Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Условия образования, закономерности размещения и локальный количественный прогноз метаморфогенных месторождений

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

Автореферат диссертации по теме "Условия образования, закономерности размещения и локальный количественный прогноз метаморфогенных месторождений"

На правах рукописи

РОЙЗЕНМАН ФЕЛИКС МОИСЕЕВИЧ

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ, ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ И ЛОКАЛЬНЫЙ КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ПРОГНОЗ МЕТАМОРФОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

(на примере месторождений флогопита, графита, полевошпатового сырья, диопсидового сырья, редких металлов и облицовочного камня)

Специальность 25 00 1Г Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минералом.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени локгора геалого-минералогических наук

Москва -2003 г.

Работа выполнена в Московском государственном 1 сологорззвсдочном уииверсн1с1е и«. С. Орджоникидзе и Закрытом акционерном оЬщсствс ГКРВАИНВИ

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Арсеиьев Владимир Алексеевич доктор геолого-минералогических наук

Бедов Сергей Викторович доктор геоло1<о-мииера)юп1ческих наук, профессор Рудник Вячеслав Александрович

Ведущая организации: Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМ1ТЭ)

Зашита состоится 2003 г. в «//»час.« мин. в ауд.

на заседании диссертационного совета Д 212.121.04 п Московском государственном геологоразведочном университете им. С. Орджоникидзе

по адресу: 117873 Москва, ул. Мик-чумьМаклал, д. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного геологоразведочного университета.

Автореферат разослан * /?» 2003 г.

много советик..

Ученый секретарь диссертационного совета, к.?.-м. наук

Верчеба А.Л.

Введение.

Метаморфогешше месторождения представляют обширный и наиболее сложный дли изучения генетический класс нолезиых ископаемых, имеющий скромное промышленное значение. Как правило, метаморфогенные месторождения формировались длительно, в течение ряда последовательных этапов, каждый из которых оставил следы в виде особых парагенетяческих ассоциаций минералов и играл определенную роль в концентрации полезных ископаемых, в образовании, преобразовании или разрушении рудных тел.

В настоящей работе термин «метаморфогенные месторождения» рассматривается в широком смысле этого понятия, т.е. иг метаморфогеккым относятся рудные тела, образовавшиеся в течение «сего метаморфического ютам: на этапах регионального метаморфизма, регионального метасоматоза - упьтраметаморфизма и регрессивного метасоматоза. При таком системном подходе полностью учитывается специфика процессов развития метаморфических комплексов и рудообраэовашиг в них.

В связи с длительностью и сложностью многоэтапного развития метаморфических комплексов, расшифровка их геологического строения и условий рудообразования требует применения специальных методов исследования и, в первую очередь, круппомасштабпого геологаческого картирования. На основе анализа современных геологических карт и применения комплекса специальных методов исследования (геофизических, минералого-I таз химических, термобарогеохимических, геолого-структурных и др.) возможно выявление количественных связей между установленными поисково-оценочными критериями (геологическими, геофизическими, мипералого-гео химическими, термобарогеохимическими и др.) и промышленными параметрами оруденения (размерами и запасами рудных тел, содержаниями и качеством сырья). Знание этих связей позволяет перейти на более совершенный, количественный уровень прогнозной оценки метаморфогенного оруденения.

Если региональные факторы метаморфогенного оруденения и региональные поисковые критерии достаточно полно освещены в литературе и с успехом используются для выбора перспективных районов с целью поисков тех или иных полезных ископаемых, то локальные условия формирования промышленных рудных тел и месторождений в пределах рудных нолей и локальные поисково-оценочные критерии разработаны еще недостаточно.

Настоящая работа посвящена решению указанных теоретических и прогнозных проблем на примере типовых рудных полей различных полезных ископаемых в метаморфических комплексах гранулитовой, амфиболите вой и эпидот-амфиболитовой фаций. В результате проведенных исследований удалось установить некоторые общие закономерности формирования метаморфогешшх рудных тел и разработать современные принципы и критерии их количественного прогнозирования в пределах рудных полей, провести практическую апробацию разработанных поисково-оценочных критериев в метаморфических комплексах различных фаций и на месторождениях разных полезных ископаемых.

Диссертация посвящена решению крупной народно-хозяйственной проблемы по научному обоснованию комплекса методов, позволяющих существенно повысить эффективность развития минерально-сырьевой отрасли, применительно к метаморфогенным месторождениям.

Актуальность работы определяется тем, что в современных условиях, когда фонд легко открываемых на поверхности месторождений практически исчерпан, для прогнозной оценки метаморфогенного оруденения (в особенности - на глубине) требуется разработка новых подходов к прогнозированию рудных тел и месторождений. С целью повышения эффективности поисковых и разведочных работ уже на ранних стадиях исследования перспективных площадей необходимо определить местоположение рудного тела и вероятность его обнаружения, а также дать объективную количественную оценку промышленным параметрам рудных объектов. Разработка и совершенствование количественной системы прогнозной оценки метаморфогенного оруденения позволяют

целенаправленно вести поиски и разведку наиболее крупных, богатых и рентабельных для отработки месторождений, в том числе - не выходящих на дневную поверхность.

Кще один, пока еще слабо используемый резерв повышения эффективности геологоразведочных работ связан с кашьмхеным освоением метаморфогенных месторождений. Особенности дифференциации вещества на разных этапах развития метаморфических комплексов нередко приводили к образованию сближенных скоплений маломинеральных (вплоть до мономинеральных) геологических тел, часть из которых представляет рудные тела с высоким содержанием полезного ископаемого. В результате нередко формируются комплексные месторождения нескольких (обычно - от 2-х до 4-х) полезных ископаемых. Как показывают проведенные автором лромышленно-эковомические расчеты, стоимость «основного» полезного ископаемого (ради которого организованы геологоразведочные и эксплуатационные работы) часто составляет лишь незначительную часть от обшей стоимости сырья комплексного метаморфогенного месторождения.

Комплексное изучение и освоение метаморфогенмых месторождений актуально не только с экономической, но также и с экологической точки зрения, так как нередко такое освоение может быть безотходным.

Цель работы заключалась в выявлении закономерностей состава, строения и развития различных метаморфических комплексов, закономерностей формирования в них промышленного оруденения и в том, чтобы на основе выявленных закономерностей разработать систему прогнозной комплексной оценки метаморфогенных месторождений и рудпых тел в пределах рудпых полей, а также - дать конкретпые рекомендации по поискам, разведке и освоению ряда метаморфогенных полезных ископаемых (флогопита, графита, диопсидопого сырья, барий-строцциевого шпрово-глшюземистото полевошпатового сырья, калиевого полевошпатового сырья, комплексных редкометальных пегматитов, облицовочного камня, кварцевого сырья н др.).

Основными задачами исследований являлись:

- расшифровка геологического строения и истории формирования комплексов различных фаций метаморфизма, вметающих разные полезные ископаемые;

- выявление закономерных связей оруденения с различными этапами метаморфического цикла (региональный метаморфизм, региональный метасоматоз - ультраметаморфизм, регрессивный метасоматоз);

- выяснение связей геологических процессов и рудообразования с развитием тектонической структуры и сменой планов атонических деформаций;

- установление эволюции флюидной среды в процессе развития метаморфических комплексов, роли флюидов в образовании промышленного (в том числе -богатого) оруденения;

- разработка, апробация и внедрение объективных (в том числе - аппаратурных) методов оценки трещнноватости облицовочного камня - в нефах и в добытых блоках;

- разработка принципов и способов создания промышленно-генетических классификаций метаморфогенных месторождений; составление таких классификаций для эталонных объектов;

- установление закономерных геосчатсчичесжш связей промышленных параметров оруденения с геологическими, геохимическими, термобарогеохимическими и другими исследуемыми критериями;

- разработка методики оценки вероятности обнаружения промышленных рудных тел;

- разработка принципов и критериев количественной комплексной оценки метаморфогенного оруденения;

- количественная прогнозная оценка конкретных рудных тел в различных метаморфических комплексах.

- в качестве основного метода научного исследования и прогноза мегаморфогспного оруденсния - крупномасштабную I еологическую и геофизическую (члсктроразведка и магниторазведка) съемку рудных нолей (масштабы 1:25 ООО- 10 ООО);

- детальную геологическую, геофизическую, геохимическую и термобарогеохимическую съемку месторождений (масштабы 1:2000-1:1000);

- геологическую документацию карьеров с составлением карьерных планов в масштабе 1:500;

- геологическую документацию подземных горных выработок с составлением геологических погоризоитиых планов в масштабах 1:1000-1:500;

- специальные геолого-структуряые исследования рудных полей в месторождений с составлением планов тектонических деформаций но различным этапам тектонического развитая рудных объектов;

- термобарогеохимические исследования (методами гомогенизации, вакуумной и термозвуковой декрепишции, газовой хроматографии) метаморфических пород и продуктов их измепепия, а также - рудпых объектов (раздельно - для бедпых и для богапых руд);

- комплекс геофизических методов (электроразведка, магниторазведка, микроссйсмика, гамма-спектрометрия, акустика) доя оценки степени трещиновагостн облицовочного камня в недрах и добытых блоках;

- исследования закономерпых связей между промьпплеппыми параметрами орудепепия и геологическими, геофизическими, геохимическими, термобаро1-еохимичссю1ми параметрами;

- составление рекомендаций по поискам, разведке н освоению конкретных рудных объектов; участие в заверке этих рекомендаций.

В качестве вспомогательных методов в ограниченных масштабах применялись:

- паратактический анализ минеральных ассоциаций, образовавшихся па различных этапах метаморфического цикла (в процессах регионального метаморфизма, регионального метасоматоза - ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза) с реконструкцией первичного состава метаморфического субстрата и минеральных ассоциаций наложенных процессов;

- специальные изотопные исследования с определением изотопного состава углерода и кислорода в минералах метаморфических пород и продуктах их изменения;

- реитгено-структурные исследования минералов (в первую очередь - графита);

- микропалеобиологические исследования метаморфических порол с выявлением и описанием в них микроорганизмов с целью установления природы углерода графитовых месторождений.

Фактическая основа работы. В основу диссертационной работы положен фактический материал, полученный автором и руководимым им коллективом научно-исследовательской экспедиции МГРИ при крупномасштабном геологическом картировании и специальных исследованиях флогопитоносных полей Центрального Алдана (Канкуиского, Элыюнского, Верхне-Эмельджакского, Гоно-Неакуинского) и флогошповых месторождений (Южного, Озерного, Федоровского, Леглиерского, Надежного, Банного, Безымянного, Белибердинского, Б. Гоновского, М. Гоновского, Горелого, Таборного) в 1961-69 г.г. и в 1976-80 г.г.; при крупномасштабном геологическом картировании и комплексных исследованиях месторождений графита, полевошпатового и диопсидового сырья в Центральном Алдане (на графитовых месторождениях Надеждинском, Чебере, Керакском; на месторождениях полевошпатового и диопсидового сырья Южном и Безымянном) в 198189 гл .; цри крупномасштабном геологическом картировании и специальных исследованиях поля рсдкомстальных пегматитов и редкометальных месторождений Васин-мылые, Охмылыс, Олений хребет, Пэллапахх, а также золоторудного месторождения Олений хребет и

проявлений молибдена в Вороньетундровском рудном поле (Кольский полуостров; в 1970-75 l.r.; арн ieoлогическом картировании и миисралого-ию химических исследованиях joh региональных мстасоматитов Нороньстундровского поля (1975-76 г.г.); при комплексных исследованиях месторождений графита (Ихальское) и барий-стронций натрово-глиноземистого полевошпатового сырья (Райвимяки-3) в Лахденпохском районе Карелии в 1989-92 г.г.; при крупномасштабном картировании и исследованиях Тайгниского храфитового месторождения на Ю. Урале (1988); при детальной геологической и термобарогеохимической съемке месторождения мусковитоносных иегмагитов Плотина в Карелии (1980-81 г.г.); при термобарогеохимических исследованиях кварцевого сырья 30-ти месторождений СССР (С. Карелия, Полярный Урал, Кавказ и лр.) и Бразилии (1989-91 г.г.).В процессе этих работ было задокументировано 25 карьеров (в том числе диссертантом - 20 карьеров), 28 ног.км подземных горных выработок (в том числе - диссертантом - 22 иог.км), 35 лог.км керна скважин (в том числе - диссертантом - 20 пог.км), исследовано более 2000 шлифов горных пород (в том числе диссертантом - 600 шлифов), сделаны определения температур методом декрепитиации газово-жндких включений в 7000 проб (в том числе диссертантом - в 100 пробах), а также 510 анализов температур методом гомогенизации (в том числе диссертантом - 470 анализов), определен состав природных растворов с помощью газово-хромагографического анализа гаэово-жидких включений в 160 пробах, сделано 8500 замеров тектонических контактов и трещин (в том числе диссертантом - 8500 замеров).

В результате этих работ составлены геологические карты рудных полей в масштабах 1: 25 000 по площади 120 кв. км (в том числе диссертантом - 120 кв. км.) и 1: 10 000 по площади 110 кв. км (в том числе диссертантом - 80 кв. км), месторождений в масштабах 1 : 2000-1: 1000 но илощади 25 кв. км (в том числе диссертантом - 12 кв. км), рудных теп в масштабе 1:500 по площади 13 кв. км (в том числе диссертантом - 12 кв. км). В диссертацию включены, также результаты научно-методических и геологоразведочных работ на месторождениях облицовочного камня Райвимяхи-1 и Лакеваара-1, проведенных под руководством диссертанта геологической группой ЗЛО ТЕРВЛЯРВИ в 1993-2000 г.г. Кроме того, учтены материалы других исследователей, работавших на указанных выше и других метаморфических комплексах (БЛ1 Роненсон, В.М. Ройзенман, В .А. Утенков, В.А. Сикорский, Б.И. Зорин, A.B. Громов, С.В. F-жов, С.П.Мурзаев, М.А.Лицарев, Р.Ф.Черкасов, Л.К.Пожарицкая, З.И. Петрова, В.В.Жданов, В.П.Зуева, B.C. Войтович, Р.А.Хазов и др.).

В сравнительном плане в диссертационной работе использованы литературные материалы по метаморфогенным месторождениям Мамско-Чуйского района, Мурманской области, Слюдянки, Урала, Канады, Ю.Родезии, Бразилии и др.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из двух частей.

Я части 1 рассмотрены условия образования и закономерности размещения мегаморфогенных месторождений в типовых (эталонных) рудных полях. Эта часть состоит из Введения н 2-х глав. Объем части 1 - 138 стр., из них 95 стр. текста, 34 стр. с 35 рисунками и 9 стр. с 16 таблицами.

В части 2, состоящей из 9-ти глав, Заключения и списка литературы, обоснована и охарактеризована система количественного прогнозирования мегаморфогенных месторождений, приведены результата апробации этой системы. Объем части 2-130 стр., из них 72 стр. текста, 37 стр. с 37 рисунками, 11 стр. с 18 таблицами и 10 стр. со списком литературы из 181 наименования.

Общий объем работы 268 стр., из них 167 стр. текста, 71 стр. с 72 рисунками, 20 стр. с 33 таблицами и 10 стр. со списком литературы.

Основные положения, выдвигаемые к защите. 1. Мегаморфогеиное рудообразоваиие происходило на всех этапах метаморфического цикла: регионального метаморфизма, регионального метасоматоза - ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза, причем один и тот же этап мог являться рудоподготовительным для одного полезного ископаемого, рудообразующйм для другого н рудоразрушающим для третьего.

'Закономерная приуроченность различных полезных ископаемых к определенным >гапам метаморфического никла, выраженная в виде промышленное снстнчсских классификаций, может служить основой для прогнозирования метаморфогенного оруденення.

2. В линейно-складчатых метаморфических комплексах рудообразование контролировалось закономерной сменой планов тектонических деформаций на трех основных этапах: 1) линейной складчатости, 2) поперечной складчатости, 3) поел ее клад чатом. Смена планов деформаций регулировала процессы неоднократного сжатия я растяжения в зонах рудоконтродирующях структур и, тем самым, определяла локализацию рудных тел различных полезных ископаемых, их обогащения и разубожнвапия.

3. На регрессивном этапе метаморфизма формирование богатых (в том числе крупнокристаллических) руд происходило в закрытых флюидных системах под воздействием закономерного изменения концентрация С02 в водном растворе с максимумами 12 моль/кг Н20 при 340*С и 1804? («углекисяотяан волна») на общем фоне снижения температуры. "Углекислотная волна" регулировала процессы неоднократного растворения и отложения рудного вещества н, тем самым, определяла стадийность н характер минерал о- и рудообразованкя.

4. Между обоснованными оценочными критериями метаморфогенного рудообразования (геологическими, геофизическими, мииерялого-геохимнческнмн я термобаро геохимическими) я промышленными параметрами (масштабами и качеством сырья) существуют тесные геостатнстические связи, которые могут служить надежной основой разработанной системы количественного локального прогнозирования метаморфогенного оруденення, позволяющей оценить «поисковую вероятность» обнаружения рудного тела на данном участке, в том числе - на разной глубине.

Научная новизна работу заключается:

- в установлении генетической связи различных концентраций полезных ископаемых (обогащения и обеднения) с этапами развития метаморфических комплексов;

- в оценке степени влияния плана деформаций на концентрацию и разрушение полезных ископаемых на основе разработанной модели тектонического развития метаморфогенных месторождений;

- в выявлении «углекислотной волны» (закономерного изменения концентрации СОг при остывании постмагматических растворов) и в установлении исключительной роли «углекислотной волны» в образовании богатого (в то числе — крупнокристаллического) оруденення на основе новой модели постмагматического рудообразования;

- в выявлении неизвестных ранее геостатистических количественных связей между оценочными критериями (геологическими, геофизическими, минералого-геохимическими. термобарогеохимическими) и промышленными параметрами рудных тел.

Реализация результатов и апробация работы. В результате заверки рекомендаций автора открыты и разведаны 42 рудных тела 6-ти полезных ископаемых с общей стоимостью сырья в недрах 8.5 млрд. долларов, получен экономический эффект 15 млн. руб. (Протокол г НТС Алданской ГРЭ от 25.11.1982 г. и др.). Основные результаты проведенных исследований представлялись ж докладывались на научных конференциях преподавателей и сотрудников МГРИ-МГТА (1960,1965-1989 г.г.), отечественных и международных совещаниях, симпозиумах и конференциях: 1) Магматизм и рудообразование (Якутск, 1969 г.); 2) П Всесоюзное совещание по редким элементам (Апатиты. 1974 г.); 3) V Всесоюзное совещание по термобарогеохимив (Уфа, 1976 г.); 4) VI Всесоюзное совещание по термобаро геохимии (Владивосток, 1978 г.); 5) VII Всесоюзное совещание по термобаро геохимии (Львов, 1985 г.) 6) IV Всесоюзное совещание по метасоматозу (Ленинград, 1976 г.); 7) Рабочее совещание по магнезиальным скарнам (Алдан, 1977 г.); 8) Ш Всесоюзный симпозиум по метаморфизму (Свердловск, 1977 г.); 9) Всесоюзное совещание

"Методика картирования метаморфических комплексов" (Ленинград, 1979 г.); 10) IV Всесоюзное совещание но метаморфизму (Апатиты. 1979 г.); 11)1 Всесоюзное совещание по методам термобарогеохимии (Звенигород, 1981 г.); 12) И Всесоюзное совещание по природным газам (Москва, 1982 г.); 13) II Всесоюзное совещание по металлогении докембрия (Свердловск, 1982 г.); 14) Всесоюзное совещание по генезису и поискам пегматитов (Иркутск,1982 г.); 15) Региональное (Сибири и Дальнего Востока) совещание по термобарогеохимии (Благовещенск, 1983 г.); 16) Выставка "Комплексное использование ресурсов" (Томск, 1984); 17) 1П сессия Северо-Кавказского отделения ВМО АН СССР "Минералого-гео химические критерии локального прогноза оруденения" (Цей, 1986 г.); 18) Всесоюзное совещание "Кипящие гидротермальные растворы" (Ростов-на-Дону, 1988 г.); 19) II международный конгресс по неметаллам (КНР, 1989 г.); 20) IV Всесоюзное пегматитовое совещание "Минералогия и генезис пегматитов» (Миасс, 1991 г.); 21) Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, 1997 г.); 22-23) IX и X международные конференции по термобарогеохимии (Александров, 1999,2001 г.г.).

