CC BY
113
283 с.
7. Определитель бактерий Берджи / Под ред. Хоулта Дж., Крига Н., Снита П. и др. - М.: Мир, 1997. - Т. 2. - 800 с.
8. Сергеева Э.И., Ходаковский И.Л. Физико-химические условия образования самородного мышьяка в гидротермальных месторождениях // Геохимия. - 1969. - № 7. - С. 846-859.
9. Смирнов С.С. Зоны окисления сульфидных месторождений. - М.: Изд-во АН СССР, 1951. - 335 с.
10. Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1985. - 294 с.
11. Чупарина Е.В. Разработка методических основ недеструктивного рентге-нофлюоресцентного анализа растительных материалов /Автореф. дис. канд. гео.-минералог. наук. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2004. - 19 с.
12. Giere R., Sidenko N.V., Lazareva E.V. The role secondary minerals in controlling the mineralization of arsenic and metals from high sulfide waters (Berikul gold mine,
Siberia) // Applied Geochemistry. - 2003. -18. - Р. 1347 - 1358.
13. Hollibaugh J.T., Carin S., Gurihyck H., et al. Arsenic speciation in Mono Lake, California: response to seasonal stratification an anoxia // Geochim. et Cosmochim. Acta. -2005. - vol. 69. - N 8. -?. 1925-1937.
14. Kuznetsova A. I., Chumakova N.L. Determination of the difficult elements Ag, B, Ge, Mo, Sn, Tl and W in geochemical reference samples and silicate rocks of GeoTP proficiency tasting series by DS arc atomic emission spectrometry // Geostandards Newsletter. - 2002. - vol. 26. - N 3. - Р. 307-312.
15. Pokrovski G. S., Kara S., Roux J. Stability and solubility of arsenopyrite in crustal fluids // Geochim. et Cosmochim. Acta. - 2002. - v.66. - N 13. - Р. 2361-2378.
16. Rubinos D.A., Arias M., Dias-Fierros F. Barral M.T. Speciation of adsorbed arsenic (V) on red mud using a sequential extraction procedure // Mineral Magazine. -2005. - vol. 69. - N5. - Р. 591-600.
Институт геохимии СО РАН, Лимнологический институт СО РАН Рецензент М.С. Учитель
УДК 553.04:553.81
А.С. Барышев, К.Н. Егоров, Д.А. Кошкарев
ЛОКАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ И ПОИСКИ КОРЕННЫХ месторождений АЛМАЗОВ НА ЮГЕ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Показано, что локальный прогноз коренных источников алмазов включает следующие последовательно проводимые операции: анализ информационной базы, изучение эталонных объектов (полей, районов), создание геолого-генетической модели (ГГМ), выявление рудоконтролирующих факторов (на основе ГГМ), установление закономерностей размещения месторождений, формирование физико-геологической модели (ФГМ) и обоснование прогнозных критериев (геологических, геофизических), комплексную обработку собранной критериальной базы и конечные прогнозные построения. По совокупности глубинных данных и критериев оконтурены субпровинции: Присаянская, Ангаро-Тунгусская, Байкитская. В пределах субпровинций выделены алмазоносные минерагенические зоны: Присаянская, Удино-Тунгусская, Ангаро-Вилюйская, Лено-Тунгусская. На основе сформированной многопараметровой ФГМ выделены перспективные площади, адекватные кимберлитовому (лам-проитовому) полю. Изложены основные элементы методики и технологии алмазопоисковых работ в геологических условиях юга Сибирской платформы. Главное требование к качеству шлихо-минералогического опробования - отбор проб только из приплотиковой части рыхлых отложений. Основной путь повышения эффективности поисков - логически выстроенная последовательность
проведения шлихо-минералогического опробования и работ по определению геологической природы локальных магнитных аномалий, предварительно классифицированных на группы по степени перспективности.
Локальный прогноз и поиски коренных месторождений алмазов кимберлито-вого и лампроитового типов осуществляются комплексом методов и на основе принятия определенной генетической концепции. При этом вся методология исследований базируется на системном подходе и положении о тесной взаимосвязи глубинных и приповерхностных геологических процессов.
Принятая геолого-генетическая модель образования алмазоносных пород исходит из существования алмазоносной мантии, преимущественно древнего (архейского) возраста алмазов, возникновения геодинамических обстановок для проявления кимберлитового и лампроитового магматизма, близости механизмов образования кимберлитовых и лампроитовых тел, длительности и дискретности процесса кристаллизации алмазов [6, 15].
Общий алгоритм прогноза включал следующие последовательно проводимые операции:
• анализ информационной базы;
• изучение эталонных объектов (районов, полей);
• создание геолого-генетической модели (ГГМ);
• выявление рудоконтролирующих факторов (на основе ГГМ);
• установление закономерностей размещения кимберлитовых (лампроитовых) полей;
• формирование физико-геологической модели (ФГМ) и обоснование прогнозных критериев (геологических, геофизических, геохимических);
• комплексная обработка собранной критериальной базы и конечные прогнозные построения.
Информационная база для выполнения прогнозных построений включает весь комплекс первичных и сводных геологических, геофизических и геохимических фактографических данных.
Геологические материалы включают: государственные геологические карты масштаба 1:200 000, 1:50 000;
• сводные геологические, тектонические и неотектонические карты масштаба 1:500 000, 1:1 000 000, 1:1 500 000;
• данные глубокого, картировочного и поискового бурения;
• результаты крупнообъемного, мелкообъемного, укрупненного и рядового шлихового опробования на алмазы и минералы-спутники алмазов (МСА);
• микрозондовые анализы химических составов и морфологическое описание МСА.
