Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геолого-геофизическая характеристика района исследований 9
Геолого-геофизическая изученность 9
Геологический очерк 10
Петрофизическая характеристика пород 19
Геомагнитные поля области 21
Глава 2. Геотектоническое районирование
Калужской железорудной области 26
Юго-западный Калужский район 27
Северо-Калужский район 30
Восточно-Калужский район 32
Глава 3. Иерархический ряд физико-геологических моделей объектов области. Поисковые критерии и поисковые признаки 35
Прогнозная модель земной коры
Калужской железорудной области (КЖО) 36
Прогнозная ФГМ Калужского железорудного района (КЖР) 40
Прогнозная ФГМ железорудного узла
грабен-синклинального типа Калужского рудного района 44
Физико-геологическая модель объектов трогоподобного типа 47
Прогнозная модель железорудной синклинали 51
Физико-геологическая модель железорудного месторождения 53
Поисковые критерии и поисковые признаки 57
Глава 4. Железорудные объекты области 58
Результаты интерпретации площадных гравимагнитных съемок 58
Результаты маршрутных магнитных работ 66
Глава 5. Методика геофизических исследований железорудных объектов области 92
Заключение 96
Список литературы
- Геологический очерк
- Юго-западный Калужский район
- Калужской железорудной области (КЖО)
- Результаты маршрутных магнитных работ
Введение к работе
Курская магнитная аномалия (КМА) отнесена к уникальным месторождениям железных руд (к уникальным принято относить месторождения железа с запасами более 2 млрд. тонн при среднем содержании 40 %). Площадь бассейна КМА составляет 120 тыс. км2. К нему принято относить четыре железорудных района: Белгородский, Ново-Оскольский, Старо-Оскольский и Курско-Орловский (Григорьев В.М., 1996 г.). Бассейн вытянут в северо-западном направлении на расстояние около 250 км (от г. Белгорода до г. Орла). Самым северным железорудным районом является Курско-Орловский, поэтому принято замыкать бассейн примерно на широте г. Орла.
Исследуемый Калужский район, магнитные аномалии которого были
подвергнуты изучению силами Московского государственного
геологоразведочного университета в 1999-2002 году (Бродовой В.В., Новиков П.В., Иванов А.А. и др.) в тесном сотрудничестве с преподавателями МГУ, является северным флангом КМА, и таким образом продолжает ее железорудный бассейн на северо-северо-запад на расстояние более чем на 150 км. Это указывает на возможность существенного наращивания ресурсов железных руд в пределах КМА не менее чем в 1,5 раза.
Перспективы бассейна КМА на железо в старых его контурах оцениваются (прогнозные и разведанные запасы) в 850 млрд. т. до глубины 750 м., богатых железных руд до глубины 1200 м-80 млрд. т. Это при средних содержаниях железа в магнетитовых кварцитах 32-36 %, в богатых мартитовых и железнослюдково-мартитовых рудах 64-69 % при низких содержаниях вредных примесей (серы и фосфора - несколько сотых долей процента). Исходя из потенциальных ресурсов нового Калужского железорудного района эти запасы можно существенно увеличить. Однако нужно учесть, что благодаря значительной закрытости района (мощность платформенного чехла более 500 м), при разведке месторождений района потребуется применение преимущественно подземного способа отработки. Опыт подобной отработки имеется в КМА на Коробковском руднике. По мере отработки месторождений на малых глубинах в обозримом будущем станет вопрос о расширении подобного опыта и вовлечении в разведку рудных залежей на глубинах до 750-1000 м.
Целью работы является наращивание перспектив КМА на север, уточнение геолого-структурной позиции нового рудного района и прогноз размещения железорудных объектов района, создание прогнозных физико-геологических
моделей железорудной области, железорудного района, железорудного узла, определение основных поисковых признаков и критериев создание комплекса геофизических работ рекогносцировочно-поисковой стадии.
Достижение этой цели потребовало решения следующих основных задач:
выявление физико-геологических признаков, определяющих позицию рудной области в глубинном строении севера Воронежского кристаллического массива и переходной зоны к Московской синеклизе;
выделение физико-геологических признаков, характеризующих непосредственно глубинную структуру области, позволяющих распознать ее среди других структур;
выделение физико-геологических признаков, характеризующих особенности строения области, позволяющих локализовать в ее пределах, другие составные элементы иерархического ряда с позиции системного подхода;
определение места в комплексе поисковых геофизических работ рекогносцировочно-поисковой подстадии, уточнение ее состава и порядка проведения работ.
