Содержание к диссертации
Введение
1. Применение геофизических методов при поисках рудного золота в Прибайкалье и Забайкалье 10
1.1 История применения геофизических методов при поисках рудного золота 12
1.1.1 Восточно-Саянский рудный район 12
1.1.2 Джидинский золоторудный район 14
1.1.3 Еравнинский рудный район 15
1.1.4 Кедровско-Ирокиндинский золоторудный узел 17
1.1.5 Каралонский золоторудный узел 18
1.1.6 Ципиканский золоторудный узел 19
1.1.7 Современное состояние комплексных геофизических исследований 21
1.2 Краткий обзор методики геофизических исследований 21
1.2.1 Магниторазведка и магнитная градиентометрия 22
1.2.2 Гамма-спектрометрия 23
1.2.3 Электропрофилирование (СГ, ДЭП, СЭП-ВП) 24
1.2.4 Электротомография 25
1.2.5 Многоразносные зондирования на примере МКП-ВП (ЦЭ, ТЗ) 28
1.2.6 Зондирования методом переходных процессов 28
1.2.7 Прочие геофизические методы 29
Выводы 32
2. Поисковые критерии выделения золоторудных объектов на территории забайкалья геофизическими методами 34
2.1 Геофизические характеристики вмещающих пород 35
2.2 Рудное поле 39
2.3 Рудовмещающие структуры 41
2.4 Рудное тело
2.4.1 Золото-кварцевая формация 45
2.4.2 Золото-сульфидно-кварцевая формация 47
2.4.3 Золото-сульфидная формация 49
Выводы 50
3. Анализ возможностей современных геофизических технологий при изучении золоторудных месторождений 52
3.1 Моделирование эффективности применения алгоритмов инверсии 52
3.1.1 Математическое моделирование при изучении эффективности технологии инверсии
3.1.2 Натурное моделирование при изучении минерализованных зон дробления в карбонатно-терригенной толще 58
3.1.3 Натурное моделирование при изучении зон дробления, связанных с рудами колчеданного типа в углефицированных карбонатных толщах 62
3.2 Изучение эффективности применения магнитной градиентометрии 64
Выводы 69
4. Результаты применения геофизических методов при изучении типовых физико-геологических обстановок золоторудных месторождений юга Восточной Сибири 71
4.1 Золоторудные поля в минерализованных зонах дробления 72
4.1.1 Месторождения в минерализованных зонах дробления терригенной толщи 72
4.1.2 Месторождения в минерализованных зонах дробления, связанные с рудами колчеданного типа в углефицированных терригенных толщах 82
4.1.3 Золоторудные месторождения в зонах скарнирования терригенно-карбонатной толщи 94
4.1.4 Месторождения в корах выветривания минерализованных зон дробления терригенно карбонатной толщи во флангах гипербазитовых массивов 99
4.1.5 Рекомендации по комплексу поисковых геофизических методов для изучения минерализованных зон дробления 106
4.1.6 Рекомендации по комплексу поисковых геофизических методов для изучения минерализованных зон дробления
4.2 Золоторудные месторождения, связанные с интрузивными образованиями 115
4.3 Золоторудные месторождения во флексурах терригенно-карбонатных толщ 125
4.4 Рациональный комплекс геофизических методов при поисках золоторудных объектов 134
Выводы: 142
Заключение 144
Список сокращений 146
Список использованных источников 147
- Кедровско-Ирокиндинский золоторудный узел
- Рудовмещающие структуры
- Математическое моделирование при изучении эффективности технологии инверсии
- Месторождения в минерализованных зонах дробления, связанные с рудами колчеданного типа в углефицированных терригенных толщах
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Истощение запасов основных тел известных и эксплуатируемых золоторудных месторождений на территории юга Восточной Сибири определило необходимость оценки перспектив глубоких горизонтов и флангов, представляющую собой сложную геологическую задачу, решение которой возможно либо при постановке большого объема горно-буровых работ, либо применением комплекса детальных геофизических методов. Традиционный комплекс наземной геофизики и методов качественной интерпретации полученных данных не позволяет детально изучить разрез с использованием редкой сети поисковых скважин и канав. Решение задачи представляется возможным за счет внедрения новых модификаций многоэлектродной электроразведки (электротомография), гамма-спектрометрии, высокоточной магнитометрии (градиентометрии) и современных методов их интерпретации, появившихся в последние 25 лет и позволяющих по наблюденным физическим полям получать 2D и 3D модели, отличающиеся высокой плотностью и точностью параметров.
Предметом исследования являются физико-геологические модели малых золоторудных месторождений юга Восточной Сибири, полученные в результате обобщения критериев выделения в физических полях основных элементов структурного строения рудных узлов с целью повышения результативности геофизических методов при детализационных профильных и крупномасштабных площадных поисковых работах за счет применения новых технологий (электротомография, магнитная градиен-тометрия и др.).
