Картирование и прогноз оруденения в складчатых областях на основе грави-геоморфологических данных Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2009

УДК 550.831.016:551.24(470.5)

Геология

Картирование и прогноз оруденения в складчатых областях на основе грави-геоморфологических данных

Вып. 11 (37)

М.С. Чадаева, В.А. Г ершанокь, И.В. Г еника, Р.Г. Ибламиновь

аГорный институт УрО РАН, 614007, Пермь, ул. Сибирская, 78а. E-mail: ivg@mi-perm.ru ЬПермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15. E-mail: mineral@psu.ru

На основе связи процессов лито- и рудогенеза с древними поверхностями выравнивания, отождествляемыми с поверхностями палеогеоида, прогнозируется наличие формаций горных пород и руд. Задача решается путем совместного анализа гравиметрических и геоморфологических данных. Рассмотрены примеры для эндогенного и экзогенного оруденения. Ключевые слова: картирование; геоморфология; гравиразведка; градиент; изостазия; геоид; поверхность выравнивания; прогноз оруденения.

Территория Уральской металлогениче-ской провинции с позиции поисков месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых в пределах Пермского края требует детального изучения [2, 4]. Прежде всего, представляет интерес обнаружение месторождений цветных, редких и благородных металлов, а также неметаллических полезных ископаемых, связанных с разнообразными по составу и физическим свойствам горными породами. Прогноз и поиски месторождений руд такого типа и сопровождающих их россыпей, приуроченных к тектономагматиче-ским комплексам пород, а также картирование пород предусматривают совместное изучение геологического и орографического строения территорий [1]. Для комплексного решения задачи рекомендуется использовать в качестве базиса параметризации данные гравиразведки и геоморфологии [4]. В основу здесь положена концепция ярусно-мозаичного осуществления изостатической компенсации горной области, согласно которой существует несколько уровней компенсации [3].

Изостатические процессы, с одной стороны, и тектонические движения - с другой, объясняются изменениями плотности вещества в верхней части земной коры в результате плутонической и вулканической магматической деятельности и других явлений. Именно в процессе формирования и изменения физи-

ко-геологического состояния земной коры основное значение имеют сила тяжести и сила гидростатического давления, представляющие взаимосвязанную систему изостатических сил. Изучение их соотношения и обеспечивает грави-орогенический прогноз оруденения.

В рассматриваемой концепции важнейшими геоморфологическими реперами цикличности развития являются поверхности выравнивания, формировавшиеся в условиях компенсации масс. Эти поверхности относят к уровенным поверхностям, т. е. к палеоповерхностям геоида. Они отражают определенные геодинамические обстановки и условия формирования различного типа горных пород. Именно с поверхностью геоида связывают важнейшие термобарические условия (порядка 400 - 100° С на глубине 400 - 500 м), необходимые для образования постмагматическо-го оруденения. Так, гидротермально-метасо-матические процессы максимально интенсивны вблизи поверхности геоида.

Положение древних поверхностей выравнивания имеет большое значение для поисков экзогенного оруденения и для оценки перспектив эндогенной рудоносности [1]. Таким образом, обнаружение путем реконструкции в современном рельефе участков земной коры, находящихся в состоянии изостазии, является актуальным.

© Чадаев М.С., Гершанок В.А., Геник И.В., Ибламинов Р.Г., 2009

122

На рис. 1 приведена схема, объясняющая связь оруденения с поверхностью геоида [1]: гипсометрическая кривая современного рельефа (рис. 1.1) и положение гранитного массива

(рис. 1. II). Как видно, зоны наиболее активного экзогенного и эндогенного рудообразо-ваний и литогенеза приурочены в основном к уровню палеоморя.

Рис. 1. Связь оруденения с поверхностью геоида (I) и вертикальный диапазон развития оруденения по отношению к кровле батолита (II): до 0,3 км — стратиформные Ее, Си, РЬ, Бп, Ах и др.; до 1 км — Аи—Аg, Си, РЬ, 2п, Бп—2п—РЬ, Аи—Мо, Си—Мо и др.; до 2 км — Бп—Ш, Ш—Мо, Аи—Ш, Аи— Ах и др.; до 4 км — Аи; до 7—8 км — редкоземельные карбонатиты (по Д.В. Рундквисту и другим, с упрощениями). Высоты: Набс- от уровня моря, Н - от земной поверхности.

