Введение к работе
Актуальность работы определяется необходимостью совершенствования методики поисков и прогнозирования рудных месторождений на основе анализа геолого-геофизических данных. По данным комплексных геолого-геофизических исследований, в первую очередь глубинных методов, возможно создание объемных моделей рудоносных систем (PC), что позволит более эффективно проводить прогнозирование и поисково-оценочные работы по выявлению месторождений золота, олова, титана, меди и других полезных ископаемых.
Практическая задача прогноза и эффективного поиска месторождений взаимосвязана с познанием особенностей глубинного строения литосферы в области развития PC. Реализация этой проблемы необходима как в известных оловорудних (Хинганский, Комсомольский, Кавалеров-ский, Баджальский), золоторудных (Кировский, Берхнс-Селемджинский, Покровский, Березито-вый, Нижнеамурский, Охотский), титанорудных (Канарский, Джугджурский), так и во вновь изучаемых районах для выявления новых рудных зон и тел. Сочетание малоглубинных и глубинных геолого-геофизических методов позволяет представить в целом модель PC от очага зарождения до образования в верхней части месторождений. При локализации месторождений, рудных зон, тел существенная роль принадлежит различным типам барьеров: геохимическим, петрофизическим, геодинамическим, электрохимическим и др., которые в настоящее время не всегда учитываются и изучаются. Использование барьерных и экранных явлений при составлении композитных моделей значительно повышает эффективность геолого-геофизических работ при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.
Цель исследований. Построение физико-геологических моделей рудоносных систем на основе геологических, геохимических, геофизических, петрофизических, петрохимических данных и их использование для прогнозирования, поисков и оценки промышленно значимых месторождений (Au, Sn, Си, Ті и др.) в пределах юга Дальнего Востока.
Задачи исследований. Основные задачи для решения поставленных проблем состоят в следующем:
Исследование системных связей между петрофизическими, геофизическими, геохимическими характеристиками литосферы и рудоносных систем различных иерархических уровней.
Изучение миграционных свойств рудных элементов в литосфере на основе их атомного строения, распространенности, закономерностей в распределении как рассеянных, так и концентрированных элементов с целью определения их роли при формировании рудоносных систем.
Исследование физико-химических процессов, возникающих на границе разных сред на микро- и макроуровнях, участвующих в образовании барьеров. Исследование геофизических, геохимических, петрофизических, параметров, характера их корреляционных зависимостей в областях мета-соматической проработки пород с целью выделения барьеров, экранов, способствующих локализации рудных месторождений.
4.Создание физико-геологоческих моделей литосферы, рудоносных систем и месторождений для решения задачи поисков и прогнозирования.
5. Изучение специфики прогнозирования рудных месторождений на основе составленных моделей PC различных типов и иерархических уровней с использованием комплексных критериев (рудо-контролирующих, рудовмещающих, степени сохранности), с учетом типов земной коры и литосферы.
Методика исследования состояла в систематизации и обобщении геологических, геохимических, геофизических, петрофизических данных по югу ДВ автора и других исследователей. При создании геофизических моделей литосферы проводились специализированные глубинные геофизические исследования (Ag, Vp, ДТ, р), лабораторные работы по целенаправленному изучению петрофизических свойств среды, районирование типов земной коры и литосферы. Для геохимической характеристики литосферы как среды формирования PC проводился сбор и анализ химических и спектральных данных по штуфам, образцам, канавам, скважинам, штольням с целью изучения закономерностей распространения рассеянных и концентрированных рудных элементов, определе-
ния коэффициента концентрации и их роли в формировании рудоносных систем. При изучении барьерных явлений методика состояла в теоретическом и практическом исследовании барьерных процессов (на микро- и макроуровнях) с выделением эндогенных геохимических, структурно-геодинамических и электрохимических барьеров, определении их роли при локализации месторождений. При создании физико-геологических моделей PC разных иерархических уровней изучался вещественный состав магматических, метасоматических, вмещающих пород, выявлялись особенности распределения геохимических, геофизических, петрохимических и петрофизических параметров в пределах рудных районов, узлов, рудных полей и месторождений. Систематика PC приведена по формационному и генетическому принципам. На основе созданных комплексных моделей, поисковых критериев и признаков проводились поисковые и прогнозные работы с использованием геохимических, структурно-геодинамических и электрохимических барьеров в оловоруд-ных, золоторудных, титанорудных и других рудных районах юга Дальнего Востока. Защищаемые положения сводятся к следующему:
Геофизические, петрофизические параметры (Ag, Vp, ДТ, р, Q) обладают сложной геологической, физической информацией о вещественном составе и структурных элементах слоев литосферы. На основе анализа этих данных представлены физико-геологические модели литосферы (ФГМ) и оловорудних, золоторудных, меднорудных и титанорудных рудоносных систем (PC), повышающие эффективность поисков и прогнозирования рудных месторождений [10,17, 21, 26,27, 59,64,66, 67 ].
