CC BY
31Геология, тектоника и металлогения СевероАзиатского кратона: материалы Всерос. науч. конф. - Якутск: Изд-во СВФУ, 2011. - Т. 1. - С. 48-53.
6. Константинов К.М. Оценка возможности грави-магниторазведки при поисках кимберли-товых трубок на территориях развития пермот-риасовых траппов (Якутская алмазоносная провинция) / К.М. Константинов, А.В. Новопашин, И.К. Константинов // Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: материалы Междунар. школы-семинара. - Казань: Изд-во Казан. федер. унта, 2013. - С. 114-119.
7. Константинов К.М. Оценка эффективности магниторазведки при поисках кимберлито-вых тел на территориях развития пород траппо-вой формации (Далдыно-Алакитский алмазоносный район Западной Якутии) / К.М. Кон-
УДК 550.83:553.3/.9
стантинов, А.В. Новопашин, И.К. Константинов // Проблемы палеомагнетизма и магнетизма горных пород: материалы Междунар. школы-семинара - СПб.: СОЛО, 2012. - С. 96-102.
8. Краткий обзор ArcPy: сайт Esri [Электронный ресурс]. - 2016. URL: http: // desktop. arcgis. com/ en/ arcmap/10. 3/analyze/arcpy/a-quick-tour-of-arcpy.htm. - 25.04.2016.
9. Новопашин А.В. Геоинформационные технологии в решении прикладных задач алма-зопоисковой геологии (Якутская алмазоносная провинция) // Изв. СО РАЕН. Сер. Геология. -2015. - № 2 (51) - С. 77-87.
10. Ильина Г.Ф. Промысловая геофизика: учеб. пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. -122 с.
Поступила в редакцию 25.04.2016
Возможности геофизических исследований при региональном и локальном прогнозировании орогенных золоторудных месторождений
Е.Э. Соловьев*, В.Ю. Фридовский**, В.А. Кычкин*
'Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова, г. Якутск **Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, г. Якутск
Показаны возможности геофизических исследований при региональном и локальном прогнозировании золоторудных месторождений на примере Южно-Верхоянского сектора Верхоянского складча-то-надвигового пояса. Приведены результаты обработки геофизических полей в автоматизированной программе «КОСКАД-3Д». Использованы двумерная адаптивная энергетическая фильтрация и расчет значений статистических характеристик геофизических полей. В геофизических полях Южно-Верхоянский сектор Верхоянского складчато-надвигового пояса разделяется на две области -Приплатформенную и Южно-Верхоянскую. Для Приплатформенной области характерны относительно неглубокое залегание плотных и намагниченных пород кристаллического фундамента. Южно-Верхоянская область отличается значительной глубиной залегания фундамента, нарастанием мощности карбонатно-терригенных пород. Установлено, что золоторудные проявления Южного Верхоянья приурочены к невскрытым магматическим телам и продольным разломам. Эффективность зондирования методом переходных процессов показана на примере Маринского рудного поля Аллах-Юньской тектонической зоны. Измерения переходных процессов проводились симметричной соосной квадратной установкой «петля в петле». Исследования методом ЗМПП показали, что минерализованные зоны дробления выделяются протяженными линейными аномалиями, преимущественно повышенного сопротивления до 800 Ом*м на временах измерения переходного процесса 50-80 мкс, а в геоэлектрических разрезах - крутопадающими высокоомными близвертикальными локальными аномалиями.
Ключевые слова: Южное Верхоянье, золотое оруденение, разломы, гравитационное и магнитное поля, трансформация, аномалии, зондирование методом переходных процессов.
СОЛОВЬЕВ Евгений Эдуардович - к.г-м.н., доцент, зав. каф., e-mail: solov.evg@yandex. ru; ФРИДОВСКИИ Валерий Юрьевич - д.г-м.н., проф., директор, e-mail: 710933@list. ru; КЫЧКИН Вадим Андреевич- ст. преподаватель, e-mail: [email protected].
