авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Григоров Сергей Александрович

СТРУКТУРНАЯ ГЕОХИМИЯ

Краснодар-Москва

2013

1

Оглавление

Предисловие…………………………………………………………………………………………..3 - 5

Введение …………………………………………………………………………………………………5 – 17

Глава I. Геохимическая структура Наталкинской рудообразующей системы 17 - 74

Глава II. Геохимические поиски и разведка на основе структурно-геохимического моделирования рудообразующей системы (на примере Дегдеканской рудообразующей системы)…………………………………………………………………………. 74 - 107 Глава III. Оценка территории на меднопорфировое и золотое оруденение в терригенно-вулканогенном комплексе по результатам среднемасштабных геохимических поисков (лист Q-58-XV-XVI)………………………………………………… 107 - 122 Заключение ……………………………………………………………………………………………... 122 - 125 Список литературы ……………..……………………………………………………………………. 125 - Предисловие.

Дорогой читатель, книга, которую ты держишь в руках, является итогом многолетних поисков простого и эффективного инструмента практика-геолога, который позволяет уверенно обнаруживать гидротермальные рудные месторождения, оперативно управлять поисковыми и разведочными работами на широкий круг полезных ископаемых.

В основе авторского подхода лежит анализ структурных свойств геохимических полей (ГП), отражающих иерархическую рудообразующую систему (РС) в виде ансамбля аномалий геохимических полей (АГП). Идеология структурно-геохимических построений базируется на принципах самоорганизации ореолобразующей (рудообразующей) системы, адекватно отраженной в иерархической структуре геохимического поля.

Необходимость разработки новых методов поисков рудных месторождений обусловлена низкой эффективностью и высокой затратностью ГРР на стадиях поисков и разведки. Непомерно высокие инвестиционные риски, наряду с крайней субъективностью прогнозных оценок на всех стадиях их реального использования, включая стадию принятия решений при получении лицензий, тормозят горно-геологический бизнес в масштабах страны. По-прежнему методы поисков, как и 100 лет назад, базируются на прямых визуализируемых геологических признаках, на сравнении геологических обстановок искомых и эталонных объектов, на проверках авторских гипотез, построенных на разнородном материале. В последние десятилетия широко используются дистанционные аэрокосмические данные, применяются всевозможные методы обработки поисковой информации на ЭВМ, создающие видимость новых поисковых направлений, последовательно развиваются методы анализов минерального сырья.

Однако ощутимого повышения эффективности ГРР в части закономерного открытия новых месторождений не наблюдается.

Несмотря на многообразие способов, методов и технологий поисков рудных месторождений фундаментальное научное обоснование не выходит за рамки детерминистского подхода, в основе которого лежит предполагаемая история линейной эволюции минерального вещества и энергии. Этот подход используется в создании металлогенических карт, схем, авторских моделей рудообразования и в обосновании прогнозных оценок, экспертный характер и умозрительность которых иногда доходит до абсурда.

Весь сложнейший, весьма затратный и многогранный «исторический» механизм направлен на решение обратной задачи – по набору прямых и косвенных поисковых признаков выйти на искомый рудный объект. При этом сама концептуальная возможность решения обратных задач в поисковой геохимии не подвергалась сомнению, полагая отсутствие иной парадигмы. Но эффективное решение обратных задач возможно только для линейных систем, тогда, как геологические процессы, по определению является нелинейными. Нелинейная природа рудообразования (ореолобразования) требует принципиально иного подхода к изучению геологических объектов, анализа поисковой информации и определения граничных критериев искомых рудных объектов.

Этот второй подход требует познание нелинейной динамики рудообразования, определяющей иерархичность его продуктов в виде ансамблей рудных объектов на пути трансформации минерального вещества от минерального индивида до металлогенической провинции. Вместе с тем очевидны и проявления линейных механизмов рудообразования, исследованием которых занимается подавляющее большинство геологов.

Системный кризис поисковой геологии настоящего времени не оставляет альтернативы в выборе научного обоснования направленного на исследование роли и масштабов нелинейной организации минерального вещества в истории рудообразования.

В отечественной и зарубежной литературе в области прикладной геохимии практически отсутствуют осознано сформулированные примеры методов исследования нелинейных динамических процессов ореолобразования и оценки прогностических признаков структур геохимических полей, образованных такими процессами. Поэтому главными задачами исследований в этой области являются:

1. Выявление макропризнаков структур геохимических полей, отражающих хорошо изученные рудные объекты, которые и являются геохимическими аномалиями;

2. Выявление структурных свойств, причин и динамики формирования геохимических полей, представляющих собой иерархический ансамбль, отражающий ряд искомых рудных объектов: металлогеническая область (зона) – рудный район – рудный узел – рудное поле – рудная зона – рудное тело – рудный столб …..

3. Обоснование воспроизводимых и надёжных критериев локализации аномалий геохимических полей в связи с рудными объектами на всех иерархических уровнях их организации;

4. Обоснование способов количественной оценки прогнозных ресурсов рудных объектов, отраженных аномалиями геохимических полей разных рангов.

Терминология.

В процессе описания структурных свойств геохимических полей автор применяет новые термины или иное толкование известных терминов в силу новизны предмета исследования и применяемой методологии.

Структурная геохимия – отрасль прикладной геохимии, использующая графическое структурирование и анализ структуры геохимического поля для целей поисков, разведки и оценки гидротермальных месторождений полезных ископаемых.

Аномалия геохимического поля (АГП) – упорядоченные структуры геохимического поля, отражающие рудные объекты в естественных границах.

Центробежная, центростремительная, конвективная структура геохимического поля – классификация структур геохимических полей по способу их образования в поступательно-возвратном и конвективном транспорте минерального вещества и энергии в рудообразующем процессе.

Структурно-геохимические ограничители – поверхности различной природы, ограничивающие и направляющие транспорт минерального вещества в процессе ореолообразования. Как правило, кольцевые и дуговые ограничители имеют физико химическую природу и формируются в векторном поле энергетического источника.

Линейные ограничители обусловлены контролирующим и блокирующим воздействием литологических разностей горных пород и тектоники.

Структурно-геохимический ансамбль – сообщество химических элементов (соединений), структурная связь между которыми, обусловлена единым ореолобразующим процессом.

Фронтальная зона концентрирования химических элементов – область, в которой накапливается минеральное вещество в динамической паре «вынос – концентрация» в виде геохимического тора, окружающего область выноса.

Ядро аномалии геохимического поля – часть геохимического поля внутри кольцевой структуры (геохимического тора), динамически связанная с геохимическим тором.

Зона «транзита - выноса» химических элементов – область пониженных концентраций внутри зонально-волновой структуры геохимического поля в триаде:

ядерная хона концентрирования зона транзита фронтальная зона концентрирования (геохимический тор).

Геохимическая зональность центробежного или центростремительного типа – формируется в режиме центробежного или центростремительного развития ореолобразующей системы.

Конвективная геохимическая зональность – формируется в условиях конвективного транспорта минерального вещества.

Циклическая зональность геохимического поля – характеризует полярные (в противофазе) пространственные взаимоотношения химических элементов и соединений, обусловленные циркуляцией потоком вещества и энергии во встречных направлениях.

Локализованные ресурсы полезных ископаемых – ресурсы, размещённые в естественных границах того или иного таксона рудного ряда, отраженного аномалией ГП.

Не локализованные ресурсы полезных ископаемых – ресурсы, размещенные в пределах геолого-тектонических структур и структур ГП, для которых естественные граничные критерии не имеют строгого определения.

Автор благодарен за научную и моральную поддержку другу и соратнику профессору Кушнарёву Петру Ивановичу, доктору г-м наук

Константинову Михаилу Михайловичу, доктору г-м наук Кременецкому Александру Александровичу, доктору г-м наук Машковцеву Григорию Анатольевичу, доктору технических наук Казимирову Михаилу Павловичу. Особую благодарность автор выражает геологам-полевикам, чьим трудом собран гигантский первичный материал, положенный в основу настоящей работы.

Введение.

Представления автора о структуре геохимического поля складывались в процессах поисковых и разведочных работ на различных геологических объектах, первыми из которых были Сопка Рудная и Майское золоторудное месторождение на Чукотке. Затем поиски на площадях Колымы, Северного Кавказа, Африки, Амурской области и Бурятии. В полной мере новая методология была применена на поисках и разведке, приведших к кардинальной переоценке и её реализации на Наталкинском золоторудном месторождении и открытии новых месторождений в составе этого рудного узла (Геологическое, Золотая Речка). А также на Дегдеканском месторождении, на Чай Юрьинской площади (Центральная Колыма), на Коневинском рудном поле (Бурятия).

Общее количество запасов золота в разведанных месторождениях с участием и под руководством автора (большая часть запасов золота прошла экспертизу в ГКЗ РФ и СССР) составляет более 2000 тонн.

