На правах рукописи
МИНЕРАГЕНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
НА ОСНОВЕ ГЕОЛОГО-КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
(НА ПРИМЕРЕ ПЕРМСКОГО КРАЯ)
Специальность: 25.00.11 “Геология, поиски и разведка
твердых полезных ископаемых, минерагения”
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата
геолого-минералогических наук
Пермь – 2009
Работа выполнена на кафедре минералогии и петрографии в ГОУ ВПО «Пермский государственный университет»
Научный руководитель: | доктор геолого-минералогических наук, профессор Фаина Алексеевна Курбацкая |
Официальные оппоненты: | доктор геолого-минералогических наук, профессор Борис Степанович Лунев, |
кандидат геолого-минералогических наук Николай Алексеевич Даровских | |
Ведущая организация: | геологосъемочная экспедиция», г. Екатеринбург |
Защита состоится “25“ июня 2009 г., в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Пермский государственный университет” Пермь, зал заседания ученого совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.
Автореферат разослан “22“ мая 2009 г.
Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 614990 Пермь, Пермский государственный университет, ученому секретарю диссертационного совета . Факс: (342).
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук, профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы заключается в новом восприятии и использовании пространственной геологической информации при минерагенических исследованиях с помощью геолого-картографического моделирования (ГКМ) по поисковым критериям в технологиях геоинформационных систем (ГИС).
Основная цель работы – установление закономерностей распределения рудных полезных ископаемых и алмазов хорошо изученной территории Пермского края, расположенной на востоке Восточно-Европейской платформы и смежной западной части Уральской складчатой системе до Главного Уральского разлома. Принятый инструмент исследования – ГКМ в технологиях ГИС. Несмотря на широкое применение ГКМ в практической геологии, особенно с развитием компьютерных технологий, методология этого метода в научной геологии раскрыта недостаточно. Таким образом, дополнительной целью работы было совершенствование методологии ГКМ при применении его в минерагенических исследованиях.
Для достижения цели необходимо было решить ряд задач: 1) провести общий анализ геологии региона, включая анализ стратиграфии, тектоники, глубинного строения, магматизма и полезных ископаемых, 2) разработать методологию геолого-картографического моделирования, 3) провести морфоструктурное (морфоминерагеническое) районирование и 4) минерагенические исследования с помощью ГКМ, 5) выделить перспективные территории на установление месторождений полезных ископаемых для пополнения минерально-сырьевой базы Пермского края.
Научная новизна работы заключается в выявлении новых закономерностей пространственного распределения рудных полезных ископаемых и алмазов исследуемой территории, совершенствовании методологии ГМК в технологиях ГИС применительно к региональным минерагеническим исследованиям.
Положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Основным методом минерагенических исследований с целью прогноза месторождений твердых полезных ископаемых является геолого-картографическое моделирование – пространственный анализ сочетания прогнозных критериев и минерагенических факторов как геологических полей.
2. Схема закономерности размещения рудных полезных ископаемых востока Восточно-Европейской платформы и смежной западной части Уральской складчатой системы представляет пространственное распределение металлов двух групп: повсеместно распространенные и характерные для определенных минерагенических подразделений и тектонических структур.
3. Модель алмазоносности Уральской складчатой системы: россыпи алмазов развиты только на морфоструктурах надвиговых пластин Западно-Уральской внешней зоны складчатости и на морфоструктуре Улсовской расщелины Улсовско-Висимского мегасинклинория с отсутствием проявления магматизма и являются переотложенными россыпями с хорошо отсортированными алмазами и унаследованным прибрежно-морским генезисом.
Исходные материалы, использованные в работе.
Карты и цифровые модели: схема строения фундамента Пермского Приуралья и Кировской области (, ); тектоническая схема Северного, Среднего и северо-восточной части Южного Урала (, 1966); тектоническая карта Урала масштаба 1:1000000 (, 1983); цифровая модель геологической карты Пермской области масштаба 1:500000 (, 2002, с участием автора); геологическая карта масштаба 1:200000 Северного и Среднего Урала; цифровые модели геологических карт третьего поколения масштаба 1:200000 (», Уральского регионального компьютерно-информационного центра г. Екатеринбурга, ); карта фонда нефтяных структур Пермского края за гг. масштаба 1:500000 (); цифровая модель рельефа (ЦМР) Пермского края, масштаба 1:200000 (, ); карта магнитных аномалий масштаба 1:200000 по базе данных (, 2002) в авторском варианте. Космические снимки, соответствующие масштабам 1::10000 LandSat, IRSS и программа Google Earth. Базы данных, связанные с картографической информацией: месторождения и проявления полезных ископаемых Пермского края (, 2002, , 2006); россыпи алмазов Пермского края (, 2003); фонд структурных скважин по Пермскому краю гг.; стратиграфия Пермского края на основе Стратиграфических схем Урала, Предуралья и Восточно-Европейской платформы (), легенда Средневолжской серии листов Государственной геологической карты РФ масштаба 1:200, легенда Пермской серии листов государственной геологической карты РФ масштаба 1:200000 (ФГУП "Геокарта-Пермь", 2000); биостратиграфические и минералогические критерии расчленения мезозойско-кайнозойских отложений западного склона Урала (, , 2004), а также данные геолого-съемочных работ (ГСР) по Пермской области за гг. и геолого-поисковые отчеты на алмазы по западному склону Урала за гг.
