Введение к работе
Актуальность темы. В мире основная масса меди добывается из медно-порфировых месторождений, которые к тому же являются важнейшим источником молибдена, золота, серебра, рения, теллура и элементов платиновой группы. Россия замыкает семерку ведущих мировых продуцентов меди, но структура сырьевой базы нашей страны заметно отличается от мировой: большая часть меди добывается из руд сульфидных медно-никелевых и медноколчеданных месторождений. Однако, после детальной разведки медно-порфирового месторождения Песчанка и подсчета там запасов в количестве 3,73 млн т меди, 98 тыс. т молибдена, 234 т золота, 2 тыс. т серебра значимость этого геолого-промышленного типа в российской сырьевой базе должна возрасти. Высокие перспективы наращивания запасов меди и попутных компонентов таит в себе Баимская металлогеническая зона, в пределах которой расположено месторождение Песчанка.
Геохимические поиски — один из самых распространенных и эффективных методов выявления медно-порфирового оруденения. В то же время определение перспективности медно-порфировых объектов по геохимическим данным на поисковой стадии геологоразведочных работ является нетривиальной задачей. В результате гипергенных процессов, в зависимости от климатических и ландшафтных условий, в зоне гипергенеза происходит перераспределение главных и второстепенных рудных элементов, что оказывает влияние на результаты количественной оценки их содержаний в рудах и ресурсов по вторичным ореолам.
В основе прогноза оруденения на глубину лежат характеристики эндогенной зональности оруденения. Поскольку медно-порфировые, или порфирово-эпитермальные, системы, как правило, являются полистадийными и помимо медно-порфирового оруденения могут продуцировать еще несколько типов сопутствующей минерализации, выявление геохимической зональности каждой отдельной порфирово-эпитермальной системы (ПЭС) требует индивидуального и комплексного подхода (интеграции геохимических, минералогических, термобарометрических и др. данных).
В связи с вышесказанным, предложенное в настоящей работе решение поставленных вопросов выявления, оценки и прогноза на глубину медно-порфирового и сопутствующего оруденения, определяет работу как актуальную. Работа направлена на совершенствование методов геохимических поисков, повышение их информативности и экономической эффективности.
Цель работы — разработка геохимических критериев выявления и оценки медно-порфирового и сопутствующего оруденения по вторичным ореолам рассеяния применительно к ландшафтам Западной Чукотки и прогноза его распространения на глубину на основе исследования эндогенной зональности оруденения (на примере объектов Баимской меднорудной зоны).
Основные задачи: - расчет параметров геохимического фона и вторичных ореолов рассеяния главных элементов и элементов-спутников минерализации ПЭС, изучение структуры аномальных геохимических полей (АГХП);
і
определение критериев выявления медно-порфировых штокверков и тел золото-серебряных руд по вторичным ореолам рассеяния;
разработка и апробация технологической схемы геохимических поисков с использованием полевого рентгенофлуоресцентного анализа;
определение коэффициентов остаточной продуктивности меди, молибдена и золота в различных элементарных ландшафтах;
изучение распространения и параметров зоны окисления эталонных медно-порфировых штокверков;
исследование геохимической зональности оруденения;
определение показателя зональности, позволяющего провести оценку уровня эрозионного среза слабоизученных объектов Баимской зоны;
оценка перспективности АГХП с использованием полученных критериев. Фактический материал и методы исследований. В основу работы
положены результаты геохимических поисков, проведенных сотрудниками кафедры геохимии и ООО «Геохимпоиски СВ» на участках Баимской меднорудной зоны в 2009-2011, 2013, 2015 гг. (с 2010 г. — с участием автора).
Полевые работы включали литохимическую съемку по вторичным и первичным ореолам, поисковые маршруты, опытно-методические работы по определению коэффициента остаточной продуктивности вторичных ореолов (последнее — с непосредственным участием автора).