Геофизический информационный блок включает данные:
• аэромагнитной съемки масштаба 1:1 000 000 (высота съемки Ь=400 м),
• аэромагнитной съемки масштаба 1:200 000 (высота съемки Ь=200 м),
• аэрогеофизической съемки масштаба 1:25 000, 1:50 000 (Ь=100 м),
• гравиметрической съемки масштаба 1:1 000000, 1:500 000, 1:200 000, 1:100 000,
• метода теллурических токов и глубинных электромагнитных зондирований,
• глубинных сейсмических зондирований и площадной сейсморазведки МОВ ОГТ.
Информационная база обязательно включает данные по глубинному строению на трех уровнях: астеносферы, поверхности Мохоровичича и фундамента платформы. Это вытекает из того, что термодинамические и геохимические условия образования и сохранности природных алмазов имеют место при Р более 40 кбар и Т 1200-1450° на глубине более 120 км.
В качестве эталонных объектов рассматривались в основном кимберлитовые поля Мало-Ботуобинского, Среднемархин-ского и Далдыно-Алакитского районов Якутской алмазоносной субпровинции (рис. 1) и отдельные поля Архангельской субпровинции Восточно-Европейской
платформы [16].
Материальными элементами ГГМ являются: верхняя мантия, литосфера, земная кора, зоны повышенной проницаемости литосферы (корово-мантийные и коровые разломы), мантийные диапиры и связанные с ними инъективные структуры, флюидно-магматическая колонна, трубочные и дайковые тела алмазоносных пород. Функционирование кимберлитообразую-щей системы осуществляется в геологическом пространстве, охватывающем верхнюю мантию, консолидированную земную кору и осадочный чехол. Следовательно, необходимо искать связь пространственного расположения алмазоносных кимберлитов и лампроитов со структурами фундамента, земной коры и верхней мантии.
Рудоконтролирующими факторами образования кимберлитов (лампроитов) являются: магматический, структурно-тектонический и динамический, которые пространственно взаимосвязаны.
Определяющим является собственно магматический фактор как проявление ще-лочно-ультраосновных пород, в том числе кимберлитов (лампроитов). Пространственная и временная сопряженность базальтового, щелочно-базальтоидного, ультра-базитового, карбонатитового и кимберли-тового магматизма выявлена практически во всех алмазоносных районах центральных и краевых частей древних платформ. В мировой практике известны два промышленных типа ювелирного алмазного сырья:
• кимберлитовый (эруптивные брекчии с ксенолитами ультраосновного и эк-логитового парагенезиса);
• лампроитовый (ультракалиевые ультраосновные вулканиты с теми же па-рагенезисами алмазосодержащих ксенолитов) [11].
В настоящее время алмазоносные породы (кимберлиты, лампроиты) выявлены во всех главных древних геотектонических структурах: архейских кратонах, пе-рикратонных областях и протерозойских мобильных поясах. Это, вероятнее всего, свидетельствует о том, что базовым крите-
рием для оценки перспективности территорий на алмазы является не столько возраст геоструктур, сколько обязательное наличие (на этой территории) мощной (свыше 120 км) и холодной (по теплопото-ку) литосферы, которая по своим реологическим свойствам (хрупкости) благоприятствует проникновению разрывов до глубин расположения области стабильности алмаза [4]. Наличие корово-мантийных зон разломов является необходимым условием для проявления кимберлитового (лампрои-тового) магматизма. Во всех известных моделях положение кимберлитовых зон, районов, полей и кустов связывается с зонами глубинных разломов. Эта связь реально наблюдается во всех известных алмазоносных провинциях мира. Однако несоизмеримость линейной протяженности зон глубинных разломов (многие сотни км) и дискретность расположения в них кимберлитовых полей на порядок меньших размеров свидетельствует о том, что важен также динамический фактор.
Динамический фактор выражается в конвективном перемещении вещества мантии, поле градиентов давления в литосфере, зонах сжатия и растяжения земной коры.
Закономерность размещения кимбер-литовых (лампроитовых) полей до сих пор окончательно не установлена. Пространственно те или иные связи алмазоносных объектов (кимберлитовых полей, районов, зон, субпровинций) наблюдаются с чрезвычайно широким спектром разноранго-вых и разновозрастных тектонических структур: кратонами, подвижными поясами, авлакогенами, линейными зонами тектонической активизации, зонами сочленения антеклиз и синеклиз, грабенами, зонами глубинных разломов [9, 11]. Структурная позиция алмазоносных объектов так или иначе рассматривается на фоне всего разнообразия тектонических структур, хотя предпочтительно искать связи с тектоническими структурами, возникшими одновременно или непосредственно перед внедрением кимберлитов.