Кроме' того, диссертант был руководителем авторского коллектива экспозиции "Комплексное изучение и освоение метаморфогишых месторождений" (серебряная медаль ВДНХ, 1985 г.).

Основные результаты исследований изложены в 70 публикациях и 42 научно-исследовательских отчетах. По результатам исследований получены 2 патента РФ и два авторских свидетельства на изобретение новых способов оценки оруденения.

Работа выполнена в Московском геологоразведочном институте-ушшерситете (МГРИ-МГГРУ) в процессе проведения исследований Восточно-Сибирской и Карело-Кольской экспедицией НИС"а в 1964-93 г.г., а также в Закрытом акционерном обществе ТЕРВАЯРВИ (1993-2000 г.г.). В этих исследованиях и разработке рассматриваемых вопросов вместе с автором участвовали Б.М.Роненсон, В.М.Ройзенман, В.А.Утенков, В.В.Андронов, В.А.Рождественская, В.А.Сикорскнй, М.П. Астафьева, С.В.Ежов, М-Г.Петрова, Б.Е. Карский, Г.В.Демура, Т.Ф.Щербакова, М-ИЛИимелевич, СЕ.Кургинян, В.А.Розанов Ю.Н.Сиротов, Л.В Любимова, В.С.Войтович, Л.И.Шестакова и др. Работы проводились в тесном контакте с сотрудниками СибГЕОХИ (Б-М.Шмакин, ЛХПожарицкая, ЗЛПетрова, М.ПХлебов, Л.Г.Кузнецова, Е.И. Воробьев и др.), ТУГРЭ (Р.Ф.Черкасов, А.И.Кукс, И.В.Быков), ВСЕГЕИ (В.В.Жданов,). Большую помощь в проведении работ оказали начальник Управления горных работ и геологической службы Министерства промышленности строительных материалов СССР АЛ.Куницыи, гл.геолог ГЛАВНЕМЕТАЛЛОРУД АЛКарамнов, ст. геолог ГЛАВНЕМЕТАЛЛОРУД А.Н.Качалов, гл.геолог Уксинской ГРП Карельской ГРЭ К.И.Степанов, начальник Алданской ГРЭ В.И.Антонов, гл.геофизик Алданской ГРЭ Ю.М. Савоськин, ст. геолог А ГРЭ А.И. Разумов, зам. председателя Карел геолкома Ю.А. Кореиысов. Ряд вопросов по теме автор обсуждал с И.Ф.Ромаяовичем, П.А.Игнатовым, В.И.Пахомовым, В.А. Утенковым, что позволило уточнить формулировки отдельных положений.

Автор выражает упомянутым ученым и коллегам свою искреннюю признательность.

Особая благодарность моему учителю, основоположнику современной методики крупномасштабного геологического картирования метаморфических комплексов Б.М. Роненсону.

Часть I. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ МЕТАМОРФОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

Исследованию закономерностей метаморфогенного оруденения посвящена обширная литература. Вопросы геологического строения метаморфических комплексов, история их развития, особенности концентрации полезных ископаемых, методика прогнозирования метаморфогенных месторождений рассмотрены в трудах Я.Н. Белевцева, В.В. Жданова, Д.С. Коржинского, Б.М. Роненсона, Н.Ф. Фроловой, Н.Г. Судовикова, А.А. Маракушева, Г. Шнейдерхена и многих других исследователей. Вместе с тем многие актуальные вопросы

формирования метаморфогенных месторождений остаются недостаточно изученными и, часто - дискуссионными, что сдерживает- разработку новой системы прогнозной оценки оруденения, отвечающей современным требованиям.

Решение теоретических задач (определение условий развития метаморфических комплексов и оруденения в них) и тесно связанных с ними практических вопросов прогнозирования и оценки метаморфогенных рудных тел и месторождений, их комплексного изучения и освоения стало возможным лишь на основе крупномасштабного геологического картирования по современной методике (Роненсон, 1972; Рокенсон и др., 1976 и др.) и специальных исследований типовых (эталонных) метаморфогенных рудных полей различных полезных ископаемых.

В качестве одного из эталонных объектов для разработки указанных теоретических и практических проблем выбран Центраяьно-Алданский горнопромышленный район в пределах Алданского кристаллического щита, где особенности рудообразования (на примере месторождений флогопита, графита, диопсидового и полевошпатового сырья) рассмотрены в комплексе пород, метаморфиэованных в условиях гранулитовой фации.

Вторым эталопным объектом исследований является метаморфический комплекс кристаллических сланцев и гнейсов Лахденпохского района Карелии (Сев. Лрипадожье) с условиями метаморфизма амфиболитовой фации. Благодаря открытию и оценке за последние 10-15 лет (в том числе - под руководством и с участием диссертанта) промышленных месторождений ряда полезных ископаемых, Лахденпохский район выдвигается в число перспективных минерально-сырьевых районов Карелии. В частности, месторождения барий-стронциевого натрово-глиноземнетого полевошпатового сырья и графита могут стать основной сырьевой базой этих полезных ископаемых в Европейской части России (Ройзенман, 1995, 1997, 1999). В районе также открыты и оценены 2 месторождения облицовочного камня и месторождение щебня (Ройзенман, Шестакова, 2000ф).

Третьим детально изученным эталонным объектом является Вороньетундровский комплекс кристаллических сланцев и гнейсов (Кольский полуостров) эпидот-амфибояитовой фации метаморфизма. В этом комплексе на базе крупномасштабной геологической съемки рудного поля и специальных исследований выявлены закономерности формирования и размещения жил комплексных редкомегальных пегматитов (с лиги««, рубидием, цезием, танталом, ниобием и бериллием). Для этих месторождений в качестве дополнительных полезных ископаемых диссертантом предложены кварцевое и полевошпатовое сырье, а также - вмещающие амфиболиты (Ройзенман, 1996). В Вороньетундровском рудном поле известны также месторождения рудного золота и молибдена, проявления шеелита.

I. Характеристика состава, строения и условий рудообразования в типовых (эталонных) метаморфических комплексах.

1.1. Центраяьно-Алданский горнопромышленный район.

Алданский щит является генотипом архейского комплекса гранулитовой фации метаморфизма. На примере Алданского щита разрабатывался ряд методов исследования метаморфических комплексов, в том числе - литологофациальный анализ (Фролова, Клсковкин, 1944), парагенегнчесхий анализ минеральных ассоциаций (Коржинский,1937), статистические методы классификации горных пород и литолого-стратиграфического расчленения кристаллических сланцев (Методы расчленения метаморфических комплексов, 1976) и другие методы.

Алданский горнопромышленный район в Южной Якутии является одним из богатейших минерально-сырьевых регионов России. В районе сосредоточены крупные месторождения флогопита, графита, полевошпатового сырья, диопсидового сырья, золота. . апатита, вермикулита, угля, железа, урана, горного хрусталя.

Центрально-Алданский метаморфический комплекс начал формироваться в глубоком архее. Изотопный возраст иеигрской серии датируется 3900-4000 млн. лет (Павловский,

1988), нимнырской свиты - 3300 млн. лет (Рудник и др., 1969). Для залегающей выше федоровской свиты возраст пока еще является дискуссионным (согласно данным Н.В. Волковой и C.B. Ьраядга, 1970, изотопный возраст федоровской свиты 2000 млн. лет, но ряд авторов считает этот возраст омоложенным).

Кристаллические сланцы и гнейсы Центрально-Алданского комплекса претерпели длительную и многоэтапную историю изменений в процессах регионального метасоматоза (магнезиальное сканирование, фельдшпатизацня и др.), палингенеза н интрузивного магматизма, а также - регрессивного (послсгранитного) метасоматоза. Согласно расчетам по методу фазового соответствия распределения компонентов между минералами (Метаморфический комплекс...,1975) я по данным термобарогеохимии (Ройзеиман и др., 1978) установлено, что в федоровской свите региональный метаморфизм происходил при температурах 820-660° и очень высоких концентрациях СОг в растворах —до 59 моль/кг HjO («сухие» условия метаморфизма); региональное скарнироваюте (с образованием преимущественно полосчатых флогопят-диопсидовых, паргасит-диопсидовых, шпинель-диопсидовых и скалолит-днопсидовых скарнов) и фельдшпатизация - при температурах 660480* и существенно более низких концентрациях СО» - 6-8 моль/кг Н20; регрессивный (послеграннтный) метасоматоз с образованием бедного, рассеянного оруденения - при температурах 480-320" и еще более низких концентрациях СОг (4-6 моль/кг НгО), а образование богатого флогошгтового, графитового и полевошпатового орудснснием - при температурах 320-140* и значительно более высоких концентрациях ССЬ - до 17 моль/кг HjO (Ройзеиман, 1990).

Развитие метаморфогенных месторождений Алдана происходило в течение 3-х основных тектонических этапов: I - линейной складчатости, П - поперечной складчатости, Ш — послескладчатого. Тектоническое развитие сопровождалось заложением и развитием разрывных структур, сменой в них условий сжатия и растяжения, что контролировало локализацию геологических тел (в том числе - рудных).

Флогопиговые мсстроджта* Ц. Алдана приурочены к двопсидовым крисгаллосланцам федоровской свиты (преимущественно - к "продуктивным" пачкам Шз и IV2). Основной геолого-структурный тип флогопитоносаых тел - участки пересечения пачек и пластов днопсидовых сланцев косо-секущими зонами диопсид-кали шпатовых сиенит-пегматитов и ортотектитов (Роненсон, Ройзенман,1970). Флогопитоиосиые зоны образовались в этих структурах на регрессивном этапе за счет метасоматического взаимодействия магнезиальных пород (диопсидовых кристаллосланцев и скарнов этапа ультраметаморфизма) и алюмосиликатных (пегматитовых) пород под воздействием постгранятных растворов. На ранней стадии этого метасоматоза (температуры декрепитации Тд= 480-320*) образовались преимущественно среднекрисгаллические флогопит-диопешювые породы с бедным флогопитовым орудснением. На второй стадии постмагматического метасоматоза (Тд»"320-140*) за счет переработки и перекристаллизации пород первой стадии сформировались крупнокристаллические флогопит-диопсидовые породы с промышленными содержаниями флогопита (Ройзенман и др.,1975).

Флогопитоносные зоны контролируются, главным обрезом, дисгармоничными - складками волочения (рис. 1), причем наблюдается определенная зависимость запасов флогопитовосиых зон от амплитуды рудоконтролирующих складок (рис.2). Мелкие флогопитоносные зовы (с запасами менее 5000 тонн) контролируются либо мелкими складками (с амплитудой менее 40 м), либо крупными складками (с амплитудой более 180 м). Самые крупные флогопитоносные зоны Алдана, с запасами более 20 000 тонн в каждой, приурочены к средним ("оптимальным") складкам с амплитудой 80-150 м (Ройзенман, 1970).

Несмотря на то, что флогопиговые месторождения Алдана разрабатываются с конца 40-х годов, только в начале 80-х годов установлено, что в пределах этих месторождений имеются еще два ценных полезных ископаемых: диопсидовое и полевошпатовое сырье (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема размещения промышленных рудных тел комплексного Южного месторождения (Алдан), образовавшегося на разных метаморфических и тектонических этапах: а) диопсидового сырья (этап регионального метаморфизма, I тектонический этап); б) полевошпатового сырья (этап ультраметаморфизма, П тектонический этап); в) флогопита (этап регрессивного метасоматоза, П тектонический этап). 1-2 - федоровская свита: 1 - диопсид-роговообманковые плагиосланды, 2 - диопсидовые кристаллосланцы; 3 - диопснд-калишпатовые сиенит-пегматиты; 4 - зона постгранитных флогопит-диопсидовых метасоматитов.

0»5-104'

\

О 40 80 ПО 160 200 Н м :г -э а ж?»т> а> -<0 с

Рис. 2. Зависимость запасов флогопитоносных зон (О) от амплитуды дисгармоничных складок (Н) на Алданских месторождениях: 1 - Южное, 2 - Федоровское, 3 - Озерное, 4 - Бурдыхлайское, 5 - Безымянное, 6 - Белибердинское, 7 - Северное, 8 - Таборное, 9 - Леглиерское. 10 - Верхне-Эмельджакское. 11 - Поисковое.

Диопсидовос сырье, разведанное по инициативе Л И. к'арампова. представляет новый (в мировой практике) вид сырья, который может использоваться для производств электро- и радиокерамики, каменного литья, минеральной ваты, связки абразивного инструмента и других изделий. Наиболее богатые (мономинеральные) днопсидовые породы (диопсидовые кристаллосланцы) образовались на этапе регионального метаморфизма. На этапах регионального метасоматоза и постгранитного метасоматоза происходило последовательное разубохиванне диопсидовых пород за счет образования в них флогопита, паргасита и др. минералов. Содержание диопсида в этих породах составляет 60-90%.

Полевошпатовое сырье изучено и разведано по рекомендациям диссертанта (Ройзенман, 1980). Наиболее крупные и богатые полевошпатовые тела открыты и разведаны на месторождении Безымянном, где по 17-ти телам подсчитаны запасы по категориям В+Сг. 1.6 млн. тонн полевошпатовых пород со средними содержаниями полевого шпата 80-90% и 6 млн. тонн лейкократовых кварц-полевошпатовых пород. Месторождение Безымянное является- крупнейшим в России месторождением наиболее ценных - калиевых и высококалиевых полевошпатовых пород для изделий тонкой керамики. Для обогащения этих пород разработана простая и дешевая схема (авггорское свидетельство N 1364615 от 8.09.1987 г., авторы Ф.М. Ройзенман, BJ1. Тарасов и др.). Полученные полевошпатовые концентраты полностью соответствуют требованиям ГОСТ 7030-84 на сырье для изделий тонкой керамики. Из полученных полевошпатовых концентратов изготовлены опытные образцы фарфора, которые соответствуют I сорту.

Полевошпатовые тела Безымянного месторождения представляют собой поперечно-секущие сиенит-пегматитовые жилы в диопсидовых породах. Размеры сиенит-пегматитовых жил ограничены размерами вмещающих диопсидовых тел и составляют: в длину - до 180 м, по мощности - до 50 м, по вертикали - до 100 м. Кварц-полевошпатовые тела представлены поперечно-секущими жилами гранитных пегматитов и косо-секущими телами лейкократовых гранитов.

На других флогопитовых месторождениях Алдана промышленный интерес могут представлять кососекущие жилы пегматитов (см. рис. 1).

Графитовые месторождения Алдана приурочены к пачкам графитовых плагиогнейсов в верхней части нимнырской свиты. Отдельные разновидности графитовых гнейсов содержат графит в количестве 1-4% и представляют бедные графитовые руды. На этапе регионального метаморфизма сформировались также рядовые руды - графитовые кварциты (6-8% графита).

На этапе регионального метасоматоза (стадия ппагшшигматизтрт) происходила перекристаллизация гнейсов с образованием рядовых (полосчатых) руд (2-8% графита) и линзовидно-полосчатых богатых руд (содержания графита 8-18%).

Наиболее богатые графитовые руды с содержаниями графита выше 18%, имеющие массивную текстуру, сформировались на этапе регрессивного (послегранитного) метасоматоза. Эти руды не имеют аналогов на других стратиформных графитовых месторождениях мира.

Согласно данным газового анализа газово-жидких включений региональный метаморфизм гранулитовой фации с образованием графитовых плагиогнейсов происходил при температурах 880-700*С и в существенно водао-углекислотной среде при высоких концентрациях CCh -17.0-19.4 моль/кг НгО. В графитах из гнейсов изотопный коэффициент углерода (q,3C) варьирует от - 24,7 до - 26,4 VM (Ройзенман, 1997). Согласно литературным материалам (Галимов, 1972) данный уровень изотопного коэффициента соответствует таковому в углях, что свидетельствует об органогенном происхождении углерода графита. Этот вывод подтверждается многочисленными находками различных микроорганизмов в графитовых гнейсах Алдана (Кошевой. Ройзенман, 1989).

Плагиомигматизация графитовых гнейсов, с образованием полосчатых и линзовидно-полосчатых графитовых руд происходила при температурах 700-600" и низких

концентрациях СО: (2-5 моль/кг 1ЬО). При этом отмечается изотоиное утяжеление у! лерода графита ( ч"С = - 21,3 - 24,3 7,„).

Для стадии ппагиомикроклиновой мигматизации, которая происходила при температурах 600-480° и концентрациях СОз 3-7 моль/кг Н20, характерно резкое изотопное утяжеление углерода графита - до ч'3С = -15,6 - 17,6 . Показательно, что такой же изотопный состав имеет углерод графита наиболее богатых - массивных руд: ц13С = - 15,8 - 18,1 7« (Ройзенман, 1997).

В богатых массивных графитовых рудах отмечаются высокие концентрации СО? на этапе регрессивного метасоматоза, где фиксируются две стадии газовыделения: а) при 480320" (с максимумом при 380° с концентрацией СОг до 10,2 моль/кг НгО); б) при 320-140" (с максимумом при 180* и с очень высокой концентрацией СОз - до 40 моль/кг НгО - такая концентрация СОг может быть только в газовой фазе).

По степени совершенства кристаллической структуры графиты из массивных руд Алдана превосходят графиты других месторождений мира, в том числе - наиболее высококачественные Цейлонские графиты (Ройзенман, 1997).

Основной рудоконтролирующей структурой месторождения Чебере является лежачая изоклинальная складка с увеличенной мощностью графитовых руд в ядре складки.

В целом, Алданские графитовые месторождения представляют крупнейший в России графитоносный район с запасами и ресурсами графита более 7 млн. тонн. При этом Центральная графитоносная зона месторождения Чебере с запасами 1,5 млн. тонн при уникально, высоком содержании графита-27% не имеет аналогов в мире.

Графитовые месторождения Алдана характеризуются комплексностью. Так, на Надеждинском месторождении по рекомендации диссертанта (Ройзенман и др., 1981ф) разведана крупная (длиной 1400 м, мощностью 50 м и глубиной 100 м) жила калиевого кварц-полевошпатового сырья, косо пересекающая графитоносную золу. По запасам полевошпатового сырья (10.6 млн. тонн) эта жила представляет крупнейшее в России месторождение сырья для изделий тонкой керамики. В целом, наличие в контурах будущего графитового карьера указанной кварц-полевошпатовой жилы в 2 раза увеличивает экономическую эффективность освоения месторождения.

1.2. Метаморфический комплекс Лахденпохского района Карелии <Северо-Западное ПрияадожьеХ

Несмотря на более, чем 100-летние исследования и поисковые работы финских и советских геологов, территория Лахденпохского района до последнего времени оставалась "белым пятном" на карте полезных ископаемых. Вместе с тем в связи открытием за последние 10-15 лет промышленных месторождений графита, полевошпатового сырья, облицовочного камня, щебня и кирпичных глин этот район выдвигается в число перспективных минерально-сырьевых районов Карелии.

Докембрийские породы представлены в районе двумя комплексами, метаморфизироваными в условиях амфиболитовой фации. Нижний (архейский комплекс) выходит в ядрах антиклинальных структур (овалы и др.) и сложен, как правило, сильно мигматизированными существенно биотитовыми плагиогнейсами, гнейсо-гранитами, гнейсо-гранодиоритами, габбро-амфиболитами, кварцитовидиыми гнейсами. Верхний комплекс (нижне- среднепротерозойскай) занимает пространство между архейскими ядрами и представлен двумя свитами. Нижняя - питкярантская свита сложена биотитовыми, гранат-биотнтовыми и графит-биотитовыми плагиогнейсами (местами - с промышленными содержаниями графита), а также - амфиболитами с прослоями мраморов и кварцитов. Залегающая выше ладожская серия представлена преимущественно гранат-биотитовыми плагиогнейсами с прослоями кварцито-гнейсов.

Толща докембрийских кристаллических сланцев прорвана интрузиями граносиенитов, диорит-сиенитов, грано диоритов, диоритов, габбро-сиенитов, габбро-норитов ц пироксенитов.

Кристаллические сланцы и гнейсы подверглись процессам грститишции. а 1акже -оазификации (с образованием гранат-роговообманковых. плагиоклаз-диопендовых и других бщификатов).

В Лахденпохском районе под руководством диссертанта открыты и оценены промышленные участки графита, полевошпатового сырья, облицовочного камня я щебня.

