Рудоносность Калужской железорудной области в свете магнитных исследований. Основные типы физико-геологических моделей области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат геолого-минералогических наук Иванов, Андрей Александрович

• Иванов, Андрей Александрович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Иванов, Андрей Александрович

Введение

Глава 1. Геолого-геофизическая характеристика района исследований

Геолого-геофизическая изученность

Геологический очерк

Петрофизическая характеристика пород

Геомагнитные поля области

Глава 2. Геотектоническое районирование

Калужской железорудной области

Юго-западный Калужский район

Северо-Калужский район

Восточно-Калужский район

Глава 3. Иерархический ряд физико-геологических моделей объектов области. Поисковые критерии и поисковые признаки

Прогнозная модель земной коры

Калужской железорудной области (КЖО)

Прогнозная ФГМ Калужского железорудного района (КЖР) 40 Прогнозная ФГМ железорудного узла грабен-синкпинального типа Калужского рудного района

Физико-геологическая модель объектов трогоподобного типа

Прогнозная модель железорудной синклинали

Физико-геологическая модель железорудного месторождения

Поисковые критерии и поисковые признаки

Глава 4. Железорудные объекты области

Результаты интерпретации площадных гравимагнитных съемок

Результаты маршрутных магнитных работ

Глава 5. Методика геофизических исследований железорудных объектов области

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рудоносность Калужской железорудной области в свете магнитных исследований. Основные типы физико-геологических моделей области»

Курская магнитная аномалия (КМА) отнесена к уникальным месторождениям железных руд (к уникальным принято относить месторождения железа с запасами более 2 млрд. тонн при среднем содержании 40 %). Площадь бассейна КМА составляет 120 тыс. км2. К нему принято относить четыре железорудных района: Белгородский, Ново-Оскольский, Старо-Оскольский и Курско-Орловский (Григорьев В.М., 1996 г.). Бассейн вытянут в северо-западном направлении на расстояние около 250 км (от г. Белгорода до г. Орла). Самым северным железорудным районом является Курско-Орловский, поэтому принято замыкать бассейн примерно на широте г. Орла.

Исследуемый Калужский район, магнитные аномалии которого были подвергнуты изучению силами Московского государственного геологоразведочного университета в 1999-2002 году (Бродовой В.В., Новиков П.В., Иванов А.А. и др.) в тесном сотрудничестве с преподавателями МГУ, является северным флангом КМА, и таким образом продолжает ее железорудный бассейн на северо-северо-запад на расстояние более чем на 150 км. Это указывает на возможность существенного наращивания ресурсов железных руд в пределах КМА не менее чем в 1,5 раза.

Перспективы бассейна КМА на железо в старых его контурах оцениваются (прогнозные и разведанные запасы) в 850 млрд. т. до глубины 750 м., богатых железных руд до глубины 1200 м-80 млрд. т. Это при средних содержаниях железа в магнетитовых кварцитах 32-36 %, в богатых мартитовых и железнослюдково-мартитовых рудах 64-69 % при низких содержаниях вредных примесей (серы и фосфора - несколько сотых долей процента). Исходя из потенциальных ресурсов нового Калужского железорудного района эти запасы можно существенно увеличить. Однако нужно учесть, что благодаря значительной закрытости района (мощность платформенного чехла более 500 м), при разведке месторождений района потребуется применение преимущественно подземного способа отработки. Опыт подобной отработки имеется в КМА на Коробковском руднике. По мере отработки месторождений на малых глубинах в обозримом будущем станет вопрос о расширении подобного опыта и вовлечении в разведку рудных залежей на глубинах до 750-1000 м.

Целью работы является наращивание перспектив КМА на север, уточнение геолого-структурной позиции нового рудного района и прогноз размещения железорудных объектов района, создание прогнозных физико-геологических моделей железорудной области, железорудного района, железорудного узла, определение основных поисковых признаков и критериев создание комплекса геофизических работ рекогносцировочно-поисковой стадии.

Достижение этой цели потребовало решения следующих основных задач:

- выявление физико-геологических признаков, определяющих позицию рудной области в глубинном строении севера Воронежского кристаллического массива и переходной зоны к Московской синеклизе;

- выделение физико-геологических признаков, характеризующих непосредственно глубинную структуру области, позволяющих распознать ее среди других структур;

- выделение физико-геологических признаков, характеризующих особенности строения области, позволяющих локализовать в ее пределах, другие составные элементы иерархического ряда с позиции системного подхода;

- определение места в комплексе поисковых геофизических работ рекогносцировочно-поисковой подстадии, уточнение ее состава и порядка проведения работ.

