основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

рельефа (горный, холмистый, равнинный), но этого далеко не достаточно. Для проведения эффективных поисков следует установить историю развития рельефа и формирования молодой рыхлой континентальной толщи и выяснить основную тенденцию в развитии рельефа за последнее время.

Как показывают многочисленные геоморфологические исследования последних лет, при формировании современного рельефа огромную роль играют новейшие тектонические движения самого различного характера. Одни участки испытывают поднятие, другие—опускание. Нередко на одних и тех же участках знаки движения меняются, и это немедленно отражается на характере рельефа и рыхлых осадках, заключающих те или иные месторождения, а также на месторождениях гипогенных.

Поэтому при поисках очень важно непосредственно в полевых условиях и по материалам аэрофотосъемки установить области поднятия или опускания. Для первых характерны глубокое эрозионное расчленение, У- образ-ные долины, устойчивость русла рек, цокольные террасы, глубоко врезанные меандры и т. д. В противоположность этому зонам опускания свойственно заволакивание площади различными рыхлыми образованиями, широкое развитие бессточных водоемов, свободное меандрирование рек и т. д. Темпы поднятия также сказываются в формах долин: при непрерывных и быстрых поднятиях обычно создаются каньоны, теснины, высокие террасы и др.

Более сложная картина наблюдается в районах глыбовых движений. На приподнятых по отношению к соседним блоках резко проявляется интенсивная регрессивная эрозия, охватывающая площадь всего блока. Для этих площадей характерны порожистые реки, ломаный профиль рек (в зависимости от характера размываемых пород), распространение размываемой отмершей гидрографической сети в виде обрывков. В то же время в опущенных блоках начинается интенсивная аккумуляция осадков и свободное меандрирование рек. Кроме того, в районах глыбовых движений нередко разрывается некогда единая поверхность древнего пенеплена и вместе с тем разобщается древняя долинная сеть, которая может содержать россыпи и другие полезные ископаемые.

Возраст явлений поднятия и опускания легко устанавливается по порогам, водопадам, неразмытым сбросовым уступам и многим другим признакам. Эрозионная деятельность в процессе поднятия области дифференцируется: активизируется в местах, препятствующих равномерному размыву плотика, и ослабляется на участках развития мягких пород. Обычно в твердых породах образуются суженные долины, а в мягких в результате боковой эрозии долины расширяются. При всех этих явлениях очень ценным свидетелем истории развития реки служат террасы различных уровней, часто сами по себе являющиеся объектом поисков благодаря заключенным в них ценным легко осваиваемым россыпям.

Ю. А. Билибин (1938) предложил интересную схему зональности россыпей, с помощью которой можно предугадать характер россыпей в том или

91

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ином районе. Эта схема основывается на изучении фаз развития речной, сети, т. е. на геоморфологических построениях, и имеет поисково-оценочное значение.

Циклические изменения, происходящие в речной сети, в связи с изменениями базиса эрозии, в большинстве случаев распространяются по речной сети снизу вверх. Фаза развития рек зависит от удаленности от базиса; эрозии. При прочих равных условиях (характер пород, многоводность) участки речной сети, одинаково удаленные от базиса эрозии, находятся в одинаковых условиях и характеризуются решительным преобладанием' россыпей определенного типа. Одна и та же речная система в одно и.то же время находится в различном состоянии, и на участках, расположенных выше по течению, т. е. дальше от базиса эрозии, располагаются зоны более ранней фазы развития.

Схема зональности Ю. А. Билибина построена на той идее, что, соединяя между собой участки рек района, находящиеся в одной фазе, можно получить зоны с однотипным характером россыпей.

Весь период преобразования долины Ю. А. Билибин подразделяет на следующие главнейшие фазы:

1.Фаза существования разработанной долины старого цикла эрозии.-

2.Фаза углубления долины.

3.Фаза расширения долины.

4.Фаза существования разработанной долины нового цикла эрозии, Каждая фаза развития, а вместе с тем и каждая зона речной сети характеризуется определенным типом россыпей:

1.Зона разработанных долин старого цикла отличается развитием долинных россыпей, соответствующих этому циклу эрозии.

2.Зоне углубления долин свойственно образование русловых россыпей в новой углубленной долине и максимальное развитие террасовых россыпей старого цикла эрозии.

