Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геологическое строение региона 7
Глава 2. Методика изучения околотрубочного пространства на примере работ в карьере трубки Архангельская 21
2.1. Общие задачи рудничной геологии 22
2.2. Существующие методики изучения околотрубочного пространства. 26
2.3. Методика изучения околотрубочного пространства карьера трубки Архангельская 30
2.3. База данных по карьеру трубки Архангельская 54
2.4. Современные технические средства и программы 62
Глава 3. Околотрубочное пространство трубки Архангельская 66
3.1. Положение трубки Архангельская в структуре Золотицкого поля 68
3.2. Геологическое строение трубки Архангельская 71
3.3. Контакты трубки Архангельская 79
3.4. Деформации вмещающих и перекрывающих пород 84
3.5. Минералого-геохимические особенности приконтактовых изменений вмещающих пород 97
3.6. Закономерности пространственного распределения нарушений во вмещающих и перекрывающих породах 110
3.7. История формирования трубки Архангельская 121
Глава 4. Строение падунской свиты и геологические структуры в центральной части Зимнебережного района 128
4.1. Генетические типы отложений верхнего венда 130
4.2. Методика расчленения кимберлитовмещающей толщи 136
4.3. Корреляция и картирование ритмопачек золотицкой подсвиты 140
4.4. Структурные построения 145
Глава 5. Структурные критерии и признаки выделения перспективных локальных участков при поисках коренных алмазных месторождений в Архангельской области 161
5.1. Структуры Товской-2 площади и прилегающих территорий 162
5.2. Характеристика палеорельефа времени начала накопления каменноугольной толщи 168
5.3. Выделение участков 173
перспективных на обнаружение кимберлитов 173
Заключение 181
Список литературы 182
Список приложений 189
- Геологическое строение региона
- Методика изучения околотрубочного пространства карьера трубки Архангельская
- Минералого-геохимические особенности приконтактовых изменений вмещающих пород
- Корреляция и картирование ритмопачек золотицкой подсвиты
Введение к работе
Актуальность проблемы. Алмазоносная кимберлитовая трубка Архангельская входит в состав месторождения им. М.В. Ломоносова, расположенного на северо-востоке Восточно-Европейской платформы. Практически вся территория Архангельской области относится к закрытому типу поисковых территорий с мощностью перекрывающих осадочных отложений до 100 м и более. Отсутствие протяженных естественных обнажений существенно усложняет задачу изучения кимберлитовмещающей и перекрывающей толщи. До последнего времени практически единственным источником информации о составе и строении разрезов являются данные изучения керна и каротажа, по которому в основном и проводится сопоставление разрезов, построение палеоповерхностей. В связи с этим карьер трубки Архангельская, глубина которого уже достигает почти 90 м, является уникальным объектом для изучения вмещающих и перекрывающих толщ контактов кимберлитов, выделения околотрубочных изменений и тектонических нарушений.
Проблема выделения рудоконтролирующих разломов в масштабах ким-берлитовых полей и кустов является наиболее актуальной, поскольку разломы, связанные с кимберлитами, являются скрытыми. Выделение любых нарушений в районе Зимнего берега осложняется отмеченной закрытостью территории. В толще венда отсутствуют надежные маркеры, следствием чего является неуверенная корреляция, что затрудняет анализ палеотектонических структур и уровней поствендского эрозионного среза. Вмещающая кимберлиты вендская толща сложена вязко-пластичными глинистыми породами и рыхлосвязанными песчаниками, в которых проявления хрупких деформаций сильно затушеваны.
Перечисленные вопросы многими авторами в той или иной степени решаются. Однако, делается это в основном на основе дистанционных методов или изучения керна скважин. А как показывает сравнение наблюдений в карьере с результатами анализа кернового материала, недостоверность данных, полученных при интерпретации последнего, может быть значительной из-за плохого выхода керна. Таким образом, изучение околотрубочного пространства на наиболее представительном материале карьера, безусловно, должно способствовать более корректному анализу рудовмещающей толщи и, как следствие, повышать надежность локального прогноза кимберлитов.