Степень разработанности темы. При поисках золоторудных месторождений используется широкий набор геофизических методов, имеющих разную физическую основу и различающихся по набору решаемых задач, глубине исследования, разрешающей способности и т.д. Изучение результативности применения разных сочетаний методов при поисках рудных объектов являлось одной из наиболее актуальных научных и производственных проблем вплоть до 1992 года, о чем свидетельствует большой объем публикаций по данной тематике, издававшихся научными, учебными и производственными организациями. Заметный вклад в развитие и совершенствование рудных геофизических технологий внесли: ФГУП ЦНИГРИ, НПО «Геологоразведка», МГУ, ЦГЭМИ ИФЗ АН СССР (г. Москва), ВСЕГЕИ, НПО «ВИРГ Рудгеофи-зика», СПбГУ, Горный университет (г. Санкт-Петербург), Институт геофизики УРО РАН (г. Екатеринбург), СНИИГГиМС, ИНГГ СО РАН, НГУ (г. Новосибирск), НПО «КазВИРГ», ПГО «Иркутскгеофизика», ВостСибНИИГГиМС, ПГО «Севвостгеоло-гия», ПГО «Якутскгеология», ПГО «Бурятгеология» (г. Улан-Удэ), Читинский филиал ФГУП ЦНИГРИ, ЗабНИИ, ЗабГУ (г. Чита), СВКНИИ ДВО АН СССР (г. Магадан), ТOИ ДВО АН СССР (г. Владивосток) и многие другие. В этот период специалистами НПО «ВИРГ Рудгеофизика» изданы «Временные методические указания по комплек-сированию геофизических методов при поисках золото-кварцевых месторождений в терригенных толщах Северо-Востока СССР», используемые в качестве основных методических подходов при постановке поисковых и разведочных геофизических работ и в настоящее время. Совершенствование технологической и приборной базы, а также развитие представлений о типах промышленных золоторудных месторождений снижают актуальность некоторых положений того периода, посвященных эффективности применения геофизических методов, а также физико-геологических моделей, приведенных в данной книге. Аналогичная ситуация также наблюдалась и в англоязычной литературе, в которой период с 1992 по 2008 гг. отметился лишь рядом публикаций специалистов крупнейших золотодобывающих корпораций Barrick Gold, Newmont
Mining, Gold Corp., Kinross Gold, Agnico-Eagle Mines. Применение новых технологий в рудной геофизике началось в 2003 году, о чем свидетельствует появление первых публикаций по оценке результатов применения на территории ряда крупнейших месторождений Дальнего Востока таких технологий, как электротомография, аудио-магнитотеллурические зондирования (АМТЗ) и др. В тоже время большинство опубликованных работ было посвящено или одному методу, или группе методик, схожих по основным физическим принципам, или физико-геологическому моделированию месторождений с использованием одного параметра.
В диссертационной работе автор ограничивается рассмотрением в пределах типовых физико-геологических ситуаций ряда месторождений юга Восточной Сибири отдельных важных направлений наземной рудной геофизики: электроразведка, магнитная градиентометрия, гамма-спектрометрия. По результатам переобработки и переинтерпретации материалов работ 70-80-х годов с применением программ двумерной инверсии, проведения опытно-методических детальных исследований на ранее изученных буровых профилях оценена эффективность решения обратной задачи рудной геофизики различными методами и методиками.
Цель и задачи исследования. Основной целью диссертационной работы является разработка физико-геологических моделей типовых золоторудных месторождений юга Восточной Сибири для повышения эффективности применения и совершенствования комплекса геофизических исследований, направленного на изучение строения рудных зон на стадии поисково–оценочных работ.
Целевое назначение диссертации предусматривает решение следующих задач:
-
Выявление, обобщение и систематизация вторичных критериев выделения золотого оруденения геофизическими методами в рамках системы моделей «ру-довмещающая толща – рудный узел - рудное поле – рудное тело», пропорциональной масштабам выполняемых наземных работ при поисках месторождений золота юга Восточной Сибири.
-
Формирование статистических физико–геологических моделей основных типов малых золоторудных месторождений юга Восточной Сибири для оценки разрешающей способности и эффективности применения геофизических методов на различных этапах поисково-разведочных работ.
-
Оценка и анализ эффективности переинтерпретации архивных данных метода многоразносного комбинированного профилирования с использованием двумерной инверсии Res2DInv и программ постобработки x2ipi на основе математического и физического моделирования на примере флангов месторождений Наза-ровское и Зун-Холба.
-
Определение по результатам детальных горно-буровых работ параметров основных аномалиеобразующих объектов, выделяемых магнитной градиентометрией при решении задач рудной геофизики.
-
Определение оптимальной методики применения новых поисковых геофизических методов (электротомография, магнитная градиентометрия и др.) на разных этапах поисков и разведки золоторудных месторождений в комплексе с результатами геохимических и геологических работ для уточнения круга задач, решаемых геофизическими методами.
Научная новизна.
1. На основе опытно-методических и полевых работ обобщены и систематизированы вторичные критерии выделения геофизическими методами основных структурных элементов и зон околорудных изменений в системе моделей «рудовме-
щающая толща – рудный узел – рудное поле – рудное тело» для типовых месторождений золота юга Восточной Сибири.
-
Исследовано влияние помех, выполнено тестирование и показана корректность процедур инверсии данных многоразносного профилирования (МКП-ВП, МПЭП-ВП, ТЗ-ВП) при изучении разрезов золоторудных объектов на глубинах более 100 м и при переинтерпретации данных предшественников на примере флангов золоторудных месторождений Бурятии.
-
Для картирования зон смены литологических разностей, гидротермальных изменений горных пород и локальных тектонических нарушений применен метод магнитной градиентометрии.
-
Исследована горизонтальная и вертикальная разрешающая способность различных систем электроразведки на постоянном и переменном токе, магниторазведки, спектрометрии при обнаружении и прослеживании крутопадающих тел и локальных объектов для картирования изменений вещественного состава и изучения ру-довмещающих структур.
-
Разработана поисковая геолого-геофизическая модель выделения мезозой-кайнозойских кор выветривания для Харанурского месторождения (Восточный Саян).
-
Разработаны поисковые статистические геолого-геофизические модели выделения золоторудных объектов для типовых геологических ситуаций юга Восточной Сибири.
Теоретическая значимость работы определяется выявлением и систематизацией критериев выделения золоторудного оруденения по совокупности признаков в системе «рудовмещающая толща – рудный узел - рудное поле – рудное тело» с созданием типовых статистических физико-геологических моделей, характерных для месторождений золота на территории юга Восточной Сибири.