Распределение основных породообразующих элементов (О, Si, Al, Fe, Mg, Са, Na, К, Мп, Ті, Р, Н) и их корреляционных связей с геофизическими, петрофизическими параметрами позволяют сформировать геохимическую модель литосферы юга ДВ. С учетом роли миграции химических элементов, рассчитаны коэффициенты концентрации (по отношению средних содержаний к клар-ковым) в рудоносных системах. Установлено, что при малых значениях коэффициента (3-30) образуются главным образом месторождения Fe, Мп, Ті, V, Mg, Р, при средних и высоких (31-10000) - №, Со, Си, Mo, Cr, Sn, Аи, Ag, Pt, Nb, при наиболее высоких (10001-20000) - Bi, Sb, Cd, Hg, Re [21,24,25,57,64].
Барьерные процессы обусловлены различной физико-химической природой на границе разных сред на макро- и микроуровнях с образованием геохимических, структурно-геодинамических и электрохимических барьеров, играющих существенную роль в локализации рудных месторождений. Петрофизические барьеры за счет разных физико-механических свойств пород определяют морфологию рудных тел и масштабы оруденения, геодинамические являются катализаторами рудоотложения за счет падения давления в трещинах и пористых породах, литостатические проявлены в осевых частях антиклинальных структур, гравитационно-сегрегационные возникают за счет разной плотности, электрохимические являются осадителями рудного вещества на полюсах электрического поля, на границе двойного электрического слоя, диффузионных и мембранных потенциалов [4,9,28,34,42,49,58].
Рудоносные системы магматогённые (Канарский,' Геранский титанорудные районы), магматические (Албазинский, Гонжинский золоторудные; Комсомольский, Хинганский оловорудные), гидротермальные (Курун-Уряхский, Верхне-Селемджинский золоторудные районы), метаморфо-генные (Нюкжинский, Мало-Хинганский железорудные районы), характеризуются разной глубиной и температурой образования, геохимической и металлогенической зональностью. По эмпирической зависимости геофизических, петрофизических параметров и химических элементов PC выделяются: первые - повышением содержаний Сг, Ni, Со, Си, Fe, Ті, значений ДТ, Ag и лк; вторые и третьи - повышением Sn, Au, W, Mo, Cu, Pb, понижением значений ДТ и р„ повышением т)к, ДиЁП и содержаний U, К; четвертые повышением Аи, Си, Pb, As, Fe, аномалиями ДТ, п,, рк и повышенным содержанием радиоактивных элементов. Формирование PC в сводовых поднятиях происходит под влиянием флюидного фронта, что приводит к многообразной ассоциации рудных элементов, а в депрессионных структурах за счет дополнительного давления и трения на нижней поверхности трапециевидного блока, что приводит к повышению температуры и выплавлению магм щелочного типа и более узкого спектра рудных элементов [10,11,12,13, 14,16, 18,19,37,51,57,72].
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
Впервые по Приамурью созданы геофизические (Ag, Vp, ДТ, р, Q) и комплексные модели литосферы юга ДВ с определением вещественного состава литосферных слоев и плюмовых структур.
Рассмотрена геохимия литосферы как среды формирования PC, построена геохимическая модель литосферы юга Дальнего Востока по основным породообразующим элементам: О, Si, Al, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, K, Ті, P, H и приведена характеристика петрогенных, рудных элементов и их спо- ; собность к миграции, рассеиванию и концентрированию при формировании PC.
