СПОСОБ ПРОГНОЗА СКРЫТОГО ОРУДЕНЕНИЯ, СВЯЗАННОГО С ГРАНИТОИДАМИ
METHOD OF PREDICTING BLIND ORE BODY ASSOCIATED WITH GRANITOIDS

Изобретение относится к области прогнозирования и поисков рудных полезных ископаемых, в частности к прогнозированию скрытого оруденения, связанного с гранитоидами. Эта проблема особенно актуальна для старых рудных районов и для действующих горно-обогатительных комбинатов с ограниченными запасами. Однако методы прогнозирования и поиски скрытого оруденения в настоящее время практически не разработаны.
Известны теоретические предпосылки, условия и закономерности рудообразующего процесса. Месторождения являются завершающим звеном рудно-магматических систем, которые состоят из трех главных элементов:
- источник растворов, рудного вещества и энергии;
- транзитный, проницаемый канал;
- зона рудоотложения.
Из трех обязательных элементов рудно-магматических систем практический интерес представляет зона рудоотложения, но ее-то труднее всего обнаружить из-за сравнительно небольших размеров и близких с вмещающими породами физических свойств.
Практического воплощения научные разработки не получили, и поисковые работы ведутся прежними, прямыми методами, предпочтительными из которых являются геохимические исследования (например, патент РФ №2183845, G01V 9/00). Однако для выявления скрытого оруденения данные способы являются малоэффективными.
Известен способ поисков скрытого оруденения, включающий определение параметров магистрального разлома, проведение люминометрирования образцов вмещающих пород, суждение по полученным данным о наличии скрытого оруденения (патент РФ №2056644, G01V 9/00). При определении параметров магистрального разлома уточняют его направление по выклиниванию примыкающих к нему даек и минерализованных трещин, а люминометрирование образцов проводят по профилю, расположенному вкрест простирания магистрального разлома в направлении вершины угла встречи сопряженных разрывных систем скола и отрыва, определенного по круговой диаграмме трещиноватости. Данный способ также является неэффективным и не решает существующей потребности в создании способов поиска скрытого оруденения.
Задачей изобретения является повышение эффективности работ по прогнозированию и поискам скрытого оруденения.
Техническим результатом изобретения является создание способа, обеспечивающего выявление с высокой степенью достоверности рудогенерирующего источника и продуктивности рудообразующего процесса.
Поставленная задача решается за счет того, что способ прогноза скрытого оруденения, связанного с гранитоидами, согласно изобретению характеризуется тем, что осуществляют построение для перспективных рудоносных участков на базе данных о физических свойствах пород, слагающих модельный разрез, и материалов мелкомасштабных гравиразведочных и магниторазведочных съемок «нулевой» глубинной модели, в виде глубинных разрезов, в которых всем выявленным телам присваивают соответствующие интервалы изменений плотностных и магнитных характеристик, после чего путем решения серии обратных задач осуществляют в интерактивном режиме подбор глубинной модели, в процессе которого меняют как форму отдельных тел модели, так и их физические параметры (плотность и намагниченность) до практически полного совпадения расчетных гравитационного и магнитного полей с наблюденными, полученное неоднородное распределение плотности пород и намагниченности интерпретируют, используя эталонные генетические модели рудно-магматических систем, с построением геолого-геофизических разрезов, на которых по резкой смене или смещению изолиний полей плотности и намагниченности выделяют крупные разломы и области низкоплотных немагнитных пород как остаточные очаги котектических гранитов (источников флюидов, рудного вещества и энергии), а отходящие от них апофизы оконтуривают как прогнозируемые зоны рудоотложения.
Способ иллюстрируется чертежами.
На фиг.1-2 показаны геологические разрезы известных рудных месторождений, взятых как эталонные.
Фиг.3-8 иллюстрируют реализацию способа согласно изобретению на экспериментальных объектах.
Условные обозначения для фиг.1-8 соответствуют условным обозначениям, показанным на фиг.3.
