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

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Схема расположения магматических формаций и связанных с ними месторождений полезных ископаемых ранней (а), средней (б) и поздней (в) стадии геосинклинального развития.

1 — формация перидотитовых и габбро-пироксенит-дунитовых пород с магматическими месторождениями хромитов, титаномагнетитов и платиноидов; 2 — формация плагиогранит-сиенитов со скар-новыми месторождениями железа и меди; 3 — формация гранодиоритов со скарновыми и гидротермальными месторождениями редких, цветных металлов и золота; 4 — формация гранитов с пегматитовыми и альбитит-грейзеновыми гидротермальными месторождениями редких металлов; S — формация малых интрузий с гидротермальными месторождениями цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов; 6 — формация субмаринных вулканических епилито-кератофировых и порфиритовых пород с гидротермальными и гидротермально-осадочными месторождениями цветных металлов и окисных руд железа и марганца; 7 — осадочные, преимущественно терригенные породы; 8 — осадочные породы со значительной долей карбонатных осадков; 9 — породы субстрата;10 — зоны дробления

51

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

Рис. 2 . Схема эволюции Кавказской геосинклинали, ее магматизма и металлогении;

1 - зоны накопления спилито-кератофировых и диабазовых пород и формирования связанных с ними колчеданных месторожднеий; 2 – зоны внедрения перидотитов и гобброидов ранней стадии и формирования связанных с ними магматических рудопроявлений хромитов и титаномгнетитов; 3 – зоны внедрения гратоидов средних стадий и формирования связанных с ними постмагматическах месторождений; 4 – зоны внедрения малых интруий поздних стадий и формирования связоанных с ними гидротермальных месторождний.

52

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

ЛЕКЦИЯ 6

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОИСКОВ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Под поисками понимаются работы, направленные на обнаружение месторождений полезных ископаемых. Поиски месторождений базируются на достижениях различных отраслей геологической науки. Основой поисков являются геологические карты, отражающие строение и историю геологического развития земной коры. Без всестороннего изучения геологического строения района невозможно проведение научно обоснованных поисковых работ.

Приступая к поискам месторождений полезных ископаемых, необходимо ясно представить себе цель: что, где и как искать? Искать следует промышленные типы месторождений в благоприятных геологических обстановках современными поисковыми методами.

Прежде всего необходимо выделить перспективные территории для проведения поисковых работ. Такие территории выделяются по геологическим данным на основании мелкомасштабных (1 : 200000 — 1 : 50 000) государственных геологических карт с учетом результатов региональных геофизических и геохимических работ.

Чтобы выявить минеральные скопления, указывающие на возможное существование промышленного месторождения, на перспективной площади необходимо выполнить широкий комплекс исследований. Дело в том, что непосредственно удается обнаружить лишь те скопления полезных ископаемых, которые в коренном залегании или в россыпях обнажены на дневной поверхности. Большая же часть территории нашей страны покрыта рыхлыми отложениями. Для обнаружения проявлений полезных ископаемых под покровом рыхлых отложений проводятся геофизические и геохимические исследования, с помощью которых определяются участки повышенной концентрации полезных минералов или элементов. Затем на этих относительно небольших площадях закладываются горные выработки или буровые скважины, позволяющие обнаружить минеральные скопления, интересные для дальнейшего изучения.

Полезные ископаемые, обладающие физическими свойствами (магнитностью, радиоактивностью, электропроводностью, плотностью), резко отличными от окружающей среды, могут обнаруживаться при помощи соответствующих геофизических методов. В таких случаях в начальный период поисков фиксируются те или иные геофизические аномалии; затем в пределах аномальных участков производятся работы, направленные на выявление скоплений полезных ископаемых. Для обнаружения полезных ископаемых, не выходящих на поверхность и залегающих на значительной глубине, так называемых «слепых» залежей, приходится бурить довольно глубокие поисковые скважины или проходить подземные горные выработки.

54

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

Участки для глубинных поисков определяются на основании анализа геологических карт, геофизических и геохимических аномалий, позволяющих по сумме данных предполагать скрытые на глубине полезные ископаемые.

Для наиболее полного выявления месторождений полезных ископаемых применяется геологическая съемка с комплексом поисковых методов, что позволяет выяснить геологическую обстановку в данном районе и обнаружить там максимум проявлений полезных ископаемых. Сущность комплексных поисков месторождений полезных ископаемых заключается в том, чтобы применить в определенных геологических условиях и с учетом условий ландшафта все целесообразные методы для обнаружения полезных ископаемых в данном районе.

