Инновационные технологии поисково-оценочных работ для выявления промышленных месторождений цветных и благородных металлов в Казахстане

 

В настоящее время минерально-сырьевые ресурсы Казахстана являются ведущим звеном его экономики и в обозримом будущем не утратят своего значения. Все более актуальной становится проблема обеспечения надежной сырьевой базой горно-металлургического сектора республики – добывающих и перерабатывающих предприятий. Возможности для решения данной проблемы имеются. В Казахстане известны практически все геолого-промышленные типы месторождений металлов.

Напряженное состояние обеспеченности балансовых запасов с технологически благоприятными рудами (меди, свинца, цинка, марганца, никеля, титана алюминия, золота др.) диктует необходимость более глубокого изучения формирования и закономерностей размещения месторождений приоритетных полезных ископаемых Казахстана. Геологические работы по исследованию перспективных площадей локализации месторождений цветных и благородных металлов требуют выработки их научно обоснованных поисково-оценочных критериев и технологий.

Выработанные поисково-оценочные критерии и созданные геолого-генетические модели месторождений полезных ископаемых могут служить научной основой поисково-оценочных работ новых промышленных месторождений для создания надежной минерально-сырьевой базы различных металлов.

По [2] в последние десятилетия в геологии и в геологоразведочной практике активно развивалось геологическое, физико-геологическое, петрофизическое, геохимическое, физико- химическое, геолого-математическое, структурное моделирование рудоносных площадей и месторождений полезных ископаемых. Необходимость моделирования рудоносных площадей и месторождений полезных ископаемых определяется задачами создания обобщенных образов природных объектов для прогноза, поисков и разведки с целью повышения эффективности геологоразведочных работ на всех стадиях геологоразведочного процесса. Реальность создаваемых моделей и возможности их использования для научных и прикладных целей подтверждается обнаружением промышленно значимых скоплений полезных ископаемых на перспективных площадях, выделенных при прогнозировании на основе таких моделей типовых рудных полей и месторождений.

При прогнозе рудных месторождений исходными данными служит совокупность признаков – геологических, геохимических, геофизических, стратиграфических, магматических, минералогических и др.свидетельствующих о нахождении того или иного оруденения в данном месте, о его количестве и качестве.

Анализ материалов ГДП-200 за последние 15 лет (работы, проведенные на территории 52 планшетов масштаба 1: 200 000 по Центральному, Южному, Восточному и Западному Казахстану) показал, что месторождения и проявления меди, свинца, цинка, золота относятся к различным генетическим типам, локализуются в различных геотектонических условиях, поэтому характеристику общих поисковых критериев и признаков целесообразно представить по отдельным генетическим группам.

Нами разработана принципиально новая геодинамическая модель развития и становления геологического строения территории Казахстана [1]. Предлагаемая геодинамическая модель объясняет особенности локализации зон активной седиментации, интрузивного и эффузивного магматизма, метаморфизма геологических образований, офиолитовых зон и олистостромов, расположения продуктивных и перспективных металлогенических зон и участков с крупными и уникальными месторождениями полезных ископаемых (рис. 1).

Рис. 1. Расположение металлогенических зон с крупнейшими месторождениями полезных ископаемых

Такие структуры заложены еще в ранней стадии развития территории, а приобрели современный облик в виде Урало-Монгольского пояса в мезозое-кайнозое. В кайнозое заложены и линеаменты, местами рассекающие кольцевые зоны.

Нами проведены работы по изучению закрытых территорий для выявления перспективных на промышленные месторождения приоритетных металлов с использованием материалов космического зондирования Земли. Для этого выбран участок Северного Казахстана, перекрытый наносами мощностью более 40-50 м. В соответствии с поставленными задачами в целях дешифрирования космогеологических структур использовались мультиспектральные космические снимки Landsat ETM+ (7 каналов в видимой, ближней ИК и тепловой области спектра) и цифровая модель рельефа (данные SRTM - Shuttle radar topographic mission, февраль 2000 г.).

