Использование анализа цифровых моделей рельефа при изучении металлогении Южно-Синегорской впадины (Ханкайский массив)

Вестник ДВО РАН. 2012. № 6

УДК (553.4:551.24:550.8)(571.63) М.В. ГОРОШКО, Г.З. ГИЛЬМАНОВА

Использование анализа цифровых моделей рельефа при изучении металлогении Южно-Синегорской впадины

Выполнена специализированная обработка цифровых моделей рельефа SRTM03 на территорию южной части Ханкайского массива (Приморский край) с целью выявления основных структур рельефа. Проведен анализ положения рудных месторождений Южно-Синегорской впадины относительно выявленных в результате дешифрирования и линеаментного анализа разрывных нарушений. Установлена тесная связь рудных месторождений с разрывной тектоникой субширотного и северо-восточного направлений.

Ключевые слова: цифровая модель рельефа SRTM03, Южно-Синегорская впадина, радарная съемка, линеа-ментный анализ, рудные месторождения.

Analysis of digital elevation models and metallogeny of South Sinegorie Depression of the Khanka Massif. M.V. GOROSHKO, G.Z. GIL'MANOVA (Yu.A. Kosygin Institute of Tectonic and Geophysics, FEB RAS, Khabarovsk).

Specialized processing of digital relief models SRTM03 for the area of the southern Khanka Massif (Primorsky Territory) is performed in order to identify basic relief structures. The location of South Sinegorye Basin ore deposit has been analyzed relative to the faults determined through interpretation and lineament analysis data. Close relationship of ore deposits with sublatitudinal and northeast trending fault tectonics has been established.

Key words: digital relief model SRTM03, South Sinegorye Basin, lineament analysis, ore deposits.

С целью оценки применимости метода специализированной обработки цифровых моделей рельефа SRTM03 на поверхности Гаусса и линеаментного анализа [1] при металлогенических исследованиях, были построены несколько вариантов карт при разных масштабах их обработки. Проанализирована связь рудных месторождений Южно-Синегорской впадины Ханкайского массива с линеаментами различного направления и другими структурными формами. Выбор территории для исследования обусловлен ее детальной геологической и металлогенической изученностью, что способствовало более достоверной оценке применимости этого метода при металлогеническом анализе крупных территорий.

Геология и металлогения Южно-Синегорской впадины

Южно-Синегорская впадина площадью около 11 тыс. км2 расположена в юго-восточной части Ханкайского массива (рис. 1) Центрально-Азиатского тектонического

"ГОРОШКО Михаил Васильевич - доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, ГИЛЬМАНОВА Гульшат Забировна - кандидат геолого-минералогических наук, заведующая группой информационных технологий (Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, Хабаровск). *Е-шаП: goroshko@itig.as.khb.ru

Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований Президиума ДВО РАН (проекты № 12-1-П27-07, 12-1-0-08-004, 16028-21од) и РФФИ (проекты № 12-05-0008а, 12-06-591158-ГФЕНа).

