"уровни" 8 9 10 11 12 13 14

Ь среднее (м) 4703 17511 77830 325791

4. Подсистема УРАНА (Атабаска-Зелон)

Иерархические"уровни" 8 9 10

Ь среднее (м) 4663 19648

5. Подсистема УРАНА (Пайн-Крик)

Иерархические"уровни" 8 9 10

Ь среднее (м) 5590 19228

Для подтверждения (отрицания) этого, для всех возможных не граничных пар соразмерных уровней проведена оценка равенства средних тремя различными способами с последующим их вероятностным обобщением.

1 способ. Оценка равенства средних по ? критерию Стьюдента;

2 способ. Оценка однородности средних (принадлежности к одной генеральной совокупности), что предполагает так же и их равенство;

3 способ. Проверка отношения двух средних по доверительному интервалу.

Для корректной интерпретации полученных результатов необходимо было

учесть следующее:

1. Полученные Ьср лишь отражают иерархическую самоупорядоченность подсистем золота и урана рассмотренных регионов. При изменении параметров исследований (масштабов, критериев выделения уровней) могут быть получены и другие метрические характеристики иерархических уровней, однако генеральная закономерность: структурирование монопризнаковых подсистем золота и урана (принцип удвоения Фейгенбаума) сохранится. Эта закономерность фиксируется не количественными значениями Ьср, а средними скейлинговыми коэффициента ми отображающими скорость фрактального роста подсистем. В нашем случае для региона Байкало-Патом он составил 2,0 (и для золота и для урана), для региона Атабаска 2,1 (и для золота и для урана) и наконец, для региона Пайн-Крик 1,7 (для единственно анализировавшегося урана). Таким, образом, регион Пайн-Крик отличается от остальных регионов по этому параметру, в которых он в свою очередь практически одинаков.

2. Определенные статистические параметры в пределах сравниваемых регионов неравноценны:

а) Байкало-Патом - 3 масштабных уровня. Наибольшее количество наблюдений, наименьшая ошибка среднего, весьма обширный фактографический материал на основе геологических съемок и поисков различного масштаба и аэрогам-масъемки;

б) Атабаска-Зелон - 2 масштабных уровня. Меньшее количество наблюдений, большая ошибка среднего, однако обширный фактографический материал в особенности для урана на основе обобщенных карт по результатам поисковых работ.

в) Пайн-Крик — один крупномасштабный уровень. Наименьшее количество наблюдений, наибольшая ошибка среднего, фактографический материал достаточен лишь для качественного изучения подсистем.

Учитывая вышесказанное, интерпретация полученных результатов по оценке равенства (неравенства) средних, представляются следующими:

Установлено (табл.3), что Ьср сопоставимы в 12 из анализировавшихся 19 сравнениях (63 %). При этом, обращает на себя внимание практически отсутствие соразмерности сравниваемых пар 8 уровня (4 из 4), когда в сравнении участвует регион Пайн-Крик. Как указывалось выше и значение скейлингового коэффициента подсистемы урана региона Пайн-Крик так же отличается от остальных регионов. Представляется, что в связи с недостаточным количеством фактографического материала, 8 уровень подсистемы урана по региону Пайн-Крик определен не вполне корректно. Исключая 8 уровень подсистемы урана региона Пайн-Крик из оценки, получаем сопоставимыми 12 из анализировавшихся 15-ти сравнений (80 %).

Таким образом, проведенный анализ сравнения Ьср, в 63 % случаев (а при корректной оценке и в 80 %) статистически обосновывает предположение о взаимосвязи золота и урана в пределах всех анализировавшихся территорий, что подтверждается и вышеприведенными закономерностями структурной организации монопризнаковых подсистем золота и урана этих регионов тяготеющим к зонам региональных структурных несогласий.

При этом, установлено, что соранговые поля золота и урана (рис. 14) хотя и Таблица 3 - Проверка соразмерности Ьср одноуровневых подсистем урана и золота

регионов Атабаска, Пайн-Крик и Патом _8 уровень_

Аи Патом и Патом Аи Патом Аи Атабаска Аи Патом и Атабаска и Патом иПайн Крик

Ьсреднее (м) 4892 5094 4892 4703 4887 4663 5094 5590

Вывод Равны? Равны Равны? Не равны?

