CC BY
33
УДК 550.372:552.323.6 (571.56)
А.В.МАНАКОВ, Е.В.ПОСПЕЕВА, В.А.МАТРОСОВ
ЯНИГПЦНИГРИАК «АЛРОСА», Мирный
А.К.САРАЕВ
Санкт-Петербургский государственный университет
Д.А.АЛЕКСЕЕВ ООО «Северо-Запад», Москва
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ЗОНДИРОВАНИЙ В АЛМАЗОПОИСКОВЫХ РАБОТАХ
Приведены результаты применения метода магнитотеллурических зондирований для поисков алмазов. Проанализированы исследования прошлых лет. Рассмотрены методика и результаты работ в Мирнинском кимберлитовом поле с использованием современной аппаратуры и программных средств. Показана эффективность использования метода для решения поисково-прогнозных, картировочных и инженерно-геологических задач.
Results of employing the method of magnetotelluric soundings for prospecting of diamonds are given. Investigations of past years are analyzed. Methods and works' results in Mirny kimber-lite field with application of modern equipment and software are described. Efficiency of applying the method for solving forecast-prospecting, mapping, and engineering-geological tasks is shown.
В центральной и южной частях Якутской алмазоносной провинции (ЯАП) в 70-80-е годы прошлого века были выполнены региональные магнитотеллурические зондирования (МТЗ). Их проводили Западно-Якутская геофизическая экспедиция и Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья. Использовались станции ЦЭС-1,2. Расстояние между зондированиями составляло около 10 км, диапазон периодов 0,06-10000 с. В литосфере выделили два регионально распространенных проводящих слоя [1]. Нижний слой имеет сопротивление несколько ом-метров и совпадает с мантийным волноводом (астеносферой). В пределах ЯАП он, начиная с глубин 200 км, постепенно выклинивается. Верхний проводящий слой картируется в районе границы Мохоровичича. Глубина его залегания составляет 35-40 км, сопротивление 75-150 Ом-м, а мощность около 50 км. Структуру региональной электропроводности объяснили геотермическим и флюидным
режимами. Также была установлена латеральная неоднородность литосферы.
На территории ЯАП выделили две наиболее крупные неоднородности высокого сопротивления [1]. Первая располагается в центральной части Малоботуобинского кимберлитового района. Глубина залегания ее верхней кромки 10 км, а сопротивление 5 103 Ом -м. Вторая неоднородность с глубиной залегания 30 км и сопротивлением (2-5)103 Ом -м выделена в Муно-Тюнгском кимберлитовом районе. Авторы [1] предположили, что наиболее вероятным источником этих аномалий являются продукты кристаллизации магматических расплавов. Вы-сокоомные неоднородности иногда сопровождаются изометричными в плане размерами десятки километров, субвертикальными проводящими зонами. Для их образования необходим привнос токопроводников, который возможен лишь по проницаемым зонам. В качестве возможного варианта образования таких структур был предложен механизм теплового разуплотнения пород [1, 3]. Проводящие неоднородности, распо-
Магано-Вилюйский террейн
Анабаро-Мирнинская коллизионная зона
Рис. 1. Геоэлектрические разрезы по результатам Ш- и 2D-инверсий продольных кривых на профиле 28 1 - пункты МТ-зондирований; 2 - изолинии сопротивлений; 3 - зона расслоенности земной коры по данным ОГТ; 4 - граница Мохоровичича по данным ГСЗ; 5 - разломы Вилюйско-Мархинской системы (1 - Западный, 2 - Параллельный, 3 - Центральный, 4 - Восточный)
ложенные в высокоомных блоках и пространственно совпадающие с кимберлито-выми полями, предложили считать критерием кимберлитового магматизма.
В 2002 г. ЯНИГП ЦНИГРИ начаты среднемасштабные работы, направленные на изучение особенностей геоэлектрического разреза кимберлитовых полей. Измерение вариаций МТ-поля проводилось пяти- и
двухканальными станциями MTU компании «Phoenix Geophysics» в частотном диапазоне от 0,003 до 5000 с. Шаг зондирований 1-2 км по профилям, расположенным на расстоянии 2-4 км друг от друга. В Малоботуобин-ском районе выполнены площадные исследования, изучено строение земной коры на всю мощность (35-40 км).