Изначально геохимические исследования имели прагматическую направленность в рамках традиционных технологий. Со временем, накопленный фактический материал обнаруживал противоречия и необоснованность постулатов и распространённых практических приёмов обработки и интерпретации геохимических данных (геохимический фон, элементы-индикаторы, ряды зональности, индикаторные отношения, коэффициенты зональности, зоны рассеянной минерализации, корреляционные таблицы, расчёты прогнозных ресурсов через валовую продуктивность и т.п.). Как следствие, «притчей во языцех», имеет место чрезвычайно низкое подтверждение прогнозов и скептическое отношения к разрешающей способности геохимических методов поисков в среде многих геологов-практиков. Все противоречия указывали на несоответствие теоретических моделей искомых объектов и реальных геохимических полей в контексте решения обратных задач. Традиционная поисковая геохимия, в своей основе, использует линейные (исторические) принципы локализации геохимических аномалий, интерпретации, экстраполяции и интерполяции геохимических данных. Привлекательность такого подхода и повсеместное практическое использование (учебные пособия, инструктивные требования и т.п.) обусловлены простой логикой, предсказуемостью, возможностью использования механизма обратных задач, всего того, что логично укладывается в рамки детерминированной схемы происходящего. Анализ и обработка геохимической информации направлена на выявление части геохимического поля, которая, по мнению исследователей, отвечает поисковой задаче – обнаружение того или иного рудного объекта по локальному фрагменту геохимического поля – геохимической аномалии различного вида. Однако в нелинейной системе, когда исследование элементарных составляющих не может раскрыть их системные свойства, прямая связь «аномалий» с рудными объектами встречается в редких случаях. Линейные модели ореолобразования неудовлетворительно описывают иерархическую систему, нелинейность которой очевидна, и которая отражена в кажущейся избыточной сложности строения геохимического поля. Избавиться от «хаоса» в сложившейся практике призваны приёмы «упрощения» структурной сложности ГП путем существенного сокращения информации за счет исключения «фоновой» составляющей. Но это же «упрощение»

приводит к потере информативности и, в конечном итоге, потери естественной связи ГП с искомым рудным объектом с одной стороны, и первопричиной ореолобразования, с другой.

Именно это обстоятельство и является основной причиной низкой эффективности геохимических (равно и других) методов поисков. В этой связи назрела необходимость пересмотра научно-методических основ геохимических методов поисков вообще, и рудных гидротермальных месторождений, в частности. Интуитивно к выводам о нелинейности рудообразующей системы пришла металлогения, рассматривающая рудообразование, как иерархический процесс, в котором минеральное вещество претерпевает многочисленные трансформы на пути от металлогенической провинции к рудному телу. Однако генетические модели металлогенических объектов далеки от совершенства, так как во многом построены на виртуальной основе с использованием исторических принципов, в соответствии с установками той или иной геологической школы.

Вместе с тем, основой рудообразующих процессов (в т. ч. ореолобразования) может служить теория самоорганизации природных систем. Основатели теории И. Р.

Пригожин, И. Стенгерс /24, 25/ утверждают, что порядок и беспорядок возникают и существуют одновременно в рамках диссипативного процесса, который организует порядок и одновременно хаос. В теории этих авторов случайность и необходимость выступают не как несовместимые противоположности, а взаимно дополняют одна другую. Согласно теории изменения, проистекающей из понятия диссипативной структуры, когда на систему, находящуюся в сильнонеравновесном состоянии, действует, угрожая её структуре, флуктуации, наступает критический момент – система достигает точки бифуркации. Точкой бифуркации называется состояние, при котором в сильнонеравновесной и неустойчивой системе происходит переход к новому типу поведения. Выбор нового варианта поведения носит вероятностный характер, что делает процесс эволюции системы принципиально необратимым. После осуществления выбора поведение системы, на некотором отрезке, становится прогнозируемым. Таким образом, в поведении открытой сильнонеравновесной системы сочетаются случайность и детерминированность. Непредсказуемая случайность подталкивает то, что остаётся от системы, на новый путь развития до исчерпания энергетического импульса.

Детерминированная часть системы укладывается в линейную логику причинно следственных связей и была положена в основу традиционных геохимических моделей и методов геохимических поисков.

Нелинейные связи ореолобразующей системы образуются автоматически в процессе самоорганизации, порождая фрактальную структуру ГП. Самоорганизация означает образование в системе определенной упорядоченной структуры без внешнего организующего воздействия. Физический смысл процесса самоорганизации основан на кооперативном поведении системы. Макронеоднородности возникают за счёт согласованного поведения минералов, химических комплексов, отдельных элементов и даже молекул. Микрочасти, в такой кооперативной динамике, обеспечивают возникновение характерного для системы макро-узора (например, кольцевые структуры ГП). По И.Р. Пригожину: признаки самоорганизующихся систем сводятся к следующему:

новые, более сложные макроструктуры появляются в открытых системах, за порогом энергетического насыщения-накачки, при обязательной возможности диссипации (рассеяния) этой энергии, в нелинейной динамической среде, благодаря кооперативному поведению микрочастей, вплоть до молекул. Такой механизм организации минерального вещества объясняет динамическую связь микро- и макрокомпонентов в иерархической рудообразующей системе.

По А.В. Косареву /21/, в природе существуют два принципиально различных типа структур. Структуры первого типа формируются на основе сил связи (кристаллы, молекулы). Для разрушения (создания) структур этого типа необходимо совершить работу против сил связи (так же, как совершить работу по их образованию). Структуры второго типа формируются на основе потоков энергии, локализованных потенциальными барьерами, которые создаются структурами первого типа. Структуры второго типа – это диссипативные структуры (по Пригожину), на разрушение которых необходимо превышение диссипации (рассеяния) потоков энергии над производством кооперативной энергии.

Самопроизвольные процессы в термодинамических системах в соответствии с законом роста энтропии протекают с диссипацией, преобразующей направленную энергию в хаотическую /23/. Система приходит в равновесное состояние, когда отсутствуют градиенты параметров энергии и кооперативные потоки энергии. Таким образом, свойством диссипативных сред является способность вырождать результирующий импульс и, следовательно, качественно изменять динамику процесса.

Эффект вырождения результирующего импульса показывает принципиальный характер необратимости термодинамических процессов при их стремлении к равновесию.

Применительно к процессу ореолобразования (рудообразования) импульс энергии необратимо приводит систему к конечному состоянию, отраженному в сомасштабном геохимическом поле на иерархических ступенях, в которых зафиксирован результат перемещения химических элементов под воздействием внешних и внутренних сил.

При дальнейшем увеличении движущих сил возникают новые бифуркации и ветвления. Системы, в которых бифуркации множественны, в ходе эволюции достигают такой степени запутанности поведения, что сложность становится беспорядком, создающим структурный «фон». Упорядоченная структура геохимического поля в связи с рудными объектами, создаёт предпосылки для статистического анализа геохимических данных в целях поисков сходных образов, которые используются на практике для дешифрирования геохимических и геофизических полей.

Необходимо отметить, что процесс образования упорядоченных структур в сильнонеравновесных системах неизбежен, он отражает стремление системы перейти к равновесному состоянию. Упорядоченные структуры реагируют на изменение внешних условий более чутко и разнообразно. Они могут легко разрушаться или превращаться в новые структуры. Нередко образование новой структуры невозможно без наличия предыдущей. В этом случае изменение состояний системы при изменении условий ее существования представляет собой однонаправленный процесс смены в ней одного порядка в другой, т.е. эволюцию. В результате эволюции возникают новые упорядоченные системы, которые заменяют собой старые, когда происходит изменение внешних условий. Эти изменений могут быть вызваны, в том числе, и существованием упорядоченной подсистемы. В этом случае появляется основа для развития иерархических упорядоченных структур: на базе упорядоченности первого порядка возникает следующая, на базе упорядоченности второго порядка – упорядоченность третьего порядка и т.д., причем структуры высоких порядков должны приобретать качественно новые свойства. В итоге, в случае достаточно мощных и длительных потоков энергии и вещества через неравновесные системы появляется возможность для самопроизвольного возникновения и развития локальной упорядоченности. При этом неустойчивость остается их характерным свойством.

Неравновесные стационарные структуры отличаются от равновесных структур (например, кристаллов). Они образуются в короткий промежуток времени в результате быстрой качественной перестройки системы, напоминающей фазовый переход (смену агрегатного состояния), формируя полярные связи между элементами и соединениями, встроенными в общую структуру.

По А. В. Косареву, «Так, как разность потенциалов действует на всю многочастичную систему, то и сила действует на всю систему в целом, вызывая коллективное совместное движение частиц диссипативной системы. В форме массового (гидродинамического) потока, когда частицы свободны (газ, жидкость) или в форме фононного потока, потока бегущих волн, когда частицы связаны (кристалл) и могут совершать только колебательные движения. Возникают термодинамические потоки массы и энергии, потоки энергии Умова-Пойнтинга. Осуществляется переход потенциальной энергии, запасенной в неравновесной системе, в кинетическую энергию E общего переноса, имеющий результирующий импульс по направлению (-grad )».