8 уровень

и Патом Аи Атабаска и Патом и Атабаска Аи Атабаска и Атабаска Аи Атабаска и Пайн-Крик

Ь среднее (м) 5094 4703 5094 4663 4703 4663 4703 5590

Вывод Равны Не равны Равны Не равны

8 уровень 6 уровень 12 уровень

Аи Патом и Пайн-Крик и Атабаска и Пайн-Крик Аи Патом и Патом Аи Патом Аи Атабаска

Ь среднее (м) 4892 5590 4663 5590 1389 1334 89463 77830

Вывод Не равны Не равны Равны? Равны

10 уровень 5 уровень

Аи Атабаска Аи Патом и Атабаска Аи Патом Аи Атабаска и Атабаска Аи Патом и Патом

Ь среднее (м) 17511 17852 19648 17852 17511 19648 707 644

Вывод Равны Не равны? Равны Равны

10 уровень

и Пайн Крик Аи Патом и Атабаска и Пайн-Крик Аи Атабаска и Пайн-Крик

Ь среднее (м) 19228 17852 19648 19228 17511 19228

Вывод Не равны? Равны? Равны

Примечание: (равны - три из трех сравнений подтверждают равенство; равны? - два из трех сравнений подтверждают равенство; не равны? - два из трех сравнений не подтверждают равенство, не равны - три из трех сравнений не подтверждают равенство). разделяются в пространстве, но постоянно образуют при этом сочлененные между собой бифигуры. Это является показателем их очевидной синергетической взаимосвязи: монопризнаковые подсистемы золота и урана занимают каждый свою нишу в квазистатическом геологическом пространстве. Синергетическая взаимосвязь подсистем золота и урана подтверждается и одинаковыми значениями средних скейлинговых коэффициентов отображающих скорость фрактального роста, расширения подсистем: для золота и урана он составляет 2,0.

Рисунок 14 - Сопоставление локализации золота и урана на различных "уровнях" структурированного пространства "уран-золото"

А - 7 «уровень»; Б - 6 «уровень»; В — 4 «уровень»; 1

- ареалы урана; 2 - ареалы золота; 3 - наложение ареалов золота и урана; 4 - совмещенный контур изучения урана и золота по материалам ГДП-50; 5

- совмегценный контур изучения урана и золота масштаба 1:200 ООО; б - контуры изучения урана и золота: (I - золота по материалам ГДП-200, 1-1 — золота по материалам ГДП-50, II — урана по материалам аэрогаммасъемки масштаба 1:200 ООО, П-1

- урана по материалам прогнозно-поисковых работ масштаба 1:50 ООО

50 км

Все это свидетельствует о взаимосвязи урана и золота, как фрактальных монопризнаковых подсистем.

Установленный факт тесной взаимосвязи золотого и уранового оруденения, как фрактальных монопризнаковых подсистем геологической среды подтверждает положение о том, что золотое оруденение в березитоидах появления Хо-докан VI следует отнести (как и урановое оруденение проявления Чепок и Кольцевое) к типу «несогласия», со своими специфическими особенностями.

Защищаемое положение 3. Зоны региональных структурных несогласий, как пограничные области между разнородными по физическим свойствам и структурно-вещественному состоянию, представляют собой благоприятные участки земной коры, где процессы вещественных преобразований идут в режиме самоорганизации в неустойчивых геодинамических об-становках. Это обуславливает возможность формирования в синхронном режиме широкого круга моно- и полиметалльных объектов, в том числе урана и золота.

Согласно положениям принятой концепции для типичного образа геологической обстановки типа регионального несогласия, должно быть, по крайней мере четыре наиболее характерных признака:

1. Особенности строения геологической среды в окрестностях зон несогласия, предопределяющие её неустойчивое состояние в периоды тектоно-магматической активизации;

2. Фрактальность структурной организации, как правило, латентных монопризнаковых подсистем геологической среды, представляющих её металлогени-ческую и минерагеническую специализацию, геофизические поля и т.п.;

3. Синергизм как особый тип структурной кооперации в пространственном взаиморасположении монопризнаковых подсистем;

4. Структурированное время.