Целью работы являлось выявление в околотрубочном пространстве в карьере трубки Архангельская нарушений и изменений во вмещающих и перекрывающих породах, которые возможно использовать в качестве локальных признаков кимберлитовых тел и структур их вмещающих.
Согласно поставленной цели решались следующие задачи:
разработка оптимальной методики изучения околотрубочного пространства;
создание достоверной базы данных на основании специальной документации в карьере;
изучение контактов тр. Архангельская и вмещающей вендской толщи;
выявление зон приконтактовых изменений и их описание;
изучение структурно-морфологических нарушений вмещающей и пере-
крывающей толщ в околотрубочным пространстве;
картирование зон тектонических деформаций на основе анализа базы данных по карьеру с использованием ГИС-технологий;
изучение состава и ритмичного строения падунской свиты верхнего венда по результатам изучения стенок карьера и документации керна;
выделение и картирование в вендской толще в пределах поисковых площадей, примыкающих к тр. Архангельской выделенных ритмопачек;
структурные построения по локальным перспективным участкам и оценка их перспектив на обнаружение кимберлитов.
Существо работы отражено в следующих защищаемых положениях:
На базе геоинформационных технологий разработана оригинальная методика изучения околотрубочного пространства на примере работ в карьере кимберлитовой трубки Архангельская.
Впервые с использованием базы данных для кимберлитовой трубки Архангельская установлены: тектонические и атектонические контакты, маломощные зоны приконтактовых изменений, структурно-морфологические нарушения вмещающих и перекрывающих толщ.
Изучение состава, строения и тектонических нарушений кимберлитов-мещающей толщи позволяет проследить в падунской свите ряд ритмопачек и выделить структуры перспективные для обнаружения коренных месторождений алмазов.
Фактический материал. Основанием для подготовки диссертации стал фактический материал, накопленный в период с 2005 по 2009 год в результате систематических мониторинговых работ в карьере тр. Архангельская. Было произведено описание 159 точек наблюдения, на которых было снято около 400 фотографий и зафиксировано порядка 650 уникальных фактов. На базе полевого материала была создана электронная база, которая послужила основой для последующего анализа и построений.
В основе глав 4 и 5 лежат данные, полученные по результатам изучения и документации керна поисковых скважин, пройденных в 2004-2009 гг. филиалом АК «АЛРОСА» «АЛРОСА-Поморье» на Кепинской, Верхнекепинской и Тов-ской-2 площадях, всего более 37 000 пог. м. Были проведены рентгенофлюорес-центные, петрохимические, масс-спектрометрические, радиоизотопные, рентге-норадиометрические анализы проб вмещающих и перекрывающих пород, изучена фотолюминесценция кальцита и радиационные дефекты кварца. В работе использован опубликованный и фондовый материал по данному району. Все работы проводились под руководством проф. П.А.Игнатова в рамках хоздоговорных работ с «АЛРОСА-Поморье». В диссертации использовалась документация П.А. Игнатова, А.В. Болонина, К.В. Громцева, М.О. Бандуркина и автора.
Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые получены следующие научные результаты:
разработана методика экспрессных работ в карьере при изучении околотрубочного пространства;
впервые создана оригинальная база данных по околотрубочному пространству в карьере тр. Архангельская;
выделены два типа контактов тр. Архангельская: тектонические и атекто-нические;
на основе прямых геологических наблюдений в карьере составлен разрез верхней части падунской свиты;
в околотрубочном пространстве во вмещающей и перекрывающей толщах закартированы разрывные (сбросы, взбросы, сдвиги, системы трещин) и плика-тивные (антиклинали, синклинали и флексуры) деформации;
для Кепинской, Верхнекепинской и Товской-2 площадей построена карта стратоизогипс ритмопачек V3,V4,V5 золотицкой подсвиты падунской свиты верхнего венда.
Практическая значимость. Предложена методика оперативного картирования околотрубочного пространства в карьере трубки Архангельская, которая основана на использовании современных программных комплексов и формализации различных геологических признаков. По результатам прямых наблюдений показано наличие и закартированы разрывные и пликативные деформации во вмещающих породах венда, которые необходимо учитывать при оценке структурных позиций перспективных площадей, рекомендованных к бурению по результатам аэрогеофизических и шлихоминералогических исследований. На основе предложенного анализа выделены перспективные участки для обнаружения кимберлитовых тел.