Все месторождения КМА и большинство проявлений полезных ископаемых локализованы в синклинорных зонах. В них распространены все выделяемые в провинции геологические формации, что обусловило разнообразие формационных типов оруденения - месторождения железистых кварцитов генетически связаны с железисто-кремнисто-сланцевой формацией Коробковской свиты и локализованы преимущественно в Михайловской, Тим-Ястребовской и Белгородской грабен-синклиналях [19, 44, 40]. В рассматриваемом железорудном районе (Калужском) это Сухиничско-Барятинская (или Северо-Калужская) грабен-синклиналь и трогоподобные структуры. Рудоносными являются грабен-синклиналь - основная рудоносная структура Калужского рудного узла и трогоподобный авлакоген - Юго-западный рудный узел Калужского района [11, 13].
Особенностью грабен-синклинальных структур являются ограниченность их контуров линейными зонами тектонического характера, относительно крутым падением их крыльев, проявлением сбросов-взбросов.
Трогоподобные авлакогены - структуры линейного характера - рудоносные структуры 2-го типа. Характерной их особенностью является приуроченность к линейным линиаментам, имеющим определенное простирание (северо-
восточное), прослеживаемым на расстоянии в многие десятки и в первые сотни км.
Основной целью работы является создание иерархического ряда физико-геологических моделей рудной провинции. Моделирование позволяет оценить возможность каждого геофизического метода, создать рациональный комплекс геофизических методов, обосновать методику проведения работ, обработку и интерпретацию материалов; определить основные поисковые признаки и критерии.
Физико-геологический ряд Калужской железорудной области представляется в следующем виде: рудоносная область, рудный район, рудный узел (поле), рудное месторождение.
Также целью работы является создание комплекса геофизических исследований рекогносцировочно-поисковой стадии. Который выглядит следующим образом: аэромагнитные работы масштаба 1:25 000; аэрогравиразведочные работы масштаба 1:50 000, включение рекогносцировочно-поисковых гравимагнитных маршрутов с шагом 50 м, постановка электроразведочных работ методами ЗСБ и 43 для уточнения структурных условий в аномальных зонах и проведение отдельных сейсмических интерпретационных профилей; наземное изучение аномальных магнитных зон магнитной масштаба 1:5000 и гравиметрической съемкой масштаба 1:10 000 на этапе детальных поисков; бурение проверочных поисковых скважин с комплексом каротажа (ПС, КС, МСК, ГК, АК) и скважинной геофизики (ТСМ, РВП и МЭК) для изучения разреза скважин и околоскважинного пространства.
При выполнении диссертационной работы в основу были положены результаты магнитных исследований по региональным маршрутам (1999-2002 г.г.), выполненным силами преподавателей и студентов МГГРУ с участием автора. Неоценимую помощь и участие в организации этих работ оказали преподаватели МГУ.
Вспомогательными данными являлись материалы геологических работ масштаба 1:200 000, гравитационных и магнитных съемок масштаба 1:200 000, часть аэромагнитной съемки масштаба 1:50 000, результаты маршрутных магнитных работ, проведенных силами МГГРУ с МГУ, электроразведочных работ МТЗ, проведенных МГУ, материалы изучения физических свойств горных пород,
опубликованные работы и т.п., материалы интерпретации и решения прямых задач грави- и магниторазведки.
Защищаемые положения в работе выглядят следующим образом:
Исследование и анализ геомагнитного поля к северу от КМА, выделение высокоинтенсивных магнитных аномалий, определенных размеров, морфологии структуры, позволяет выделить новую железорудную область - Калужскую, и выделить в ее пределах три рудных района: Юго-западный Калужский, Северо-Калужский (наиболее перспективный на железное оруденение) и Северовосточный Калужский, продолжающие КМА на север более чем на 100 км и тяготеющие к зоне сочленения Воронежского кристаллического массива и Московской синеклизы.
Северо-Калужский рудный район включает железорудные узлы трех типов - грабен-синклинальный (Барятинско-Сухиничский), ограниченный линейными зонами тектонического характера; троговый (Дятьково-Жиздринско-Людиновский), приуроченный к линеаментам северо-восточного простирания; синклинально-горловиннный (Ульяновский), являющийся перемычкой (горловиной) соединяющий район с северной оконечностью КМА.
Железорудные узлы включают серию высокоинтенсивных аномалий, отождествляемых с прогнозируемыми рудными полями и месторождениями:
Световским, Барятинским, Мосальским, Заугорским и др. - Барятино-Сухиничский узел.
Дятьковским, Людиновским - Дятьково-Жиздринско-Людиновский узел
Южно-Сухиничским и Ульяновским - Ульяновский узел.
К их основным характеристикам относятся интенсивность от 10 тыс. до 20-30 тыс. нТл, сложная морфология, "двугорбость" - как признак повышенной перспективности за счет присутствия, наряду с магнетитовыми кварцитами, богатых окисленных руд мартитового состава, а также присутствие гравитационных аномалий интенсивностью до 6-8 мГл.