Особенности строения геологической среды. Геологические обстановки в зонах несогласий, как правило, характеризуются повышенной контрастностью не только литотипов горных пород, но и их физико-механических свойств, геомеханического состояния отдельных блоков. В приповерхностных частях таких зон отмечаются коры выветривания, сопровождающиеся развитием карстовых процессов, которые контрастируют с окружающими породами по плотности. В таких низкоплотных породах, как правило, локализуются аномальные скопления рудных элементов (А и, Pt, U, Pb, Си и др). Сами зоны несогласий не ограничиваются локальной областью, а представляют собой образования с размерами по мощности в сотни и более метров.

С точки зрения синергетической концепции, зоны несогласий, благодаря высокой степени неоднородности, являются открытыми и почти всегда находящимися в неустойчивом состоянии. Поэтому они очень чувствительны к активи-зационным процессам в земной коре. Они являются одновременно и генераторами свободной энергии, появляющейся за счёт саморазрушения структурированного вещества в период критической неустойчивости, и её «поглотителями» за счёт формирования диссипативных структур с новым вещественным наполнением в форме фрактальных кластеров.

Фрактальность структурной организации монопризнаковых подсистем геологической среды. Как было показано выше, монопризнаковые подсистемы зо-

лота и урана регионов-эталонов месторождений урана «типа несогласия» (регион Атабаска-Зелон и Пайн-Крик), как и Нечерского выступа, имеют иерархически-самоподобный дискретно-пятнистый характер и являются фрактальными кластерами. Это, во-первых, является маркирующими признаками их синерге-тической природы, а во-вторых, свидетельствует о том, что монопризнаковые подсистемы золота и урана являются диссипативными структурами сформированными в неустойчивой геологической среде. Это подтверждается наличием характерных для них фундаментальных свойств (дискретность и упорядоченность, самоподобие, синергизм и нелинейность) [Филонюк, 1983 и др.].

Собственно и многие другие структурно-вещественные превращения в геологической среде (метасоматоз, метаморфизм, магматизм, складкообразование и тектоногенез) — это результат диссипации свободной энергии, выделяющейся при входе геологической среды в энергетически неустойчивое состояние, с которым связан процесс перехода потенциальной энергии из одной (неустойчивой в данных условиях) структурной формы вещества в другую (более устойчивую) в зависимости от изменения конкретных условий.

Условия, в которых проявляются процессы структурно-вещественных превращений, определяются двумя тесно связанными явлениями гравитационного сжатия (уплотнение) и гравитационного расширения (разуплотнение) вещественной среды [Филонюк, 1991 и др.]. Эти явления постоянно сопровождают друг друга и энергетически тесно связаны. Гравитационное сжатие определяет принцип «упаковки» свободной энергии в потенциальную форму конкретной структуры (конкретного вещества), гравитационное расширение определяет пространственные параметры структурной организации поля концентрации этого вещества или его фрактальные свойства (фрактальный рост или расширение структуры подсистемы). Следы этих процессов открыты в диссипативных (фрактальных) структурах монопризнаковых подсистем геологической среды. Эти два процесса выражают форму движения энергии или материи геологической среды, а фрактальность является фундаментальным критерием устойчивости среды.

Синергизм как особый тип структурной кооперации в пространственном взаиморасположении монопризнаковых подсистем выражается в том, что узлы структурных матриц контролирующих фрактальные каркасы кооперирующихся в пространстве монопризнаковых подсистем всегда локализуются в градиентных зонах друг у друга, создавая своеобразные бифигуры (см. рис. 13, 14). Свойство синергизма наблюдается повсюду, в том числе оно ярко проявлено в пространственном размещении аномалий геофизических полей и рудных проявлений и месторождений золота и урана изученных районов в зонах несогласий.