Графитовое оруденеиие. Кроме известного участка № 3 Ихальского месторождения, на котором Уксинской партией оценены запасы графита 2.5 млн. тонн (при среднем его содержании 3.7%), сотрудниками МГРИ с использованием нового (запатентованного) метода оценки содержаний графита в недрах (метод электроанизотропии) проведена оценка еще двух участков (NN 5 и 7), по которым подсчитаны прогнозные запасы в сумме 3 млн. тонн при среднем содержании графита 3,5% (Ройзеиман, 1996). Таким образом, Лахденпохский граф ито косный район с высококачественным чешуйчатым графитом по своим масштабам и содержаниям графита уступает в России только Центрально-Алданскому району, но отличается от последнего более выгодным географическим положением. Ихальское месторождение графита (участки №№ 3,5,7) по запасам и ресурсам является вторым в Европе (после Завальевского месторождения на Украине).

Месторождение_кррИИт-ронни^_содержащего_нвтррвр-гдавдземистого

роленрщпаторргр сырья (циинтоев-шгавдпгитовмх сиешггов) РаЕздмяв-?! открытое диссертантом в 1991 году, относится к наиболее редкому промышленному типу (в мире существует лишь два предприятия, выпускающих высококачественные полевошпатовые концентраты данного типа - в Канапе и в Норвегии). Полевошпатовые концентраты месторождения Райвимяки-З, полученные в результате лабораторных технологических испытаний 11-ти проб, отобранных равномерно по длине полевошпатовых тел, имеют следующий средний состав (мас.%): SiCfe - 63.5, А1203 - 20.2, FejCb- 0.1, СаО - 0.74, MgO -0.22, Na20 - 7.6, KjO - 5.6, ВаО - 0.17, SrO - 0.47. Этот концентрат соответствует по составу марке НПШС-0,3-21 ГОСТ-13451-77, но отличается от нормативов этого стандарта (в лучшую сторону) значительно более низким содержанием железа (0.1% против 0.3% по указанному ГОСТу) и по этому показателю не имеет аналогов в России. По составу полевошпатовый концентрат Райвимяки-З является средним между канадским и норвежским концентратами и соответствует европейским стандартам на полевошпатовые концентраты для производства вакуумного стекла для телевизионных трубок, низкотемпературного фарфора, автомобильного стекла и др. изделий (Ройзеиман, 1999). Существенным преимуществом полевошпатовых концентратов Райвимяки-З перед канадским и норвежским концентратами является присутствие значительной примеси бария и стронция - веществ, которые добавляют в стекольную шихту для задержки рентгеновского излучения (на эту особенность полевошпатовых пород массива Райвимяки ранее обратил внимание P.A. Хазов, 1984).

В результате детальной reo лого-геофизической съемки на участке Райвимяки-З откартированы (и прослежены до глубины 40 м) 2 полевошпатовых тела длиной более 300 м и мощностью по 20 м. Суммарные прогнозные запасы этих двух тел составляют 2 млн. тонн при среднем содержании полевого шпата 85%. Еще три полевошпатовых тела, откартироваяные и прослеженные на глубину геофизикой и заверенные отдельными канавами, имеют прогнозные запасы полевошпатовых пород более 1Д млн. тони (Ройзеиман, 1999).

Учитывая выгодное географическое положение, значительные запасы, высокие содержания полевого шпата, высокий выход полевого шпата в концентрат (72%), примесь бария и стронция, можно констатировать, что месторождение Райвимяки-З представляет перспективный объект (европейского уровня) для производства дефицитных барий-стронций-натрово-глиноземистых полевошпатовых концентратов. От единственного разрабатываемого в Европе месторождения высококачественного полевошпатового сырья данного типа (месторождение Лиллебукт на о. Схернье близ мыса Норд-Кап в Баренцевом

море, разрабатываемое подземным способом) месторождение Райвимяки-3 выгодно отличается тем, что может разрабатываться открытым способом.

Еще одним важным преимуществом месторождения РаЙвимяки-3 является его комплексность, так как между полевошпатовыми жилами залегают сопоставимые с ними по масштабам тела графитовых гнейсов и руд. Только на данном месторождении впервые в Европе обнаружены богатые массивные графитовые руды (Алданского типа) с содержаниями высококачественного чешуйчатого графита до 15%. Согласно оценке методом электроанизотропии среднее содержание графита на месторождении Райвимши-3 составляет 3.5%, а прогнозные запасы графита -110 ООО тонн (Ройзенман, 1999).

В Райвимякском интрузивном массиве основных-щелочных пород Уксинской партией проведена оценка участка Райвимяки-2, на котором установлены полевошпатовые породы, пригодные в качестве сырья для производства рядового стекла - тарного и оконного. Полевошпатовые концентраты участка Райвимяки-2 характеризуются более высокими содержаниями Ре203 - 0.2% и КгО - 5.9-9.0%, при пониженных содержаниях НагО - 4.8-6.7% (Торицын и др., 2002ф), по сравнению с месторождением Райвимяки-3.

Облицовочный (блочный) камень. В результате поисковых и разведочных работ ЗАО ТЕРВАЯРВИ в Лахденпохском районе открыты и оценены первые два месторождения блочного камня - Райвимяки-1 и Лакеваара-1 . Общие запасы этих месторождений составляют 0.3 млн.м (Ройзенман, Шесгакова, 2000ф).

При производстве геологоразведочных работ впервые применена принципиально новая методика оценки процента выхода блоков из массива (патент РФ № 2184848 от 10.07.2002 г., авторы Ройзенман Ф.М., Шесгакова Л.И.), позволяющая в 3-4 роза повысить достоверность оценки этого важнейшего для облицовочного камня промышленного параметра и тем самым существенно увеличить эффективность геологоразведочных работ.

На указанных месторождениях могут добываться 5 декоративных разновидностей камня: бежевые и темно-бежевые сиениты; черно-серые габбро-диабазы; розовые и красно-розовые гранты. Для оцененных участков характерен высокий расчетный выход блоков -37-57% (относительная ошибка в определении выхода блоков - до 15%).

Лицензии на разработку месторождений Райвимяки-1 и Лажеваара-1 получены ЗАО ТЕРВАЯРВИ. Добыча блоков сиенита в настоящее время проводится на месторождении Райвимяки-1.

1.3. Метаморфический комплекс Вороньегттдровского рудного поля (Кольский полуостров).

В районе Вороньих тундр в результате геологического картирования рудного поля и промышленных участков удалось впервые расшифровать сложную внутреннюю тектоническую структуру толщи амфиболитов, вмещающих жилы редкометальиых пегматитов, а также установить закономерности размещения жил редкометальиых пегматитов, разработать для них комплекс поисково-оценочных критериев. На этой основе даны конкретные рекомендации по поискам и разведке новых промышленных жил комплексных редкометальиых пегматитов (Ройзенман, 1996).

Толща докембрийскях пород района Вороньих тундр представлена двумя комплексами. Нижний комплекс - мигматит-граяиты основания с редкими реликтами кристаллических сланцев гранулиговой фации (пшерстен-диопсид-роговообмаижовые шшгаосланцы и др.). Возраст комплекса основания 3700-2900 млн. лет.

Верхний (собственно Вороньегундровский) комплекс образует узкую (шириной до 10 км) линейную грабен-синклиналь в комплексе основания. Породы Вороньетундровского комплекса, метаморфиэованного в условиях эпидот-аыфиболитовой фации, слагают 4 свиты: а) лявозерская свита - гранат-биотитовые и биотитовые плагиогнейсы с прослоями ставролит- и андалузитсодержащих гнейсов; б) полмостуняровская свита амфиболитов; в) вороньетундровская свита биотиговых и биотит-амфиболовых лептитов с прослоями амфиболитов; г) червуртская свита граиат-биотитовых, ставролит-биотитовых и андалузит-биотитовых плагиосланцев с прослоями кианитсодержащих сланцев.

Температура регионального метаморфизма в данном комплексе составляет 550° (Андронов, Рождественская, Ройзенман, 1976).

В Вороньетундровском комплексе кристаллических сланцев и гнейсов залегают малые интрузии метагаббро, метапироксеиитов, метаперидотитов, кварцевых порфиров, лейкократовых гранитов, а также - жилы пегматитов, в том числе редкометальных.

В районе Вороньих тундр в результате крупномасштабного геологического картирования впервые выделена своеобразная формация региональных метаеоматитов, развивающихся по сланцам и гнейсам (Ройзенман, Рождественская, 1976). В районе откартировано 9 зон региональных метасомататов шириной 200-900 м и длиной более 1S км, косо пересекающих свиты кристаллических сланцев и гнейсов. Установлено, что региональные метасоматиты развивались в 3 стадии (базификатную, щелочную и кислотную) и что состав метаеоматитов, креме стадийности, сильно зависит от состава замещаемых метаморфических пород. В результате выделены гранат-роговообманковые (с магнетитом), гранат-жедрнтовые (с сульфидами), биотитовые, плагиоклаз-диопсидовые, магнетит-кварцевые (полосчатые), кальцит-плагиоклаз-диопсидовые, кварц-мусковитовые, хлорнт-актинолитовые и другие разновидности региональных метаеоматитов. Характерной отличительной особенностью региональных метаеоматитов Воронъетундровского рудного поля является отчетливое преобладание среди них базификатов (80% от общего объема метаеоматитов). Температура формирования региональных метаеоматитов (650е) на 100° выше, чем при региональном метаморфизме (Андронов, Рождественская, Ройзенман, 1976).

В районе Вороньих тундр находятся жилы редкометальных пегматитов (генетически связанные с малыми интрузиями лейкократовых турмалиновых гранитов), в том числе -крупнейшее в СССР месторождение поллуцитоносных пегматитов Васин-мыльк с литием, рубидием, цезием, танталом, ниобием, бериллием. Жила Васии-Мыльк имеет пологое залегание в амфиболитах, как и все другие жилы комплексных редкометальных пегматитов мира (Солодов, 1971). В результате геологической съемки и документации обнажений установлено, что пологие разрывные структуры закономерно приурочены к веерообразным антиклиналям и образуют две сопряженные системы, симметричные относительно осевых поверхностей этих складок (рис. 3, 4). При этом на участке "пережима" антиклинали эти системы сходятся углом вниз, а в замковой части складки - углом вверх (рис. 4). К первому варианту структурного контроля относится жила Васии-Мыльк, ко второму варианту -крупнейшая в мире поллуцитоносная жила Бериик-Лейк в Канаде.

В результате целенаправленного опробования откартированных зон биотнговых региональных метаеоматитов в замке веерообразной антиклинали на г. Шлиховой выявлена крупная (площадью 1000 м х 400 м) геохимическая аномалия редких щелочных металлов (в частности, содержания цезия в ней составляют от 0.01% до 0.10%) с существенно цезиевой специализаций, характерной для комплексных редкометальных пегматитов (см. рис. 3). На этом основании на участке г. Шлиховой прогнозируется крупная жила комплексных редкометальных пегматитов, близкая по масштабам к жиле Берннк-Лейк (Ройзенман, 1996).

Открытие и исследование региональных метаеоматитов позволило по-новому подойти к металлогенической оцевке Воронъетундровского рудного поля. Так, установлено, что биотитовые метасоматиты обогащены редкими щелочами, магнетит-кварцевые метасоматиты ("железистые кварциты") представляют руду на железо, в кальцит-платно клаз-диопсидовых метасоматятах присутствует шеелит, в кварц-мусковитовых метасоматитах содержатся промышленные концентрации молибдена, к зонам метаеоматитов на Оленьем хребте пространственно приурочено золоторудное месторождение (Ройзенман и др., 1977).

Кроме известных полезных ископаемых, в данном районе диссертантом предложены в качестве новых перспективных видов кварцевое и полевошпатовое сырье, а также -амфиболиты (Ройзенман и др., 1996). Кварцевое сырье может разрабатываться как в пегматитах (кварцевая зона), так н в многочисленных кварцевых жилах в амфиболитах месторождения Васии-Мыльк (среди этих жил имеются весьма крупные). Сами вмещающие амфиболиты представляют ценное сырье для производства минеральной ваты, каменного

.•ш■ ья. облицовочного камня п лр>'1 и\ пис.шп (РоГпопман и др.. 1985) Таким пораюч. например, месторождение Васип-Мы.'п.к' может рассматриваться как комплексное.

Рис. 3. Схема размещения промышленных рудных тел комплексного месторождения Васин-Мыльк (Воронья тундра), образовавшихся на разных метаморфических и тектонических (ТЭ) этапах: а) амфиболитов (этап регионального метаморфизма, Г ТЭ);

б) полевошпатового сырья (этап регионального метасоматоза-ультраметаморфизма, П ТЭ);

в) кварцевого сырья в пегматитах (этап регионального метасоматоза-ультраметаморфизма, II ТЭ); г) редких металлов: лития, рубидия, цезия, тантала, ниобия, бериллия (этап регрессивного метасоматоза, Ш ТЭ); д) кварцевого сырья - кварцевые жилы в амфиболитах (этап регрессивного метасоматоза, Ш ТЭ). 1 - амфиболиты, 2 - маркирующая пачка куммивгтошпювых амфиболитов, 3 - зоны региональных биотитовых метасомагатов, 4 -пегмагоидвая зона пегматитовой жилы, 5 - микроклиновая зона пегматита, 6 - кварцевое сырье: а - зона в пегматитах, б - жилы в амфиболитах. 7 - редкометальная зона пегматита,

8 - зоны кзтаклззитов, 9 - зоны ыилошггов. 10 - точки отбора геохимических проб и результаты анализов: в числителе - содержания СзгО (%), в знаменателе - «коэффициент цезиевосоиости». 11 - прогнозная зона поисков комплексных редкометальяых пегматитов на г. Шлиховой. ,.. , ^

Рис. 4. Закономерности размещения пологих разрывов в веерообразных антиклиналях. А - зарисовка обнажения (сопряженные системы пологих трещин в верхней и нижней частях антиклинали): 1 - амфиболит, 2 - лептиг, 3 - трещины; Б - геологический разрез через жилу комплексных редкометальных пегматитов Васин-Мылыс (сопряженные системы пологих разрывов в нижней части антиклинали): 1 - роговообманковые амфиболиты верхней пачки, 2 - куммингтонит-роговообманковые амфиболиты средней (маркирующей) пачки, 3 -роговообманковые амфиболиты нижней пачки, 4 - редкометальный пегматит, 5 -поллуцитовая зона в пегмагпгТе, б - кварцевые жилы, 7 - диабазы, 8 - тектонические разрывы, 9 - границы эродированной части.

Вороньетундровский комплекс представляет редкий случай совпадения изотопных возрастов, измеренных резными методами: регионального метаморфизма - 2900-2800 млн. лет, регионального метасоматоза - 2800-2700 млн. лет, гранитов и редкометальных пегматитов - 2700-2600 млн. лет, богатой редкометальной минерализации в пегматитах -2550 млн. лет (Гавриленко и др., 1974; Пушкарев и др., 1978 и др.).

2. Закономерности образования и размещения метаморфогенных месторождений.

Детальное геологическое картирование и комплексное исследование эталонных метаморфогенных месторождений позволили выявить некоторые общие закономерности их формирования и развития в них оруденения.

2.1 Место промышленного рудообразованш в метаморфическом цикле.

Развитие метаморфических комплексов отличалось значительной сложностью и длительностью. Но этой причине установление закономерностей формирования метаморфических комплексов и орудеиения в них связано с определенными трудностями. В связи с этим, многие вопросы метаморфогенного рудообразования остаются дискуссионными. Согласно распространенной теоретической и методической точке зрения (Салье, 197S; Соколов, 1970 и др.), промышленное рудообразование происходило, главным образом, на этапе регрессивного метаморфизма. Вместе с тем, Я.Н. Бслевцев (1979) считает, что существенная часть рудного вещества отложилась в осадочно-вулканогенных комплексах, при региональном метаморфизме произошла смена парагеиетических ассоциаций рудных минералов, а в последующих процессах ультраметаморфизма и послегранитного метасоматоза рудные минералы могли переотлагаться. В.В. Жданов (Жданов, Малкова, 1974) ведущую роль в метаморфогенном рудообразования отводит процессам регионального метасоматоза. Неоднозначно также оценивается приуроченность промышленного орудеяения к различным фациям метаморфизма. Так, по мнению АН. Белевцева, "подавляющее большинство всех рудных месторождений размещается среди метаморфических пород зеленосланцевой и в меньшей мере амфиболита вой фаций метаморфизма; значительно реже они встречаются среди пород дозеленосланцевой и гранулитовой фаций метаморфизма, а также в полях развития гранитоидов" (Бслевцев, 1979, стр. 259).

Полученные диссертантом данные позволяют по новому сформулировать закономерности образования метаморфогенных месторождений и установить, что промышленное рудообразование происходило на всех этапах метаморфического цикла.

Так, в охарактеризованных выше типовых метаморфических комплексах гранулитовой, амфиболию вой и эпидот-амфиболитовой фаций на этапе регионального метаморфизма образовались наиболее богатые месторождения диопсидового сырья, месторождения рядовых графитовых руд, амфиболитов; на этапе регионального метасоматоза -ультраметаморфизма - средние и богатые графитовые руды, средние диопсидовые руды, "железистые кварциты", богатое полевошпатовое сырье (калиевое и натрово-глиноземистое), бедные редкометальные руды, месторождения облицовочного камня и щебня; на этапе регрессивного метасоматоза - бедное диопсидовое сырье, богатые графитовые, флогопитовые и редкометальные руды. Даже в одном комплексе один и тот же этап метаморфического цикла может иметь принципиально различное значение для разных полезных ископаемых. Так, в процессах регионального метасоматоза в Алданском комплексе происходило формирование флогопит-диопсидовых скарнов, представляющих исходный материал для образования крупнокристаллических флогопитоносиых метасоматитов на последующем послегранитном этапе (руиоподготовка'). Параллельно с этим образовались средние (полосчатые) и богатые (линэовидно-полосчатые) графитовые руды (рудообразованиеЧ и происходило обеднение диопсидовых руд в связи с замещением частя диопсида другими минералами - флогопитом, паргаситом, скаполитом, шпинелью (рудоразрушевие).

На основе выявленных закономерных связей орудеиения с определенными этапами развития метаморфических комплексов для изученных рудных районов составлены промышленно-i енетическяе классификации месторождений. В качестве примера в таблице 1 приведена Промышленно-генетическая классификация неметаллических полезных ископаемых в Центрально-Алданском горнопромышленном районе. В этой классификации зафиксирована приуроченность флогогогговых, графитовых, диопсидовых и полевошпатовых руд к определенным этапам метаморфического цикла (при этом все этапы являются рудообразующими), приведены содержания полезных ископаемых на каждом этапе, а в таблице 2 указаны условия их образования (температурный режим и концентрация

COj).

Таблица 1. Г

Промышленно-генстическая классификация неметаллического сырья в Центрально-Алданском районе

Полешые ископаемые Этапы метаморфического цикла и генетические типы орудеиеиня

Региональный метаморфизм Ультраметаморфизм Региональное скарнирование Улмраметаморфнзм Мигматизация, гранитизация Регрессивный метасоматоз

I стадия 11 стадия

I II III I 11 III I II III 1 II 111 1 11 111

Флогопит WO Ди+ Фл сз-п 5 НЮ Ди+Фл КЗ-М 5-100 Ди+ фл ПС-М 100-IS00

Днолсидовое сырье Ди±Шп мз-м 95100 Дн+Шп Дн+Прг Дн+Фл Дн+Ск сз-п 60-85 Н/О Ди+Шп Дн+Прг Ди+Фл Ди+Ск кз-м 60-70 Ди+ Фл ГК-М 40-711 '

Полевошпатовое сырья WO Кш+Пл+К»+ Ц мз-п 20-30 Кш+Пл+Кв+ Ц Кш+Ди сз-м КЗ-М 30-50 60-90 Кш+Ди кз-м 70-90 Кш+ Ди кз-м 80-90

Графит Пл+Ка+ Гф+Пи+ Би+Гр Кв+Гф мз-с мз-п 1-3 6-8 Пл+Ка+ Пи+Би+ Гф+Гр Кв+Гф сз-п сз-л 2-» 8-18 2-4 Ка+Кш+Пл^ Гф Ка+Гф кз-м кэ-м 1-3 1-3 Кв+Пл+ Гф с-зм 18-35 Ка+Гф СЗ-М 35-55

Примечание. I - III - характеристика руд: I - минеральный парагенезис, II - структура и текстура, III - содержание полезного ископаемого (флогопита - в кг/куб.м, остальных - в процентах); минералы: Кв-кварц, Пл-плагиоклаз, Кш- кали-натровый полевой шпат, Ди-диопсид, Пи-пироксен, Фл-флогопит, Шп-шпинель, Прг-паргасит, Ск-скаполит, Гф-графит, Би-биотит, Гр-гранат, Ц-цветной минерал; структуры: МЗ -мелкозернистые, СЗ - среднезернистые, КЗ - крупнозернистые, ГК - гигантокристаллические; текстуры: М - массивная, П - полосчатая, Л -линзовидно-полосчатая. Н/О - полезное ископаемое не образовывалось.