4. Совершенствование методики геофизических поисков района намечено
следующим путем:
1) включения в стадию поисковых работ наземных рекогносцировочно-поисковых магниторазведочных работ для установления рудной природы магнитых аномалий выявленных аэросъемкой, их предварительной оценки, изучения геологических условий их размещения;
2) комплексирования магнитной съемки с наземными гравиметрическими маршрутами для подтверждения рудной природы аномалий, электрическим зондированием ЗСБ и 43, сейсморазведки для уточнения структурных условий района, с бурением проверочных поисковых скважин с комплексом каротажа (ПС, КС, МСК, ГК, АК) и скважинной геофизики (ТСМ, РВП и МЭК) для изучения разреза скважин и околоскважинного пространства. Новизна работы заключается в том, что по результатам работ МГГРУ (под руководством Бродового В.В., Иванова А.А.) и участием сотрудников МГУ и МГГРУ, а также студентов МГГРУ, выявлена новая железорудная область -Калужская, являющаяся северным флангом (фрагментом) Курской магнитной аномалии, в составе трех железорудных районов: Северного Калужского, Северовосточного Калужского и Юго-западного Калужского. Рудная область КМА этими работами прослежена на север от ее северного фланга на расстояние около 150 км. Определены типы железорудных узлов: грабен-синклинальный, троговый и синклинально-горловинный.
Для Калужской рудоносной области разработан иерархический ряд физико-геологических моделей рудных объектов различного класса. Определены основные поисковые признаки. Предложены комплекс и методика геофизических работ, основные элементы интерпретации материалов для данного района.
Теоретическая и практическая ценность работы заключается в следующих положениях:
В разряд рудоперспективных отнесена территория севернее границ КМА. Таким образом существенно увеличен железорудный бассейн КМА.
Уточнена методологическая схема стадии поисковых работ, включающих аэромагнитные съемки масштаба 1:25000, наземные рекогносцировочно-поисковые работы, наземные детализационные работы методами магниторазведки и гравиразведки. Возможно включение в комплекс электроразведочных работ: ЗСБ - для изучения малых глубин, 43 - для изучения кристаллического основания. Этот комплекс предшествует детальным поискам месторождений.
По итогам работ получены новые результаты, уточняющие основные черты геолого-геофизического строения исследуемого района, намечена переходная зона от структур Воронежского массива к Московской синеклизе, установлено ступенеобразное погружение кристаллического основания массива в направлении синеклизы. Выявлены рудоносные грабен-синклинали, троги и "горловина".
Составлены физико-геологические модели основных железорудных объектов района по выделенным типам объектов - грабен-синклинального, трогоподобного, синклинально-горловинного и классам объектов - районы, рудные узлы (поля), месторождения.
Определены основные поисковые признаки рудоносности объектов: высокая интенсивность аномалий (от 10 000 до 30 000 нТл), сложная морфология аномалий над магнетито-мартитовыми рудами, двугорбость рудоносных аномалий, сопряжение высокоинтенсивных магнитных аномалий с положительными гравитационными аномалиями (4-8 мГл), приуроченность аномалий к трещинно-тектоническим структурам.
Разработан комплекс рекогносцировочно-поисковых работ для Калужского железорудного района, включающий высокоточную маршрутную магниторазведку с шагом 50 м, маршрутную гравиразведку с шагом 100-200 м и электрозондирование 43 и ЗСБ с шагом 200 м.
Основные положения диссертации представлялись на научных конференциях «Новые идеи в науках о Земле», «Молодые наукам о Земле», проходившие в МГГРУ, на международном семинаре им. Успенского проходившем в Перми. Результаты работ были опубликованы в отчетах по проекту «Интеграция» при поддержке Мин Образования России, в 9 печатных работах.
Геологический очерк
Первые геофизические работы на данной территории датированы началом тридцатых годов. В 1931г. академиками А. Д. Архангельским и Н. И. Свинтальским были высказаны предположения, что аномалии Западной области (куда входит и Барятинская аномалия) являются продолжением Курских. Рекогносцировки 1932 г., произведенные по специальному заданию Московского геолого-разведочного треста, гипотезу эту подтвердили. Поэтому на данной территории какое-то время велись геофизические работы в большом количестве [41].
В 1933 г. партией горного инженера А. А. Строна при проведении детальных магниторазведочных работ была выявлена крупная Барятинская аномалия интенсивностью 25 000 нТл и протяженностью до 30 км. Густота сети проводимой съемки составила 60 точек на км2. По предположениям А. А. Строна аномалия вызвана телами круто падающими на запад и залегающими на глубине около 700м, что было подтверждено и Барятинской скважиной [41].
