Часть 2. Прикладные методы металлогении

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОГНОЗНО-МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКОГО
РАЙОНИРОВАНИЯ

МГ-анализ включает как главный элемент МГ-районирование территорий. Цель: выявление закономерностей размещения продуктов рудогенеза в пространстве и во времени для последующего прогноза. Ведущим направлением МГ- анализа де Лоне в 1913 г. назвал сравнение МГ-ческих и тектонических типов территорий и установление на этой основе законов. По А.Д. Щеглову, главная закономерность распределения м-ний в пространстве и во времени - геологический закон: приуроченность определённых продуктов рудогенеза к определённым геоструктурам. Геотектонические структуры обладают устойчивыми сочетаниями геологических формаций, поэтому их связи отражают зависимости между геологическими и рудными формациями в разных типах МГ- формаций.
В основе МГ-анализа – следующие теоретические положения: а) связь определённого оруденения с определёнными по составу магматическими породами, в связи с чем С.С. Смирнов выдвинул положение о специализированных интрузиях; б) во многих районах выявлена поясовая зональность оруденения, т.е. специализация свойственна рудоносным территориям в пределах крупных провинций; в) наметилось, что последовательным этапам развития земной коры свойственны определённые группы полезных ископаемых. Возникновение рудных месторождений – одна из сторон единого и сложного процесса геологического развития земной коры. Они теснейше взаимосвязаны с осадконакоплением, тектоническими движениями, магматической деятельностью и метаморфизмом. Поэтому процессы минерализации должны изучаться в своём историческом развитии и в теснейшей взаимосвязи с другими сторонами геологического развития земной коры.

При МГ- анализе используют следующие положения.

Ведущий принцип – историко-формационный анализ. МГ-, геологические и рудные формации зависят от геотектонического режима развития земной коры. Определение ассоциаций рудных и геологических формаций и выявление природы таких ассоциаций с распознанием типов МГ- формаций и их места в геологической истории составляют существо МГ-анализа.

Принцип структуры физических полей, определявших развитие геологических процессов и распределение его продуктов, а также логически, генетически и причинно взаимосвязанного комплекса разносторонних методов их выявления и исследования.

Принцип последовательного приближения при МГ- анализе и прогнозе отражает вхож-дение МГ- категорий низшего ранга в высшие и возможность предсказания новых металлоносных площадей в рамках более крупной территории, установленной при МГ- анализе.

Принцип выявления МГ-ских факторов определяет (по А.И. Кривцову) положение пространственных категорий разных рангов, условия и время их возникновения.

Принцип прогноза новых типов (для данной территории) м-ний либо принципиально новых источников минерального сырья по аналогиям с хорошо изученными площадями, обще-МГ-ским построениям, расшифровкой природы и закономерностей проявления рудообразующих процессов.

Формирование МГ тех или иных площадей и их современного облика определяется комплексом факторов: структурой физических полей; источником энергии; геотектоническим типом развития; возрастом; полнотой проявления того или иного режима; особенностями, набором и масштабами распространения геологических формаций; глубиной эрозионного среза; палеоклиматическими условиями.

Особенности, набор и масштабы проявления тех или иных геологических формаций хранят сведения о соответствующих геотектонических обстановках с определёнными группами и типами м-ний. Геологические формации доступны для картирования и изучения, поэтому их установление с выделением рудоносных и потенциально рудоносных обеспечивает решение одной из основных задач МГ-анализа в соответствии с историко-формационным принципом.

Для концентрации продуктов рудообразующих процессов в тех или иных частях пространства ведущее значение имеют литолого-фациальные, стратиграфические, магматические, структурные, метаморфические, геохимические, палеогидрогеологические и геофизические факторы. Роль их зависит от специфики обстановок рудогенеза.

Выявление закономерностей размещения м-ний в ограниченных участках земной коры, сравнимых с площадями отдаленных геологических формаций либо их частей, — задача МГ-нии рудных районов, наиболее важное в прикладном разделе МГ.