Практическая значимость работы заключается в оптимизации выбора комплекса поисковых геофизических методов, подходов к обработке и интерпретации для конкретных физико-геологических условий золоторудных месторождений юга Восточной Сибири на основе разработанных статистических физико-геологических моделей. Применение разработанных моделей при детальных поисковых работах на Гурбейском и Верхнегукитском рудопроявлениях повысило эффективность завероч-ных горно-буровых работ для выделения в разрезе перспективных золоторудных тел за счет оптимизации сети буровых скважин, канав и горных выработок при последующей разведке, результатом которой стал их перевод в разряд месторождений.
Методология и методы исследования: Экспедиционные работы проводились с применением современных геофизических методов (электротомографии) и их модификаций (градиентометрия) с использованием современной аппаратуры. При сборе данных использовались методы электропрофилирования ВП-СГ и ДЭП (ЭИН-209М) с измерением нескольких электрических характеристик (вызванная поляризация в частотной области, фазовые и амплитудно-частотные характеристики), зондирования методом переходных процессов (Импульс-Д), электротомография с установками pole-pole и dipole-dipole (Омега-48), многоразносное дипольное электропрофилирование (ЭИН-2000М), пешеходная гамма-спектрометрия (GS-512) и магнитная градиенто-метрии (MМPOS-1 и MМPOS-2) и др.. В процессе обработки и интерпретации полевых материалов, а также переобработке материалов предшественников широко применялись программы MagnModel2D, x2ipi, Res2DInv, EMDP, Statistica 8.0, MapInfo11.5, Oasis Montaj, Surfer, Grapher и др.).
Положения, выносимые на защиту:
-
критерии и признаки выделения основных элементов структурного строения золоторудных месторождений комплексом геофизических методов зависят от их физико-геологических характеристик, которые в рамках адаптированной под условия золоторудных месторождений последовательной иерархической системы «рудовмещающая толща – рудный узел – рудное поле – рудное тело» на основе выбора типовых структурных маркеров позволяют оценивать эффективность выбираемых методов еще на стадии подготовки поисковых геофизических работ;
-
натурное и математическое моделирование многоразносного профилирования путем решения прямых и обратных задач доказывает возможность применения алгоритмов инверсии при изучении разрезов и переинтерпретации архивных данных на примере ряда золоторудных месторождений юга Восточной Сибири;
-
потенциальные возможности магнитометрии в полной мере могут быть реализованы при переходе на повысотные измерения полного вектора магнитного поля – градиентометрию, которая в условиях горизонтально-неоднородных сред показала возможность выделения и разбраковки зон тектонических нарушений, околорудных изменений, осей и границ складчатых структур рудных тел, приуроченных к флексурам терригенной толщи;
-
сформированные статистические физико-геологические модели, аппроксимирующие наиболее типичные и часто встречающиеся физико-геологические условия золоторудных месторождений юга Восточной Сибири, при интерпретации позволяют в условиях альпинотипного рельефа и развития многолетнемерзлых пород не только решать задачи геофизического картирования вмещающих толщ и разноранговых тектонических нарушений, но и детализировать внутреннее строение комплексных аномалий – минерализованных зон дробления, с разбраковкой аномалий по типам с применением радиогеохимической зональности.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных положений обусловлена представительным объмом проведнных полевых исследований, использованием разнообразной геологической информации, современных систем обработки результатов и сопоставления их с ранее полученными геофизическими и геологическими материалами. В основу диссертационной работы положены результаты теоретических и экспериментальных исследований автора за период с 2008 по 2015 годы, работы над партнерским интеграционным проектом СО РАН и ДВО РАН № 31 «Создание и сравнительный анализ геолого-геофизических моделей золоторудных провинций, узлов, полей и месторождений Сибири и Северо-Востока России», а также материалы полевых работ в Иркутской области, Республике Бурятия и Забайкальском крае по заказам ООО «Бурятзолото», ЗАО «Тасеевское», ФГУП «ИМ-ГРЭ», ФГУП «ЦНИГРИ» и других организаций.
Материалы диссертации представлены на следующих международных и всероссийских конференциях и семинарах: «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2012), «Минерагения Северо-Восточной Евразии» (Улан-Удэ, 2012), «Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П.Карпинского» (Санкт-Петербург, 2013), «Геонауки-60. Актуальные проблемы геологии, планетологии и геоэкологии» (Иркутск, 2013), «Геодинамика и минерагения Северо-Восточной Азии» (Улан-Удэ, 2013), «Благородные, редкие и радиоактивные элементы в рудообразующих системах» (Новосибирск, 2014).
Материалы и отчеты полевых работ, полученные автором в Иркутской области, Республике Бурятия и Забайкальском крае, вошли составной частью в производственные отчеты по разведке Хоре-Урикской, Аиктинской, Бирюсинской, Ирокин-динской и Верхнегукитской золоторудных площадей и др. Автор принимал непосредственное участие в организации и проведении полевых опытно-методических исследований, обработке результатов полевых измерений, физико-геологическом анализе материалов, обобщении критериев выделения аномальных объектов и изложении их в виде публикаций и настоящей работы.
Результаты диссертационной работы опубликованы в 3-х журналах, рекомендованных ВАК России, в 2-х статьях в журналах РИНЦ, в 11 сборниках докладов, трудов и материалов международных и всероссийских конференций и совещаний.
Структура и объем исследований. Структура работы определена необходимостью раскрытия основных защищаемых положений и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка основных сокращений и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 156 страниц машинописного текста, включающих 41 рисунок, 9 таблиц и список литературы из 108 наименований.