В отличие от комплексных поисковых работ на всевозможные полезные ископаемые в практике часто ведутся специализированные поиски месторождений определенного промышленного типа. Так, при поисках золотоносных россыпей осуществляется комплекс исследований, направленных только на выявление повышенных концентраций свободного золота. Для поисков урановых руд ведутся работы, направленные только на их обнаружение. При поисках угля или нефти применяются методы и технические средства, имеющие целью обнаружение лишь месторождений этих полезных ископаемых. Правда, и при специализированных поисках обязательно фиксируются находки других полезных ископаемых, но без применения специальных методов и дополнительных затрат.

С течением времени количество легко открываемых месторождений резко уменьшается. В отдельных хорошо изученных рудных районах промышленные месторождения, выходящие на поверхность, по существу все открыты. Поэтому с особой остротой встает вопрос разработки новых методов, позволяющих обнаруживать месторождения на больших глубинах. К таким методам относятся геофизические и геохимические.

Геологи-нефтяники проводят поиски месторождений на глубинах до 5—6 км, а в пределах богатых нефтеносных провинций исследования проникают до глубины 8—9 км.

Поиски месторождений твердых полезных ископаемых целесообразны до глубин, на которых ведется их разведка и разработка. Так, разведка и эксплуатация угольных месторождений проводится до глубины 1,5—2 км. Разведка же большинства металлических полезных ископаемых ведется до глубины 500 м, и только в отдельных случаях для месторождений золота и алмазов она захватывает глубины до 1—3 км и более.

При поисках важно не только обнаружить полезное ископаемое, но и дать геолого-экономическую оценку открытия. Обычно из 200 рудопроявлений только одно имеет промышленный интерес. Понятие «промышленное» или «непромышленное» месторождение (рудопроявление) является условным, так как оно зависит от требований, предъявляемых к минеральному сырью. Эти требования изменяются по мере развития техники,

55

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

в результате чего непромышленное месторождение со временем может стать промышленным. Это следует учитывать при оценке новых открытий.

Поисковыми геологическими критериями можно называть такие геологические факты, которые прямо или косвенно указывают на возможность обнаружения в тех или иных условиях различных полезных ископаемых.

От критериев целесообразно отличать поисковые геологические признаки, т. е. конкретные факты, указывающие на присутствие полезной минерализации в районе, например, наличие обломков золотоносного кварца, скарнов со свинцово-цинковой минерализацией и т. д.

Критерии могут быть действительны для всей земной коры а могут иметь только местное, районное значение. В последнем случае критерий учитывает особенности геологической истории и строения данного района и указывает па возможность накопления именно здесь каких-либо полезных ископаемых. Например, в Северном Казахстане золотоносность связана с малыми интрузиями диоритов. Но это еще не дает права распространять данный критерий на все золотоносные районы. В Восточном Казахстане пегматиты связаны с верхнепермскими гранитными интрузиями, но вообще в природе пегматитовые тела связаны и с докембрийской, каледонской, герцинской и альпийской эпохами диастрофизма.

При анализе вопроса о геологических критериях и признаках нужно помнить, что они нередко как бы переходят друг в друга; особенно часто критерии в некоторых районах становятся признаками: гидрогеологические критерии (особенно гидрохимические) иногда совпадают с признаками зоны измененных гидротермальным метаморфизмом пород, которые нередко можно рассматривать как поисковый признак, и т. д.

Все месторождения полезных ископаемых можно рассматривать как геологические тела, возникшие в связи с разнообразными процессами, протекавшими в земной коре, и тесно связанные с историей геологического развития тех ее участков, которые заключают в себе эти месторождения. Все геологические науки: историческая геология и учение о фациях, петрография осадочных, изверженных и метаморфических пород, геоморфология и геотектоника, геохимия и учение о полезных ископаемых — в той или иной мере вскрывают закономерности, определяющие накопление и распределение полезного вещества в горных породах. Анализ, изучение и использование этих закономерностей в практических целях составляют одну из главных задач учения о поисках и разведках месторождений полезных ископаемых.

Геологические поисковые критерии, выявляющиеся при изучении таких закономерностей, естественно, приобретают названия по основному из определяющих условия локализации и концентрации полезного ископаемого факторов. Так, различаются критерии: 1) стратиграфические, 2) фациальнолитологические, 3) структурные, 4) магматогенные, 5) изменения вмещаю-

56

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

щих пород, 6) геохимические, 7) геоморфологические; 8) метаморфогенные, 9) гидрогеологические и 10) геофизические.

Но все природные процессы взаимосвязаны и трудно отделимы друг от друга: литогенез и тектогенез, тектогенез и вулканизм, образование деформационных структур и генезис рельефа Земли и т. д. Значение их в различных условиях далеко не равноценно, поэтому необходимо роль каждого из геологических поисковых критериев рассмотреть раздельно, хотя в полевой работе многие из них применяются совместно. При таком рассмотрении будет ясно, в какой геологической обстановке можно использовать ту или иную группу геологических критериев.

Все геологические критерии должны выявляться в природных условиях и прежде всего при геологической съемке.