1 — поверхность геоида; 2 — фронт гранитообразования; 3 — вертикальный диапазон развития оруденения; 4 — удаленность от кровли криптобатолита, 5 — гипсографическая кривая, поверхность экзогенного рудообразования; 6 — зона наиболее активного эндогенного рудообразования; 7 — зона наиболее активного экзогенного рудообразования (по данным И.К.Волчанской,

Е.Н. Сапожниковой [1])

Учитывая трудности выявления и изучения дорудных древних поверхностей выравнивания, точнее сохранившихся их фрагментов в современном рельефе, предлагается использовать отношение величин нормированных аномалий силы тяжести Д и высот Н пунктов на земной поверхности. Для детальной съемки целесообразно использовать поле горизонтальных градиентов силы тяжести и поле горизонтальных градиентов высот. Градиенты силы тяжести не содержат регионального фона в виде линейной составляющей и за счет высокочастотной составляющей сигнала имеют более высокую разрешающую способность по горизонтали, большую чувствительность к форме аномального объекта. В свою очередь, градиенты поля высот отображают структурные формы (тектонику) и литолого-петрофизические комплексы пород.

Для устойчивого определения градиентов из гравиметрических пунктов формируют [5]

треугольные полигоны с координатами х, у . Вычисление горизонтальных градиентов силы тяжести ^ и V производят по формулам

10

V¡x =

А£і,2 - ^3,1

У 2

Уз

■Уі

■Уі

10

у« =

хп

х^-х.

Л?1,2

- ^1,3

где

1*3

У 2 ' Уъ

(1)

(2)

(3)

1

1

Затем вычисляют полные горизонтальные градиенты |С| по формуле

М= КІ ■ <4>

При определении градиента высот вместо А используют Н и не учитывают переводной коэффициент 10.

Результат вычислений относят к точке пересечения медиан треугольного полигона. По нормированным по максимуму значениям модулей полного горизонтального градиента и высот находят соотношение двух анализируемых полей.

Отношение связи, равное единице, логично считать параметром выравнивания, имея в

виду его приближение к параметру изостати-ческого равновесия пород. Именно данное отношение градиентов следует учитывать при очерчивании на карте контуров блоков горных пород, с которыми предположительно связано оруденение.

Опытные построения были выполнены для территории Велсовской площади (рис. 2), которая расположена в юго-западной части Верхнепечорско-Кутимского антиклинория Центрально-Уральского поднятия (первый участок). На карте изолиний отношений модулей полных горизонтальных градиентов силы тяжести к градиентам высот выделено семь аномалий разной интенсивности, оконтуренных изолинией (показана утолщенной) со значением «1».

10 -1 Ф -2

-3

О -4

0

1.5

_]______

3.0 км

Рис. 2. Карта поля отношения модулей горизонтальных градиентов силы тяжести и высот земной поверхности: 1 - изолинии отношения модулей градиентов; 2 - аномалии отношения модулей градиентов, их номера; 3 - контур массива гранитов; 4 - тела габбро-амфиболитов

Аномалия I (на северо-западе) и западная часть сложной аномалии II отражают положение Чувальского рудного поля Чувальско-Кутимского рудного района. Поле характеризуется проявлениями мангансидерит-гематит-магнетитовой с пиритом рудной формации, приуроченной к породам карбонатно-терригенно-вулканогенной формации среднего ордовика-нижнего силура. Восточная часть аномалии II совпадает с полем распространения мраморизованных пород карбостромово-переходносланцевой формации рифея.

Аномалии III (на северо-востоке) и IV (на востоке) приурочены к Велсовскому рудному полю, в котором преобладает оруднение скарновой молибденит-шеелитовой формации, генетически связанное с одноименным гранитным массивом. Причем аномалия III фиксирует положение Велсовского гранитного массива, ее наиболее интенсивные значения тяготеют к северо-западному контакту гранитоидов, где расположены участки скар-нирования с проявлениями молибденита и шеелита. Аномалия IV располагается в юговосточном экзоконтакте Велсовского массива, - по-видимому, она отражает наличие роговиков и габброидов.

Изометричная аномалия V (в центральной части площади) совпадает с телом габброам-фиболитов, содержащим Юбрышкинское малое месторождение титаномагнетитов.

