CC BY
145
Заключение
Согласно приведённым материалам, околорудным метасоматическим ореолам мезотермальных золотых месторождений Северного Забайкалья, образованным в кристаллическом и черносланце-вом субстрате, свойственны комплексные магний-фосфор-титановые аномалии.
Изменение концентрации титана в обогащён-ных им березитах тыловой зоны ореолов коррелирует с концентрацией и распределением элемента в метасоматическом пирите березитов и руд. Аномалии фемофильных элементов контролируются зонами глубинных разломов, локальны и приуроче-
ны к ближнему обрамлению краевых и внутренних швов этих зон. В Ирокиндинском месторождении фиксируется снижение концентраций элементов триады в березитах тыловой зоны ореолов по мере удаления от Килянской зоны глубинных разломов. В Кедровском месторождении магнием, титаном, фосфором обогащены березиты тыловой зоны апосланцевых, апогаббровых, апогранитных околожильных метасоматических ореолов и многочисленные внутрирудные гидротермально изменённые дайки долерита, как и разломы в обоих месторождениях выполнявшие в период рудообра-зования раствороподводящую функцию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кучеренко И.В. О фосфор-магний-титановой специализации золотоносных березитов // Доклады АН СССР — 1987. — Т. 293. — № 2. —С. 443—447.
2. Кучеренко И.В. Пространственно-временные и петрохими-ческие критерии связи образования золотого оруденения с глубинным магматизмом // Известия АН СССР. Сер. геологич. — 1990. — № 10. —С. 78—91.
3. Лаверов Н.П., Прокофьев В.Ю., Дистлер В.В. и др. Новые данные об условиях рудоотложения и составе рудообразующих флюидов золото-платинового месторождения Сухой Лог // Доклады РАН. —2000. — Т. 371. — № 1. — С. 88—92.
4. Кучеренко И.В. Позднепалеозойская эпоха золотого орудене-ния в докембрийском обрамлении Сибирской платформы // Известия АН СССР. Сер. геологич. — 1989. — № 6. — С. 90—102.
УДК 553.311
МЕТОДИКА ВЫЯВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ АНОМАЛЬНЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
В.Г. Ворошилов
Томский политехнический университет E-mail: lev@tpu.ru
Критически проанализированы возможности и особенности существующих методов выявления и геометризации структур аномальных геохимических полей рудных месторождений. Установлено, что структура геохимического поля наиболее объективно выявляется в пространстве признаков. Предложены новые способы и методика комплексирования существующих методов анализа структуры геохимических полей.
Исследование зональности геохимических полей, как важнейшей составляющей комплексной зональности месторождений, изначально было одним из приоритетных направлений в прикладной геохимии. Являясь отражением последовательного отложения минеральных парагенезисов, геохимическая зональность была и остается ведущим фактором прогнозирования оруденения любого типа и, в особенности, гидротермального.
После открытия в 70-х годах прошедшего века обобщенного ряда вертикальной геохимической зональности, закономерности последовательного отложения элементов стали использоваться во всех моделях зональности. Между тем, очень скоро выяснилось, что монотонное убывание с глубиной значений коэффициентов зональности часто сочетается с очень сложным их распределением в плоскости рудных тел, что делает проблематичным использование названных коэффициентов при дос-
таточно редкой сети опробования. Особенно остро эта проблема встала для золоторудных месторождений, где обычным является столбовое и ярусное распределение оруденения. Впоследствии в понятие аномалии, кроме ореолов привноса элементов, все чаще стали включать и области их выноса. Выяснилось также, что эти сопряженные в пространстве положительные и отрицательные аномалии не являются чем-то изолированным, а представляют собой часть закономерно построенных конструкций со строгой иерархической соподчиненностью. Все это привело к появлению структурного метода исследования геохимических полей, при котором геохимические поля рассматриваются как структурированные системы, каждый блок которых характеризуется специфическими параметрами. В наиболее последовательном виде структурный метод изложен С.А. Григоровым [1]. Метод существенно облегчает разбраковку многочисленных аномалий,
выявляемых в процессе геохимических съемок, и позволяет выделить наиболее перспективные из них даже при идентичности количественных показателей. Главной проблемой при этом является правильная интерпретация внутреннего строения геохимического поля, учитывая пространственное совмещение аномальных структур различных иерархических уровней.
