CC BY
23
УДК 550.3+553 (571.54)
ОБЪЁМНАЯ МОДЕЛЬ И ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МАГНЕТИТОВОГО-СОЛОНГО ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ
М.А. Нефедьев1
Геологический институт СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а
Приводятся результаты объёмного моделирования уникального по строению и набору полезных ископаемых железо-борно-цинково-редкометалльного месторождения Магнетитового - Солонго (Радуга). Показаны возможности и высокая эффективность комплекса геофизических методов при решении сложных задач геологического картирования, изучении разрывной и блоковой тектоники, тектоническом и металлогеническом районировании, моделировании, поисках и прогнозировании оруденения как с поверхности, так и на глубоких горизонтах. Ключевые слова: моделирование, металлогения. Библиогр. 9 назв. Ил. 3.
ASSESSMENT OF THE MODEL AND PEERSPECTIVES DEPOSIT MAGNETITE-SOLONGO TO GEOPHYSICAL DATA
M.A. Nefedjev
Geological Institute SB RAS, 6а Sahjanova St., Ulan-Ude, Russia, 664074
The results of the volumetric model unique in its construc-ing a set of minerals and iron-вorn-zinc redkometalnogo fields-tion Magnetite - Solongo (Rainbow). Showing the possibilities and the high efficiency range of geophysical methods in solving complex geological problems geological mapping, study of discontinuous and block tectonics, tectonic and metallogenic zoning, modeling, searching, and prediction mineralization, both in surface and in the deep horizons. Key words: modeling, metallogenic 9 soures. 3 figures.
Изученность и краткая геологическая характеристика месторождения
Месторождение открыто в 1961 г. при наземной проверке аэромагнитных аномалий как магнетитовое. В 1964 г. запасы железных руд оценены Д.В. Ветровым (Бурятгеология) в 37,2 млн. т. Месторождение признано мелким, не представляющим особого интереса. В последующие годы на месторождении выполнен широкий комплекс детальных геофизических исследований (гравиметрия, магнитометрия, электроразведка в модификациях КЭП, СГ-ВП, ЕП) и ме-таллометрия, выявлены интенсивные гравиметрические (до 2,5 мГл.), вариомет-рические (до 50-675 Е), ВП (4-15%) и ЕП
до -210 мВ) аномалии, контрастные ли-тогеохимические ореолы цинка, свинца и молибдена, совмещенные с мощными (100-500 м) зонами проводимости (рис. 1, 2). Известные рудные тела не компенсировали гравитационные и магнитные аномалии. Количество аномальных гравитационных и магнитных масс составило 300 млн. т.
При дальнейшем изучении здесь выявлены борное месторождение, названное Солонго (Радуга), цинковые руды и редкометалльное оруденение (молибден, вольфрам). Б.К. Виноградовым (Бурятгеология) в 1975 г. выполнена предварительная разведка месторождения. По запасам бора оно оказалось средним, а по составу
:Нефедьев Михаил Андреевич - доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, тел.: (3012)43-49-01, е-mail: nefedyev ma@,mail.m
Nefedjev Mihail Andreevich - a doctor of geological and mineralogical sciences, a leading scientific worker, tel.: (3012)43-49-01, е-mail: nefedyev ma@mail.ru
руд - уникальным. Запасы железных руд им оценены в 117,8, цинка - в 5,4 млн.т.
Месторождение расположено в Центральном, наиболее поднятом и глубоко эродированном блоке рудного узла, и сложено породами нижнего кембрия, магматическими и метасоматическими образованиями. Оно имеет сложное блоково-складчатое строение и приурочено к вос-
точному крылу крупной антиклинальном складки нижнекембрийских вулканоген-но-осадочных и карбонатных пород субмеридионального простирания и юго-восточного падения, с осевой плоскостью которой совпадает осевая линия апикальной части массива гранитов (рис. 1,А).