Повторяясь, можно утверждать, что в неравновесной термодинамической системе, в силу действия основного закона термодинамики, возникает кооперативный поток, обладающий результирующим импульсом, который включает механизм вырождения импульса, диссипирующий кооперативное движение. Таким способом процесс самоорганизации создаёт структуру или разрушает её. Сложные ореолобразующие процессы носят циклический характер, приводящий то к накоплению неравновесности, то к её срабатыванию. При преодолении диссипативного порога происходит первая бифуркация, а во вмещающей среде формируется диссипативная структура, которая в зависимости от конкретных условий имеет определённые пространственные и временные рамки. Механизм бифуркации одной диссипативной структуры в другую реализуется при нарастании кооперативной энергии или неравновесности за счёт увеличения мощности преобразования потенциальной энергии, в направленную – кинетическую. Если в новой диссипативной структуре начинает накапливаться кооперативная энергия, то система вновь готова к формированию последующей структуры, развивающейся одна в другой, формируя фрактальный ряд самоподобных конструкций. Указанный механизм лежат в основе иерархии, фрактальной структуры и элементов зональности (центробежной, центростремительной, циклической) геохимического поля, отражающего рудообразующую систему.

Мощность процесса самоорганизации зависит от величины неравновесности и условий, в которых он протекает. Такая зависимость открывает путь для сравнительной оценки мощности (продуктивности) рудообразования, адекватной размерам площади, охваченной процессом.

Важным элементом самоорганизации системы выступает фактор времени (по Пригожину «стрела времени»), характеризующий скорость и череду событий, как следствие протекающих процессов в физической реальности. Под «стрелой времени»

понимается необратимая череда эволюционных событий. Различным иерархическим уровням организации материи соответствует различный масштаб шкалы времени.

Направленность же стрелы времени едина и определяется главным вектором эволюции.

Эволюционные процессы необратимы, необратимо и время. Приведённая схема является, по сути, бифуркационной структурой. В точках бифуркации возникают новые материальные структуры, имеющие свою стрелу времени, существующую параллельно с основным вектором эволюции. Такой механизм объясняет сосуществование в одной системе рассеяния (диссипации) и концентрации вещества, приводящей к формированию месторождений.

Необратимость эволюции рудообразующей системы, в рамках «стрелы времени», указывает наиболее обоснованный путь построения эффективных рудопоисковых технологий. «Путь» вдоль «стрелы времени» в обратном направлении неизбежно приводит к месту старта-финиша рудообразующего процесса – к месторождению. Но, нелинейность системы не позволяет пропускать какие-либо «ступеньки» циклического рудообразования. Не имея ясного представления о целом, невозможно (в силу нелинейности) сформулировать верные представления о частности. Иными словами, для прогнозирования рудоносности в границах локализованной рудной зоны предварительно необходимо локализовать рудный объект в границах рудного поля. Для оценки рудного тела, следует иметь ясное представление о строении рудной зоны и т.д.

Одними из первых приблизили нелинейные модели в геологии к практическому использованию Иванюк Г. Ю. Горяинов П.М., и др., рассмотревшие структурно геологические и иные природные образования с позиций самоорганизации /19/. Работы этих авторов явились фундаментом, на котором укрепились логические построения структурной геохимии. Наблюдаемые структуры геохимических полей, в связи с рудными объектами, обрели адекватное объяснение на платформе самоорганизации ореолобразующей системы, но не находили объяснений с позиций линейной логики.

Следующая важная характеристика самоорганизующейся системы обусловлена структурированием в режиме тепловой конвекции. Вследствие теплового расширения на периферии нагретого объекта возникает градиент плотности, в том числе, направленный противоположно силе тяжести. Легко понять, что такая конфигурация потенциально неустойчива, а два вектора сил встречного направления порождает конвективный энергомассаоборот (наподобие ячеек Бенара). Конвективные структуры геохимических полей постоянно проявляются на разных уровнях организации, но наиболее характерны для структурно-геохимических ансамблей, отражающих рудные тела, рудные зоны и рудные поля.

Следствием самоорганизующегося геохимического поля являются зональные взаимоотношения между химическими элементами и соединениями, в упрощенном виде положенные в основу традиционных методов геохимических поисков рудных месторождений.

Целостная структура геохимического поля содержит в себе информацию о распределении химических элементов на пути трансформации минерального вещества, от максимальной концентрации в объёме месторождения до рассеянного состояния в региональном масштабе. Это обстоятельство и принципиальная возможность локализации таксонов иерархической системы рудных объектов в естественных границах составляет сущность структурной геохимии, расширяя эффективность и прогностические возможности метода. Основным системообразующим фактором ореолобразования служит эндогенная энергия, поток которой порождает дифференциацию химических элементов в контексте циклической диссипации и концентрации.

Параметрические характеристики нелинейного геохимического поля открывают путь для качественной и количественной оценки прогнозных ресурсов. Качественная оценка базируется на относительном ранжировании рудных объектов по перспективности. Как сказано выше, фрактальная структура ГП проявляется на всех иерархических уровнях и является естественным свойством системы. Но, фрактальная структура подразумевает наличие в каждом кластере только одного звена, обладающего максимальными характеристиками. Эта особенность была подмечена ещё древними рудокопами, сформировавшими понятие «мать-жила». На любом рудном объекте обязательно одно месторождение, одна рудная зона, одно рудное тело, один рудный столб заметно превосходит по характеристикам окружающие. Эмпирически установлено, что «мать-жила» содержит около 70% ресурсов, сконцентрированных в кластере. Такой объект уверенно выделяется при структурно-геохимическом моделировании на ранних стадиях поисков или разведки. Следовательно, определившись с главным объектом уже можно судить об остаточных ресурсах и принимать оптимальные решения по развитию ГРР. Например, в пределах Наталкинской рудной зоны центральную позицию занимает Участок «Центральный» - 1200 тонн. С флангов к нему примыкают участки «Северо Западный» - 250 тонн и «Юго-Восточный» - 400 тонн. К ним, в свою очередь, примыкают РТ «Геологическое» - около 50 тонн на северо-западе и Омчакское + неизученный фланг Юго-Восточного участка на юго-востоке – примерно 100 тонн. Таким образом, фрактальная дробность, в границах рудной зоны, имеет значение 5 (в «промышленной»

части РЗ): 50 - 250 - 1200 - 400 - 100 – рудопроявления с прогнозными ресурсами 30- тонн (с северо-запада, на юго-восток), а основные запасы сосредоточены в центре (ядре) кластера. Подобная пропорция выдерживается на всех известных автору месторождениях. По этому принципу был построен прогноз до начала работ на месторождении, впоследствии полностью подтвердившийся /26/.

Количественная оценка прогнозных ресурсов, может базироваться на прямом расчёте или на сопоставлении физических размеров АГП, отражающих тот или иной таксон рудной системы. Прямой расчёт выполняется в границах локализованного рудного объекта на экономически целесообразную глубину. Среднее содержание полезного компонента определяется по данным химико-спектрального анализа всех проб, расположенных в контуре АГП. В этом случае ресурсы являются функцией размера оцениваемого таксона, т.к. основная доля полезного компонента находится во вмещающем субстрате и только перераспределена в динамической триаде: фронт – транзит – ядро. В зависимости от иерархического уровня оцениваемого объекта принимается соответствующая категория ресурсного потенциала.

Сравнительный анализ основан на сопоставлении размеров известных и оцениваемых объектов, исходя из принципа подобия, характерного для фрактальной структуры ГП. Эмпирически установлены для золоторудных объектов следующие параметрические характеристики:

1 сверхкрупные и уникальные объекты с запасами n*1000 тонн (Наталкинское месторождение):

- площадь АГП, отражающей рудный узел (категория Р3) – 1500 к2м.

- площадь АГП, отражающей рудное поле (категория Р2) – 50-200 км2.

2 крупные объекты с запасами n*100 тонн (Майское, Дегдеканское месторождение):

- площадь АГП, отражающей рудный узел (категория Р3) – 500-1500 км2.

- площадь АГП, отражающей рудное поле (категория Р2) – 10-50 км2.

3 средние объекты с запасами n*10 тонн (Карамкенское, Каральвеемское, Бамское месторождение):

- площадь АГП, отражающей рудный узел (категория Р3) – 50-500 км2.

- площадь АГП, отражающей рудное поле (категория Р2) – 5-30 км2.

Настоящая книга является, по сути, практическим пособием структурно геохимического метода поисков и разведки. Поэтому автор широко использует графические материалы, детальный самостоятельный анализ которых позволит читателю понять сущность метода, освоить его практическое применение и оценить логику нелинейных структурных построений.

Цель структурно-геохимических реконструкций заключается в локализации и оценке в геологическом пространстве иерархических ансамблей ГП (аномалий геохимического поля), отражающих искомые рудные объекты. В этой связи основными задачами структурно-геохимического метода являются:

- выявление макропризнаков аномалий геохимических полей (АГП) на разных уровнях организации;

- выяснение динамики и причин формирования таксонов структурно геохимических ансамблей в контексте линейных механизмов и иерархической фрактальной структуры;

- выявление типов и масштабов воздействия тектонических, структурно вещественных и физико-химических неоднородностей геологической среды на структуры геохимических полей на разных иерархических уровнях.

