Введение к работе
Актуальность исследований. Уран и золото – это элементы с резко различающимися геохимическими свойствами, поэтому результаты изучения месторождений данных металлов отражены, как правило, в самостоятельных работах. В настоящее время наиболее актуальным с точки зрения научного и практического значения является исследование совместных концентраций этих элементов в комплексных объектах. Одним из таких объектов является Эльконский золото-урановорудный узел, где радиоактивные и благородные металлы встречаются совместно или в пространственной близости и сопряжены с активным проявлением гидротермально-метасоматических процессов.
Урановые месторождения Эльконского рудного узла были открыты в начале 1960-х годов и сразу же стали объектом интенсивных геологоразведочных работ и научных исследований специализированных партий и тематических групп ВИМСа, ВИРГа, ВСЕГЕИ, ГЕОХИ РАН, ИГЕМа РАН, МГРИ и других организаций. На территории узла сосредоточено около 20-ти месторождений урана с запасами более 300 тыс. т и ресурсами до 600 тыс. т урана. Попутные компоненты представлены золотом (более 200 т), серебром (более 2,5 тыс. т) и молибденом (более 90 тыс. т). Здесь в настоящее время ведутся работы ЗАО «Эльконский ГМК», входящим в урановый холдинг «Атомредметзолото». На базе месторождений зоны Южная (Элькон, Эльконское плато, Курунг, Дружное, Непроходимое), а также на месторождениях Северное и Зона Интересная к 2024 г. планируется создать один из крупнейших в мире центров по добыче урана производительностью до 5 000 т в год. В связи с этим необходима разработка критериев для обнаружения и локализации новых площадей с различными типами золото-уранового оруденения для прироста ресурсного потенциала Эльконского рудного узла.
В различных работах предшественников гидротермально-метасоматические образования Эльконского рудного узла, в том числе и вмещающие золото-урановое оруденение, представляются недостаточно изученными. В процессе диссертационных исследований была проведена типизация гидротермально-метасоматических образований, при этом особое внимание было уделено рудовмещающим метасоматитам. Выявлена зональность и геохимические особенности гидротермально-метасоматических образований, что позволило локализовать площади, требующие постановки детальных поисковых работ, нацеленных на выявление месторождений золота и урана как традиционных, так и новых для региона типов.
Цель работы. Типизация гидротермально-метасоматических образований, развитых на площади Эльконского рудного узла, с выявлением рудоносных метасоматитов различных типов. Проведение прогнозно-металлогенического анализа с построением геолого-генетической модели формирования золото-урановорудных объектов Эльконского рудного узла. Разработка основных критериев прогнозирования золото-уранового оруденения для локализации наиболее перспективных поисковых площадей.
Задачи работы:
1. Изучить геолого-геофизические особенности и историю геологического развития Эльконского золото-урановорудного узла, в том числе с использованием новейших данных изотопно-геохронологических исследований.
2. Выделить основные рудоподготовительные и рудоформирующие процессы и геологические структуры, благоприятные для локализации золото-уранового оруденения.
3. Провести петролого-геохимические исследования различных типов гидротермально-метасоматических образований и их зональности. Выявить типы рудоносных гидротермально-метасоматических образований, условия их формирования (на основе термобарогеохимических данных) и критерии локализации в них комплексного золото-уранового оруденения.
4. Установить геохимическую характеристику, специализацию и зональность гидротермально-метасоматических образований различных типов.
5. Создать геолого-генетическую модель формирования золото-урановорудных объектов Эльконского рудного узла, а также схему прогнозно-поискового районирования с целью подтверждения уже известных и выявления новых для региона типов золото-уранового оруденения.
6. На основе проведенного прогнозно-металлогенического анализа исследуемой территории выделить площади, требующие постановки детальных поисковых работ, нацеленных на выявление комплексных золото-урановых месторождений, в том числе и крупнообъемных, для расширения минерально-сырьевой базы Эльконского рудного узла.