Градиентные зоны в геофизических полях — это наиболее энергетически неустойчивые участки геологической среды, благоприятные для локализации месторождений «типа несогласия». Получается, что благоприятной обстановкой для локализации рудного вещества является не эпицентр аномалии того или иного свойства, а область перехода от минимума к максимуму, т.е. важным является не само свойство или его количественная оценка, а то, как изменялась эта оценка. Поэтому градиентная зона - это зона максимальной неустойчивости и чем

выше скорость изменения (чем больше градиент), тем более неустойчивой будет эта область.

Закономерно структурированные подсистемы геологической среды как следствие их саморазвития формируются также в структурированном режиме времени. В изученных подсистемах урана и золота неоднородности каждого масштабного уровня имеют собственные пространственно — временные координаты (свое пространство, свой темп хода времени). Причем, чем больше (т.е. более региональное) пространство, тем замедленнее темп хода времени. Это значит, что датировки геологических процессов в абсолютном времени для подсистем с фрактальной структурой могут оказаться некорректными. Возможно, этим можно объяснить слишком большой разброс в определении абсолютного возраста геологических образований в одних и тех же местах отбора проб.

Рассматривая рудный процесс как компенсационный при стремлении геологической среды к равновесному энергетическому состоянию (Филонюк, 2001 и др.), геологически неоднородные, а соответственно и неравновесные зоны региональных структурных несогласий, неизбежно будут являться наиболее благоприятными обстановками для рудообразования. Этим объясняется комплексность металлогенической специализации регионов приуроченных к ним. В них оруденение не ограничивается лишь золотом и ураном, а имеет очень широкий спектр тесно ассоциирующих между собой и тяготеющих к зоне регионального структурного несогласия объектов Ц А и, МРО, Си, РЬ, Аб, М, Со, V, 77? и др.

При этом месторождения локализуются в широком спектре геологических формаций, характеризуются широким разнообразием структурно-морфологических типов, но всегда пространственно тяготеют к зоне регионального несогласия, как к наиболее энергетически неустойчивому участку геологической среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение геологического строения, структурно-вещественных особенностей и условий локализации золотых и урановых объектов в зонах региональных структурных несогласий северного обрамления Нечерского выступа позволило отнести локализующиеся здесь урановые и золотые объекты к типу «несогласия» со своими специфическими особенностями.

Изучение монопризнаковых подсистем золота и урана с применением синер-гетического подхода, показало их внутреннее самоподобное многоуровневое и иерархически дискретно-упорядоченное строение, с закономерной пространственной взаимосвязью между собой.

Исследование геологического строения и металлогенических особенностей регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации (Канада и Австралия) и северного обрамления Нечерского выступа, позволил сформировать обобщённый образ рудообразования в зонах региональных структурных несогласий на основе синергетической концепции развития геологической среды. Такие структурные обстановки, благодаря ярко проявленному свойству синергизма, рассматриваются как благоприятные для локализации месторождений не только урана и золота, но и МРв, А§, Си, РЬ, Аб, N1, Со, V, ТЯ,

с широким разнообразием структурно-морфологических типов этих месторождений.

Список основных публикаций по теме диссертации Статьи в журналах из перечня ВАК

1. Макарьев Л.Б., Розинова Е.Л., Скотников В.Н., Корнаков В.В., Москалева Г.П. Околорудные хлоритовые метасоматиты в докембрийских породах Нечерского поднятия (Патомское нагорье)// Доклады академии наук РФ. - М.: Наука, 1994. т. 335, № 4. - С. 476^180.

2. Корнаков В.В. Золотоносные березитоиды месторождения Ходокан VI //Вестник ИрГТУ. - Иркутск: Из-во ИрГТУ, 2006. Вып 1 (25). - С.107-117.

3. Корнаков В.В. Особенности и последовательность формирования гидро-термально-метасоматических и рудных образований месторождения урана Че-пок (типа «несогласия») //Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. - Иркутск: Из-во ИрГТУ, 2006. Вып. 3 (29). - С. 22-28.

4. Корнаков В.В. Исследование закономерностей структурной организации золотого и уранового оруденения // Известия Сибирского отделения секции наук о земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. - Иркутск: Из-во ИрГТУ, 2010. Вып 2 (37). -С. 193-203.