Кедровско-Ирокиндинский золоторудный узел
В опытно-методических работах был использован обширный комплекс методов и задействована практически вся геофизическая аппаратура, имевшаяся в территориальном управлении: магниторазведка (М-27), электроразведка на постоянном токе – ЕП, МЗТ, ВЭЗ (АЭ-72); ВП-СЭП («Енисей»), переменном токе – СГ, ДЭП - (ИКС-50, ИКС-1); ЭПП (ЭПП-2), СДВР (СДВР-3), МПП (МППО-1), определение термо-ЭДС пиритов и гамма-спектрометрия (СП-ЗМ). Комплекс каротажных исследований включал методы КС, МЭП, МЭК, ВП, ЕП, ГК, ГГК-П. Методы ЭПП, МПП и СДВР не получили дальнейшего применения из-за несовершенства и громоздкости аппаратуры (ЭПП), отрицательных результатов (МПП), слабого сигнала, отсутствия контрольного комплекта (СДВР). На отдельных участках (зона Кварцевая, Водораздельная, Зун-Оспа и др.) поставлены методы ЕП, ДЭП, ГСМ в м-бе 1:1000 – 1:20000. Интерпретация примененного комплекса геофизических методов основывалась на физических свойствах пород, фактическом материале, полученном при геофизических и геологических (скважины, канавы, штольни) работах, а также на сопоставлении с результатами работ в сходных золоторудных районах [70].
На основе анализа возможностей геофизических методов в районе Холбинского рудного поля и в Ильчирском синклинории был сформирован комплекс методов, оптимальный на стадии поисков в масштабе 1:250001:5000: площадные – магниторазведка, электроразведка (СГ, ММЗ, выборочно – ЕП, ЭП, ВЭЗ-ВП или его модификации – ВП-ЦЭ, МДЭП), гамма-спектрометрия. Эти методы в комплексе с литогеохимической съемкой по вторичным и первичным ореолам, измерением термо-ЭДС пиритов из зон сульфидизации применяются с 1976 г. Саянской геофизической партией. В результате детальных наземных геофизических работ на площади около 500 км2 выявлено не менее 25-30 перспективных аномалий, часть из которых была рекомендована как перспективные, остальные внесены в каталоги и рекомендованы как участки оценки 2-ой очереди. Из 20 аномалий лишь 2-е ближайших к месторождениям зоны – Горная и Казанская оценивались горно-буровыми работами; пять аномалий были заверены отдельными канавами, пройденными вручную; десять аномалий остались не изученными. В 1987 г. были оформлены как перспективные и переданы по акту 6 аномалий на флангах Зун-Холбинского месторождения. Из них горными работами пока вскрыта лишь одна – зона «Большой кар» [58].
В начале 90-х годов Западная партия ПГО «Бурятгеология» обследовала юго-западные фланги рудного поля в междуречье Барун-Холба–Улзыта. В результате применения уже известного и опробованного Саянской партией комплекса геофизических методов были получены качественные информативные материалы, удовлетворяющие современным требованиям поисково-оценочной стадии работ[55].
В 2012 г. южных флангах месторождения Зун-Холба ООО «ВВС» [24] проведены поисковые крупномасштабные геолого-геофизические исследования с целью выявления золоторудных образований в пределах участка Южный. Для работ был выбран надежный и многократно проверенный комплекс геофизических методов, который включал в себя магниторазведку, электроразведку методом ВП-СГ, ВЭЗ-ВП по отдельным профилям и каппаметрию. Результаты работ детализировали ранее полученные данные В.М.Пузакова и А.А.Сливинского [55] о геологическом строении зоны Южная, дополнив сведениями о петрофизическом и структурном строении флангов месторождения Зун-Холба. Аналогичные работы проводились и для месторождений Коневинское, Зун-Оспа и Владимирское [14].
Первые геологические исследования на Верхнеджидинской площади были начаты в середине 50-х годов прошлого столетия. Геологическая съемка масштаба 1:50000 была проведена Джидинской и Цаган-Бильчирской партиями Иркутского ГУ в верховьях рек Биту-Джиды, Джиды, Тотхолты, Оронгодоя и сопровождалась только отдельными профилями шлихового и литогеохимического опробования склоновых отложений.
Первые наземные крупномасштабные геофизические работы (магнитометрия и металлометрия) по поискам редкометального и цветного оруденения проводились в 1952-1953 годах Сибирским геофизическим трестом на водоразделе р.Джида – Хурлик. В конце 50-х годов площадь листа M-48-VII полностью отработана аэромагнитной съемкой масштаба 1:200000 Саянской аэромагнитной партией № 23/60 конторы «ВостСибнефтегеофизика». Территория всего рудного узла была закартирована аэрогеофизической партией БГУ в рамках региональных работ крупномасштабными съмками разных лет: в начале 60-х – двухканальной (магнитная и радиометрическая); в начале 70-х – аэрогамма-спектрометрической и магнитометрической [41]. В промежутке между этими исследованиями в 1965г. А.И.Усмановым (аэропоисковая партия Сосновской экспедиции) на этой же площади была проведена аэрогамма-спектрометрическая съемка масштаба 1:25000. Гравиметрическая среднемасштабная съемка территории рудного узла была выполнена Кыренской партией ПГО «Иркутскгеофизика» на площади листа М-48 в 80-е годы [54].
На отдельных участках проводились наземные комплексные крупномасштабные геофизические работы при поисках редкометального и вольфрам-молибденового оруденения. На нескольких перспективных на рудное золото площадях проведена магниторазведка. Заверки выявленных линейных магнитных аномалий не последовало из-за прекращения финансирования работ. В результате геофизических исследований уточнены основные особенности геологического строения площади, касающиеся ее литологии, магматизма и тектоники. В последствии, В.А.Бояркин и И.С.Александрова (1995) выполнили качественную геологическую интерпретацию геофизических материалов различного масштаба, в результате которой в верховьях р.Хохюрты была выделена крупная площадь, перспективная на уран [27].