Фактический материал и личный вклад автора. Работа основана на материалах, собранных лично соискателем в составе Эльконской партии во время полевых работ масштаба 1:50 000, строящихся на специализированных поисковых исследованиях гидротермально-метасоматических образований, развитых в пределах Эльконского золото-урановорудного узла. Работы проводились в период с 2008-2011 г. в рамках Договора с ГУ ГГП РС (Я) «Якутскгеология» и корпорацией «CAMECO» (соглашение о проведении научно-исследовательских работ между ФГУП «ВСЕГЕИ» и корпорацией «CAMECO»). Фактический материал представлен:
- пробами горных пород и прозрачно-полированными шлифами (2134 шт.), изучение которых проводилось в отраженном и проходящем свете на микроскопе Leica DM 2500 c камерой DFC 420;
- результатами изотопно-геохронологических исследований цирконов U-Pb локальным методом на приборе SHRIMP II для определения возраста гранитоидов и щелочных пород (14 образцов);
- результатами изотопно-геохронологического Re-Os датирования сульфидов из рудоносных метасоматитов (два образца);
- результатами изучения флюидного режима формирования рудносных метасоматитов на основе исследования газово-жидких включений (36 образцов);
- результатами исследования состава рудной минерализации, проводившейся в 20 прозрачно-полированных шлифах с нанесенным углеродным напылением на приборе CamScan MV 2300 с энергодисперсионным микроанализатором LINK Pentafet (Oxford Instr.). Характер взаимоотношений и последовательность образования рудных минералов изучались в отраженном свете на микроскопе Leica (30 образцов);
- результатами химических анализов (2134 образца) на микроэлементы (прибор «ELAN – 6100 DRC» масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой ISP-MS) Rb, Sr, Zr, Nb, Y, La, Ce, Yb, Th, U, Be , Li, Mo, Sn, B, Cu, Pb, Zn, Bi, Sb, Ge, Ga, Sc, Co, Ni, Mn, Ti, V. Для определения Sc использовался атомно-эмиссионной метод (прибор Optima – 4300 ISP AES), Au - методом атомной абсорбции (метод полного кислотного вскрытия) на приборе Aanalyst - 800, Hg - методом холодного пара на приборе «Юлия 5М», As – масс спектрометрическим методом с индуктивно-связанной плазмой ISP MS на приборе «ELAN – 6100 DRC» (с плавлением с метабаратом лития);
- результатами химических анализов (100 образцов) на петрогенные окислы, а также W, Cr, Ba рентгено-спектральным флуоресцентным (силикатный) методом (XRF);
- данными количественного анализа минерального состава рудоносных метасоматитов, выполненных с помощью порошковой дифрактометрии на приборе ДРОН – 6 с программным обеспечением PDWin 4. Напряжение 35 kV, сила тока 25 mA, Co-монохроматическое излучение (25 образцов);
- данными объемного веса образцов горных пород, полученными в ЦАЛ ФГУП «ВСЕГЕИ» по стандартной методике и использованных при расчете баланса вещества в рудоносных метасоматитах (54 образца);
Проведена статистическая обработка данных, включая факторный анализ, и подготовлена для демонстрации в виде рисунков, таблиц, графиков и карт с использованием различных компьютерных программ (ArcGIS 9.0, MS Office XP, Statistica 8.0, Surfer 9.0, Corel DRAW 13, Photoshop CS4, Minpet 2.0).
Достоверность. Достоверность выполненных исследований определяется развернутым научным обоснованием методики проведенных комплексных (полевых и камеральных) работ, применением современных технологий обработки и интерпретации петролого-геохимических (изотопно-геохимических) данных и сравнительным анализом с известными промышленно-значимыми золото-урановорудными объектами исследуемого региона.
Научная новизна. На основе анализа полученного с помощью комплексных историко-геологических, петролого-геохимических, изотопно-геохимических и термаборогеохимических исследований гидротермально-метасоматических образований и вмещающих их пород, в пределах Эльконского рудного узла выделено два структурно-вещественных блока: северо-западный и юго-восточный. Для этих блоков можно ожидать проявления различных типов гидротермально-метасоматических процессов и оруденения: «эльконский» (Au-U), «рябиновый» (Au-Cu) и комбинированный «элькон-рябиновый» (Au-Cu+Au-U) типы.
Построена геолого-генетическая модель формирования золото-урановорудных объектов Эльконского рудного узла. Получены критерии прогнозирования и локализации золото-уранового оруденения.
В пределах изученной части рудного узла выделены площади различной степени перспективности на выявление комплексного уранового и золотого оруденения.
