Петрофизика золотосульфидного оруденения в углеродистых толщах на примере месторождения Чертово Корыто: Патомское нагорье тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат геолого-минералогических наук Соколов, Степан Витальевич

• Соколов, Степан Витальевич
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Соколов, Степан Витальевич

Введение.

Глава 1. Геодинамическое развитие и источники золота Байкало

Патомской металлогенической провинции.

Глава 2. Геологическое строение месторождения Чертово Корыто.

2.1. Стратиграфия.

2.2. Тектоника.

2.3. Характеристика руд и зональность метасоматического ореола.

Глава 3. Методика исследований.

Глава 4. Структура геофизических аномалий месторождения Чертово

Корыто.

4.1. Магнитное поле.

4.2. Естественное электрическое поле.

4.3. Радиогеохимические ореолы.

Глава 5. Природа геофизических аномалий месторождения Чертово

Корыто.

5.1. Характеристика петромагнитных образований.

5.2. Поляризационные свойства пород.

5.3. Распределение радиоактивных элементов в породах.

Глава 6. Петрофизическая зональность и геофизические признаки локализации месторождения Чертово Корыто.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Петрофизика золотосульфидного оруденения в углеродистых толщах на примере месторождения Чертово Корыто: Патомское нагорье»

Актуальность темы. Байкало-Патомская золотоносная провинция является одной из старейших в России. Эксплуатация её месторождений началась с середины XIX века и сосредоточилась, главным образом, на россыпях Бодайбинского рудного района, из которых на сегодняшний день добыто более 1500т благородного металла.

Открытие во второй половине прошлого столетия в центральной части рудного района уникального месторождения золота Сухой Лог, чьи запасы составляют 1500т, стало кульминацией работы нескольких поколений геологов, изучавших эту территорию.

В результате следования одному из принципов поисковой геологии «ищи руду возле руды» поблизости от Сухого Лога были обнаружены несколько менее крупных по запасам месторождений: Вернинское, Высочайшее, Невское, а так же ряд перспективных рудопроявлений. Таким образом, внимание исследователей сосредоточилось в одном районе, тогда как изученность других территорий с высокой потенциальной золотоносностью остаётся слабой. Примером тому служит Кевактинский рудный узел (северная часть Тонодского рудного района), где найдено крупное золоторудное месторождение Чертово Корыто с запасами более 100 тонн.

В Кевактинском рудном узле в 1973 - 1980 гг. проводился комплекс геологоразведочных работ. Он включал геофизические исследования, эффективность которых для картирования широко распространённых в регионе пологих рудовмещающих структур (как на месторождении Чертово Корыто) была признана низкой. Нами предпринята попытка определить поисково-разведочные возможности геофизических методов в условиях Кевактинского рудного узла путём построения (на примере месторождения Чертово Корыто) физико-геологической модели золотого оруденения в пологих тектонических структурах.

Цель работы. На основе детальных петрофизических исследований месторождения Чертово Корыто выявить геофизические признаки локализации золотого оруденения в пологих тектонических структурах и определить поисково-разведочные возможности геофизических методов для повышения эффективности геологоразведочных работ.

Основные задачи исследований.

1. Изучить физические свойства пород и природу аномалий магнитного, естественного электрического и радиогеохимического полей месторождения Чертово Корыто;

2. Исследовать и сопоставить пространственное распределение петрофизических комплексов и золота в пределах рудовмещающего метасоматического ореола месторождения;

3. Создать физико-геологическую модель месторождения;

4. Выявить геофизические признаки локализации месторождения и определить поисково-разведочные возможности геофизических методов.