Полезные Ископаемые Этапы метаморфического и дала

Региональный метаморфичзм Ультраметаморфизм Региональное скарнирование Ультраметаморфизм Мигматизация, гранитизация РепксснвныИ метасоматоз

[ стадий II стадия

Тд си. Тд С"*, Тд С"*: Тд Ci Тд С1"

Диолсидоа сырье + Флогопит 820-640 59.0 640-480 4.1 720-600 1 8 480-320 1.2 320-140 13 8

Полевошпат Сырье Н/О 660-500 2.1 750-550 24 550-320 64 320-140 13 3

Графит 880-720 | 13 8 720-520 3.4 760-660 28 550-360 5.1 360-120 22 5

Первое защищаемое положение.

Метаморфогенное рудообразование происходило на всех этапах метаморфического цикла: регионального метаморфизма, регионального метасоматоза - ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза, причем один этап мог являться рудоподготавливающим для одного полезного ископаемого, рудообразующым для второго и рудоразрушакщим для третьего. Закономерная приуроченность различных полезных ископаемых к определенным этапам метаморфического цикла, выраженная в виде их промыииенно-генетических классификаций, может служить основой для прогнозирования метаморфогенного оруденения.

2.2. Связь промышленного тдообоазования с закономерностями тектонического развития метаморфических комплексов.

В типовых метаморфических комплексах выявлены вполне определенные закономерности тектонического развития в течение 3-х основных этапов: а) линейной складчатости; б) поперечной складчатости; в) послесюидчатого. При переходе от одного этапа к следующему меняется план тектонических деформаций и, в соответствии с этим, отмечается закономерная смена (во времени и пространстве) обстаиовок сжатия и растяжения, которые регулируют локализацию я специфику размещения геологических тел, в том числе-рудных (Ройзеяман, 2001-1,2001-2).

Исследования тектонического развития метаморфогенных месторождений проведены диссертантом по методике Б.М. Роненсона(1960). Ее особенностью является то, что в качестве элементов залегания разрывных структур приняты контакты геологических тел, представляющие древние разрывные структуры, относительный возраст которых устанавливается при геологическом картировании. Примеры таких статистических диаграмм контактов геологических тел для Вороньетундровского рудного тюля приведены на рис.5.

На раннем тектоническом этапе (этап I - линейная складчатость) после стадии пластической деформация, на стадии хрупкой деформации формировались две сопряженные системы косо-сосущих (по отношению к осям линейной складчатости) разрывов, симметричных относительно осевых плоскостей линейных складок. При этом ось максимального перемещения масс (ось "а" эллипсоида деформаций) направлена вверх, ось сжатия (ось "с") - перпендикулярно осевой поверхности линейной складки и нейтральная ось ("в") - вдоль оси складки (рис. ба). На этом этапе вдоль косо-секущих соскладчатых разрывов в Вороньетундровском комплексе сформировались зоны региональных метасоматитов, для- которых благоприятны явления сжатия: существенно амфиболовых, пироксеновых, биотитовых, гранатовых базификатов; в Алданском комплексе образовались зоны ранних скарнов базификатного типа (в том числе - среднекристаллических флогопит-диопсидовых пород), а также - формирующиеся за счет перекристаллизации и обогащения графитовых гнейсов полосчатые и линэовидно-подосчатые графитовые руды.

На этапе П (поперечной складчатости, сменяющей линейную складчатость), происходило формирование поперечных (по отношению к осям линейных складок) открытых складок с пологими крыльями. Развитие поперечной складчатости завершалось заложением двух сопряженных систем поперечно-секущих разрывов, симметричных относительно осевых плоскостей поперечных складок. На данном этапе ось "а" эллипсоида деформаций продолжает оставаться ориентированной вверх, а оси "в" и "с" как бы меняются местами, т. е. происходит поворот эллипсоида деформаций на 90* вокруг оси «а», по сравнению с этапом линейной складчатости (рте. 66). При этом косо-секущие соскладчатые разрывы предыдущего этапа попадают в квадрант растяжения и становятся вместилищами существенно кварц-полевошпатовых и других пород, для которых благоприятны условия растяжения. На флогопитовых месторождениях на этапе поперечной складчатости в косо-секущих зонах разрывов образуются жилы двопсид-калишпатовых пегматитов, а также зоны сетчатой инъекции пегматитов и орготеггитов. На этом же тектоническом этапе под воздействием послегранитных растворов в результате метасоматических реакций между пегматитами и диопсидовыми кристаллослаяцами в зонах сетчатых инъекций формировались крупнокристаллические флогопит-диопсидовые породы с промышленными

кристаллами флогопита. В Вороньетундровском рудном поле на данном этапе сформировалось большинство пегматитовых жил (преимущественно - безрудных, реже - с бедным орудененнем), представляющих интерес в качестве источников калиевого кварц-полевошпатового сырья. На этом же этапе формировались две сопряженные системы поперечно-секущих взбросов, в которых (в условиях сжатия) образовались поздние базификатные зоны (на Алдане это флогопит-диопсидовые лестничные жилы).

Рис. 5. Статистические диаграммы тектонических контактов на Вороньетундровском рудном поле; А - сводная диаграмма, 1850 замеров контактов;

1 - б - количество замеров 1 - 0-1%; 2 -1-2%; 3 - 2-3%; 4 - 3-4%; 5 - 4-5%; 6 - 5-6%; 7 -6-10%; Б-диаграмма контактов пегматитовых жил, 910 замеров контактов; 1 - 6 - количество замеров: 1 - 0-1%; 2 -1-2%; 3 - 2-3%; 4 - 3-4%; 5 - 4-5%; 6-5-6%.

Рис. 6. Планы тектонических деформаций в процессе развития структуры Вороньетундровского рудного поля; А - этап I (линейной складчатости); Б - этап II (поперечной складчатости); В - этап Ш (послескладчатый); Г - сводная диаграмма осей деформаций; 1-2 - сопряженные плоскости тектонических разрывов.

Ha jmane HI (послескладчатоц) осуществляется ооратпый поворот эчлипсоида деформаций ыа 90° вокруг оси «а» и план деформаций возвращается к гаковому на этапе I (линейной складчатости): ось "а" - вверх, ось "в" - вдоль оси линейной складки, ось "с" -поперек осевой поверхности линейной складки (рис. 6в). При этом в квадрант растяжения попадают поперечно-секущие разрывы предыдущего этапа и вдоль них формируются тела гранитоидов (на Алдане - поперечные жилы аляскитовых гранитов и пегматитов, а также -флогоиит-диопсидовые метасоматические жилы Слюдянского типа; в Вороньетундровском комплексе - лестничные пегматитовые жилы хр. Оленьего). Параллельно возобновляются сколовые подвижки по косо-секущим разрывам. В связи с этим, в частности, происходили дробление и деформация крупных кристаллов флогопита в промышленных флогопитоносных зонах и ухудшение качества флогопита.

Кроме охарактеризованных выше наиболее общих закономерностей текгоничесхого развития метаморфических комплексов, существовали я некоторые специфические условия развития тектонических структур. Так, очень важные для локализации рудных тел многих полезных ископаемых крупные пологие структуры растяжения могли формироваться в специфических тектонических структурах, например, в полостях отслоения в замках складок при сочетании определенных лито логических типов горных пород, например, мраморов с кристаллическими сланцами (седловидные залежи флогопита и др.) или в пологих разрывах веерообразных антиклиналей (жилы комплексных редкометальных пегматитов и др.). При этом пологие структуры, в общем случае, всегда бывают в условиях растяжения, так как ось наибольшего перемещения масс (ось "а") на всех 3-х этапах тектонических деформаций направлена вверх (рис. 6г).

Второе защищаемое положение.

В линейно-складчатых метаморфических комплексах рудообразование контролировалось закономерной сменой планов тектонических деформаций на трех основных этапах: I) линейной складчатости, 2) поперечной складчатости, 3) послескладчатом. Смена планов тектонических деформаций регулировала процессы неоднократного сжатия и растяжения в зонах рудоконтролирующих структур и, тем самым - локализацию рудных тел различных полезных ископаемых, их обогащение и обеднение.

2.3. Закономерности эволюиии минерала- и рудообразуюишх растворов.

Несмотря на то, что большая часть промышленных мсгаморфогеняых месторождений сформировалась с тем или иным участием пневмогидротермальных растворов и их роль признается ведущей, многие вопросы флюидного рудообразоваиия остаются дискуссионными. К числу таких проблем относятся: 1) обратимость минералообраэования (образования нескольких генераций одного минерала), 2) проблема рудных столбов (богатого оруденения), 3) причина кислотно-щелочной эволюции рудообразующих растворов, 4) скачкообразность (прерывистость) рудообразоваиия, 5) проблема образования крупнокристаллического сырья, б) причины отсутствия богатого оруденения в большинстве крупных (региональных) разломов.

Для решения указанных вопросов были проведены специальные термобарогеохнмические исследования, базирующиеся-на результатах крупномасштабной геологической съемки и данных геологоразведочного опробования. Особенности состава и эволюции флюидной фазы изучались по оригинальной методике. Раздельно - для богатых и бедных руд ряда метаморфогенных полезных ископаемых (флогопита, мусковита, графита, полевошпатового сырья, редкометальных пегматитов и др.) проведен декрситометрическнй анализ 280 проб и дробный (поинтервальный) газово-хроматографинеский анализ 110 проб жильных и рудных минералов через каждые 4(f нагрева проб в интервале температур 100-800°С (16-18 анализов в одной пробе; всего - 1740 анализов). По данным такого анализа установлено, что газовая фаза состоит в основном из паров воды и СОг, а также - из N2, СН4, Н2, СО, иногда - других газов. Среди твердых фаз (по данным просмотра полированных пластин я шлифов) в газово-жидких включениях преобладают кубики NaCI. В результате проведенных исследований выявлены принципиальные различия в составе газовой фазы бедных и богатых руд (рис. 7, 8). В бедных рудах фиксируется один крупный пик

дскрепптации ¡'азсво-жидких включений при 320-480" и стабильно низкий уровень концентрации COi (до 4-6 моль/кг НгО). В богатых рудах кроме указанного выше тиломорфного для бедного оруденения пика декрепитации (ирн 320-480°) отмечается еще один крупный пик декрепитации - при 100-320'С (пик, типоморфный для богатого оруденения). Для богатых руд характерны значительно более высокая концентрация COz и ее колебательное, волнообразное изменение с температурой, с двумя пиками до 12 моль/кг НгО при температурах 340* и 180" (см. рис. 8). Такое явление названо "углекислотой волной" (Ройзенман и др., 1984; Ройзеимаи, 2000).

По данным декрепитации и дробного газового хромагографического анализа богатых руд при температурах ниже 550" выделено 5 стадий пневмогидротермального процесса (рис.9). На стадии 1 (550-380°С) отмечается плавное повышение концентрации СОг (от 2 до 8 моль/кг НгО) я повышенная декрептометрическая активность (высокотемпературный пик). Стадия П (380-280°Q характеризуется высоким уровнем концентрации СОг (8-12 моль/кг НгО) и пониженной декрептометрической активностью. Для стадии ПТ (280-220°С) характерны понижение концентрации СОг (6-8 моль/кг НгО) и второй (низкотемпературный) максимум декрептоактявности. На стадии ГУ (220-140") фиксируется отчетливый максимум концентрации СОг (8-12 моль/кг НгО, иногда - до 40 моль/кг Н^О) и спад декрептоактявности. Завершающая V стадия характеризуется понижением концентрации CQj.

Графики концентрации СОг и декрепитации газово-жидких включений находятся как бы в "противофазе": на максимумы концентрации СОг (стадии II и IV ) приходятся минимумы декрептоактивноста и, наоборот, на минимумы концентрации СОг (I и III стадии) -максимумы декрептоактявности.

Согласно экспериментальным данным Я.Н. Белевцева (1979), У. Мори (I960) и др. исследователей, добавление СОг к вода повышает (иногда в 10 раз и более) растворимость таких компонентов, как КгО, NajO, CaO, MgO, БегОз, БпОг, NiO, U (первая группа компонентов) и понижает (в большинстве температурных интервалов) растворимость 53Юг и AI2O3. В соответствии с этими данными, можно предположить, «по компоненты первой группы (в том числе - рудные) должны испытывать тенденцию к отложению на I, Ш и V стадиях "углекислотой волны" й к растворению на П и IV стадиях.

Так, на стадии I могло происходить первичное отложение минералов полезных ископаемых, которое при высоких температурах и пересыщениях идет на множестве спонтанно возникающих затравок и приводит к рассеянному (бедному) оруденению. На стадии II, в связи с резким увеличением концентрации СОг, минералы полезных ископаемых растворялись. На стадии Ш при понижении концентрации СОг могло происходить повторное отложение рудных минералов, яо уже при сравнительно низких температурах и пересыщениях. В этих условиях рост минералов осуществляется на имеющихся затравках с формированием концентрированных (богатых), в том числе - крупнокристаллических руд.

Таким образом, "углекислотная волна" могла регулировать последовательные процессы отложения рудного вещества, его растворения и переотложения (перекристаллизации). Особое значение эти процессы имеют для образования крупнокристаллических залежей мусковита, флогопита, поллуцита (Ройзенман и др., 1983), кварца и ряда других полезных ископаемых.

Согласно экспериментальным .данным (Такеноучи, Кеннеди, 1968), в модельной гидротермальной системе HzO-COz-NaCI обнаруживается пик концентрации СОг при температуре 350", который фиксируется в жидкой фазе раствора (Ройзенман, 1997). Второй (низкотемпературный) пик концентрации СОг связан с разделением раствора на газовую (существенно углекислотную) и жидкую (существенно водную) фазы ниже критической температуры системы Н2О-СО2 (320-260*). Именно с попаданием в минералы существенно газовых, углекислотных включений связаны аномально высокие концентрации СОг на IV стадии "углекислотой волны" (температуры 220°-140°).

о 1во гоо зов 4оо $ю Бео т 100 гов 1м *во эм еоо по

Т'е

Т'С

р т гвп мо ш мо сое то ни ж ш м «с д

. Рис. 7. Декреитоцжммы руге 1-3 - мусковитов» пепштас 1 - Сев. Карелия, 2 -Мамского района, 3 - Кольского полуострова; 4 - комплексные редкометальные пегматит Вороньих тундр; 5 - хрусгаленосные жилы Алдана; б - мсдно-шптолевое Алларечсясхпе месторождение;^« - месторождения флогопита: 7 - Ковдорское, 8 _ Алданские- 9 -сводные декретгтограмиы:« -бедные руды, б - богатые руды. Горизонтальная штриховка стадия бедного оруденения, вертикальна* штриховка - стадия богатого оруденения.

Рис. 8. Графики изменения с температурой концентрации ССЪ в природных рудно-флюидиых системах; а - флогопитоносные метасоматиты Алдана: б - комплексные редкометальиые пегматиты Вороньих тундр; в - полевошпатовые пегматиты Алдана; г- графитовые руды Алдана; д-мусковитоносные пегматиты Мамского района; сплошная линия - богатые руды, пунктирная линия - бедные руды.

Аналогия в изменениях концентрации СО; в природных рудообразуюших растворах изученных объектов и в заведомо закрытой экспериментальном системе НгО-ССЬ-ШСТ (рис. 9) позволяет сделать вывод о том, что прохождение "углекислотной волны" в природных рудно-флюидных системах и, соответственно - образование богатого оруденения, быш возможны в закрытых (для газообразной СО}) геологических структурах (экранах). Важно отметить, «по прохождение «углекислотной волны» является эффектам саморазвития системы на фоне одного только снижения температуры. При этом появление пика концентрации СОг в жидкой фазе при температуре 340°С связано с перераспределением С02 между жидкой и газовой фазами под влиянием N30 (в бинарной системе Н2О-СО2 данный пик отсутствует).

В противоположность этому, для бедного, рассеянного оруденения характерны открытые условия развития флюидных систем, из которых происходила дегазация СО:.

В соответствии с экспериментальными данными (Белевцев, Коваль, Николаенко,1972), добавление СОг (в количестве нескольких процентов) в водный раствор при температурах регрессивного метасоматоза сильно (на 2-4 единицы рН) повышает его кислотность. Таким образом, график "углекислотной волны" (рис.9) отражает также изменение кислотности рудообразующего раствора и его кислотно-щелочную эволюцию.

Выявление "углекислотной волны" позволяет по новому ответить на поставленные выше проблемные вопросы флюидного минерале- и рудообразования.

1) Обратимость минералообразования объясняется возможностью неоднократной кристаллизации одного минерала на I, III и V стадиях единого флюидного процесса на фоне снижения температуры.

2) Рудные столбы могли формироваться в закрытых геологических структурах, где существовали условия для прохождения «углекислотной волны" и, соответственно -богатого оруденения.

3) Причиной кислотно-щелочной эволюции рудообразующих растворов является "углекислотная волна", представляющая закономерное изменение кислотности раствора. В соответствии с этим, стадия I процесса рудообразования может быть сопоставлена с ранней щелочной стадией Д.С. Коржинского (1955), стадия П (пик температуры - при 340") - с кислотной стадией (пик температуры - при 350°), стадия Ш - с поздней щелочной стадией Д.С. Коржинского.

4) Скачкообразность процесса рудообразования объясняется кристаллизацией рудных минералов на стадиях I, Ш, V, разделенных стадиями П и IV растворения рудного вещества.

5) Формирование крупнокристаллического сырья было возможным в закрытых флюидных системах, где существовали условия для прохождения "углекислотной волны" и, соответственно - для образования крупных кристаллов на стадиях III и V.

6) В крупных (региональных) разломах богатое оруденение, как правило, отсутствует, так как эти системы были открытыми и из них уходила газовая (существенно углекислотная) фаза, в связи с чем прохождение "углекислотной волны" было невозможным (а, следовательно, и богатое оруденение).

На основе "углекислотной волны" разработаны и успешно применяются новые модификации декрептометрического и углекислотнометрического методов поисков и оценки промышленного оруденения. В качестве индикатора оруденения предложен "поисковый декретометрический коэффициент» Кд (Ройзенман и др., 1978; Ройзенман, Фортунатов, 1982): Кд = С (100-300°): С (100-800°) х 100%, где С (100-300°) и С (100-800°) -суммы микровзрывов включений в интервалах температур 100-300° и 100-800°. Как показали результаты декреи 1 »метрических съемок, декрептометрические ореолы вокруг рудных тел для неметаллических полезных ископаемых достигают по мощности 30-50 м и обычно значительно превышают геохимические ореолы.

Углекислотнометрический метод поисков основан на определении концентрации С02 во флюиде в температурном интервале 100-320° (Ройзенман и др., 1983).

Я

х-

и ■ »•

С*

и ■ «-

»■

<■

г

Рис. 9. Модель флюндвого метаморфогенного рудообразования.

1 - обобщенный график изменения концентрации СО: в богатых рудах («углекислотная волна»): 2 - то же - в бедных рудах; 3 - изменение концентрации <£Од в экспериментальной системе НгО-СОг-КаО (по Такеноучи, Кеннеди, 1968); 4 - то жё^в газовой фазе; $ -обобщенная декрсптограмма богатых руд I, П, Ш, IV, V - стадии рудообразования.

амн Ж

гоя

«о»

ш

X

- о

5 в 7 в 3 4

з'о Ка~

ПяЧп

Ршг. 10:

л-----------

рудах, минимальным сопроттадением (1Мп) и «коэффициентом элеетроанизотрошп» (Ка) в» месторождении Чебере (Алдан). 1 - графит-содержащие гнейсы: 2 - бедные дмфатг.»чг руды (содержания графта Гф -1-3%); 3 - средние руды (Гф - 3-8%); 4 - боппые руда (Гф ^ 8-18%); 5-весьма богатые руды (Гф более 18%); б - содержания графита (%) в проб«; 7 - содержания графета в пробах, отобранвых на глубине: в числителе - содержания графита (%), в знаменателе - глубина залегания верхней кромки графитоносного тела; 8 -границы зон различных типов руд; 9 - изолинии глубины залегали графитоносных тел; 10 - зона графит-содержащнх гнейсов; 11 -14 -зоны графитовых руд: 11-бедных, 12-средних, 13 -богатых, 14-весьма богатых.