В настоящее время для расшифровки структуры геохимического поля используются, в основном, две группы методов: 1) выделение областей пространства со сходными геохимическими спектрами и 2) выявление устойчивых ассоциаций элементов и анализ их пространственного размещения. Первая группа методов основана на кластеризации наблюдений, вторая осуществляет классификацию в признаковом пространстве с последующей пространственной геометризацией выделенных ассоциаций. Наиболее широко используемые методы первого направления - метод многомерных полей, система "Геоскан" [2], 0-метод факторного анализа и его разновидности, кластер-анализ наблюдений, корреляция геохимических спектров наблюдений, методики вычисления показателей общей интенсивности рудного процесса (коэффициенты аномальности, комплексный показатель дисперсии, ранговая дисперсия и др.), различные мультипликативные и аддитивные показатели зональности. Ко второй группе относятся R-метод факторного анализа, кластер-анализ переменных, искусственные нейронные сети, дискри-минантный анализ, регрессионный анализ, другие методы классификации переменных.
Определенные сведения о структуре геохимического поля дают расчетные показатели, основанные на центробежно-центростремительной классификации химических элементов Ю.Г. Щербакова [3]. Этим автором предложено рассчитывать коэффициенты относительной концентрации (ОК) родственных элементов, нормированные по недифференцированным хондритам. Максимальные значения этих показателей характерны для апикальных частей рудных тел, а в более мелком масштабе, очевидно, - для флангов месторождений. В.И. Силаевым [4] предложены два показателя, основанных на классификации Ю.Г. Щербакова, которые мы предлагаем называть индексами центро-бежности (ИЦ1 и ИЦ2) и использовать их для анализа структуры геохимического поля. Первый из них (ИЦ1) представляет собой отношение суммы минимально-центробежных элементов к сумме центростремительных элементов, второй (ИЦ2) -отношение суммы центробежных и дефицитно-центробежных элементов к сумме центростремительных и минимально-центробежных. Содержания элементов должны быть стандартизованы.
Представляется полезным на конкретных примерах провести сравнительный анализ эффективности перечисленных методик исследования внутреннего строения геохимических полей различных иерархических уровней. Такой анализ проведен на-
ми для разных типов золоторудных месторождений, а также золотосодержащих скарново-магне-титовых и колчеданно-полиметаллических объектов. Ниже обсуждаются результаты по одному из золоторудных полей.
Юхтинское рудное поле расположено в Центрально-Алданском золоторудном районе и включает в себя Самолазовское и Гарбузовское месторождения и около десятка мелких проявлений и точек минерализации золота. Оруденение представлено субгоризонтальными залежами сульфид-но-флюорит-полевошпат-кварцевого состава и крутопадающими зонами прожилково-вкраплен-ной минерализации того же парагенезиса. Из сульфидов, количество которых обычно не превышает 5 %, развит, в основном, пирит, реже - галенит, халькопирит. Характерной особенностью орудене-ния рассматриваемого типа является его приуроченность к приконтактовой зоне штокообразных массивов сиенит-граносиенитов лебединского комплекса (рис. 1). При этом рудные залежи локализуются в скарнах, а прожилково-вкрапленная минерализация приурочена к зонам тектонических нарушений внутри интрузивных пород.
В основу наших построений положены результаты литогеохимической съемки масштаба 1:10000 по вторичным ореолам рассеяния в пределах Юх-тинского массива и его обрамления (60 кв. км), выполненной ГУГПП "Алдангеология", и данные геохимического опробования керна скважин, пробуренных на месторождении Самолазовском артелью старателей "Селигдар".