С этого времени к изучению Барятинской аномалии никто не обращался, но проводились гидрогеологические работы, работы по поиску полезных ископаемых, поиск палеодолин, изучение поверхности кристаллического фундамента.
В 1939 г. электроразведочной партией под руководством М. И. Толкачева проводились работы методом ВЭЗ по изучению кровли упинско-чернышевских известняков, т.к. нижнекаменноугольным отложениям подчинены залежи бурого угля. Были построены карты проводимостей и сопротивлений. В 1947-1948 проводились геофизические исследования (в основном методом ВЭЗ) под руководством О. К. Глотова по поиску залежей углей.
В 1948 г. на территории листа были проведены аэромагнитные исследования (AZ), выполняемые главным Аэрологическим управлением. В северной части площади масштаб съемки был 1:500000, а в южной - 1:200000. В 1959 г. вся территория листа была охвачена аэромагнитной съемкой (AT) масштаба 1:200000, выполненной Западным геофизическим трестом. По данным аэромагнитной съемки построены карты изолиний и графиков АТа. В 1939 и 1946 гг. на площади были проведены электроразведочные работы, закартировавшие кровлю кристаллического фундамента.
Гравиразведочные работы проводились Курской геофизической экспедицией в 1957 и 1963 гг. По материалам съемок были построены карты изоаномал силы тяжести в редукции Буге.
В 1972 г. сейсмическими методами изучался рельеф кровли известняков нижнего карбона, при этом была выявлена палеодолина.
В 1982 г. Г. А. Данилов методом ВЭЗ занимался выявлением участков распространения высокоомных отложений.
С 1992 по 1999 г.г. были проведены аэромагнитные работы масштаба 1:50 000, но которые лишь незначительно покрыли изучаемую территорию
На рассматриваемой территории силами МГГРУ под руководством В. В. Бродового В.В., Иванова А.А. и др. в содружестве с сотрудниками МГУ в период 1998-2002 г. г. были проведены маршрутные магнитные исследования в объеме 758 пог. км. Исследуемая этими работами Калужская железорудная область, магнитные аномалии которой были подвергнуты изучению, примыкает на юге к Орловско-Курскому железорудному бассейну КМА. На севере область стыкуется с южным обрамлением Московской синеклизы.
Геологический очерк
Первые сведения о геологическом строении района появились в 60-х годах XIX века, когда были составлены мелкомасштабные геологические карты. А. В. Струве была разработана стратиграфическая схема нижнекаменноугольных отложений. Большое значение имели исследования Н. В. Кудрявцева, который подробно описал геологическое строение южной части области. Много информации о геологии области дали поисково-съемочные работы на фосфориты, проводившиеся в 20-30-е годы (П. П. Дрожжевой). С 1929 по 1940 г. на территории проводились многочисленные работы по поиску полезных ископаемых, в результате которых были выявлены месторождения угля, фосфоритов, известняков, песков, глин, трепела и опок.
Стратиграфия четвертичных отложений была значительно уточнена в результате проведенной В. Н. Козловой геологической съемки масштаба 1:1000000 (1940г.). А в 1947г. Московским геологическим управлением была поставлена съемка масштаба 1:200 000, проведенная 3. И. Деевой и В. Н. Козловой.
Позже проводилось множество работ для изучения гидрогеологических условий, геологического строения и полезных ископаемых данной территории, а в 1947-1949 гг. в д. Перенежье Барятинского района пробурена Барятинская структурная скважина.
В 1959 году ГУЦР продолжил геологическую съемку масштаба 1:200 000, под руководством В.Н. Козловой, К. К. Рождественской и Т.М. Ратниковой.
В геологическом строении рассматриваемой территории присутствуют отложения протерозойского, палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов.
Были достаточно детально изучены четвертичные, меловые, юрские, каменноугольные и верхнедевонские отложения. Они вскрыты многочисленными скважинами, пробуренными при поисковых и разведочных работах на различные виды полезных ископаемых. К тому же мезозойские и нижнекаменноугольные отложения частично обнажаются по рекам.
Сведения о строении фундамента крайне ограничены, поскольку ближайшие глубокие скважины, его вскрывшие, расположены на расстоянии от 80 до 100 км от Барятинской скважины (рис. 1.1), которая располагается рядом с Барятинской магнитной аномалией. Наиболее подробная информация получена при бурении многочисленных скважин в районе Калуги (Веселовская, 1971).
Юго-западный Калужский район
Геотектоническое районирование по геофизическим данным основывается на классификации участков земной коры по признакам их строения и истории структурного развития, особенностях глубинного строения земной коры, на определенных характеристиках геофизических полей (региональных и локальных). Наиболее существенный вклад в районирование Калужской области вносит информация магнитных съемок, особенно аэромагнитных, в сочетании с результатами региональных гравиметрических съемок и наземных наблюдений магнитного поля по рекогносцировочно-поисковым маршрутам[17].