Стратифицированные породы представлены олдындинской свитой, состоя-
Рис. 1. Результаты детальных геолого-геофизических работ на месторождении Магнетитовом-Солонго: А - геологическая карта по Б.К. Виноградову [2]; Б - карта совмещенных благоприятных признаков; планы: В - аномалий силы тяжести, Г - магнитного поля;
1 - известняки; 2 - ороговикованные фельзит-порфиры; 3 - граниты; 4 - сиениты и граносиениты; 5 - магнетитовые руды; 6 - оруденелые скарны; 7 - скарны; 8 - кальцифиры; 9 - разрывные нарушения: а - главные (1 -Майский, 2 - Контактовый, 3 - Граносиенитовый, 4 - Поперечный), б -второстепенные; 10 - зоны проводимости КЭП; 11 - аномалии ЕП (в 1 см - 400 мВ); 12 - аномалии ВП (в 1 см - 20 %); 13 - оси аномалий Vxz; 14 - изолинии Ag локальные; 15 - изолинии поля тыс. гамм (а - положительные, б - нулевые, в - отрицательные); 16 - номера разломов; 17 - разведочные линии, скважины и их номера
щей из первой, второй, третьей и шестой пачек [1]. Первая сложена туфами и лавами среднего и кислого состава, вторая -доломитовыми известняками и известняками, перемежающимися лавами и туфами, третья - вулканическими породами с пластами известняков и лав, шестая -туффитами и туфами среднего состава с линзами известняков.
Магматические породы отнесены к средне-верхнепалеозойскому (граниты и граносиенит-порфиры) и мезозойскому (долеритовые порфириты) интрузивным комплексам [6]. Граниты слагают гребневидный массив субмеридионального простирания, являющийся частью Зазинского плутона, обрамляющего Еравнинский останец (рис. 2). Граниты лейкократовые, массивные, порфировидные. Абсолютный их возраст 260 млн. лет, что соответствует завершению раннепермской магматической деятельности.
Граносиенит-порфиры слагают дайки, пересекающие граниты, метасомати-ческие образования и руды. Магнезиальный метасоматоз четко выразился в био-титизации и амфиболизации лав, туфов, роговиков и известняков. Гранитный массив размещен в тектоническом блоке. Форма его определяется тремя крупными разломами - Контактовым (2), Магнети-товским (1) и Граносиенитовым (3). В юго-западной части массив выклинивается до 100 м, погружается на глубину 600-700 м и расширяется до 4,5 км. Эти разломы контролировали размещение, форму Магнетитовского структурного блока и поверхности и определили сложное блоковое строение Магнетитовского рудного поля. Изучением генезиса, условий образования и закономерностей размещения оруденения занимались в основном Б.К. Виноградов и Д.Э. Цыденова (Бурятгеология).
Образование рудоносных скарнов, железорудных и полиметаллических тел генетически связано с гипотетичной интрузией верхнепалеозойских гранитов. Рудные тела представлены в виде цепи линзовидных, местами неправильной
формы, залежей. Эти участки характеризуются крутым залеганием кровли гранитов (рис. 2, 3). Скарны широко развиты вдоль контактов выступа гранитов по Магнетитовскому и Контактовому сбросам. В местах пологой кровли скарны развиты слабо. Выделяются две формации скарнов: магнезиально-скарновая, представленная магнезиальными скарнами, кальцифирами, известковыми везувиано-выми скарнами, и известково-скарновая, сложенная пироксен-гранатовыми скарнами, скарноидами и эпидозитами. Породы среднего состава, скарны и магне-титовые руды захвачены пропилитиза-цией. Грейзенизация наложена на граниты экзоконтактовых частей массива, роговики и скарны.
Огромную роль в локализации скар-ново-рудных тел играли разрывные нарушения - их размещение контролируется субмеридиональными сбросами и лито-логическим составом пород. Сбросы являются древними крупными разрывными структурами длительного развития. Они контролируют положение, форму и размеры массива гранитов, крутизну контактной поверхности и направление его осевой линии, сопровождаются зонами (100-500 м) дробления и трещиноватости пород кровли гранитов. Граниты этими разломами не затронуты.