Все месторождения КМА и большинство проявлений полезных ископаемых локализованы в синклинорных зонах. В них распространены все выделяемые в провинции геологические формации, что обусловило разнообразие ^ формационных типов оруденения - месторождения железистых кварцитов генетически связаны с железисто-кремнисто-сланцевой формацией Коробковской свиты и локализованы преимущественно в Михайловской, Тим-Ястребовской и Белгородской грабен-синклиналях [19, 44, 40]. В рассматриваемом железорудном районе (Калужском) это Сухиничско-Барятинская (или Северо-Калужская) грабен-синклиналь и трогоподобные структуры. Рудоносными являются грабен-синклиналь - основная рудоносная структура Калужского рудного узла и трогоподобный авлакоген - Юго-западный рудный узел Калужского района [11, 13].

Особенностью грабен-синклинальных структур являются ограниченность их контуров линейными зонами тектонического характера, относительно крутым ф падением их крыльев, проявлением сбросов-взбросов.

Трогоподобные авлакогены - структуры линейного характера - рудоносные структуры 2-го типа. Характерной их особенностью является приуроченность к линейным линиаментам, имеющим определенное простирание (северовосточное), прослеживаемым на расстоянии в многие десятки и в первые сотни км.

Основной целью работы является создание иерархического ряда физико-геологических моделей рудной провинции. Моделирование позволяет оценить возможность каждого геофизического метода, создать рациональный комплекс геофизических методов, обосновать методику проведения работ, обработку и интерпретацию материалов; определить основные поисковые признаки и критерии.

Физико-геологический ряд Калужской железорудной области представляется в следующем виде: рудоносная область, рудный район, рудный узел (поле), рудное месторождение.

Также целью работы является создание комплекса геофизических исследований рекогносцировочно-поисковой стадии. Который выглядит следующим образом: аэромагнитные работы масштаба 1:25 ООО; аэрогравиразведочные работы масштаба 1:50 ООО, включение рекогносцировочно-поисковых гравимагнитных маршрутов с шагом 50 м, постановка электроразведочных работ методами ЗСБ и 43 для уточнения структурных условий в аномальных зонах и проведение отдельных сейсмических интерпретационных профилей; наземное изучение аномальных магнитных зон магнитной масштаба 1:5000 и гравиметрической съемкой масштаба 1:10 000 на этапе детальных поисков; бурение проверочных поисковых скважин с комплексом каротажа (ПС, КС, МСК, ГК, АК) и скважинной геофизики (ТСМ, РВП и МЭК) для изучения разреза скважин и околоскважинного пространства.

При выполнении диссертационной работы в основу были положены результаты магнитных исследований по региональным маршрутам (1999-2002 г.г.), выполненным силами преподавателей и студентов МГГРУ с участием автора. Неоценимую помощь и участие в организации этих работ оказали преподаватели МГУ.

Вспомогательными данными являлись материалы геологических работ масштаба 1:200 000, гравитационных и магнитных съемок масштаба 1:200 000, часть аэромагнитной съемки масштаба 1:50 000, результаты маршрутных магнитных работ, проведенных силами МГГРУ с МГУ, электроразведочных работ МТЗ, проведенных МГУ, материалы изучения физических свойств горных пород, опубликованные работы и т.п., материалы интерпретации и решения прямых задач грави- и магниторазведки.

Защищаемые положения в работе выглядят следующим образом:

1. Исследование и анализ геомагнитного поля к северу от КМА, выделение высокоинтенсивных магнитных аномалий, определенных размеров, морфологии структуры, позволяет выделить новую железорудную область - Калужскую, и выделить в ее пределах три рудных района: Юго-западный Калужский, СевероКалужский (наиболее перспективный на железное оруденение) и Северовосточный Калужский, продолжающие КМА на север более чем на 100 км и тяготеющие к зоне сочленения Воронежского кристаллического массива и Московской синеклизы.