Фактический материал и методика исследований. Геофизический облик месторождения Чертово Корыто и его района рассмотрен на основе материалов, полученных в ходе проведения магнитной (АТ) и гамма-спектрометрической съёмки в масштабе 1:10 ООО. Дополнительно использовались результаты магниторазведки (А2) и измерения естественных электрических полей предшествующих этапов. Геологическая интерпретация аномалий физических полей проводилась на основе детальных исследований магнитных, поляризационных, радиогеохимических и плотностных свойств пород. Все физические свойства пород месторождения изучались на керне разведочных скважин. В общей сложности изучено 33 скважины по 4 буровым линиям. Сделано более 14500 измерений магнитной восприимчивости (х), послуживших основой для построения четырёх петромагнитных разрезов. Исследованы магнитная анизотропия, палеомагнитные характеристики, зависимость направления остаточной намагниченности от распределения сульфидной минерализации, электродные потенциалы, плотностные свойства пород, проведён нейтронно-активационный анализ. Все исследования выполнялись в соответствии с регламентирующими их инструкциями и методиками.

Личный вклад автора. Состоял в сборе, обработке и систематизации ранее полученного фактического материала, в проведении специальных полевых геофизических исследований и лабораторном изучении физических свойств пород месторождения Чертово Корыто.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. В распределении пирротина и золота проявлена отчётливая зональность: интервалы с промышленным содержанием золота полностью локализуются в пределах ореола пирротинизации, но обособляются от участков с максимальными концентрациями сульфида.

2. В породах месторождения Чертово Корыто проявлена магнитная анизотропия, связанная с доминирующим направлением длинных осей кристаллов пирротина во вкрапленниках, прожилках и микропрожилках.

3. В рудовмещающем метасоматическом ореоле месторождения Чертово Корыто по поляризационным, магнитным, радиогеохимическим и плотностным свойствам выделяются три петрофизических комплекса. Их пространственное положение выражает петрофизическую зональность месторождения, в которой рудное тело занимает закономерную позицию среди пород с максимальным значением калий-ториевого отношения.

4. Аномальный петрофизический облик рудовмещающего метасоматического ореола месторождения Чертово Корыто позволяет проследить общий размах оруденения и выделить наиболее продуктивные интервалы в магнитном, естественном электрическом и радиогеохимическом полях.

Научная новизна.

1. Впервые на примере месторождения Чертово Корыто создана физикогеологическая модель золотого оруденения, локализованного в пологой тектонической структуре;

2. Установлен петрофизический контроль продуктивной минерализации золоторудного месторождения Чертово Корыто;

3. Определены геофизические признаки локализации месторождения Чертово Корыто, относящегося к одному из наиболее важных промышленных типов месторождений золота, и комплекс геофизических методов для поисков и разведки аналогичных рудных объектов.

Достоверность полученных результатов обеспечена детальностью исследования физических свойств пород и полей месторождения Чертово Корыто и проверкой геологической интерпретации полученных данных путём численного моделирования геофизических аномалий.

Практическая значимость. Интерпретация геофизических аномалий путём детального изучения физических свойств пород месторождения Чертово Корыто позволила определить возможности геофизических методов, показать их высокую эффективность для обнаружения золотого оруденения в пологих тектонических структурах. Впервые для Кевактинского рудного узла обоснована целесообразность использования магниторазведки, электроразведки методом естественного электрического поля и гамма-спектрометрии при геологоразведочных работах на рудное золото.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований обсуждались на всероссийской конференции-конкурсе «Лучший выпускник России» (г.Санкт-Петербург, 2008г.), международной конференции «Пятые научные чтения Ю.П. Булашевича» при Институте геофизики УрО РАН (Екатеринбург, 2009), «XI Уральской молодёжной научной школе по геофизике» при Институте геофизики УрО РАН (г. Екатеринбург, 2010), «V Сибирской международной конференции молодых учёных по наукам о Земле» при ИГМ/ИНГГ СО РАН (г. Новосибирск, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Геофизические методы при изучении недр» (г. Томск, 2011). По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе две статьи в ведущих рецензируемых журналах (Записки горного института, Т. 181, 2009, Отечественная геология, №4, 2010).

Работа выполнена на кафедре геофизики Томского политехнического университета под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора, заведующего кафедрой геофизики Л .Я. Ерофеева, которого автор благодарит за всестороннюю помощь и поддержку при выполнении работы.

Автор признателен доцентам кафедры геофизики ТПУ В.П. Меркулову, Е.В. Гусеву, Г.Г. Номоконовой за методическую помощь в проведении исследований и участие в обсуждении их результатов.