Рис. 1. Расположение алмазоносных минерагенических зон и прогнозируемых площадей на
юге Сибирской платформы:
1 - современная граница распространения чехла платформы; 2 - Саяно-Байкальская полициклическая складчатая область; 3 - границы архейских кратонов Сибирской платформы: Бирюсинско-Ангаро-Оленекский (БАОК), Байкитский (БК); 4 - контуры алмазоносных субпровинций: Якутской (Я), Ангаро-Тунгусской (АТ), Присаянской (П), Байкитской (Б); 5 - алмазоносные минерагенические зоны: Присаянская (П), Удино-Тунгусская (УТ), Ангаро-Вилюйская (АВ), Ленно-Тунгусская (ЛТ), Ви-люйско-Мархинская (ВМ); 6 - кимберлитовые и лампроитовые поля: Мирнинское (1) кимберлитовое среднепалеозойское, Чадобецкое (2) и Тайгино-Тарыдакское (3) кимберлитовые мезозойские, Инга-шинское (4) лампроитовое верхнепротерозойское; 7 - ультраосновные интрузии и карбонатиты Бе-лозиминского комплекса венда; 8 - прогнозируемые перспективные площади, адекватные кимберли-товому или лампроитовому полю: Ингашетская (1), Тангуй-Удинская (2), Андочинская (3), Чукшин-ская (4), Бирюсинско-Чунская (5); Мурская (6), Магдонская (7), Илимская (8), Тубинская (9), Тушам-ская (10), Верхнекатангская (11), Чангильская (12), Икская (13), Немуйская (14), Алтыбская (15), Ереминская (16), Верхне-Чонская (17), Верхне-Кочемская (18), Нижне-Кочемская (19), Верхне-Апкинская (20), Нижнее-Апкинская (21), Тарыдакская (22), Шушукская (23), Хушмуканская (24); 9-11 - интегрированные контуры площадей развития геологических образований платформенного чехла, сложенных отложениями рифея - нижнего палеозоя (9), девона и карбона (10), перми и мезо-кайнозоя (11)
В настоящее время подавляющее число исследователей принимает глобально выдержанную закономерность связи коренных источников алмазов с архейскими кратонами древних платформ, в которых мощность литосферы превышает 120130 км. На Сибирской платформе наиболее крупной кратонной областью является Би-рюсинско-Ангаро-Оленекская, простирающаяся более чем на 2000 км. Ширина области изменяется от 150 до 400 км (см. рис. 1). К этому кратону пространственно приурочены все выявленные кимберлитовые поля Якутской алмазоносной субпровинции. Байкитский кратон имеет более изо-метричную форму, несколько расширяясь к Енисейскому кряжу. Чадобецкое ким-
берлитовое поле находится в южной части кратона.
Физико-геологическая модель кимберлитового поля
Создание многопараметровых моделей объектов прогноза и поисков является главным условием существенного повышения достоверности среднемасштабного и локального прогнозов и обоснования эффективных прогнозно-поисковых комплексов применительно к отдельным районам. Модели выступают как средство исследования реально существующих объектов, позволяют определить форму обособления, пространственное положение, интегральный вещественный состав, связи и отношение геологических тел (рис. 2).
мэ
20
40
60
80
100
120
2
4
6 V
10 20 30405060
2 -4
6
Земная кора
Т Н км
Уг = 8,2-8,9 (перидотиты)
Литосфера
Рис.2. Физико-геологическая модель кимберлитового поля:
1 - корово-мантийные разломы; 2 - кимберлитовые тела (См: р = пОмм, о = п-кг/м3, V = п-км/с)
0
С другой стороны, модель рассматривается как основа синтеза и интеграции сложного и неоднородного по информативности и глубине проработки эмпирического материала. В наиболее общем случае модели объекта прогноза и поисков описываются комплексом элементов, характеризующих различные части кимберлито-контролирующей системы [3, 6, 11, 16].
Из геолого-генетической модели ал-мазо- и кимберлитообразования (концепции) вытекают некоторые определенные следствия, которые в материальном виде составляют элемент ФГМ кимберлитового поля. Кимберлитовые поля, являясь продуктами сложных геологических и физико-химических процессов, протекающих в глубинных зонах Земли и охватывающих верхнюю мантию и земную кору, сами представляют собой сравнительно крупные структурно-вещественные неоднородности литосферы. Материальными элементами ФГМ кимберлитового поля являются литосфера, земная кора (со структурными элементами), мантийные диапиры, корово-мантийные разломы, флюидно-
магматическая колонна (с телами щелоч-но-базальтоидного и щелочно-
ультраосновного состава), наделенные параметрами намагниченности, плотности, скорости сейсмических волн, электрического сопротивления.
Для целей прогноза и поисков коренных месторождений алмазов сформирована многопараметровая физико-геологическая модель, отражающая структурно-тектонические, магматические, минералогические, палеогеографические, ли-тофациальные и геофизические факторы и включающая вытекающие из них критерии прогноза (см. рис. 2). Из анализа ФГМ кимберлитового поля среднепалеозойского возраста вытекает следующая совокупность его геологических и геофизических прогнозно-поисковых критериев.
Структурные критерии: понижение поверхности Мохоровичича; локализованные поднятия и выступы в фундаменте платформы; поднятия докарбоновой поверхности; зона корово-мантийных разло-
мов с системой сопровождающих ее разрывов более высокого порядка в платформенном чехле.
Магматические критерии: глубинные диапиры или тела основного-ультраосновного состава, проявления ще-лочно-ультраосновного (в том числе ким-берлитового) и субщелочного базальтоид-ного магматизма, предшествующего ким-берлитообразованию или синхронного с ним.
Минералогические критерии: россыпи алмазов и ореолы их минералов-спутников в первичных и промежуточных коллекторах и в современном аллювии. Практикой алмазопоисковых работ установлено, что собственно алмазы и их минералы-индикаторы претерпевают изменения морфологии и весовых параметров в зависимости от удаленности от питающего их источника [2, 17].
В россыпях ближнего сноса непосредственно возле коренных первоисточников весовое и количественное содержание алмазов обычно максимальное, а средняя масса зерен - минимальная; средняя масса и соотношение зерен разных классов крупности близки таковым в первоисточнике. Доминирующие по массе алмазы распределены, как и в первоисточниках, обычно в трех соседних классах крупности; много (70-80%) сколотых кристаллов, что служит основным признаком близости коренных первоисточников.