Научное руководство работами осуществлял директор центра дистанционных исследований и мониторинга окружающей среды Национального исследовательского Томского политехнического университета профессор, доктор геолого-минералогических наук Поцелуев А.А. [4, 5].

Площадь исследования в геологическом отношении довольно хорошо изучена и опоискована. Поэтому здесь можно рассчитывать, главным образом, на выявление скрытых рудных объектов (глубоко залегающих и перекрытых рыхлыми отложениями). Это требует применения новых технологий прогноза и поиска месторождений, которые позволяют на начальном этапе в короткие сроки при минимальных затратах средств значительно сократить размер перспективных площадей для постановки поисковых работ. Особенно это актуально для таких площадей, как отдельные участки Валерьяновской структурно-формационной зоны, характеризующиеся сложными природными условиями ведения работ – крайне низкая обнаженность, слабо расчлененный рельеф, значительные площади аллохтонных отложений, очень высокая агротехногенная «зашумленность» и широкое развитие гидрологических объектов.

При дешифрировании материалов дистанционного зондирования (ДЗ) составлена космоструктурная схема (рис. 2). По спектральным характеристикам выделены кисло-средние, основные и ультраосновные образования. Ультраосновные породы преимущественно располагаются в западной части площади и образуют цепочки небольших тел, вытянутых вдоль разломов северо-восточного простирания. С этими телами не установлено ни одной кольцевой структуры. В связи с выше изложенным, предполагается их протрузивный характер. Тела кисло-среднего состава располагаются в центральной и восточной частях площади. Размер тел небольшой и варьирует от первых до десятков км. По форме залегания они представляют собой штоки, по характеру внедрения – интрузии. Тела основного состава располагаются только в южной части площади. Представляют собой вытянутые до 5-6 км тела.

Рис. 2. Космоструктурная схема участка Северного Казахстана

При дешифрировании космических снимков, а особенно их инфракрасных и тепловых каналов, выделены погребенные палеодолины. По проявленности в материалах ДЗ палеодолины отчетливо разделяются на два типа: первый тип – достаточно широкие (600-3500 м) фрагментарно-лентообразные, читаются только в материалах космических съемок; второй тип – узкие (300-900 м), протяженные лентообразные читаются в материалах космических съемок и подчеркиваются сетью мелких озер. По характеру взаимоотношений установлено, что второй тип речных палеодолин сечет первый. На основе этого предлагается выделить две разновозрастные речные палеосистемы. Наиболее древние палеодолины первого типа можно предположительно отнести к эрозионно-карстовым, размывающим меловые и карбоновые отложения фундамента. По возрасту они наиболее близки ко времени формирования месторождений Шаймерден и Краснооктябрьское, положение которых контролируется одной из таких долин. Их можно рассматривать в качестве поискового критерия.

В результате выполненных исследований выявлено значительное количество различных структур (линейные, кольцевые), которые с одной стороны определяют особенности геологического строения площади, а с другой стороны могут быть использованы в качестве критериев оруденения (рудоконтролирующие и рудолокализующие факторы).

В качестве тектонического критерия оруденения необходимо учитывать все зоны и узлы их сопряжения вблизи интрузивных тел. Такие участки сопряжения могли служить проницаемыми структурами для рудоносных флюидов. Кроме этого разрывные нарушения определяли развитие эрозионно-карстовых процессов в породах палеозойского фундамента. Так, положение месторождения Шаймерден контролируется участком сопряжения субмеридиональных, северо- восточных и северо-западных структур.

На площади исследования кольцевые структуры характеризуются неравномерным развитием. Кольцевые структуры малого диаметра фиксируют положение интрузий средне- кислого состава и возможно связанного с ними скарново-магнетитового оруденения. Дуговые сегменты тектоногенных (депрессионных) кольцевых структур в центральной части площади контролируют положение месторождений Шаймерден и Краснооктябрьское. При этом, на Краснооктябрьском месторождении, как подчеркивается в работе (Месторождения горнорудного …, 2000), положение рудных тел в современном рельефе фиксируется в виде просадок и понижений.