Автор искренне благодарит доцента кафедры геофизики ТПУ Ю.В. Колмакова за неоценимую помощь на каждом этапе исследований, рекомендации и замечания при обсуждении работы, которые способствовали её улучшению.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Содержит 22 рисунка, 5 таблиц и список использованных источников из 58 наименований. Общий объём диссертации - 86 страниц.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Соколов, Степан Витальевич

Заключение

В результате проведённых исследований создана физико-геологическая модель месторождения Чертово Корыто, элементы которой представлены на рисунках 16, 21, 22. В модели визуализировано проявление петрофизических комплексов в аномалиях физических полей. Таким образом показываются поисково-разведочные возможности геофизических методов, которые следует охарактеризовать дополнительно в силу их высокой практической значимости.

Возможность картирования по магнитному полю структурных элементов месторождения, возникших в результате его длительного, многоэтапного тектонического развития, ставит магниторазведку в разряд высокоэффективных поисковых методов. При этом в поле Ы, лучше отображаются крутопадающие, а в поле АТ - пологозалегающие нарушения, поэтому для поисков и разведки аналогичных рудных объектов наиболее информативными представляются компонентные измерения магнитного поля.

Месторождение сопровождают интенсивные отрицательные аномалии ЕП субмеридианальной ориентировки, отвечающие зонам развития поляризующихся углеродистых метасоматитов. Вероятно, за счёт контакта зоны развития рудной минерализации с поляризующимися углеродистыми метасоматитами, происходит появление слабых положительных аномалий ЕП на фоне интенсивных отрицательных. Такая структура ЕП - аномалий является отличительной чертой месторождения. Возможность выделения в аномалиях ЕП зон развития углеродистых метасоматитов и руд позволяет утверждать, что проведение электроразведки методом ЕП будет способствовать выделению золоторудных объектов, аналогичных месторождению Чертово Корыто.

Метасоматические преобразования пород месторождения сопровождались привносом радиоактивных элементов, поэтому минерализованная зона отчётливо проявляется аномальными содержаниями калия, урана и тория. За счёт различий в геохимии радиоактивных элементов произошло их перераспределение, выразившееся появлением максимальных значений калий-ториевого отношения в зоне локализации промышленных руд. Из сказанного следует, что гамма-спектрометрия представляет собой высоко информативный метод, позволяющий оценить как общий размах оруденения, так и выделить наиболее продуктивные его участки.

Таким образом, магниторазведку, электроразведку методом естественного поля и гамма-спектрометрию целесообразно включать в комплекс геологоразведочных работ при дальнейшем изучении Кевактинского рудного узла.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Соколов, Степан Витальевич, 2011 год

1. Александров В.К. Надвиговые и шарьяжные структуры Прибайкалья. -Новосибирск: Наука, 1990.

2. Арбузов С.И., Рихванов Л.П. Геохимия радиоактивных элементов: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 300 с.

3. Арифулов Ч.Х. Золотоносность черносланцевых толщ и обстановки формирования рудных тел // Руды и металлы. 2010. №1. - С. 10-21.

4. Безер А.Р. Магнито-геологическая модель Центрального рудного поля и его перспективы на золотое оруденение (Кузнецкий Алатау) // Автореф. дис. . канд. геол.-минер, наук. -Томск, 1993.

5. Буланов В.А., Сизых Н.В. Прогнозная гамма-спектрометрическая оценка перспективности золоторудных месторождений // Геология, поиски и разведка месторождений рудных полезных ископаемых. В. 26. Иркутск: изд-во ИГТУ. - 2003. - С. 34-46.

6. Булгатов А.Н., Гордиенко И.В. Террейны Байкальской горной области и размещение в их пределах месторождений золота // Геология руд. месторождений. 1999. - Т. 41. № 3. - С. 230-240.

7. Буряк В.А. Формирование золотого оруденения в углеродсодержащих толщах // Известия АН СССР. Сер. геол. 1987. - № 12. - С. 94-105.

8. Буряк В.А., Бакулин Ю.И. Металлогения золота. Владивосток: Дальнаука, 1998.-403 с.