- обоснование критериев локализации, выяснение видов зональности и междууровневых связей АГП, отражающих таксоны рудного ряда;

- выяснение прогностических качеств и свойств АГП на разных иерархических уровнях самоорганизации.

Методика исследований складывалась в процессе анализа строения разномасштабных геохимических полей в связи с известными и хорошо изученными золоторудными месторождениями. Идеализированная иерархическая геохимическая модель рудообразующей системы представляет собой конструкцию типа «матрёшка» на стреле времени, каждый таксон которой имеет фрактальную структуру и концентрически зональное строение, адекватно отражающее соответствующие рудные объекты.

Технология структурно-геохимического анализа, может быть разделена на три этапа. На первом этапе выполняется построение исходного геохимического поля, которое в плане или на разрезе, представляется в виде изолиний концентраций того или иного химического элемента или соединения. Структурная неоднородность ГП (рисунок рельефа) содержит конечную информацию о процессах её вызвавших (в том числе, о результатах дифференциации химических элементов под воздействием внешних и внутренних сил). Элементы структурной неоднородности ГП выделяются ограничителями геохимических полей. Под термином «ограничители ГП» понимаются границы, разделяющие структурные элементы ГП (линейные, дуговые, кольцевые, хаотичные и т.п.). Часть структурных ограничителей непосредственно отражает визуализируемые геологические объекты, часть отражает неизвестные геологические явления (в том числе и искомые). Построение ГП в изоконцентратах выполняется на ЭВМ. Лучшие результаты достигаются при анализе однородной геохимической информации (единая методика отбора и лабораторного анализа проб в каждом масштабе исследования). На втором этапе устанавливаются причинно-следственные связи структурных элементов ГП с геологическими объектами. На этом этапе должны быть локализованы конструкции ГП, соответствующие оценочным критериям искомых объектов и выявлены основные блокирующие и контролирующие (линейные) ограничители. Основным структурным признаком ГП рудного объекта является концентрическая или концентрически-зональная конструкция, структурные мотивы которой повторяются в ГП рудных и породообразующих элементов. Линейные структуры ГП отражают, как правило, тектонические и литологические границы, которые либо блокируют, либо направляют ореолобразующие потоки. На третьем этапе исследуются взаимоотношения ГП различных химических элементов с целью установления пространственных (генетических) междуэлементных связей (геохимическая зональность). Прямыми признаками таких связей служат одинаковые структурные рисунки (мотивы) ГП или секущие взаимоотношения. Первые свидетельствуют о едином источнике структурообразования ГП, вторые – о разных источниках и (или) разрыве во времени. Геохимическая зональность (первичные, вторичные ореолы и потоки рассеяния) проявляется смещением структурных рисунков в пространстве при сохранении структурного мотива.

Структурно-геохимический анализ последовательно выполняется в разных масштабах с целью построения топологического ряда рудных объектов (от металлогенической зоны, до рудного столба). Прерывисто-непрерывный топологический ряд рудных объектов является обязательным признаком рудообразования.

Геохимическое поле, в котором не проявляется воспроизводимый структурный мотив аномалий ГП, свидетельствует об отсутствии на исследуемой территории рудообразующих процессов.

В качестве примера рассмотрим технологию структурно-геохимического анализа геохимических полей ниобия и золота, отражающих Омчакский рудный узел, в границах которого сформировано Наталкинское золоторудное месторождение. На исследуемой территории выполнены рядовые среднемасштабные геохимические поиски по потокам рассеяния, относительно равномерно по всей площади. Геологический субстрат сложен монотонными морскими терригенными отложениями (преобладают сланцы, алевролиты, песчаники), инъецированными гранитоидами мелового возраста (Рис. 1, 2).

1.Рудные месторождения золота:

1-Наталкинкое, 2-Омчакское, 3-Павлик, 4-Игуменовское, 5-Клин, 6-Родионовское, 7-Школьное.

2. Рудопроявления и точки минерализации золота, россыпи золота (погашенные).

3. Рудопроявления и точки минерализации олова.

4. Рудопроявления и точки минерализации молибдена.

5. Гранитоиды. 6. Вулканиты ОЧВП.

7. Тектонические нарушения.

8. Современный аллювий. 9. Точки отбора геохимических проб (на рис. 2). 10. Область проявления ранней молибденовой минерализации.

Рис. 1. Схема размещения полезных ископаемых и магматических тел на карте геохимического опробования.

Ниобий относится к группе тяжелых литофильных редких металлов тяготеющих к магматическим проявлениям, в том числе, к гранитам. Этот элемент не типоморфен для пермо-триасовых отложений Колымского региона и находится в осадочных породах в рассеянном состоянии. Его дифференциация обусловлена, скорее всего, внешними силами, что позволяет определить участки приложения эндогенной энергии. Тем не менее, в процессе структурно-геохимического анализа необходимо установить, связан ли ниобий с каким либо стратиграфическим горизонтом или другими визуализируемыми геологическими объектами. Для этого построено исходное геохимическое поле ниобия в изоконцентратах (Рис. 3). Для построения изолиний использована программная оболочка “Suerfer”. Радиус осреднения принят равным 5000м, что обеспечивает соответствующую экстраполяцию на не опробованных участках (речные долины водотоков 1-го порядка).

Плотность опробования позволяет обнаружить относительно крупные таксоны рудного ряда – на уровне рудного узла или крупного рудного поля. Содержание ниобия в пробах 6*10-3%, до более 21*10-3%. В ГП ниобия просматриваются области составляет от повышенных и пониженных концентраций, линейные, дуговые и кольцевые структурно геохимические ограничители. Для графического выделения искомых структурных форм в геохимических полях исследуемых элементов изоконцентраты в интервале низких содержаний (6-10*10-3%) выключаются.

Рис. 3. Исходное геохимическое поле в Рис. 2. Сеть геохимического опробования.

изоконцентратах содержаний.

Рис. 4. Концентрическая структура ГП ниобия Рис. 5. Концентрическая зонально с основными структурными границами волновая структура ГП золота с основными и гранитными интрузиями структурными границами и гранитными (черная заливка). интрузиями (чёрная заливка).

В ГП отчётливо проявлен геохимический тор (область повышенных содержаний), в который вложена серия гранитоидных интрузий, трассирующих Тенькинскую зону рудоконтролирующих тектонических разломов северо- западной ориентировки (Рис. 4) /7, 20/. Интрузивные тела за пределами тектонической зоны, также обрамлены локальными геохимическими торами, подчёркивая причинно-следственную связь между интрузивными телами и структурой ГП ниобия. Отсюда, учитывая, что геохимический тор ниобия не корреспондирует какому-либо стратиграфическому подразделению, следует полагать, что рельеф ГП ниобия сформирован под воздействием эндогенной энергии, обусловившей переотложение ниобия на периферии энергетического потока. Таким образом, в ГП ниобия наблюдаются признаки направленной дифференциации, а кольцевая структура по размеру соответствует рудному узлу (красный контур на рис. 4).

Этот вывод подтверждает фактическое размещение известных золоторудных месторождений в осевой области «выноса» ГП ниобия.

На третьем этапе рассмотрим, зональные взаимоотношения между геохимическими полями золота и ниобия. В геохимическом поле золота также обнаруживается кольцевая зонально-волновая конструкция со структурным мотивом подобным «ниобию» (Рис. 5). Геохимический тор золота имеет несколько большие размеры и контрастное «ядро» в центе структуры. В пределах «ядра» сосредоточены все известные месторождения золота. «Ниобий» и «золото» между собой имеют сильную отрицательную пространственную связь. Отсюда следует, что ГП обоих элементов структурированы в едином потоке эндогенной энергии, сформировавшем систему, в которой «ниобий» и «золото» образуют контрастную зональную конструкцию. Линейные структурные ограничители представлены преобладающими северо-западными и северо восточными направлениями. Область их сочленения является центром симметрии ореолобразующей системы. На северо-восточном фланге морфоструктуры расположено Наталкинское рудное поле, а на юго-восточном фланге находится Пионерское рудное поле. В центре системы сформирована кольцевая структура, отражающая неизвестный рудный объект.

Зональные взаимоотношения между золотом и ниобием иллюстрирует аддитивное геохимическое поле {золото + ниобий} (Рис.

6).

Рис. 6. Аддитивное ГП (золото + ниобий), отражающее Омчакский рудный узел.

(красными контурами показаны границы рудного узла и рудных полей) В аддитивном ГП, помимо структуры отражающей рудный узел, проявлены локальные островные конструкции, которые могут позиционироваться, как рудные поля.

Дальнейший анализ с привлечением широкого круга химических элементов должен быть направлен на уточнение структурно-геохимических границ и зональности для относительной разбраковки и количественной оценки выявленных аномалий.

Интерпретация результатов структурно-геохимических построений выполняется на схематической геологической основе с привлечением геофизических данных. Важными элементами геологической основы являются магматические объекты с ареалами метасоматических и метаморфических изменений и структурно-тектонический каркас. Как показывает практика, тектонические системы, отраженные на геологических картах не всегда адекватно соотносятся с тектоникой, которую наследуют ореолобразующие процессы, так как на геологических картах чаще всего фиксированы геологические события общего исторического плана.