5. Филонюк В.А., Корнаков В.В. Фрактальные кластеры в геологических системах и гипотеза о процессах многоуровневого структурообразования в геологической среде. //Известия Сибирского отд. секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. - Иркутск: Из-во ИрГТУ, 2011. Вып. № 2 (39). - С. 232-248.

Другие публикации

6. Пушкаренко А.И., Корнаков В.В., Вылков С.П., Царук И.И. Геологическое строение и рудоносность Бульбухтинской площади/ Материалы по геологии месторождений урана, редких и редкоземельных металлов. - М., ВИМС, 2004. Вып 144.-С. 130-145.

7. Корнаков В.В. Золотое и урановое оруденение в зонах структурно-стратиграфических несогласий (ССН) Нечерского выступа (Байкало-Патомская складчатая область)/ Материалы по геологии месторождений урана, редких и редкоземельных металлов. - М., ВИМС, 2005. Вып. 146. - С.120-135.

8. Корнаков В.В. Эволюция рудообразующих систем с формированием золотого и уранового оруденения «патомского» подтипа в зонах структурно-стратиграфических несогласий (Нечерский выступ, Байкало-Патомская складчатая область)/ Материалы научной конференции «Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд». - Иркутск, Институт земной коры СО РАН, 2005. т.1 - С. 248.

Подписано в печать 18.11.2013. Формат 60 х 90 / 16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз. Зак. 177. Поз. плана Юн.

Лицензия ИД№ 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Корнаков, Вячеслав Валентинович, Иркутск

ВостСибНИИГГиМС ФГУНПГП «Иркутскгеофизика»

На правах рукописи УДК 553.495, 553.411

04201454173

КОРНАКОВ Вячеслав Валентинович

УРАН-БЛАГОРОДНОМЕТАЛЛБНОЕ ОРУДЕНЕНИЕ В ЗОНАХ РЕГИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУРНЫХ НЕСОГЛАСИЙ КАК СЛЕДСТВИЕ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БАЙКАЛО-ПАТОМСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ ОБЛАСТИ, РЕГИОНА АТАБАСКА-ЗЕЛОН (КАНАДА)

И ПАЙН-КРИК (АВСТРАЛИЯ))

Специальности: 25.00.11 Геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых; минерагения

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ИРКУТСК-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ........................................................................................................2

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

1. Обзор металлогенической специализации регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации в регионах-эталонах Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Сев. Австралия).................12

1.1 Регион Атабаска-Зелон.............................................................................12

1.2 Закономерности локализации оруденения региона Атабаска-Зелон... 14

1.3 Регион Пайн-Крик.....................................................................................20

1.4 Закономерности локализации оруденения региона Пайн-Крик...........22

1.5. Сопоставительный анализ геологического строения регионов-

эталонов ............................................................................................................28

1.6 Постановка задач исследований..............................................................47

2. Концептуальная и методологическая основа исследований........................49

3. Геологическое строение и условия локализации золотых и урановых объектов в зоне регионального структурного несогласия северного обрамления Нечерского выступа.........................................................................64

3.1. Геологическое строение...........................................................................64

3.2 Рудоносность..............................................................................................70

3.3 Формирование ретроспективной модели золотого и уранового оруденения........................................................................................................99

4. Исследование закономерностей структурной организации распределения золота и урана в районах развития региональных зон несогласий................111

4.1 Предпосылки постановки задачи, принципы и методика исследований ..........................................................................................................................1 1 1

4.2 Закономерности структурной организации подсистем золота и урана на объектах Нечерского выступа.................................................................118

4.3 Структурная организации подсистем золотого и уранового оруденения в регионах-эталонах......................................................................................134

4.4. Сопоставление геометрических параметров фрактальной кластеризации подсистем золота и урана Байкало-Пагомского региона и

регионов-эталонов........................................................................................140

5. Формирование обобщённого образа объекта полигенной в зонах несогласия формации как результата синергетического режима развития геологической среды...........................................................................................153

5.1. Характерные признаки обобщённой модели.......................................153

5.2. Вероятный динамический сценарий процесса развития неустойчивой геологической среды.....................................................................................165

6. Научная и практическая значимость выполненных исследований...........169

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................172

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................177

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Уран и золото относятся к элементам с различными центробежно-центростремительными свойствами (золото - центростремительный фемический гетерофил, уран - центробежный сиалический оксифил [53], при этом в мире известно довольно много месторождений, часто уникальных по запасам, где они встречаются совместно: Витватерсранд, Джаби-лука и Олимпик-Дам, Мурунтау, Эльконская группа месторождений и другие.