46 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т. 162
В результате работ установлено, что район характеризуется тремя типами геоэлектрического разреза земной коры: высо-коомные блоки, приуроченные к ним проводящие зоны и участки с пониженным электрическим сопротивлением (рис.1). Восточная часть, расположенная на западном борту Вилюйской синеклизы, - низкоомная с сопротивлениями земной коры первые десятки ом-метров. Основной вклад в уменьшение сопротивления пород внесла среднепалео-зойская тектономагматическая активизация, проявленная в образованиях Палеовилюй-ского авлакогена и сопровождавшаяся увеличением теплового потока и деструкцией земной коры. Могла сыграть роль и протерозойская коллизия [4], выразившаяся в тектоническом скучивании и ретроградном метаморфизме с поступлением флюидов.
Земная кора Мирнинского поля имеет сопротивление более 1000 Ом-м. Она является частью древнего Сибирского кратона, метаморфизованного в амфиболитовой и гранулитовой фациях. Область характеризу-
ется очень низким тепловым потоком (1020 мВт/м2) [2] и существенных преобразований на протяжении всей дальнейшей эволюции не испытывала. Данные породы обладают высокими сопротивлениями. Приуроченность кимберлитовых полей к высо-коомным блокам объясняется правилом Клиффорда, в соответствии с которым алмазоносные кимберлиты проявлены на древних кратонах, не подвергавшихся существенной тектонической переработке на протяжении последующих этапов развития.
В пределах Мирнинского кимберлито-вого поля выделены три проводящие субвертикальные неоднородности (рис.2). Первая (I) из них размером 12 х 20 км вытянута в северо-восточном направлении вдоль Джункун-Хампинской системы разломов. Глубина залегания верхней кромки проводящей зоны, по данным количественной интерпретации, 20 км, сопротивление 80100 Ом-м. Внутри нее выделяется проводящая неоднородность более высокого порядка - I1 с глубиной залегания 10 км и сопро-
Рис.2. Результаты магнитотеллурических зондирований в Мирнинском кимберлитовом поле 1 - пункты МТЗ; 2 - кимберлитовые тела; 3 - разломы Вилюйско-Мархинской (а) и Джункун-Хампинской (б) систем; 4 - проводящие неоднородности, выделенные по данным количественной интерпретации МТЗ
тивлением 30 Ом-м. На восточном краю первой проводящей аномалии, вдоль Западного разлома, локализуются шесть кимбер-литовых тел. Вторая неоднородность (II) выделяется в северо-восточной части площади на продолжении Джункун-Хам-пинской зоны разломов. Ее геоэлектрические характеристики соизмеримы с параметрами первой (глубина залегания 20 км, сопротивление более 100 Ом-м). К ней приурочены кимберлитовые трубки «Мир» и «Дачная». Третья неоднородность (III) выделяется на юге. Глубина ее залегания 15 км, сопротивление 30-40 Ом-м. Видно (см. рис.1), что кимберлитовые трубки Мирнинского поля тяготеют к краевым частям проводящих неоднородностей и расположены на сочленении их с высокоомными участками блока земной коры. Можно также предположить, что разрывная тектоника контролирует форму проводящих неодно-родностей. Все они расположены в узле пересечения Джункун-Хампинской и Ви-люйско-Мархинской систем разломов. Образование или активизация разломов сопровождается напряжениями и повышением температуры, что приводит к процессу межзерновой деструкции и увеличению пористости в кристаллической породе [3]. Синхронно с разломообразованием шло поступление флюидов в процессе базитово-го магматизма. Вероятно, это и привело к возникновению локальных проводящих зон. Эти же наиболее проницаемые зоны служили магмоводами для последующих кимберлитовых расплавов.