2. Северо-Калужский рудный район включает железорудные узлы трех типов - грабен-синклинальный (Барятинско-Сухиничский), ограниченный линейными зонами тектонического характера; троговый (Дятьково-Жиздринско-Людиновский), приуроченный к линеаментам северо-восточного простирания; синклинально-горловиннный (Ульяновский), являющийся перемычкой (горловиной) соединяющий район с северной оконечностью КМА.

3. Железорудные узлы включают серию высокоинтенсивных аномалий, отождествляемых с прогнозируемыми рудными полями и месторождениями:

- Световским, Барятинским, Мосальским, Заугорским и др. - Барятино-Сухиничский узел.

- Дятьковским, Людиновским - Дятьково-Жиздринско-Людиновский узел

- Южно-Сухиничским и Ульяновским - Ульяновский узел.

К их основным характеристикам относятся интенсивность от 10 тыс. до 2030 тыс. нТл, сложная морфология, "двугорбость" - как признак повышенной перспективности за счет присутствия, наряду с магнетитовыми кварцитами, богатых окисленных руд мартитового состава, а также присутствие гравитационных аномалий интенсивностью до 6-8 мГл.

4. Совершенствование методики геофизических поисков района намечено следующим путем:

1) включения в стадию поисковых работ наземных рекогносцировочно-поисковых магниторазведочных работ для установления рудной природы магнитых аномалий выявленных аэросъемкой, их предварительной оценки, изучения геологических условий их размещения;

2) комплексирования магнитной съемки с наземными гравиметрическими маршрутами для подтверждения рудной природы аномалий, электрическим зондированием ЗСБ и 43, сейсморазведки для уточнения структурных условий района, с бурением проверочных поисковых скважин с комплексом каротажа (ПС, КС, МСК, ГК, АК) и скважинной геофизики (ТСМ, РВП и МЭК) для изучения разреза скважин и околоскважинного пространства. Новизна работы заключается в том, что по результатам работ МГГРУ (под руководством Бродового В.В., Иванова А.А.) и участием сотрудников МГУ и МГГРУ, а также студентов МГГРУ, выявлена новая железорудная область -Калужская, являющаяся северным флангом (фрагментом) Курской магнитной аномалии, в составе трех железорудных районов: Северного Калужского, Северовосточного Калужского и Юго-западного Калужского. Рудная область КМА этими работами прослежена на север от ее северного фланга на расстояние около 150 км. Определены типы железорудных узлов: грабен-синклинальный, троговый и синклинально-горловинный.

Для Калужской рудоносной области разработан иерархический ряд физико-геологических моделей рудных объектов различного класса. Определены основные поисковые признаки. Предложены комплекс и методика геофизических работ, основные элементы интерпретации материалов для данного района.

Теоретическая и практическая ценность работы заключается в следующих положениях:

1. В разряд рудоперспекгивных отнесена территория севернее границ КМА. Таким образом существенно увеличен железорудный бассейн КМА.

2. Уточнена методологическая схема стадии поисковых работ, включающих аэромагнитные съемки масштаба 1:25000, наземные рекогносцировочно-поисковые работы, наземные детализационные работы методами магниторазведки и гравиразведки. Возможно включение в комплекс электроразведочных работ: ЗСБ - для изучения малых глубин, 43 - для изучения кристаллического основания. Этот комплекс предшествует детальным поискам месторождений.

3. По итогам работ получены новые результаты, уточняющие основные черты геолого-геофизического строения исследуемого района, намечена переходная зона от структур Воронежского массива к Московской синекпизе, установлено ступенеобразное погружение кристаллического основания массива в направлении синекпизы. Выявлены рудоносные грабен-синкпинали, троги и "горловина".

4. Составлены физико-геологические модели основных железорудных объектов района по выделенным типам объектов - грабен-синклинального, трогоподобного, синклинально-горловинного и классам объектов - районы, рудные узлы (поля), месторождения.

5. Определены основные поисковые признаки рудоносности объектов: высокая интенсивность аномалий (от 10 ООО до 30 ООО нТл), сложная морфология аномалий над магнетито-мартитовыми рудами, двугорбость рудоносных аномалий, сопряжение высокоинтенсивных магнитных аномалий с положительными гравитационными аномалиями (4-8 мГл), приуроченность аномалий к трещинно-тектоническим структурам.