В настоящее время для большинства типов оруденения в целях прогнозирования используют косвенные подходы, преимущественно сравнительного характера, включающие сопоставление геофизических полей на эталонных и искомых объектах. Способ согласно изобретению, в отличие от известных подходов к данной проблеме, базируется на генетической модели рудно-магматических систем. В рамках данного подхода авторами изобретения разработана специальная вычислительная программа «GEOLAB» глубинного моделирования полей плотности и намагниченности, многократно апробированная на объектах разного масштаба и строения. Суть ее заключается в построении расчетных полей плотности и намагниченности на глубину последовательным подбором моделей на основе решения обратных задач методами оптимизации (с использованием систем линейных уравнений СЛАУ). Данный подход обеспечил возможность по расчетному распределению плотности и намагниченности в разрезе изучить внутреннее строение рудоносных плутонов и таким образом реализовать для практического использования теоретическую схему строения рудно-магматических систем с конкретизацией их в теле рудоносного плутона.
В качестве первых опытных объектов были выбраны штокверковые медно-молибденовые месторождения Сибири, поскольку их связь с гранитоидами несомненна, размеры их достаточно крупные, а строение относительно простое, что вкупе облегчает решение трудной задачи.
3
Первым эталонным объектом послужило Джидинское рудное поле (Забайкалье), фиг.1. Оно размещается в крупном диоритовом массиве палеозойского возраста, в котором залегает небольшой шток мезозойских гранит-порфиров и лейкогранитов. С ним связано молибденовое (Первомайский штокверк) и вольфрамовое (Инкурский штокверк) оруденение. На некотором удалении к западу в диоритах залегают кварц-гюбнеритовые жилы участка Холтосон. На модельном геолого-геофизическом разрезе через названные участки по распределению расчетной плотности и намагниченности Джидинский интрузив предстает как единое целое с гомодромной последовательностью от высокоплотных магнитных пород в эндоконтакте к низкоплотным (2,50-2,55 г/см) немагнитным породам во внутренней области. Последние интерпретируются как самые низкотемпературные лейкограниты конечной стадии кристаллизации, то есть как остаточный очаг, в котором концентрация летучих и рудных компонентов многократно увеличилась по сравнению с исходным содержанием в первичной магме. Благодаря этому, гранитный очаг превратился в рудогенерирующий источник, от которого к Первомайскому штоку на поверхности поднимается апофиза - флюидопроводящий канал для Первомайского и Инкурского штокверков. Вторая апофиза из остаточного очага поднимается к участку Холтосон, но не достигает поверхности, и оруденение, таким образом, оказывается в надштоковом (надынтрузивном) положении (фиг.1). Из этого следует, что все три рудных участка обязаны одному источнику (лейкогранитовому очагу), связаны с ним апофизами - магмофлюидопроводниками и размещаются в их фронтальной части.
В 12 км к югу от Джидинского рудного узла находится аналогичное Первомайскому штокверку рудопроявление Долон-Модон. Способом согласно изобретению под ним также выявлен остаточный гранитный очаг, но размеры его много меньше, и обеспечить промышленного оруденения он не мог.
3
На Сорском медно-молибденовом месторождении, также выбранном в качестве эталонного объекта, ситуация аналогичная (фиг.2). На глубине 2-4 км фиксируется крупный объем очень низкоплотных (2,45-2,55 г/см) немагнитных пород, который представляет, очевидно, остаточный очаг низкотемпературных котоктических лейкократовых гранитов в теле окружающих биотитовых гранитов. От очага к Сорскому месторождению поднимается апофиза-транзитный канал, в верхней части которого находится зона рудоотложения.
В 25 км южнее в аналогичной обстановке известно Бейское штокверковое рудопроявление молибдена (фиг.2). Под ним также фиксируется область низкоплотных лейкогранитов, но размеры остаточного рудогенерирующего очага на порядок меньше, и это послужило главной причиной слабой продуктивности рудообразующего процесса.
Аналогичные результаты получены на других эталонных объектах - Ипчульском, Агаскырском, Кызык-Чадрском, Аксугском, Карасукском и др. месторождениях и рудопроявлениях (не показано).