Закономерное распределение в пространстве продуктов рудогенеза отражает МГ-зо-нальность. По вектору зональности выделяют в е р т и к а л ь н ы й и л а т е р а л ь н ы й типы. Вертикальная зональность может быть одно направленной (прямой и обратной) и двусторонне направленной (симметричной и асимметричной). Латеральную зональность делят на асимметричную, двустороннесимметричную и концентрическую с разной выраженностью симметрии.

Масштаб зональностиопределяется рангом анализируемых МГ-ских категорий. Зональность выявляют по структуре геофизических и геохимических карт, пополненную
распределением в пространстве м-ний разной формационной или фациальной принадлежности. В соответствии с этим устанавливают зональное размещение м-ний в рудных районах, зонах, провинциях, поясах, т.е. их МГ-скую зональность.

Закономерности пространственного размещения м-ний проявляются также и на фоне закономерного распределения соответствующих геологических формаций. Отсюда следует возможность установления зональности на уровне МГ-формаций, т.е. зонального распределения рудных районов определенного МГ-профиля в зонах, провинциях, поясах. Зональность такого типа может быть установлена и по размещению любой из пространственных категорий МГ в пределах более высоких: зон в провинциях, зон в поясах и т.п.

Зональность отмеченных рангов имеет существенное значение для МГ-анализа и базирующихся на нем прогнозных построений.

Для поисков и разведки важно выявить зональность распределения продуктов рудоотложения в м-ниях, группах рудных тел и отдельных рудных телах. Зональность этого ранга – зональность оруденения, возникающая в рамках этапа минерализации (рудообразования) и отражающей изменения условия рудоотложения в сравнительно ограниченном пространстве рудоносных либо рудовмещающих формаций.

Зональность в распределении МГ-ских формаций зависит от их типов, определяемых, как отмечалось, различной ролью геологических формаций и разными их сочетаниями.

Для дальнейшего изложения целесообразно ввести ряд понятий (по А.И. Кривцову): рудовмещающие формации (РВФ) – среда рудоотложения; рудоносные формации (РНФ) – частный случай РВФ, формационно однородные образования, вмещающие формационно одноипные продукты рудогенеза при неоднозначности объяснения природы таких ассоциаций; рудогенерирующие формации (РГФ) – предполагаемый источник вещества, энергии рудообразования и транспортирующих агентов при рудообразовании, локализованных в среде рудоотложения; рудообразующие формации (РОФ) – источник энергии при рудообразовании за счёт вещества из иных формаций.

Наиболее простой вариант зональности: сочетание разновременных МГ-ских формаций типов: РВФ = РНФ, РВФ = РГФ. Расположение таких формаций на разных уровнях геологического (структурно-формационного) пространства отвечает временным рядам рудных формаций и м-ний.

Очевидно, что подобная вертикальная зональность весьма значительного вертикального размаха не может наблюдаться в разрезах МГ-ских зон, провинций и поясов. Она строится из сопоставления МГ сопряженных участков земной коры, выведенных пострудными тектоническими движениями на различные уровни вскрытия эрозионным срезом.

Латеральная МГ-зональность может быть следствием различных по своей природе процессов, из которых ведущее значение имеют следующие:

отражение вертикальной зональности при изменении ориентировки ее вектора деформацией доскладчатых рудоносных формаций либо при вскрытии эрозионным срезом различных структурно-формационных уровней единых временных рядов рудных формаций;

синхронное либо близ одновременное возникновение пространственно разобщенных МГ-ских формаций разного профиля при автономном развитии сопряженных зон;

разновременное становление различных (реже однотипных) МГ-ческих формаций в разных частях геотектонически единого пространства.

Для МГ-ских формаций типа РВФ + РГФ и РВФ + (РВФ = РНФ =. РГФ) зональность определяется особенностями пространственного распределения активных элементов таких сочетаний, т.е. геологических формаций, выступающих в роли РГФ. Последние, как правило, принадлежат к плутоногенным образованиям, возникающим на нескольких временных отрезках на разных уровнях геологического пространства.

В рамках одной МГ-ческой формации рассматриваемых типов могут быть проявлены вертикальная и латеральная зональности в размещении м-ний различных минералого-геохимических типов.