Комплексная информация этих видов работ позволяет выделить в пределах области три рудных района (рис. 2.1.) - Юго-западный Калужский, Северный Калужский (Барятино- Сухиничский) и Северо-восточный Калужский [16]. Основная информация, положенная в основу районирования по геофизическим данным, включает линейные зоны магнитного поля, отвечающие тектоническим нарушениям и зонам разломов, кольцевые магнитные аномалии, в том числе региональные, над грабен-синклинальными структурами, смена характера магнитного поля, локальные магнитные аномалии, отвечающие интрузиям габброидного и гранитоидного составов, линейные области положительного гравитационного поля над интрузивными поясами габброидов, линейные области потери регулярных сейсмических волн, отвечающие протяженным зонам повышенной проницаемости земной коры, активного проявления зон разломов, тектонических нарушений, а также интенсивно насыщенных проявлениями малых интрузий и даек основного и кислого составов, высокоинтенсивные магнитные аномалии над рудными полями и месторождениями, отдельные из них подтвержденные локальными аномалиями гравитационного поля положительного знака или специфичными аномалиями гравитационного поля в виде заливов, протяженные зоны неоднородного аномального магнитного и гравитационного полей над рудными зонами.
Границами рудных районов являются преимущественно зоны разломов близмеридионального и северо-восточного простираний. К ним нередко приурочены пояса проявления интрузий и даек разного состава, что является характерной особенностью структур подобного типа. Фундамент области плавно погружается в северном и северо-восточном направлениях, что соответствует медленному погружению кристаллического фундамента в этом направлении под отложения Московской синеклизы. Мощность осадочного чехла в этом направлении изменяется от 500 до 1000 м. Изменение характера регионального магнитного и гравитационного полей в направлении к Вязьме, примерно севернее линии Угра - Калуга, говорит о смене состава кристаллического фундамента и ее структурных условий. Предполагается, что Воронежский массив как бы упирается в кристаллическое основание Московской синеклизы. На это указывает и смена простирания структур с близмеридионального и северо-восточного в пределах Воронежского массива на близширотное в Московской синеклизе.
Юго-западный Калужский район
Вытянут в близмеридиональном направлении, примерно от г. Ельня на севере до г. Унеча на юге. Западная его граница проходит через г. Рославль в направлении г. Унеча. К востоку от границы прослежена меридиональная цепочка локальных магнитных аномалий, тяготеющая к зоне глубинного разлома, имеющего протяженность около 200 км. Аномалии относительно локальные длиной 10-15 км. и в поперечнике 5-10 км. Наиболее интенсивная аномалия, свыше 32 тыс. нТл, отмечена вблизи пос. Терехово. По всем признакам она связана с магнетитовыми кварцитами или сланцами. Менее интенсивные аномалии, тяготеющие к зоне разлома к северу и югу от пос. Терехово (интенсивностью до 1,5-3,0 тыс. нТл) обусловлены скорее всего малыми интрузиями или штоками габброидного и гранодиоритового состава. Разлом явился ослабленной зоной по которой на протяжении длительного времени внедрялись магматические расплавы и рудные растворы. Помимо Тереховской аномалии железорудной природы перспективными могут оказаться и аномалии до 2-3 тыс. нТл, потенциально перспективные на никеленостность габброидов [18? 33, 34, 35, 36, 37]. В южной части разлом подворачивает к юго-востоку, огибая южную оконечность района. Не исключено, что к разлому далее к югу, в районе ст. Дружба, тяготеет и магнитная аномалия (в приграничной части с Украиной), имеющая интенсивность до 2 тыс. нТл. Интересно и то, что в южной части рассматриваемого разлома, названного нами "Ельненско-Тереховским", последний пересекается с глубинными разломами северо-восточного простирания, также контролирующими расположение магнитных аномалий (от 1 до 1,5 тыс.) в интервале между ст. Унеча и г. Дятьково - пос. Любохна.