В.И.Блюменцвайгом и В.В.Сусленниковым (Восточный геофизический трест) были проведены аэрогаммамагнитная съемка масштаба 1:200000, выявившие интенсивные магнитные и гамма-аномалии, интерпретируемые ими как породные. В результате проведенных в 60-70-е годы региональных геофизических работ: аэромагнитная съемка (А.Л.Шпильков, В.С.Харламов), гравиразведка (П.А.Попов, Л.И.Городнов), структурная электроразведка методом ВЭЗ (А.Н.Ситников), установлены границы и основные элементы структур Озернинского рудного узла, мезозойских впадин и интрузивных массивов Еравнинского рудного района [36].
Более детальное изучение Еравнинского рудного района с целью поисков бокситов и проверки природы ранее выявленных магнитных аномалий начинается с 1961г. Партиями Центральной и Геофизической экспедиций БГУ выполнены детальная наземная магниторазведка (масштаб 1:25000 и 1:10000), гравиметрическая (масштаб 1:50000 и 1:10000) и металлометрическая (масштаб 1:25000) съемки, а также электроразведочные опытно-производственные работа методами ВЭЗ, ИЖ и КЭП. Однако электроразведочные работы впоследствии были забракованы из-за методических ошибок и низкого качества материала. Геолого-поисковые и разведочные работы осуществлялись Удино-Витимской и Озерной экспедициями. Геофизические, геохимические и топогеодезические исследования выполнены Еравнинской геофизической партией. В 1961-1963 годах при наземной заверке аэромагнитных аномалий выявлены железорудные месторождения Магнетитовое, Гематитовое, Гурвунур, Аришинское, Туркул, Гундуй, Соухусан, Укыр, Балбагар, Мухор-Горхон, Шара-Бугутуй, Абага, Мылдылген, в том числе и проявление «железной шляпы» Случайное (М.А.Колосов) [56].
Рудовмещающие структуры
Распространена на территории Южномуйского и Делюн-Уранского хребтов в пределах Каралонского и Кедровско-Ирокиндинского рудных районов. Данная формация хорошо выделяется геофизическими методами в виде интенсивных аномалий магнитного поля и вызванной поляризации. Типичными месторождениями данной формации являются зоны Смежная, Южная, Верхняя на флангах месторождения Зун-Холба, Назаровское, второе тело месторождения Водораздельное.
Рудные тела приурочены к участкам сопряжения складчатых структур и разрывных нарушений в зонах, конформных пологим контактам гранитоидных массивов [45]. Рудоносными являются интрузивные массивы габбро-диорит-гранодиоритовой формации в карбонатных, карбонатно-терригенных и терригенно-вулканогенно-карбонатных породах. Характеризуются развитием магнезиальных и известковистых скарнов, скарноидов, кварц-серицит-хлоритовых метасоматитов.
Магнетитовые скарны отмечаются положительными (от слабых до интенсивных) аномалиями dТа. При отсутствии магнетита измененные вмещающие породы могут фиксироваться пониженными значениями магнитного поля, повышенной проводимостью относительно вмещающей среды, а также резкопеременным полем вызванной поляризации.
Золото-порфировая субформация На территории Забайкалья известен единственный объект данного типа – месторождение Таинское, оруденение которого приурочено к надапикальным зонам многофазных массивов гранит-гранодиоритового состава и областям контакта различных фаз этих массивов. Тектонический контроль осуществляется участками сочетания крутопадающих разрывов с прототектоническими зонами трещиноватости, тектоническими нарушенными областями контактов различных фаз интрузивных массивов. Рудные тела находятся в многофазных массивах диоритов, гранодиоритов, плагиогранитов и плагиогранит-порфиров, рвущих терригенно-вулканогенные толщи. Гранитоидные массивы часто калишпатизированы. Наблюдается развитие локальных участков метасоматитов кварц-калишпатового, кварц-калишпат-биотитового и кварц-серицит-пиритового состава [45].
Возможно снижение изменчивости высокочастотной компоненты магнитного поля в пределах метасоматически измененных пород, а также повышение проводимости относительно вмещающей среды. Вторичная радиогеохимическая зональность рудоконтролирующих кварц-калишпатовых и кварц-калишпат-биотитовых метасоматитов) характеризуется чередованием от центра измененных пород к периферии, аномалий К–UK–U (ThU) природы.
Относительно давно известный тип оруденения, недавно приобретший самостоятельное промышленное значение. Как правило, данный тип месторождений является экономически эффективным на уже активно эксплуатирующихся рудниках, зонах развития колчеданно-золото-полиметаллического и золото-серебренного типов месторождений, а также в случае объектов, связанных с интенсивной сульфидизацией кварцевых жил, как это происходит на флангах Ирокинды, Зун-Холбы, а также образуют ряд отдельных месторождений, связанных с колчеданными полиметаллическими рудами (Назаровское, Верхнегукитское) или с черносланцевыми, графитизированными толщами (Харанур, Пограничное).
Месторождения золото-сульфидной формации образуют с месторождениями золото-сульфидно-кварцевой формации синхронный латеральный ряд. Они локализуются в районах развития крупных магматогенных сводовых поднятий, осложняющих куполовидные структуры, и контролируются сложными системами крупных надвигов и взбросов в зонах продольных разломов первого порядка (терригенные, вулганогенно-терригенные прогибы подвижных поясов, наложенные орогенные впадины). Оруденение формируется в районах фрагментов региональных тектонических зон, представленных сочетанием разрывных, блоковых и складчатых дислокаций. Оно локализуется в пределах локальных мобильных горстообразных блоков, брахиформных складок и флексур, осложненных разрывами, зонами смятия, пологими надвигами, межпластовыми срывами[45].