В отложениях палеорусел возможно выявление погребенных россыпей золота, на что указывает наличие высоких концентраций металла (от 0,2-0,7 до 5 г/т) в залежи 6а Аятского месторождения и в подбокситовых «мусорных» глинах Восточно-Аятского месторождения (Глубинное строение …, 2002). Подобные россыпи в древних (погребенных) долинах известны в Житыгаринском районе Костанайской области (Россыпи золота …, 1999).

Данная площадь характеризуется весьма сложными с точки зрения проявленности прогнозно-поисковых критериев природными условиями ведения работ – крайне низкая обнаженность, слабо расчлененный рельеф, значительные площади аллохтонных отложений, очень высокая агротехногенная «зашумленность» и широкое развитие гидрологических объектов. Не смотря на это, всего отдешифрировано 84 линейных тектонических структур, 45 дуговых и кольцевых структур, 40 магматических тел, значительное число палеодолин общей протяженностью 228 км.

Основными рудоконтролирующими факторами являются:

- линейные структуры субмеридиональной, северо-западной (315°) и северо-восточной (от 30 до 60°) ориентировки. В качестве критериев оруденения необходимо учитывать все зоны, так как они, очевидно, контролировали развитие эндогенного оруденения в палеозое и определяли развитие эрозионно-карстовых процессов в породах палеозойского фундамента в более позднее время. Так, положение месторождения Шаймерден контролируется участком сопряжения всех типов структур – субмеридиональных, северо-восточных и северо-западных;

- кольцевые структуры малого диаметра фиксируют положение интрузий средне-кислого состава и связанного с ними скарново-магнетитового оруденения. Дуговые сегменты тектоногенных (депрессионных) кольцевых структур в центральной части площади контролируют положение месторождений цветных металлов Шаймерден и Краснооктябрьское;

  • погребенные палеодолины могут контролировать цинковое и бокситовое оруденение района, а аллювиальные отложения долин включать урановое оруденения инфильтрационного типа и россыпи золота. Палеодолины могут включать значительные ресурсы подземных вод как питьевого, так и технического назначения.

Использование материалов космических съемок (КС) здесь весьма актуально, в том числе на изученных и опоискованных наземными методами площадях, где можно рассчитывать, главным образом, на выявление скрытых и слабо проявленных рудных объектов (глубоко залегающих и/или перекрытых рыхлыми отложениями). Следовательно требуется применение инновационных технологий, которые позволяют на начальном этапе в короткие сроки при минимальных затратах средств значительно локализовать перспективные площади для постановки детальных поисковых и оценочных работ комплексом глубинных методов.

Очевидным преимуществом данных современных космических снимков (КС) являются:

  • объективность и метричность исходной информации;
  • обзорность, непрерывность и требуемая детальность;
  • естественная генерализация и повышенная глубинность;
  • высокая информативность, обусловленная получением данных в широком диапазоне спектра электромагнитного излучения;
  • возможность проведения исследований в труднодоступных районах, исследования трансграничных структур, находящихся на территории различных государств;
  • использование цифровых средств получения информации и обработка данных в среде геоинформационных систем;
  • высокая экспрессность, экологичность и относительно низкая стоимость.

Основными параметрами космической информации являются: пространственное разрешение, характеристика спектральных диапазонов, оперативность получения информации, требование к комплексности, обзорности, периодичность зондирования и др.

Традиционным является использование КС на начальном этапе геологических исследований в связи с необходимостью оперативного получения обзорной информации, позволяющей определить главные особенности геологического строения и локализовать участки, где будут применены другие менее оперативные и более дорогие методы (аэро- и наземные геофизические, геохимические и геологические исследования с комплексом тяжёлых горно- буровых работ). В настоящее время становится очевидным, что применение КС не ограничивается геологосъемочными и прогнозными работами мелкого и среднего масштаба. Их использование повышает эффективность исследований на всех без исключения этапах и стадиях, включая разведочные и эксплуатационные геологоразведочные работы.