Для всей площади работ во вторичном геохимическом поле факторным анализом выделяются следующие устойчивые ассоциации главных элементов-индикаторов: 1) Pb, Bi, Ag, 2) Ba, Mn; 3) As,
Au), 4) Au, Ag. Серебро и медь входят в состав двух ассоциаций - золото-медной и свинцово-висмутовой. Характерно, что содержания меди и золота тесно коррелируются на участках с промышленным оруденением, на остальной площади медь входит только в состав первого фактора.
На рис. 1, В показано пространственное размещение выделенных ассоциаций на изученной площади. Они объединяются в субмеридиональную дугообразную полосу размерами порядка 10x3 км. В пределах этой структуры, по масштабу соответствующей рудному полю, отчетливо выделяются 3 зоны - центральная, сложенная перекрывающимися ассоциациями Au, Ag и Pb, Bi, Ag, промежуточная, где преобладает ассоциация Pb, Bi, и внешняя, с повышенными концентра-
циями Ba и Mn. Промышленные месторождения обнаружены в центральной зоне, причем только там, где пространственно совмещаются две ассоциации (факторы 1 и 4), в промежуточной и внешней зонах известны только рудопроявления и точки минерализации.
Кластер-анализом наблюдений в рудном поле выявлено 4 устойчивых класса проб. Центральная
Значения функции SCAN 0 г le so 100 1000
Спектры классов проб
-,1 г.507 Mn[ 1] 1.297 Ад[ 2]
4 - 1.179 Си[ 4] 1.097 Аи[ 4] -1.0Э1 РЪ[ 4]
Фоновые концентрации
5 .056 РЫ 1] 1.56Z Си[ 4]
2..2.23 Йд[ 3] 1.019 fiu[ 5]
2.417 Cu[ 2] 2.174 РЫ 2] 1.947 й9[ 3] 1.26В Bit 5] 1.116 Мп[ 5]
2.160 й9[ 1] 1.444 РЬ[ 3]
1.449 Си[ 3]
5.424 йи[ 2] 1.7Z6 Си[ 4] 1.144 Мп[ 5]
6.194 РЫ 2] 2.685 Йи[ 5] 1.68В Й9[ 4]
2.356 РЫ 2] 1.404 Ад[ 4] 1.108 Bi[ 5]
3.965 Bi[ 2] 2.447 Cu[ 3]
Рис. 1. Модели геохимической зональности рудного поля по данным различных методов: А) схема геологического строения:
1) доломиты; 2) мрамора; 3) песчаники; 4) граносиениты; 5) скарны; 6) основные разрывы; 7) золоторудные месторождения: 1 — Самолазовское, 2 — Гарбузовское; В) факторный анализ; участки развития ассоциаций: 1) РЬ, В, Ад, Си;
2) Ва, Мп; 3) Аэ, (Ад, Аи), 4) Аи, Си, Ад; С) кластер-анализ наблюдений; состав кластеров: 1) В, Си, РЬ, Аи, Ад; 2) фоновые концентрации всех элементов; 3) Ва, Мп; 4) Аэ, Ад, Си, Аи, РЬ; D) индекс центробежности ИЦ2; Е) Геоскан-мо-дель; F) показатель ОК Ад:Аи; в) ранговая дисперсия (по [5]); Н) энергия рудообразования
часть площади, с наиболее интенсивной минерализацией, отнесена к кластеру № 1 (Au, Cu, Pb, Bi), к нему же отнесен слабо золотоносный участок на северо-западном фланге рудного поля (рис. 1, C). Кластер 4 (Ag, As) локализовал участок с предполагаемым оруденением куранахского типа. Кластером 3, как и в факторном анализе, оконтурилась площадь развития ассоциации Ba и Mn, остальные пробы отнесены к фоновой совокупности (кластер 2). Таким образом, кластер-анализ наблюдений не смог дифференцировать участки совмещения минерали-заций различного типа в центральной части рудного поля. С учетом того, что интенсивность рудного процесса в результатах кластер-анализа наблюдений не отражается, очевидно, что результаты этого довольно трудоемкого метода во всех отношениях уступают данным, полученным факторным анализом.