Potentialities of geophysical research for regional and local forecast of orogenic gold deposits
Eu.E. Solovyov, V.Yu. Fridovsky**, V.A. Kychkin*
*M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk **Diamond and Precious Metal Geology Institute SB RAS, Yakutsk
Potentialities of geophysical research for regional and local forecast of gold deposits are illustrated by the example of the South Verkhoyansk sector of the Verkhoyansk fold-and-thrust belt. Results of the automated geophysical data processing with the use of "KOSKAD-3D " program are presented. Two-dimensional adaptive energy filtering was used, and calculation of statistical characteristics of the geophysical fields was made. In the geophysical field, the South Verkhoyansk sector of the Verkhoyansk fold-and-thrust belt is subdivided into two areas - Near-platform and South Verkhoyansk ones. The former is characterized by a relatively close spatial association of compact and magnetized rocks of the crystalline basement, while the latter area is distinguished by a great depth of the basement and an increased thickness of carbonate and terrigenous rocks. It is shown that gold occurrences of the South Verkhoyanye area are localized in granite-metamorphic domes and longitudinal faults. High efficiency of transient electromagnetic sounding is established, as exemplified by the Mar ore field within the Allakh-Yun' tectonic zone. The mineralized tectonized zones are expressed as extensive high-resistance linear anomalies. Measurements were performed with the use of a standard "loop-in-loop" technique. It is shown that the mineralized tectonized zones are expressed as extensive high-resistance (up to 800 ohm-m) linear anomalies. The ore-controlling structures are recorded in the time interval of50-80 /s of the transient process measurement, and in the geoelectrical sections they are expressed as local subvertical high-resistance anomalies.
Key words: South Verkhoyanye area, gold mineralization, faults, gravity and magnetic fields, transformation, anomalies, transient electromagnetic sounding.
Введение
При прогнозировании рудных объектов различного ранга важную роль играют анализ и геологическая интерпретация геопотенциальных полей. Это позволяет изучить и уточнить особенности глубинного строения, выявить связи между оруденением и структурно-тектонической обстановкой территорий [1-4]. С использованием геофизических данных открыты месторождения Олимпиадинское (Россия), Форт Нокс и Донлин Крик (США). Скрытое оруденение Хисикари (Япония), Олимпик Дэм (Австралия) обнаружено в результате анализа аномалий гравитационного поля [5]. Применение наземных геофизических методов, в том числе электроразведки, дает возможность выявлять аномалии отражающие рудоконтро-лирующие структуры, детализировать пространственное положение рудных объектов и выявлять не выходящие на дневную поверхность рудные тела [6].
В работе показаны возможности геофизических исследований при региональном и локальном прогнозировании золоторудных месторождений на примере Южно-Верхоянского сектора Верхоянского складчато-надвигового пояса (ВСНП). Сектор расположен на погруженной восточной окраине Северо-Азиатского кратона и сложен рифей-, среднепалеозойскими пре-
имущественно карбонатными и верхнепалеозойскими-мезозойскими терригенными толщами. Здесь широко распространены позднемезо-зойские благороднометалльные месторождения. Раннеорогенные золото-сульфидно-вкрапленные и золото-кварцевые месторождения шеар-зон формируются в начале оксфорд-киммериджских коллизионно-аккреционных событий до формирования крупных позднеюрских-раннемеловых орогенных гранитоидных плутонов. Рудные тела месторождений залегают согласно с напластованием пород, образуя многоярусные жилы с сопровождающими их секущими апофизами (Юрско-Бриндакитский, Оночолахский рудные узлы). Позднеорогенные золото-кварцевые месторождения зон разломов (Нежданинское, За-держнинское) контролируются крупноамплитудными разломами, отделяющими блоки с различным геологическим строением и тектоническим развитием. В мелких штоках гранитоидов и их роговиковом ореоле размещаются поздне-орогенные золото-висмутовые месторождения. Наиболее перспективным типом золотого ору-денения региона является орогенный [7-10]. На орогенные золоторудные месторождения наложена Ag-Pb-Zn, Ag-Pb-Sn, Ag-Hg и Ag-Au минерализация, связанная с событиями в альб-позднемеловом Охотско-Чукотском вулканогенном поясе.