10 0 10 20 км I_I_I_I

12 Ь".;^,: 13

5 Г ++ +1 6 |+ + + 1 7 17 8 9 19

15 16 18

1 х 1 л л | 20

Ш11 ш

—У\ 22 Ё323 | (Р 124 | О 125 | Э 126 | 0 127 |  128 А 129

30

Рис. 1. Структурно-формационная карта Южно-Синегорской впадины с данными по металлогении. 1-20 - формации: 1 - архейская-раннепротерозойская карбонатно-вулканогенно-терригенная, мрамор, 2 - ри-фейская вулканогенно-карбонатно-терригенная, 3 - раннекембрийская кремнисто-терригенно-карбонатная, 4 - ранне-среднекембрийская терригенная (молассовая), 5 - позднекембрийская риолитовая, 6 - позднедокемб-рийских литий фтористых гранитов и гранит-порфиров, 7 - ордовикская батолитовая, 8 - ордовик-силурийская терригенная (молассовая), конгломераты, гравелиты, песчаники, 9 - ордовик-силурийская терригенная (фли-шоидная), 10 - раннедевонская базальт-риолитовая, 11 - средне-позднедевонская терригенная пестроцветная, 12 - средне-позднедевонская терригенная слабоугленосная, 13 - раннекарбоновая риолитовая, 14 - габбро-гранитная, 15 - позднепермская риолит-андезитовая, 16 - позднепермская карбонатно-терригенная, 17 - ранне-меловая габбро-гранодиорит-гранитовая, 18 - позднемеловые эффузивы среднего-кислого состава, 19 - триасовая-неогеновая терригенная угленосная (песчаники, алевролиты, конгломераты, углистые аргиллиты, угли), 20 - неогеновая щелочно-базальтоидная (базальты, трахибазальты, их туфы, риолиты); 21 - разрывные нарушения; 22 - геологические границы; 23 - границы Южно-Синегорской впадины; 24-30 - формационные типы рудной минерализации: 24 - урановый в березитах в связи с позднекембрийскими гранитами, 25 - урановый в кварц-серицитовых метасоматитах среди нижнедевонских вулканитов, 26 - уран-торий-редкоземельный в апо-гранитах, 27 - урановый в альбитизированных породах (эйситах), 28 - урановый в березитах и гидрослюдитах зон разломов, 29 - грейзеновый редкометалльно-флюоритовый, 30 - урановый в кайнозойских депрессиях. Цифрами на карте обозначены месторождения и рудопроявления. Урановые месторождения: 1 - Липовское, 2 - Феникс, 3 - Синегорское, 28 - Раковское; рудопроявления: 4 - Благодатное, 5 - Лысогорское, 6 - Дубовое, 7 - Даубихезское, 8 - Междуречное, 9 - Каменное, 10 - Смольное, 11 - Ирис, 12 - Орлиное, 13 - Чапаевское, 14 - Снегуровское, 15 - Сатурн, 16 - Вассиановское, 17 - горы Черная, 18 - Осевое, 19 - Блуждающее, 20 - Поперечное, 24 - Григорьевское, 25 - Павловское, 26 - Озерная Падь, 27 - Осиновское, 29 - Даниловское, 30 - Бригадное, 31 - Глуховское; грейзеновые редкометалльно-флюоритовые месторождения: 21 - Пограничное, 22 - Ярославское, 23 - Вознесенское

2

3

4

пояса. Заложение впадины произошло в неопротерозое, а становление ее как целостной структуры - в среднем-позднем палеозое, когда в ней сформировалась система кальдер-ных депрессий и вулкано-тектонических поднятий и накопились мощные вулканогенно-терригенные и вулканогенные формации [8]. Фундамент впадины представлен верхнеархейскими биотитовыми и диопсидовыми сланцами, амфибол-биотитовыми гнейсами с прослоями мраморов.

Впадина сложена неопротерозой-кембрийскими углеродистыми кремнисто-карбонат-но-терригенными отложениями (мощностью 8700 м), молассами нижнего-среднего кембрия (1350 м), кислыми эффузивами верхнего кембрия (свыше 400 м), молассоидными и терригенно-пестроцветными ордовик-силурийскими отложениями (6100 м), риолитами и их туфами нижнего девона (2100 м), средне-верхнедевонскими мелководно-морскими и континентальными отложениями (3200 м), верхнедевонскими щелочнобазальтово-терри-генными красноцветными образованиями (800 м) и нижне-среднекарбоновыми кислыми эффузивами (3000 м) [8]. Осадочные толщи смяты в линейные и брахиформные складки северо-западного и субмеридионального простираний с углами падения крыльев от 30 до 70°. Эффузивы слагают вулканотектонические депрессии, кальдеры проседания и вул-канокупольные структуры в западной, центральной и южной частях Южно-Синегорской впадины [8]. В палеозое во впадине протекала напряженная многостадийная магматическая деятельность в интрузивной и вулканической формах. Выделяются нижнекембрийский (дмитриевский) гипербазитовый, позднекембрийский (вознесенский) лейкогра-нитовый, ордовикский (гродековский, анучинский) гранодиорит-гранитовый, девонский (кленовский) габбро-гранитовый, нижне-среднекарбоновые габбро-сиенитовый и лейко-гранитовый интрузивные комплексы.

Южно-Синегорская впадина разбита на блоки разломами, вероятно, докембрийского заложения, которые образуют характерную решетку и имеют магмоконтролирующий характер. Это и обусловило развитие в ней как крупных полигенных вулканотектонических депрессий кальдерного типа и вулканотектонических поднятий [8], так и многочисленных мелких вулканотектонических просадок, экструзивов и вулканов центрального типа. В целом впадина представляет собой многокольцевой комплекс сложно соподчиненных разнопорядковых вулканотектонических структур, имеет асимметричное строение: ее южное обрамление составляют депрессии, а в северо-западной и центральной частях выделяются три крупных интрузивно-купольных поднятия (Вознесенское, Усть -Медведицкое и Куйбышевское), к которым приурочены глубинные магматические массы ультраосновного-основного составов [8]. Различными методами установлены сдвиги и надвиги, распространенные в мезокайнозое. На широкое развитие в верхней части девонского вулканогенно-осадочного чехла сдвиго-надвиговых дислокаций указывали Л. А. Изосов и Н.Г. Мельников, основываясь на результатах бурения многочисленных поисковых и опорных скважин в Синегорском рудном районе. При этом в девонских породах выявлено большое количество пологих и горизонтальных зеркал скольжения, по которым происходило перемещение масс в западном направлении с амплитудами в несколько сотен и более метров.