Автором проанализировано 360 литературных источников, в том числе 97 опубликованных и 263 геолого-поисковых отчетов и тематических работ, хранящихся в Пермском фонде геологической информации.
Практическая значимость заключается в прогнозе месторождений полезных ископаемых и выделении перспективных площадей для постановки поисково-оценочных работ.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе в рецензируемом научном журнале, входящем в перечень ВАК РФ. Научные результаты обсуждались на научно-производственных конференциях по геологии и полезным ископаемым Западного Урала, по проблемам минералогии, петрографии и металлогении Урала (Пермь, ), на конференции, посвященной 50-летию открытия первой алмазной кимберлитовой трубки «Зарница», ВСЕГЕИ, (Санкт-Петербург, 2004); конференции «Использования технологий ГИС, ArcView, ArcGIS, ESRI», (Пермь, 2006). За статьи по теме диссертации автор отмечен дипломом конкурса МПР РФ «Рациональное природопользование и охрана окружающей среды – стратегия устойчивого развития России в XXI веке» (2006). Апробация работы проведена в » при геологическом доизучении территории Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей масштаба 1:100, стратиграфии мезо-кайнозойских отложений Урала и Восточно-Европейской платформы (2004), создании геолого-экономической карты Пермской области (карта ценовой поверхности минерально-сырьевых ресурсов); в компания «Эдельвейс» при оценке возможного верхнепермско-мезозойского кимберлитового магматизма на территории Кировской области (2004); в ФГУГСП «Пермгеолнеруд» при оценке прогнозных ресурсов железа, золота, платины и алмазов Красновишерского и Горнозаводского районов Пермского края (2007). В гг. материалы работ использовались автором при работе в Министерстве природных ресурсов Пермского края.
Личный вклад автора заключается в:
- создании прогнозно-минерагенических карт Пермского края для рудных полезных ископаемых и алмазов;
- создании базы данных россыпей алмазов;
- выводах по алмазоносности Урала;
- результатах минерагенических исследованиях;
- усовершенствовании методологии ГКМ с целью прогноза месторождений полезных ископаемых.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и четырех графических приложений. Работа содержит 145 страниц текста, 27 иллюстраций и 6 таблиц в тексте. Графические приложения: карта морфоструктур, прогнозно-минерагеническая, минерагения алмаза и карта фундамента, составленные с использованием лицензионных программ ArcView 3.2a-3.3, ArcGIS 8.2.-9.1. Автор имеет сертификаты от компании ESRI на ArcInfo и ArcGIS.
Автор выражает благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору , доктору геолого-минералогических наук, заведующему лабораторией месторождений алмазов кафедры минералогии Московского государственного университета им. , докторам геолого-минералогических наук, профессорам кафедры минералогии и петрографии Пермского университета , , заслуженному геологу Ушкову, геологу , кандидату технических наук , геологам , и .
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Первое защищаемое положение. Основным методом минерагенических исследований с целью прогноза месторождений твердых полезных ископаемых является геолого-картографическое моделирование – пространственный анализ сочетания прогнозных критериев и минерагенических факторов как геологических полей.
Минерагения Уральской складчатой системы в пределах Пермского края обобщена в работах , , (), раскрыта в прогнозно-металлогенической карте Северного и Среднего Урала в пределах Центрально-Уральского поднятия и Западно-Уральской зоны складчатости масштаба 1:200000 (, 2002) на основе формационного анализа (, ) и минерагеодинамики (, 2001). Государственное геолого-минерагеническое картографирование масштаба 1:500000 (ГМК-500) было проведено по Уральской складчатой системе (, 2003) по принципу оконтуривания площадей с известными проявлениями. Минерагенические исследования, проведенные автором, основаны на методических рекомендациях прогнозно-минерагенического картирования ВСЕГЕИ (2005) с установлением минерагенических факторов и минерагенических подразделений: минерагеническая провинция (пояс)-минерагеническая зона (область)-рудный район-рудный узел. Низший минерагенический таксон – рудный узел размером от n км2.
Традиционно поиски месторождений полезных ископаемых осуществляются по поисковым критериям (, 1957, , 1965, , 1969, , 1975, , 1985, , 1986, , 1999, ВСЕГЕИ, 2005) с использованием критериев дистанционного зондирования и аппаратного сканирования Земли. Критерии были ранжированы автором по значению и типам на 20 классов. При разработке методологии ГКМ было определено, что прогнозное моделирование проводится по картографическим поверхностям. Для осуществления моделирования поисковые критерии были преобразованы в геологические поля.
Для установления минерагенического фактора 1-го рода были использованы рудогенерирующие формации полезных ископаемых. Минерагенический фактор 2-го рода устанавливался по прогнозным критериям: пространственно-генетическому, гипсометрическому, формационно-стратиграфическому, критерию разломов, геофизическим аномалиям и критерию линеаментов.