Волнистая морфология сбросов приводит то к их сближению, то к их расхождению в плане и появлению диагональных нарушений. Максимальные сближения до 400-600 м Магнетитовского и Контактового сбросов способствовали повышению трещиноватости пород и вызвали появление двух выступов на восточном склоне массива гранитов. Решающую роль в размещении рудных тел играли магнезиальные карбонатные породы в тектонически осложненных контактах их с силикатными породами в Магнетитовском и Контактовом сбросах.
Типы рудной минерализации [7]
Месторождение относится к наиболее сложным и многометалльным (железо,
бор, цинк, редкие металлы) объектам рудного узла. Главными полезными ископаемыми являются железные и борные руды, второстепенными - цинковые и молибденовые.
Восемь железорудных тел расположены на восточном крыле антиклинали, вдоль экзоконтакта массива гранитов. Руды мартеновские (3%), доменные (13,6%) и рядовые (81,8%). Пласто- и линзообразные тела залегают в основании скарноворудной залежи, которая повторяет изгиб кровли массива гранитов и прослежена на 6 км по простиранию и на 600 м по падению. Рудные тела залегают в основном согласно с вмещающими породами. По простиранию они прослежены на 120-2000 м, по падению - на 350670 м. Мощность тел от 19 до 52 м. Руды магнетитовые, малофосфористые и при-родно легированы (содержат в среднем 4,05% марганца). По вещественному составу выделяются два основных типа руд: кварц-магнетитовые и скарново-магнетитовые. Руды представлены магнетитом, пиритом, марказитом, пирротином, сфалеритом, гематитом, халькопиритом, молибденитом, реже - борнитом, халькозином, висмутином, галенитом, алабандином, гюбнеритом, касситеритом. Особенностью магнезиально-скарновых магнетитовых руд является наличие магниевых боратов: людвигита, ссайбелиита, флюоборита, котоита, варвикита. Среднее содержание железа 40%, цинка 4,1%, марганца 4,05%, фосфора 0,04%, серы 1,67%. Из ценных минералов присутствуют титан, молибден, вольфрам, олово, медь, свинец, нерудные - хлорит, пироксен, гранат, сфен.
Минерализация бора на месторождении уникальна по своему разнообразию - здесь выявлено 22 борных минерала, четыре из которых (курчатовит, солонгоит, федоровскит и гексагидробо-рит) открыты впервые, пять (сахаит, вимсит, уралборит, пентагидроборит фроловит) представляют вторые находки в мире, а канит - первую.
Выделено три основных типа руд:
1. Магниевые и железо-магниевые бораты в магнезиальных скарнах. Они слагают ссайбелиит-людвигитовые и сфале-рит-ссайбелиит-людвигит-магнетитовые руды внутри или во внешней зоне магнетитовых тел.
2. Марганец-магний-кальциевые бораты в зонах известково-скарнового замещения кальцифиров и магнезиальных скарнов. Этот новый тип руд представляет наибольший промышленный интерес. Выделяются курчатовит- и людвигит-сахаитовые руды.
3. Боросиликатовые датолитовые и борато-боросиликатовые роуит-датоли-товые руды в скарнах.
Цинковые руды слагают 23 рудных тела, большинство из которых залегают среди скарнов южного фланга месторождения, наследуя их форму и условия залегания, а иногда и полосчатую текстуру, и проектируются на площадь высокой цинковости магнетитовых руд. Контакты рудных тел постепенные, вкрапления сфалерита развиты с замещением пироксена, эпидота, карбоната, волластонита. В скарнах сфалерит ассоциирует с галенитом и молибденитом, а в карбонатных породах - с пирротином, алабандином, халькопиритом, галенитом, висмутином. Руды массивные, крупнозернистые.