Рудная минерализация приурочена к углеродсодержащим терригенным, терригенно-карбонатным и терригенно-вулканогенным толщам, прорываемым комплексами малых интрузий и даек пестрого состава. Неоднородность толщ подчеркивается горизонтами, обогащенными сульфидами и фосфатами, невскрытыми массивами гранодиорит-гранитной формации. Гидротермально-метасоматические изменения проявлены слабо и представлены кварц-серицит-хлоритовыми, кварц-карбонат-серицитовыми и кварц-карбонат-альбит серицитовыми метасоматитами. Возникают слабо выраженные поля березитоподобных метасоматитов с преобразованием углеродистого вещества, зоны окварцевания и серицитизации с рассеянной сульфидной минерализацией. В геофизических полях объекты золото-сульфидной формации фиксируются минимумами или максимумами в высокоградиетных зонах гравитационного поля, которые сочетаются с положительными цепочечными магнитными аномалиями. Характерно совмещение интенсивных аномалий ЕП и ВП с повышенными значениями проводимости относительно вмещающей среды. Вторичная радиогеохимическая зональность кварц-карбонат-альбит-серицитовых метасоматитов (от центра измененных пород к периферии) определяется аномалиями ThU–U (Th)–UK (ThK).
Для системы моделей «рудовмещающая толща – рудный узел - рудное поле – рудное тело» установлена качественная зависимость распределения выделяемых геофизическими методами основных структурных признаков и основных золоторудных формаций и субформаций, характерных для ряда месторождений Восточной Сибири. Применение геофизических методов ограничивается рядом структурных признаков, сопровождающим три основных группы формаций: золото-кварцевую, золото-сульфидно-кварцевую и золото-сульфидную. К данным признакам относятся выделяемые геофизическими методами зоны тектонических нарушений, дайковые комплексы, зоны контакта и т.д. Дифференциация аномальных объектов по типам, проводимая в рамках предложенной классификации, фактически позволяет принимать объекты предыдущих стадий (масштабов) в качестве основных искажающих объектов в физических полях, что позволяет произвести их учет и снизить их влияние при съемке на отдельных детальных участках, тем самым повышая ее эффективность.
При комплексном анализе полученных результатов геофизических работ снижается степень их неоднозначности вследствие учета ряда искажающих факторов: влияния многолетнемерзлых пород, горизонтальных и вертикальных неоднородностей вмещающей среды, отсутствия связи золоторудных объектов с выделенными критериями, а также недостаточной мощности целевых объектов.
Выявленное сочетание признаков позволило сгруппировать аномальные объекты по оптимальному комплексу методов, позволяющему получать наиболее полную трехмерную информацию при площадной съемке и детальных профильных геофизических работах. Основная решаемая задача – максимально точное отражение и разбраковка по типам основных структурных элементов золоторудных месторождений с выходом на изучение зон околорудных изменений с использованием физических полей. Решение данной задачи с использованием классических методов не представляется возможным и требует повышенной детализации при регистрации, а также новых подходов к обработке и интерпретации как современных работ, так и архивных материалов, привлечения современных высокоразрешающих методов с использованием трансформант и статистической обработки полученных данных.
Выбор на стадии предварительного проектирования работ эффективной методики исследований, зависящей от выявленных при мелкомасштабной съемке особенностей структурного строения месторождений (табл. 2.1–2.7), позволяет снизить трудозатраты на выполнение работ и уточнить параметры решения обратной задачи поисковых геофизических методов. В то же время результативность разбраковки элементов структурного и геологического строения большинства месторождений с применением геофизических методов без привлечения качественных материалов петрофизических, геологических, геохимических и горно-буровых работ, по-прежнему, остается весьма сомнительной.
Математическое моделирование при изучении эффективности технологии инверсии
Наиболее близко к тестовой модели выделяются «слепые» геологические тела с верхней кромкой на глубине 50-100 метров, расположенные в центральной части суммарного разреза. Сближенные вертикальные проводящие тела, находящиеся в краевых частях прямого и обратного псевдоразрезов в интервале 900-1100 метров, при инверсии представляются набором сближенных низкоомных объектов с различающимся положением нижней кромки.
Для оценки эффективности применения алгоритма инверсии для анализа результатов инверсии была проведена оценка с использованием критерия Клушина [38]. Согласно этой методике показания каждого метода рассматриваются вне результатов комплекса геофизических методов и классифицируются следующим образом: где, nj++ – число ситуаций, когда модельная аномалия полностью совпадает с результатами инверсии; nj–+ – число ситуаций, когда отсутствует модельная аномалия при наличии ложной в результатах инверсии; nj+– – число модельных ситуаций не выделяемых инверсией;nj– –– число подтвержднного отсутствия аномалий как на инверсионном, так и на модельном разрезах;
Расчет точности отображения модели по критерию Клушина – 75-80%. Интересной особенностью является повышение точности на 3% при использовании различных специализированных для электротомографии методик фильтрации, что свидетельствует о низкой эффективности применяемых алгоритмов в условиях двумерных сред.
Моделированием установлена пониженная надежность подбора геологических тел в краевых частях относительно центра изучаемого разреза. Эту особенность следует учитывать при инверсии разрезов небольшой протяженности, но она вполне устранима при увеличении длины профиля наблюдений – площади перекрытия прямой и обратной установками. Качественная интерпретация – определение и учет в первом приближении горизонтальных размеров возмущающих тел по прямому и встречному геоэлектрическим разрезам, в условиях модели первого типа позволяет получить более точные контуры проводящих объектов, искажаемых при автоматической инверсии тестируемым робастным алгоритмом.
