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

винциях представляют практический интерес. Вмещающими породами иногда служат материнские интрузивы, но чаще песчано-сланцевые флишевые формации и их метаморфические аналоги. Пегматитовые поля встречаются в докембрии (~60%), а также в связи с каледонской, варисской и альпийской эпохами диастрофизма.

81

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

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Фациальный профиль железных, марганцовых руд, бокситов и кремнекислоты (по Н. М. Страхову)

1 — кривая распределения Fe-руд между различными железорудными фациями; 2—кривая распределения Мn-руд между различными марганцоворудными фациями; 3 — кривая распределения бокситов между различными бокситоносными фациями; 4 —распределение SiO2 между различными осадочными фациями; 5 — руды коры выветривания; 6 — руды зоны глубокой циркуляции вадозных вод; 7

— озерные и болотные руды; 8 — сидеритовые руды паралических угленосных бассейнов; 9 — сидериты нижней (глинистой) зоны шельфа; 10 — осадочно-эффузивные окисные, сульфидные и карбонатные руды. Стрелки показывают направление выноса рудообразующих растворов.

Рис. 2 Схема строения рудоносного батолита, срезанного наклонной плоскостью (по В. Эммонсу)

А—верхний купол; жилы лежат внутри купола и вблизи от него, располагаясь параллельно длинной оси выхода; Б—купол с останцами нависающей кровли; жилы лежат в граните между ним и остатками кровли; В—жилы развиты в останцах кровли, имеющих форму песочных часов благодаря выходу гранитов, разделяющему останцы. Жилы лежат вблизи выхода гранитов, но в большинстве случаев располагаются поперек него.

82

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

Табл. 1 Важнейшие петрографические особенности крайних фациальных разностей верхневарисских

гранитных интрузий средней части Западного Тянь-Шаня

83

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

ЛЕКЦИЯ №8

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОИСКОВ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

1. МЕТАМОРФОГЕННЫЕ КРИТЕРИИ

Известно, что некоторые месторождения полезных ископаемых возникают в результате процессов метаморфизма. Другие месторождения—маг- матического или осадочного генезиса—порой подвергаются различным преобразованиям под влиянием регионального метаморфизма, захватившего толщи вмещающих горных пород.

В первом случае месторождения называются метаморфическим и, или метаморфогенными, поскольку своим происхождением они полностью обязаны метаморфизму. Вполне вероятно, что ряд рудных месторождений, относимых обычно к магматогенньм, в действительности являются метаморфогенными, так как в результате изменений среды, вызванных повышенными давлениями и температурой, минеральные формы и ассоциации, сходные с гидротермальными магматогенными образованиями, могут возникать и при участии водных растворов немагматического происхождения. С этой точки зрения заслуживает внимания группа рудных месторождений, не имеющих пространственных связей с магматическими горными породами. Вероятно, часть таких месторождений залегающих среди сильно метаморфизованных пород, могла быть сформирована в процессе регионального метаморфизма; это еще в 1912 г. отмечал К. И. Богданович.

Типичными метаморфогенными месторождениями можно считать месторождения титана (рутил, ильменит) в кристаллических сланцах, метаморфизированных интрузивах и эффузивах, амфиболитах. Сюда же нужно относить жилы с погребами пьезокварца, приуроченные к кварцитам на Алдане.

Вторая группа месторождений, называемых метаморфизованными, значительно более обширна и имеет представителей среди месторождений почти всех видов полезных ископаемых, поскольку многие месторождения, залегающие в допалеозойских или палеозойских горных поро-чмх, были образованы в отдаленные времена и претерпели более или менее значительные изменения вместе с толщами вмещающих пород.

Для целей поисков и разведки важно, что большая группа разнообразных месторождений, как метаморфических, так и метаморфизованных, обладает специфическими отличиями и в составе, и в строении, и в условиях (алегания, и особенно в характере и степени метаморфизма вмещающих пород. Поэтому некоторые проявления регионального метаморфизма в исгледуемом районе служат основанием для предположения о возможности ныявления соответствующих месторождений полезных ископаемых.

Можно назвать ряд хорошо знакомых геологам проявлений метаморфизма, свидетельствующих о возможности обнаружения различных полезных ископаемых; сюда относится серпентинизация массивов ультраоснов-

84

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

иых пород, графитизация гнейсов, ослюденение и др. Кроме того, всякое проявление интенсивного метаморфизма и обычно связанной с ним тектонической нарушенности горных пород в древних складчатых областях всегда настораживает поисковика, ибо в этой обстановке возможны находки не только древних метаморфогенных или метаморфизованных месторождений, но и более молодых эпигенетических месторождений, в том числе принадлежащих к молодым глубинным интрузиям.