Впадина представляет собой рудоносную структуру с разновозрастной (от позднего кембрия до кайнозоя) рудной минерализацией [4, 7]. В ее пределах размещены два руд -ных района - Вознесенский редкометалльно-флюоритовый [10] и Синегорский урановый [2-7], образованные в ранне- и позднепалеозойскую металлогенические эпохи, соответственно. С мезозойскими гранодиоритами связаны скарновая шеелит-молибденитовая минерализация и медно-молибденовое оруденение порфирового типа. В кайнозойском платформенном чехле выявлены и разведаны месторождения урана, германия, золота и платиноидов.

Вознесенский рудный район - уникальный по масштабам проявления редкометал-льно-флюоритовой минерализации, связанной с позднекембрийским вулкано-плутониче-ским риолит-гранитовым комплексом (риолитовой формацией) [4, 8, 10].

Редкометалльно-флюоритовые месторождения Вознесенского района относятся к ред-кометалльно-флюоритовой формации со слюдисто-флюоритовым, топаз-флюоритовым и касситерит-турмалин-флюоритовым типами руд [10]. Основные особенности данной рудной формации: 1) локализация метасоматических залежей и прожилковых зон в карбонатных породах; 2) развитие во вмещающих породах процессов грейзенизации, скарни-рования, микроклинизации, альбитизации и турмалинизации; 3) генетическая и парагене-тическая связь руд с лейкогранитами повышенной щелочности литий-фтористого типа.

Урановое оруденение Синегорского рудного района носит полихронный характер, оно связано с различными этапами эволюции Южно-Синегорской впадины.

В результате поисковых работ в районе обнаружено несколько урановых месторождений и многочисленные рудопроявления урана гидротермального генезиса. Среди них по связи с определенными геологическими формациями, характеру околорудных гидро-термально-метасоматических изменений и минералого-геохимическим особенностям руд можно выделить четыре наиболее часто встречающихся формационных типа [7]: 1 - уран-торий-редкометалльный в зонах высокотемпературного щелочного метасоматоза по типу апогранитов в карбоновых гранитных интрузиях; 2 - урановый в кварц-серицитовых ме-тасоматитах (березитах) в раннедевонских вулканитах Потеринской вулканотектоничес-кой депрессии; 3 - урановый в альбитизированных породах в надынтрузивной зоне и в экзоконтактах высокорадиоактивных гранитов карбонового возраста; 4 - молибден-урановый в кварц-серицитовых и кварц-серицит-гидрослюдистых метасоматитах в осадочных и эффузивно-осадочных палеозойских образованиях впадины.

В юго-западной части Южно-Синегорской впадины в кайнозойских угленосных отложениях выявлены стратиформные месторождения урана, германия и благородных металлов [2, 11]. Кайнозойскими образованиями - миоцен-плейстоценовыми континентальными угленосными отложениями мощностью от нескольких десятков до первых сотен метров - выполнены многочисленные мульды, составляющие в совокупности Ханкайскую межгорную депрессию. В них размещено одно среднее по запасам урановое месторождение и ряд рудопроявлений. Урановая минерализация представлена урановыми чернями, уранофаном, тонкодисперсным коффинитом и гидроокислами урана типа ургита.

В ряде мульд выявлены германиевые месторождения, причем одно из них («Спецуголь») относится к классу месторождений-гигантов и входит в число крупнейших в мире.

Благороднометалльная (золото, платина, палладий) минерализация локализуется на разных уровнях разреза кайнозойских отложений, а также в зонах гидротермальной проработки пород фундамента. Золото, платина и палладий выявлены в угольных пластах, в песчано-галечниковых прослоях, в захороненной в них ископаемой древесине, в делювиальных глинах, а также в позднекайнозойских аргиллизированных эксплозивных брекчиях. Минеральные (самородные металлы, интерметаллиды, галогениды, сульфиды) и геохимические ассоциации (совместное обогащение литофильными, халькофильными и сидерофильными элементами) в различных породах, обогащенных золотом и платиноидами, очень похожи.