3.В зоне расширения долин наблюдается постепенное преобразованиерусловых россыпей в долинные и уничтожение террасовых россыпей. В верхних по течению частях этой зоны располагаются типичные русловые россыпи, в нижних—типичные долинные, а в середине—переходные между ними типы.

4.Зона разработанных долин нового цикла характеризуется развитием долинных россыпей, соответствующих этому циклу эрозии.

Первая и четвертая зоны распространяются на большие пространства и существуют значительный промежуток времени, а вторая и третья занимают небольшие пространства и существуют только в период преобразования долин. Все зоны постепенно движутся вверх, причем четвертая зона все время увеличивается и, наконец, остается единственной до нового цикла, где будет играть роль первой зоны.

Нельзя забывать, что это только схема и в действительности процесс преобразования долин значительно сложнее. В этой схеме не затрагиваются

92

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

вопросы древних долин, террас, соответствующих иным очертаниям рельефа, которые могут быть расшифрованы геоморфологическими методами.

Использование геоморфологических критериев для поисков долинных, русловых и террасовых россыпей является сравнительно несложным делом. Именно эти россыпи в прошлом нередко бывали обнаружены практиками.

При поисках используется много деталей. Так, замечено, что в каньонообразных долинах с большим уклоном практически нет россыпей, в то время как пологие участки долин, следующие за крутыми, благоприятны для их накопления. Бывают благоприятны резко расширяющиеся участки долин и участки, следующие за крутыми перепадами реки. В общем случае долинные россыпи представляют значительно большую ценность, чем русловые, так как им обычно свойственна хорошая сортировка.

Неблагоприятным фактором для концентрации полезных ископаемых является положение разрушаемых выходов на крутых склонах долин, когда полезный материал распыляется в массе «пустых» отложений. Благолриятная обстановка создается, когда размыв совмещается с химическим выветриванием или когда размывается рудоносная кора выветривания, а также когда серия ключей разрушает и размывает коренные выходы и эти ключи выносят весь материал «для перемыва» в крупные долины.

Геоморфологические критерии на современном уровне знаний и опыта должны способствовать обнаружению не только обычных россыпей, указанных выше, но и значительно более сложных: террасовых россыпей высоких уровней и особенно древних долин, а также погребенных россыпей. Исследованиями последних лет (И. С. Рожков, С. Г. Мирчинк, В. Г. Лебедев

идр.) установлено, что во многих золотоносных районах имеются древние золотоносные долины. В частности, это касается бассейнов рр. Лены, Енисея

иОби. Енисейский кряж, Патомское нагорье и Кузнецкий Алатау сформировались в каледонскую и варисскую эпохи. В последующий период шло их разрушение до пенепленизации. В связи с поздними тектоническими движениями пенеплен был расчленен, а глубокие депрессии заполнены мезозойскими и третичными осадками. Образовалась сеть долин, остатки которой сохранились на современных водоразделах. Эти долины имеют выположенные склоны и характеризуются шириной от 1 до 4 км. Направление их, обычно согласное с простиранием геологических структур, не совпадает с современным. Россыпи в таких долинах располагаются на различных уровнях (100—120—150—200 м) и принадлежат к типу погребенных.

Впрошлом эти обрывки прежних долин и связанных с ними россыпей часто пропускались при поисках. Но при современных способах поисков они должны быть обнаружены, и выявлению их помогает изучение геоморфологии района. Последнее, в свою очередь облегчается аэрофотосъемкой. Еще более трудной и важной можно считать проблему погребенных россыпей разного типа и возраста в зонах опускания. Практически молодые перекрытия образованы эффузивами и отложениями

93

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

морского, озерного и ледникового происхождения, причем в разрезе иногда встречаются два и более золотоносных пласта. В этом случае один из пластов залегает на ложном плотике.

Такие россыпи часто имеют третичный и мезозойский возраст, как доказано для Урала, Западной Сибири, Енисейского кряжа, Казахстана и Дальнего Востока. Но нередко погребенные россыпи встречаются и среди отложений четвертичного возраста. Состав перекрывающих пород включает долинные, озерные, ледниковые отложения мощностью до 40—60 м, делювий, коллювий и т. д.

Сложной геолого-геоморфологической проблемой считается изучение погребенных россыпей в районах неоднократно повторявшегося оледенения. Здесь геоморфологический анализ должен соединяться со стратиграфическими исследованиями четвертичных отложений, а также с петрографическим изучением ледниковых валунов. Не вдаваясь в детали этого вопроса, можно вскользь остановиться на разрезе долин Ленского района, чтобы убедиться в сложности всей картины в целом.