Так или иначе с метаморфизмом связано появление месторождений мусковита и флогопита, месторождений графита, всех видов железистых кварцитов, мраморов и некоторых месторождений исландского шпата, граната, титана и др.

2. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ.

Геохимические закономерности приобретают все большее значение при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Сущность их заключается в закономерностях поведения химических элементов в земной коре, обусловленных свойствами самих элементов, физико-химической обстановкой и особенностями геологических процессов.

Для поисковых целей представляют интерес следующие главные геохимические закономерности:

1) поведение химических элементов в процессах эндогенного рудообразования и, в частности, в процессах метаморфизма и метасоматоза;

2)поведение химических элементов при экзогенных процессах, и, в частности, в зоне окисления;

3)парагенетические закономерные ассоциации элементов, минералов и месторождений.

Фактические материалы показывают, что часто в рудоносных интрузиях, продуктивных осадочных и метаморфических толщах наблюдается повышенное содержание определенных элементов по сравнению с кларковым. Так, в продуктивных породах Рудного Алтая отмечается повышенное содержание (в несколько раз по сравнению с кларковым) свинца, цинка, серебра; в оловоносных интрузиях — олова, редких элементов

идр. Следовательно, на основании повышенного содержания рудных компонентов можно считать определенные породы и районы их распространения потенциально рудоносными. Существенно важно поведение химических элементов, их ассоциаций и соединений при изменениях среды в процессах метаморфизма, метасоматоза в глубинных зонах и окисления в приповерхностной зоне. Геохимические закономерности, выявленные при этом, являются основанием для геологических прогнозов об изменениях оруденения на глубину и по площади. Исследование этих важнейших для поисков и разведки вопросов — задача генетической минералогии и учения о геологии месторождений полезных ископаемых.

Большую помощь при поисках оказывают первичные и вторичные ореолы рассеяния компонентов, возникающие вблизи рудных тел в процессе

85

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

их образования или разрушения. Они относятся к поисковым признакам и рассмотрены ниже.

Парагенетические ассоциации элементов, минералов и месторождений также с успехом используются при выборе направления и проведения поисковых работ, а также для перспективной оценки найденных объектов.

Использование парагенеза элементов может оказать существенную помощь при поисках одних элементов по наличию других и при оценке поискового значения ореолов рассеяния рудных элементов в изверженных, осадочных и метаморфических породах. При оценке обнаруженных месторождений и рудопроявлений знание парагенезиса элементов позволяет установить весь комплекс главных, второстепенных и рассеянных элементов. Например, в свинцово-цинковых рудах обычно присутствуют Ag, Cd и другие элементы, в железных рудах — Мn, V, Bi, Со, в месторождениях урана —Ni, Со, Сu или Со, Bi, Ni, Ag.

Как известно, существуют первичные и вторичные ассоциации минералов. Примерами первичной ассоциации являются галенит, сфалерит; киноварь, золото и кварц; пирит и халькопирит; алмаз и пироп; мусковит и полевой шпат и т. п. Ассоциации вторичных минералов, развивающиеся по первичным, могут быть следующие: по галениту развиваются англезит и церуссит, по сфалериту — смитсонит и каламин, по фсенопириту — скородит, по кобальтину — эритрин и т. д. Большое поисковое значение имеет также парагенезис месторождений полезных ископаемых, который позволяет по наличию одних видов полезных ископаемых искать другие. Примерами такого парагенезиса являются эндогенные месторождения хрома и платины, никеля и кобальта, никеля и меди, апатита и редкоземельных элементов, прожилково-вкрапленных месторождений меди и молибдена, кварц-грейзеновых месторождений олова, вольфрама и молибдена, пегматитовые месторождения бериллия и тантало-ниобатов, месторождения вермикулита и флогопита в ультра-опювных щелочных породах и др.

Примерами парагенезиса месторождений полезных ископаемых в коре выветривания являются месторождения железа и силикатного никеля, каолина и огнеупорных глин. Из осадочных месторождений можно привести следующие парагенетические ассоциации: угля и германия, угля и огнеупорных глин, угля и урана; марганца и железа; урана и ванадия, урана и фосфора; галоидных солей натрия, калия и магния, известняка, доломита и гипса; гипса и серы и т. д.

3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ

В общем комплексе поисковых геологических критериев необходимо упомянуть и гидрогеологические критерии. Под последними при поисках подразумеваются прямые и косвенные указания на присутствие полезных ископаемых, которые можно получить в результате изучения путей движения, а также состава подземных вод. (Но изменения состава вод скорее от-

86

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

носятся к вторичным ореолам рассеяния, т. е. поисковым геологическим признакам.)