Стратиграфические предпосылки. К этой группе относятся геологические факты, связанные, прежде всего, с возрастом различных свит или датированных стратиграфическими данными интрузий, заключающих в себе полезное ископаемое. При этом подразумевается возраст, обоснованный надежным палеонтологическим материалом. В настоящее время возрастные, стратиграфические критерии все шире обосновываются данными определений абсолютного возраста магматических, метаморфических и осадочных пород.

Многие полезные ископаемые встречаются преимущественно в отложениях того или иного возраста и не встречаются или редко встречаются в осадках другого возраста. Для большой группы важнейших полезных ископаемых, таких, как уголь, железная и марганцовая руды, фосфориты, бокситы и др., эти закономерности выдерживаются в пределах всего земного шара и как бы фиксируют продуктивные периоды. Небольшая часть полезных ископаемых приурочена практически к отложениям только одного возроста; так, все промышленные месторождения слюды и графита имеют до-кембрийский возраст.

Полезные ископаемые осадочного генезиса появляются на различных этапах геологической истории. Например, углистые сланцы известны с нижнего силура, угли—с девона, оолитовые, гидрогётит-шамозит- сидеритовые фации—с верхнего протерозоя, а джеспероидные фации развиты преимущественно в докембрии. К определенным периодам приурочено образование и большой части некоторых магматогенных месторождений, хотя здесь возрастной фактор часто имеет подчиненное значение. Можно, например, отметить, что главная масса мировых запасов олова и вольфрама связана с альпийскими (мезозойскими и кайнозойскими) интрузиями; этот же возраст имеет большинство ртутных и сурьмяных месторождений и т. д.

С поисковой точки зрения важно, что установление периодов накопления полезных ископаемых, особенно эффективно проявляющихся на ка- кой-либо территории земного шара, дает указание на возможность

57

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

обнаружения тех же ископаемых в близлежащих участках земной коры в аналогичных геологических условиях.

Изложенные положения представляют общетеоретический интерес и могут иметь значение для планирования поисковых работ.

Каменный уголь и горючие сланцы. Из группы твердых каустобиолитов наиболее древними считаются месторождения горючих сланцев, образование которых в Прибалтике относится к ордовику, а из гумусовых углей—верхнедевонские месторождения Медвежьего острова. Далее угленакопление проходит через все геологические системы вплоть до четвертичной (торфяники). Интересны не только возрастные эпохи, но также площади и центры—«узлы», по П. И. Степанову — наиболее богатого накопления каустобиолитов. Особенно важными в СНГ являются пермский узел, соответствующий Тунгусской угленосной площади и Кузбассу, и юрские узлы: Кавказско-Среднеазиатский, Иркутско-Дальневосточный и Ленский.

Опубликованные карты распределения каменноугольных бассейнов и угленосных площадей и особенно карты прогнозов определяют границы районов возможного угленакопления во всех районах СНГ. Карты прогнозов показывают: а) возраст угленосных отложений, б) тип углей (каменный или бурый), в) степень вероятности обнаружения угля в том или ином районе—и разграничивают «пустые» площади от возможно продуктивных.

Вменее изученных районах геологические исследования при поисках с использованием фациально-литологических, геоморфологических и структурных критериев могут выявить новые угленосные горизонты в стратиграфическом разрезе.

Гипергенные железные руды. Стратиграфическое размещение гипергенных железных руд хорошо видно на рис. 1 (по Н. М. Страхову). Чередование эпох расцвета и замирания железорудных фаций проявляется здесь еще более отчетливо, чем для углей. Железорудные эпохи представляют собой сравнительно кратковременные эпизоды в истории Земли, разъединенные длительными безрудными эпохами.

Н. М. Страхов (1947) установил шесть крупных и восемь-девять мелких железорудных эпох за весь период развития Земли. Наибольшее значение имеет эпоха докембрия, особенно альгонка, которой принадлежит более 95% всех учтенных запасов железных руд (включая железистые кварциты). К крупным,эпохам накопления железных руд, не считая альгонка, относятся: 1) нижнекембрийская, 2) аренигско-ландейльская, 3) ландоверская, 4) верхнекарбоновая, 5) юрская (лейас и доггер) и 6) плиоценовая. Последние три эпохи заслуживают, после альгонка, наибольшего внимания.

Впределах каждой эпохи (кроме докембрия) пространственно выделяются ограниченные районы, своеобразные металлогенические провинции гипергенных железных руд. В пределах этих провинций выделяются отдельные рудные поля. Н. М. Страхов пришел к выводу, что: «Эта тенденция гипергенных железных руд образовывать значительные железорудные пояса

58

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

или зоны представляет едва ли не характернейшую черту их пространственной локализации». Климатическая интерпретация прошлого дает возможность наметить приуроченность руд к определенным климатическим зонам: это зоны умеренного и тропического, обязательно влажного климата.