Молибденовые руды вольфрам-молибденовой формации образуют две зоны. Они развиты в железорудных телах, гранитах, роговиках и скарнах, в зонах калишпатизации, грейзенизации и эпидо-тизации. Молибденит двух генераций распределен неравномерно и образует вкрапленность, гнёзда и мономинеральные прожилки или встречается в ассоциации с кварцем, мусковитом, флюоритом, вольфрамитом, пиритом, гематитом, шеелитом, хлоритом, сфалеритом, магнетитом, флогопитом, амфиболом.
Во взглядах на генезис месторождения у исследователей существуют расхождения, но главным в их точках зрения является то, что образование скарнов, железорудных и полиметалличес ких тел генетически связано с интрузией нижнепа-
Рис. 2. Объемная модель юго-западной части месторождения Магнетитового-Солонго в поле силы тяжести по Г.И. Татькову [9]: а - вычисленное поле Ag от геологической модели; б -наблюденное поле Ag: 1 - изолинии Ag, мГл; рудные тела: 2 - железо-цинковые (а - установленные, б - предполагаемые), 3 - борные; 4 - разрывные нарушения (а - крупные, б - мелкие); 5 - линия разреза по разведочной линии 6; 6 - пробуренные скважины; в - модель месторождения по разведочной линии 6: 1 - скарны; 2 - кальцифиры; 3 - граниты кристаллического фундамента; 4 - контур рудовмещающих пород; 5 - скважины (а - пробуренные, б - рекомендуемые
леозойских гранитов. Это подтвердилось фактами известкового скарнирования гранитов и частичного наложения оруденения на них [2] и нашло отражение в последующих работах [5, 3].
Скарново-рудные процессы на месторождении завершились в верхней перми. Соотношение интрузий с дизъюнктивными нарушениями и скарново-руд-ными процессами в пространстве и времени однозначно свидетельствует о генетическом единстве интрузии гранитов, скарнообразования и оруденения.
Объёмная модель месторождения
Объемное моделирование юго-западной части месторождения выполнено Г.И. Татьковым [9] по магнитным, гравиметрическим и вариометрическим данным (см. рис. 2).
По магнитному полю расчеты по программе «Контур» Г.Н. Константинова и Л.С Константиновой [4] выполнены по профилям, отстоящим на 100-200 м друг от друга. В программу были внесены изменения, позволившие вычислять одновременно магнитные, гравитационные поля и вторую горизонтальную производную гравитационного потенциала. После построения объёмной модели месторождения по геологическим данным и наделении
её физическими свойствами, вычислено магнитное поле от геологической модели, построена карта остаточных аномалий и определены прогнозные запасы железных руд. Оказалось, что геологическая модель не компенсирует наблюденное поле до 30000 гамм. По разведочным линиям 7 и 8 были вычислены намагниченность пород и руд, магнитный момент, глубина залегания нижней кромки рудных тел и объём рудной массы подбором эквивалентной модели, создающей поле, близкое к наблюденному (см. рис. 2,а). Модель, учитывающая магнитные тела, была наделена плотностными свойствами, что позволило вычислить поле силы тяжести и вторую производную гравитационного потенциала Vxz. Так же как и для магнитного поля, интенсивность и размеры вычисленного поля силы тяжести больше наблюденного (см. рис. 2, а, б), что и следовало ожидать, учитывая результаты моделирования по магнитному полю.
На рис. 3 представлена модель юго-западной и центральной частей месторождения по разведочным профилям (с юга на север) 2-7-10-12-13-15-17-21-23 и 26 по данным бурения. Месторождение изучено с помощью бурения до глубины 600 м. Строение его очень сложное, блоковое. Куполовидная интрузия гранитов
местами выходит на дневную поверхность (пр. 2, 12, 13, 17), местами снова погружается на глубину до 100-200 м.
Контактная поверхность в основном остаётся куполовидной, с различными углами наклона.
Многочисленными разломами разных направлений месторождение разделяется на блоки различных размеров. Вертикальная мощность пород в блоках резко изменяется от нуля до 1.5-2.5 км,
и перемяты.