Относительно россыпей Ленского района (рис. 1) В. Г. Лебедев говорит: «В процессе сложной истории формирования рельефа образовались следующие золотоносные россыпи:

а) аллювиальные доледниковые россыпи первой эпохи выравнивания страны. Промышленная ценность их еще не выявлена;

б) аллювиальные доледниковые россыпи второй эпохи выравнивания страны. Промышленная ценность их также еще не выявлена.

Поиски россыпей этих типов осложняются тем, что в последующую ледниковую эпоху часть из них была уничтожена;

в) шесть золотоносных аллювиальных горизонтов, сформировавшихся в длительную межледниковую эпоху в обширных хорошо развитых долинах, погребенных в ледниковую эпоху мощными моренными и флювиогляциальными отложениями. Это наиболее надежные и богатые россыпи в области распространения ледников второй эпохи оледенения;

г) послеледниковые (современные) аллювиальные россыпи, уступающие по своей промышленной ценности предыдущему типу. Распространены довольно широко, особенно в перигляциальной области».

В центре схемы —доледниковая погребенная эрозионная долина с серией золотоносных погребенных террас. В левой части схемы — послеледниковая эрозионная долина, срезавшаяся в днище олины-трога, образованной при наложении деятельности ледника на доледниковую эрозионную долину

В. Г. Лебедев, характеризуя работы по россыпям Сибири, пишет: «В течение более столетнего существования золотой промышленности в Сибири добыча россыпного золота осуществлялась главным, образом из русловых и долинных россыпей четвертичного возраста, которые благодаря приуроченности к современным формам рельефа легко обнаруживались при поисках и разведках. Кроме того, в некоторых случаях эксплуатировались

94

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

различного возраста элювиальные и делювиальные россыпи и четвертичные аллювиальные россыпи низких надпойменных террас. Вся эта группа россыпей характеризуется простотой своего строения, небольшой глубиной залегания и хорошо выраженной связью с современными формами рельефа».

Постепенно золотая промышленность стала, образно выражаясь, подниматься от русел рек на склоны и далее на водораздельные пространства. Этот процесс ее развития протекал в разных золотоносных районах поразному, в разное время и разными путями. Так, например, в бассейне р. Лены, где первые прииски еще в прошлом столетии возникли в области развития неглубоких четвертичных россыпей простого строения, старатели очень скоро нашли богатейшие золотоносные россыпи в древних долинах и на высоких террасах по рр. Бодайбо и Ваче. На Урале, несмотря на то, что старателям уже давно были известны россыпи, не связанные с современными долинами (в районе г. Невьянска—россыпи «Белые пески», «Просек» и др., в Висимском районе—платиновые россыпи Александров ского лога, Журавлева лога и пр.), геологи только в недавнее время осознали, что это остатки древней мезозойской и третичной гидрографической сети и направили поиски по правильному пути.

Можно привести много примеров по Салаиру, Енисейскому кряжу, Кузнецкому Алатау, Восточным Саянам, Южному Алтаю, когда древние россыпи еще в начале XX столетия случайно открывались и быстро отрабатывались старателями, но этому своевременно не придавалось должного значения и необходимые геологические выводы не делались. В Западной Сибири, например в Салаире, Горной Шории и т. д., только в последние годы после тщательных геолого-геоморфологических исследований геологи начали научно обоснованно открывать богатые мезозойские и третичные погребенные россыпи.

Большинство золотоносных районов Сибири располагается в пределах древних континентов, рельеф которых носит следы длительной и сложной истории развития, а рыхлые образования отличаются разнообразием и сложностью литологического состава, генезиса и возраста. Каждая область пережила стадии пенепленизации и формирования коры выветривания. В некоторых районах черты древнего пенеплена в значительной степени уничтожены и улавливаются с большим трудом (Кузнецкий Алатау, Горная Шория), в других—сохранены почти полностью (Салаир).

Вертикальные движения больших участков земной коры постоянно изменяли эрозионный режим, что приводило или к образованию глубоких речных долин с террасированными склонами или к полной перестройке долинной сети с новой конфигурацией и новым общим направлением стока. В связи с этим менялись пути сноса продуктов разрушения и расположение областей аккумуляции. Золото мигрировало не только из коренных месторождений в рыхлую толщу, но и в пределах самой рыхлой толщи.