Движение подземных вод по водопроницаемым пластам, трещинам и разломам может дать косвенные указания на присутствие, например, пластов каменного угля, а выходы источников, например расположенных на одной линии—на наличие разлома, который в свою очередь указывает на возможность концентрации каких-либо руд. Эти же критерии иногда дают прямые указания на присутствие в районе тех или иных полезных ископаемых.

Факт существования в земной коре промышленных гипергенных месторождений меди, никеля, а также спорадические находки отдельных желваков и зерен галенита, сфалерита, медных сульфидов, скоплений флюорита и др. говорят о переносе некоторых элементов на значительные расстояния подземными и поверхностными водами. Появление этих элементов в растворах может происходить за счет выщелачивания их из горных пород (чаще изверженных), в которых они находятся в рассеянном состоянии, но может быть и результатом выщелачивания металлов из соответствующих месторождений. Кроме того, воды могут растворять разнообразные месторождения ископаемых солей: калийных, магниевых, борных.

Впоследние годы гидрохимические исследования оказывают реальную помощь геологу в поисковых работах. Наиболее широко и эффективно они используются пока при поисках радиоактивных и медных месторождений. Гидрохимический метод поисков основывается на исследовании химического состава поверхностных и подземных ЕОД. Главной особенностью гидрохимических исследований является установление фоновых содержаний элементов в исследуемом районе.

На первой стадии работ, обычно при геологической съемке масштаба 1 : 200 000, на основании гидрохимических исследований выясняется общая перспективность района, выделяются участки для детальных исследований. При более детальных работах намечаются рудоносные участки для дальнейших комплексных поисково-разведочных работ.

При гидрогеохимических поисках различают прямые и косвенные поисковые критерии. К прямым критериям относится повышенное содержание в воде основных металлов, к косвенным—повышенное содержание сульфат-иона и металлов-спутников. Наиболее широко могут быть использованы как поисковые признаки сульфат-ион, медь и цинк.

Взависимости от условий миграции элементов в подземных водах А. А. Бродский (1957) выделяет три группы компонентов минерализации:

1) компоненты, накапливающиеся в подземных водах (сульфат-ион, цинк). Эти компоненты широко распространены в породах, устойчивы в воде, при выпадении из воды образуют воднорастворимые соединения;

87

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

3) компоненты, рассеивающиеся в подземных водах (медь, свинец и

др.).

Иногда поисковым критерием может служить пониженная концентрация ионов водорода (рН); особенно это относится к областям развития медноколчеданных месторождений. Но необходимо иметь в виду, что пониженное значение рН часто бывает и не связано с развитием сульфидной минерализации.

На первой стадии гидрохимических исследований очень важно изучить распределение сопутствующих элементов; это позволит составить металлогеническую характеристику для данной области, что в дальнейшем облегчит выбор перспективных областей.

Распределение сульфат-иона, рН и рудных металлов зависит от многих факторов, из которых решающее значение, по А. А. Бродскому, имеют:

1)металлогенические условия, определяющие концентрацию сульфидов, интенсивность процессов окисления, пространственные соотношения первичных ореолов и рудных тел и т. д.;

2)палеогеографические и особенно палеогидрогеологические условия, обусловливающие стадию окисления месторождения и степень проработанности его зоны окисления, а также распределение и характер вторичных ореолов рассеяния месторождения;

3)литологический состав пород (в первую очередь их карбонатность), влияющий на интенсивность процессов окисления и на устойчивость металлов в воде;

4)особенности гидрогеологической зональности и степень раскрытое геологических структур, определяющие активность водообмена и условия проникновения кислорода воздуха и продуктов окисления в подземные воды.

Наличие в водах таких малораспространенных элементов, как бериллий, галлий, кадмий, олово, ванадий, цирконий, кобальт, висмут, сурьма, указывает на непосредственную близость месторождения, а эти данные являются уже типичным поисковым признаком.

4. ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ

Геоморфологические критерии имеют важнейшее значение при поисках гипогенных и гипергенных месторождений. Особенно важны они для тех видов гипергенных месторождений, происхождение которых неразрывно связано с процессами, формирующими рельеф земной поверхности. Роль геоморфологических критериев еще более возрастает в связи с тем, что при полевых работах они достаточно быстро и легко выявляются.

В отношении рельефа все месторождения полезных ископаемых подразделяются на две большие группы: 1) месторождения, формирующиеся в связи с образованием рельефа, т. е. все экзогенные месторождения, и 2) месторождения, формирующиеся в главных чертах вне связи с рельефом, куда относятся эндогенные месторождения, включая и метаморфогенные. В

88

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

первой группе прежде всего следует выделить те месторождения, которые в своем генезисе связаны с современным рельефом или недавними рельефообразующими процессами. Это россыпи, многочисленные месторождения коры выветривания, некоторые месторождения бокситов, месторождения глин, песков, гравия и т. д. Такие месторождения обычно формируются в континентальных условиях, и для них, очевидно, геоморфологические критерии имеют основное значение.