Сравнительно простой зональности более высокого ранга соответствует латеральная зональность, обусловленная пространственной разобщенностью разновременных (либо близ одновременных) формаций типа РГФ, имеющих различный состав и продуцирующих рудные формации разного состава.

Более сложные варианты зональности могут возникать при развитии МГ-ческих формаций типа (РВФ = РНФ) + РОФ и (РВФ = РНФ) + + (РОФ = РГФ). Пространственное размещение каждого элемента приведенных сочетаний, как правило, подчиняется независимым закономерностям.

На фоне вертикальных и латеральных рядов геологических формаций типа РВФ = РНФ, продуцирующие оруденение формации (РОФ, РОФ = РГФ), могут формировать собственные временные ряды, обычно имеющие латеральное выражение. Перекрытие тех и других рядов определяет господствующий латеральный тип зональности.

Для МГ-ческих формаций — РВФ = РНФ и РВФ = РНФ = РГФ; РВФ + РГФ; (РВФ = РНФ) + РОФ и (РВФ = РНФ) + + (РОФ = РГФ) — типы региональной МГ-зональности отвечают моногенности, т.е. проявлению в разных частях пространства МГ-формаций с собственными процессами рудонакопления, не совмещенными с предшествующими.

При полигенном проявлении рудообразующих процессов в рамках одного и того же геологического пространства ранние формации типа РВФ = РНФ и РВФ = РНФ = РГФ, обладающие собственной МГ-ей, могут выступать в качестве РВФ для продуктов рудогенеза, связанных с более поздними РГФ.

Иными словами, полигенная зональность может отражать совмещение в пространстве рудоносных осадочных, вулканогенных либо метаморфогенных формаций с более поздними плутоногенными формациями, обеспечивающими рудогенез вне плутонитов; совмещению друг с другом разновозрастных плутоногенных формаций с собственными этапами рудогенеза и соответствующими рудными формациями разных глубин и условий становления.

Вертикальная зональность в таких обстановках может определяться разными глубинами становления разновременных и разнотипных м-ний и рудных формаций. Латеральная зональность при этом выступает как отражение вертикальной, либо определяется факторами, контролирующими распределение поздних формаций и сопряженных с ними продуктов рудогенеза. При многоэтапности рудогенеза в сравнительно небольшом геологическом пространстве зональное распределение может быть и не проявлено.

Полихронность рудообразующих процессов в рамках сравнительно ограниченных пространственных категорий имеет следствием возникновение зон и районов с комплексной МГ-ей. В подобных зонах и районах возможно преобразование ранее возникших руд под воздействием последующих МГ-ческих процессов вплоть до перераспределения рудного вещества и его регенерации с участием в становлении более поздних рудных формаций. При этом могут проявляться сложные сочетания вертикальной и латеральной зональностей, сложные в расшифровке. Наиболее трудно расшифровываемое выражение имеет зональность в рудно-магматических системах, которые объединяют разные минералого-геохимические типы руд, находящиеся в разных частях геологического пространства, но обладающие генетической общностью при принадлежности к одному этапу минералообразования, связанному с тем или иным магматическим телом либо геологической формацией.

Общая последовательность работ по выделению рудоносных площадей разного ранга: планетарные пояса – МГ-пояса – МГ-провинции – МГ-зоны – рудные районы – рудные поля. Каждой из этих категорий соответствуют геологические и МГ- (рудные и метасоматические) формации. Ограничение в геологическом пространстве соответствующих формаций и их множеств равноценно установлению площадей и границ соответствующих пространственных категорий МГ-ии и обеспечивает проведение МГ-районирования территорий, детальность которого определяется масштабами выделяемых рудоносных площадей.

Такой подход к районированию реализуется просто в случаях, когда на территории развиты МГ-формации типов РВФ = РНФ и РВФ = РНФ = РГФ, т.е. в случаях пространственной общности геологических и рудных формаций. В подобных ситуациях выделение формационных границ решает задачу определения МГ-границ и, соответственно, МГ-районирования. Для МГ-формаций типа РВФ = РГФ оконтуриваются границы РГФ.