Структура потенциальных геофизических полей
В геофизических полях, в том числе и трансформированных, Южно-Верхоянский сектор Верхоянского складчато-надвигового пояса разделяется на две области - Приплатформенную (Кыллахская и Сетте-Дабанская тектонические зоны) и ЮжноВерхоянскую (Аллах-Юньская тектоническая зона) [11]. Области отличаются уровнем значений и структурой аномальных геофизических полей, отражающих различное геологическое строение.
Для Приплатформенной области характерны повышенный уровень значений грави- и магнитных аномалий, относительно неглубокое залегание плотных и намагниченных пород кристаллического фундамента, магматизм основного и ультраосновного состава. В Кыллахской и Сетте-Дабанской тектонических зонах выделен узкий протяженный блок гравитационных и магнитных аномалий субдолготного простирания, отражающий выклинивающийся к югу выступ кристаллического фундамента. Субширотные грави- и магнитные минимумы маркируют поперечные к основным геологические структуры, которые на раннем этапе формирования региона развивались как трансформные разломы, а на позднем - как латеральные рампы.
Южно-Верхоянская область характеризуется малоамплитудными знакопеременными аномалиями геофизических полей. Низкий уровень грави- и магнитного полей указывают на значительную глубину залегания фундамента, нарастание мощности карбонатно-терригенных пород в Аллах-Юньской тектонической зоне. Общий уровень трансформированных полей ЮжноВерхоянской области нарушают аномалии, вызванные известными и скрытыми гранитоидны-ми плутонами, представляющие элементы единых рудно-магматических систем [11, 12].
Особенности размещения золотого оруденения в геофизических аномалиях
Для выявления закономерностей размещения золотого оруденения Южно-Верхоянского сектора ВСНП в геофизических полях выполнена обработка данных в автоматизированной программе «КОСКАД-3Д» [13]. Использованы следующие алгоритмы: двумерная адаптивная энергетическая фильтрация для выделения локальной компоненты гравитационного и магнитного полей, а также расчет значений их статистических характеристик.
При анализе полученных трансформант установлено, что на схеме локальной компоненты гравитационного поля золотое оруденение Сетте-Дабанской тектонической зоны тяготеет к нулевым значениям локальных аномалий на границе
Приплатформенной и Южно-Верхоянской областей (рис. 1, А). Золоторудные проявления северной и центральной частей Аллах-Юньской тектонической зоны, по геофизическим данным, приурочены к невскрытым магматическим телам, которые отображаются локальными изо-метричными гравитационными минимумами, часто обрамленными дугообразными положительными аномалиями. В южной части рассматриваемой тектонической зоны оруденение тяготеет к Минорско-Кидерикинскому разлому.
В локальных магнитных аномалиях орудене-ние Сетте-Дабанской зоны размещается в полосе пониженных значений вдоль Бурхалинского разлома (рис. 1, Б). В пределах Аллах-Юньской зоны оно приурочено к единичным локальным изометричным аномалиям в северной части, на юге - к ярко выраженной полосе линейных положительных аномалий, трассирующих Минор-ско-Кидерикинский разлом. Высокая интенсивность линейных аномалий указывает на наличие магнитовозмущающей минерализации в зоне разрывного нарушения.
На схеме статистической трансформанты -асимметрии гравитационного поля, оруденение исследуемого региона тяготеет к аномалиям повышенных значений (рис. 1, С). Параметр асимметрии в физических полях указывает на нарушение нормального распределения изучаемых значений, чаще всего вызванное резкой сменой геологической обстановки [13]. Так, наиболее контрастно выделяется субмеридиональная линейная аномалия высокой интенсивности асимметрии гравитационного поля в восточной части Сетте-Дабанской тектонической зоны. Повышенные значения трансформированного поля силы тяжести отражают состояние нарушенности геологической среды.
На схеме значений асимметрии магнитных аномалий отмечается полоса высокой интенсивности, имеющая прямую пространственно-физическую корреляцию с выделенной линейной аномалией повышенных значений асимметрии гравитационного поля (рис. 1, Д). Золотое оруденение Южного Верхоянского сектора ВСНП в аномалиях асимметрии магнитного потенциала локализуется в зоне повышенных значений, за исключением проявлений южной части Аллах-Юньской зоны.