Углекислотнометрические ореолы в 2-3 раза меньше, чем дскрсптометрические, в связи с чем углекислотнометрнческаа съемка применяется для уточнения поисковых прогнозов. Кроме того, в связи с прямой зависимостью между концентрацией СО2 и содержаниями некоторых полезных ископаемых (крупнокристаллический мусковит, графит и др.) величина концентрации СО? может быть использована для оценки содержаний этих полезных ископаемых (Ройзенмак, 1997). В связи с тем, что при перекристаллизации ряда промышленных минералов под воздействием "углекислотой волны" происходит их очистка от вредных примесей, величина концентрации СО2 может, в ряде случаев, использоваться для оценки качества сырья, например, кварцевого сырья, где таким способом возможна оценка содержания примесей глинозема, натрия и калия (Ройзенман, 2000).

Учет газовой составляющей в рудах необходим для экологической безопасности работников обогатительных цехов. Так, при дроблении 1 м} кварцевого сырья, в ряде случаев, может выделиться до 0,5 м3 ССЪ (а также сопутствующие СН», СО и др.).

и£и"этапе регрессивного метасоматоза формирование богатых руд (в там числе -крупнокристаллических) происходило в закрытых флюидных системах под воздействием закономерного изменения концентрации С02 в водном растворе с максимумами 12 моль/кг Н3О при 34СГС и \9ffC («углекислотная волна») на общем фоне снижения температуры. "Углекислотная волна" регулировала процессы неоднократного растворения и отложения рудного вещества и, тем самым, определяла стадийность и характер минерала- и рудообразования.

Часть II. СИСТЕМА ЛОКАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МЕТАМОРФОГЕННОГО ОРУДЕНЕНИЯ.

В современных условиях повсеместного перехода на глубинные поисково-разведочные работы старые методы локального прогноза оруденения, основанные на качественных критериях (отличия «руды» от «неруды»), оказались неэффективными. В этих условиях необходим переход на принципиально новый - количественный уровень прогнозирования.

1. Принципы количественного локального прогнозирования оруденения.

Разработанная диссертантом система количественного прогнозирования оруденения основана на следующих основных принципах: 1) аиалопш, 2) количественной оценки параметров оруденения, 3) последовательной детализации, 4) комплексности оценки.

1) Принцип аналогии выражается в том, что закономерности формирования и размещения промышленных рудных тел признаются аналогичными для месторождений одного промывшенво-генегапеского типа. Принцип аналогии обеспечивается разработкой поисково-оценочных критериев на эталонном участке (эталонных участках), где устанавливаются количественные связи между исследуемыми критериями (геологическими, геофизическими, мииералого-геохимическими и термобарогеохимическими) и промышленными параметрами. Эти количественные связи могут быть использованы при поисках и оценке месторождений того же промышленно-генешческото типа.

2) Количественный принцип означает, что в результате прогноза должны бьпь количественно оценены следующие основные параметры оруденения:

а) положение в пространстве промышленных рудвых тел;

б) размеры рудных тел;

в) содержания полезного ископаемого;

г) запасы полезного ископаемого в рудном теле;

д) качество сырья.

Кроме того, количественно должна бьпъ оценена достоверность поискового прогноза, выраженная через вероятность обнаружения рудного тела на данном участке.

3) Последовательна* детализация исследований позволяет произвести поочередную оценку рудоносвости в рудном поле, месторождении, рудном теле, рудном столбе.

4) Принцип комплексности оценки оруденения с применением различных методов исследования обеспечивает необходимую объективность и достоверность прогноза. При этом ведущим поисково-оценочным критерием является геологический (включая литологический, стратиграфический, геолого-структурный н др. критерии). В качестве

дополнительных (в зависимости от конкретных условий) применяются геофизический, минерало го-геохимический, термобарогеохимический и другие критерии.

2. Критерии количественного локального прогнозирования метаморфогенного оруденения.

Разработанная автором (Ройзенман, 1983, 1988, 1996) методика количественной прогнозной оценки рудвых тел и месторождений в пределах рудных полей включает:

1) расчет "поисковой вероятности" (вероятности обнаружения рудного тела на данном участке) по отдельным поисковым критериям и по их комплексу; 2) оценку размеров рудных тел; 3) оценку запасов рудных тел; 4) оценку содержаний полезного ископаемого; 5) оценку качества и рудной специализации сырья.

Расчет "поисковой вероятности". Для расчета "поисковой вероятности" (Р) предложена формула: Р = П,, : По, где И, - общее количество или площадь исследуемых объектов (геологических тел; геофизических, геохимических, термобарогеохямичсскях аномалий в др.); П, - часть этих исследуемых объектов, совпадающая с промышленными рудными объектами (рудными телами, месторождениями и др.). В качестве минимального уровня достоверности прогноза оптимальна величина 0.8 (Ройзенман, 1983).

Как показывает опыт, наиболее информативным является обобщенный геологический поисковый критерий, который включает в себя частные литолого-пе i рог рафический, стратиграфический и геолого-структурный критерии. На исследованных метаморфогенвых месторождениях геологическая "поисковая вероятность" составляет 0,5 - 0,7. Эта величина меньше выбранного уровня достоверности поискового прогноза, поэтому для увеличения общей "поисковой вероятности" (до 0,8) в качестве дополнительных поисковых критериев применяются геофизический, геохимический, термобарогеохимический и др. критерии. Опыт доказывает, что обычно для обеспечения достоверности прогноза достаточно только двух поисковых критериев - основного (геологического) и одного из дополнительных. Расчет общей «поисковой вероятности» осуществляется по известной формуле суммы совместных событий: Ро = Pi + Р2 - Р| х Рг, где Р| и Р* - частные «поисковые вероятности». Общие "поисковые вероятности" иа изученных объектах составляют: на Алданских месторождениях графита (по геологическому и геофизическому критериям) - 0,80 (Ройзенман, 1997); в поле редкометальных пегматитов Вороньих тундр (по геологическому и геохимическому критериям) • 0,89 (Ройзенман, 1996); на Алдаискнх флогопнтовых месторождениях (по геологическому и термобарогеохимическому критериям) - 0,89 (Ройзенман, 1983).

Прпгжгшя« пиши яммепов рудных тел. Для прогнозной оценки размеров рудных теп устанавливается количественная зависимость этого промышленного параметра от величин исследуемых параметров (геологических, геофизических и др.). Так, на Алданских месторождениях флогопита выявлена зависимость между размерами флогопитоносяых зон и параметрами рудоконтролирующих дисгармоничных складок/Установлено, что, в среднем, мощность фдогопигоносной зоны на 5 м меньше ширины складки; длина зовы иа 30 м меньше длины складки; вертикальный размах ослюденения на 10 м меньше амплитуды складки (Ройзенман, 1996). В рудном поле Вороньих тундр размеры прогнозируемой жилы комплексных редкометальных пегматитов определяются по размерам замка веерообразной антиклинали и уточняются по размерам геохимической аномалии (см. рис. 3).

Прогнозная опеяка задку» рудчых тел. Запасы рудвых теп можно рассчитан», исходя из их размеров и содержаний полезного ископаемого. Однако в некоторых случаях удается дать прогнозную оценку непосредственно запасам. Так, на рис. 2 приведем график зависимости между запасами флогопятооосных тел и амплитудами рудоконтролирующих дисгармоничных складок.

Прпгит^ опенка содеригяниИ полезного ископаемого. Содержания полезного ископаемого можно прогнозировать, если установлена количественная связь между этим ■ промышленным параметром и каким-либо исследуемым параметром. Так, на Алданских, . Карельских и Уральских месторождениях графита составлены эталонировочные номограммы, иа которых содержания графита определяются по величине минимального

кажущегося сопротивления и по коэффициеи гу электроаиизотропии (Ройзеиман.1997). На рис.10 приведен пример такой номограммы для i рафитового месторождения Чебсре (Алдан), где выделяются поля с содержаниями графита: менее 1%, 1-3%, 3-9%, 9-18%, больше 18%. Относительная ошибка определения содержаний графита по данной номограмме составляет 11%. Следует отметить, <710 с использованием указанной номограммы возможно также определение глубины залегания кровли графитоносного тела (см. рис. 10).

Содержания промышленного флогопита можно определять по величине "поискового декрептометрнческого коэффициента" и по концентрациям COi в газово-жидких включениях (Ройзенман, 1999). Аналогичные закономерности выявлены БЛ. Зориным и др. (1973) для мусковитовых месторождений Мамско-Чуйского района. Прогнозная оценка содержаний крупно кристаллических слюд (флогопита и мусковита) особенно важна для глубинных участков месторождений, так как другими способами невозможно получить оценку содержаний слюды на глубине (определение этого параметра по керну разведочных скважин нередка дает ошибку в 5-10 pas).

Весьма актуальной является проблема определения содержаний блоков облицовочного камня (пропета выхода блоков из массива). Согласно существующей методике разведки, процент выхода блоков определяется иа опытном карьере и распространяется на все месторождение. Однако, как показала практика, такая методика обеспечивает достоверность оценки указанного параметра на уровне всего 20-30% (рентабельным оказывается лишь один карьер из 3-х - 5-ти рекомендованных к добыче). Это приводит к значительным экономическим потерям (организация добычи блоков на одном карьере обходится в 1 млн. долларов).

Существенное (в 3-4 раза) повышение достоверности оценки выхода блоков стало возможным после выявления диссертантом (совместно с JUL Шестаковой) количественной зависимости между этим промышленным параметром и величиной электрического сопротивления, установленной с помощью электроразведки (патент РФ № 2184848 от 10.07.2002 г.). С использованием этой зависимости проведена оценка выхода блоков на площадях 5-ти промышленных участков месторождений облицовочного камня Райвимяки-1 и Лакеваара-1 в Сев. Прнладожье (Ройзенман, Шестахова, 2000ф). Ошибка метода (по данным проходки опытно-промышленного карьера) составила 15% (относительных).

С использованием этаяонировочных номограмм впервые для месторождений облицовочного камня удалось построить детальные карты процента выхода блоков по площади и на всю глубину подсчета запасов и определить границы промышленных тел блочного камня. На рис. 11 приведен пример такой карты для участка №3 месторождения Райвимяки-1. По изолиния 3800 омм (соответствующей 15% выхода блоков - уровню нулевой рентабельности добычи блочного камня) проведена граница промышленного тела блочного камня. По изолинии 5800 омм (соответствующей 35% выхода блоков) оконтурена богатая зона блочного камня, в которой целесообразно закладывать опытно-промышленный карьер (Ройзенман, Шесшюва, 2000ф).

TTjpftrWT— опенка качества и рудной спепиапиз»™»« Оценка качества полезного

ископаемого особенно важна для неметаллического сырья (месторождения кристаллов, минералов и горных пород). Для некоторых полезных ископаемых качество является первым промышленным параметром, подлежащим оценке (полевошпатовое, кварцевое сырье и др.).

Прогнозная оценка качества сырья осуществляется, если выявлена закономерная связь качественных характеристик с исследуемым параметром (геологическим, геохимическим и др.). Диссертантом выявлены многочисленные примеры таких закономерных связей. Так, при поисках месторождений высоко калиевого полевошпатового сырья важнейшим оценочным параметром является калимый модуль (отношение К2О : NajO, мае. %). Этот параметр может быть оперативно оценен с помощью полевого гамма-спектрометра по величине содержания КгО и зависимости между содержаниями К20 и NajO (Ройзенман, 1998).

Диссертантом (вместе с Е.А. Ионкиной и К.В. Худадяном) получен патент (РФ RU

N 2000434 ог 7.09.1993 г.) иа способ оценки качества кварцевого сырья (его чистоты) по величине I азо насыщенности кварца и концентрации СО? в газово-жидких включениях. Последний показатель может использоваться также для оценки степени кристалличности кварца (по Плюсниной, 1983) - параметра, имеющего важное значение при синтезе монокристаллов кварца (Тарасов, Ройзеямаи и др., 1990).

Технологические свойства разных сортов графитов можно прогнозировать по степени их кристалличности, которая определяется с помощью рентгеио-структурного анализа (Ройзенман, 1997).

При поисках месторождений флогопита, иа участках, где его проявления отсутствуют, возможна косвенная оценка железистости промышленного флогопита по желсзистости вмещающих диопсидовых кристаллосланцев. Степень сохранности кристаллов флогопита (определяющая выход готовой продукции из обогащенного сырца) может прогнозироваться по интенсивности послерудных тектонических подвижек, которая оценивается по отношению суммарной площади поперечных пегматитовых жил к площади всего исследуемого участка (Ройзенман, 1983).

При опенке промышленных перспектив участков, на которых отсутствуют проявления редкометальных пегматитов, их рудная специализация может быть определена косвенным путем на основании геохимического опробования биотит-содержащих пород - по "коэффициенту цезнеиосности" (Ройзенман, 199б).Так, в Вороньетундровском комплексе в результате опробования региональных биотитовых метасомагатов установлено, что наиболее ценный промышленный тип комплексных редкометальных пегматитов (с блоковым поллуцитом) характеризуется более высоким "коэффициентом цезиеносности" (более 0,4), по сравнению со сподуменовыми и Колумбию выми пегматитами, где этот коэффициент равен 0,2-0,23 (Ройзенман, 1996). Пример использования этого критерия приведен на рис. 3.

На месторождениях блочного (облицовочного) камня ведущим параметром качества сырья является степень трещиновагости пород. Этот параметр можно определять в недрах (в том числе под слоем наносов) с помощью алектро разведки и магниторазведки, а в добытых блоках - ультразвуковым зондированием (Ройзеямаи и др., 1996).

Четвертое защищаемое положение.

Между обоснованными оценочными критериями метаморфогенного рудообразования (геологическими, геофизическими, минералаго-геохимическими и термобарогеохимическими) и промышленными параметрами (масштабами и качеством сырья) существуют тесные геостатистические связи, которые могут служить надежной основой разработанной системы количественного локального прогнозирования метаморфогенного оруденения, позволяющей оценить "поисковую вероятность» обнаружения рудного тела на данном участке, в том числе - на разной глубине.

3. Особенности формирования и прогнозирования комплексных метаморфогенных месторождений.

Одной из важных особенностей метаморфогенных месторождений является образование сближенных рудных тел нескольких полезных ископаемых, что связано с высокой степенью дифференциации вещества на разных этапах метаморфического цикла (регионального метаморфизма, регионального метасоматоза, ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза). Одна из закономерностей метаморфогенной дифференциации вещества заключается в образовании маломинеральных (нередко - мономинеральных) пород, т.е. данный процесс представляет природное обогащение полезных ископаемых. В связи с длительностью и многоэтапностыо метаморфогенного минерало- и рудообразования, на одном небольшом участке формируются разновременные рудные тела различных полезных ископаемых. Так, на Алданских комплексных месторождениях в течение всего метаморфического цикла формировались сближенные промышленные тела (см. рис. 1): диопсидового сырья (этап регионального метаморфизма); полевошпатового сырья (этап ультраметаморфизма) и флогопита (этап регрессивного метасоматоза): на графитовых месторождениях - графита (все этапы метаморфического цикла), калиевого кварц-полевошпатового и кварцевого сырья (этап ультраметаморфизма).

гас.11. схема нэолют« кажущихся сояропишеянй в выхода блок» (%) на участие № 3 -месторождения Райвямякн-1 (Лахденпохскнй район Карелин). 1 - изолинии кажущихся сопротивлений (омм); 2-4 - зоны сиенитов с расчетными выходами блоков: 2 - менее 15%, 3 -15-35%; 4 - более 35%; 5 - габбро-диабазы; б - граница иежду габбро-диабазами и сиенитами; 7 - естественные обнажения (уступы); 8 -"ЧЭВВСФРЙШЖЙЬ?!- канавы.

БИБЛИОТЕКА С.Петербург ОЭ 700 акт

В Вороньстундровеком рудном иоле образовались комплексные месторождения (см. рис. 3): амфиболитов (этап peí ионального метаморфизма); кварцевого сырья (этапы ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза); полевошпатового сырья (этап ультраметаморфизма); редких металлов - лития, рубидия, цезия, тантала, ниобия, бериллия (этап регрессивного метасоматоза). На месторождении Райвимяки-З вся площадь занята промышленными телами двух полезных ископаемых - графита (образовавшегося на этапе регионального метаморфизма и обогащенного в процессах регрессивного метасоматоза) и г

иатрово-глнноземистого полевошпатового сырья (этап ультраметаморфизма).

До настоящего времени, в связи с узкоотраслевой структурой управления минерально-сырьевым комплексом, при геологоразведочных работах и освоении метаморфогенных <

месторождений предпочтение отдавалось какому-либо одному полезному ископаемому. Так, на Алданских флоготгтовых месторождениях добывался толы» флогопит, на графитовых месторождениях разведочные работы велись только на графит и т.д.

Вместе с тем, как показали экономические расчеты диссертанта, стоимость "попутных" полезных ископаемых (как правило, не добываемых и выбрасываемых в отвал) нередко в несколько раз превышает стоимость "основного" полезного ископаемого (ради которого организованы геологоразведочные и эксплуатационные работы).

Комплексное освоение метаморфогешшх месторождений является одним из важных резервов повышения эффективности геологоразведочных и эксплуатационных работ, а также имеет и важное экологическое значение, так как существенно снижает количество отходов горного производства.

4. Некоторые методические особенности работ и рекомендации при локальном прогнозировании метаморфогенных месторождений.

Основой прогнозной оценки метаморфогенных месторождений является специализированная крупномасштабная геологическая карта, построенная по принципу статистической модели (Роненсон, 1972; Роненсон я др., 1976). Для достижения необходимой достоверности и детальности геологических карт метаморфических комплексов необходимо применять современные методы их расчленения (паратактический анализ минеральных ассоциаций, литолого-стратиграфическое расчленение толщ кристаллических сланцев и др.). Эти методы базируются на статистических приемах сбора, обработки и анализа информации. Современная геологическая карта метаморфогенных рудных полей и месторождений создастся на основе комплексной геолого-геофизической съемки с привлечением ряда специальных исследований (минералого-геохимических, геолого-структурных, термобарогсохимических и др.).

Как показывает 25-тилетний опыт, геологическое картирование метаморфогенных рудных полей наиболее рационально осуществлять по 3-хлетнему циклу, впервые предложенному Б.М. Роиеясоном: I год - документация опорных разрезов и паратактический анализ минеральных ассоциаций с построением легенды геологической документации горных пород; статистический анализ лито логического разреза толши кристаллических сланцев с установлением ее стратиграфического разреза (Роненсон и др.,1976); эталонироака геофизических методов (электроразведка, магниторазведка и др.) по опорным разрезам; П год - массовая геологическая и геофизическая съемка всей исследуемой площади и составление предварительной геологической карты; Ш год -детализация геологосъемочных работ на промышленных и ключевых геолого-струггурных участках, составление геологической карты, в том числе - с использованием гсолого-матемятического моделирования. t

Среди геофизических методов, применяемых при геологическом картировании, наиболее эффективны электроразведка и магниторазведка, обладающие высокой производительностью и информативностью. В качестве вспомогательных методов нередко весьма эффективны каппаметрия и гамма-спектрометрия.

Особенно велика роль геофизических методов при глубинных поисках. Кроме редких случаев прямых геофизических поисков (магнетитовых и урановых руд), геофизика дает

количественные критерии прогнозирования местоположения рудных тел и их прогнозную оценку по размерам и запасам рудных тел. содержаниям н качеству сырья. В работе приводятся многочисленные примеры применения для этих целей электроразведки, магниторазведки, каппаметрии, гамма-спектрометрии.

Особенности локальных геохимических поисков и оценки метаморфогенного оруденения заключаются в обязательном учете лито лого-пегро графических особенностей опробуемых горных пород. Нередко наибольший эффект дает целенаправленное опробование определенных горных пород. Как показано выше (см. рис. 3), в поле редкометальных пегматитов Вороньих тундр выявлены аномально высокие концентрации лития, рубидия и цезия (до 0,1%) при целенаправленном опробовании только бнотитовых региональных метасоматитов на участке г. Шлиховой, где при традиционной геохимической съемке Мурманской ГРЭ геохимические аномалии были пропущены (Ройзенмаи, 1996).