Модель второго типа также представляет комбинацию горизонтальной слоистой вмещающей среды и вертикальных, наклонных тел (рис. 3.2). Верхний высокоомный (=3000 Ом м) слой мощностью до 50 м с проводящими включениями аппроксимирует толщу курумников, многолетнемерзлых дезинтегрированных горных пород с локальными близповерхностными таликами.
Вертикальными и наклонными проводящими телами мощностью порядка 30 метров аппроксимируются рудовмещающие структуры – тела метасоматитов, зоны сульфидизации и околорудных изменений. Одно из возмущающих тел – наклонный пласт мощность 30 м, глубиной залегания верхней кромки 50 м и углом падения 60о имеет конечные размеры. Использование такого набора возмущающих объектов позволяет протестировать алгоритм инверсии в условиях криолитогенеза и сложного геоэлектрического разреза. Точность отображения модели по критерию Клушина 60-75%.
По результатам инверсии модельных разрезов второго типа можно сделать следующие выводы. Как и для модели первого типа, верхняя часть разреза (до глубин, сопоставимых с шагом измерений) инвертируется с наименьшей достоверностью. Присутствие близповерхностного высокоомного слоя мощностью 50 м, что соответствует расстоянию между точками зондирования, приводит при инверсии к значительному завышению сопротивления в верхней части разреза. Приповерхностные проводящие включения малой мощности (талики) в значительной степени искажают реальную форму и меняют углы падения возмущающих тел.
На отметках ниже 50 м инвертированный разрез представлен набором сближенных тел повышенного (до 7000 Ом м) и пониженного (менее 500 Ом м) сопротивления из-за т.н. эффекта сопряженных аномалий, когда по краям контрастных, ограниченных по глубине возмущающих объектов, возникают сравнительно слабые аномалии противоположного знака [85]. При малой области перекрытия разреза прямой и встречной установками из-за С-эффекта (локальных, постепенно затухающих аномалий кажущегося сопротивления, когда один из токовых электродов или сразу оба электрода А и В проходят над локальной неоднородностью в ВЧР [77]) снижается достоверность инверсии в краевых частях моделируемых разрезов, вплоть до появления ложных аномалий удельного сопротивления не имеющих геологической природы.
В центральной части профиля ограничение по простиранию возмущающих тел в меньшей степени сказывается на результатах инверсии. Наклонный пласт конечных размеров по простиранию при инверсии выделяется как возмущающий объект искаженной формы. Примерные границы верхней кромки наклонного пласта повышенной проводимости можно восстановить, только учитывая его горизонтальные размеры по форме сопряженных аномалий на прямом и встречном псевдоразрезах.
В целом, геоэлектрическое моделирование показало, что использование методики зондирования в модификации МКП, алгоритма инверсии Res2DInv позволяет уверено выделять в центральной части изучаемых разрезов контрастные по проводимости крутопадающие тела с горизонтальной мощностью, сопоставимой или превышающей шаг измерений. Некоторые искажения геометрии и геоэлектрических свойств возмущающих тел происходят при наличии локальных близповерхностных проводящих неоднородностей. Неоднозначность решения в рамках эквивалентных моделей снижается посредством уточнения границы возмущающих объектов по прямым и встречным разрезам кажущегося сопротивления или использования данных горно-буровых и площадных геофизических работ.
Тестирование алгоритма автоматической инверсии Res2DInv на моделях горизонтально-неоднородных сред показало, что применение ортогональной несимметричной установки pole-dipole позволяет уточнять горизонтальные размеры крутопадающих возмущающих тел. В условиях мощной криолитозоны и курумников, алгоритмом инверсии Res2DInv наиболее близко к тестовым моделям определяются геометрические параметры и удельные сопротивления тел в центральной части суммарных геоэлектрических разрезов. Верхняя часть сложного геоэлектрического разреза (до глубин сопоставимых с шагом измерений) подбирается наименее достоверно. Проводящие тела малой мощности в верхней части модельного разреза могут в значительной степени искажать реальную форму и менять углы падения и удельную проводимость возмущающих тел.
В качестве примера использования инверсии для Восточно-Саянского рудного узла были выбраны геоэлектрические разрезы зон Южная и Верхняя на флангах месторождения Зун-Холба как наиболее изученного объекта комплексом геофизических, геохимических и геологических методов. Использованные для переинтерпретации путем инверсии материалы получены в 1992 году Саянской геофизической партией ПГО «Бурятгеология»[53]. При переобработке возник ряд проблем, предопределенных принятыми в тот период методикой, аппаратурой и системой подготовки данных к интерпретации. Применение шага по профилю 50 и 20 м позволило добиться глубины исследования порядка 250 м, но в значительной мере снизило дифференциацию разреза и исказило контуры предполагаемых рудных тел. Использование электроразведочной аппаратуры с низким входным сопротивлением в комбинации с разносами до 800 метров способствовало снижению соотношения сигнал/помеха на больших разносах.
Несоблюдение технологии зондирований (изменение шага по профилю, большое количество искусственно отбракованных значений и т.д.) значительно снижает качество инверсии. По результатам оцифровки псевдоразреза кажущегося сопротивления возникла проблема с несоблюдением горизонтального масштаба при построении графических приложений, которая впоследствии была успешно решена с помощью геоинформационных систем.