Можно привести много примеров, когда геоморфологические методы приобретают важнейшее значение при поисках полезных ископаемых.

95

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Как известно, ледниковые области обладают весьма специфическим комплексом форм рельефа и рыхлых отложений, с которыми связан ряд довольно ценных полезных ископаемых (пески, гравий, валуны, глины и т. д.). Только разобравшись в характере ледникового рельефа, можно с определенной долей вероятности указать те или иные области и даже районы, перспективные по нахождению полезных ископаемых. Такие образования, как озы, камы, друмлины, часто представляют собой скопления хорошего строительного материала, а эти формы наиболее типичны для ландшафта основной морены.

В перигляциальных областях широко развиты песчаные зандровые равнины с хорошо отмытыми кварцевыми песками (Мещера, Полесье). Для зоны конечноморенных образований наиболее характерны впадины, заполненные глинистым материалом, и т. д.

То же самое относится к областям проявления деятельности ветра, морского прибоя, карстовых процессов, солифлюкции и т. п. В каждой области проявления специфических рельефообразующих процессов имеются свои виды полезных ископаемых, и их поиски требуют применения геоморфологических методов.

При поисках гипогенных и метаморфогенных месторождений, формирование которых не зависит от рельефообразующих процессов, геоморфологические критерии также могут иметь важное практическое значение, так как в рельефе часто отображаются различные геологические образования, связанные с эндогенными рудообразующими процессами. Например, в ряде случаев положительные формы рельефа возникают и сохраняются благодаря тому, что рудовмещающие породы оказываются более устойчивыми против разрушения по сравнению с окружающими их породами. В этом отношении особенно характерны зоны окварцевания и скарнирова-ния. Иногда зоны развития устойчивых по отношению к выветриванию жил образуют своеобразный ребристый и зубчатый рельеф.

То же можно сказать и об отрицательных формах рельефа, возникающих, в частности, вследствие легкого разрушения гидротермально измененных боковых пород. Примеров здесь можно привести значительно больше: явления серицитизации, хлоритизации, карбонатизации, оталькования и другие процессы бокового изменения пород находят отражение в образовании впадин, часто линейно вытянутых; сюда же относятся некоторые контакты, например между змеевиками и известняками, а главное, зоны разломов, милонитизации, трещиноватости, выветривание которых также создает пониженные формы рельефа.

5. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ.

Геофизические критерии основаны на изучении естественных физических полей, среди которых выделяются аномалии, указывающие на возможность обнаружения полезных ископаемых. Такими аномалиями являются магнитные, радиоактивные, гравитационные и аномалии

96

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

электрического поля. На практике в силу различных причин при производстве геофизических съемок выявляется множество геофизических аномалий, но лишь немногие из них связаны с полезными ископаемыми. Чаще всего магнитные аномалии фиксируют железные и медно-никелевые руды, участки повышенного гамма-излучения — радиоактивные руды, аномалии силы тяжести указывают на месторождения хромитов, каменной соли и т. д. При поисках алмазоносных кимберлитов большую помощь оказали магнитные съемки, которые фиксировали трубки по интенсивным магнитным аномалиям.

В последнее время все большее значение приобретают геофизические наблюдения, проводимые с искусственных спутников Земли и управляемых космических аппаратов. Эти наблюдения позволяют рассматривать изменения геофизических полей во времени и в пространстве.

97

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1 Схема строения долин верхней и средней частей бассейна р. Жуй в Олекмо-Витимской

98

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ЛЕКЦИЯ 9

МОБИЛИЗМ И ПОИСКОВЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ

Тектоника литосферных плит и разработанные на ее основе геодинамические модели основных типов структурных элементов земной коры позволяют по-новому понимать условия формирования и закономерности размещения полезных ископаемых. Многие прогнозы, сделанные с помощью новой теории, подтвердились. В Тихом океане были обнаружены многочисленные гидротермальные поля и залежи медноцинковых колчеданных руд на склонах быстро расширяющихся срединноокеанических хребтов. Выявлены новые месторождения полезных ископаемых: нефти и газа, золоторудные типа Карлин в надвиговом поясе запада США и в других районах. В 1981 г. за рубежом вышла книга Э. Митчелла и М. Гарсона «Минеральные месторождения и глобальные тектонические обстановки», а в 1985 г. второе издание книги А.А Ковалева «Мобилизм и поисковые геологические критерии». В этих и ряде других зарубежных работ с учетом роли значительных горизонтальных тектонических движений рассмотрены строение и эволюция важнейших рудных нефтегазоносных провинций.