6. Разработан комплекс рекогносцировочно-поисковых работ для Калужского железорудного района, включающий высокоточную маршрутную магниторазведку с шагом 50 м, маршрутную гравиразведку с шагом 100-200 м и электрозондирование 43 и ЗСБ с шагом 200 м.

Основные положения диссертации представлялись на научных конференциях «Новые идеи в науках о Земле», «Молодые наукам о Земле», проходившие в МГГРУ, на международном семинаре им. Успенского проходившем в Перми. Результаты работ были опубликованы в отчетах по проекту «Интеграция» при поддержке Мин Образования России, в 9 печатных работах.

Заключение диссертации по теме «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых», Иванов, Андрей Александрович

В заключение можно привести основные выводы по проведенным исследованиям:

- по результатам работ МГГРУ (под руководством Бродового В.В., Иванова А.А.) и участием сотрудников МГУ и МГГРУ выявлена новая железорудная область - Калужская, являющаяся северным флангом (фрагментом) Курской магнитной аномалии,

- в составе области выделены три рудных района: Юго-западный Калужский, Северо-Калужский и Северо-восточный калужский,

- рудная область КМА этими работами прослежена на север от ее северного фланга на расстояние около 150 км,

- определены типы железорудных узлов: грабен-синкпинальный, троговый и синклинально-горловинный.

- для Калужской рудоносной области разработан иерархический ряд физико-геологических моделей рудных объектов различного класса,

- определены основные поисковые признаки и критерии,

- разработан комплекс и методика геофизических работ,

- предложены основные элементы интерпретации материалов для данного района.

Во время работы над диссертацией автор постоянно получал ценные советы, поддержку и помощь в работе от научного руководителя профессора, д.г.-м.н. В.В. Бродового. Большую помощь в организации, проведении магниторазведочных работ оказали сотрудники МГУ, в лице А.Г. Яковлева, В.А. Куликова, Н.Л. Шустова и др. Отдельная благодарность проф. Ю.И. Блоху, П.С. Бабаянцу за предоставленные материалы, за помощь в проведении интерпретации гравимагнитных съемок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Иванов, Андрей Александрович, 2005 год

1. Афанасьев А.С. и!др. Связь структур ВКМ с глубинным строением земной коры, ВГУ. 1977 г.

2. Афанасьев Н.С. Петрофизика и геологическое строние докембрия Воронежского кристаллического массива // Петрофизические исследования на щитах иплатформах. -Апатиты, -1985. -С. 34-42.

3. Афанасьев. Н.С. К вопросу петрофизической классификации кристаллических горных -пород (на примере ВКМ). Вестник Воронежского университета. Геология 2001. Вып. 12.

4. Афанасьев Н.С., Кривцов И.И. Петрофизика, эволюция и металлогения земной коры и верхов мантии Воронежского кристаллического массива (ВКМ). // Вестн. Воронеж, ун-та. Геология. 2002. № 1.

5. Благонадежин Б.И. Некоторые проблемы геологии докембрия и металлогении ВКМ. ВГУ.

6. Бродовой В.В, Новиков П.В., Новые данные магнитных исследований о строении и рудоносности Калужского региона. Известия вузов. Геология и разведка, №5.

7. Бродовой В.В., Булатов Б.С., Новиков П.В., Иванов А.А. Новые железорудные объекты в Северо-Калужском районе по результатам магнитных исследований. Изв. вузов. Геология и разведка. 2001. № 4.

8. Бродовой В.В., Новиков П.В., Иванов А.А. Новые магнитные данные о рудоносности Северо-Калужского района. Тезисы докладов V Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». Том 2. М.: МГГРУ, 2001.

9. Бродовой В.В., Новиков П.В., Иванов А.А. Строение и рудоносность СевероКалужского рудного узла в свете новых данных магнитных исследований. Геофизика. М.: 2002. № 5.

10. Бродовой В.В., Иванов А.А. Рудоносность Калужского железорудного района. Тезисы докладов VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». Том 2. М.: МГГРУ, 2003.

11. Бродовой В.В., Иванов А.А. Физико-геологические модели рудных объектов Калужской рудоносной области. Геофизика. М.: 2004. № 6.

12. Бродовой В.В., Иванов А.А. Магнитные исследования при изучении геологического строения и перспектив Северо-Калужского железорудного узла. Изв. вузов. Геология и разведка. 2005. № 2.