Для пространственно-генетического критерия приняты морфоструктуры, выявленные по цифровой модели рельефа (ЦМР) и линеаментному анализу, отвечающие известным тектоническим структурам и структурам смешанного генезиса с характерными проявлениями и месторождениями полезных ископаемых. По данному критерию составлена карта морфоструктур Пермского края (рис.1). Гипсометрический критерий был получен путем вычисления среднего значения рельефа (xср.±d) известных месторождений и
Рис.1. Морфоструктуры Пермского края (авторская карта)
На рисунке: морфоструктуры тектонические, соответствующие: А – платформе, Б - Уральской складчатой системе; А.1.Восточно-Европейская платформа: А.1.1.Верхекамская структура, А.1.2.Камский наложенный вал, А.1.3.Камская структура, А.1.4.Пермская структура, А.1.5.Юго-Камская структура; А.2.Печоро-Баренцевоморская метаплатформенная область: А.2.1.Печорская структура; А.3.Тиманский кряж: А.3.1.Тиманский вал А.3.2.Предтиманский прогиб; Б.1.Предуральский краевой прогиб (ПКП): Б.1.1.Печорская впадина, Б.1.2.Соликамская впадина, Б.1.3.Косьвинско-Чусовская седловина, Б.1.4.Юрюзано-Сылвенская впадина; Б.2.Западно-Уральские надвиговые пластины: Б.2.1.Вишерская пластина, Б.2.2.Яйвинская пластина, Б.2.3.Чусовская пластина; Б.3.Рифей-вендские блоки Центрально-Уральского поднятия (ЦУП): Б.3.1.Печорский блок, Б.3.2.Вишерский блок, Б.3.3.Чусовской блок, Б.4.1.Тагило-Магнитогорская структура; морфоструктуры смешанного генезиса – В: В.1.Колвинская структурная долина прорыва, В.2.Камская долина прорыва, В.3.Вишерский размыв, В.4.Улсовская расщелина, В.5.Усьвинско-Вильвенское тектоническое окно, В.6.Ухтымский аллохтонный клипп, В.7.Колчимский аллохтонный клипп.
проявлений с выведением гипсометрических поверхностей полезных ископаемых. Формационно-стратиграфический критерий соответствовал выборке из генеральной совокупности стратиграфических подразделений и магматических комплексов, отвечающих характерным полезным ископаемым. Критерий разломов определен путем расчета буферных зон связи разломов с полезными ископаемыми, значение составило 2-3,5 км. В качестве критерия геофизических аномалий приняты аномалии по базе данных магнитного поля (2002). Критерий линеаментов аналогично критерию разломов был получен путем расчета буферных зон связи с полезными ископаемыми, значение составило 2-7,5 км.
К полям прогнозных критериев применен анализ пространственного сочетания, заключавшийся в выводе ареалов, сочетающих максимальное количество прогнозных критериев – минерагенический фактор 2-го рода. Его пространственное сочетание с минерагеническим фактором 1-го рода определено как места возможных месторождений – рудные узлы (рис. 2).
Рис. 2. Схема проведения моделирования с целью прогноза месторождений полезных ископаемых
Моделирование было проведено в технологиях ГИС с использованием модуля Model Builder компьютерных программ ArcView и ArcGIS (ESRI). Результаты исследований отражены на прогнозно-минерагенической карте. Полученные рудные узлы совпали с известными месторождениями и проявлениями полезных ископаемых (, 2003), что доказывает работоспособность примененного метода и обоснованность первого защищаемого положения. Некоторые проявления (Вейнберг, Коростелевское и др.) не вошли в состав узлов, что объясняется недостаточным количеством сочетающихся прогнозных критериев. Были получены новые прогнозные узлы: Fe (Щегровитский), нехарактеризующийся проявлениями, и Pt, МПГ, U и Th (Молмыс-Кадьинский, Косьвинско-Койвинский), отвечающие развитию спарагмитовой формации нижнего венда.
Таким образом доказано, что прогноз мест возможных месторождений полезных ископаемых (рудных узлов) с помощью геолого-картографического моделирования основан на анализе пространственного сочетания прогнозных критериев и минерагенических факторах.
Второе защищаемое положение. Схема закономерности размещения рудных полезных ископаемых востока Восточно-Европейской платформы и смежной западной части Уральской складчатой системы представляет пространственное распределение металлов двух групп: повсеместно распространенные и характерные для определенных минерагенических подразделений и тектонических структур.
Минерагенические исследования были проведены с помощью ГКМ – анализа пространственного сочетания прогнозных критериев и минерагенических факторов на металлы: Fe, Mn, Ti, Cr, V, Zr, U, Th, Pt, металлы платиновой группы (МПГ) и Au.
В результате проведенных исследований выделены: 4 минерагенические области, 7 рудных районов и 19 рудных узлов (табл. 1, рис. 3).