При умеренном удалении россыпи от коренных первоисточников, на расстоянии от первых километров до нескольких десятков километров, весовые и количественные содержания алмазов в общем замедленно падают, а средняя масса зерен растет и затем стабилизируется, алмазы сортируются, доминирующие по массе зерна распределены чаще в двух классах крупности.
В россыпях дальнего сноса и в древних промежуточных коллекторах значения средней массы зерен алмазов обычно максимальные, алмазы хорошо сортированные, и доминирующая их масса сосредоточена преимущественно в одном, реже в
двух классах крупности, преобладают (7080%) целые и слегка поврежденные кристаллы.
В общем случае, по мере удаления от питающих источников в россыпях уменьшается доля дефектных, трещиноватых, окрашенных кристаллов, переходных форм и, наоборот, увеличивается доля высококачественных, целых, бесцветных камней и округлых алмазов. Однако, если наличие дефектных низкосортных камней свидетельствует о недалеком их переносе, то преобладание высококачественных камней не является однозначным признаком дальности первоисточника [17].
Парагенетические минералы-
спутники алмазов образуют следующие ряды по убываемости физических параметров: плотности (г/см3): пикроильменит (4,7)- циркон (4,7) - хромшпинелиды (4,6)
- пироп (3,7) - алмаз (3,5) - оливин - (3,4)
- хромдиопсид (3,3); устойчивости к химическому выветриванию: алмаз - циркон
- хромшпинелиды (высокоустойчивые), пикроильменит - пироп (устойчивые), хромдиопсид - оливин (неустойчивые); устойчивости к механическому износу (твердости): алмаз - циркон - хромшпине-лиды (высокоустойчивые), пироп - оливин
- пикроильменит (устойчивые)- хромди-опсид (неустойчивый).
Минералогические прогнозные признаки условно подразделены на региональные и локальные. К региональным признакам относятся находки сортированных алмазов, одиночных минералов кимберлитов (лампроитов): пиропа, хромшпи-нелида, пикроильменита со следами износа и обычно мелких размеров. Локальными признаками являются несортированные или слабосортированные алмазы и комплекс минералов: пироп, пикроильменит, хромшпинелид, хромдиопсид и другие хорошей сохранности и разной крупности.
Палеогеографический фактор имеет важное прогнозно-поисковое значение. Знание гипсометрии палеоповерхности вмещающей среды на геологическое время образования первичных осадочных коллекторов позволяет вероятностно опреде-
лить области размыва питающих источников и наметить главные направления сноса дезинтегрированного материала, в том числе, кимберлитов (лампроитов) и мест их аккумуляции. Для этих целей построены структурные и палеогеографические карты масштаба 1:500 000-1:200 000 до-карбоновой и доюрской поверхностей.
Литофациальный фактор влияет на распределение алмазов в водотоках (как современных, так и древних). Фация руслового аллювия наиболее благоприятна для концентрации алмазов вдоль стержня водотока, где по закону гидродинамики аккумулируется валунный, крупнообломочный галечник; на флангах водотока содержание и крупность алмазов, как правило, снижаются. Эмпирически установлено, что распределение алмазов в пределах квазигомогенной кимберлитовой (лампроито-вой) фации намного более однообразно, чем в аллювиальных отложениях. Сортировка в аллювиальных условиях приводит к тому, что более мелкие алмазы имеют тенденцию концентрироваться в песчаной фации, в то время как более крупные алмазы обогащают придонные песчано-галечные отложения [17].
Геофизические критерии отражают следствия функционирования флюидно-магматической колонны, что приводит к понижению намагниченности, плотности, электрического сопротивления и повышению скорости упругих волн (на подошве земной коры). Однако эти изменения в объемном отношении не одинаковы, что и отражается на латеральных размерах аномалий наблюдаемых физических полей.
Совокупность геофизических критериев: пространственная сопряженность (в идеальном виде взаимонакладывающихся ) минимумов поля Д Т и Ag на фоне их более высоких величин, субвертикальной зоны повышенной электропроводности в земной коре, повышение граничной скорости на поверхности Мохоровичича, наличие локальных аэромагнитных и гравитационных аномалий. По независимым прогнозным критериям при практической реализации очерчиваются вероятностные кон-
туры кимберлитового поля. В то же время необходимо отметить, что каждый критерий в отдельности в какой-то мере конвер-гентен, а полнота их набора зависит от степени геологической и геофизической изученности исследуемой территории.
Прогноз кимберлитовых и лампроитовых полей
Принципы и технология выделения алмазоперспективных площадей изложены в работах многих исследователей [5,7,8, 10,12,16,19,20]. По комплексу структурно-тектонических, магматических и минералогических признаков на юге Сибирской платформы прогнозируются площади с проявлением коренных источников алмазов кимберлитового и лампроитового типов разных возрастов: верхнепротерозойского, среднепалеозойского и мезозойского. Выделяются алмазоносные объекты следующего иерархического ряда: субпровинция - минерагеническая зона - алмазоносный район - кимберлитовое (лампрои-товое) поле. Конечным продуктом прогноза является перспективная площадь, адекватная кимберлитовому (лампроитовому) полю. По совокупности глубинных критериев выделены субпровинции: Присаян-ская, Ангаро-Тунгусская, Якутская и Бай-китская. В пределах субпровинций выделены алмазоносные минерагенические зоны: Присаянская, Удино-Тунгусская, Ан-гаро-Вилюйская и Ленно-Тунгусская (см. рис. 1).