13. Бродовой В. В. Геофизические исследования в рудных провинциях. Москва «Недра», 1984 г.

14. Быков И.Н., Канцеров В.А. Полезные ископаемые вулканогенных и вулканогенноосадсчных пород II Полезные ископаемые Воронежской антеклизы. -Воронеж, 1989. С. 100-117.

15. Голивкин Н.И., Кононов Н.Д., Орлов В.П. и др. Железные руды КМА (под редакцией Орлова В.П., Шевырева И.А., Соколова Н.А.).- М., 2001.

16. Демченко Б.М., Кононов Н.Д. Актуальные задачи изучения геологии и рудоносности Воронежского кристаллического массива. Москва. 1984.

17. Дубянский А.И., Груздев В.Н. Некоторые аспекты строения земной коры Воронежского кристаллического массива по данным глубинных сейсмических и электромагнитных исследований. Известия ВУЗов, серия «Геология и разведка», № 5, 1996 г.

18. Дубянский А.И., Силкин К.Ю. Региональные скоростные модели ВКМ. Вестн. Воронеж, ун-та. Геология. 2003. № 2.

19. Егоров А.С. «Отчет о результатах геологических исследований толщи железистых кварцитов КМА в 1951г.»

20. Красовицкая Р.С. «Отчет по обобщению определений физических свойств горных пород кристаллического фундамента КМА.» 1962г.

21. Крестин Е.М. Докембрий КМА и основные закономерности его развития // Изв. вузов. Геол. и разведка. -1980. -№ 3. -С.3-18.

22. Крутиховская З.А., Пашкевич И.К. Региональные магнитные аномалии как источник информации о глубинной структуре коры. // Геофиз. журнал. 1979 г., Т 46, С 301-316.

23. Надежка Л.И., Афанасьев Н.С., Дубянский А.И. Гравитационная модель коры и верхней мантии Воронежского кристаллического массива // Гравитационная модель коры и верхней мантии Земли. -Киев, 1979. -С. 161-168.

24. Новоселицкий В.М. К теории определения изменения плотности в горизонтальном пласте по аномалиям силы тяжести // Известия АН СССР. Физика Земли. 1965. № 5. с. 25-32.

25. Тарков А.П., Базула И.П. Сейсмический разрез по профилю Губкин-Новохоперск. ВГУ. 1977 г.

26. Тарков А.П. Глубинное строение Воронежского кристаллического массива по геофизическим данным. -М.,1974. -170

27. Тарков А.П., Чамо С.С. Глубинное строение литосферы в районе Воронежского кристаллического массива // Докл. советских геологов на XXIV сессии МГК. Проблема 8. М., 1972. - С. 149.

28. Чернышов Н.М., Кравченко Н.В. Некоторые особенности циркона из основных и ультраосновных пород никеленосных интрузий юго-восточной части ВКМ (Воронежского кристаллического массива) // Минералогия и минерал, кристаллография. -Свердловск, 1971. -С.90-94.

29. Чернышева М.Н. Багдасарова В.В. Типы габброидов Подколодновского рудного поля в связи с оценкой его никеленосности. Вестник Воронежского университета. Геология 2002. Вып. 1.

30. Чернышов Н.М. Докембрийские интрузивные комплексы основных и ультраосновных пород Воронежского кристаллического массива и общие черты их рудоносности // Изв. АН СССР. Сер.геол. 1972. - № 4. -С. 35-47.

31. Чернышов Н.М. Типы никеленосных интрузий и медно-никелевого оруденения Воронежского массива // Сов. геология. -1986. № 12.- С. 42-54.

32. Щеголев И.Н. Железорудные формации докембрия Курской магнитной аномалии и Украинского щита // Геол. журн,- 1981.- Т.41, №5. -С.41-49.

33. Щеголев И.Н. Железорудные месторождения докембрия и методы их изучения. -М., 1985. -196 с."

34. Железорудная база России. Ред. Орлов В.П., 1998 г.

35. Магнитные аномалии Смоленской и Орловской областей // Сборник статей, Смоленск, 1938.

36. Петрофизика. Справочник в трех книгах / Под ред. Н.Б. Дортман. М., 1992.

37. Рудные месторождения СССР. Том 1. Недра. Москва 1974 г.

38. Справочник геофизика. Физические свойства горных пород. -Т.1. -М., 1981. -636 с.