Практическая значимость работы. Впервые была проведена типизации гидротермально-метасоматичесих образований в полном объеме их проявлений и их геохимических особенностей с выявление различных типов рудовмещающих метасоматитов. Установленны прогнозные критерии поиска площадей проявления золото-уранового оруденения.
Полученные материалы были положены в основу обоснования на проведение детальных поисковых работ на локализованных площадях, нацеленных на выявление месторождений золота и урана как традиционных, так и новых для региона типов. Обоснование направленно в Федеральное агентство по недропользованию «Роснедра». Результаты проведенных исследований будут способствовать повышению золото-урановорудного потенциала Эльконского рудного узла.
Защищаемые положения.
1. В пределах Эльконского золото-урановорудного узла выделено два структурно-вещественных блока - юго-восточный и северо-западный, различающихся особенностями геолого-геофизического строения, характером проявления гидротермальной деятельности и сопутствующего золото-медного, золото-уранового оруденения.
2. В пределах Эльконского золото-урановорудного узла на основе картирования гидротермально-измененных пород выявлена гидротермально-метасоматическая зональность. Для юго-восточного блока характерно проявление кварц-полевошпатовых метасоматитов, пропилитов, березитов и гумбеитов с золото-урановым оруденением «эльконского» типа, приуроченных к долгоживущим разрывным нарушениям. В северо-западном блоке развиты фениты, щелочно-амфиболовые пропилиты и гумбеиты с золото-медным оруденением «рябинового» типа, тяготеющие к ареалам развития массивов щелочных пород мезозойского возраста.
3. Рудоносные гумбеиты «эльконского» типа, развитые в юго-восточном блоке, характеризуются высокими содержаниями Hg, U, Au, Ag, в меньшей степени As, Sb и положительными геохимическими аномалиями мультипликативного параметра AuAgUAsSbHg состава. Для рудоносных гумбеитов «рябинового» типа, проявленных преимущественно в северо-западном блоке, характерны высокие содержания Pb, Cu, Mo, Au, Bi, Ag и в меньшей степени U. Ареалы гумбеитизации «рябиновского» типа в аномальных геохимических полях выражены контрастными положительными ореолами мультипликативного параметра AuAgCuMoBiPb состава.
4. На основе геологических, петрологических и геохимических критериев прогнозирования золотого и золото-уранового оруденения в пределах Эльконского золото-урановорудного узла, проведено прогнозно-металлогеническое районирование территории с выделением трех типов оруденения: 1) «эльконского» (Au-U), 2) «рябинового» (Au-Cu), 3) комбинированного – «элькон-рябинового» (Au-Cu-U). Локализованы площади в ранге потенциальных рудных полей, наиболее перспективные на выявление золото-уранового оруденения.
Апробация работы и публикации. Автор участвовал в составлении производственных отчетов по прогнозно-поисковым работам масштаба 1:50 000 на золото и уран, проводимых отделом Металлогении и геологии месторождений полезных ископаемых ФГУП «ВСЕГЕИ» совместно с ГУ ГГП РС (Я) «Якутскгеология» и корпорацией «CAMECO» в пределах Эльконского золото-урановорудного узла и Томмот-Эльконской зоны разломов в период 2008 по 2012 года.
Автором опубликовано девять статей по теме диссертации в открытой печати РФ, в т.ч. две в материалах 34 Геологического конгресса в г. Брисбин (Австралия). Одна статья - в издании, входящем в перечень рекомендованных ВАК.
Основные положения диссертации в разные годы докладывались на совещаниях, конференциях и координационных научно-технических советах, главными из которых являются: 5-ая Сибирская международной конференция молодых ученых по наукам о Земле (г. Новосибирск); II –я Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского (г. Санкт-Петербург); Координационный научно-технический совет по геологии урана в ФГУП «ВИМС» (г. Москва); Геология, тектоника и минерагения Центральной Азии (г. Санкт-Петербург); Геология, тектоника и металлогения Северо-Азиатского кратона (г. Якутск); 34 Геологический конгресс (г. Брисбин, Австралия).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы (153 наименования). Главы раскрывают сформулированные защищаемые положения. Объем работы 220 страниц, из них 99 рисунков, 41 таблица.