При МГ-районировании территорий с развитием МГ-формаций типа (РГФ = РНФ) и (РГФ = РНФ) + (РОФ = РГФ) требуется установление формационных границ каждого из элементов названных сочетаний. При прочих равных условиях пространственные категории МГ выделяются как площади совмещения обоих элементов. МГ-границы при этом могут совпадать с контурами развития формаций типа РОФ и РОФ = РГФ внутри формаций РВФ = РНФ.

Более сложны для районирования территории, где формации типа РГФ лишь частично вскрыты эрозионным срезом. Вследствие этого их ареалы могут не поддаваться надёжному оконтуриванию, тогда как площади распространения соответствующих рудных формаций, находящихся на более высоких гипсометрических уровнях, определяются достоверно. В подобных случаях допустимо определять границы МГ-границ по сочетанию признаков – распространённости РГФ и м-ний соответствующих рудных формаций. Следовательно, формационные границы, определяемые положением РГФ, могут не совпадать с МГ-границами, устанавливаемыми по распространению рудных формаций, локализованных на данных гипсометрических уровнях.

Наконец, применительно к рудным формациям, связи которых с геологическими формациями остаются неустановленными, МГ-границы должны определяться по размещению представителей соответствующих рудных формаций (месторождений и рудопроявлений). Поскольку в любой провинции вероятность обнаружения новых объектов на глубине сохраняется при любом уровне опоискованности, положение МГ-границ в рассматриваемых обстановках определяется состоянием изученности территории и может уточняться с развитием геологоразведочных работ.

Содержание рудно-формационного анализа для прогнозно-МГ-построений определяется целенаправленной последовательностью систематизации исходной информации:

установление ведущих характеристик скоплений рудного вещеества — минеральный и элементный составы с оценкой количественных соотношений основных рудообразующих элементов;

выявление главных показателей рудовмещающих формаций (фациальный соста в с количественным соотношением фаций, химический состав с учетом соотношений определенных породообразующих элементов);

анализ зависимостей между формационными характеристиками рудных скоплений и среды с выявлением возможного постоянства в появлений определенных продуктов рудогенеза для однотипных геотектонических обстановок;

конкретизация роли рудовмещающих формаций с оценкой их принадлежности к рудоносным либо к относительно пассивным рудовмещающим и с определением возможных рудогенерирующих и рудообразующих формаций;

обоснование принадлежности ассоциации определенных рудных формаций и геологических формаций (либо их сочетаний) к тому или ином типу МГ-формаций.

Подобный анализ позволяет решать главные задачи прогнозных исследований — по геологическим формациям и их сочетаниям устанавливать площади возможного развития соответствующих рудных формаций.

Принципиальные подходы к районированию с выделением МГ-зон и подзон на основе роли геологических формаций с учетом различных типов МГ-формаций, отражающих соответствующие рудообразующие процессы. Границы зон и подзон, для формаций типа РВФ = РНФ и РНФ = РНФ = РГФ совпадают с их контурами. Для секущих формаций РВФ = РГФ ограничения МГ-зон и подзон соответствуют в первом приближении ареалам РГФ, но учитывают и реальное распространение месторождений данной МГ-ческой формации.

Более сложная ситуация имеет место в тех случаях, когда формация типа РНФ = РВФ с собственными м-ниями пересекается формацией типа РОФ, становление которой вызывает перераспределение вещества формации РНФ = РВФ с возникновением унаследованных м-ний, родственных по первичному накоплению рудного вещества с ранее возникшими объектами. Соответствующая МГ-подзона оконтуривается как ареал такой формации внутри РНФ = РВФ.

При наложении на формацию типа РНФ = РВФ формации типа РОФ = РГФ, становление которой не только вызывает перегруппировку рудных скоплений более ранней зоны, но и сопровождается дополнительным привносом вещества, предшествующая МГ наследуется лишь частично. «Пестрота» МГ-нии подобных районов связаны с многократной перегруппировкой рудного вещества и усложнением состава последовательно возникавших продуктов рудонакопления за счёт дополнительного привноса рудообразующих компонентов при многоступенчатом становлении как отдельных формаций, так и их групп. Так комплексная МГ некоторых рудных районов, появление «смешанных» рудных формаций и руд с «запрещёнными» сочетаниями геохимических характеристик.