Одной из главных геологических особенностей генезиса месторождений полезных ископаемых является тектоническая обстановка, в которой формируются скопления минерального сырья. До последнего времени тектонические критерии оставались слабо разработанными, так как игнорировалась роль значительных горизонтальных тектонических движений в развитии земной коры. Нетрудно заметить, что некоторые полезные ископаемые имеют четкую приуроченность к определенным геологическим формациям и основным типам структурных элементов земной коры (например, хромитовые, залегают в ультрабазитах, сформированных в средин-ноокеанических хребтах). Наоборот, другие полезные ископаемые встречаются в месторождениях разных промышленно-генетических типов, образовавшихся в различных структурных элементах земной коры.

Нефть и газ. Богатые нефтегазоматеринские продуктивные толщи образуются на пассивных окраинах континентов, в недоразвившихся ветвях рифтов (авлакогенах) и в шовных зонах столкновения континентов кавказского типа, на реликтовых площадях плит с океанической корой, а также на пассивных окраинах мезо-плит. При этом размеры плит, реликтовых площадей и авлакоге-нов определяют в первую очередь и масштабы возникающих нефтегазоносных бассейнов. Они будут крупными на мегаплитах и значительно меньшими на мезоплитах.

Пассивные окраины на современной поверхности Земли представлены северными шельфами Евразии, шельфами Северной Америки и Гренландии, шельфами Южной Америки и Западной Африки и другими структурами земной коры. В качестве примера нефтегазоносных авлакогенов можно привести бассейн дельты р. Нигера. К реликтовым площадям плит с

99

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

океанической корой в шовных зонах столкновения континентов кавказского типа («базальтовые окна» по Н. Я. Кунину) следует отнести ЮжноКаспийский бассейн и бассейн Мексиканского залива.

Довольно высокопродуктивные, но меньшие по площади нефтеносные бассейны могут возникать на активных окраинах континентов кордильерского типа, в среднюю стадию их развития, когда в переходной зоне от континента к океану в благоприятной климатической и геохимической обстановке происходит накопление и конседиментационные деформации нефтематеринских флишевых толщ (нефтеносные бассейны Калифорнии).

Значительно более бедные органическим веществом нефтегазоматеринские толщи, видимо, могут накапливаться в окраинных морях, их шельфах и на континентальных склонах, а также на склонах островных дуг. В этих областях осадочные толщи с органическим веществом неразубоженные туфогенным материалом обычно имеют малую мощность. Поступление больших масс туфового материала с островных дуг и его последующие преобразования ведут к формированию толщ, в которых органическое вещество находится в небольших концентрациях и «законсервировано» в аргиллитизированных и хлоритизированных туфогенных породах. Вполне естественно, что такие нефтегазоматеринские толщи могут быть источником только небольших месторождений углеводородов (например, месторождения Сахалина).

Для седиментационных призм, образующихся на пассивных окраинах континентов и плит с переходной корой, характерно сочетание благоприятных для нефтегазонакопления условий: 1) карбонатные и глинистые нефтематеринские свиты, обогащенные органическим веществом, развитые в срединных частях бассейна, фациально переходящие на континентальном склоне и шельфе в мощные терригенные коллекторы — потенциальные резервуары, 2) по мере углубления бассейна и возрастания мощности осадочных призм геостатическая нагрузка вызывает отжим пластовых флюидов и возникновение градиента пластовых давлений в сторону материка. Моноклинальное падение пластов в сторону океана (или моря) способствует продвижению углеводородов к резервуарам за счет сил гравитационного всплывания, т. е. латеральной миграции, начинающейся еще в стадию накопления толщ, слагающих нефтегазоносные бассейны.

Описанные условия, определяющие формирование высокопродуктивных нефтегазоматеринских толщ на пассивных окраинах континентов, являются первой важной геотектонической поисковой предпосылкой крупных месторождений нефти и газа. Вторая важная поисковая предпосылка — палеоклиматическая. В настоящее время сумма накопленных фактов о палеоклимати-ческих индикаторах размещения древних эвапоритов, красноцве-тов, тиллитов и т. п., включая сравнительно недавно полученные данные о протяженном поясе пермь-триасового угленакопления в центральной части Антарктиды, могут быть объяснены только дрейфом

100

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»