Аномалии VI (на востоке) и VII (на юге) фиксируют магнетитовые сланцы велсовской свиты.

Второй участок для эксперимента был выбран в пределах Западно-Уральской внешней зоны складчатости. Минерагенически он соответствует Староуткинскому району Язь-винско-Чусовского пояса Западно-Уральской области. Здесь распространены горные породы терригенно-рифогенной угленосной формации, включающей два продуктивных фаци-альных комплекса: пашийский терригенный (Б2р8), соответствующий пашийской свите живетского яруса, и визейский терригенный угленосный (С1у), соответствующий нижне-визейскому подъярусу и косьвинскому горизонту. Пашийский комплекс продуктивен в отношении осадочных залежей бокситов и красных железняков, а визейский - углей, бурых железняков и сидеритов.

Выполненные построения (рис. 3) показали, что повышенными значениями отношения аномалий силы тяжести и высот фиксируются площади распространения карбонатных пород среднего девона и нижней перми, окружающие продуктивные комплексы. Тогда как сами продуктивные терригенные породы па-шийского и визейского комплексов характеризуются пониженными и близкими между собой значениями.

Рис. 3. Карта поля отношения величин аномалий силы тяжести и высот земной поверхности: 1 - изолинии отношения; 2 - карбонатные породы среднего девона и нижней перми; 3 - продуктивные терригенные породы пашийского и визейского комплексов

Выводы. Совместный анализ гравиметрических и структурно-геоморфологических данных на основе изучения физикогеологического состояния среды позволяет решать задачу поисков рудоносных формаций, а также картирования петрофизически разнородных толщ. Работы в этом направлении целесообразно расширить. Для более детального картирования структурных форм необходима гравиметрическая съемка масштаба 1:50000 - 1:25000 и крупнее (в зависимости от поставленных задач). Высоты рельефа, как известно, определяются в процессе гравимет-

Библиографический список

1. Волчанская И.К., Сапожникова Е.Н. Анализ рельефа при поисках месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1990. 159 с.

2. Ибламинов Р.Г., Лебедев Г.В., Сунцев А.С. Историческая минерагения руд черных металлов Западного склона Северного и Среднего Урала // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении / Перм. ун-т. Пермь, 2002. С. 200 - 210.

рической съемки (свойство совмещенности), что существенно облегчает решение задачи. Опытные работы целесообразно поставить в горной части Пермского края на территории Горнозаводского и Красновишерского районов, где имеются многочисленные проявления руд цветных и благородных металлов. Для оценки работоспособности метода в условиях равнинного рельефа следует рекомендовать территорию северо-западной части края, как перспективную на обнаружение кимберлитов и залежей нефти.

3. Моисеенко Ф. С. О множественности изоста-тических уровней в земной коре и мантии // Вестник Ленингр. ун-та. 1979. № 6. С. 5 - 13.

4. Чадаев М.С., Гершанок В.А., Геник И.В., Ибламинов Р.Г. Прогноз оруденения на основе данных гравиразведки и геоморфологии // Материалы регион. науч.-практ. конф. «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» / Перм. унт. Пермь, 2009. С. 208 - 212.

5. Чадаев М.С., Новоселицкий В.М., Маргулис А.С. Методические рекомендации по применению векторной градиентной съемки с гравиметрами / КамНИИКИГС, Пермь, 1991. 37 с.

Mapping and prognosis of mineralisation in folded regions on the base of gravimetric and géomorphologie data

M.C. Thadaeva, V.A. Gerchanokb, I.V. Genika, R.G. Iblaminovb

aMining Institute UrO RAN, 614007, Perm, Siberian st., 78a. E-mail: ivg@mi-perm.ru b The Perm State University, 614990, Perm, Bukirev st., 15. E-mail: mineral@psu.ru

On the basis of connection between processes of lito- and ore genes with ancient plantain surface the existence of formation of rocks and ores is predicted. The problem may be decided due to analysis of gravimetric and geomorphologic data. The examples for endogenous and exogenous mineralization are given.

Key words: mapping; geomorphology; gravimetric; gradient; isostasy; geoid; leveling surface; prognosis of mineralization.

Рецензент - доктор физико-математических наук А.С. Долгаль