Впервые рассмотрен комплекс барьерных явлений на микро- и макроуровнях. Проведена систематика эндогенных барьеров с выделением новых петрофизических, электрохимических, литоста-тических, гравитационно-сегрегационных и электрохимических типов, показана их роль в образовании рудоносных систем и месторождений.
Впервые проведена систематика рудоносных систем на основе многофакторного анализа. Построены трехмерные глубинные физико-геологические модели рудоносных систем для ряда оловорудних, золоторудных, титанорудных, меднорудных районов и месторождений (грейзенового, альбитового, пегматитового, алунитового, порфирового, стратиформного типов) юга Дальнего Востока РФ.
5.Представлен новый механизм образования PC в сводовых и депрессионных структурах на примере золоторудных и оловорудных районов юга ДВ, приводящий к разной метасоматической, температурной зональности и геохимической ассоциации элементов.
Практическая значимость выполненной работы состоит в выделении новых типов петрофизических, геодинамических, электрохимических барьеров и их использовании при обосновании комплексных (геологических, геофизических, геохимических, петрохимических и петрофизических) критериев для выявления различных типов PC и рудных месторождений в пределах юга Дальнего Востока.
Рассмотрены объемные рудоносные системы и их физико-геологические модели для ряда оловорудных, золоторудных, титанорудных, меднорудных районов юга Дальнего Востока. Построены трехмерные комплексные (композитные) модели месторождений в оловорудных (Хин-ганский, Комсомольский, Баджальский, Ямалинский), золоторудных (Березитовый, Кировский, Гонжинский, Кеткапский, Нижнеамурский), титанорудных (Каларский, Джугджурский), меднорудных (Янканская шовная зона, Центральный Сихотэ-Алиш.) районах, которые позволяют более целенаправленно проводить крупномасштабное и локальное прогнозирование по выделению рудных полей, рудных зон и осуществлять поисковые и оценочные работы.
По результатам проведенного прогнозирования в пределах Хинганского, Комсомольского, Баджальского, Ямалинского, Сихотэ-Алинского оловорудных районов выделены перспективные площади, участки, оловорудные зоны, тела и даны рекомендации по их дальнейшему изучению. В пределах Гонжинского выступа выделены перспективные площади на поиски золоторудных полей. В Березитовом, Кировском, Курун-Уряхском, Кеткапском, Нижнеамурском золоторудных районах выделен ряд перспективных участков, рудных зон и тел. В пределах Курун-Уряхского и Кеткапского золоторудных районов выявлены признаки для возможного выявления золоторудных месторождений перносланцевого (Неждашшского), Карлинского, Олимпикдамского типов, алунит-кварцевого типа в пределах Сихотэ-Алинского и Охотского вулканического поясов. По данным крупномасштабного и локального прогноза в пределах северо-западного фланга Каларского габбро-анортозитового массива автором выявлен ряд рудопроявлений (Балтылахское, Верхне-Саиктинское, Верхне-Куранахское), три месторождения (Куранахское, Саиктинское и Водораздельное), и самое крупное в России - месторождение Большой Сэйим комплексных руд (ПСЬ, Fe, V2O5). В пределах западной части Янканской шовной структуры выделен ряд рудных зон, перспективных на выявление колчеданно-медных стратиформного, золото-меднопорфирового типов месторождений, и нового типа медно-никелевых руд, связанных с корневыми частями коматиито-вых базальтов. В Хинганском районе впервые выделена система эшелонированных зон трещино-ватости северо-западного простирания, с которыми пространственно совпадают все известные месторождения и рудопроявления. Шаг развития основных рудоносных структур 3-5 км, промежуточных рудоносных структур -0,5-1,5 км. Выделенная система рудоносных структур локализует поисковые площади и увеличивает перспективы открытия новых месторождений в Хинганском оловорудном районе.