Таким образом, в Сетте-Дабанской тектонической зоне главное рудоконтролирующее значение, по геофизическим данным, имеет зона разуплотнения субмеридиональной ориентировки, отделяющая Приплатформенную область от Южно-Верхоянской. Оруденение тяготеет к нулевым и пониженным значениям локальных грави- и магнитных аномалий.
Рис. 1. Трансформанты потенциальных геофизических полей Южного Верхоянья: А-Б- локальные компоненты геофизических полей: А - гравитационного, Б - магнитного; С-Д - асимметрия геофизических полей: С - гравитационного, Д - магнитного; 1 - тектонические структуры: СП -Сибирская платформа, К - Кыллахская зона, СД - Сетте-Дабанская зона, АЮ - Аллах-Юньская зона; 2 - разломы: А - Акринский, Б - Бурхалинский, М - Менкюленский, МК -Минорско-Кидерикинский; 3 - вулканогенные породы; 4 - граниты, гранодиориты; 5 - золоторудные месторождения и проявления; 6 - Маринское рудное поле
В северной и центральной частях Аллах-Юньской зоны, рудопроявления связаны с невскрытыми магматическими телами. В трансформированных полях они выражены локальными изометричными гравитационными и магнитными аномалиями различного знака. Необходимо отметить, что по данным гравиметрии известные рудопроявления чаще тяготеют к периферии невскрытых магматических тел. В южной части Аллах-Юньской зоны оруденение контролируется Минорско-Кидерикинским разломом, выраженным полосой линейных магнитных аномалий положительного знака.
Электроразведочные исследования методом ЗМПП
Наземные геофизические работы выполнены на Маринском рудном поле Аллах-Юньской металлогенической зоны в бассейне руч. Ынык-чан [9, 14]. Рудное поле сложено алевролитами, известковистыми алевролитами и редкими пластами известковистых песчаников наталинской свиты верхнего карбона. Здесь широко развиты золотоносные кварцевые жилы, характеризующиеся малой мощностью, незначительной протяженностью и крайне неравномерным распределением золота. Выделяются следующие типы жил: крутопадающие (70-90°) меридиональные и широтные, пологопадающие (20-40°) запад-северо-западного простирания, а также пластовые, выполняющие трещины отслоения, как правило, на контакте песчаников и алевролитов [15]. Рудовмещающие зоны дробления слагают полосу шириной около 150 м и прослежены на 350 м. Между зонами отмечаются маломощные кварцевые жилы нескольких систем, ассоциирующие с надвиговыми деформациями. Содержания золота в зонах изменяется в пределах 5-15 г/т, достигая в отдельных пробах до 20-50 г/т [8].
Выполнено зондирование методом переходных процессов (ЗМПП) по сети 100х10 м. Он широко применяется при изучении строения различных геологических объектов [16, 17]. Измерения переходных процессов проводились симметричной соосной квадратной установкой «петля в петле». Размер генераторной петли составил 250х250 м, измерительной 1х1 м с моментом 30 (30 витков). Измерения выполнялись с использованием отечественной аппаратуры «Импульс-Д» (ООО «Сибгеотех», г. Новосибирск). Для обеспечения высокой детализации и устойчивого отношения сигнал/помеха - шаг дискретизации измерений составлял 10 мкс, количество накоплений - 64. Синхронизация между измерительным и генераторным модулями проводилась через GPS-датчики. Сила подаваемых П-образных импульсов тока - 5 А.
Время измерений переходного процесса tmax на объекте составило около 0,7-0,8 мс, что позволило достичь глубин 250-300 м. Начальное время регистрации tmin переходного процесса составило в среднем 0,015-0,02 мс, что определило минимальную глубину исследований около 50 м. Обработка геоэлектрических данных проводилась в программе «АВС» (ООО «Сиб-геотех, г. Новосибирск»), где реализованы алгоритмы построения изолиний ЭДС равного времени и геоэлектрических разрезов по параметрам рт и St.
Выполненные площадные электроразведочные исследования методом ЗМПП показали, что минерализованные зоны дробления Маринского рудного поля выделяются протяженными линейными аномалиями, преимущественно повышенного сопротивления до 800 Ом*м на временах t = 50-80 мкс. Зоны имеют север-северовосточное простирание. Ширина выделенных аномалий изменяется от 40 до 70 м. Величины кажущегося удельного сопротивления рудоносных структур могут иметь как высокие значения при преимущественно кварцевом составе рудных тел, так и пониженные - при значительном содержании сульфидных минералов или глинистого материала (рис. 2, А).