Месторождения в минерализованных зонах дробления, связанные с рудами колчеданного типа в углефицированных терригенных толщах
По результатам ЧЭМЗ детально картируется до глубин 20-30 м положение в промороженной, льдисто-насыщенной, зачастую грубообломочной и потому относительно более высокоомной (200-300 Ом м) части геоэлектрических разрезов. На глубинах 40-50 м этим же методом картируются, вероятнее всего, верхние части субвертикальных, маломощных (10-20 м), относительно низкоомных (30-70 Ом м) таликовых, надразломных, трещиноватых, рассланцеванных и глинизированных структур. Наиболее часто такие низкомные разности выявляются в пределах разбуренных ККВ. Анализ результатов ЧЭМЗ свидетельствует о применимости метода, главным образом, для вертикального и латерального расчленения приповерхностных (20-30м) разрезов (типа золото-россыпных), но также о недостаточной глубинности при изучении ККВ.
Наиболее полную и более глубинную (до 60 м), интегрированную информацию о характере разрезов карстовых и линейно-контактовых кор выветривания дают результаты многоразносного дипольного осевого электрического профилирования в модификации ВП (МДЭП-ВП). На геоэлектрических разрезах сопротивления уверенно фиксируются как горизонтальные, так и вертикальные контакты и зоны. Дезинтегрированные толщи пород карстовых ловушек выделяются субгоризонтальными и мульдообразными аномалиями пониженных КС. Погребенное коренное ложе карстовых ловушек выделяется субгоризонтальными высоко градиентными переходами к высокоомным горизонтам. В ВЧР (20-30м) локальными горизонтально-пластообразными повышениями КС картируются повсеместно промороженные, льдисто-насыщенные горизонты. Разрезы, построенные по параметру ВП, дают дополнительную информацию о пространственном распределении сульфидов или графитизации в виде аномальных повышений ВП до 30-60 мРад. Метод занимает ведущее место в комплексе работ по оценке перспективности и изучению структуры ККВ.
В отличие от выше описанных методов геоэлектрические разрезы, полученные при зондированиях МПП (ЗМПП) на участке, позволяют изучить на сравнительно большую (200м) глубину геологического разрезы, при утрате данных о строении ВЧР (20-30м), в силу аппаратурно-технических особенностей метода. При применявшемся детальном (20м) шаге зондирования на геоэлектрических разрезах эффективных КС мульдообразными низкоомными затягами на глубину детально картируются приразломные и узкие карстовые зоны мощностью от 30 м. Положение субгоризонтальных геоэлектрических контактов на границе дезинтегрированных пород кор выветривания с коренными породами картируется по значениям изолиний сопротивления большим 300-1000 Ом м. По значениям КС в пределах разбуренных ККВ можно сравнительно, интегральным образом оценить вещественный состав неизученных геологических структур; в нижних частях геоэлектрических разрезов можно косвенно определять вид коренных пород (метаморфиты, известняки, базиты). Таким образом, по результатам электроразведки МДЭП-ВП и ЗМПП можно в полной мере дифференцировать промороженные разрезы кор выветривания как по латерали, так и по вертикали на значительные глубины. ЗМПП можно в дальнейшем применять для доизучения морфологии глубоких (более 60 м) карстовых структур.
Применение электротомографии для изучения структурного строения Харанурского рудопроявления показало эффективность выделения зон взброса и сброса углефицированных толщ, зон выделения кор выветривания. Основным преимуществом применения методики является большая горизонтальная разрешающая способность по сравнению с методами многоразносного профилирования, что достигается шагом по профилю 5 или 10 метров.
Применение комплекса геофизических методов для картирования объектов перспективных на золоторудные объекты показало свою высокую эффективность в условиях альпинотипного рельефа Восточного Саяна. Применение современных методик регистрации и интерпретации позволило выделить границы распространения рыхлых отложений в разрезе, определить положение контактов, зон окварцевания и околорудных изменений, являющихся возможными источниками золота для кор выветривания. Наиболее перспективными являются объекты, перекрывающие минерализованные зоны золото-сульфидно-вкрапленного типа.
При интерпретации была выявлена схожесть моделей, выявленных линейных кор выветривания на территории Харанурского месторождения и Хоре-Урикской площади, с комплексными моделями зон милонитизации, характерными для Восточного Саяна.
По итогам анализа опытно-методических и площадных геофизических работ в пределах приведенных выше аномальных объектов определен ряд особенностей выделяемых структур в интервале глубин 0-200 метров, критически влияющих на результат. Тип и свойства аномальных объектов, выделяемых использующими естественные поля методами – гравиразведка, магниторазведка, гамма-спектрометрия, во многом обуславливаются их приуроченностью к крупным структурным нарушениям, характеризующим строение рудных полей. Эта особенность позволяет объединить рассматриваемые объекты в одну группу моделей (рис. 4.17).
Прямая корреляция между результатами горно-буровых работ и электроразведочных методов возможна не всегда и зависит более от свойств вмещающей среды, нежели от целевых аномальных объектов, ввиду их сложности и малой контрастности. Тем не менее, применение электроразведочных методов в большинстве случаев обосновано возможностью выделения и разбраковки интервалов, связанных с сульфидизацией и зонами околорудных изменений, являющихся косвенным признаком золотого оруденения.
Крупными структурными элементами рудных узлов для данного типа моделей являются присутствующие в толще массивы гранитоидов, гипербазитов, а также крупные узлы сочленения региональных разломов разного направления с крупными взбросовыми перемещениями, выделяемые по результатам профильных гравиразведочных, магниторазведочных и электроразведочных работ. На поверхности данные объекты проявлены системами сближенных зон дробления, смятия и рассланцевания, трещинами и разрывами различного порядка, являющимися рудоносными. Объекты имеют вертикальные и субвертикальные углы падения, что в совокупности с альпинотипной формой рельефа ограничивает применение геофизических методов, рассчитанных на применение в условиях однородных сред.