Однотипное строение и механизм формирования гранитной рудно-магматической системы на всех эталонных месторождениях позволил авторам сделать вывод о закономерном, естественном саморазвитии магматического процесса, приводящего при благоприятных условиях к рудообразованию. Затвердевание крупного интрузива основной магмы происходит от кровли и боковых контактов с образованием краевых меланократовых пород, а внутри камеры, в ее верхней части, непосредственно под фронтом кристаллизации накапливается более кислый (до гранитного) расплав, от которого в итоге остается сравнительно небольшой объем котектического состава. В нем концентрируются летучие и рудные компоненты, некогда распыленные в околокларковых количествах в огромной массе исходной магмы. Благодаря этому, остаточный очаг превращается в рудогенерирующий источник, от которого флюиды по апофизе-проводнику поступают во фронтальную зону рудоотложения. Этот совершенно естественный, единонаправленный, саморазвивающийся процесс магматической дифференциации при становлении гранитоидных (точнее габбро-гранитных) плутонов осуществляется на всех типах месторождений гранитоидного ряда. От исходного состава магмы, содержания летучих, щелочей, рудных компонентов, режима кристаллизации зависят объем остаточного очага, специализация флюидов и металлов в нем, а соответственно и тип, масштаб оруденения. Исследованные медно-молибденовые объекты выбраны как наиболее благоприятные для решения научно-методических вопросов, а полученные выводы справедливы и для других типов (Fe, Au, W, Sn, Pb, Zn, Be, Ta, Nb, U) месторождений, связанных с гранитоидами.
Таким образом, прогнозирование скрытого и перекрытого оруденения представляет обратную задачу, а именно - выявление продуктивных зон рудоотложения через обнаружение источника (остаточного очага) и отходящих от него апофиз. Остаточные очаги низкоплотных немагнитных пород достаточно уверенно фиксируются на модельных разрезах по разработанной авторами программе «GEOLAB». Серия геологических разрезов позволяет получить объемное распределение плотности и намагниченности для суждения о размерах и морфологии остаточного очага, а также его верхней поверхности, с последующим выявлением крупных апофиз-транзитных каналов флюидов и рудного вещества, близповерхностные части которых и представляют зоны рудоотложения как предмет прогноза.
Способ согласно изобретению осуществляется следующим образом.
1. По данным имеющихся геологических, гравиметрических и магнитометрических карт (например, масштаба 1:200000), на перспективных участках в поперечном к общей структуре направлении строятся с учетом гравимагнитных данных гипотетические глубинные (до 5-10 км) разрезы (исходная модель).
2. Все тела наделяются плотностными и магнитными характеристиками по имеющимся фактическим или справочным материалам.
3. Исходная модель обсчитывается по разработанной авторами программе «GEOLAB» в нескольких вариантах (методами оптимизации) так, чтобы модельные гравитационные и магнитные поля практически совпадали с наблюденными полями.
4. Полученное в итоге распределение плотности и намагниченности интерпретируют - с использованием эталонных генетических моделей рудно-магматических систем осуществляют построение геолого-геофизических разрезов. В полученных геолого-геофизических разрезах, в первую очередь, по резкой смене или по смещению изолиний полей плотности и намагниченности находят крупные разломы, так как к ним обычно приурочиваются гранитные апофизы. Затем оконтуривают, если таковые имеются, участки низкоплотных немагнитных пород (остаточные очаги котектических гранитов, источников флюидов, рудного вещества и энергии) и отходящие от них апофизы. Устья апофиз выражены обычно отчетливо, а выше они «теряются» из-за малых размеров. Однако примерный «выход» апофизы к поверхности позволяет определить положение предполагаемой продуктивной зоны. При наличии карт более крупного масштаба (1:100000-1:25000) достоверность построений, в особенности выхода апофиз к поверхности, более высокая.
5. На выявленных таким путем прогнозных зонах целесообразно провести детальные профильные гравимагнитные работы (масштаба 1:50000-1:25000) с последующим глубинным моделированием по той же методике. На этом этапе для уточнения местоположения прогнозной зоны и определения ее природы (рудной или породной) по тем же профилям целесообразно также дополнительно провести электроразведочные работы.
6. Первые результаты использования способа прогноза скрытого оруденения путем глубинного геолого-геофизического моделирования согласно изобретению получены на Джетском и Агаскырском медно-молибденовых месторождениях.
Пример 1. Джетское месторождение находится в предгорьях Восточного Саяна, вблизи ж-д. станции Сисим на линии Абакан-Тайшет (фиг.3). Оно представлено четырьмя мелкими штоками гранит-порфиров, которые являются апофизами крупного гранитоидного плутона на глубине. В гранит-порфирах присутствует штокверковая минерализация. Самый значимый участок Теплый 2 представлен линзой (200×40 м) березитизированных гранит-порфиров, с наложенным штокверковым молибденовым оруденением. По нему подсчитано 50 тыс. т Mo, другие участки более мелкие, но подобных тел может быть много, хотя многократные поиски (в том числе детальное геохимическое опробование) результата не дали.