Вместе с тем, следует отметить, что в метаморфических комплексах использование геохимических методов поисков неметаллического сырья часто является мало эффективным, т.к. полезные ископаемые нередко сложены теми же минералами, что и вмещающие породы. Более универсальными, чем геохимические методы, являются термобарогеохимические методы поисков и оценки метаморфогенного оруденения. Термобарогеохимические методы одинаково эффективны как для металлических, так и для неметаллических полезных ископаемых в связи с формированием вокруг рудных тел "ореолов пропаривания". Достоверность термобарогеохимических методов поисков и оценки метаморфогенных рудных тел значительно увеличивается при использовании разработанных на основе "углекислотой волны" критериев выделения "оптимальных" температурных условий промышленного оруденения (стадия богатого оруденения).

Наиболее эффективным методом термобарогеохимических поисков является декрептометрическая съемка, как наиболее простая, информативная и производительная (производительность полевой декрептометрической установки составляла в лаборатории диссертанта 50 анализов в сутки при З-хсменвой работе; это позволяло сделать за полевой сезон несколько тысач анализов).

Декрептометрическая съемка проводится с выделением аномалий "декрет »метрического поискового коэффициента" (Кд), а углекислотномегрическая - по концентрации СОг в температурном интервале 100-320°. И тот и другой виды съемок наиболее эффективны в комплексе с геологическим картированием и на площадях, выделенных в качестве перспективных по данным геологического картирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Расшифровка геологического строения и истории формирования метаморфогенных рудных полей и месторождений на основе крупномасштабной геолого-геофизической съемки и комплекса специальных исследований (геофизических, минералого-геохимических, термобарогеохимических и др.) позволила установить рад общих закономерностей образования промышленных рудных тел и разработать для них количественные критерии поисков в оценки рудных тел. На этом основании сформулированы конкретные рекомендации по поискам и разведке различных полезных ископаемых (флогопита, графита, калиевого и натрово-глиноземистого полевошпатового сырья, редких металлов и облицовочного камня). Многочисленные рекомендации заверены геологоразведочными работами, что позволило осуществить практическую апробацию разработанной системы локального колическтвенного прогноза оруденения.

Главные итоги работы, определяющие ее научное значение, заключается в следующем.

1) Впервые установлено, что промышленные скопления полезных ископаемых (в том числе - богатых рудных теп) закономерно возникали на всех этапах метаморфического цикла: на этапах регионального метаморфизма, регионального метасоматоза -ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза, причем иягдив этап имел вполне определенное значение для подготовки рудообраэования, формирования рудных тел и

разрушения полезного ископаемого. Эти закономерности, составляющие основу промышленно-генетаческой классификаций полезных ископаемых, являются базой для прогнозной оценки меггаморфогенного оруденения. Предлагаемая в работе пгг>цЧ1'."УгРР'л-генетическая классификации полезных ископаемых по сути представляет собой концепцию формирования комплексных месторождений из сближенных рудных тел различных полезных ископаемых, образовавшихся на различных этапах метаморфического цикла.

2) Разработанная модель тектонического развития метамогхЬогенны* MWTffPCTflfflUft в

линейно-складчатых комплексах в течение 3-х основных этапов (линейной складчатости, поперечной складчатости и поспескладчатого), с закономерным изменением планов тектонических деформаций при переходе от этапа к этапу, позволяет проследить во времени и пространстве смену условий сжатия и растяжения и на основе этих данных прогнозировать размещение промышленного оруденения.

3) Впервые установлено, <по в метаморфогенных месторождениях различных полезных ископаемых, приуроченных к разным фациям метаморфизма (гранулитовой, амфиболитовой, эпидот-амфяболитовой), условия образования бедного (рассеянного) и богатого (концентрированного) оруденения были принципиально различными (даже для руд одного минерального состава). При образовании бедных руд во всем температурном интервале концентрации COj оставались стабильно низкими (да 4-6 моль/кг НгО). В процессах богатого оруденения установлена закономерная эволюция флюидного режима с сильными колебаниями концентрации СОг и наличием двух пиков этой концентрации (12 моль/кг НЮ) при температурах 340" С и 18(fC («углекислотная волна»).

Разработанная на основе "углекислотной волны" модель стадийности флюидного рупплйрмдмии« ют»алп«ет с принципиально новых позиций объяснить ряд важных дискуссионных проблем: обратимости и скачкообразности оруденения, механизма образования рудных столбов, условий формирования крупнокристаллического сырья, причины кислотно-щелочной эволюции растворов и др. Впервые установлено, что прохождение "углекислотной волны" и, соответственно - богатое оруденение на этапе регрессивного метаморфизма возможны только в захрытых флюидных системах.

Научно-метоличссшя щвтингетъ полученных результатов заключается в разработке принципиально навой системы прогнозирования метаморфогенных месторождений, основанной на количественных принципах и критериях. Эта система базируется на выявленных закономерных геостатисппеских (»язях между установленными поисково-оценочными критериями (геологическими, геофизическими, минералого-reo химическим и, термобарогеохнмическнми и др.) и промышленными параметрами метаморфогенных рудных тел. Использование данной системы позволяет уже на ранних стадиях изучения территории определить местоположение рудного тела и вероятность, его обнаружения, а также дать количественную прогнозную оценку размерам и запасам рудных тел, содержаниям и качеству сырья.

Установление полного набора количественных поисково-оценочных критериев должно являться своего рода "техническими условиями" локального прогноза мстаморфогенного оруденения.

Практическое значение разработанных принципов и критериев количественного локального прогнозирования заключается в том, что в результате заверки 46-ти практических рекомендаций диссертанта выявлены и разведаны 42 промышленных рудных тела 6-ти полезных ископаемых:

17 тел калиевого полевошпатового сырья с запасами полевошпатового сырья 1.6 млн. тонн и кварц-полевошпатового сырья - 16 млн. тонн (месторождения Южное, Безымянное, Надеждинскос в Алданском районе Якутии);

- 5 тел барий-стронциевого нахрово-глнвоземистого полевошпатового сырья с запасами 2 млн. тонн (месторождение Райвимякн-3 в Лахденпохском районе Карелия);

- 5 флогопитоносиых тел с запасами флогопита 58 ООО тонн (месторождения Южное, Федоровское, Надежное в Алданском районе Якутии);

- 8 графитоиосных тел с запасами графита 6.5 млн. тонн (месторождения Чебере и Надеждинское в Алданском районе; месторождение Идольское в Лахдеипохском районе Карелии):

- 6 промышленных тел облицовочного камня с запасами 0.4 млн. куб м (месторождения Райвимяки-1, Лакевааро-1, Терваярви-1 в Лахдеипохском районе Карелии);

- участок высокопрочного щебня Лумиваара в Лахдеипохском районе Карелии с запасами 1.5 млн. куб.м.

Среди выявленных и разведанных по рекомендациям диссертанта месторождений имеются 4 крушшх промышленных объекта:

1) флого пито восиа» зона XIX - XX месторождения Южного с запасами флогопита 35 ООО тонн (крупнейшая в Алданской флогопитоиосной провинции);

2) жила калиевого кварц-полевошпатового сырья на месторождении Ншеждинском (Алдан) с запасами 10.6 млн. тонн (крупнейшая в России);

3) месторождение барий-стронциевого натрово-ппшоземнстого полевошпатового сырья Райвимяки-Э (Карелия) с запасами 2 млн. тонн и очень высокими содержаниями полевого шпата - 80-90% (крупнейшее месторождение высококачественного полевошпатового сырья данного типа в России и третье в мире);

4) Центральная зона графитового месторождения Чебере (Алдан) с запасами графита 1.5 млн. тони и уникально высоким средним содержанием графита - 27% (наиболее богатое стратиформное месторождение графита в мире).

Согласно выданным производственными организациями документам, общий экономический эффект от открытия указанных месторождений составил более 15 млн. руб. (в ценах 1976-82 г.г., протокол НТС Алданской ГТЭ от 25.11.1982 г. и др.).

На открытых диссертантом флогопитоносных зонах ГОКом «Алданслюда» добыта 41 тысяча тони крупнокристаллического флогопита (протокол НТС ГОКа «Алданслюда» от 12.09.1980 г. и др.). На открытом и разведанном диссертантом (совместно с Л.И. Шестаковой) месторождении Райвимяки-1 с 2002 г. осуществляется промышленная добыча облицовочного камня и добыто 110 куб.м кондиционных блоков.

Общая стоимость минерального сырья в указанных месторождениях составляет (в мировых ценах) 8.5 млрд. долларов США.

Представляется, чТо дальнейшая разработка и внедрение системы количественной прогнозной оценки метаморфогенных месторождений позволит существенно повысить эффективность геологоразведочных работ.

Список опубликованных работ по там* диссертации.

1. К методике определения давлений по включениям в кварце II Тр. Мое. геологоразвед. ин-та. - 1963. - Т. XXXIX. - с. 92-100 (соавторы B.C. Полыковский. Т.С. Максарева, В.М Фокеев ).

2. Гаэово-жидкие включения с углекислотой и их генетическая классификация // Изв. вузов. Геол. и раза. - 1965. - J* 2. -с. 68-76.

3. О термодинамическом процессе образования кристаллов кварца в пегматитах Майдантала // Узбекский геологический журнал.-1965.- № 3. - с. 66-71 (соавтор B.C.

ПппииатИ! )

4. О термодинамическом режиме образования хрустапеносных жил в Майданталс // Исследования минералообразующих растворов: Труды ВНИИСИМС. -1966. - Т. 9. - с.140-147 (соавтор B.C. Полыковский 1.

5. Этапы развития тектонических структур флогопитовых месторождений Алданского района // Рудообраэовапие и его связь с магматизмом. - Якутск. 1969. - с. 204-205.

t

6. Типы тектонических структур флогоиитовых месторождений Алдана // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1970. - îfe 1. - с. 56-61 (соавтор Б.М. Роненсон ).

7. Геологические условия образования флогопитовых месторождений Алдана (к проблеме прогноза не выходящих на поверхность флогопитоносных тел): Автореф. дис. канд. г. -м. н. - М.. 1970. - 20 с.

8. О первичных ореолах редкометальных пегматитов и их поисковом значении // Ежегодник 1972 СибГЕОХИ. - Иркутск, 1973. - с. 305-309 (соавторы М.П. Глебов. Б.М. Шыакия).

9. Закономерности размещения редкометальной минерализации в пегматитовом поле Вороньих тундр // Тр. ГУ Всесоюз. совещ. по редким щелочным элементам. - Апатиты. - Т. Ш. -1975. - с. 35-39 (соавторы Б.М. Роненсон. В.В. Андронов, В.А. Рождественская ).

10. О редкометальных рубсллит-кварцево-полевошшгговых жилах н их поисковом значении // Изв. вузов. Геол. и разв. -1974. - №5. - с.62-66 (соавторы М.Г. Петрова,

И.В. Куликов, MJL Глебов).

11. Механизм образования ореолов редкометальных пегматитов и некоторые следствия их петрографического значения // Теоретические аспекты миграции элементов-индикаторов рудных месторождений и математические методы обработки геохимической информации: Тез. докл. - Ереван. - 1974. - с. 22-23 (соавторы М П-Глебов. Л.Г. Кузнецова , Б.М. Шмакии).

12. Петрографо-геохимические исследования при поисках и оценке специализации редкометальных пегматитов // Ежегодник 1974 СибГЕОХИ - Иркутск, 1976. - с. 119-122

(соавторы М.П.Глебов. Л.Г. Кузнецова, З.И. Петрова, Б. М. Шмакин).

13. К вопросу о роли углекислопю-водыых растворов в рудообразованш // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1975. - № 12. - с. 114-120 (соавторы C.IL Фортунатов, СЛ. Ежов, Б.А. Дороговин).

14. Амфиболиты района Вороньих тундр (Кольский полуостров) // И». вузов. Геол. и разв. • 1976. - № 1. - с. 40-47 (соавторы В.В. Андронов. В. А. Рождественская).

15. Особенности состава биотитов разных генетических типов в поле редкометальных пегматитов // Вопросы минералогии н геохимии пегматитов В.Сибири. - Иркутск, 1976. - с. 104-118 (соавторы Л.Г. Кузнецова. М.П. Глебов, В.А Рождественская).

16. Региональные метасоматяш района Вороньих тундр (Кольский полуостров) // Метасоматизм и рудообразование: Тез. докл. - Л. - 1976. - с. 62-63 (соавтор В.А. Рождественская).

17. О двух этапах метасоматоза в амфиболитах редкометального пегматитового поля // Ежегодник 1974 СибГЕОХИ. - Иркутск, 1976. - с. 144-148 (соавторы Л.Г.Кузнепова. В.А. Рождественская).

18. Формация региональных мегасоматитов Вороньих тундр (Кольский полуостров) II Ш Всесоюз. совещ. по метаморфизму: Тез. докл. - Свердловск, 1977. - с. 103-104 (соавторы В .А. Рождественская, В Л. Андронов).

19. Две главные стадии постмагматического рудообраэования // Термобарогеохимия земной норы и рудообразование. Кн. 2, 1978. - с. 55-61 (соавторы СЛ. Фортунатов, C.B. Ежов, Б А Дороговин, Б.Е. Карский).

20. Использование метода дежрешгпщии для диагностики метаморфических пород и продуктов их регионального и локального изменения (на примере месторождений слюды) II Теория н практика термобарогеохимии. Кн. 1 - 1978. - с. 25-31 (соавторы СЛ Фортунатов, Б.Е. Карский).

21. О некоторых особенностях образования промышленных месторождений слюды Кольского полуострова и Алдана // Изв. вузов. Геол. и рая. - 1978. - № 7. -. с. 166-168 (соавторы С.П. Фортунатов. Б.Е. Карский).

22. Закономерности изменения температур и состава газов при орудененни в редкометальных и мусковитоносных пегматитах // VI Всесоюз. совещ. по

термобаро reo химии: Тез. докл. - Владивосток. 1978. - с. 75-76 (соавторы Л.М. Валяшко. С.П. Фортунатов, М.М. Элинсон).

23. Возможности поисков и оценки месторождений флогопита на Алдане по ореолам пропаривания // Термобарогеохимия и рудогенез: Тез. докл. - Владивосток, 1978. - с.10-11 (соавторы С.П. Фортунатов, Т.С. Мозолева).

24. Формация метасомаггитов Вороньих тундр Н Геология метаморфических комплексов. - Свердловск, 1979. - с. 28-33 (соавторы Б.М. Роненсои. В. А. Рождественская).

25. Рудоносные метасоматаческяе процессы в некоторых метаморфических комплексах раннего докембрия И Метаморфогенное рудообразованне: Тр. IV Всесоюз. совещ. по метаморфизму. - Апатиты, 1979. - с. 39-40 (соавторы K.M. Роненсои. C.B. Ежов).

26. Условия формирования и закономерности размещения фпогошпоиосных метасомататов Алдана // Железисто-магнезиальный метасоматизм и рудообразованне / Под ред. Д.С. Коржинского. • 1980. - с. 108-117 (соавторы Б.М. Роненсои, В .А. Утенков, В.М. Ройзенман, С.П. Фортунатов).

27. Соотношение СО: и ИгО в рудообрвзующнх растворах редкометальных и мусковитоносных пегматитов II Термобарогеохимия и рудогенез: Тр. VI Всесоюз. совею, по термобарогеохимии: Тез. докл. - Владивосток, 1980. - с. 62-66 (соавтора ЛМВаляшко, С.П. Фортунатов).

28. Принципы геологического картирования метаморфических комплексов // Методика картирования метаморфических комплексов. Новосибирск, 1980. - с. 39-48 (соавторы Б.М. Роненсои. В.М. Ройзенман, В. А. Утенков, В. А. Сикорскнй, Т.Ф. Щербакова).

29. Типоморфнзм кварца из редкометальных пегматитов II Изв. вузов. Геол. и разв. -1981.-№6. -с. 39-44 СеоавторMJ*. Петрова1).

30. Геохимические особенности и поисковое значаще различных типов биотитовых метасоматитов в редкометальном пегматитовом поле // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1980. -№12. - с. 45-52 (соавторы В.А. Рождественская, М.П. Глебов, Л.Г. Кузнецова).

31. Рудообрезующие метасомагические процессы в некоторых метаморфических комплексах раннего докембрия // Метаморфогенное рудообразованне раннего докембрия. -Апатиты, 1980.- с. 85-92 (соавторы C.B. Ежов, Б.М. Роиенсон).

32. Особенности состава моноклинных пироксеков из диопсидовых пород как поисково-оценочный критерий // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1980. - Mil. - с. 87-92 (соавтор Ф.Л. ФиличиишнУ

33. Классификация редкометальных пегматитов одного из районов СССР // Изв. вузов. Геол.иразв.- 1980.-J6 11.-е. 149-152 (соавторыМ.Г.Петрова.ЕА.Буказпша!.

34. О некоторых закономерностях рудаобразования в метаморфических комплексах II Металлогения докембрия: Тез. докл. - Иркутск, 1981,- с. 47-48 (соавторы Б.М. Роненсои, C.B. Ежов, С.П. Фортунатов).

35. О некоторых общих закономерностях рудообразования в метаморфических комплексах // Металлогения раннего докембрия СССР. - Л., 1982. - с. 85-94 (соавторы Б.М. Роненсон, С. П. Фортунатов).

36. О генезисе редкометальных и мусковитоносных пегматитов в свете термобаро геохимических данных // Геология, минералогия, геохимия и генезис пегматитов; методы их прогнозирования, поносов и разведан: Тез. докл. - Иркутск,1982. - с. 38-39

(соавторы .ILM. Валяшко, СЛ. Фортунатов, ЕА. Ионкина).

37. Применение тсрмобарогсохимических методов при поисках и оценке флогошповых месторождений Алдана // Использование методов термобарогеохимии при поисках и изучении рудных месторождений. - М., 1982. - с. 220-225 (соавтор С.П. Фортунатов).

38. Применение декрептометрической съемки для прогнозирования месторождений фарфорового камня II Изв. вузов. Геол. н разв. - 1982. - № 11. - с.76-79 (соавторы ЖЛП Мдгрвчш""»™- С.П. Фортунатов).

34. Предпосылки и принципы локального количественною протезирования фдогоиитовых месторождений на Алдане // Геология, иоиски и разведка нерудных полезных ископаемых. - Ленинград, 1983. - с. 87-99.

40."О некоторых обишх закономерностях образования крупнокристаллических руд на месторождениях мусковита, флогопита и поллуцита // ДАН СССР. - 1983. - Т. 269. - N 6. -

с. 1441-1444 (соавторы Л.М. Валяшко, С.П. Фортунатов, Б.Е. Карский).

41. О роли СОг в метаморфогенном рудообразовании // Тр. П совещания по газам земной коры. - М„ 1983. - с. 58-63 (соавторы С.П. Фортунатов, Л.М. Валяшко, Е.А. Ионкина).

42. Применение методов термобарогеохимии для решения генетических и поисковых задач на Алданских месторождениях флогопита// Методы геологических исследований при поисках твердых полезных ископаемых в Якутии. - Якутск, 1983. - с. 100-108 (соавтор СЛ Фортунатов).

43. Углекислотная волна в рудообразующих растворах пегматитов // Термобарогеохимня эндогенных процессов. - Благовещенск, 1984. - с. 91 -92 (соавторы Е.А. Ионкина, Л.М. Валяшко, В. Л. Тарасов).

44. Углекислотная волна в метаморфогенвом рудообразовании // Термобарогеохимня эндогенных процессов. - Благовещенск, 1984. - с. 101-103 (соавторы Е.А. Ионкина, П.С. Мочалов, Л.М. Валяшко).

45. Некоторые вопросы термобарогеохимичсских особенностей формирования Бектакарского месторождения фарфорового камня // Термобарогеохимня н геохимия рудообразующих флюидов (по включениям минералов): Тез. докл. - Алов, 1985. Часть 2. -с. 185 (соавторы Ж.1.П. Мегрелцппшли, А.В. Громов, Л.Г. Пальмова).

46. Нетрадиционные виды магнезиального керамического сырья СССР // Тез. докл. 2-й Всесоюз. конф. «Проблемы прогноза, поисков и разведки месторождений неметаллических полезных ископаемых». - Казань, 1986. - Часть 1.-е. 22-23 (соавторы И.Ф. Романович. А.И. Карамнов).