Повышенные значения индекса центробежнос-ти ИЦ2=(As+Pb+Bi+Ba)/(Co+Ni+Cu+Ag+Au) формируют кольцевую полузамкнутую структуру, окаймляющую участок максимального оруденения с севера, запада и юго-запада, фиксируя зону фронтального обогащения рудного поля (рис. 1, D).
На рис. 1, E приведен результат исследования структуры геохимического поля Юхтинского массива системой "Геоскан". Центральная часть рудного поля отнесена к кластеру Pb6,2Bi4i0Au2jCu2i4Agij, причем максимум развития этой ассоциации совпадает с месторождением Гарбузовским. Самолазовское месторождение тоже находится внутри названного кластера, но интенсивность поля над ним достаточно низкая. Из сравнения с результатами факторного анализа видно, что на описываемой площади совмещены две геохимические ассоциации. В результате кластером, где золото является ведущим элементом (класс № 7) "Геоскан" фиксирует участки с непромышленной минерализацией на флангах известных месторождений. Тремя родственными классами проб медно-свинцово-се-ребряного состава с невысокой интенсивностью функции SCAN выделяются несколько локальных участков во фронтальной зоне рудного поля, на площадях с предполагаемым оруденением курана-
т г м т^ »»
хского типа. Таким образом, Геоскан уверенно выделил рудоносные площади, дифференцировав их по интенсивности рудного процесса и типу геохимического спектра. В то же время, система не смогла идентифицировать участки перекрытия двух ассоциаций, медно-золотой и полиметаллической, а именно эти участки и вмещают промышленное оруденение.
Аномалии коэффициента относительной концентрации OK Ag:Au окаймляют месторождения Самолазовское и Гарбузовское с севера и с юга и, по всей видимости, маркируют рудоподводящие субмеридиональные структуры (рис. 1, F).
Максимальными значениями "показателей интенсивности" (ранговая дисперсия и энергия рудооб-разования [5, 6]) уверенно выделяются оба промышленных месторождения (рис. 1, G; 1, H). Кроме того,
на северном продолжении тектонической зоны, контролирующей размещение Гарбузовского месторождения, локализуются еще 2 участка с аномально высокими значениями этих показателей. Промышленных концентраций золота здесь не выявлено.
В ранге месторождения по геохимическим данным выделяется, как наиболее перспективный, участок, ограниченный ручьями Жильный, Карстовый и рекой Большая Юхта (участок Жильный).
Рис. 2, А демонстрирует структуру вторичного геохимического поля участка Жильного по данным факторного анализа. Здесь обособились 4 главных фактора, вклад которых в общую дисперсию составляет около 60 %. Они формируют очень контрастную полузамкнутую концентрическую структуру, от центра к периферии которой последовательно сменяются ассоциации: (Мо, Ag) - (Аи, Аз) - (РЬ, В1, Ag, 2п, Си) - (N1, Сг, Со). С юга и севера структура окаймляется аномалиями Ва и Мп. Конфигурация аномальной структуры позволяет предполагать приуроченность ее к пересечению субмеридиональных, субширотных и северо-восточных разрывов, из которых первые можно рассматривать как рудоподводящие. На участке локализуются 4 аномальных структуры геохимического поля (АСГП), две из которых соответствуют месторождениям Самолазовскому и Гарбузовскому, две других фиксируют участки минерализации, связанные с северным продолжением субмеридиональных ру-доконтролирующих зон. Последние две структуры имеют неполный набор ассоциаций, что свидетельствует о недостаточной интенсивности рудного процесса. Промышленных концентраций золота, по данным буровых работ, здесь не выявлено.