I. Ветлужская минерагеническая область находится на Верхнекамской морфоструктуре Верхнекамской впадины и входит в обширный ареал с проявлениями Au и Pt аллювия севера Восточно-Европейской платформы, известны с 30-х гг., c cодержаниями от нескольких до 100 мг/м3 (, , ). Прогнозные ресурсы Au в пределах края оценены (1976) в 10т. Пространственно золотоносный аллювий и проявления Fe связаны с отложениями рудной юры и терригенным триасом. По минерагеническим факторам выделены золотоносно-рудные районы: I.1. Веслянский и I.2. Косинский с проявлениями россыпного золота.
II. Предуральская минерагеническая рудно-эвапоритовая область, расположеная на Предуральском краевом прогибе и на примыкающей части платформы, входит в состав обширной Волго-Уральской эвапоритовой субпровинции Восточно-Европейской платформы выделенной ЦНИИгеолнеруд (2000) и протягивающейся от Северного Ледовитого океана до Каспийского моря. Зона контролируется кунгурским и уфимским ярусами перми и включает в себя два рудных района. II.1. Район медистых песчаников с рудосодержащей формацией шешминской свиты уфимского яруса перми со средним содержанием меди 3%. Кроме меди, установлены: V (с содержанием 0,3%), Ag, Pt и МПГ (, 2000, , 2002). Прогнозные ресурсы V оценены в 340 тыс. т., Cu в 500 тыс. т (, 2006). II.2. Район калийно-магниевых солей Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей (ВКМКМС). Эвапориты района являются рудогенерирующей формацией: Na, K, Rb. Техногенные нерастворимые осадки рассолов содержат аномальные
Таблица 1
Минерагенические подразделения в пределах Пермского края
№ | Минерагеническая область-рудный район-рудный узел | Полезное ископаемое (металл) | Возраст | Прогнозные ресурсы Р3-Р2 (ВИЭМС, 1986) |
I | Ветлужская минерагеническая область | Fe, Au, Pt | MZ | Au-10т (Угрюмов,1996) |
I.1. | Веслянский район | Au | Au-1т (авт.) | |
I.2. | Косинский район | Au | Au-2т (авт.) | |
II | Предуральская минерагеническая рудно-эвапоритовая область | K, Mg, Rb, Sr, Cu, V, Au, Ag, Pt, РЗМ | P1k –P2u | |
II.1. | Район медистых песчаников | Cu, V, Ag, Pt | P2u | Cu-1 млн. т (авт.) V-340тыс. т(авт.) Cu-500тыс. т (Ушков, 2000) |
II.2. | Район калийно-магниевых солей (Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей) | K, Mg, Rb, Au, Ag, Pt, РЗМ | P1k | Au-400тыс. т(авт.), Pt-400тыс. т(авт.), (Харитонов, 2002) |
III | Минерагеническая область Центрально-Уральского поднятия | R-S1 | ||
III.1 | Вишерский рудный район | R2-S1 | ||
Рудные узлы | ||||
III.1.1 | Мойвинский | Au, W, Cr | О2-S1 | Au-1т (авт.) |
III.1.2 | Чувальский | Au, Fe, Mn | О2-S1; Pg | Au-20т Fe-20тыс. т Mn-7тыс. т (Ушков, 2000) |
III.1.3 | Посьмакский | Au, U, Th | S1 | Au-1 т (авт.) |
III.1.4 | Юбрышкинско-Шудьинский | Ti, Zr, Au, W, Pt, РЗМ | Ti-30 млн. т (авт.) Au, Pt-5т (авт.) | |
III.1.5 | Чурольский | Pt, Ti, Zr, Nb, Tn | R2-O3 | Pt-2т (авт.) |
III._.6 | Молмыс-Кадьинский | Pt, V, U, Th | V1 | Pt-5т (авт.) |
III.2. | Чусовской рудный район | R2-S1 | ||
Рудные узлы | ||||
III.2.1 | Щегровитский | Fe, V, Mn | R2 | Fe-1млрд. т (авт.) |
III.2.2 | Косьвинско-Койвинский | Pt, U, Th, V | V1 | Pt-5т (авт.) |
III.2.3 | Золотая Горка | Au | V1 | Au-3т (авт.) |
III.2.4 | Кырминский | Au | V1 | Au-1т (авт.) |
III.3. | Сарановское поле хромитовых руд | R3 | Cr- 40млн. т (авт.) | |
Рудные узлы | ||||
III.3.1 | Рассохинский | Cr | ||
III.3.2 | Хмелевский | Cr, Pt | ||
III.3.3 | Шакюровский | Cr | ||
III.3.4 | Гравитационная аномалия | Cr | ||
III.3.5 | Сарановский | Cr | ||
III.3.6 | Вижайский | Cr | ||
III.3.7 | Кусьинский | Cr | ||
IV | Минерагеническая область Тагильского палеорифта | Pt, Au | O3-S1 | |
IV.1 | Верхне-Исовский узел | Au, U, Th | О3 | Au-1т (авт.) |
IV.2 | Выя-Туринский узел | Au, U, Th | О3 | Au -2т (авт.) |
Рис.3. Минерагеническое районирование Пермского края (авторская карта)
На рисунке: 1 – граница минерагенических зон (областей), 2 – рудный район медистых песчаников, 3 – рудные районы, 4 – Сарановское поле хромитовых руд, 5 – узлы, 6 – поле критерия Sr. Узлы рудного пояса ТМП за пределами Пермского края, золота и платины: а – Тошемский, б – Кондорский, в – Вагранский, г – Каквинский, д – Тылайский, е – Кытлымский, ж – Косьвинский, з – Павдинский, и – Мурзинский, к – Исовский, л – Выя-Турьинский, м – Серебрянский, н – Туйский.