Особый интерес представляют исследования закономерностей распределения урана и золота в древних докембрийских толщах, где нередко их месторождения, тяготея к зонам региональных структурных несогласий, при некоторой пространственной разобщенности, формируют комплексные золо-то-урановорудные районы и провинции, относимые в настоящее время к полигенной в зонах несогласия формации. Характерной чертой регионов с месторождениями этого типа является комплексный состав руд и самих регионов с концентрацией не только урана, но и золота, меди, свинца, цинка, кобальта, никеля, тантала, мышьяка, олова, молибдена и ванадия.

Несмотря на достаточно широкую известность оруденения в зонах региональных структурных несогласий, многие его особенности остаются пока недостаточно изученными. Вначале с ним связывали только урановые месторождения, затем добавились месторождения золота и других полезных иско-

паемых. На вопрос почему напрашивается столь широкая металлогеническая специализация этих обстановок однозначного ответа нет.

Подобная особенность наталкивает на мысль, что месторождения в зонах региональных структурных несогласий являются следствием процессов самоорганизации рудных комплексов, что влечет за собой необходимость пересмотра прогнозно-поисковых и разведочных технологий. В настоящее время в РФ в этом ключе уже успешно развиваются новые направления [4, 8], поэтому изучение данных вопросов является актуальным.

В России выделяется ряд регионов перспективных на обнаружение месторождений этого типа и среди них Нечерский выступ на сочленении Сибирской платформы и Байкальской складчатой области.

В данной работе исследована взаимосвязь объектов в его пределах наиболее значимых рудных элементов - золота и урана, а так же проведено сопоставление полученных результатов с особенностями их локализации в пределах регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации: Австралии и Канады. Показаны свойства месторождений, позволяющие рассматривать их как следствие самоорганизации геологической среды с применением известных новых прогнозно-поисковых технологий [4, 8].

Цель работы. Выявление закономерностей локализации уран-благороднометалльного оруденения, его взаимосвязи в пространстве и времени и наиболее вероятного режима формирования в региональных зонах структурных несогласий.

Идея работы. Зоны региональных структурных несогласий - это области неустойчивого состояния геологической среды, развитие которых в периоды активизации происходит в синергетическом режиме с формированием месторождений урана, золота и других рудных элементов.

Задачи исследований. Обзор металлогенической специализации регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации в регионах-эталонах Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Сев. Австралия), в том числе:

1. Изучение и обобщение информации о геологическом строении, структурно-вещественных особенностях и закономерностях локализации золотых и урановых объектов в зонах региональных структурных несогласий северного обрамления Нечерского выступа и обоснование принадлежности этих объектов формационному типу несогласия.

2. Выявление закономерностей структурной организации золото-уранового оруденения в зонах региональных структурных несогласий северного обрамления Нечерского выступа и регионов-эталонов с использованием синергетического подхода и геоинформационных методик к пространственному обобщению фактического материала.

3. Сопоставительный анализ количественных и качественных характеристик выявленных закономерностей структурной организации уран-благороднометалльного оруденения на территории северного обрамления Нечерского выступа и в регионах-эталонах месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации (Австралия и Канада).

4. Построение наиболее вероятной ретроспективной модели зон региональных структурных несогласий, как участков неустойчивого состояния геологической среды, благоприятных для формирования золотого, уранового и полиметаллического оруденения.

Фактический материал. В основу диссертации положены результаты личных исследований автора в качестве ведущего геолога и ответственного исполнителя геолого-съемочных и поисковых работ на золото и уран в период с 1989 по 2011 год в пределах Байкало-Патомского нагорья и Восточного Саяна, изданные материалы ГС и ГДП-1000 (суммарная площадь разномасштабных геолого-съемочных и поисковых работ с участием автора составляет более 20 ООО км ), зарубежная картографическая и текстовая информация по регионам-эталонам месторождений «типа несоласия» (Австралия и Канада).