В геоэлектрических разрезах объекта исследований выделяется два блока различного кажущегося удельного сопротивления - западный и восточный (рис. 2, Б). Западный блок характеризуется низкими значениями сопротивлений 60-230 Ом*м с выраженным горизонтальным залеганием пород. Второй восточный блок отмечается высокими значениями сопротивления до 820 Ом*м и более сложным строением. В восточном блоке выделяются субвертикальные высокоомные локальные аномалии, аппроксимируемые крутопадающими рудными зонами.
Заключение
В результате проведенных исследований в пределах Южно-Верхоянского сектора ВСНП установлены особенности размещения золотого оруденения в потенциальных геофизических полях и их трансформантах. В гравитационном и магнитном полях сектор разделяется на две области - Приплатформенную и ЮжноВерхоянскую, различающиеся уровнем и структурой аномалий. Приплатформенная область отличается неглубоким залеганием плотных и намагниченных пород кристаллического фундамента. Южно-Верхоянская область характеризуется значительной глубиной залегания фундамента, нарастанием к востоку мощности карбонатно-терригенного комплекса. Большинство известных рудопроявлений региона при-
Рис. 2. Результаты электроразведочных работ методом ЗМПП на Маринском рудном поле: А - изолинии кажущегося у э. с. на временах измерений переходного процесса 50-80 мкс, Б - геоэлектрические разрезы кажущегося у э. с.
урочено к невскрытым магматическим телам и продольным зонам протяженных разрывных нарушений, отделяющих блоки с различным строением. При выделении таких неоднородно-стей в строении земной коры эффективно применение алгоритмов разложения потенциальных полей на составляющие и расчет их статистических характеристик (в данном случае -параметр асимметрии геофизических аномалий). В импульсном электромагнитном поле рудные зоны Аллах-Юньской тектонической зоны выделяются протяженными линейными аномалиями, преимущественно повышенного сопротивления до 800 Ом*м на временах измерения переходного процесса 50-80 мкс.
Таким образом, анализ геофизических потенциальных полей, в том числе трансформированных, позволяет выделять неоднородности в геологической среде и потенциально рудоносные структуры. Устанавливаемые при этом особенности отражения разноранговых рудных объектов в гравимагнитных и электрических аномалиях, позволяют использовать их в качестве дополнительных геофизических критериев регионального и локального прогноза золотого ору-денения.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 14-17-00465).
Литература
1. Иволга Е.Г. Региональное количественное прогнозирование перспективных на эндогенное оруденение площадей на основе анализа физических полей в пределах юга Дальнего Востока России / Е.Г. Иволга, Ю.Ф. Манилов // Руды и металлы. - 2010. - № 6. - С. 10-21.
2. Хасанов И.М. Глубинная структура юго-востока Яно-Колымской складчатой системы по геофизическим данным и характерные особенности строения золоторудных узлов / И.М. Хасанов, В.М. Шарафутдинов // Ученые записки Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2011. - Т. 153, № 3. - С. 230-246.
3. Chuansong He. Gold metallogeny associated with craton destruction: a geophysical perspective from the North China Craton / Chuansong He, San-tosh M., Qiong-Yan Yang // Ore Geology Reviews. - 2015. - Vol. 75. - P. 29-41.
4. Models and Exploration Methods for Major Gold Deposit Types / Robert F., Brommecker R., Bourne B., Dobak P. J., McEwan C. J., Rowe R. R., Zhou X. // Proceedings of Exploration-07: Fifth Decennial International Conference on Mineral Exploration / ed. by B. Milkereit. - 2007. - P. 691711.
5. Волков А.В. Крупные месторождения золота и серебра Северо-Востока России (геолого-
генетические и поисковые модели) /А.В. Волков, В.А. Сидоров // Золото северного обрамления Пацифика. - Магадан : СВКНИИ ДВО РАН, 2008.- С. 14-15.