Реализация результатов исследований осуществлена автором при прогнозировании и проведении поисково-разведочных работ на площадях оловорудных, золоторудных, титанорудных, меднорудных районов, узлов и месторождений на основе комплексных критериев и композитных физико-геологических моделей в пределах юга Дальнего Востока. Основные выводы и рекомендации используются производственными предприятиями ФГУП «Дальгеофизика», Биробиджанским ГГУІТ ЕАО, ГУГП «Амургеология», Солнечным, Хинганским ГОКами, ОАО «Покровский рудник», ОАО «Олекминский рудник», ОАО «Кимкано-Сутарский ГОК», ЗАО «Дальгеология», ЗАО артели старателей «Амур», «Восток», «Охотск», ОАО «Регис» при производстве поисково-разведочных работ.
Петрофизические исследования использованы при составлении методических рекомендаций «Петрофизические исследования в рудных районах юга Дальнего Востока», в справочнике «Справочник физических свойств по региону Дальнего Востока». Данные комплексных исследований по Хинганскому оловорудному району изложены в монографии «Хингано-Олонойский оло-ворудный район».
Фактический материал подготовлен на основе обобщения и синтеза результатов тридцатилетних исследований автора при производстве полевых комплексных (геологических, геофизических, геохимических, петрофизических, петрохимических) исследований в Комсомольском, Баджаль-ском, Хинганском оловорудних, Аллах-Юньском, Березитовом, Кировском, Гонжинском, Кеткап-ском, Курун-Уряхском золоторудных, Каларском, Джугджурском титанорудных районах. В пределах Янканской шовной зоны автором проведены поисковые работы на выявление стратиформ-ных колчедакно-медных и нового типа медно-никелевых месторождений, связанных с корневыми частями коматиитовых базальтов. Глубинная характеристика литосферы юга Дальнего Востока приведена по данным исследований ГСЗ, МОВЗ, МТЗ, Ag, ДТ, проводимых ФГУГП «Дальгеофизика» (с участием автора) и др. организациями. По тематическим работам автора изучены петрофизические, геохимические и петрохимические параметры руд, метасоматически измененных и вмещающих неизмененных пород различного литологического состава. Также привлекались материалы работающих в регионе научных организаций: ИТиГ, ДВИМС, ЗабНИИ, ВИРГ, ДВГИ, АмурКНИИ и опубликованные научные статьи по тематике диссертации.
Апробация работы проводилась на технических Советах ФГУП «Дальгеофизика», КПР по Хабаровскому краю, Амурской области, ЕАО, на геологических, геофизических, геохимических и петрофизических конференциях в Аллах-Юньской КГРЭ (I968-I97I гг.), Комсомольской ГРЭ (1974— 1982 гг.), ФГУП «Дальгеофизика» (1972-2008 гг.), «Амургеологии», на международном симпозиуме «Глубинное строение Тихого Океана и его континентального обрамления» (г. Благовещенск, 1988), на II-V Косыгинских чтениях, междисциплинарных (симпозиумах «Закономерности строения и эволюция геосфер» (г. Хабаровск 1997-2009; Владивосток, 2000), на 29-ой сессии Международного семинара им. Д.Г. Успенского (г. Екатеринбург, 2002, 2009), на чтениях им. Федын-ского (г. Москва, 2006); ГФУП «ВНИИГеофизика», на конференции по новым методикам и технологиям (г. Москва, 2005), на Всероссийской конференции «Чтения памяти академика К.В. Симакова» (г. Магадан, 2007), на международной конференции «Актуальные проблемы геологии и геофизики» (г. Ташкент, 2007), на XLI Тектоническом совещании (г. Москва, 2007), на научно-практической конференции «Проблемы геологии, минеральных ресурсов и геоэкологии Западного Забайкалья» (г. Улан-Удэ, 2007), на международной конференции, посвященной 50-летию Института геофизики УрО РАН «Геофизические исследования Урала и сопредельных регионов» (г. Екатеринбург, 2008), на международном Российско-Японском семинаре по проблеме геодинамики и прогноза землетрясений (г. Хабаровск, 2000; 2001), на 3-ей научной конференции по проблеме сейсмичности Дальнего Востока, на заседаниях Дальневосточной секции Минералогического общества в ДВИМС, ИТиГ, а также на ученых Советах ИТиГ, АмурКНИИ ДВО РАН. Публикация выполненных исследований приведена в 77 опубликованных работах, 3 монографиях, 26 производственных и тематических отчетах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав и заключения. Содержит 293 страниц, 87 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 228 наименований.