Присаянская зона пространственно отвечает Присаянской краевой мобильной зоне. В ней установлены алмазоносные жильные тела флогопит-оливиновых лам-проитов среднерифейского возраста (Ин-гашинское поле). Ожидаемый тип коренных источников - лампроитовый, возраст - среднерифейский, среднепалеозойский.
Удино-Тунгусская зона структурно определяется положением мантийно-коровой трансгеоблоковой ослабленной тектонической зоны, которая охватывает Присаянскую и Байкитскую субпровинции. В северной части зоны располагается Чадобецкое кимберлитовое поле мезозойского возраста. Ожидаемый тип коренных
источников - кимберлитовый и лампроитовый, возраст - среднепалеозойский и мезозойский.
Ангаро-Вилюйская зона трассируется одноименной региональной зоной глубинных разломов. Ожидаемый тип коренных источников - кимберлитовый, возраст -среднепалеозойский.
Лено-Тунгусская зона пространсвен-но приурочена к Таймыро-Байкальскому внутриплатформенному шву. Тип ожидаемых коренных источников - кимберлито-вый, возраст - среднепалеозойский.
Алмазоносные районы выделяются как минералогически обособленные территории в пределах субпровинций и минера-генических зон.
Чуно-Бирюсинский район занимает южную часть Удино-Тунгусской минера-генической зоны и северо-западную часть Присаянской субпровинции.
Окино-Китойский район располагается в юго-восточной части Присаянской минерагенической зоны и одноименной субпровинции.
Илимо-Катангский район охватывает юго-западную половину Ангаро-Вилюйской минерагенической зоны.
Нижнее-Тунгусский район располагается в северной части Лено-Тунгусской минерагенической зоны.
Тычанский район занимает северную часть Удино-Тунгусской минерагениче-ской зоны.
В пределах алмазоносных минераге-нических зон и районов на основе много-параметровой ФГМ выделены перспективные площади, адекватные кимберлитовому (лампроитовому) полю (см. рис. 1).
Комплекс установленных критериев для каждой площади показан в сводной табл. 1. Табличная форма принята вследствие повторяемости набора критериев и стремления сократить описательную часть без ущерба для содержания. Для НижнеТунгусского района включена только часть площадей. Верхне-Кочемская, Нижне-Кочемская, Верхне-Апкинская, Нижне-Апкинская площади не включены по причине того, что ожидаемые кимберлитовые
Критерии выделения площадей, адекватных кимберлитовому полю по ФГМ
Таблица 1
00
Площадь Критерии
Структурные Магматические Минералогические Геофизические
Зона глубинного разлома Локализованные поднятия в фундаменте платформы Поднятия и выступы докарбо-новой поверхности Проявления субщелочного базаль-тоидного магматизма Глубинные диапиры ос-новного-ультраоснов-ного состава Находки Понижение магнитного и гравитационного полей
алмазов в аллювии МСА
в аллювии в осадочных коллекторах
АТ
Чуно-Бирюсинский район
Ингашетская + + + + - + + + г.п. г.п.
Тангуй-Удин-ская + + + + + + + + + +
Андочинская + - + + + + + - + +
Чукшинская + + + + + + + - + +
Бирюсинско-Чунская + - + - + + + + г.п. г.п.
Мурская + - + + + + + + + +
Магдонская + + + - + + + + г.п. г.п.
Илимо-Катангский район
Илимская + - + - + + + н.д. + +
Тубинская + + + - + + + н.д. г.п. г.п.
Тушамская + + + - + + + + + +
Верхнекатанг-ская + + + - + - + + + г.п.
Чангильская + + + +? + + + + + +
Икская + + + +? + + + + + +
Немуйская = + - - + + + н.д. г.п. г.п.
Нижнее-Тунгусский район
Алтыбская + + - - + + + н.д. г.п. г.п.
Ереминская + + + +? + + + + г.п. г.п.
Верхнее-Чонская + + + +? + - + + + +
СО
со о о Н К ¡а
О к
СП
к
43 о я о ч о
о н Й о Й о X
к
¡а
О
о
я
с
к
к
X
рэ •<
я
о
со о
Й о
Т1
й к
ю
Примечание. Критерий установлен (+), не установлен (-), нет данных (н.д.), градиентное поле (г.п.)
тела среднепалеозойского возраста перекрыты верхнепалеозойскими и мезозойскими образованиями мощностью от 200 до 500 м и более.
Характеристики МСА и коллекторов полно описаны в предшествующих работах [13, 14]. Поскольку находки алмазов являются прямым поисковым признаком, то для площадей, где их выборка представительна, приводятся гранулометрические, кристаллографические, цветовые характе-
ристики и указывается степень их сохранности (табл. 2).
Площади Тычанского района Бай-китской субпровинции описаны другими исследователями [18].