Системой "Геоскан" на участке Жильном выделено 7 аномальных кластеров с близкими геохимическими спектрами (рис. 2, В). Они концентрируются в нескольких локальных аномалиях, три из которых пространственно приурочены к Самолазовскому и Гарбузовскому месторождениям, но фиксируют здесь участки развития полиметаллических ассоциаций (РЬ, В1, 2п, Си). Золото в них существенной роли не играет. Таким образом, оба промышленных месторождения системой "Геос-кан" выявляются, но структуру геохимического поля расшифровать по полученным данным без дополнительной информации очень сложно.
Кластер-анализом в пределах Жильного участка выделено 5 классов проб (рис. 2, С). Золоторудные месторождения уверенно фиксируются кластером № 2 с повышенными концентрациями РЬ, В1, Ag, 2п, Си, Т1, Sn, V. Зоны непромышленной минерализации, включая участки на северном продолжении рудовмещающих зон, отнесены к кластеру № 5, представленному теми же элементами, но с более низкими их концентрациями. В центре площади развита ассоциация Мо, Ag (кластер № 4), а по периферии месторождений проявлен кластер № 3 (Со, N1, Т1, Мп, П, Сг). Таким образом, структура геохимического поля, выявленная
кластер-анализом наблюдений, близка к АГСП, полученной по результатам факторного анализа, за исключением интенсивности геохимических преобразований, которая в результатах кластер-анализа напрямую не отражается.
Максимальные значения показателя энергии рудообразования характерны для Гарбузовского и Самолазовского месторождений, а также для двух участков на их северном продолжении. Последние, исходя из результатов кластер-анализа и факторно-
Значения функции SCAN
0 16 50 100 50В 1000
ю о
Q_
1
11
+ + + *
Спектры классов проб
40 339 РВЕ i: 27 607 BIE 2] 14 202 LEE 3]
11 047 ЙиЕ 4: 7 000 ZNE 6] & 995 МОЕ 7]
6 078 CU[ 7] 5 977 P [ 7] 5 616 MME 81
41 317 РВ[ i: 17 272 An Г 2] 16 756 LEE 3]
12 005 ZNE 4] 11 834 BIE 5] 11 110 МНЕ 6]
5 234 Р [ 7]
37 Z66 РВЕ 1] 33 213 BIE 21 7 463 ZNE 3]
6 277 eut 4: 5 328 MNE 5] 4 479 LEE 7]
4 070 Р [ 71 3 843 МП Г 7]
54 702 РВ[ i: 2Б 799 BIE 3] 14 589 ZNE 3]
11.373 LIE s: B.219 MNE 4] 4 672 P E 6]
а 411 LIE 21 7 829 BIE 21 6 733 РВЕ 3]
Б. 306 Р Е 4] 4.942 ZNE 5] 4 930 MNE 5]
3 .691 пи 7:
43 379 Г10Е î: 11 912 BIE ZI 8 316 РВЕ 3]
5 445 LIE 4] 3 É.61 P E 5]
17.392 BIE z: 15.790 РВЕ 21 8 541 LEE 4]
7 301 ПО Е 6] 5 909 ZNE 5] 5 466 MNE 6]
5 257 Р Е 6: 3 691 TluEll] 3 284 СОЕ 9]
36 308 LIE î: 20 378 MNE 21 11 919 BEE 3]
6 725 ZNE 4] 5 087 РВЕ 5] 5 000 P E 6]
Рис. 2. Структуры геохимического поля участка Жильного. А)факторный анализ; участки развития ассоциаций: 1) РЬ, В1, Ад, Zn, Си; 2) N1, Сг, Со; 3) Ва, Мп; 4) Мо, Ад; 5) Аи, Аб; 6) контуры месторождений: I - Самолазовского, II - Гарбузовского; В) Геоскан-модель; С) кластер-анализ наблюдений; состав кластеров: 1) фоновые концентрации всех элементов;
2) РЬ5,62 В/4,83 Адз,з9 Znз,12 Т/1,96 Си^ Аи13]; 3) Со,27 N/1,05 Чт Мп0$1 Сгт; 4) М0372 Ад0^ 5) Си0,а Аи0,в В/0,67 Т0,бо Адом Zno,51 РЬ0,4з; D) индексы центробежности: 1) ИЦ1; 2) ИЦ2; Е) показатель ОК Ад:Аи
го анализа, могут быть отнесены к зонам рассеянной минерализации.