Номера подразделений на карте в соответствии с табл.1.
содержания Li, Cs, Fr, Be, Sr, Ba, Ra и РЗМ (Сметанников,1980). На галокинезных куполах, прогибах и по краям калийной залежи сформированы гипсово-глинистые «шляпы», за счет выщелачивания и растворения солей. Содержание в техногенных рассолах Au - 1,5 г/т, Pt - 2 г/т (Сметанников, 1980; Харитонов, 2002), также установлены РЗМ, по этой причине можно предполагать повышенно-аномальные содержания Au и Pt в отложениях «шляп». Ресурсы золота и платины оценены автором в 400 тыс. т. Рудоконтролирующие формации: эвапориты березниковской свиты кунгурского яруса нижей перми – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Sr, Ba, Ra и РЗМ; гипсово-глинистые «шляпы» соликамской свиты уфимского яруса верхней перми - Au, Pt, МПГ, РЗМ; шешминская свита уфимского яруса – Cu, V, Ag, Pt и МПГ; контакт терригенных и карбонатных (сульфатных) отложений кунгурского яруса нижней перми – Sr (Мазуевское месторождение).
III. Минерагеническая область Центрально-Уральского поднятия включает 2 рудных района: Вишерский, Чусовской с Сарановским полем хромитовых руд.
III.1. Вишерский рудный район находится на морфоструктуре Вишерского рифей-вендского блока ЦУП Печорской плиты фундамента, на южной части Ляпинско-Кутимского мегантиклинория. В состав района входят 5 рудных узлов с известными проявлениями: Мойвинский (Au, W, возможность установления хромитовых руд), Чувальский (Au, Mn, Fe), Посьмакский (Au), Юбрышкинско-Шудьинский комплексный узел (Ti, Zr, V, Au, W, Pt, редкие металлы и МПГ) и Чурольский (Pt, Ti, Zr, Nb, Tn). Рудогенерирующими формациями Au, отчасти W, являются магматические тела мойвинского (S1mv), посьмакского (S1ps) магматических комплексов, расьинская субпластовая интрузия плагиогранитов (O3rs) и кварцевые жилы, инъецирующие силурийские породы. Рудогенерирующими формациями Ti, Zr, V и редких металлов являются тела ишеримского метагаббродолеритового комплекса (R3is), магнетитосодержащие кварцитопесчаники, сланцы расьинской свиты (R2rs) и кварцитопесчаники с гравелитами ишеримской свиты (R3is). Черносланцевые толщи расьинской свиты (R2rs) и дайки габбро-долеритов чурольского магматического комплекса (O2-3 cr) являются рудоконтролирующими формациями Pt, МПГ. По критериям, сочетающим Pt, U, Th и V, установлен Молмыс-Кадьинский прогнозный узел, не входящий в рудные районы с рудосодержащей формацией бутонской (V1bt) и керносской (V1kr) свит углисто-глинистых фосфатоносных сланцев и песчаников спарагмитовой формации. В пределах узла известны проявления Mo, W, Cu, Zn и Co.
III.2. Чусовской рудный район находится на морфоструктуре Чусовского рифей-вендского блока ЦУП Русской плиты фундамента, на Кваркушско-Каменногорском мегантиклинории. В район входят 4 рудных узла: с известными проявлениями - «Золотая Горка» (Au), Кырминский (Au), прогнозные - Щегровитский (Fe), Косьвинско-Койвинский (Pt, МПГ, U, Th, V), а также Сарановское хромитовое поле с месторождением хромовых руд и 6 прогнозными узлами на установление ультрамафитов и хромовых руд (Рассохинский, Хмелевский, Шакюровский, Гравитационная аномалия, Вижайский, Кусьинский). Щегровитский узел Fe выделен по прогнозным критериям, основным из которым является геофизический - кучные магнитные аномалии, пространственно связанные с щегровитским метатрахибазальтовым комплексом (R2сg). Узел изучен недостаточно. По прогнозным критериям, сочетающим Pt, МПГ, U, Th и V установлен прогнозный Косьвинско-Койвинский узел с рудогенерирующей формацией фосфатоносных черносланцевых толщ и гематитовых сланцев бутонской и койвинской свит (V1bt, V1kv) спарагмитовой формации с содержаниями Pt и МПГ близких к промышленным (, 2004). Рудогенерирующей формацией Au является журавлинский габбро-кварцево-сиенитовый магматический комплекс (V1gr), Cr - сарановский габбро-дунит-гарцбургитовый комплекс (R3sr).