Методика и технология поисков кимберлитов и лампроитов
Поиски проводятся в контурах выделенных перспективных площадей. В общем случае технология поисков кимберли-товых и лампроитовых тел включает сле-
Таблица 2
Типоморфные характеристики кристаллов алмазов по [1] с добавлениями
№ Гранулометрия, Площади
п/п морфология и Инга- Тангуй- Чук- Маг- Ту- Икская Ере- Нижне- и
степень дефек- шет- Удин- шин- дон- шам- и Чан- мин- Верхне-
тности алмазов ская ская ская ская ская гиль- ская апкин-
ская ская
1 Количество, шт. 32 145 103 16 24 33 311 29
2 Средний вес, мг. 34,0 38,7 34,0 14,0 25,0 15,5 4,9 32,0
3 Гранулометрия
(%): -8+4 мм - 4,7 4,0 6,3 - - - 17,2
-4+2 мм 60,0 39,8 35,0 81,2 83,3 25,0 8,6 34,5
-2+1 мм 35,0 50,0 61,0 12,5 16,7 64,0 80,6 34,5
-1+0,5 мм 5,0 5,5 - - - 11,0 10,8 -
4 Габитус (%):
-октаэдры 4,5 10,0 9,8 25,0 16,6 19,5 16,8 24,1
-ромбододекаэдр 81,8 75,1 81,4 43,7 75,0 61,0 76,6 69,0
-переход. формы 13,7 3,4 5,5 18,8 4,2 13,5 3,3 6,9
-сростки - 4,8 1,1 - - - - -
-неопред. формы - 1,9 1,1 - - 6,0 3,3 -
-бесформенные - 4,8 1,1 12,5 - - - -
5 Окраска (%):
-бесцветные 51,0 70,0 51,0 68,8 66,7 85, 88,0 75,9
-окрашенные 49,0 30,0 49,0 31,2 33,3 15,0 12,0 24,1
-дымчато-серые - - - - - - - -
-серые - 3,5 6,0 - 8,3 - - -
-коричневые 10,0 9,0 10,0 - - - - -
-зеленые 15,0 8,5 23,0 - - - - -
-желтые 10,0 7,5 2,0 - - - - -
-желто-зеленые 14,0 1,5 8,0 - - 15,0 12,0 -
6 Степень сохран-
ности (%): целые 41,0 53,6 33,7 43,7 75,0 52,0 57,0 -
поврежденные, 31,8 11,1 27,7 - - 48,0 49,0 -
трещиноватые
расколотые 13,6 11,1 23,2 56,3 20,8 - - -
осколки, облом- 13,6 24,2 15,4 - 4,2 - - -
ки
дующие элементы: целевой объект - методы - методические приемы - технические средства - последовательность операций [5,8,20]. Исходя из системного подхода, непреложным является перманентное ведение (уточнение) локального прогноза по мере получения фактического материала.
Целевыми объектами являются ким-берлитовые (лампроитовые) тела и кусты тел, а промежуточными - узко локализованные перспективные участки. В процессе алмазопоисковых работ применяется сравнительно широкий комплекс геологических, геофизических и геохимических методов, сопровождаемый прецизионными аналитическими исследованиями. В то же время методические приемы их использования отличаются весьма значительно в зависимости от конкретных геологических условий.
В геологический комплекс входят следующие методы и виды работ.
Геологические (поисковые) маршруты, которые проводятся для уточнения геологического строения участков группового расположения локальных аэромагнитных аномалий, стратиграфической увязки и корреляции первичных и вторичных осадочных коллекторов, определения мест заложения горных выработок и буровых скважин на аномальных объектах, выбора точек отбора мелкообъемных и крупнообъемных проб.
Шлихо-минералогическое опробование руслового аллювия водотоков, отложений террас, а при необходимости элювиально-делювиальных образований склонов долин и водоразделов для прослеживания по площади ореолов минералов-спутников. В зависимости от выхода тяжелой фракции и содержания в ней минералов-спутников алмазов объем проб может колебаться от 20 л (рядовые) до 50-100 л (укрупненные). Средняя плотность сети отбора проб через 1 км со сгущением до 500-200 м в местах повышенных концентраций МСА. Непреложным требованием является отбор проб из приплотиковой части рыхлых отложений. При мощности
рыхлых отложений 1-2 м для отбора проб проходятся небольшие горные выработки (копуши) сечением 30х40 см и глубиной 80-100 м, а при увеличении мощности до 3-4 м - шурфы соответствующей глубины. При возрастании мощности неоген-четвертичных отложений до 4-25 м применяется глубинное шнековое шлиховое опробование (рис. 3).
Мелкообъемное опробование (МОП) (V= 1-2 м3) проводится с целью обнаружения алмазов и МСА в различных генетических типах рыхлых отложений (преимущественно базальных горизонтов первичных коллекторов) и аллювии водотоков. Часть МОП отбирается в местах повышенных концентраций МСА, выявленных в процессе шлихо-минералогического опробования. При мощностях неоген-четвертичных отложений, превышающих 4 м, проводится глубинное шнековое опробование группой 6-8 скважин. МОП по водотокам проводится по сравнительно регулярной сети с шагом 5-10 км. Преимущественно МОП располагаются в приустьевых частях водотоков 3 и 4 порядка.
Крупнообъемное опробование (КОП, V > 5 м3) проводится на локальных участках, где по результатам шлихового и мелкообъемного опробования установлены алмазы и повышенные концентрации МСА. По результатам КОП оценивается содержание, гранулометрический состав и качество алмазов.