породы интенсивно дробле:
Рис. 3. Модель месторождения Магнетитового-Солонго по разведочным профилям:
1 - четвертичные отложения; 2 - известняки; 3 - хемогенные известняки; 4 - андезитовые порфириты и их туфы; 5 - роговики и ороговикованные породы; 6 - долеритовые порфириты; 7 -андезитовые, андезит-базальтовые и базальтовые порфириты и их туфы; 8 - туфы кислых эффузивов; 9 - известняковые брекчии; 10 - известняковые, гранат-эпидотовые, апомагнезиальные и др. скарны; 11 - кальцифиры; 12 - дайки долеритов, андезитов, 13 - метасоматитов; 14 -граниты; руды: 15 - цинковые, 16 - пирит-магнетитовые, 17 - кварц-магнетит-гематитовые; 18 -поисково-разведочные скважины; 19 - контактная гравитирующая поверхность: а - установленная, б - предполагаемая; 20 - графики локальных аномалий силы тяжести
В этих условиях неоценимую помощь при изучении особенностей структуры месторождения оказывают геофизические методы (см.рис.1 Б, В, Г). Структура месторождения, положение его в плане, блоковое строение и рудные тела четко отражаются в аномалиях силы тяжести и магнитного поля. Элементы блоково-разрывной тектоники уверенно картируются в поле кажущихся сопротивлений мощными (100-200 м) зонами проводимости. Кроме того, рудные тела четко выделяются интенсивными аномалиями ВП, ЕП и Vxz (см. рис. 1 и 2).
Образование рудоносных скарнов, железорудных и полиметаллических тел генетически связано с гипотетичной интрузией верхнепалеозойских гранитов. Об этом говорит, прежде всего, активная гранитизация вмещающих пород, взаимоотношение гранитов с метасоматитами и оруденением контактового ореола, закономерной зональности контактово-мета-соматических образований и руд, зависимость внутреннего строения рудных тел от морфологии кровли массива гранитов. Размещение скарново-рудных тел месторождения контролируется субмеридиональными сбросами и литологическим составом пород независимо от их стратиграфического положения.
Оценка перспектив Магнетитовского рудного поля
Перспективы выявления новых рудных залежей в пределах рудного поля далеко ещё не исчерпаны. Увеличение запасов руд здесь ожидается за счет флангов и глубоких горизонтов. Как уже отмечалось, рудные тела не оконтурены как по падению, так и по простиранию. Общая протяженность месторождения более 7 км. В настоящее время изучена только половина площади - юго-западная и центральная части. На северо-восточном фланге месторождения выявлены аномалии силы тяжести, магнитного поля, ВП, совмещенные с зонами проводимости протяженностью до 2 км. В 1975 г. здесь,
на глубине около 300 м, вскрыто рудное тело мощностью 38 м пологого (ЮВ 20°) падения, прослеженное на 1800 м по простиранию. Запасы руды по кат. С1+С2 -22 млн. т, прогнозные- 100 тыс. т. В общей сложности на проявлении выявлено15 комплексных геофизических аномалий.
Наибольшего внимания заслуживает аномалия северо-западнее рудного тела №7, приуроченная к Аришинскому рудо-контролирующему разлому. Размеры ее по изодинаме 1000 гамм 3000х350 м. Перспективны на поиски железных руд также гравимагнитные аномалии, выделенные севернее, на уч. Ульзутуй-3. Расчеты показали, что они обусловлены скрытыми объектами, залегающими на глубине 15-75 м, мощностью 23-145 м. В 1980 г. здесь вскрыты сплошные и вкрапленные магнетитовые руды.
Скарново-рудная зона Магнетитов-ского рудного поля прослежена на 7 км, и есть все основания для обнаружения новых проявлений бора на ее северовосточном продолжении. На этой же площади выявлено редкометалльное проявление Грейзеновое, перспективное на поиски молибдена и вольфрама. Оно пока изучено слабо.