При МГ-анализе используются карты: геологические, полезных ископаемых (месторождений и рудопроявлений, разделённые на геолого-промышленные типы), геофизические (гравиметрическая, магнитометрическая, электроразведочные – кажущегося сопротив-ления, вызванной поляризации, метода заряда и пр.), геохимические (с разными вариациями нагрузки, методов исследования и материала опробования. Вероятно привлечение карты кор выветривания и зон окисления, карт метаморфизма, тектонических дислокаций, петрохимических данных и др. Геологические карты должны включать литологию и фации, проявления минерализации, геохимическое опробование донных осадков, фракций шлихов, почв, коренных пород, структурные элементы, сведениея дистанционных методов исследования.

Каждой из характеристик присваиваются числовые веса, значения которых колеблются в широких пределах — от отрицательных до положительных. Возможное соответствие того или иного участка оценивается с помощью матриц, в которых по вертикальной оси отложены значения суммы весов признаков, а по горизонтальной — число групп признаков (обычно 3-4). Вероятность соответствия участка обстановке нахождения месторождений определяется в зависимости от значений сумм весов признаков и их числа. Так, например, при максимальной сумме весов, равной 10, и четырех группах признаков принимаются следующие категории: при 4 группах и сумме признаков, равной 10, - высоко диагностируемая; при сумме от 8 до 9 и числе групп от 3 до 4 -умеренно диагностируемая; при сумме от 5 до 7 и числе групп от 2 до 4 — слабо диагностируемая. В области более низких значений весов — вероятность определяется как предполагаемая (высокой, средней и низкой степени). При отрицательных значениях суммы весов признаков участок относится к категории неблагоприятных для выявления месторождений.

 

Например, при оценке перспектив обнаружения стратиформных серебросодержащих м-ний меди на площади листа Уэллэс Дж. Хэррисон с соавторами использовали широкий комплекс признаков, основанных на обстановках нахождения известных объектов. В группе геологических признаков для различных потенциально рудоносных протеро-зойских формаций выделены следующие: наличие белых кварцитов с косой слоистостью (+4), переслаивание различных кварцитов (+3), чередование пурпурных и зеленых аргиллитов и алевролитов (+2), породы основания разрезов формаций (+1), мощные толщи перекрывающих пород в эрозионных срезах (0), темноцветные отложения любого состава, строматолитовые зоны в карбонатных породах (- 1), карбонатные отложения (-2). К числу геохимических признаков отнесены аномалии, установленные при опробовании донных осадков: меди и серебра (+3), меди или серебра в ассоциации с другими элементами (+2), меди или серебра (+1), отсутствие меди и серебра (0), аномалии меди с серебром, свинцом и цинком (либо без них) в ассоциации с молибденом и висмутом (- 1). Проявления рудной минерализации классифицированы следующим образом: наличие более одного месторождения (+4), наличие более одного рудопроявления (+3), наличие видимой сульфидной минерализации с содержанием меди более 100 г/т и следами серебра на мощ- ность более 10 см (+2), то же, но вне рудоносных горизонтов (+1), отсутствие минерализации (0). На листе выделены участки с умеренными перспективами, фактически соответствующие толщам с известным оруденением и оцененные суммой весов признаков от 9 до 11 при числе их групп от 3 до 4. Участки слабо перспективные в большинстве случаев находятся на продолжении известных рудоносных толщ либо выше их по разрезу.

Теми же исследователями при оценке перспектив выявления эпитермальных месторождений серебра использованы следующие: экструзивные центры (+1); положительные аэромагнитные аномалии; совпадающие с отрицательными гравиметрическими (+1); аномалии цинка или серебра в ассоциации с медью либо свинцом (либо без них) в донных осадках (+1); более одного промышленного месторождения (+2); более одного рудопроявления (+1). В результате оценки как перспективные выделены лишь участки, непосредственно прилегающие к известным месторождениям.