Защищаемые положения.

1. Золотое и урановое оруденение северного обрамления Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области представляет собой «патомский» подтип полигенной в зонах несогласия формации, установленной на объектах-эталонах региона Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия) и имеет сходные с этими объектами геологические и геодинамические условия формирования.

2. Монопризнаковые подсистемы золота и урана полигенной в зонах несогласия формации, приуроченные к зонам структурно-стратиграфических несогласий в регионах Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой

области и объектах-эталонах региона Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия) являются фрактальными кластерами с явно выраженными свойствами иерархичности, самоподобия и синергизма. Они имеют близкие фрактальные размерности и обладают близкими по размерам геометрическими параметрами их структурных каркасов, что может быть следствием синхронного режима их формирования.

3. Зоны региональных структурных несогласий, как пограничные области между разнородными по физическим свойствам и структурно-вещественному состоянию, представляют собой благоприятные участки земной коры, где процессы вещественных преобразований идут в реэ/симе самоорганизации в неустойчивых геодинамических обстановках. Это обуславливает возможность формирования в синхронном реэюиме широкого круга моно- и полиметалльных объектов, в том числе урана и золота.

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты:

1. Установлено, что уран-благороднометалльное оруденение Нечерского выступа Байкало-Патомской складчатой области представляет «патомский» подтип полигенной в зонах несогласия формации.

2. Впервые установлено, что монопризнаковые подсистемы золота и урана в зонах несогласия являются синергетически взаимосвязанными фрактальными кластерами, сформированными в синхронном режиме самоорганизации.

3. Зоны региональных структурных несогласий представляют собой энергетически неустойчивые участки геологической среды, где процессы стуктур-

но-вещественных преобразований идут в синхронном режиме самоорганизации.

4. Формирования широкого круга моно- и полиметалльных объектов в том числе месторождений и проявлений урана и золота в зонах региональных структурных несогласий, являются отображением процессов синергизма в саморазвивающихся системах неустойчивой геологической среды.

Практическая значимость.

1. Выявленные свойства структурной организации комплексного уран-благороднометалльного оруденения являются основанием для использования при проведении прогнозно-поисковых работ в этих регионах новых, специально разработанных для подобных условий, принципов и технологий (принцип структурной гомологии при разномасштабном прогнозировании оруденения, равномерно-узловые основы поисково-разведочных сетей и др.).

2. Фрактальные свойства структурной организации монопризнаковых подсистем геологической среды могут быть использованы в качестве основы для разработки способов корректного перевода прерывистых объектов в условно непрерывные, что позволит повысить эффективность прогнозной оценки перспективных территорий и освоения месторождений с прерывистым распределением оруденения в пространстве.

3. Известные зоны структурно-стратиграфических несогласий с золото-урановым оруденением являются потенциально перспективными объектами для постановки прогнозно-поисковых работ с целью обнаружения месторождений с широким спектром металлических полезных ископаемых.

Личный вклад автора. В период обучения в аспирантуре автор самостоятельно провёл анализ и обобщение всей полевой и фондовой геологической информации, полученной лично им в период производственной деятельности как непосредственным исполнителем, руководителем работ и основным автором геологических отчётов. Результаты проведённого научного анализа и обобщения всех материалов и составили основу диссертации.

Методы исследований. В процессе проведения исследований поставленные задачи решались на основе применения обычных графоаналитических методов обработки геологической информации и методов математической статистики, а также специально разработанного автором метода пространственно-статистической обработки разномасштабного картографического материала для получения моделей структурной организации монопризнаковых подсистем золота и урана на исследуемых объектах с последующим их анализом методами фрактальной геометрии.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 4 - в изданиях, входящих в Перечень ВАК. Результаты исследований были представлены в виде устного доклада с последующей публикацией на научной конференции «Благородные и редкие металлы Сибири и Дальнего Востока: рудообразующие системы месторождений комплексных и нетрадиционных типов руд». Иркутск, 2005.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, содержит 39 рисунков, 10 таблиц. Список литературы включает 113 наименований. Объем текста составляет 193 стр.