47. Локальный количественный прогноз метаморфогенных месторождений по комплексу геологических, минералогических, геохимических и термобарогеохимических поисковых и оценочных критериев // Тр. совещ. «Минералого-геохимические критерии локального прогноза оруденения». • Ростов-на-Дону, 1987. - с. 47-54 (соавторы Е.А. Ионкина, Л.М. Валяшко).

48. Критерии количественного прогнозирования метаморфогенных месторождений // Изв. вузов. Геол. и разв. -1988. - № 3. - с, 38-42.

49. Углекислотная волна в остывающих гидротермальных распорах // Тр. совещания "Мииералообраэование из вскипающих растворов". - Ростов-на-Дону, 1988. - с. 33-38 (соавторы ЕА Ионкина, Л.М. Валяшко, СП. Фортунатов).

50. Нетрадиционное магнезиальное керамическое сырье СССР // Тр. II Международного конгресса по неметаллам. - КНР, 1989. - с. 121-126 (соавторы И.Ф. Романович. АЛ. Карамнов).

51. Микроорганизмы в архейских графнтоносных породах Алданского щита // Изв. вузов. Геол. и раза - 1989.6.-е. 141-144 (соавтор В.В. Кошевой).

52. Промыщлеиио-гсисгичесхая классификация метаморфогенных неметаллических полезных ископаемых в Центрально-Алданском горно-промышленном районе // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1990. - № 2. - с. 85-92.

53. О причинах и механизмах перекристаллизации кварца пегматитов // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1990. - №7. - с. 54-59 (соавторы В.Л. Тарасов. М.Г. Петрова, Е.А. Ионкина, Ю.М. Салтыков).

54. К проблеме локального количественного прогнозирования метаморфогенных месторождений//Геология метаморфических комплексов. - Екатеринбург, 1991.-е. 126-133.

55. Место термобарогсо химических методов в общем комплексе прогнозирования метаморфогенного оруденения // Изв. вузов. Геол. и разв. - 1992,- № 2. - с. 44-50 (соавтор Е.А. Ионкина).

56. Система количественной прогнозной оценки оруденения И Изв. вузов. Геол. и разв. -1996.-№3.-с. 140-141.

57. О перспективах поисков комплексных редкометальных пегматитов в районе Вороньих тундр (Кольский полуостров) // Изв. вузов. Геол. и разв. -1996. - Ife 2. - с. 65-73.

58.0 методике оценки трещиноватости и бловдостя облицовочных камней // Изв. вузов. Геол. и разв. -1996. - № 4. - с. 77-85 (соавторы Л.И. Шествкова, В.Ю. Монетам).

59. Методика количественной прогнозной оценки графитовых месторождений // Изв. вузов. Геол. и разв. -1996. - Ns б. - с. 69-77.

60. О связи богатого оруденения с «углекислотой волной» в рудообразующих распорах // Ил цво». Геол. и разв. -1997.-№5.-с. 75-82.

61. Количественная прогнозная оценка оруденения // Новые идеи в науках о земле: Тез. докл. - М., 1997. -Т. 2. - с. 177.

62. Углекислотаая волна в рудообразующих растворах // Новые идеи в науках о земле: Тез. докл. - М, 1997. - Т. 2. - с. 112 (соавторы Е.А. Ионкина, JIM Валяшко).

63. Новые перспективные месторождения калиевого и натрового полевошпатового сырья России (Южная Якутия я Карелия). Статья I. Калиевое полевошпатовое сырье в Центрально-Алданском горно-промышленном районе // Изв. вузов. Геол и разв. -1998.

5.-с. 60-68.

64. Новые перспективные месторождения калиевого и натрового полевошпатового сырья России. Статья 2. Натрово-глиноземистое полевошпатовое месторождение Райвимяки-3 в Карелии // Изв. вузов. Геол. и разв. -1999. - № 2. - с. 87-93.

65. Кристалле- и рудообраэованне под воздействием углекислотой волны в природных флюидах // Тез. докл. га IX Междунар. конф. по термобарогеохимии. - Александров, ВНИИСИМС. -1999. - с. 146-148.

66. Углекислотная волна во флюидном рудообразоваиии // Синтез минералов и методы их исследования. Геология месторождений пьезооптического и камнесамоцветного сырья. -т. XVI - Александров, ВНИИСИМС. - 2000. - с. 221-243.

67. Роль смены штанов тектонических деформаций в метаморфогенном рудообразоваиии. Статья 1. Центрально-Алданский флогопитоносный район // Изв. вузов. Геол. и разв. - 2001. - Д» 3. - с. 87-96.

68. Роль смены планов тектонических деформаций в метаморфогенном рудообразоваиии. Статья 2. Вороньетундровское рудное поле (Кольский полуостров) // Изв. вузов. Геол. и раза. - 2001. - Jh 4. - с. 50-58.

69. Условия метаморфогенного минерало- и рудообразовання по данным термобарогеохнмических исследований // Тез докл. на X Междунар. конф. по термобарогеохимии. - Александров, ВНИИСИМС. - 2001. - с. 21-22.

70. Определение условий минерало- и рудообразовання с помощью термобарогеохимии // Тр. X Междунар. конф. по термобарогеохимии. - Александрой, ВНИИСИМС. - 2001. - с. 19-26.

Подписано в печать 3/. ОЪ.ОЪ. Объем ¿¡ь п.л. Тираж /00 экз.

Редакционно-издательский отдел МГГРУ Москва, ул. Миклухо-Маклая. 23

¡P* 9006

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Ройзенман, Феликс Моисеевич

Введение.

Часть I. Условия образования и закономерности размещения метаморфогенных месторождений.

Глава 1. Особенности геологического строения и развития метаморфогенных месторождений.

1.1. Комплексные месторождения флогопита, диопсидового и полевошпатового сырья в Центрально-Алданском районе

1.1.1. Канкунское флогопитоносное поле. 2.

1.1.2. Безымянное комплексное месторождение флогопита, диопсидового и полевошпатового сырья.

1.2. Комплексные месторождения графита и полевошпатового сырья в Центрально-Алданском районе . Ц

1.2.1. Геолого-промышленная классификация графитовых руд.

1.2.2. Месторождение Чебере.

1.2.3. Надеждинское месторождение. ■

1.3. Классификация и характеристика полевошпатового сырья диопсидовых гранитоидов Центрального Алдана

1.4. Ихальское месторождение графита (Сев. Приладожье).

1.5. Тайгинское месторождение графита (Ю. Урал).•

1.6. Месторождение полевошпатового сырья Райвимяки-3 (Сев.

Приладожье).

1.7. Месторождения облицовочного камня Лахденпохского района

Сев. Приладожье). ф 1.8. Комплексные месторождения редких металлов, амфиболитов, полевошпатового и кварцевого сырья Вороньетундровского рудного поля (Кольский полуостров).

Глава 2. Некоторые общие закономерности образования и развития метаморфогенных месторождений

2.1. Место рудообразования в метаморфическом цикле (промышленногенетическая классификация метаморфогенного оруденения).

2.2. Роль смены планов тектонических деформаций в образовании и развитии метаморфогенных месторождений.

2.2.1. Смена планов тектонических деформаций при образовании комплексных месторождений флогопита, полевошпатового и диопсидового сырья в Центрально-Алданском районе.

2.2.2. Закономерности тектонического развития комплексных месторождений редкометальных пегматитов, амфиболитов, полевошпатового и кварцевого сырья в Вороньетундровском рудном поле. Ю

2.2.3. Модель тектонического развития метаморфогенных месторождений.

2.3. Закономерности эволюции минерало- и рудообразующих растворов в метаморфических комплексах. ИЗ

2.3.1. Температурные условия минерало- и рудообразования.

2.3.2. Изменение химического состава растворов. ,'

2.3.3. «Углекислотная волна» в рудообразуюших растворах и ее роль в образовании концентрированного, богатого оруденения.

2.3.4. Роль «углекпслотной волны» в образовании крупных кристаллов.

2.3.5. Модель постмагматического минерало- и рудообразования.

2.4. Условия образования и закономерности размещения комплексных метаморфогенных месторождений.

Часть II. Система количественной прогнозной оценки -J метаморфогенных месторождений.

Глава 1. Проблема прогнозной оценки метаморфогенных месторождений технические условия локального прогнозирования).

Глава 2. Принципы локального количественного прогнозирования метаморфогенного оруденения.

Глава 3. Критерии достоверности локального прогноза оруденения расчет «поисковой вероятности»)

3.1. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и термобарогеохимическому критериям (Алданские месторождения флогопита).

3.2. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и геохимическому критериям (редкометальные пегматиты Вороньих тундр).

3.3. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и геофизическому критериям (графитовые месторождения Алдана, Урала и Карелии).

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Условия образования, закономерности размещения и локальный количественный прогноз метаморфогенных месторождений"

Метаморфогенные месторождения представляют обширный и наиболее сложный для £ изучения класс полезных ископаемых, имеющий огромное промышленное значение. Как правило, метаморфогенные месторождения формировались длительно, в течение ряда последовательных этапов, каждый из которых оставил следы в виде особых парагенетических ассоциаций минералов и играл определенную роль в концентрации полезных ископаемых, преобразовании или разрушении рудных тел. Метаморфические, магматические, метасоматические и гидротермальные процессы, протекающие в метаморфических комплексах, тесно связаны с условиями их формирования и потому должны изучаться в тесной связи с закономерностями развития метаморфических комплексов различных фаций (Белевцев, 1979; Жданов, Малкова, 1974; Методы расчленения метаморфических комплексов, 1976 и др.). В связи с этим, в настоящей работе понятие <сметаморфогенные месторождения» рассматривается в широком смысле - как месторождения, сформировавшиеся в течение всего метаморфического цнта, включающего этапы регионального метаморфизма, регионального метасоматоза-ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза.

В связи с длительностью, сложностью и многоэтапностью развития метаморфических комплексов, расшифровка их геологического строения и условий минерало- и рудообразования требуют применения специальных методов геологического картирования и исследования. Современная методика геологического картирования метаморфических комплексов, основанная на определении геологической карты как статистической модели (Роненсон, 1972), обеспечивает необходимую Оостоверность и детальность геологических карт метаморфических комплексов и, тем самым - выявление геологических факторов (литологопетрографических, стратиграфических, геолого-структурных и др.) метаморфогенного * минерало- и рудообразования. На основе современных геологических карт и комплекса специальных методов исследования (геофизических, минералого-геохимическнх, термобарогеохимических, геолого-структурных и др.) становится возможным выявление количественных связей между исследуемыми факторами (геологическими, геофизическими и др.) и промышленными параметрами оруденения (размерами и запасами рудных тел, содержаниями и качеством полезного ископаемого). Знание этих связей позволяет перейти на принципиально новый - количественный уровень прогнозной оценки метаморфогенного оруденения.

Если региональные факторы метаморфогенного оруденения и региональные поисковые критерии достаточно полно освешены в литературе и с успехом используются для выбора перспективных районов с целью поисков тех или иных полезных ископаемых, то локальные условия формирования промышленных рудных тел и месторождений в пределах рудных полей и месторождений, а также - локальные поисково-оценочные критерии разработаны еще недостаточно, несмотря на огромный объем проведенных научно-исследовательских, методических и производственных работ. Современное состояние локального прогнозирования охарактеризовано Л.Н. Овчинниковым следующим образом: «К сожалению, современный уровень наших знаний, уровень геологической науки в целом и учения о полезных ископаемых в частности таков, что возможность прогнозирования месторождений с достаточным успехом весьма мала» (Овчинников, 1992, стр. 5). В значительной степени такое состояние проблемы прогнозирования связано с коренным изменением условий геологоразведочных работ за последние 20-30 лет: в связи с исчерпанием фонда легко отрываемых на поверхности месторождений произошел повсеместный переход на глубинные поиски, к чему ни геологическая наука, ни геологоразведочная практика оказались не готовыми.

Настоящая работа посвящена решению указанных проблем на примере типовых рудных полей различных полезных ископаемых в метаморфических комплексах гранулитовой, амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций. В результате проведенных исследований удалось установить некоторые общие закономерности формирования метаморфогенных рудных тел и на этой основе разработать принципы и критерии их количественного прогнозирования в пределах рудных полей. Многократная заверка выданных автором рекомендаций по поискам и разведке промышленных рудных тел различных метаморфогенных полезных ископаемых позволила откорректировать разработанные поисково-оценочные критерии и проверить их достоверность и эффективность.

Актуальность работы определяется тем, что в современных условиях, когда геологоразведочные работы сосредоточены преимущественно в пределах известных рудных полей, для прогнозной оценки метаморфогенного оруденения (особенно - на глубине) требуется разработка новых подходов к прогнозированию рудных тел и месторождений. С целью повышения эффективности поисковых и разведочных работ, уже на ранних стадиях исследования перспективных площадей необходимо определить местоположение рудного тела и вероятность его обнаружена, а также дать объективную, количественную оценку промыииенным параметрам рудных объектов (размерам и запасам рудных тел, содержаниям и качеству сырья). Разработка и совершенствование количественной системы прогнозной оценки метаморфогенного оруденения позволяет целенаправленно вести поиски и разведку крупных, богатых и рентабельных для отработки месторождений, в том числе - не выходящих на дневную поверхность.

Еще один, пока еще слабо используемый резерв повышения эффективности геологоразведочных работ связан с комплексным освоением метаморфогенных месторождений. Особенности дифференциации вещества в метаморфических комплексах нередко приводят к сближенным скоплениям маломинеральных (вплоть до мономинеральных) геологических тел, часть из которых представляет рудные тела с высоким содержанием полезного ископаемого. Как показывают промышленно-экономические расчеты автора, суммарная стоимость «попутных» полезных ископаемых (как правило, не добываемых или выбрасываемых в отвал) нередко значительно превышает стоимость «основного» полезного ископаемого (ради которого организованы геологоразведочные и эксплуатационные работы).

Решение теоретических задач (определение условий развития метаморфических комплексов и оруденения в них) и тесно связанных с ними практических вопросов прогнозирования и оценки метаморфогенных рудных тел и месторождений, их комплексного изучения и освоения стало возможным на основе крупномасштабного геологического картирования по современной методике (Роненсон, 1972; Роненсон и др., 1976 и др.) и специальных исследований типовых (эталонных) метаморфогенных рудных полей и месторождений различных полезных ископаемых.

В качестве одного из эталонных объектов для разработки указанных теоретических и практических проблем выбран Центрально-Алданский горно-промышленный район в пределах Алданского кристаллического щита, где условия рудообразования (на примере месторождений флогопита, графита, диопсидового и полевошпатового сырья) рассмотрены в комплексе гранулитовой фации метаморфизма.

Вторым эталонным объектом исследования является метаморфический комплекс кристаллических сланцев и гнейсов Лахденпохского района Карелии (Сев. Приладожье). Комплекс метаморфизован в условиях амфиболитовой фации. Благодаря открытию и оценке за последние 10 лет (в том числе - с участием и под руководством автора) промышленных месторождений ряда полезных ископаемых Лахденпохский район выдвигается в число перспективных районов Карелии. В частности, месторождения графита и натрово-глиноземистого полевошпатового сырья могут стать основной сырьевой базой данных полезных ископаемых в европейской части России. В районе также под руководством автора открыты и разведаны 5 промышленных участков облицовочного камня (Ройзенман и др.,2000ф), выявлено месторождение высокопрочного щебня.

Третьим детально изученным эталонным объектом является Вороньетундровский комплекс кристаллических сланцев, метаморфизованных в условиях эпидотамфиболитовои фации. В этом комплексе в результате крупномасштабной геологической съемки и специальных исследований выявлены закономерности формирования и размещения комплексных редкометальных пегматитов (с литием, рубидием, цезием, танталом, ниобием и бериллием), золота и молибденита. Для месторождений редкометальных пегматитов в качестве дополнительных полезных ископаемых автором предложены кварцевое и полевошпатовое сырье, а также - вмещающие амфиболиты (Ройзенман, 1996).

Отдельные аспекты геологического строения, условий образования и размещения метаморфогенного оруденения, а также - вопросы его количественного прогнозирования и комплексной оценки рассмотрены на примерах месторождений мусковита (Мамско-Чуйский и Карело-Кольский районы), графита (Тайгинское месторождение на Урале), кварцевого сырья (Сев. Карелия, Полярный Урал и др.).

Цель работы заключалась в выявлении зкономерностей состава, строения и развития различных метаморфических комплексов, закономерностей формирования в них промышленного оруденения и в том, чтобы на основе выявленных закономерностей разработать систему прогнозной комплексной оценки метаморфогенных месторождений и рудных тел в пределах рудных полей, а также дать конкретные рекомендации по поискам, разведке и освоению ряда метаморфогенных полезных ископаемых (флогопита, графита, диопсидового сырья, барий-стронциевого натрово-глиноземистого полевошпатового сырья, калиевого полевошпатового сырья, комплексных редкометальных пегматитов, облицовочного камня, кварцевого сырья и др.).

Основными -задачами исследований являлись: расшифровка геологического строения и истории формирования комплексов гранулитовон, амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций метаморфизма, вмещающих разные полезные ископаемые; выявление закономерных связей оруденения с различными этапами метаморфического цикла (региональный метаморфизм, региональный метасоматоз и гранитизация, магматический этап, постмагматический метасоматоз); выяснение связей геологических процессов и рудообразования с развитием тектонической структуры и сменой планов тектонических деформаций; установление эволюции флюидной среды в процессе развития метаморфических комплексов, роли флюидов в образовании промышленного богатого оруденения; разработка, апробация и внедрение объективных (в том числе - аппаратурных) методов оценки трещиноватости облицовочного камня - в недрах и в добытых блоках; разработка принципов и приемов составления промышленно-генетнческих классификаций метаморфогенных месторождений; составление таких классификаций для эталонных объектов; установление закономерных геостатистических связей промышленных параметров оруденения с геологическими, минералого-геохимпческими, геофизическими, термобарогеохимическими и другими исследуемыми критериями;

- разработка методики оценки вероятности обнаружения промышленных рудных тел;

- разработка принципов и критериев количественного прогнозирования промышленных параметров метаморфогенного оруденения;

- разработка принципов комплексирования методов исследования для прогнозной оценки метаморфогенного оруденения;

- установление закономерностей формирования и строения комплексных месторождений из сближенных рудных тел различных полезных ископаемых;

- количественная прогнозная оценка конкретных метаморфогенных рудных полей и разработка рекомендаций по поискам и разведке промышленных рудных тел;

- анализ заверки рекомендаций по поискам и разведке конкретных рудных тел и корректировка по результатам заверки принципов и критериев прогнозной оценки метаморфогенного оруденения.

Методика исследований включала.

- в качестве основного метода научного исследования и прогноза метаморфогенного оруденения - крупномасштабную геологическую и геофизическую (электроразведка и магниторазведка) съемку рудных полей (масштабы 1 : 25 ООО - 1:10 ООО);

- детальную геологическую, геофизическую, геохимическую и термобарогеохимическую съемку месторождений (масштабы 1 : 2000- 1 : 1000);

- геологическую документацию карьеров с составлением карьерных планов в масштабе 1 : 500;

- геологическую документацию подземных горных выработок с составлением геологических погоризонтных планов в масштабах 1 : 1000 - 1 : 500;

- специальные геолого-структурные исследования рудных полей и месторождений с составлением планов тектонических деформаций по различным этапам тектонического развития рудных объектов;

- минералого-технологическое картирование рудных полей и месторождений;

- термобарогеохимические исследования (методами гомогенизации, вакуумной и термозвуковой декрепитацин, газовой хроматографии) метаморфических пород и продуктов их изменений, а также - рудных объектов (раздельно - для бедных и богатых руд);

- комплекс геофизических методов (электроразведка, магниторазведка, микросейсмика, гамма-спектрометрия, акустика, каппаметрия и др.) для оценки степени трещиноватости облицовочного камня в недрах и добытых блоках;

- исследования закономерных связей между промышленными параметрами оруденения и геологическими, геофизическими, геохимическими и термобарогеохимическими факторами;

- составление рекомендаций по поискам, разведке и освоению конкретных рудных объектов; участие в заверке этих рекомендаций.