Установлены закономерности размещения известных рудных районов и месторождений в участках сопряжения разноориентированных линеаментов с кольцевыми структурами, глубинной (мантийно-коровой) природы. Впервые показано блоковое строение некоторых районов. Выделены очаговые структуры, оказывающие закономерное влияние на размещение полезных ископаемых. На значительных площадях (до 2500 км2), перекрытых мощными аллохтонными отложениями, изучено геологическое строение фундамента и выявлены элементы рудоконтроля погребенных месторождений.

КС позволяют решать геологические задачи на всех без исключения этапах и стадиях геологоразведочных работ – от прогноза до разведки и освоения месторождений. При этом на каждой стадии работ в зависимости от масштаба и решаемых задач необходимо использовать свой наиболее информативный комплекс КС.

Использование материалов космических съемок в купе с геоинформационными технологиями на начальных этапах и в процессе выполнения минерагенических исследований и прогнозно-поисковых работ позволяет актуализировать архивную «бумажную» геологокартографическую информацию, существенно уточнить и получить новые данные об особенностях геологического и в том числе глубинного строения площадей, значительно локализовать рудоперспективные площади.

О том, что космоснимки являются источником информации о возможном присутствии крупных месторождений, высказана М.К. Сатпаевой [7]. Согласно современным представлениям, появление большой части месторождений-гигантов связано с плюмтектоникой. Космофотоматериалы показывают, что крупные месторождения медных руд Жезказган и Жаман- Айбат отчетливо проявляются на космоснимках, будучи приуроченными к кольцевым структурам диаметром 80-120 км, осложненным разломами и малыми кольцами. Наблюдаемые картины в большой мере соответствуют «типовой космоструктурной модели гигантского рудного объекта», подтверждая представления об их мантийно-плюмовой природе.

Анализ накопленного материала и данных наших исследований показывает, что месторождения Жезказганского рудного района являются эпигенетическими. Для формирования месторождений медистых песчаников района необходимо было три главнейшие условия: тектоническая активизация района в заключительный этап герцинского тектогенеза; наличие источников рудных растворов; благоприятный литологический состав рудовмещающих пород и их коллекторские свойства.

Жезказганский рудный район в составе Кенгирской зоны брахискладок находится между Улытауской и Сарысу-Тенизской тектоническими зонами. Происхождение брахискладок Кенгирской зоны связывается с раздроблением каледонского фундамента на блоки и отражением подвижек этих блоков в виде изгибов в верхнем структурном этаже. В восточной части Кенгирской зоны отчетливо проявились движения блоков широтной ориентировки, ограниченных широтными разрывами, протягивающимися сюда из Сарысу-Тенизской зоны. В построении структур Кенгирской зоны принимает участие герцинский складчатый комплекс. Нижний структурный этаж (фундамент) по геофизическим данным погружен на глубины порядка 3–4 км, а участками до 9 км. Небольшие его выходы на поверхность известны в ядрах некоторых наиболее крупных брахиантиклиналей.

Все региональные разломы рудного района рудоконтролирующие. На пересечении Жезказган-Таскоринского субмеридионального разлома с широтными разрывными зонами расположены месторождение Жаман-Айбат и рудопроявление Таскора. На пересечении Теректинского субширотного разлома с меридиональным Восточно-Улытауским находится Жезказганское месторождение. На пересечении северной ветви Теректинского разлома с Жезказган-Жиландинским поясом линейных складок (зона Восточно-Улытауского разлома) расположена Жиландинская группа (Сарыоба, Итауз и др.) месторождений.

В пределах Жезказганского месторождения, приуроченного к одноименной синклинали, в структуре первого порядка на основе богатого материала буровой разведки и практики горных работ выделяются структуры второго и более высоких порядков.

Структуры второго порядка представляют собой антиклинали (купола), синклинали (мульды) и блок-ступени, расположенные между ступенчатыми флексурными зонами.