и

Благодарности. Автор особо признателен своему научному руководителю д. г.-м. н., профессору В.А. Филонюку, д. г.-м. н. Г.Л. Митрофанову за ценные советы и помощь в работе над диссертацией, а так же сотруднику ВостСибНИИГГиМС A.A. Матвейчуку в помощи по статистической обработке материалов.

1. Обзор металлогенической специализации регионов-эталонов месторождений урана полигенной в зонах несогласия формации в регионах-эталонах Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Сев. Австралия)

Для конкретизации задач исследований целесообразно рассмотреть известные закономерности локализации оруденения в регионах-эталонах месторождений урана «типа несогласия» (полигенной в зонах несогласия формации). В настоящее время в мире известно два таких региона, это регион Атабаска-Зелон (Канада) и Пайн-Крик (Австралия). Рассмотрим их с учетом особенностей, которые не попадали в поле зрения предыдущих исследователей.

1.1. Регион Атабаска-Зелон

В пределах региона Атабаска-Зелон (рис. 1.1) распространены комплексные М-АБ-и, Си-11, Аи-Р^и, Аи-и, ТЯ-и, Си-№-Со и монометалльные и, 17е и Аи месторождения и проявления, которые можно условно локализовать в несколько областей:

1. Район Мак-Артур — Сью (восточная часть впадины Атабаска): 1\Н-Аз-и и ТГ1-и, и и месторождения (Мак-Артур, Ки-Лейк, Сигар-Лейк, Мидуэст, Сью, Раббит-Лейк и Игл-Пойнт и др.);

2. Район Клафф-Лейк (поле Карсуэлл, западная часть впадины Атабаска). Месторождения урана Клафф Д, ОП, Н, Доминик Петер, Клод, Доминик Жанна и Доминик Жанна С;

Рис. 1.1. Схематическое геологическое строение и рудоносность региона Атабаска-Зелон vKaнaдa).

1 - платформенный фанерозойский покров; 2-3 рифейские отложения: 2 - серия Атабаска и Зелон; 3 — формации Матин и Дуйбанд-Сандстоун; 4-5 - археи-ранне-протерозойский гранит-метаморфический фундамент: 4 - нерасчлененныи, 5 - преимущественно раннепротерозойский (группа Волластон, Эймер и др.); 6 - озеро Атабаска; 7 - месторождения и проявления, в том числе: а - преимущественно золотые, в том числе Cu-Ag-Au; Со-Вг-Аи; б - Р1-Аи-Ай-М-Со-IIместорождение Бумеранг-Леик; в - преимущественно урановые, в том числе: №-Ая~и, ТР-Ц Си-11, Ре-11; г - прочие месторождения, в том числе: Cu-Zn-Ag, 2п^-РЬ, Ag-Cu-Zn, 2п-РЪ-А%-Си, Си-А^ Ш-Со, 77?, Си-М,

Си-Со, Ре; 8 - впадина Атабаска; 9 ~ впадина Зелон

На ряде объектов, в качестве спутников урана выступает золото в промышленных концентрациях (Клафф Д), наряду с Мо, В1, Со, N1 и РЬ;

3. Район Биверлодж-Нисто (северная часть впадины Атабаска).

- комплексные месторождения урана с переменным количеством Аи, Со,

Р^ А§, Си (Эльдорадо, Николсон-Бей);

- урановые месторождения, иногда ассоциирующие с железом, реже с медью;

- золоторудные (Вокс, Азона), уран-золоторудные и уран-платина-золоторудные (Миси, Никол сон Бей) месторождения.

4. Район Зелон (в пределах одноименной впадины). Месторождение Кигга-вик (и), Энд Грид (И), Андрей-Лейк (II), Бумеранг Лейк (Pt-Au-Ag-Ni-Co-U). В северной части впадины выявлены месторождения золота Мэдобенк и Бей-ке-Лэйк.

1.2. Закономерности локализации оруденения региона Агабаска-Зелон

В тектоническом плане п