При поисковых работах важно учитывать стратиграфическое положение рудоносных свит, поясовое размещение рудоносных фаций, наличие отдельных рудных полей или месторождений в пределах рудной провинции.

Следовательно, руководствуясь критерием времени, не менее важно направлять поиски вдоль зон формирования определенных фаций и стремиться изучить участки территории, ближайшие к уже найденным объектам.

Гипергенные марганцовые руды. Размещение марганцовых руд в пространстве и во времени, по Страхову, приблизительно совпадает с железными рудами, и они в своем большинстве органически входят в состав железорудных провинций. Лишь в карбоне марганцовые руды приурочены к нижнему отделу, а железные—к среднему, и в третичном периоде марганцовые—к палеогену, а железные—к неогену. Знаменитой докембрийской железорудной эпохе вполне отвечают родонитовые и кварцево-спессартитовые породы Индии, Африки и других районов земного шара, только эти марганценосные образования на данном этапе не являются промышленными рудами.

Близкая аналогия в поведении марганцовых и железных руд в пространстве и во времени определяет возможность использования стратиграфического критерия при поисках тех и других месторождений.

Бокситы. В стратиграфическом размещении бокситов также обнаруживается значительная аналогия с железными рудами, но приходится иметь в виду недостаточную изученность закономерностей распределения бокситов. Во всяком случае, начиная с юры и до неогена стратиграфическое совпадение в развитии железорудных и бокситовых фаций достаточно полное. В районах их нахождения наблюдаются различные взаимопереходы между железными и алюминиевыми рудами; часто встречаются руды, которые бывают настолько обогащены тем и другим элементами, что их одинаково правильно называть и железными и алюминиевыми.

Такое стратиграфо-географическое совпадение, как говорит Н. М. Страхов, может иметь далеко идущие последствия при изучении различных докембрийских и палеозойских провинций и железорудных свит и при опробовании последних на алюминий. Поисковое значение этой закономерности очевидно.

Прочие гипергенные месторождения полезных ископаемых. Примерно тем же закономерностям подчиняется распределение в стратиграфическом разрезе фосфоритов, солей, осадочной серы и др.

Выполненный анализ стратиграфической приуроченности калиеносных формаций к определенным подразделениям платформенного чехла позволил выявить в истории развития осадочной оболочки Земли шестнадцать этапов аккумуляции калийных солей: 1) вендский; 2) раннекембрийский; 3)

59

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

позднесилурийский; 4) среднедевонский; 5) позднедевонский; 6) раннекаменноугольный; 7) среднекаменноугольный; 8) раннепермский; 9) позднепермский; 10) позднетриасовый; 11) позднеюрский; 12) раннемеловой; 13) позднемеловой; 14) эоцен-олигоценовый; 15) миоценовый; 16) плиоценчетвертичный.

Из 16 известных глобальных этапов калиенакопления в Припятском прогибе проявились два – позднедевонский и раннепермский. Интересно отметить, что пермские соленосные отложения в Припятском прогибе выявлены лишь в начале 1980-х годов, когда в регионе были уже пробурены многие сотни нефтепоисковых, параметрических, структурных, солевых и других глубоких скважин. Факт обнаружения калийных и магниевых солей в этих соленосных отложениях также является примечательным, так как именно пермский период в истории развития Земли являлся одним из наиболее оптимальных для калийного осадконакопления.

Возраст интрузивных пород и гипогенные месторождения. Установление возраста интрузивных пород и связанных с ними полезных ископаемых, а также закономерностей их распределения является далеко не легкой задачей. Причина заключается не только в том, что магматогенные месторождения встречаются во всех периодах развития земной коры, но и в трудностях датирования материнских интрузий и тем более самих месторождений.

Для поисковых целей возраст материнских пород с трудом может быть использован. Но в тех районах, где установлены интрузии разного возраста, этот критерий становится полезным, если известно, с каким из них связано оруденение. К таким районам относится, например, Восточное Забайкалье, где с предверхнеюрскими гранитами связана оловянная и вольфрамовая минерализация и лишь некоторые полиметаллические месторождения, а с послеверхнеюрскими интрузиями—основная масса полиметаллических месторождений. В Восточном Казахстане с верхнепермскими интрузиями связаны редкометальные пегматиты.

Известна также приуроченность магматогенных месторождений к определенным участкам стратиграфического разреза. В качестве примера можно назвать Рудный Алтай. Подавляющее количество алтайских полиметаллических и медных месторождений имеет посленижнекаменноугольный возраст. Тем не менее наибольшее их количество, в том числе многие крупнейшие по запасам месторождения, приурочены к нижней части стратиграфического разреза среднего палеозоя. В этом случае играли роль как стратиграфические факторы, так и литологические и структурно-тектонические.

60

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