Апробация диссертации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, РГГРУ, 2009), ИПКОН РАН, 2009, на V Межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле» (Москва, РГГРУ, 2010). Все материалы конференций опубликованы в качестве тезисов докладов. Результаты исследований вошли в четыре отчета, выполненные по договорным работам с «Алроса-Поморье» (г. Архангельск) и одну научною статью, опубликованную в рекомендованном ВАК РФ издании.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 работах, в том числе в одной статье и 4 тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 189 страниц, состоит из введения, пяти глав, заключения и 4 приложений, содержит 142 рисунка, 10 таблиц и список литературы, включающий 89 наименований.
Геологическое строение региона
Архангельская алмазоносная провинция (ААП) находится на севере Восточно-Европейской платформы вблизи побережья Белого моря [Богатиков и др. 1999]. На ее территории выявлено значительное количество трубок взрыва ультраосновных щелочных пород, в том числе и алмазоносные кимберлиты. Зимнебережный кимберлитовый район расположен на юго-восточном побережье Белого моря между Двинской и Мезенской губами. В настоящее время он является единственным в Архангельской субпровинции, где установлены промышленные месторождения алмазов (им. Ломоносова и им. Гриба).
Наиболее изученной территорией Зимнего берега является Золотицкое кимберли-товое поле, на котором выявлены трубки Карпинского-1, Карпинского-2, Кольцовская, им. Ломоносова, Первомайская, Пионерская, Поморская, Снегурочка, Белая и Архангельская -единственная в регионе на которой ведется опытно-промышленная эксплуатация [Богатиков и др. 1999; Вагонов, 2000; Прусакова, 2004; Головин, 2003; Кутинов, Чистова, 2004; Веричев и др.,1985; Третьяченко, 2008; Устинов, 2009; Щербакова, 2005, Кононова и др.,2007; и др.]. Согласно данным этих исследователей ниже приведена геологическая характеристика района.
Планомерные геологические исследования Зимнебережного района были начаты в 1974 г. с постановки групповой геологической съемки и геологического доизучения площадей масштаба 1:200 000 в Беломорско-Кулоиском регионе [Станковский, 1980 г]. В ходе съемки впервые были установлены прямые поисковые признаки алмазоносности этого района: минералы-индикаторы кимберлитов в пляжевых песках Зимнего берега Белого моря и аллювии современных водотоков; проявления неизвестных ранее магматитов диагностированные как кимберлитовые (кимберлитовые силлы в районе р. Мела); осколки алмаза в ассоциации с минералами-спутниками в базальных горизонтах урзугской свиты [Станковский, 1980г.]. В 1980 г. при проведении групповой геологической съемки масштаба 1:50 000 была найдена первая в районе алмазоносная кимберлитовая трубка. В последующее время на территории района были выполнены большие объемы поисковых работ, особенно вблизи месторождения им. М. В. Ломоносова. Трубка Архангельская выявлена 1982 г. при заверке магнитной аномалии.
В разрезе Архангельской алмазоносной провинции четко выделяются два структурных этажа, представленных резко контрастными комплексами пород кристаллического фундамента и осадочного чехла (рис. 1.1). Стратиграфия
Архейские образования слагают кристаллический фундамент, представленный биотитовыми, биотит-амфиболовыми гнейсами, амфиболитами, гранатовыми гнейсо-гранитами и интрузивными комплексами [Харькив и др., 1998].
Глубина залегания фундамента изменяется от 0,5 до 1,25 км - на выступах, до 2,0 -3,0 км и более в грабенах и впадинах, при общем погружении в восточном и юго-восточном направлении. Предметом исследования автора является перекрывающий его осадочный чехол, вендские породы которого вмещают кимберлиты.