Образование другой части экзогенных месторождений связано с древним рельефом. Сюда относятся главным образом многие морские месторождения: железных и марганцовых руд, бокситов, фосфоритов, карбонатных толщ и др. При поисках этих месторождений следует ориентироваться на палеогеографические реконструкции, выяснение особенностей древнего рельефа по целому ряду косвенных признаков. Следует отметить, что практическое осуществление таких реконструкций обычно встречает большие трудности.

Применение геоморфологических критериев дает наибольший эффект при поисках месторождений, связанных с геологическими процессами, которые протекали в континентальных условиях в кайнозойскую и частично в мезозойскую эру во многих частях территории СНГ.

Часто уже сама топографическая карта с горизонталями отражает такие особенности рельефа, например линейно вытянутые узкие депрессии, конусовидные или ступенчатые возвышенности и т. п., которые должны привлечь внимание поисковика. Аэрофотосъемки дают в руки поисковика (еще до выезда в поле) ряд дополнительных надежных геоморфологических критериев.

Прежде всего геоморфологические методы позволяют выявить площади возможного распространения месторождений, связанных с корой выветривания: бокситов, глин, железных и марганцовых руд и т. д. Как известно, развитию мощной коры выветривания способствуют не только определенные физико-географические условия, но и совершенно определенные условия рельефа, а именно пенепленизация страны. На этой стадии развития рельефа почти приостанавливается обновление экспозиции и поэтому процессы выветривания, перерабатывая по существу одну и ту же толщу пород, могут создавать самые крайние продукты выветривания. Следовательно, выявление пенепленизированных участков земной поверхности, особенно древних, имеет большое значение для успеха поисковых работ.

Необходимо отметить, что при одинаковых физико-географических условиях различный характер рельефа приводит к формированию различных типов коры выветривания. Например, если в условиях тропического климата местность представляет собой более или менее выровненную приподнятую или слабо наклонную поверхность, то формируется полный латеритный профиль коры выветривания и возникают месторождения латеритов. Если же выветривание в тропическом климате происходит в условиях расчлененного

89

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

рельефа, то образуется каолиновая кора выветривания с иным составом месторождений полезных ископаемых.

Геоморфологические исследования позволяют определить, какие части бывшего пенеплена при последующих эрозионных и денудационных процессах могли уцелеть вместе с полезными ископаемыми и какие оказались уничтоженными. Нередко в пределах современных возвышенностей вся древняя кора выветривания оказывается уничтоженной и полезные ископаемые сохраняются только в понижениях рельефа под покровом более молодых осадков.

Для поисков глин и особенно бокситов крайне важны не только эрозионные депрессии, но и участки, опущенные по сбросам. Если даже опущенная часть настолько перекрыта молодыми осадками, что современная поверхность представляет собой относительно ровную местность, то самые линии сбросов все-таки могут быть выражены геоморфологически. Это объясняется различным составом пород по разные стороны от линии сброса, а также легкой разрушаемостью пород, попавших в зону сброса. Поиски бокситов, захороненных одним из указанных путей, особенно перспективны на Южном Урале и в Казахстане.

Геоморфологические критерии лежат в основе поисков всех типов россыпей: золота, платины, касситерита, вольфрамита, алмаза, монацита, циркона и других устойчивых минералов. Ю. А. Билибин (1938) так сформулировал вопрос о связи россыпей с геоморфологией: «Образование россыпи есть отдельный, сравнительно краткий момент в непрерывном и длительном процессе преобразования рельефа земной поверхности. Действительно, для образования россыпи необходимо разрушение коренного месторождения (процессы выветривания), перемещение продуктов разрушения под влиянием силы тяжести вниз по склонам, к уровню речных долин (процессы денудации), перенос, обработка и отложение обломочного материала водными потоками в процессе преобразования речных долин (процессы эрозии), иногда с выносом этого материала в водные бассейны или с переработкой его долинными ледниками. Всем этим процессам принадлежит решающая роль и в преобразовании форм рельефа. Изучением последних и процессов их развития занимается геоморфология. Из сказанного ясна та тесная и неразрывная связь, которая существует между геоморфологией и учением о россыпях».

Изложенное в такой же мере относится и ко многим другим видам месторождений полезных ископаемых, связанным с молодыми рыхлыми образованиями и с современным рельефом—к месторождениям песков, гравия, галечника, валунов и щебня, а также некоторых видов глин и суглинков.

Для того чтобы организовать поиски россыпей и перечисленных выше месторождений полезных ископаемых, необходимо прежде всего выявить области длительного преимущественного сноса и области преимущественной аккумуляции. Частично на этот вопрос отвечает сам характер современного

90

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