Алгоритм геохимических поисков построен в направлении от «общего к частному», и заключается в пошаговом восстановлении продуктов необратимого процесса, тогда как естественный порядок ореолобразования имеет встречное направление. Поэтому структурно-геохимический метод требует интуитивного подхода от исполнителя в каждом случае его применения, основанного на понимании процессов нелинейной самоорганизации системы.

Глава I. Геохимическая структура Наталкинской рудообразующей системы.

Иерархическая структура геохимического поля рудообразующей системы рассмотрена автором на примере уникального Наталкинского золоторудного месторождения в естественной последовательности ореолобразования. Однако во второй и третьей главах книги использован алгоритм поисковой тактики «от общего, к частному», что позволяет читателям проследить, каким образом структурно геохимический анализ приводит к открытию месторождения.

Геологическая характеристика.

Наталкинское месторождение приурочено к вулканокупольной структуре между двумя вулканотектоническими зонами северо-западной ориентировки (Рис. 1.1, 1.2 ) /9, 10, 18 /. Во вмещающих осадочных и вулканогенно-осадочных породах, наблюдаются частые фациальные переходы, связанные с резкими вариациями количества обломочного материала и снижением количества вулканогенного материала по мере удаления от вулканотектонических зон. Цементирующий субстрат сложен рассланцованными витрокластическими пепловыми туфами дацитового состава. Породы, диагностируемые ранее песчаниками, частью являются кристалло- и литокластическими туфами, частью субинтрузивными телами дацитового (?) состава и дайками основного состава. На карте такие породы показаны под общим названием – флюидизиты. Магматические породы на площади месторождения представлены дайками и субинтрузивными телами.

Преобладают дайки основного (габбро-диабазы, спессартиты) и кислого (кварц альбитовые порфиры, фельзиты, аплиты) состава, значительно реже встречаются дайки среднего состава, в основном диоритовых порфиритов. Представление о последовательности образования даек (от ранних к молодым) обосновано секущими взаимоотношениями: дайки основного состава дайки среднего состава дайки кислого состава. Возраст спессартитов определен калий-аргоновым методом и составляет 155 млн. лет, что соответствует верхней юре. По всей видимости, этим возрастом датируется ранняя фаза формирования материнской РМС.

1. Современные рыхлые отложения в поймах долин. 2. Алевролиты, сланцы, песчаники Пермской системы. 3. Алевролиты, песчаники, сланцы с примесью вулканогенного материала до 5%. 4. Флюидизиты. 5. Зоны брекчий прижерловой фации. 6. Дайки. 7. Тектонические нарушения. 8. Наталкинский мегаштокверк в границах бортового содержания золота 0.4 г/т.

Рис. 1.1. Геологическая схема Наталкинского месторождения 1. Рудная залежь в границах бортового содержания золота 0,4 г/т. 2. Алевролиты, сланцы, песчаники Пермской системы. 3. Алевролиты, песчаники, сланцы с примесью вулканогенного материала до 5%. 4. Флюидизиты 5. Участки брекчирования.

6. Тектонические нарушения. 7. Дайки. 8. Разведочные скважины.

Рис. 1.2. Геологический разрез по разведочной линии +50.

Месторождение (рудная зона в экономических границах) располагается в висячем крыле крупной тектонической структуры регионального значения – Главного разлома, имеющего северо-северо-западное простирание и падение на восток-северо-восток под углами 60-70 градусов. Строение месторождения определяется наличием зон разрывных нарушений, в целом совпадающих с ориентировкой Главного разлома.

Историческое разделение месторождения на Северо-Западный, Центральный и Юго-Восточный участки находит отражение в их структурно-тектонических особенностях.

Для Северо-Западного участка характерно относительно крутое падение рудоносных структур и их локализация в относительно узкой зоне. Центральный участок характеризуется разделением структур на две ветви. На Юго-восточном участке рудная залежь представлена самостоятельными ветвями, имеющим кулисное строение и подворот к широтному направлению. В плане, основные рудоконтролирующие структуры образуют тектонический клин, обращенный острием на северо-запад. Сочетание этих основных структур и сопровождающих их зон трещиноватости определяет значительную мощность рудных залежей и относительно высокую продуктивность на Центральном участке. Рудоносные структуры представлены сближенными линейными зонами дробления кварцевого, кварцево-карбонатного и кварцево-сульфидного прожилкования, сопровождающегося кварцевыми и кварцево-слюдистыми метасоматитами. Общей чертой для всех участков является выполаживание рудоносных структур с глубиной, которая подчеркивается ориентировкой ограничивающей зоны дробления вдоль контакта флюидизитов с осадочной толщей. Месторождение сформировано в условиях растяжения, связанного с развитием левого сдвиго-сброса. Разнообразие типов разрывных нарушений и их различных сочетаний создало предпосылки для размещения рудообразующих прожилков в значительном по размерам объеме недр и формирования крупного по запасам золота объекта. Морфология рудной залежи (РЗ) определяется структурно-тектоническими строением и кондиционными показателями. При уровнях бортового содержания 0.4 - 0.6 г/т контуры оруденения отражают единую рудную залежь, с достаточно условным разделением на отдельные рудные тела и подсчётные блоки. При более высоких значениях бортовых содержаний (0.8 - 1.0 г/т) мощность рудных интервалов уменьшается, и их приуроченность к определенным структурам проявляется в большей степени, однако и в этом случае в целом сохраняются условия существования единой рудной залежи, особенно в центральной части месторождения, заключающей в себе значительную часть запасов. Особенностью морфологии РЗ является её постепенное и плавное расширение от северного фланга до центральной части, где физические размеры и продуктивность РЗ достигают максимума. Далее, к южному флангу, Рудная Залежь расширяется в окружающем геологическом пространстве с одновременным разделением на две ветви. Внутреннее строение РЗ на всем её протяжении однотипно, несмотря на очень широкое развитие разнонаправленных кварцевых, кварцево сульфидных жил, кварцево-карбонатных прожилков и метасоматических обособлений.

Интенсивность проявлений ветвящейся жильно-прожилковой составляющей РЗ (визуально фиксируемой при геологической документации) постепенно и равномерно растёт от флангов месторождения к центру. Равномерность распределения золота обусловлена наложением минерализации на тектонически нарушенный субстрат, проницаемость которого для рудообразующих растворов не была строго ограничена литолого-структурными рамками. Этим обстоятельством объясняется отсутствие видимых геологических границ РЗ при любых значениях бортового содержания. Тем не менее, наиболее благоприятными для локализации оруденения являются осадочно вулканогенные породы с количеством псефито-псаммитовых включений до 40%. С ними связано около 75% запасов золота. Продольные и поперечные тектонические трещинные структуры играют рудоконтролирующую и экранирующую роль, определяя пространственные границы рудной залежи и рудных столбов. Размеры РЗ в продуктивной на золото области, составляют в поперечном сечении не менее 100-300 метров, а по падению достигают 1100 м и более. Протяженность достигает 6000 м.

Рудная залежь представляет собой кварцевый мегаштокверк с убогой сульфидной минерализацией. Отмечено снижение интенсивности кварцевых прожилков с глубиной и увеличение по направлению с северо-запада на юг и юго-запад. Результаты статистического анализа интенсивности окварцевания, запасов и содержания золота при различных бортовых содержаниях показывают, что основная масса руды, содержащая 45,3-49% запасов золота, связана с кварцевым прожилкованием слабой интенсивности.

Около 8% запасов золота расположены в области, где видимые кварцевые образования практически отсутствуют. С окварцеванием средней интенсивности связано около 30% запасов золота. И лишь около 15% запасов золота пространственно ассоциирует с интенсивным развитием кварцевых жил, прожилков, массивного окварцевания.

В результате сейсмических исследований установлено, что основные отражающие поверхности можно интерпретировать как блоковые тектонические дислокации, являющиеся основными геологическими структурообразующими формами.

Околорудные изменения представлены окварцеванием, карбонатизацией, гидрослюдизацией, аргиллизацией, каолинитизацией, серицитизацией, хлоритизацией и ожелезнением. Зоны метасоматических изменений, в целом, корреспондируют геологическим контурам рудной залежи. Максимальными средними содержаниями золота в руде характеризуются гидрослюдистые, хлоритизированные и ожелезненные породы.

Геохимическое строение рудной залежи (мегаштокверка).

Наталкинская рудная залежь геохимически разведана с поверхности и на глубину на всём её протяжении. Пробы отобраны секциями длиной 10 м из материала измельченных бороздовых и керновых проб равными навесками. Плотность геохимического опробования соответствует плотности разведочной сети. Пробы прошли рентген-флуоресцентный анализ на: As, MnO, SiO2, K2O, Pb, Ni, Cа, FeO+Fe2O3, Zn, Cu, Zr, Sr, Cd. Золото анализировано химико-спектральный методом.


Для характеристики геохимического строения месторождения на глубину выбран разрез по разведочному профилю +50 исходя из двух соображений. Во-первых, на этом профиле создана наиболее равномерная и плотная сеть геохимических наблюдений. Во вторых, профиль расположен в центральной части месторождения с максимальным размахом и максимальной продуктивностью золотого оруденения (Рис. 1.1, 1.2).