широкое развитие по ним даек основного состава. К указанным зонам разломов севернее примыкает рудоносная зона, наиболее перспективная в Юго-Западном районе на железное оруденение промышленного типа. Она имеет протяженность до 80 км и простирается в северо-восточном направлении. Интенсивность аномалий в ее пределах составляет до 15-20 тыс. нТл, что указывает на их железорудную природу. Рудоносная зона контролируется разломом, смыкающимся с разломом, названным "Унеча-Сухиничский", под острым углом. В пределах рудоносной зоны зафиксировано 6 интенсивных аномалий интенсивностью от 10 тыс. до 20 тыс. нТл. Зона имеет несколько пережимов; один на крайнем юго-западе, второй ближе на северо-востоке (между г. Жиздрой и г. Людиново). Это указывает на ее сложное строение и на то, что она представлена не единой рудоносной полосой, а отдельными рудными интервалами или рудными полями размерами от 3 до 15 км по простиранию. Эпицентры аномалий в пределах рудных полей протяженностью от 3 до 5 км отвечают скорее всего отдельным железорудным месторождениям рудной зоны. Заметим, что наиболее крупная магнитная аномалия этой зоны тяготеет к сопряжению двух разломов, т. е. к наиболее проницаемому участку. Судя по морфологии рудных аномалий и их приуроченности к региональным разломам рудные узлы зоны трогоподобного типа.
К северо-западу от рудной зоны отмечена вилка из двух нарушений, одно из них простирается от г. Киров на юго-запад, другое в широтном направлении вблизи г. Людиново. Эти нарушения как бы окаймляют структурный нос, в центральной части которого расположены малые интрузии габброидного состава, вызывающие аномалии 2-3 нТл. Эта структура как бы сливается с поясом габброидов, окаймляющим грабен-синклинальную структуру соседнего блока.
Еще далее к северо-западу прослежена четкая аномальная зона с тремя эпицентрами в пределах Кировского разлома, простирающегося на северо-восток по направлению ж. д. от г. Рославля на г. Киров. Интенсивность поля в эпицентрах от 8 до 11 тыс. нТл, что дает основание предполагать их рудную природу. Снижение интенсивности эпицентров в северо-восточном направлении можно связывать с изменением состава железистых кварцитов или с их погружением. Интересно заметить, что все описанные выше аномальные зоны обрываются на северо-востоке на подходе к соседнему блоку, что можно связывать с наличием здесь более жесткого основания этого блока.
Калужской железорудной области (КЖО)
Плотностной разрез земной коры Калужской железорудной области и смежных с ней областей изучен более слабо. По аналогии с подобными массивами других районов можно предположить, что гранитогнейсовый слой земной коры имеет плотность 2,67-2,7 г/см3. Для промежуточного этажа, т.н. гранитоосадочного слоя, ожидается плотность порядка 2,7 г/см3, тогда как у образований осадочного чехла 1,8-2,5 г/см3. Диоритовый слой имеет средние значения плотности 2,7-2,8 г/см3. В базальтовом слое значение плотности достигают значений 2,8-3,0 г/см3. Затем в переходной зоне кора-мантия следует скачок плотности до 3,2-3,3 г/см3 [24, 47].
Из анализа геосейсмического разреза можно установить и другие закономерности. От зоны к зоне по профилю г. Белогорск - г. Белополье - г. Мценск меняется характер распределения скоростей упругих волн. В центральной зоне можно видеть распространение повышенных скоростей верхних слоев разреза, от поверхности фундамента до глубины в 10 км. Вырисовывается своего рода выступ фундамента, сложенный более плотными породами. Пространственно он тяготеет к Белгородско-Михайловскому синклинорию, выполненному образованиями железисто-кварцевой формации. Ниже этого выступа по разрезу с некоторым отрывом по вертикали на всем протяжении профиля прослеживается зона повышенной скорости. Можно предположить, что он отвечает нижнему уровню распространения этой формации и верхней части гранитно-гнейсового слоя. Ниже под выступом и слоем с повышенной скоростью отмечены слои с пониженной скоростью - верхний на уровне 15 км и нижний на уровне 35 км с суммарной мощностью около 25 км. Здесь прогнозируется наличие мощного гранито-гнейсового слоя на уровне верхнего слоя, диоритового слоя и слоя метабазитов на уровне нижнего. Гранитно-гнейсовый слой имеет здесь сложную структуру, а его мощность соизмерима с суммарной мощностью диоритового и метабазитового слоев. Западная часть профиля пересекает Дмитриев-Льговский антиклинорий и граничащий с ним Белгородско-Михайловкий синклинорий с четко проявленной серией сейсмических границ.
В центральной части слоистость проявлена слабо, как на уровне гранитогнейсового слоя, так и в нижней части разреза, что может свидетельствовать об интенсивном проявлении здесь интрузивного магматизма, представленного, скорее всего, массивами габброидов, питаемыми очагами метабазитового слоя. Восточная часть профиля характеризуется сложными структурными условиями, особенно гранито-гнейсового слоя, затухающими на глубине, что видно из хаотичного расположения и различных углов наклона множества сейсмических границ. В нижнее части разреза граница земная кора -мантия отмечена переходной зоной с сейсмической границей М в верхней части и границей Мі в нижней. Границам отвечают сейсмические горизонты, прослеживаемые на соответствующих уровнях и на больших расстояниях почти непрерывно. В центральной части профиля горизонты не отмечены, что дает основание предположить интенсивное проявление интрузивного магматизма. В поведении границ Мі и М можно заметить некоторое воздымание подошвы земной коры в центральной части профиля уровня глубин в 15-20 км.