Повышенные значения индексов центробеж-ности в пределах участка Жильного приурочены к рудоконтролирующим субмеридиональным структурам, причем аномалии показателя ИЦ1 отчетливо окаймляют с двух сторон зону повышенных значений показателя ИЦ2 (рис. 2, Б). На месторождении Самолазовском это проявлено менее контрастно, чем на Гарбузовском, из-за пологого залегания рудного тела и значительной заболоченности участка.
Высокие значения коэффициентов относительной концентрации пары элементов Ag:Au приурочены к тем же рудоконтролирующим структурам и характерны для флангов месторождений (рис. 2, Е). Наиболее золотоносные участки характеризуются пониженными значениями ОК и ИЦ. По этому признаку северное продолжение Гарбузовского месторождения может быть классифицировано как зона рассеянной минерализации, что подтверждает выводы, полученные кластер-анализом и факторным анализом.
Зональность размещения геохимических ассоциаций в плоскости рудных залежей рассмотрена на примере разведочных пересечений через Самолазовское месторождение (рис. 3). По результатам факторного анализа в пределах пологозалегающей залежи выявлено 4 класса элементов. Наиболее золотоносная часть залежи характеризуется аномальным накоплением Аи, Ag, Аз, Т1, РЬ, Си, Мо, N1, V,
Sb, W. При этом Аз, N1, Т1, Sb тесно коррелируются с золотом и объединяются с ним в одну ассоциацию. Участки ее распространения в целом совпадают с контурами промышленных блоков. Ассоциация РЬ, В1, Ag, 2п, Си распространена более широко, но преимущественно в восточной части месторождения. В западном направлении она сменяется на ассоциацию Ва, Мп, Сг, которая сопровождается умеренной и слабой золотоносностью. Характерно, что наиболее золотоносные участки сопровождаются локальными аномалиями титана в лежачем и висячем боках рудных тел. Т коррелирует-ся с Мо и, в целом, эта ассоциация распространена на участке в виде полосы северо-восточного простирания. Возможно, она фиксирует рудоконтроли-рующую структуру ранга месторождения.
Системой "Геоскан" в разрезе через рудную залежь выявлено 7 аномальных классов проб со сходными геохимическими спектрами, в каждом из которых главную роль играет РЬ. Близость состава геохимических спектров, обусловленная пространственным совмещением различных геохимических ассоциаций, не способствует пониманию механизма формирования геохимической зональности. Промышленная часть залежи выделяется, по-су-ществу, лишь повышенным вкладом Аи в геохимический спектр (рис. 3, В). Структуру же геохимического поля, без априорной информации, полученной другими методами, расшифровать доста-
®
сз
©
юв
715 716
Значения функции БСАЫ
0 10 50 100 1
р м
та та
та та"
шт
11
ц
==ш
Спектры классов проб
31.049 РЪС 11 12.143 СиГ 21 5.141 АБГ 31
47.926 РЫ 11 6.240 Т1 [ 21
26В.146 РЪС 11 99.526 Аи[ 31 31.827 Си[ 41
30.944 Т1С 41 25.141 ЭЪГ 81 24.566 АгГ 51
7.376 МоС 01 6.170 В1Е 01 5.096 У Г 91 5.063 Т