Мегаштокверк имеет форму дуги с раздувом мощности в центральной части.

Золото распределено не равномерно, формируя центральную кольцевую структуру и более простые формы в областях выклинивания по восстанию и падению залежи (на рис.

2.3 красные овалы).

Геохимическое поле золота в разрезе (в контуре 0,4 г/т) отражает мегаштокверк в границах кондиционных показателей (Рис. 1.3).

В иерархическом ряду эти морфоструктурные неоднородности соответствуют рудным блокам. Верхний рудный блок имеет преимущественно субвертикальные границы.

Рис 1.3. Распределение золота в разрезе по линии +50.

Эта часть месторождения частично отработана. Объектами добычи служили кварцевые жилы и зоны интенсивного кварцевого прожилкования субвертикального залегания. Центральный рудный блок имеет более крупные размеры и более сложную внутреннюю структуру, обусловленную сочетанием дуговых, кольцевых и диагональных структурно-геохимических границ. Нижний рудный блок имеет субгоризонтальное залегание, меньшие размеры и относительно простое строение.

Таким образом, по направлению от периферии к центру происходит усложнение и укрупнение структуры ГП золота со сменой вмещающих тектонических планов.

Следующий уровень структурно-геохимической неоднородности соответствует размерности рудных столбов, эпицентры которых отражены максимальными содержаниями золота. Для характеристики внутреннего строения рудных столбов и безрудных участков, примыкающих к ним необходимо соответствующее сгущение сети геохимического опробования. Актуальность таких исследований возникает на стадии подготовки месторождения к эксплуатации и в процессе добычи, когда необходимо обеспечивать селективное извлечение требуемого качества руды.

Геохимическое поле мышьяка имеет строение близкое к строению ГП золота, что подтверждается характерным для месторождения золотомышьяковым парагенезисом /18/ (Рис. 2.4).

Рис. 1.4. Структура ГП мышьяка в разрезе по линии +50.

В отличие от структуры ГП золота, структура ГП мышьяка имеет более высокую дробность, сохраняя структурный мотив. В разрезе «золото» и «мышьяк» демонстрируют различные корреляционные связи. На верхних горизонтах положительная пространственная корреляция между «мышьяком» и «золотом» теряется, свидетельствуя различной физико-химической обстановке на периферии и в ядре системы.

Геохимическое поле бария образует геохимический тор, во внутрь которого вложены ГП золота и мышьяка (Рис. 1.5).

Рис. 1.5. Распределение бария в разрезе по линии +50.

Простое строение и яркое морфоструктурное выражение в пространственной связи с золотом и мышьяком прямо свидетельствуют о принадлежности этих элементов к единой рудообразующей системе. Внутренняя граница «тора» является границей замкнутого объёма, который может позиционироваться, как рудообразующая камера (РК). Выдержанность внутренней границы «тора» позволяет использовать её в качестве граничного критерия Наталкинской рудной залежи. Площадь РК в плоскости разреза, составляет около 440 000м2. Геохимический тор бария плавно выклинивается к флангам, но полностью не замкнут. По восстанию это связано с небольшим эрозионным срезом, а по падению с неполным оконтуриванием рудной залежи на этом разрезе. «Барий» плотно прилегает к мегаштокверку в лежачем боку и в области выклинивания у поверхности. В висячем боку граница тора смещена почти на метров от границы залежи.

Геохимическое поле окиси калия в разрезе, имеет сходное строение с ГП бария (Рис. 2.6).

Внутренняя граница «тора» окиси калия смещается вовнутрь рудообразующей камеры и плотно прилегает к внешней границе рудной залежи, буквально повторяя внешний контур рудной залежи на флангах. В области Центрального рудного блока, где «золото» имеет раздув, «калий» имеет пережим (на рисунках 1.6, 1.7 показано красными линиями).

Рис. 1.6. Распределение окиси калия в разрезе по линии +50.

Кроме того, структурные ограничители ГП окиси калия в центре разреза расположены горизонтально, занимая секущее положение относительно структурной позиции Центрального блока. С золотом и мышьяком окись калия имеет сильную отрицательную пространственную связь.

Геохимическое поле окиси марганца целиком заполняет внутреннее пространстве РК, где оно уже достаточно тесно корреспондирует с ГП золота и встроено в ГП бария и окиси калия (Рис. 1.7).

Рис. 1.7. Распределение окиси марганца в разрезе по линии +50.

В разрезе оно имеет форму в виде горизонтальной «S», что позволяет полагать конвективный энерго массаперенос. Поперечные структуры делят ГП окислов на две части, с правой (в низу) и с левой (на верху) закруткой. Однако их положение в ГП «марганца» и «калия» смещены относительно друг друга примерно на 200 м.

Геохимическое поле суммы окислов железа (FeO + Fe2O3), далее «железо», совмещает в себе структурные признаки ГП окислов калия и марганца (Рис. 1.8).

«Железо» в ядре системы положительно коррелирует с окисью марганца, а в области геохимического тора – с окисью калия, демонстрируя генетическую связь и характер зональности в системе: «барий» – «калий» – «железо» - «марганец». В структуре ГП «железа» отражена конвективная ячейка с центробежно-центростремительным типом зональности. Ореолобразующие потоки циркулировали от периферии к ядру системы и обратно, в замкнутом цикле.

Рис. 1.8. Распределение суммы окислов железа в разрезе по линии +50.

Все рассмотренные выше ГП, по морфоструктурным признакам, образуют структурно-геохимический ансамбль, объединённый общностью формы (структуры ГП), и содержания в виде геохимической зональности конвективного и центробежно-центростремительного типа. В пользу вывода о центростремительном режиме формирования ядра рудообразующей системы говорит отсутствие золота в области геохимического тора, обрамляющего мегаштокверк и максимальная концентрация золота (содержание + продуктивность) в Центральном блоке рудной залежи в ядре системы.

Первичная геохимическая зональность направлена вовнутрь системы и имеет вид:

«Fe» BaK2О (MnО+«Fe») {Au+As}{MnО+ «Fe») K2ОBa«Fe»

В этом случае «стрела времени» направлена противоположно генеральному тренду диссипации, и система в целом функционирует одновременно в двух режимах – центробежном (концентрация) и центростремительном (диссипация). Из этого следует, что энергетическое насыщение привело к замыканию (вихревому?) потока и формированию конвективной ячейки. В результате часть системы переведена на центростремительный путь развития, приводящий к концентрации и линейной дифференциации рудных и сопутствующих компонентов в замкнутом пространстве рудообразующей камеры.

Вместе с тем, ряд химических элементов и соединений образуют структурно геохимический ансамбль, в котором ГП полностью или частично не согласуются с ансамблем, рассмотренным выше.

Геохимическое поле двуокиси кремния (далее «кремний») имеет структурный облик, обусловленный сменой приоритета векторов геохимической зональности, когда начинают в равной мере проявляться поперечное структурное направлении, отмеченное выше (Рис. 2.9).

Рис. 1.9. Распределение двуокиси кремния в разрезе по линии +50.

Геохимический тор «кремния»

обрамляет «марганцевое» и «золотое» ядро и имеет разрыв сплошности в нижней части разреза. Эта поперечная структура является своеобразным центром симметрии, разделяющим рудную залежь на равные части. Парадоксальным является тот факт, что «золото» и «кварц» в пределах мегаштокверка имеют отрицательную корреляцию. Рудная залежь по своей геологической сути является кварцево-сульфидным телом с большим количеством микро и макропрожилков, жил, брекчий, будин кварца и т.п. Это объективно отражено в блочной кварцевой модели (Рис. 1.10). Однако в геохимическом поле двуокиси кремния наблюдается противоположная картина.

Рис. 1.10. Блочная кварцевая модель в разрезе +50 (визуальна оценка окварцевания в документации керна и горных выработок).

Это означает, что суммарное количество «кремния» в жильно-прожилковом выражении уступает количеству кремния в массе окварцованных пород, окружающих мегаштокверк. Отсюда также следует вывод о различной физико-химической обстановке и о различных режимах энергомассапереноса и отложения двуокиси кремния на этапах формирования «кварцевого» обрамления и ядра системы. Блочная модель окварцевания в разрезе (в градации средней интенсивности) имеет «поперечную» ось симметрии, совпадающую с аналогичной осью на геохимических разрезах. Окварцевание вмещающих пород и формирование прожилково-жильной фазы происходило в разных физико-химических и тектонических режимах. Для образования жил выполнения должны быть созданы предпосылки трещинообразования (например, сокращение объёма и растяжения). Окварцевание по массе вмещающих пород, напротив, происходит в результате просачивания гидротермальных флюидов в условиях сжатия. Поскольку оба процесса реализуются в локальном объёме рудообразующей камеры, следует полагать, что процесс рудообразования носит циклический характер, который сопровождается перестройкой системы на новый путь развития. Механизм перестройки логично укладывается в рамки нелинейного саморазвития, как результат энергетической накачки – насыщения – бифуркации. Такая динамика рудообразования соответствует фазам, продукты которые вначале купируют внешнюю область РК, а затем принимают участие в строении внутреннего рудовмещающего пространства. В итоге, следует полагать, что двуокись кремния является «сквозным» химическим соединением, ГП которого несёт в себе следствие рудообразующего процесса от его начала, до завершения. Образно говоря, «нелинейный каркас» имеет «линейную начинку». Первое с трудом визуализируется в традиционных геолого-геохимических образах. Второе – положено в основу традиционных методов анализа геохимической информации. Неограниченная экстраполяция «линейных» данных, без учёта «нелинейного» каркаса приводит к ошибкам при моделировании и прогнозировании рудоносности.