IV. Минерагеническая область Тагильского палеорифта. На территории Пермского края установлено 2 рудных узла данной области с проявлениями россыпного золота: Верхне-Исовский и Выя-Турьинский с рудогенерирующей формацией кривинского габбро-гранитоидного магматического комплекса (O3kr).
Отдельно для платформы было получены 11 прогнозных минерагенических узлов U и Th по геологической предпосылке формирования урано-битумных месторождений по сочетанию поисковых критериев: пространственно-генетическому (территории Камско-Кинельской системы прогибов и поднятий (ККСП), контролирующей нефтяные структуры); геоморфологическому (современный максимально-глубокий эрозионный врез); глубинного строения (нефтяные структуры бортовых частей ККСП) и линеаментному анализу.
Выделенные автором минерагенические области Уральской складчатой системы соответствуют структурно-тектоническим мегазонам Урала (, , 1900; , 1998) и минерагеническим подразделениям выделенными , , по Пермскому краю (). Минерагеническая область ЦУП соответствует Центрально-Уральской мегазоне и минерагенической области ЦУП Печорско-Уральской субпровинции, а минерагеническая область Тагильского палеорифта – Тагильскому палеорифту Главного эвгеосинклинального пояса (Платиноносному поясу) Тагильской минерагенической области Уральской палеоокеанической субпровинции. Для Вишерского рудного района области ЦУП характерными металлами являются Ti, Zr, W, для Чусовского района – Cr Сарановского хромитового поля одноименного гипербазитового пояса (, 1998). Металлогения Урала и платформы подчинена четкой закономерности: щелочные и щелочно-земельные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Sr, Ba, Ra, сосредоточены в Предуральской рудно-эвапоритовой области Предуральского краевого прогиба переходной структурно-тектонической зоны между Восточно-Европейской платформой и складчатым Уралом с рудогенерирующей формацией эвапоритов кунгурского яруса нижней перми. А такие металлы, как Cu, Au, Ag, Pt, МПГ, Fe, V, U и Th распределены с различной степенью концентрации и различными рудоконтролирующими формациями во всех минерагенических подразделениях, являются повсеместно распространенными.
Третье защищаемое положение. Модель алмазоносности Уральской складчатой системы: россыпи алмазов развиты только на морфоструктурах надвиговых пластин Западно-Уральской внешней зоны складчатости и на морфоструктуре Улсовской расщелины Улсовско-Висимского мегасинклинория с отсутствием проявления магматизма и являются переотложенными россыпями с хорошо отсортированными алмазами и унаследованным прибрежно-морским генезисом.
Автором выделен Урало-Тиманский минерагенический алмазоносный пояс, протягивающийся от Приполярного Урала и Тимана до Южного Урала с алмазоносным аллювием и промежуточными коллекторами девонского возраста. Пояс составляют две минерагенические области (зоны): Тиманская и Уральская. Уральская минерагеническая область в пределах края состоит из трех минерагенических районов: Вишерского, Чусовского и Улсовско-Койвинского (рис.4). Вишерский алмазоносный район расположен на морфоструктурах Вишерской и Яйвинской надвиговых пластин с Ухтымским и Колчимским аллохтонными клиппами, Чусовской – на морфоструктуре одноименной надвиговой пластины Западно-Уральской мегазоны, сложенной ордовикскими, силурийскими, девонскими, каменноугольными и нижнепермскими породами с отсутствием проявлений магматизма. Улсовско-Койвинский алмазоносный район (восточная алмазоносная полоса) соответствует морфоструктуре Улсовской расщелине Улсовско-Висимского мегасинклинория, сложенного ордовикскими и силурийскими породами с отсутствием магматизма. Однако в аллохтоне Колчимского клиппа установлены тела красновишерского пикрит-эссекситового магматического комплекса. Автором данный комплекс совместно с кусьинско-промысловским пикритовым комплексом отнесен к пикрит-кимберлитовой субформации. Максимальная алмазоносность характерна для Вишерского алмазоносного района и пространственно связана с Колчимским клиппом (табл. 2, рис. 5).
Таблица 2
Характеристика россыпей алмазов по минерагеническим районам
Минераге-нический район | Средняя длина россыпи, м | Средняя ширина россыпи, м | Мощность торфов, м | Мощность песков, м | Объем песков, тыс. м3 | Среднее содержание, мг на м3 | Встречае-мость на 100 м3 песков |
1.1.Вишерский | 8 547 | 168 | 2,1 | 5,0 | 7 000 | 4,3 | 3,9 |
1.2.Чусовской | 7 615 | 284 | 2,0 | 4,3 | 8 000 | 0,9 | 1,7 |
1.3.Улсовско - Койвинский | 16 480 | 244 | 1,8 | 3,3 | 20 000 | 0,4 | 0,8 |
Среднее | 8 656 | 237 | 2,0 | 4,5 | 8 000 | 2,2 | 2,5 |
Рис. 4. Алмазоносные минерагенические районы в пределах Пермского края (авторская карта)
Условные обозначения на рисунке: россыпи алмазов: 1 – непромышленные, 2 – промышленные, 3 – границы алмазоносных районов, 4 – аллохтонные клиппы. Алмазоносные районы: 1.1 – Вишерский, 1.2 – Чусовской, 1.3 – Улсовско-Койвинский, Тиманской зоны: 2.1 – Пильвенский.