Аналитическая база включала протоколы: 1) полевого рентгенофлуоресцентного (XRF) анализа и химико-спектрального анализа на золото 20 тысяч литохимических проб; 2) приближенно-количественного атомно-эмиссионного анализа (ПКСА) на 22 элемента и химико-спектрального анализа на золото 5,5 тысяч литохимических проб; 3) ICP-MAES анализа на 40 элементов и пробирного анализа с атомно-абсорбционным окончанием на золото литохимических проб, отобранных для определения коэффициента остаточной продуктивности (305 проб), штуфных (734), бороздовых (8 тыс.) и керновых (81 тыс.) проб. В базу данных канав и скважин вошло кодированное полевое минералогическое описание опробованных интервалов, выполненное сотрудниками ЗАО «Сибгеоконсалтинг» (г. Красноярск).
Экспрессный XRF анализ на спектрометрах Niton XL3t900 и FXL-950 проводился автором в составе коллектива полевой лаборатории. Остальные исследования химического состава проб выполнялись сотрудниками лабораторий: Центральной комплексной лаборатории прикладной геохимии ОАО «Александровская опытно-методическая экспедиция» (г. Александров Владимирской области) и «Стюарт Геокемикл энд Эссей» (г. Москва).
Обработка геохимических и минералогических данных состояла в формировании базы первичных данных; пространственно-статистической обработке, в том числе для определения параметров фона и минимально-аномальных содержаний элементов; картографировании геохимических данных в пакете программ ArcGIS от ESRI (США); определении статистических параметров выборок, соответствующих зонам АГХП; при исследовании геохимической зональности применялся факторный анализ в программе
Statistica (США), ряд геохимической зональности получен с использованием программы «НЮ-2» (разработана на кафедре геохимии МГУ).
Научная новизна. Автором определены закономерности строения и состава АГХП, в том числе пространственного распределения основных ассоциаций рудных элементов во вторичных ореолах и их связь с оруденением разных стадий развития ПЭС Баимской зоны. Разработаны критерии выделения ядерных частей АГХП, соответствующих промышленному и перспективному медно-порфировому и эпитермальному золото-серебряному оруденению. Изучены параметры зоны окисления медно-порфировых штокверков и особенности формирования вторичных ореолов оруденения: показано, что по сравнению с первичными рудами вторичные ореолы главных элементов ослаблены. Установлены значения коэффициентов пропорциональности, позволяющие проводить оценку содержаний меди в первичных рудах по ее концентрациям во вторичных ореолах в различных элементарных ландшафтах. Разработана двухуровневая модель вертикальной геохимической зональности эталонной Находкинской ПЭС, предложены показатели зональности для оценки эрозионного среза ПЭС и молибден-медно-порфировых штокверков.
Практическая значимость. Разработана и внедрена в практику современная технология поисков медно-порфирового и сопутствующего оруденения с применением экспрессного XRF анализа и ГИС при картографировании результатов, позволяющая в течение одного полевого сезона выявлять и оконтуривать потенциальные рудные тела и заверять полученные результаты канавами и поисковым бурением.
В результате литохимических поисков по вторичным ореолам рассеяния в Баимской меднорудной зоне уточнены контуры известных и локализованы ранее не известные молибден-медные штокверки в вулкано-терригенных образованиях юры. Полученные данные дают основание также прогнозировать слабоэродированную Светлинскую ПЭС, где может быть обеспечен прирост ресурсов молибден-медного и золото-серебряного оруденения.
Проведенными работами доказывается, что дополнительным резервом прироста запасов оруденения в Баимском меднорудном районе может являться погребенное оруденение в долинах рек. Подтверждением этого служит выявленный ранее Северный штокверк месторождения Песчанка и новый штокверк в долине руч. Правый Светлый (Светлинская ПЭС), выделенный по результатам опробования первичных ореолов и вскрытый старателями артели «Луч» (г. Билибино) при отработке полигона россыпной золотодобычи.