Геохимическое поле цинка имеет структуру, аналогичную ГП двуокиси кремния.

Оно образует замкнутый по периметру «тор», в котором, также как, и в ГП двуокиси кремния, проявлены два тектонических плана. Ведущая роль принадлежит поперечному направлению, ранее имевшему подчинённое значение (Рис. 1.11).

Рис. 1.11. Распределение цинка в разрезе по линии +50.

Очевидно, что ГП кремния, а затем цинка, наследуют недоступные для циркуляции более поздних рудообразующих флюидов трещинно-поровые пространства, вмещающие «рудный» ансамбль. Это означает смену внутрирудного плана тектонических деформаций в процессе рудообразования. ГП цинка, по отношению к ГП золота, имеет отрицательную пространственную связь, формируя внешний «тор» и поперечные структуры. Рудная залежь на поперечных структурах, купированных на ранних стадиях минералообразования, имеет заметно пониженную продуктивность золота, объясняя причину различия продуктивности в соседних скважинах (0,6-0,8 1,8-2,5 г/т), необъяснимую с иных позиций. Подобные поперечные структуры не имеют явного тектонического или литологического объяснения и не визуализируются при геологической документации горных выработок. В то же время их практическое значение очень велико, т.к. они определяют распределение золота в рудной залежи. Пространственное положение и способы выявления поперечных блокирующих структур на стадии эксплуатационной разведки и оконтуривания балансовых и забалансовых запасов в добычных блоках, напрямую влияют на эффективность добычи золота.

Геохимическое поле вольфрама в разрезе почти полностью идентично ГП цинка (Рис.

1.12).

Рис. 1.12. Распределение вольфрама в разрезе по линии +50.

Оба химических элемента образуют парагенетическую ассоциацию в ядре системы. Однако, во фронтальной зоне концентрирования, цинк и вольфрам имеют сильную отрицательную пространственную связь, что демонстрирует кардинальные отличия физико-химических обстановок на стадиях формирования фронтальной зоны концентрирования и ядра ореолобразующей системы.

В геохимических полях меди, свинца и никеля закреплён структурный мотив, обусловленный приоритетом поперечного структурного направления (Рис. 1.13;

1.14;

1.15). Все три элемента положительно коррелируют между собой и формируют структурную композицию в связи с поперечным тектоническим планом. В ядре системы имеет место сильная отрицательная связь этих элементов с вольфрамом, цинком и «кремнием».

Рис. 1.13. Распределение меди в разрезе Рис. 1.14. Распределение свинца в разрезе по линии +50. по линии +50.

Рис. 1.15. Распределение никеля в разрезе по линии +50.

В конечном итоге, рассмотренные химические элементы заполняют всё рудовмещающее пространство, наследуя разные тектонические планы.

Судя по отсутствию разрыва в «торе» ГП бария, последний, как и весь «рудный»

структурно-геохимический ансамбль, был сформирован позже «ансамбля» с преобладающими «поперечным» контролем. Этот вывод согласуется со стадийностью минералообразования на Наталкинском месторождении, где установлены секущие взаимоотношения ранней золото - полисульфидной минеральной ассоциации, с поздней – золото-мышьяковой /18/. Ранняя ассоциация имеет низкую продуктивность по золоту.

Поздняя – содержит основные запасы золота на месторождении Последовательность рудообразования и обусловленная ею геохимическая зональность центробежно-центростремительного и конвективного типа, в связи с Наталкинской рудной залежью, может быть представлена следующим рядом (знаком «»

показана смена планов тектонических деформаций):

{SiO2+W +Zn} {Cu+Pb+Ni}Ba K2O («Fe») MnО {Au+As}MnO ….

В процессе рудообразования изменялся план трещинных тектонических деформаций. В начале процесса активная роль принадлежала контролирующим тектоническим структурам поперечным и продольным относительно рудовмещающих структур. На завершающем этапе рудообразующий процесс локализовался в границах замкнутой рудообразующей камеры (РК), наследуя одну генеральную северо-западную тектоническую структуру. Механизм самоорганизующейся смены тектонических напряжений, по всей видимости, обусловлен купированием ранними порциями минерализованных растворов, доступного трещинно-порового пространства. Это, с одной стороны, сокращает объём рудовмещающей камеры и приводит к увеличению внутрикамерного давления и формированию новых трещинных систем. С другой стороны, пропорционально сокращению свободного пространства растёт концентрация химических элементов в остаточных растворах. В конечном итоге, максимальная концентрация химических элементов достигается на заключительных этапах рудообразования.

В полном объёме модель рудообразующей (ореолобразующей) камеры отражена в проекции рудной залежи на продольную вертикальную плоскость. В построении модели использованы результаты анализов проб, отобранных по всем поверхностным выработкам и по всем скважинам разведочного и поискового бурения. Плотность опробования равномерная за исключением селективно отработанных запасов руды, составляющих около 7 % (Рис. 1.16).

Ю-В С-З Рис. 1.16. Сеть геохимического опробования в проекции на вертикальную плоскость.

Геохимическое поле бария, формирует геохимический тор, вмещающий Наталкинский мегаштокверк (Рис 1.17). Тор бария обрамляет золотое «ядро» по всему периметру, указывая на генетическую связь с золотом и отражая концентрическую геохимическую зональность в границах РК. За пределы внутренней границы геохимического тора бария золотое оруденение не выходит, что позволяет использовать этот структурно геохимический показатель для оценки полноты разведанности месторождения. Также очевидно, что эрозионный срез месторождения весьма незначителен.

Рис. 1.17. Структура ГП бария в проекции на продольную вертикальную плоскость.

Золото относительно равномерно заполняет внутреннее пространство РК (Рис.

1.18).

Рис. 1.18. Структура ГП золота в проекции на продольную вертикальную плоскость.

В распределении золота в пределах мегаштокверка просматриваются дуговые и кольцевые структуры подчиненного размера, расположенные по обе стороны от центра симметрии (отметка 37000-37200м). Очевидно, что ранее сформулированный вывод о роли поперечных контролирующих структур находит своё подтверждение в распределении золота в объёме всего рудного тела. Пространственные взаимоотношения между «золотом» и «медью» варьируют от, отрицательных на флангах РК до, положительных в осевой зоне (рис. 1.19). В структуре ГП меди проявлены продольные и вертикальные структурно-геохимические границы, которые подчёркивают различные структурные планы, но единый структурный мотив. Ореолы меди в области геохимического тора, пространственно согласуются с ГП бария в верхнем обрамлении РК и наследуют тектонические структуры северо-западного простирания, тогда, как во внутренней области тяготеют к поперечным блокирующим структурам.

Рис. 1.19. Структура ГП меди в проекции на продольную вертикальную плоскость.

Пространства, купированные «ранней медью», препятствовали отложению золота, определяя, наравне с другими факторами, причину неоднородности распределения золота в рудной залежи.

Мышьяк тяготеет к днищу РК, накапливаясь в области выклинивания на северо западном фланге (Рис. 1.20) и отрицательно коррелирует с ГП меди, но сохраняет при этом положение центральной оси структурной симметрии.

Рис. 1.20. Структура ГП мышьяка в проекции на продольную вертикальную плоскость.

Окислы марганца и калия заполняют всё пространство рудной залежи, сохраняя сильную отрицательную связь между собой (Рис. 1.21). Окись калия положительно коррелирует с барием во внешней области «тора» по всему периметру и отрицательно во внутреннем пространстве. Поперечные структурно-геохимические ограничители практически не проявлены, что обусловлено формированием ГП этих соединений в составе «рудного» структурно-геохимического ансамбля, завершающего рудообразование. Тем не менее, структурный мотив аддитивного ГП поддерживает элементы симметрии, по которым можно судить о преемственности структурообразующих факторов двух этапов рудообразования - в центральной области и на флангах РК.

Рис. 1.21. Аддитивная структура ГП окислов марганца и калия в проекции на продольную вертикальную плоскость.

Формирование ГП окислов марганца и калия в противофазе (равно, как и других элементов) прямо указывает на существование иного механизма ореолобразования, чем представляется в классической «чехольной» модели. Изложенный выше эмпирический материал позволяет утверждать, что ГП ряда химических элементов и соединений (MnO – K2O, Ni – W) и др., сформированы во встречных энергомассапотоках. Механизм их образования, по всей видимости, обусловлен конвекцией, когда потоки с левой и правой закруткой совмещены в замкнутом пространстве. Подобный тип взаимоотношений ГП также характеризует геохимическую зональность, которая формируется в процессах смены геодинамических режимов в момент бифуркации и последующей перестройки системы. Такой тип геохимической зональности назван циклическим и является частным выражением конвективной зональности.