На данном участке были проведены прогнозные исследования согласно изобретению. На первой стадии прогнозных исследований было осуществлено глубинное моделирование масштаба 1:200000 и последующее построение геолого-геофизических разрезов с использованием эталонных генетических моделей рудно-магматических систем. В результате - под Джетским рудным узлом был выявлен очаг низкоплотных немагнитных пород большего, чем под Сорским месторождением, размера и отходящие от него штоки-апофизы (фиг.3).
На второй стадии в пределах известного участка Теплый 2 по четырем расчетным профилям через пятьсот метров один от другого проведены детальные гравимагнитные работы и работы согласно изобретению (фиг.4). В результате по двум профилям обнаружены две гораздо более крупные, чем Теплый 2, перспективные зоны низкоплотных немагнитных пород, подтвержденные электроразведочными аномалиями повышенной проводимости и поляризуемости как сульфидсодержащие зоны. Они, очевидно, аналогичны рудному телу Теплый 2, но намного больше и богаче него и, несомненно, заслуживают проведения заверочных буровых работ.
Пример. 2. Агаскырское месторождение (фиг.5) находится в 1 км к северу от одноименного поселка в Республике Хакасия, в восточном экзоконтакте Саралинского гранитоидного плутона и связано, очевидно, с такими же, как на Соре, лейкократовыми гранитами. Однако обычного, обязательного на таком типе оруденения, штока лейкогранитов нет на поверхности и под рудной зоной. Лейкограниты образуют здесь штокверк даек и жил в кембрийской вулканогенной толще, на который наложен сульфидно-кварцевый штокверк в виде полого падающего на запад желоба. Рудный штокверк протягивается по скважинам до р. Печище и срезается тектоническим нарушением. Поиски его продолжения на левобережье р. Печище, где должен находиться шток лейкогранитов и эпицентр оруденения, в 1977-78 гг. не дали результата.
3
На полученном согласно изобретению модельном разрезе масштаба 1:200000 западнее р. Печище под перекрывающими девонскими отложениями мощностью более 100 м фиксируется крупный очаг низкоплотных (менее 2,50 г/см) лейкогранитов, от которого к разведанной рудной залежи протягивается восходящая, подводящая апофиза (фиг.5). То есть, в принципе, повторяется та же генетическая схема рудно-магматической системы, как и на Джетском участке, но известная рудная залежь Агаскыра является боковой второстепенной, а эпицентр оруденения должен находиться за тектоническим нарушением на левобережье р. Печище.
Детальные (масштаба 1:50000) гравимагнитные и электроразведочные работы к западу от последней разведочной линии выявили смещенное к северу на 700 м продолжение рудной залежи Агаскырского месторождения (зона 1, фиг.6).
Пример. 3. По району Кызык-Чадрского медно-молибденового месторождения (фиг.7) по просьбе ОАО Красноярскгеосъемка проведение работ согласно изобретению показало, что под месторождением нет значимого остаточного очага, и отрицательная оценка поисково-разведочных работ не может оспариваться. При этом к северу от месторождения, под мелкими проявлениями меднопорфирового типа выявлен крупный очаг низкоплотных пород, и это позволяет положительно переоценить их на скрытое оруденение. На этом участке рекомендуется провести детальные геофизические работы по предлагаемой методике (фиг.7).
Пример 4. Рядом с Сорским медно-молибденовым месторождением (фиг.2), несмотря на многократные поисковые работы, перспективных объектов не обнаружено, однако в отношении скрытого оруденения работ не проводилось. Для выявления возможного прироста запасов были проведены работы согласно изобретению по двум профилям, на которых известны мелкие рудопроявления. В разрезе через участок Сор-Герет (не показано) значимого остаточного очага не оказалось, и тем подтверждена его отрицательная оценка. А в разрезе через участок Левобережный, который находится вблизи Сорского рудного тела, выявлен крупный очаг низкоплотных пород, что позволяет положительно переоценить эту зону на скрытое оруденение и рекомендовать проведение здесь детальных геофизических работ с заверкой бурением (фиг.8).
Таким образом, приведенные материалы свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемого способа прогноза и поисков скрытого оруденения многих типов, связанных с гранитоидами. Первоочередной задачей по внедрению его в широкую геологическую практику является заверочное бурение. Но уже и сейчас его положительная значимость в разбраковке перспективных площадей и локализации поисковых работ не может вызывать сомнений.