9. Вавилин JI.H., Воробьёв В.П., Ефимов A.B., Зеленецкий Д.С., Матвеев A.B., Филимонов В.В. Аэрогамма-спектрометрия в геологии. Ленинград: Недра, 1982.-271 с.

10. Дэвис Дж.С. Статистический анализ данных в геологии. Кн. 1. -М.: Недра, 1990.

11. Евсеева Л.С., Перельман А.И. Геохимия урана в зоне гипергенеза. М.: Госатомиздат, 1962. 239 с.

12. Ермолаев Н.П., Созинов H.A., Котина Р.П., Пашкова Е.А., Горячкин Н.И. Механизмы концентрирования благородных металлов в терригенно-углеродистых отложениях. Москва: Научный мир, 1999. 124 с.

13. Ерофеев Л.Я., Номоконова Г.Г, Орехов А.Н. О петрофизической основе геофизической разведки золоторудных месторождений // Материалымеждународной геофизической конференции «Геофизика XXI века -прорыв в будущее». М.: ГЕРС, 2003. - С. 203-208.

14. Ерофеев Л.Я., Вахромеев Г.С., Зинченко B.C., Номоконова Г.Г. Физика горных пород: учебник / под ред. Л.Я. Ерофеева. ТПУ. 2-е издание. -Томск: Изд-во ТПУ, 2009. - 520 с.

15. Жмодик С.М. Геохимия радиоактивных элементов в процессе выветривания карбонатитов, кислых и щелочных пород. Новосибирск: Наука, 1984. - 165 с.

16. Зоненшайн JI. П., Кузьмин М. И., Натапов JI. М. Тектоника литосферных плит территории СССР: в 2 кн. Кн. 1. М.: Недра, 1990. - 328 с.

17. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР: в 2 кн. Кн. 2. М.: Недра, 1990. - 336 с.

18. Иванов А.И., Лифшиц В.И., Перевалов О.В. и др. Докембрий Патомского нагорья. М.: Недра, 1995. - 352 с.

19. Иванов А.И. Основные черты геологического строения и золотоносность Бодайбинского рудного района // Руды и металлы. 2008. - № 3. - С. 43-61.

20. Иванов А.И. Рифейско-палеозойское рудообразование в Байкало-Патомской золоторудной провинции // Разведка и охрана недр. 2009. - № 12.-С. 3-10.

21. Колмаков Ю.В. Физико-геологическая модель Партизанского золоторудного узла // Геология и полезные ископаемые Красноярского края. КНИИГГиМС, 1999. - С. 321-325.

22. Коробейников А.Ф., Номоконова Г.Г., Ерофеев Л.Я. Закономерности проявления золотого оруденения в геолого-геохимических и физических полях контактовых ореолов гранитоидных интрузий // Геология рудных месторождений. 1987. - Т. 29. № 2. - С. 58-70.

23. Корольков А.Т. Геодинамика золоторудных районов юга Восточной Сибири. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного университета, 2007.-251 с.

24. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В., Спиридонов А.И., Немеров В.К., Иванов А.И., Митрофанов Г. Л. Геодинамические условия формированиязолоторудных месторождений Бодайбинского неопротерозойского прогиба // Доклады РАН. 2006. - Т. 407. № 6. - С. 793-797.

25. Кучеренко И.В., Гаврилов Р.Ю., Мартыненко В.Г., Верхозин A.B. Новые данные о фемофильной специализации золотоносных березитов // Известия Томского политехнического университета. 2009. - Т. 315. № 1. -С. 26-29.

26. Линд Э.Н., Бакшт Ф.Б. Петрофизические исследования в КНИИГиМС // Геология и полезные ископаемые Центральной Сибири. Красноярск, КНИИГиМС, 1997. С. 319-420.

27. Лишневский Э.Н., Дистлер В.В. Глубинное строение земной коры района золото-платинового месторождения Сухой Лог по геолого-геофизическим данным (Восточная Сибирь, Россия) // Геология рудных месторождений. -2004.-Т. 46. № 1.-С. 88-104.