Рис.5. Параметры алмазоносности: А – встречаемость, Б – масса алмаза (авторские карты)
Коричневые цвета поверхностей соответствуют аномальным значениям.
Рис.6. Распределение содержаний алмазов (А) и места с возможными реликтами кимберлитового магматизма (Б) (авторские карты). На карте А черным цветом выделены аномальные содержания алмазов, на карте Б – смоделированные места возможно сохранившихся кимберлитов, заштриховано – поле развития отрицательного минерагенического фактора 3-го рода.
В 5-ти случаях установлена незакономерная алмазоносность в поле отрицательного минерагенического фактора с находками алмазов массой не более 70 мг. С незакономерной алмазоносностью в пространственной близости находятся магматические комплексы пикрит-щелочно-базальтоидной формации венда (, 1981): благодатский (пикрит-трахибазальтовый), дворецкий (пикрит-авгитит-порфиритовый) и кусьинский (пикрит-эссексит-диабазовый), в которых установлены мелкие алмазы.
При минерагении алмаза автор опирался на традиционную классификацию месторождений по генетическим группам. На Урале достоверно установлены только экзогенные месторождения – россыпи. Генезис туффизитовых месторождений, несмотря на защиту их запасов в ГКЗ, остается дискуссионным вопросом. Россыпи алмазов и проявления россыпной алмазоносности по времени образования и алмазоносным формациям составляют три группы: 1) россыпи голоцен-плейстоценовых аллювиальных отложений, 2) россыпи мезо-кайнозойских структурных депрессий, неогеновых полигенетических отложений, 3) древние палеозойские россыпи – промежуточные коллектора алмазов, терригенных нижнепалеозойских пород (ордовик, силур, девон). Россыпи относятся к двум эпохам россыпеобразования: 1) эпоха формирования раннепалеозойских шельфовых россыпей (единичные находки алмазов в ордовике, россыпи раннего силура и раннего девона), 2) эпоха мезо-кайнозойского переотложения алмазов (палеоген-неогеновые россыпи, сформировавшиеся в результате размыва раннепалеозойских россыпей, плейстоцен-голоценовые россыпи, сформировавшиеся за счет размыва палеоген-неогеновых и раннепалеозойских россыпей).
Морфология алмазов различных групп и эпох отложений однотипна – додекаэдроиды округлой формы (алмазы уральского типа, более 80%), бесцветные с легким желтоватым оттенком. Однообразие наблюдается в размерах и массе. Средняя масса алмазов 60-70 мг или 0,3 карата, промышленных россыпей – 100 мг или 0,5 карат. Среднее содержание в проявлениях: 2,2 мг/м3, в промышленных россыпях: 6-10 мг/м3 (0,03-0,05 карат/м3). Встречаемость алмазов – 2,5 кристалла на 100 м3 отложений. Наибольшей вариации масс подвержены алмазы раннепалеозойских россыпей, наименьшей – плейстоцен-голоценовых. Россыпи характеризуются превышением средней массы над содержанием. Отношение содержания к массе – 0,05-0,5, с учетом проявлений – 0,03. Коэффициент характеризует конечные россыпи прибрежно-морского генезиса с хорошо отсортированными алмазами (по , 2001). По размеру алмазы хорошо отсортированы и относятся к классу крупности -8+4 и -4+2 мм в количестве 70-90 %. Целые камни составляют 70-80%. Кривые распределения алмазов по размеру иногда дают несколько пиков, которые объясняются эпохами отложения алмаза.
Согласно правилу Клиффорда, определяющего связь кимберлитовых полей с архейскими кратонами и ультраосновными щелочными магматитами, Уральская складчатая система не достаточно изучена в этом отношении. Автором был проведен пространственный анализ сочетания россыпей значимой алмазоносности с отрицательным минерагеническим фактором 3-го рода. Фактор 3-го рода заключался в сочетании отрицательных критериев алмазоносности. Россыпи значимой алмазоносности определены по коэффициенту линейного распределения алмазов (k = q/l, где q – количество алмазов, l – длина россыпи). Были взяты россыпи со значением коэффициента более 30 алмазов на километр, как значимые. Места сочетания россыпей значимой алмазоносности с полем развития отрицательного минерагенического фактора выделены как места с возможно сохранившимися реликтами кимберлитового магматизма. Всего было установлено 8 мест (рис. 6), на 6 из которых (А, Б, В, Г, Д и Е) присутствуют тела пикрит-кимберлитовой субформации, выделенной автором, место А – Колчимский клипп является наиболее перспективным.
Таким образом, минерагения алмаза на основе геолого-картографического моделирования с обобщением геологической информации по алмазоносности доказывают третье защищаемое положение.