Структуры второго порядка обычно ограничены и осложнены флексурами. В настоящее время в пределах месторождения установлено около 30 различных флексур, которые образованы по единому структурному плану и ориентированы в субмеридиональном направлении. К основным структурам второго порядка относятся (в направлении с запада на восток): Спасская мульда, Акшийский купол, Вторая и Первая блок-ступени, Покровский купол, Златоустовская мульда, Крестовский купол, Анненская мульда и Анненский купол.

Оживление глубинных разломов геосутуры между I-ым и II-ым кольцевыми структурами на участке Восточный Улытау-Карсакпай-Каратау приводило к расколу консолидированного фундамента района месторождения на отдельные структурные блоки и к их разноориентированным вертикальным подвижкам. Эти движения находили свои отражения в тектонической структуре рудоносной толщи месторождения. Современная складчатая структура рудного района является результатом завершающей стадии герцинского тектогенеза. Начало заложения блоковых подвижек и образования флексурных изгибов в рудоносной толще совпадает с седиментацией перекрывающих ее красноцветных терригенных и сероцветных карбонатных пород жиделисайской и кенгирской свит, что привело к резкому изменению мощности этих свит в различных структурных блоках более высоких порядков.

По изотопным данным модальный возраст галенитов месторождения составляет 275 млн лет, что также подтверждает возраст рудообразования, соответствующий ранней перми.

Рудные растворы, которые через трещины в фундаменте и флексурные зоны в рудоносной толще проникали в сероцветные песчаники с достаточными коллекторскими свойствами и химически активным карбонатным цементом. Начальная высокая пористость и сероцветная окраска песчаников-коллекторов обусловлены их формированием в проточной среде подводной части дельты палеореки. Пластичные глинистые породы рудоносной толщи служили в качестве флюидоупоров и обеспечили многоярусность орудениения. Наличие в составе руд месторождения таких элементов как рений и осмий указывает на принадлежность рудоносных растворов к веществу нижней мантии. Начальная высокая пористость и интенсивная тектоническая трещиноватость хрупких песчаников способствовали проникновению в них химически активных рудоносных флюидов. Растворы циркулировали по порам и трещинам, заполняли и залечивали их минеральными новообразованиями (рис. 4).

Рис. 4. Глубинная модель формирования Жезказганского месторождения по [3] с дополнениями

Изменчивость контуров и мощности рудных залежей, их латеральной и вертикальной минералогической зональности обусловлены составом и физико-химическими особенностями рудоносных растворов.

Таким образом подтверждается гипотеза академика К.И. Сатпаева о эпигенетическом генезисе Жезказганского месторождения [6].

ЛИТЕРАТУРА

  1. Байбатша А.Б. О новом взгляде на геологическое строение и геодинамическое развитие территории Казахстана//Изв. НАН РК, серия геол., 2008, № 2.− С. 66–74.
  2. Коробейников А.Ф. Моделирование рудоносных площадей и месторождений: учебное пособие. -
  3. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 185 с.
  4. Любецкая Л.Д., Урдабаев А.Т., Шабалина Л.В., Бикеев В.С. К вопросу о модели формирования Жезказганского месторождения медистых песчаников//Материалы МНПК «Сатпаевские чтения», Алматы, 2009. – С. 51–60.
  5. Поцелуев А.А., Ананьев Ю.С., Житков В.Г. Дистанционные методы геологических исследований, прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых: учебное пособие для вузов, Томск: Изд- во ТПУ, 2011. – 304 с.
  6. Поцелуев А.А., Ананьев Ю.С., Житков В.Г., Байбатша А.Б. Рудные районы Центральной Азии в материалах современных космических съемок//Материалы МК, посвященной 110-летию Г.Ц. Медоева «Проблемы и перспективы развития геологической науки и образования в Казахстане». Алматы, 2011.
  7. Сатпаев К.И. Собрание трудов, т. 3., Алматы: Ғылым, 1999.
  8. Сатпаева М.К. Медный пояс Жезказган-Айнак//Изв. НAH РК. Серия геологическая. 2005. № 6.− С. 15-31.

 

Год: 2011
Город: Алматы
loading...