6. Применение геофизических методов при детальном изучении скарновых железорудных месторождений Северного Урала / В.Н. Глазнев, И.В. Притыка, В.И. Жаворонкин, Р.А. Теренть-ев, Д.П. Севастьянов, П.П. Горских // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Геология. - 2010. -№ 2. - С. 238-248.
7. Окунев А.Е. Перспективы поисков месторождений золото-сульфидной формации в Ал-лах-Юньской минерагенической зоне / А.Е. Окунев, А.П. Кропачев // Вестн. Госкомгеоло-гии. -2006. -№ 1(8). - С. 19-24.
8. Окунев А.Е. О перспективах открытия крупных золоторудных месторождений ороген-ного типа в терригенных отложениях Южного Верхоянья / А.Е. Окунев, В.Ю. Фридовский // Руды и металлы. - 2012. - № 5. - С. 22-29.
9. Фридовский В.Ю. Условия локализации золотого оруденения Маринского рудного поля (Южное Верхоянье) / В.Ю. Фридовский, Л.И. Полуфунтикова // Отечественная геология. -2011. - № 6. - С. 13-20.
10. Goryachev N.A. Gold deposit and gold metallogeny of Far East Russia. Ore Geology Reviews / N.A. Goryachev, F. Pirajno. - 2014. -Vol. 59. - P. 123-151.
11. Соловьев Е.Э. Геофизические поля и глубинное строение Южного Верхоянья / Е.Э. Со-
ловьев, В.Ю. Фридовский, Т.Д. Адаров // Отечественная геология. - 2011. -№ 6. - С. 82-86.
12. Горячев Н.А. Золоторудообразующие системы орогенных поясов // Вестн. Сев.-Вост. науч. центра ДВО РАН. - 2006. - № 1. - С. 2-16.
13. Петров А.В. Обработка и интерпретация геофизических данных методами вероятностно-статистического подхода с использованием компьютерной технологии «КОСКАД 3D» / А.В. Петров, Д.Б. Юдин, Сюели Хоу // Вестн. Камчат. регион. ассоциации. Сер. Науки о Земле. - 2010.- № 16. - С. 126-132.
14. Адаров Т.Д. Геофизические исследования рудоконтролирующих структур Южного Верхоянья / Т.Д. Адаров, Е.Э. Соловьев // Разведка и охрана недр. - 2013. - № 12. - С. 33-35.
15. Окунев А.Е. Новые проявления золото-кварц-сульфидной формации Аллах-Юньской металлогенической зоны / А.Е. Окунев, В.П. Данилов // Вестн. Сев.-Вост. федер. ун-та им. М. К. Аммосова. - 2010. - Т. 7, № 1. - С. 41-46.
16. Кожевников Н.О. Оценка возможностей метода переходных процессов при изучении верхней части геологического разреза / Н.О. Кожевников, А.Е. Плотников // Геофизика. -2004. - № 6. - С. 33-38.
17. Геоэлектрический разрез в районе подземного ядерного взрыва «Кристалл» (Западная Якутия) по данным метода переходных процессов / Н.О. Кожевников, Е.Ю. Антонов, С.Ю. Артамонова, А.Е. Плотников // Геология и геофизика. - 2012. - Т. 53, № 2. - С. 237-249.
Поступила в редакцию 15.04.2016
УДК 51:550.34.013.4
Исследование распределения тяжелых фракций в колеблющейся сыпучей среде
А.И. Матвеев*, Л.В. Никифорова**, Е.С. Слепцова*, Б. В. Яковлев**
*Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, г. Якутск **Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск
Одним из эффективных методов сепарирования тяжелых зерен в сыпучей среде, например золотых зерен, является гравитационная отсадка. В известных работах по моделированию процесса отсадки используется теория броуновской частицы, где решается уравнение типа Фоккера-Планка. В
МАТВЕЕВ Андрей Иннокентьевич - академик АН РС(Я), д.т.н., зав. лаб., e-mail: [email protected]; НИКИФОРОВА Людмила Владимировна - ст. преподаватель, e-mail: [email protected]; СЛЕПЦОВА Екатерина Семеновна - н.с., e-mail: [email protected]; ЯКОВЛЕВ Борис Васильевич - д.т.н., e-mail: [email protected].