Разрез земной коры сильно осложнен тектоническими нарушениями, особенно в западной и восточной частях профиля. В западной части превалирует глубина их проникновения до границ гранитогнейсового и диоритового слоев. Восточный участок профиля, пересекающий Белгородско-Михайловский синклинорий, Курский антиклинорий, характеризуется более сложными структурными условиями и проникновением большей части нарушений до поверхности мантии. Реже здесь встречаются нарушения, затухающие в гранитогнейсовых и диоритовых слоях.
Геоэлектрический разрез ВКМ вблизи южной границы области можно представить четырехслойной моделью. В верхней части разреза до глубин 12 км кажущее сопротивление составляет около 800 Ом м. По направлению к югу оно снижается до 500 Ом м на широте г. Губкина и до 100 Ом м на широте г. Павловска. Эти значения отвечают образованиям гранитогнейсового слоя с преимущественным распространением в его верхней части кристаллических сланцев. В западной части профиля рк возрастает до 2000 Ом м, что можно связывать с преимущественным распространением в разрезе гнейсов. В нижележащем слое (до 21 км) рк возрастает до 10000 Ом м. Здесь разрез интенсивно разбит тектоническими нарушениями, что могло сопровождаться возрастанием метаморфизма пород и значительным привносом кварцевого материала. Особенно это заметно на западном и восточном интервалах профиля, разбитых системой нарушений. В интервале 21-31 км сопротивление образований коры уменьшается до 8800 Ом м, а на глубинах до 51 км - 5200 Ом м[13,21,24].
Из рассмотрения прогнозной ФГМ земной коры Калужской области можно видеть, что центральная зона этой территории характеризуется определенными особенностями. Наблюдается практически полное отсутствие четко прослеживаемых границ, имеющих место в ее западной и восточной частях, что говорит о специфических структурно-геологических особенностях зоны. Здесь можно предположить зону повышенной проницаемости земной коры шириной 25-30 км, которая инъецирована множеством интрузивных тел малых и больших размеров, нарушена тектоническими разрывами, по которым циркулировали гидротермальные растворы, и вследствие этого геологические образования оказались сильно метаморфизованы. Возможно, с этими процессами связано образование мощных толщ железо-кварцевой формации. Косвенно это подтверждает приуроченность к зоне рудоносного Белгородско-Михайловского синклинория и его железорудных объектов.
Прогнозная ФГМ Калужского железорудного района (КЖР)
Основные структуры района представлены синклинориями верхнеархейского и нижнепротерозойского этапа развития и окаймляющими ими срединными массивами и куполами. Особенностью синклинорных мегаблоков КМА является широкое развитие продуктов диабазово-спилитовой формации Михайловской серии (AR2mh) с преобладанием вулканитов основного состава. К этим же структурам приурочены железистые кварциты, т.н. железисто-кремнисто-сланцевой формации. Железорудные полосы образуют серию простых ундулирующих по простиранию синклинальных и антиклинальных складок. По данным выполненных в районе магнитных исследований МГГРУ наиболее распространены здесь два типа структур - грабен-синклинали и узкие трогоподобные структуры. Первый тип представлен Сухиничи-Барятинской грабен-синклиналью, являющейся основной структурой района, второй тип -двумя линейными структурами северо-восточного простирания - южная в районе поселков Людиново - Дятьково - Жиздра, вторая севернее ее между г. Киров и пос. Людиново. Железорудные формации, участвующие в составе структур, определяют интенсивные полосовые магнитные аномалии этих зон или крупные изолированные друг от друга высокоинтенсивные магнитные аномалии. Грабен-синклиналь окаймлена поясами габброидов, отмеченными полосовыми магнитными аномалиями более низкой интенсивности (500-2000 нТл).
Результаты маршрутных магнитных работ
Такая технология работ может быть отнесена к конвейерной и может быть широко применена при рекогносцировочных работах и магнитном сопровождении региональных сейсмических и электроразведочных работ. Измерения на МВС выполнялись через 1 мин. с учетом фиксации короткопериодных вариаций с периодом от 3-5 мин. и амплитудой от 2-3 нТл и выше. Расстояние от МВС до маршрутов не превышало 50-75 км, что гарантировало синхронность хода вариаций на уровне ± 3-5 нТл.