Основной целью геофизических работ является выявление локальных аномалий (магнитных), перспективных на обнаружение коренных источников алмазов. Основным геофизическим методом при поисках кимберлитовых тел является высокоточная (±2нТл) аэромагнитная съемка масштаба 1:25 000 - 1:10 000 с привязкой-маршрутов с помощью системы GPS. Наземная магнитная съемка масштаба 1:5 000- 1:2 000 проводится на локальных магнитных аномалиях, а также локализованных перспективных участках, оконтуренных по результатам минералогического опробования. Другие геофизические мето-
Рис. 3. Результаты крупнообъемного опробования и схема расположения точек глубинного шлихового опробования на участке «Тарма» Тангуй-Удинской площади:
1 - неоген-четвертичные отложения (мощность до 20 м); 2 - отложения бадарановской свиты среднего ордовик;, 3 - интрузии долеритов (рР23а); 4 - находки алмазов в крупнообъемных пробах: числитель - количество кристаллов, знаменатель - средний вес в мг; 5 - места отбора глубинных шлиховых проб
ды (электроразведка, гравиразведка) применяются для решения конкретных поис-ково-картировочных задач. Выявленные локальные аэромагнитные аномалии создают основу для прямого поиска кимбер-литовых тел. Перспективность аномалий как численно не строго выраженная вероятность их связи с целевыми объектами определяется группой признаков. Главными являются собственные параметры аномалии: размеры и форма в плане, интенсивность, знак (положительная или отрицательная), расчетная глубина залегания верхней и нижней кромки магнитовозму-щающего объекта. Но как показывает практика работ во всех алмазоносных субпровинциях Сибирской платформы, связь аномалий с геологическими объектами конвергентна. При наземной заверке сотен локальных аэромагнитных аномалий так называемого «трубочного» типа целевыми объектами оказываются лишь первые единицы, а геологическая природа остальных обусловлена штоками и дайками доле-ритов (трапповая формация), трубками взрыва основного состава (туфы) с каль-цит-магнетитовой минерализацией, остан-
цами базальтовых покровов, зонами с убогой магнетитовой минерализацией, локальными скоплениями магнетита в аллювиальных образованиях. Конвергент-ность собственных параметров локальных магнитных аномалий наиболее сильно проявляется в триаде: кимберлитовые тела, штоки (дайки) долеритов, туфовые трубки. В этом аспекте, при наличии информационной базы, является очевидной необходимость привлечения других дополнительных геофизических критериев: гравиметрического, электрометрического, сейсмического.
Локализованные гравитационные аномалии (как положительные, так и отрицательные), пространственно совмещенные с группой сближенных локальных магнитных аномалий, повышают степень вероятности их связи с кустами кимберли-товых тел.
Линейно расположенная группа магнитных аномалий, пространственно совмещенная с локализованной зоной пониженных напряжений поля теллурических токов, отражающей повышенную проводимость осадочного чехла, также может
быть признаком их связи с кимберлитовы-ми телами.
Критерием, повышающим перспективность магнитной аномалии, является ее пространственное положение в сравнительно узкой «сквозной» зоне интерференции, т.е. потери корреляции упругих волн на временных разрезах МОВ-ОГТ по всем отражающим горизонтам осадочного чехла. На временных разрезах по таким же признакам выделяются и разрывы, распространяющиеся от поверхности до промежуточных границ осадочного чехла и рас-олагающиеся только в верхней части разреза. В аспекте поисков кимберлитовых тел исследователей должны интересовать только «сквозные» разрывы осадочного чехла.
Операционная последовательность проведения видов работ выглядит следующим образом.
1. На этапе проектирования перспективная площадь районируется по условиям ведения поисковых работ с составлением моделей поисковых геологических обста-новок и их пространственных границ (рис.
4).
2. Проводится высокоточная аэромагнитная съемка масштаба 1:25 000 - 1:10 000 (если таковая не проведена ранее) и выделяются все локальные аномалии с расчетом всех их параметров. С использованием всей другой информации аномалии классифицируются по степени перспективности их связи с кимберлитовыми (лампроитовыми) телами на группы по очередности наземной заверки.
3. Шлиховое и мелкообъемное опробование проводится с акцентированием на выявленные аномалии (всех выделенных групп) как потенциальные источники алмазов и МСА. Для этого на топографической карте от каждой аномалии, при мощности перекрывающих отложений не более 4,0 м, трассируется возможный снос дезинтегрированного материала. Аномалии, расположенные в долинах водотоков и их бортах, изначально не включаются в наземную заверку до получения результатов шлихо-минералогического опробования. При этом полагается, что коренной источник алмазов проявляется своими МСА в составе тяжелой фракции, формирующейся при выносе дизинтегрирован-
Тип I
Тип II
Тип III
Тип !Ув
Тип !Уа
Тип !Уб
Траппы от 40 до 100 м
Траппы от 40 до 100 м
Траппы от 40 до 100 м
Рис. 4. Модели поисковых геологических обстановок на Тангуй-Удинской площади
ного материала постоянными или временными водотоками.
4. Аномалии, отражающие геологические объекты, перекрытые отложениями мощностью более 4 м, заверяются проходкой глубоких шурфов и скважин, вне зависимости от результатов шлихо-минералогического опробования.
Резюме. Для достижения наиболее высокой эффективности алмазопоисковых работ должна быть принята гибкая, но достаточно стройная и логическая система, соединяющая воедино геолого-
минералогическую и геофизическую подсистемы. Существующий приоритет шли-хо-минералогического метода неоправданно завышен для закрытых площадей, и метод имеет значительные ограничения на полузакрытых территориях.
Библиографический список
1. Аргунов К.П. Обзор характеристик алмазов из месторождений Урала, Красноярского края, Иркутской и Архангельской областей. - Якутск: Изд. Якутского Университета, 2001. - 206 с.
2. Афанасьев В.П. Закономерности эволюции кимберлитовых минералов и их ассоциаций при формировании шлиховых ореолов //Геология и геофизика. - 1991. -№ 2.- С. 78-85.
3. Барышев А.С. Физико-геологическая модель кимберлитового поля и оптимальный комплекс геологических, геофизических и геохимических прогнозно-поисковых критериев //Геология, закономерности размещения, методы прогнозирования и поисков месторож-дений алмазов. - Мирный: Изд-во ЯГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА», 1998. - С. 223-235.