Таким образом, длительно развивавшаяся Южно-Синегорская впадина представляет огромный интерес в плане поисков разновозрастных месторождений, в том числе крупных и суперкрупных по масштабам.

Методика и результаты работ

Для изучения связи рудных проявлений впадины с разрывной тектоникой были использованы цифровые модели рельефа 8ЯТМ03, обработанные по специальной методике модулем градиента с разными значениями масштабного параметра 1 [1, 9]. Модуль градиента является наиболее эффективным инструментом для выделения линейных

структур, так как в зонах разрывных нарушений почти всегда присутствуют пространственно вытянутые участки с близкими значениями градиентов. В результате получается изображение, готовое для дальнейшей обработки средствами линеаментного и текстурного анализа. Использование разных масштабных параметров 1 позволяет выделять как частные особенности, так и крупные тектонические блоки. Для выделения основных региональных структурных элементов расчеты проводились для заведомо большей, чем Южно-Синегорская впадина, территории.

По обработанным с разными масштабными параметрами снимкам с помощью программы "^пЪеББа [12] были проведены расчеты плотности элементарных линейных элементов и затем - линеаментов. Преимущества данного анализа - возможность выделения слабозаметных структур, границ и особенностей объектов.

Предварительные расчеты показали, что максимальной плотностью элементарных линейных элементов характеризуется Приханкайская низменность - этим элементам отвечают мелкие поверхностные структуры области, покрытой осадочным чехлом. Поэтому была проведена фильтрация коротких линейных элементов и уже после этого выполнены расчеты.

На основе карт линеаментов с разной степенью выраженности с использованием разных масштабных параметров обработки снимков, а также визуального дешифрирования были выделены наиболее устойчивые к преобразованиям линеаменты. Кроме того, создан отдельный векторный точечный слой известных месторождений и рудопроявлений Южно-Синегорской впадины. Вся информация - растровая (радарные снимки, результаты их обработки, карты линеаментов и плотности элементарных линейных элементов) и векторная (слои речной сети, основных разломов, месторождений и рудопроявлений) - была собрана в проект агс01б, что значительно повысило эффективность выявления и анализа закономерностей размещения рудных проявлений.

Интерпретация результатов

Совместный анализ слоя разломов, полученного по результатам расчетов лине-аментов, и слоя месторождений и рудопроявлений Южно-Синегорской впадины выявил, что практически все рудные объекты связаны с разломами и зонами их влияния (рис. 2). Подавляющее большинство месторождений и крупных рудопроявлений палеозойского возраста контролируется в основном субширотными и северо-восточными разломами. Кроме того, Синегорский урановорудный район четко оконтуривается ареалом аномальной плотности элементарных линейных элементов площадью около 1660 км2.

Урановые месторождения и рудопроявления в кайнозойских депрессиях располагаются в основном в зонах влияния разломов запад-северо-западного направления, и только часть из них (Озерная Падь и Осиновское) приурочена к разломам северо-восточного простирания.

Субширотный Яковлевский разлом ограничивает с севера ареал распространения урановой и редкометалльно-флюоритовой минерализации и контролирует Пограничное редкометалльно-флюоритовое месторождение, Каменное, Дубовое и Лысогорское урановые рудопроявления. К субширотному Монастырищенскому разлому на протяжении 80 км приурочены Ярославское и Вознесенское редкометалльно-флюоритовые, Синегорское урановое месторождения, урановые рудопроявления Смольное, Междуречное и Даубихезское.

Синегорский разлом уверенно прослеживается с бассейна р. Вассиановка на юге в бассейн р. Белая на севере. На протяжении 45 км он контролирует урановые рудопроявления Снегуровское, Орлиное, Междуречное и Лысогорское. Последние два рудопроявления располагаются в узлах пересечения Синегорского разлома, соответственно, с Монастыри-щенским и Яковлевским разломами.

131°40' 131°50' 132° 13240' 132°20' 132°30' 132°40' 132°50' 133' 133°10' 133°20' 133°30'

©а»б 1 авб  ------ 4 т-г ^ -сх> к -Ч'- .Ч

Рис. 2. Положение рудных месторождений и рудопроявлений Южно-Синегорской впадины относительно дешифрированных разрывных структур.