В результате работ на участке Весенний (месторождении Весеннее) геохимически обоснованы, а затем подтверждены бурением прямые признаки пересечения золото-серебряными жильно-прожилковыми зонами медно-порфировых руд штокверкового типа на глубоких горизонтах, что является принципиальным для дальнейшего прироста запасов меди в Баимской зоне.
Уточнен ресурсный потенциал Баимской зоны. С применением разработанных критериев по оценке содержаний меди в рудах по содержаниям во вторичных ореолах сделан прогноз качества руд выделенных объектов. Сравнение прогнозных оценок содержаний с цифрами средних концентраций,
полученных при расчете разведанных запасов и ресурсов, показывает эффективность подхода, но требует уточнений.
Защищаемые положения:
-
Определены параметры и особенности формирования вторичных ореолов в Баимской меднорудной зоне. Установлен фрагментарный характер развития зоны окисления на объектах медно-порфирового оруденения и предложен коэффициент, дополнительный к коэффициенту остаточной продуктивности, позволяющий учесть перераспределение меди в зоне окисления медно-порфировых штокверков при оценке содержаний в рудах по концентрациям во вторичных ореолах.
-
Установлены геохимические ассоциации в составе первичных ореолов, соответствующие основным минеральным парагенезисам рудоносных образований порфирово-эпитермальных систем: 1) FeMnAu — золотосодержащей пиритовой минерализации порфировой стадии; 2) MoCu — халькопирит-молибденитовой порфировой стадии; 3) BiCuSe — борнитовой порфировой стадии; 4) SbAsCuSe — блекловорудной переходной стадии; 5) ZnPbCdMnAgAu — серебро-полиметаллической субэпитермальной и эпитермальной стадий; 6) TeAuSeAg — золото-теллуридной минерализации эпитермальной стадии.
-
По распределению геохимических ассоциаций в первичных ореолах выявлена латеральная концентрическая зональность строения Находкинской порфирово-эпитермальной системы. Геохимические ассоциации, отвечающие Cu-Mo-Au-порфировому оруденению, образуют внутреннюю зону, серебро-полиметаллической субэпитермальной — промежуточную, золото-серебряной эпитермальной — внешнюю приповерхностную. Предложен мультипликат AuAgTe/CuMoBiSe1000, позволяющий разделить области развития эпитермальной золото-серебряной и молибден-медно-порфировой минерализации.
-
Определены геохимические показатели и ,
характеризующие вертикальную геохимическую зональность Находкинской
порфирово-эпитермальной системы и медно-порфировых штокверков
соответственно и позволяющие проводить оценку их эрозионного среза.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на
конференциях: международной конференции «Современное состояние наук о
Земле» (Москва, 2011), XV и XVIII международных симпозиумах имени
академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2011,
2014), конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 2011, 2013, 2014),
международном молодежном научном форуме «Ломоносов» (Москва, 2013,
2015), 36-м и 37-м международных собраниях «Mineral Deposit Studies Group»
(Лестер, 2013, Оксфорд, 2014), XI международной конференции «Новые идеи в
науках о Земле» (Москва, 2013), VI всероссийской научно-практической
конференции «Интерпретация и оценка разноранговых рудогенных
геохимических аномалий в сложных ландшафтно-геологических условиях» (Москва, 2013), Третьей российской молодежной Школе с международным
участием «Новое в познании процессов рудообразования» (Москва, 2013),
IV Всероссийской научно-практической конференции «Геология и минерально-
сырьевые ресурсы Северо-Востока России» (Якутск, 2014),
24-й международной конференции «Goldschmidt» (Сакраменто, 2014),
Московской международной школе по наукам о Земле «ISES» (Москва, 2016),
международной молодежной научно-практической конференции «Инновации в
геологии, геофизике и географии» (Севастополь, 2016).
По обсуждаемым в работе вопросам опубликовано 5 статей, в том числе 3 статьи в журналах из перечня, рекомендованного ВАК, и 17 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 175 страниц состоит из введения, 6 глав, заключения и 4 приложений. Содержит 35 рисунков, 30 таблиц и список литературы из 156 наименований.