На рудопроявлении Южно-Магне-титовом выделен блок пород, опущенный по Граносиенитовому сбросу. На карте прогнозов он выделяется положительными значениями весовой функции 140 и рассматривается как весьма перспективный на поиски золото-полиметаллического оруденения в слепом залегании. Здесь, на профиле 4, 6, канавой вскрыто золото-пирит-кварцевая жила мощностью 0,4 м, протяженностью 400 м. Содержание золота до 21,6 г/т, серебра - 2,1 г/т, меди -0,6%. Во вмещающих жилу породах золота 0.5 - 1.7 г/т, серебра - 5 г/т. На золото участок не изучен. По данным литогеохимии ресурсы участка на золото составляют 2.5 усл. ед. По последним данным отрядом Э.Н. Зелёногшо на рудо-проявлении вскрыто богатое золотое оруденение.
Выводы
1. Впервые в Бурятии выполнено объемное моделирование железо-борно-цинкового месторождения Магнетитово-го-Солонго по физическим полям по программам ЭВМ. В результате установлена недоразведанность месторождения и сделан прогноз о возможном увеличении запасов железных, цинковых и борных руд на 10-20%.
2. Строение месторождения сложное. Разрывными нарушениями разных направлений оно разбито на структурные блоки различных порядков. Наиболее полное отражение структура месторождения, характер и форма контактной грави-тирующей поверхности и куполовидная интрузия гранитов находят в геофизических аномалиях, особенно силы тяжести.
3. Перспективы поисков новых рудных тел в Магнетитовском рудном поле связываются в основном с флангами и глубокими горизонтами месторождения Магнетитового-Солонго, проявлений Се-верно-Магнетитового, Южно-Магнетито-вого, Грейзенового и Ульзутуй-3, с комплексными геофизическими аномалиями и совмещенными с ними контрастными литогеохимическими ореолами.
Библиографический список
1. Васильев И.Л. Геология Еравнин-ского рудного района (стратиграфия, фации осадков и палеогеография). - Новосибирск: Наука, 1977. - 128 с.
2. Виноградов Б.К. Об отношении интрузии гранитов к скарнам и орудене-нию на месторождении Солонго (Западное Забайкалье) // Материалы по геологии
и полезным ископаемым БурАССР. -Улан-Удэ, 1972. - Вып. XV. - С. 120-125.
3. Виноградов Б.К. Особенности морфологии и внутреннего строения железорудных тел месторождения Солон-го (Зап. Забайкалье) // Геол. и геофизика. -1978. - № 9. - С. 87-92.
4. Константинов Г.Н., Константинова Л.С. Вычисление магнитного поля от сложных геологических моделей при аппроксимации их в разрезе прямоугольниками произвольной формы // Алгоритмы и программы для решения задач рудной геофизики (метод. рекомендации). -Новосибирск, 1976. - С.21-24.
5. Лисицин А.Е., Виноградов Б.К., Малинко С.В. Скарны месторождения Солонго в Бурятии и перспективы их рудоносности // Сов. геология. - 1974. - №3. - С. 116-123.
6. Литвиновский Б.А., Занвилевич А.Н. Палеозойский гранитоидный магматизм Западного Забайкалья. - Новосибирск: Наука, 1976. - 141 с.
7. Нефедьев М.А. Строение и оценка перспектив рудных полей и месторождений Бурятии по геофизическим данным. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2003. - 206 с.
8. Нефедьев М.А., Виноградов Б.К. Комплексирование методов при прогнозировании и поисках месторождений. -Новосибирск: Наука, 1982. - 168 с.
9. Нефедьев М.А., Татьков Г.И. Математическое моделирование рудных месторождений Бурятии (на примере месторождения Магнетитового) // Геология и геофизика. - 1984. - №7. - Деп. ВИНИТИ 29.04.84, № 2809. - 84 с.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета М.С. Учитель