Названия пронумерованных месторождений и рудопроявлений см. на рис. 1. 1 - палеозойские урановые месторождения (а) и рудопроявления (б); 2 - урановые месторождения (а) и рудопроявления (б) в кайнозойском чехле; 3 - редкометалльно-флюоритовые месторождения; 4 - граница Синегорского ураново-рудного района; 5 - граница Южно-Синегорской впадины; 6 - основные разломы: I - Яковлевский, II - Монастырищенский, III - Синегорский, IV - Липовской, V - Вассиановский, VI - Осевой, VII - Глуховский, VIII - Илистый, IX - Широтный, X - Поперечный; 7 - выявленные по результатам расчетов линеаменты

Месторождение Феникс контролируется оперяющим Синегорский разлом нарушением, Липовское - Липовским, а перспективное рудопроявление Сатурн - Вассиановским северо-восточным разломами.

За пределами Синегорского урановорудного района к Илистому северо-восточному разлому приурочены урановые рудопроявления Блуждающее и горы Черная, к Осевому -Осевое, к Поперечному - уран-редкометалльное рудопроявление Поперечное.

К югу от Синегорского рудного района расположен блок треугольной формы, ограниченный с юга Широтным, с запада - Илистым, а с северо-востока северо-западным Глу -

ховским разломами. К этому блоку приурочен ареал аномальной плотности элементарных линейных элементов, по интенсивности сравнимый с Синегорским. Он выдвигается нами в качестве перспективного на поиски уранового оруденения, аналогичного Синегорским рудным объектам.

Выводы

Использование обработанных цифровых моделей рельефа для изучения связи рудных объектов с разломной тектоникой дает хорошие результаты. Применяемый математический аппарат позволяет построить несколько производных параметров, комплексным анализом которых выделяются наиболее достоверные тектонические нарушения.

Дешифрированием обработанных космических снимков по программе линеаментного анализа WinLessa и сравнением их с данными по металлогении района установлены связи месторождений и рудопроявлений Южно-Синегорской впадины преимущественно с субширотными и северо-восточными тектоническими нарушениями.

Выявлены основные разломы, контролирующие рудную минерализацию района, в ко -торых необходимо сосредоточить поиски новых рудных объектов.

Методика работ, изложенная в статье, должна найти широкое применение при метал-логенических исследованиях в других районах Дальнего Востока и за его пределами.

Авторы выражают благодарность О.В. Рыбасу за подготовку исходных материалов и О.М. Меньшиковой за помощь в оформлении статьи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гильманова Г.З., Рыбас О.В., Горошко М.В. Применение преобразованных цифровых моделей рельефа для геолого-структурного районирования крупных блоков земной коры // Тихоокеан. геология. 2011. № 6. С. 34-43.

2. Горошко М.В. Впадины и прогибы длительного развития на докембрийских массивах восточной части Центрально-Азиатского складчатого пояса и их металлогения // Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых: Материалы XXXVIII тектон. совещ. М.: Геос, 2005. Т.1. С. 167-171.

3. Горошко М.В. Металлогеническое районирование Ханкайского срединного массива // Тихоокеан. геология. 1987. № 6. С. 90-95.

4. Горошко М.В., Изосов Л. А. Особенности металлогении Южно-Синегорской впадины Ханкайского массива (Приморье) // Регион. проблемы. 2007. № 8. С. 63-70.

5. Горошко М.В. Рифейские депрессионные структуры древних платформ и массивов юго-востока России: геология и ураноносность: автореф. дис. ... д-ра геол.-минер. наук. Хабаровск, 2001. 47 с.

6. Горошко М.В. Структурные ограничения, история развития и тектоническое районирование Ханкайского срединного массива // Тихоокеан. геология. 1983. № 1. С. 20-29.

7. Горошко М.В., Чеканцев Н.К. Ураноносность Южно-Синегорского рудного района (Приморье) // Тихоокеан. геология. 2001. № 4. С. 19-30.

8. Изосов Л.А., Горошко М.В. Южно-Синегорская впадина Приморья: геологическое строение и развитие // Отеч. геология. 2006. № 3. С. 33-41.

9. Рыбас О.В., Гильманова Г.З. Применение теории масштабируемого пространства для выделения и анализа структур рельефа по радиолокационным данным // Исслед. Земли из космоса. 2011. № 6. С. 45-52.

10. Рязанцева М.Д., Шкурко Э.И. Флюорит Приморья. М.: Недра, 1992. 157 с.

11. Середин В.А. Au-PGE минерализация на территории Павловского буроугольного месторождения, Приморье // Геология руд. месторождений. 2004. Т. 46, № 1. С. 43-73.

12. Zlatopolsky A. Description of texture orientation in remote sensing data using computer program LESSA // Computers & Geosci. 1997. Vol. 23, N 1. P. 45-62.