В работе было учтено 186 россыпей авторской базы данных и россыпи стоящие на государственном балансе. По сочетанию прогнозных критериев определены перспективные территории россыпной алмазоносности с оценкой прогнозных ресурсов. Результаты отражены на прогнозно-минерагенической карте алмазов края.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные выводы по работе.
1. Впервые проведен прогноз месторождений твердых полезных ископаемых на основе геолого-картографического моделирования в технологиях ГИС – пространственного анализа сочетания прогнозных критериев и минерагенических факторов, как геологических полей, на примере территории Пермского края.
2. Впервые с помощью предлагаемого метода были установлены прогнозные рудные узлы: Щегровитский узел Fe с рудогенерирующей формацией метабазальтов щегровитского комплекса, а также Молмыс-Кадьинский и Косьвинско-Койвинский узлы Pt, МПГ, V, U и Th с рудогенерирующей формацией черносланцевых толщ спарагмитовой формации нижнего венда.
3. Показано, что минерагения востока Восточно-Европейской платформы и смежной части Уральской складчатой системы до Главного Уральского разлома имеет строгую закономерность в распределении металлов по структурно-тектоническим мегазонам (зонам) и минерагеническим подразделениям.
4. Алмазы сосредоточены на морфоструктурах надвиговых пластин Западно-Уральской внешней зоны складчатости и морфоструктуре Улсовской расщелины Улсовско-Висимского мегасинклинория с отсутствием проявлений магматизма. Аномально повышенная алмазоносность характерна для Вишерского алмазоносного района и Колчимского аллохтонного клиппа.
5. По параметрам алмазоносности и характеристикам алмазов россыпи являются конечными переотложенными россыпями с хорошо отсортированными алмазами и унаследованным прибрежно-морским генезисом. Наибольшая вероятность обнаружения реликтов кимберлитового или ему подобного магматизма существует на Колчимском клиппе, в аллохтоне которого обнажается разрез подошвы Вишерской надвиговой пластины с ордовикско-нижнедевонскими породами и верхний рифей-вендский структурный этаж фундамента с телами пикрит-эссекситового вишерского магматического комплекса. Тела этого комплекса могут являться реликтами посткимберлитового магматизма пикрит-кимберлитовой субформации (, , и др., 1983-84) байкальского магматического цикла, перемещенные аллохтоном клиппа и сохранившиеся на поверхности. Аналогичные формации развиты в алмазоносных провинциях мира (Архангельская, Сибирская, Южно-Африканская).
6. Рудные узлы и места с возможно сохранившимися реликтами кимберлитового магматизма являются перспективными площадями для постановки геолого-поисковых работ и установления месторождений полезных ископаемых.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК РФ:
1. Попов теоретические аспекты геолого-картографического моделирования // Вопросы современной науки и практики. Науки о земле. Университет им. . Тамбов: Тамбовский ун-т, 2007. Т.1. С.66-76.
Коллективная монография:
2. Минералы-спутники алмаза в мезо-кайнозойских отложениях Кировской области / , , и др. Пермь: Пермский ун-т, 20с.
Статьи и материалы конференций:
3. Попов уральского типа и ее история // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сборник научных статей. Пермь: Пермский ун-т, 2005. С.158-161.
4. Попов уральского типа: анализ и перспективы. Пермская область // Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее, будущее (алмазы-50). Материалы научно-практической конференции, посвященной 50-летию открытия первой алмазной кимберлитовой трубки «Зарница» 25-27 мая 2004 г. Санкт-Петербург: ВСЕГЕИ, 2004. С. 265-267.
5. Попов -картографическое моделирование // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сборник научных статей. Пермь: Пермский ун-т, 2006. С.309.
6. Попов -картографическое моделирование для решения практических задач // ArcReview. Современные геоинформационные технологии. 2006, № 4 (39). С.13.
7. К вопросу математического моделирования россыпей алмазов // Геология и подземные ископаемые Урала. Материалы региональной научно-практической конференции. Пермь: Пермский ун-т, 2003. С.130-134.
8. К вопросу минерально-сырьевой базы Пермской области // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Пермь: Пермский ун-т. 2004. С.156-167.
9. Попов Урала и Русской платформы в пределах Пермской области // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сборник научных статей. Пермь: Пермский ун-т, 2006. С.305.
10. Попов компьютерного моделирования неотектонического движения по эрозионной сети // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сборник научных статей. Пермь: Пермский ун-т. Пермь, 2005. С.115-121.
11. Попов основные критерии аллювиальной алмазоносности Пермской области // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сборник научных статей. Пермь: Пермский ун-т, 2003. С.280-286.
12. Попов характеристики россыпей алмазов Пермской области // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сборник научных статей. Пермь: Пермский ун-т, 2003. С.286-290.
13. Попов районирование. Пермский край // Вестник Пермского университета. Геология. Пермь: Пермский ун-т, 2008. С.103-110.
14. Казымов аллювия р. Говорухи (в связи с его алмазоносностью) / , , // Геология полезных ископаемых западного Урала. Пермь: Пермский ун-т, 2006. С.9-10.