Геохимическое поле вольфрама образует с медью зональный ансамбль с сильной отрицательной связью. Вольфрам преимущественно накапливается в нижней области РК, а медь тяготеет к верхнему её обрамлению (Рис. 1.22).

Рис. 1.22. Структура ГП вольфрама в проекции на продольную вертикальную плоскость.

В структуре ГП вольфрама сохраняется структурный мотив, характерный для структурно геохимической ассоциации раннего рудного этапа.

Анализируя пространственное положение вертикальных «столбов» в структурах ГП различных элементов, видим, что все они расположены в интервале 36600 – 37600м.

Область вертикальных структурных ограничителей ГП является центром структурной симметрии. Радиальные структурно-геохимические границы наклонены от периферии к центру. Поперечные структуры разделили внутреннее пространство РК на три рудных участка – Центральный – наиболее крупный и продуктивный по золоту, Северо-Западный и Юго-Восточный. Следует отметить, что в разрезе по линии +50, имеет место аналогичный структурный мотив, но в масштабе отдельного поперечного сечения.

Подобное сходство характерно для фрактальных структур, которые являются следствием самоорганизации.

Таким образом, геохимическое поле на уровне рудной залежи имеет упорядоченное строение, основу которого составляет концентрическая и циклическая зональность. Все элементы, по типу структурно-геохимических связей, могут быть разделены на две группы. Первая группа наследует два структурных направления, одно из которых согласно с ядром системы, а второе ориентировано поперёк (в плоскостях разрезов). Вторая группа подчиняется одному структурному плану – контролирующему «золотое» ядро системы, где золото локализуется в ядре изолированной системы – рудообразующей камеры.

Завершает структурно-геохимический анализ оценка эрозионного вскрытия и полноты разведанности рудной залежи, обоснование пространственной увязки подсчётных блоков, оценка прогнозных ресурсов категории Р1, что по сути, является геохимической разведкой /15/.

Эрозионный срез Наталкинской РЗ, с исчерпывающей достоверностью, оценивается, как верхнерудный (Рис. 1.17, 1.18, 1.21) по соотношению «золота» и геохимических торов бария и окиси калия. Полнота разведанности оценивается, как в объёме всей рудной залежи, так и в объёме каждого разведочного сечения. В целом рудная залежь разведана практически полностью на северо-западном фланге. Не полностью оконтурен юго-восточный фланг и глубокие горизонты за пределами экономической целесообразности. Прогнозные ресурсы категории Р1 размещены в интервале 36200-36600, 37200-37800, 38200-38800 м. и примыкают снизу к блокам промышленных категорий. Обоснованием пространственной увязки рудной залежи подсчётных блоков могут служить статистические критерии распределения золота, мышьяка, бария, окислов марганца и калия, которые образуют устойчивые структурные связи в противофазе.

Геохимическое строение рудной зоны.

В рассматриваемом случае под «рудной зоной» понимается рудная залежь и окружающее пространство, в котором геохимическое поле имеет упорядоченное строение на сопряженных уровнях организации: рудная залежь – рудная зона.

Пространственное положение рудной залежи рассмотрено в «геохимических» и «экономических» границах, что даёт возможность читателю оценить поисковую эффективность рассматриваемой методики Геохимическое строение рудной зоны изучено по первичным ореолам на поверхности (около 50 кв. км.) и на глубину до 700 м. Детальность геохимического опробования соответствует детальности поисково-разведочных работ. Поверхность изучена по сети 200*10 (25)м. Геохимическим опробованием охвачены все поисковые и разведочные выработки. Геохимические поля проанализированных элементов поддерживают единый структурный мотив, образуя структурно-геохимический ансамбль, раскрывающий характер взаимоотношений между рудным телом (залежью) и рудной зоной.

Геохимическое поле мышьяка имеет зонально-волновую структуру с ядром, пространственно совпадающим с рудной залежью (Рис. 1.23). Ядро обрамлено областью «выноса» мышьяка, которую, в свою очередь, по периметру окружает внешний пояс повышенных содержаний, формируя фронтальную область концентрирования в виде геохимического тора.

1. Рудная залежь в границах бортового содержания золота 0,4г/т. 2.

Пункты геохимического опробования. 3. Структурно-геохимические границы.

Рис. 1.23. Структуры геохимического поля мышьяка и цинка Наталкинской рудной залежи.

Концентрически-волновая структура ГП мышьяка позиционируется, как аномалия геохимического поля, отражающая рудный объект на уровне рудной зоны. Ядро системы – отражает рудный объект на уровне рудной залежи. Ядро «мышьяка» прямо корреспондирует рудной залежи, указывая на пространственную связь с золотом в ядре рудообразующей системы. В висячем боку системы геохимический тор с низким содержанием мышьяка не имеет разрывов сплошности. В лежачем боку – имеет прерывистое (островное), по ограничителям северо-восточного простирания, строение, но более высокие содержания мышьяка в локальных ореолах. Таким образом, в структуре ГП проявлены два тектонических плана, с генеральным северо-западным направлением и локальным – северо-восточным. Геохимические ограничители северо-западной ориентировки совпадают с направлением рудовмещающих структур, а поперечные – примыкают к геохимическому полю на юго-западном фланге.

Замкнутый по периметру геохимический тор свидетельствует о полноте геолого геохимической изученности рассматриваемого объекта и о размерах геологического объёма, в котором накапливалось минеральное вещество и золото.

Геохимическое поле цинка, имеет структурный мотив аналогичный ГП мышьяка.

«Цинк» положительно коррелирует с ним, но накапливается преимущественно в геохимическом торе и незначительно в ядре системы, обрамленном областью «транзита» и, затем, контрастной фронтальной зоной концентрирования (Рис. 1.23).

Рудная залежь, в структурах ГП цинка и мышьяка располагается в ядре системы, что указывает на пространственную и генетическую связь с золотом. Максимальной концентрации цинк достигает в висячем боку «тора» и в области выклинивания на северо западном фланге. Максимальная концентрация цинка связана с верхним обрамлением залежи по склонению и падению системы. В лежачем боку сплошность «тора» нарушена блокирующими ограничителями северо-восточной ориентировки, так же как и в ГП мышьяка. В висячем боку – продуктивность и сплошность ГП цинка заметно выше, чем в лежачем боку системы. По отношению к вмещающему геологическому субстрату ГП обоих элементов носят наложенный характер. Поперечные линейные ограничители блокируют ореолобразующие потоки в лежачем боку системы, но теряют эту роль в висячем боку. Область сочленения разнонаправленных структур является центром структурной симметрии, разделяющим ореолобразующие потоки на два противоположных направления. Наиболее продуктивное золотое оруденение расположено в центральной области системы, где исторически был выделен Центральный участок, а на флангах – Юго-восточный и Северо-западный, соответственно.

Эти же поперечные структуры отражены в проекции рудной залежи на вертикальную плоскость, объясняя их роль в распределении золота и других элементов (см. рис 1.19).

Отсюда следует вывод об энерго- массаподводящей роли поперечных тектонических структур, с последующей разгрузкой рудного вещества в северо-западной трещинной системе.

Геохимические поля окиси марганца и окиси калия совместно образуют зонально-волновую структуру, в котором соединения обладают полным структурным подобием и абсолютной отрицательной связью (Рис. 1.24). Ранее было показано, что столь же контрастные отношения установлены в объёме рудной залежи. Однако масштаб этого явления на порядок выше.

Рис. 1.24. Структуры геохимических полей окиси марганца и окиси калия Наталкинской рудной залежи.

«Окись калия» наполняет юго-западную и южную область, а «окись марганца»

достраивает северный и восточный фланги системы. Структурно-тектонический план полей этих элементов согласуется с пространственной позицией мегаштокверка, который буквально вложен в пространство двух ГП (Рис.1.2 5). В совокупности оба химических соединения образуют зонально-волновую структуру с относительно сильно дифференцированным ядром и «плотным» геохимическим тором.

Рис. 1.25. Положение Наталкинской рудной залежи в структуре аддитивного геохимического поля окиси калия и окиси марганца.

Почти абсолютная пространственная разобщённость ГП двух окислов в границах единой ореолобразующей системы прямо указывает на единовременный процесс и различный структурно-тектонический контроль в локальном пространстве. Это значит, что транспорт минерального вещества имел встречные направления, и замыкался на ядро, в котором была сформирована рудная залежь. Обращает на себя внимание, что единственное место, в котором окислы калия и марганца положительно коррелируют между собой, расположено в геометрическом центре ядра системы, занимая небольшую площадь (около 1/60 доли от общей площади), в которой и происходит разделение потоков по спирали с левой и правой закруткой. В этом же центре расположены вертикальные структурные ограничители в плоскости рудной залежи. Такая динамика ореолобразования возможна исключительно в процессе одновременно возникшей конвективной циркуляции, охватывающей всё пространство рудной зоны.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.