По договору с лабораторией электромагнитных методов НИИЗК СПбГУ проводились работы по опробованию метода ау-диомагнитотеллурических зондирований (АМТЗ) с аппаратурно-программным комплексом АКФ. Целью исследований являлось решение алмазопоисковых задач. Применялась четырехканальная станция АКФ-4, диапазон частот - 1-3200 Гц, время регистрации - 5 мин. Интерпретация одномерная методом эффективной линеаризации. Результаты исследований показали, что АМТЗ позволяют картировать зоны разломов, изучать разрез осадочного чехла и вести поис-
48 -
0135-3500. Записки Горного института. Т. 162
ки. Установлено, что Западный разлом разделяет блоки с различным удельным сопротивлением. Кимберлиты локализуются на границе блоков, в пределах участков, характеризующихся повышенной проводимостью. С кимберлитовыми телами связаны локальные (до 1 км) аномалии проводимости в осадочном чехле. Летом 2003 г. специалисты ООО «Северо-Запад» проводили опытные работы методом АМТЗ с целью оценки возможностей его применения для поисков трубок взрыва и выявления разрывных нарушений. Использовался аппаратурный комплекс MTU-5A компании «Phoenix Geophysics» с частотным диапазоном 1-10000 Гц. Сеть наблюдений составляла (25-50) х 50 м. Объем - более 400 точек. На картах кажущихся сопротивлений трубки выделяются пониженными значениями. Амплитудные полярные диаграммы имеют радиальную ориентировку длинных осей по отношению к центру аномалии сопротивления. Над центром аномалии диаграммы имеют изометричные очертания. Вещественные индукционные векторы закономерно ориентированы в направлении от центра трубок. Работы АМТЗ также показали возможность применения метода при картировании и гидрогеологических исследованиях осадочного чехла платформы. Можно прогнозировать изменение мощности первого водоносного горизонта, что представляет интерес с точки зрения захоронения шахтных вод. Выделяются локальные проводящие участки в зоне влияния Западного разлома, рассматриваемые как области внедрения магматитов ультраосновного и основного составов.
Выводы
1. Магнитотеллурические зондирования являются эффективным методом исследований в Якутской кимберлитовой провинции на различных стадиях прогнозно-поисковых работ на алмазы.
2. Консолидированная кора древних кратонов обладает высоким сопротивлением. Области тектонической активизации от-
личаются от стабильных блоков понижением сопротивления пород литосферы. В пределах кратонов зафиксированы относительно локализованные участки, характеризующиеся повышенной проводимостью.
3. Мирнинское кимберлитовое поле находится в узле сочленения двух систем разломов - Вилюйско-Мархинской и Джункун-Хампинской и, по данным геоэлектрики, характеризуется субвертикальными аномалиями проводимости земной коры, в краевых частях которых локализуются проявления кимберлитового магматизма.
4. Крупномасштабные МТ-зондирова-ния позволяют изучить разрез платформенного чехла, картируют разломы и фиксируют участки внедрения трубочных тел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глубинное строение и геодинамика Саяно-Байкальской горной области и сопредельных районов Восточной Сибири / А.А.Алакшин, С.В.Лысак, Б.М.Письменный, А.В.Поспеев, Е.В.Поспеева // Глубинное строение территории СССР. М., 1991. С.72-88.
2. ДучковА.Д. Термальная структура литосферы Сибирской платформы / А.Д.Дучков, Л.С.Соколова // Геология и геофизика. 1997. Т.38 (2). С.494-503.
3. Зарайский Г.П. Тепловое разуплотнение горных пород как фактор формирования гидротермальных месторождений / Г.П.Зарайский, В.Н.Балашов // Геология рудных месторождений. 1981. № 6. С.19-35.
4. Якутская кимберлитовая провинция: положение в структуре Сибирского кратона, особенности состава верхней и нижней коры / О.М.Розен, В.П.Серенко, З.В.Специус, А.В.Манаков, Н.Н.Зинчук // Геология и геофизика. 2002. Т.43 (1). С.3-26.