4. Барышев А.С, Скрипин А.И. Сравнительная характеристика глубинных тектонических структур и физических неоднородностей центральной и южной частей Сибирской платформы в аспекте алмазоносного магматизма // Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. - Воронеж: Изд-во ГУ, 2003.- С. 271-274.
5. Барышев А.С. Элементы технологии алмазопоисковых работ на закрытых территориях // Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. - Воронеж: Изд-во ГУ, 2003. -С.513-516.
6. Барышев А.С., Егоров К.Н., Га-ленко В.П. и др. Перспективы открытия промышленных месторождений алмазов на юге Сибирской платформы // Разведка и охрана недр. - 2004. - № 8-9. -С. 8-17.
7. Барышев А. С. Критерии прогнозирования коренных источников алмазов на юге Сибирской платформы //Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (Алмазы -50). - С.-Петербург: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. - С. 46-49.
8. Барышев А.С., Скрипин А.И. Технология прогнозирования и поисков коренных месторождений алмазов на юге Сибирской платформы // Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (Алмазы - 50). С.Петербург: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. - С. 49-52.
9. Божевольный И. И., Черный С. М. Закономерности размещения среднепалеозойских кимберлитовых полей юго-восточной части Якутской алмазоносной провинции //Отечественная геология. - 1997. - № 5. - С. 7-9.
10. Ваганов В.И., Варламов В.А., Фельдман А.А. и др. Прогнозно-поисковые системы для месторождений алмазов //Отечественная геология. - 1995. -№ 3.- С. 43-52.
11. Ваганов В. И. Алмазные месторождения России и Мира. - М.: Гео-информмарк, 2000. - 371 с.
12. Голубев Ю.К., Ваганов В.И., Прусакова Н.А Принципы выделения ал-мазоперспективных площадей на различных стадиях прогнозно-поисковых работ //Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (Алмазы - 50). - С.-
Петербург, 2004. - С. 94-96.
13. Егоров К.Н., Мишенин С.Г., Се-керин А.П. и др. Оценка перспектив коренной алмазоносности юга Сибирской платформы (Муро-Ковинский алмазоносный район) //Проблемы прогнозирования, поисков и изучения месторождений полезных ископаемых на пороге XXI века. -Воронеж: Изд-во ГУ, 2003. - С .524-529.
14. Егоров К.Н., Зинчук Н.Н., Мише-нин С. Г. и др. Перспективы корен-ной и россыпной алмазоносности юго-западной части Сибирской платформы //Геологические аспекты минерально-сырьевой базы акционерной компании «АЛРОСА»: современное состояние, перспективы, решения. - Мирный, 2003. - С. 50-84.
15. Зинчук Н.Н., Коптиль В.И. Типо-морфизм алмазов Сибирской платформы. -М.: Наука, 2003. - 603 с.
16. Манаков А.В., Романов Н.Н., Полторацкая О. Л. Кимберлитовые поля Якутии. - Воронеж, 2000. - 81с.
17. Минорин В.Е. Прогнозно-поисковые модели алмазоносных россыпей России. - М.: ЦНИГРИ, 2001. - 117с.
18. Мкртычьян А. К., Кавицкий М. Л., Варганов А. С. и др. Перспективы коренной алмазоносности южной части Тычан-ского района //Разведка и охрана недр. -1997. - № 1. - С. 18-21.
19. Никулин В.И., Лелюх М.И., Фон-дер-Флаас Г.С. Алмазопрогностика //Методическое пособие. - Иркутск, 2002. - 330 с.
20. Подчасов В.М., Минорин В.Е., Богатых И.Я. и др. Геология, прогнозирование, методика поисков, оценки и разведки месторождений алмазов. Книга 1. Коренные месторождения. - Иркутск: Изд-во СО РАН, 2004. - 548 с.
Институт земной коры СО РАН Рецензент А.А.Шиманский
УДК 552.31.5 + 552.321.6 (571.56) Л.В. Соловьева
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА СВЯЗИ АЛМАЗОНОСНОГО КИМБЕРЛИТОВОГО МАГМАТИЗМА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ С ПОДЪЕМОМ ГЛУБИННОГО ПЛЮМА
Рассмотрены данные по распределению несовместимых редких элементов (Nb, Zr, Hf, Ti, Y, Sr, REE) в гранате (Gnt) и клинопироксене (Cpx) из высокотемпературных деформированных перидотитов, в Cr-бедных мегакристах граната (астеносферное вещество) и в Gnt и Cpx низкотемпературных зернистых перидотитов (мантийная литосфера) из алмазоносной кимберлитовой трубки Удачная. Концентрации редких элементов в гранатах и клинопироксенах измерялись методом вторично-ионной спектроскопии (SIMS). Характер распределения высокозарядных элементов -HFSE (Nb, Zr, Hf, Ti) и редких земель - REE (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb) в Gnt, Cpx и в рассчитанных, равновесных им расплавах наиболее логично соотносится с гипотезой просачивания астеносферных жидкостей через астеносферу и нижнюю часть континентальной литосферной плиты [Burgess, Harte, 2004]. Расположенная выше литосферная мантия Сибирского кратона была проработана восстановленными флюидами, поступающими из очагов астеносферных расплавов и интенсивно экстрагировавшими из пород и минералов несовместимые редкие элементы. Происхождение астеносферных расплавов можно связать с глубинным якутским плюмом, поднявшимся к основанию литосферной плиты Сибирского кратона в период верхнедевонского кимберлитового цикла.