Железорудные объекты Юго-западного района. Юго-западный железорудный район был выявлен по результатам магнитных исследований, выполненных в 2002 г на юго-западе от Северо-Калужского рудного узла, выявленного и изученного сотрудниками МГГРУ в 1999-2002 гг. Были установлены две аномальные зоны северо-восточного простирания, упирающиеся в основание рудоносной Северо-Калужской грабен-синклинали. Северная из них характеризуется наличием аномалий невысокой интенсивности (2000-3000 нТл) и связывается с проявлениями массивов габброидов, южная - с аномалиями высокой интенсивности (10 000-15 000 нТл), обусловленными пластами железистых кварцитов. Сложное строение аномалий свидетельствует о присутствии в их пределах железных руд разных составов. Линейный характер аномальных зон указывает на приуроченность к глубинным разломам.
Магнитные исследования 2002 г по уточнению перспектив рудоносности Северо-Калужского железорудного узла увеличили площадь магнитных съемок 1999-2001 г. к югу и юго-западу. Исследования проводились по маршруту г. Сухиничи - г. Жиздра, который проходит вдоль Киевского шоссе (228-288 км от Москвы). Маршрут пересекает юго-западный борт предполагаемой синклинальной структуры и южнее этой структуры, судя по материалам аэромагнитной съемки масштаба 1:200 000, выходит на северный фланг аномальной зоны линейного характера северо-восточного простирания. Уточнение рудоперспектив района осуществлено и в другом направлении: к югу от западного борта рудоносной структуры с целью подсечения аномальной зоны слабо выраженного магнитного поля между г. Киров и г. Людиново и аномальной зоны высокоинтенсивного магнитного поля (скорее всего рудной природы), четко выраженного линейного характера, имеющей северо-восточное простирание. Длина профиля г. Киров — г. Людиново - г. Дятьково 62 км. В подтверждении этой зоны и уточнения ее параметров пройден профиль г. Людиново - г. Жиздра протяженностью 28 км и профиль г. Жиздра -д. БуканЬ 25 км.
Профиль г. Сухиничи - г. Жиздра начинается у пересечения дорог г. Сухиничи - г. Мосальск и Киевсого шоссе примерно в 5 км к северу от г. Сухиничи и заканчивается в 10 км к северу от г. Жиздра (рис. 4.5.). Профиль проходит вдоль Киевского шоссе по участку сложного магнитного поля в районе юго-восточного замка Мосальско-Барятинской грабен-синиклинальной структуры и выходит на северо-восточный фланг Дятьково-Жиздринской аномальной зоны, выявленной аэромагнитными съемками. Необходимо было уточнить положение и структурные условия замка синклинали и ее южного крыла, выяснить характер сопряжения структуры с примыкающими структурными элементами на юго-западе и оценить рудоносность Сухиничской магнитной аномалии. Она зафиксирована в 1,5 км от г. Сухиничи.
Простирание аномалии близширотное, т.е. согласуется с направлением южного борта структуры. Интенсивность аномалии 13 000 нТл, что свидетельствует о связи с железной рудой. Далее к юго-западу в интервале профиля 236-240 км (от г. Москвы) отмечена относительно четкая магнитная аномалия интенсивностью порядка 2250 нТл при протяженности по профилю около 5 км. Опираясь на модельные представления об объекте можно предположить здесь малую интрузию габброидов крутого падения. Затем поле приобретает сложный характер. Интенсивность аномалий достигает 3000 нТл. Судя по интенсивности аномалий здесь скорее всего проявлены габброиды. В интервале от 252 до 263 км представлена толща железистых кварцитов. Аномальное магнитное поле железистых кварцитов достигает максимального значения 15 000 нТл в интервале 255-256 км (первый признак рудоносности). Сложное строение аномалии - второй признак ее рудоперспективности и объясняется присутствием в толще кварцитов магнетитовых кварцитов и их окисленных разностей Более интенсивное поле над слабоизмененными магнетитовыми кварцитами. Понижение поля в центральной части аномалии обусловлено наличием зоны нарушений, по которой шел интенсивный окислительный процесс с образованием мартита по магнетиту. Это повышает рудоперспективность аномалии, так как мартит содержит большие концентрации железа (45-60%), т.е. опять проявлен «двугорбый» характер аномалии, таких же, что наблюдались на рудоперспективных аномалиях Северо-Калужского железорудного узла.
С юга рудная полоса, так же, как и на северном фланге рудоносной структуры, окаймляется поясом габброидов, разбитых на несколько блоков тектоническими нарушениями. К югу по профилю спокойное магнитное поле отвечает рудовмещающей однородной метаморфической толще (гнейсы и сланцы). На самом юге профиля (280-285 км от г. Москва) зафиксирована четкая магнитная аномалия интенсивностью 6500 тыс. нТл. Магнитовозмущающим объектом является скорее всего локальный пласт магнетитовых кварцитов.