В качестве вспомогательных методов в ограниченных масштабах применялись:

- парагенетический анализ минеральных ассоциаций, образовавшихся на различных этапах метаморфического цикла (в процессах регионального метаморфизма, регионального метасоматоза-ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза) с реконструкцией первичного состава метаморфического субстрата и минеральных ассоциаций наложенных процессов;

- специальные изтопные исследования с определением изотопного состава углерода и кислорода в минералах метаморфических пород и продуктах их изменения;

- рентгено-структурные исследования минералов (в первую очередь - графита);

- микропалеобиологические исследования метаморфических пород с выявлением и описанием в них микроорганизмов с целью установления природы углерода графитовых # месторождений.

Фактическая основа работы.

В основу диссертации положен фактический материал, полученный автором и руководимым им коллективом научно-исследовательской экспедиции МГРИ-МГГА при крупномасштабном геологическом картировании и специальных исследованиях флогопитоносных полей Центрального Алдана (Канкунского, Эльконского, Верхне-Эмельджакского, Гоно-Неакуинского) и флогопитовых месторождений (Южного, Озерного, Федоровского, Леглиерского, Надежного, Банного, Безымянного, Белибердинского, Б. Гоновского, М. Гоновского, Горелого, Таборного) в 1961-69 г.г. и в 1976-80 гг.; при крупномасштабном геологическом картировании и комплексных исследованиях месторождений графита, полевошпатового и диопсидового сырья в Центральном Алдане (на графитовых месторождениях Надеждинском, Чебере, Керакском; на комплексных месторождениях полевошпатового и диопсидового сырья Южное и Безымянное) в 1981-89 г.г.; при крупномасштабном геологическом картировании и специальных исследованиях поля комплексных редкометальных пегматитов (литий, рубидий, цезий, тантал, ниобий, бериллий) и редкометальных месторождений Васин-мыльк, Охмыльк, Олений хребет, Пеллапахк, а также золоторудного месторождения Олений хребет и проявления молибдена в Вороньетундровском рудном поле (Кольский полуостров) в 1970-75 г г.; при геологическом картировании и минералого-геохимических исследованиях зон редкометальных метасоматитов Вороньетундровского рудного поля (1975-76 г.г.); при крупномасштабном геологическом картировании и специальных геолого-геофизнческих исследованиях графитового месторождения Тайгинского на Ю. Урале в 1988-89 г.г.; при комплексных исследованиях месторождений графита At' (Ихальское), полевошпатового сырья (Райвимяки-3) и гранитного щебня (Лумиваара) в

Лахденпохском районе Карелии в 1989-2000 гг.; при детальной геологической и термобарогеохимической съемке месторождения мусковитоносных пегматитов Плотина в Карелии (1980-81 г.г ); при термобарогеохимических исследованиях кварцевого сырья 30-ти месторождений СССР (С. Карелия, Полярный Урал, Кавказ и др.) и Бразилии (1989-91 гг.). В процессе этих работ было задокументировано 25 карьеров (в том числе диссертантом 20 карьеров), 28 пог. км подземных горных выработок (в том числе диссертантом 22 пог. км), 35 пог. км керна скважин (в том числе диссертантом 20 пог. км), исследовано более 2000 шлифов горных пород ( в том числе диссертантом 600 шлифов), сделаны определения темератур методом декрепитации газово-жидких включений в 7000 проб (в том числе диссертантом - в 100 пробах), а также 510 анализов температур методом гомогенизации (в том числе диссертантом 470 анализов), определен состав природных растворов с помощью газово-хроматографического анализа газово-жидких включений в 160 пробах, сделано 8500 замеров тектонических контактов и трещин ( в том числе диссертантом 8500 замеров).

В результате указанных работ составлены геологические карты рудных полей в масштабах 1: 25 000 по площади 120 кв. км (в том числе диссертантом 120 кв. км) и 1:10 000 по площади 110 кв. км (в том числе диссертантом 80 кв. км), месторождений в масштабах 1 : 2 000 -1:1 000 по площади 25 кв.км (в том числе диссертантом 12 кв. км), рудных тел в масштабе 1: 500 по площади 13 кв. км (в том числе диссертантом 12 кв. км). В диссертацию включены также результаты научно-методических и геологоразведочных работ на месторождениях облицовочного камня Ранвимяки-1 и Лакеваара-1, проведенных под руководством диссертанта геологической группой ЗАО ТЕРВАЯРВИ в 1993-2000 г.г. Кроме того, проанализированы и учтены материалы других исследователей, работавших ^ на указанных выше и многих других метаморфических комплексах (Б. М. Роненсон,

Д. С. Коржинский, В.М. Ройзенман, В.А. Утенков, В. А. Сикорский, Б.И. Зорин, A.B. Громов, С В. Ежов, С. П. Мурзаев, М. А. Лицарев, Р. Ф. Черкасов, JT. К. Пожарицкая, 3. И. Петрова, В В. Жданов, B.C. Войтович, В. П. Зуева, Р. А. Хазов и др.).

В сравнительном плане в диссертационной работе использованы литературные материалы по метаморфогенным месторождениям Мамско-Чуйского района, Мурманской области, Слюдянского района, Урала, Канады, Ю. Родезии, Бразилии и других регионов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из двух частей.

В части 1 рассматриваются условия образования и закономерности размещения метаморфогенных месторождений в типовых (эталонных) рудных полях. Эта часть состоит из Введения и 2-х глав. Объем части 1-138 стр., из них 95 стр. текста, 34 стр. с 35 рисунками и 9 стр. с 16 таблицами.

В части 2, состоящей из 9-ти глав, Заключения и списка литературы, обоснована и охарактеризована система количественного прогнозирования метаморфогенных месторождений, приведены результаты апробации этой системы. Объем части 2—130 стр., из них 72 стр. текста, 37 стр. с 37 рисунками, 11 стр. с 18 таблицами и 10 стр. со списком литературы из 181 наименования.

Общий объем работы 268 стр., из них 167 стр. текста, 71 стр. с 72 рисунками, 20 стр. с 33 таблицами и 10 стр. со списком литературы

Основные положения, выдвигаемые к защите.

1. Метаморфогенное рудообразование происходило на всех этапах метаморфического цикла: регионального метаморфизма, регионального метасоматоза-ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза, причем один и тот же этап мог являться рудоподготовительным для одного полезного ископемого, рудообразующим для другого и рудоразрушающим для третьего. Закономерная приуроченность различных полезных ископаемых к определенным этпам метаморфического цикла, выраженная в виде промышленно-генетических классификаций, может служить основой для прогнозирования метаморфогенного оруденения.

2. В линейно-складчатых метаморфических комплексах рудообразование контролировалось закономерной сменой планов тектонических деформаций на трех основных этапах: 1) линейной складчатости, 2) поперечной складчатости, 3) послескладчатом. Смена планов тектонических деформаций регулировала процессы неоднократного сжатия и растяжения в зонах рудоконтролирующих струтур и, тем самым, определяла локализацию рудных тел различных полезных ископаемых, их обогащение и разубоживание.

3. На регрессивном этапе метаморфизма формирование богатых (в том числе -крупнокристаллических) руд происходило в закрытых флюидных системах под воздействием закономерного изменения концентрации СОг в водном растворе с максимумами при 340°С и 180°С («углекислотная волна») на общем фоне снижения температуры. «Углекислотная волна» регулировала процессы неоднократного растворения и отложения рудного вещества и, тем самым, определяла стадийность и характер минерало- и рудообразования.

4. Между обоснованными оценочными критериями метаморфогенного рудообразования (геологическими, геофизическими, минералого-геохимическими и термобарогеохимическими) и промышленными параметрами (масштабами и качеством сырья) существуют тесные геостатистнческие связи, которые могут служить падежной основой разработанной системы количественного локального прогнозирования метаморфогенного оруденения, позволяющей оценить поисковую вероятность» обнаружения рудного тела на данном участке, в том числе - на разной глубине.

Научная новизна работы заключается: в установлении генетичской связи различных концентраций полезных ископаемых (обогащения и обеднения) с этапами развития метаморфических комплексов;

- в оценке степени влияния плана деформаций на концентрацию и разрушение полезных ископаемых на основе разработанной модели тектонического развития метаморфогенных месторождений;

- в выявлении «углекислотной волны» (закономерного изменения концентрации ССЬ при остывании постмагматических растворов) и в установлении исключительной роли «углекислотной волны» в образовании богатого (в том числе - крупнокристаллического) оруденения на основе новой модели постмагматического рудообразования;

- в выявлении неизвестных ранее геостатистических количественных связей между оценочными критериями (геологическими, геофизическими, минералього-геохимическими, термобарогеохимическими) и промышленными параметрами рудных тел.

Реализация результатов и апробация работы.

При использовании разработанной системы прогнозирования было дано 60 практических рекомендаций по поискам и разведке конкретных рудных тел различных полезных ископаемых. При заверке 46-ти рекомендации открыты и разведаны 42 промышленных рудных тела 6-ти полезных ископаемых:

17 тел калиевого полевошпатового сырья (для изделий тонкой керамики и другой продукции) с запасами 1.6 млн. тонн и кварц-полевошпатовых пород - 16 млн. тонн (месторождения Южное, Безымянное и Надеждинское в Алданском районе Якутии);

5 флогопитоносных тел с суммарными запасами 58 тыс. тонн флогопита на участках Московском-Горелом, Банном-3, Федоровском и Южном Канкунского флогопитоносного поля на Алдане;

8 графитоносных тел с суммарными запасами 6.5 млн. тонн графита (месторождения Надеждинское и Чебере на Алдане и месторождение Ихальское в Лахденпохском районе Карелии);

5 тел высоконатрового и высокоглиноземистого полевошпатового сырья (для изготовления вакуумного стекла телевизионных и рентгеновских трубок и других изделий), с общими запасами 2 млн. тонн полевошпатовых пород;

- 6 промышленных тел блочного (облицовочного) камня (граниты, сиениты, габбро-диабазы) с суммарными запасами около 400 ООО куб.м (месторождения Райвимяки-1, Лакеваара-1 и Терваярви-1 в Лахденпохском районе Карелии).

- месторождение высокопрочного гранитного щебня Лумиваара в Лахденпохском районе Карелии.

Среди выявленных и разведанных по рекомендациям диссертанта месторождений имеются 4 крупных объекта:

1) флогопитоносная зона Х1Х-ХХ месторождения Южного с запасами флогопита 35 ООО тонн (крупнейшая в Алданской флогопитоносной провинции);

2) жила калиевого кварц-полевошпатового сырья на месторождении Надеждинском (Алдан) с запасами 10.6 млн. тонн (крупнейшая в России);

3) месторождение барий-стронциевого натрово-глиноземистого полевошпатового сырья Райвимяки-З (Карелия) с запасами 2 млн. тонн и очень высокими содержаниями полевого шпата - 80 - 90% (крупнейшее месторождение высококачественного полевошпатового сырья данного типа в России и третье в мире);

4) Центральная зона графитового месторождения Чебере (Алдан) с запасами графита 1.5 млн. тонн и уникально высоким средним содержанием графита - 27% (наиболее богатое стратиформное месторождение графита в мире).

Согласно выданным производственными организациями документам, общий экономический эффект от открытия указанных месторождений составил более 15 млн. руб. (в ценах 1976-82 г.г., протокол НТС Алданской ГРЭ от 25.11.1982 г. и др.).

Общая стоимость минерального сырья (в недрах) в открытых и разведанных по рекомендациям диссертанта месторождениях составляет (в мировых ценах) 8.5 млрд. долларов США.

Разработанный с участием диссертанта способ обогащения полевошпатового сырья с использованием электростатической сепарации с нагревом (авторское свидетельство № 1364615 от 8.09.1987 г., авторы Ройзенман Ф.М. и др.) позволяет существенно сократить время и затраты на очистку полевошпатовых пород от вредных примесей (в 3-4 раза, по сравнению с традиционной флотацией).

Разработанный с участием диссертанта способ оперативной оценки качества кварцевого сырья на основании его газонасыщенности и концентрации ССЬ в газово-жидких включениях (патент РФ RU N 2000434 С от 7.09.1993 г., авторы Ионкина Е.А., Ройзенман Ф.М., Худадян К В.) позволяет производить оперативную оценку качества кварцевого сырья при поисковых, поисково-оценочных и разведочных работах, на разных стадиях обогащения и передела кварцевого сырья. Предложено ввести вышеуказанные характеристики в ГОСТ Российской Федерации на кварцевое сырье.

На основе разработанного диссертантом (совместно с Шестаковой Л И.) нового способа оценки процента выхода блоков природного камня из массива (патент РФ № 2184848 от 10.07.2002 г.) существенно (в 3-4 раза) повышается достоверность поисков и разведки месторождений облицовочного камня.

На открытых диссертантом месторождениях блочного (облицовочного) камня Райвимяки-1 и Лакеваара-1 на средства ЗАО «Терваярви» под руководством диссертанта проведены разведочные работы с подсчетом запасов блочного камня и их защитой в ТКЗ Карелии в количестве 200 ООО куб.м, пройден опытно-промышленный карьер. Промышленная добыча блочного камня на этих месторождениях начата ЗАО «Терваярви» в 2002 г. и добыто более 100 куб.м кондиционных блоков.

На открытых, с участием диссертанта, флогопитоносных участках Банный-3 и Московский-Горелый-3 и на флогопитоносной зоне XIX-XX месторождения Южного ГОКом «Алданслюда» добыто 41 000 тонн флогопита-сырца на общую сумму 550 млн. руб. (в ценах 1975-80 г.г ).

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований представлялись и докладывались на научных конференциях преподавателей и сотрудников МГРИ-МГГА (1960, 1965-1989 гг.), всесоюзных, региональных и международных совещаниях, симпозиумах и конференциях:

1) Магматизм и рудообразование (Якутск, 1969 г.);

2) II Всесоюзное совещание по редким элементам (Апатиты, 1974 г.);

3) V Всесоюзное совещание по термобарогеохимии (Уфа, 1976 г.);

4) VI Всесоюзное совещание по термобарогеохимии (Владивосток, 1978 г.);

5) VII Всесоюзное совещание по термобарогеохимии (Львов, 1985 г.);

6) IV Всесоюзное совещание по метасоматозу (Ленинград, 1976 г.);

7) Рабочее совещание по магнезиальным скарнам (Алдан, 1976 г.),

8) III Всесоюзный симпозиум по метаморфизму (Свердловск, 1977 г.);

9) Всесоюзное совещание «Методика картирования метаморфических комплексов» (Ленинград, 1979 г.),

10) IV Всесоюзное совещание по метаморфизму (Апатиты, 1979 г.);

11)1 Всесоюзное совещание по методам термобарогеохимии (Звенигород 1981 г.);

12)11 Всесоюзное совещание по природным газам (Москва, 1982 гг.);

13)11 Всесоюзное совещание по металлогении докембрия (Свердловск, 1982 г.);

14) Всесоюзное совещание по генезису и поискам пегматитов (Иркутск 1982 г.);

15) Региональное (Сибири и Дальнего Востока) совещание по термобарогеохимии (Благовещенск, 1983 г.);

16) Выставка «Комплексное использование ресурсов» (Томск, 1984 г.);

17)111 сессия Северо-Кавказского отделения ВМО АН СССР «Минералого-геохимические критерии локального прогноза оруденения» (Цей, 1986 г.);

18) Всесоюзное совещание «Кипящие гидротермальные растворы» (Ростов-на-Дону, 1988 г.);

19)11 Международный конгресс по неметаллическим полезным ископаемым (КНР, 1989 г.);

20) II Всесоюзный семинар «Использование термобарогеохимических методов при локальном прогнозе, поисках и разведке рудных месторождений» (Москва, 1989 г.);

21) IV Всесоюзное пегматитовое совещание «Минералогия и генезис пегматитов» (Миасс, 1991 г.);

22) Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 1997 г.);

23) IX Всероссийское совещание по термобарогеохимии (Александров, 1999 г.);

24) X Всероссийское совещание по термобарогеохимии (Александров, 2001 г.).

Кроме того, диссертант был руководителем авторского коллектива экспозиции

Комплексное изучение и освоение метаморфогенных месторождений» (серебряная медаль ВДНХ СССР, 1985 г.).

Основные результаты исследований изложены в 70-х публикациях и 42-х научно-исследовательских отчетах. По результатам исследований оформлены 2 патента РФ и одно авторское свидетельство. Еще по одному изобретению получено положительное решение Госэкспертизы о выдаче патента.

Работа выполнена в Московском геологоразведочном институте (МГРИ-МГГА) в процессе проведения исследований Восточно-Сибирской и Карельской экспедиций НИСа в 1964-93 г.г. Дополнительные материалы по метаморфогенным месторождениям Сев. Приладожья получены в процессе геологоразведочных работ ЗАО «Терваярви» в 19942000 г.г.

В проведенных исследованиях и разработке рассматриваемых вопросов вместе с автором участвовали: Б.М. Роненсон, В.М. Ройзенман, В.А. Утенков, В В. Андронов, В.А. Рождественская, В. А. Сикорский, М П. Астафьева, C.B. Ежов, Г.В. Демура, М.Г. Петрова, Т.Ф.Щербакова, М.И Шимелевич, С.Е. Кургинян, В.А. Розанов, Ю Н. Сиротов, JLB. Войтович, JI.B. Любимова, Л И. Шестакова и др. Работы проводились в тесном сотрудничестве с работниками СибГЕОХИ (Л.К. Пожарицкая, З.И. Петрова, М.П. Глебов, Л Г Кузнецова, Б.М. Шмакин и др.), ТУГРЭ (Р Ф. Черкасов, А.И. Куке, И В. Быков и др.), ВСЕГЕИ (В.В. Жданов). Большую помощь в проведении исследований оказали начальник Управления горных работ и геологической службы Министерства промышленности строительных материалов СССР А Л. Куницын, гл. геолог ГЛАВНЕМЕТАЛЛОРУД А.И. Карамнов, ст. специалист ГЛАВНЕМЕТАЛЛОРУД Качалов А Н., гл. геолог Укспнской ГРП Карельской ГЭ К.И. Степанов, начальник Алданской ГРЭ (АГРЭ) В.М. Антонов, гл. геофизик АГРЭ Ю.М Савоськин, ст. геолог АГРЭ А.И. Разумов. Ряд вопросов по теме диссертации автор обсуждал с И Ф. Романовичем, П.А. Игнатьевым, В.А. Арсеньевым,

В.И. Пахомовым, что позволило уточнить формулировки отдельных положений. Автор выражает упомянутым ученым и коллегам свою искреннюю признательность.

Особая благодарность моему учителю, основоположнику современной методики геологического картирования метаморфических комплексов Б.М. Роненсону.

ЧАСТЬ I

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Ройзенман, Феликс Моисеевич

9.7. Общие выводы по заверке локального прогноза.260

Заключение.261

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Ройзенман, Феликс Моисеевич, Москва

1. Основным принципом локального прогноза оруденения является принцип аналогии, выражающийся в том, что закономерности формирования и размещения промышленных рудных тел признаются аналогичными для месторождений одного промышленно-генетического типа.

2. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и термобарогеохимическому критериям (Алданские месторождения флогопита).На Алданских месторождений флогопита установлены следующие поисково-оценочные критерии (Ройзенман, 1983):

3. Промышленные флогопитоносные тела приурочены к диопсидовым кристаллическим сланцам (литологическин критерии).

4. Основная часть диопсидовых кристаллосланцев сосредоточена в двух пачках (Шз и 1V2) федоровской свиты (стратиграфический критерий).

5. Флогопитоносные тела контролируются преимущественно дисгармоничными складками типа волочения (геолого-структуриыи критерии). Эти складки, как правило, располагаются сериями, гирляндами.

6. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и геохимическому критериям (редкометалыше пегматиты Вороньих тундр).В поле редкометальных пегматитов Вороньих тундр установлены следующие поисковые критерии:

7. Жилы пегматитов с наиболее ценным комплексным редкометальным оруденением (литий, рубидий, цезий, тантал, ниобий, бериллий) приурочены к амфиболитам (лгшюлоги ческии критерии).

8. Наиболее важные в промышленном отношении редкометальные пегматитовые жилы находятся в пределах полмостундровской свиты {стратиграифическии критерии).

9. Общие выводы по оценке достоверности локального прогнозирования орудеиения.Из приведенных выше примеров расчета «поисковой вероятности» можно сделать следующие основные выводы.

10. Шс ширина складки обозначает расстояние между осевыми поверхностями сопряженных антиклинали и синклинали в дисгармоничной складке.