28. Лобанов М.П. О генезисе продуктивных «углистых» сланцев Ленского золотоносного района. Доклады академии наук. 2004. - Т.394. №3. - С. 360-363.

29. Логачев A.A., Захаров В.П. Магниторазведка. Ленинград: Недра, 1979.

30. Мозголин Ю.А. Физические поля, природа аномалий и перспективы Саралинского рудного поля (Кузнецкий Алатау) /У Автореф. дис. . канд. геол.-минер, наук. -Томск, 1983.

31. Наумов Г.Б. Комплексная модель миграции радиоактивных элементов. В кн.: Поведение радиоактивных элементов в геологических процессах. М.: Недра, 1978.-С. 4-11.

32. Наумов Г.Б. Миграция урана в гидротермальных растворах // Геология рудных месторождений. 1998. - Т. 40. №4. - С. 307-325.

33. Новиков Г.В., Егоров В.К., Соколов Ю.А. Пирротины: (кристаллическая и магнитная структура, фазовые превращения). М.: Наука, 1988. - 184 с.

34. Номоконова Г.Г. Физико-геологические условия локализации месторождений золота в углеродистых сланцах // Геология и полезные ископаемые Красноярского края. КНИИГГиМС, 1999. - С. 165-174.

35. Рундквист И.К., Бобров В.А., Смирнова Т.Н., Смирнов М.Ю., Данилова М.Ю., Ащеулов A.A. Этапы формирования Бодайбинского золоторудного района // Геология рудных месторождений. 1992. - Т. 34. № 6. - С. 3-15.

36. Рысс Ю.С. Геоэлектрохимические методы разведки. JL: Недра, 1983. -255 с.

37. Свешников Г.Б. Электрохимические процессы на сульфидных месторождениях. Д.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1967. - 159 с.

38. Семенов A.C. Электроразведка методом естественного электрического поля. Л.: Недра, 1974. - 388 с.

39. Сейфуллин P.C. Эффективность поиска и разведки рудных месторождений. Львов, Изд-во ЛГУ, 1983. - 144 с.

40. Смелов A.A. О связи физических свойств горных пород с процессами околорудного изменения // Вопросы рудной геофизики в Казахстане. -1968.-№2.-С. 194-199.

41. Смыслов A.A. Уран и торий в земной коре. Л.: Недра, 1974. - 231 с.

42. Солодов A.A., Миронова Г.Г. О повышении эффективности геофизических методов при поисках золото-сульфидных месторождений в сложных геологических условиях // Геология и металлогения Дарасунского золоторудного поля. Чита, 1971. - С. 30-37.

43. Страхова Т.М. К проблеме образования Байкальской складчатой области // Режимы формирования Центрально-Азиатского складчатого пояса. М. 2001.-С. 307-329.

44. Титаева Н.А. Геохимия природных радиоактивных рядов распада. М.: ГЕОС, 2005. - 226 с.

45. Фомичев В.И. Особенности строения и локализации оруденения золото-платинового гиганта Сухой Лог с позиции тектонофациального анализа // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2006. № 4. С. 126-136.

46. Храмов А.Н., Шолпо А.Е. Палеомагнетизм. Ленинград: Недра, 1967. -252 с.

47. Шарафутдинов В.М., Хасанов И.М., Михалицына Т.Н. Петрофизическая зональность Наталкинского рудного поля // Тихоокеанская геология. -2008.-Т. 27. №5.-С. 89-103.

48. Diren N.G., Pfeiffer К.М., Schmidt Ph.W. Strong remanent magnetization in pirrhotite: A structurally controlled example from the Paleoproterozoic Tanami orogenic gold province, northern Australia // Precambrian Research. 2008. -Vol. 165.-P. 96-106.

49. El-Sadek Mohamed A. Radiospectrometric and magnetic signatures of a gold mine in Egypt // Journal of Applied Geophysics. 2009. - Vol. 67. - P. 34^-3.

50. Schwarz, E.J. Magnetic properties of pyrrhotite and their use in applied geology and geophysics // Geological Survey of Canada Paper. 1975. - Vol. 74-59. - P. 1-24.