Осадочный чехол сложен терригенными или карбонатно-терригенными породами верхнего протерозоя, палеозоя и кайнозоя. Мощность осадочного чехла в пределах района по данным глубокого бурения и геофизики варьирует от 800-900 м до 2000-2500 м и больше. Палеозойские и кайнозойские образования для кимберлитовых тел являются перекрывающими толщами. Наибольший интерес при поисках кимберлитовых тел представляет верхняя часть осадочного чехла, в основном до глубин 100-200 м от дневной поверхности. Так как при более значительной мощности перекрывающих пород, даже в случае выявления промышленно-алмазоносных кимберлитовых тел, их разработка окажется не рентабельной,
Рифейские образования представлены позднерифейскими отложениями, в составе которых выделяются чидвийская и тучкинская свиты. На площади работ они вскрыты структурно-параметрическими скважинами 1200 (Нижний Грубый) и 1000/1 (Белая), а также рядом близрасположенных скважин. Тучкинская свита представлена пестро окрашенной алевролитово-аргиллитовой толщей с прослоями кварц-полевошпатовых песчаников и полимиктовых гравелитов. Для пород характерна повышенная карбонатность - до алевритовых мергелей. Чидвийская свита сложена преимущественно красно- и буроцвет-ными песчаниками и алевролитами с прослоями аргиллитов и глин, имеющих иногда пе-строцветную окраску. Отложения также имеют повышенную карбонатность. Максимальная вскрытая мощность верхнерифейских отложений в пределах Товской площади составляет 293,4 м (скв.1000/1), а за ее пределами - 522,5 м (скв.770 «Чидвия»).
Вендская система. Отложения венда представлены песчано-глинистой формацией усть-пинежской (редкинский горизонт), мезенской и падунской свит (котлинский горизонт). Породы редкинского и котлинского горизонтов с размывом и стратиграфическим несогласием перекрывают отложения рифея и архея. Толща имеет трансгрессивно-регрессивное строение. Вендский комплекс резко отличается от рифейского повсеместным распространением по площади (рис. 1.2).
В отложениях редкинского горизонта преобладают аргиллиты при подчиненном количестве алевролитов и песчаников усть-пинежской свиты. Алевролиты венда в большей части хорошо отсортированы, их горизонтальная слоистая текстура указывают на спокойные, вероятно, прибрежно-морские условия осадконакопления. Базальная часть разреза сложена сероцветными разнозернистыми полимшсговыми песчаниками с поли- миктовыми гравелитами и конгломератами. В составе котлинского горизонта выделяются мезенская и падунская свиты. Мезенская свита, сложена алевролитами с прослоями аргиллитов и мелкозернистых песчаников пестроцветной окраски. В основании отмечаются прослои гравелитов и конгломератов. Падунская свита в целом состоит из песчаников, в меньшей мере алевролитов и аргиллитов. Окраска пород красноцветная. Песчаники полевошпатово-кварцевые, мелко- и тонкозернистые с глинистым каолинитовым и глинисто-гидрооксидно-железистым цементом. Венчают разрез венда породы золотицкой подсвиты, представленные ритмично переслаивающимися красноцветами: глинами, аргиллитами, алевролитами, алевропесчани-ками и песчаниками. Преобладают песчаники, которые имеют полевошпатово-кварцевый состав, мелко- и тонкозернистую структуру, часто слабо сцементированы вплоть до рыхлых песков. Золотицкая подсвита является наиболее изученной толщей венда, благодаря большой плотности буровых скважин и относительно небольшой глубине залегания. Структуры венда и морфология его кровли определяют допалеозойской рельеф.
Песчано-глинистая толща венда залегает в западной части района непосредственно под четвертичными осадками, а на востоке перекрыта каменноугольными и частично пермскими отложениями. Породы венда являются по своим свойствам относительно непрочными и пластичными. Именно из-за этих особенностей выявление признаков тектонических деформаций в породах венда достаточно затруднительно. Подавляющее большинство разрывных нарушений «залечены», скрыты.
Разрезы венда относятся к Беломорской зоне и Мезенской синеклизе и имеют наибольшую площадь распространения, как на поверхности, так и под толщей перекрывающих отложений. Полоса их выходов шириной от 120 км прослеживается на протяжении около 350 км от побережья горла Белого моря на северо-востоке через Зимний берег Белого моря, низовья Северной Двины и Онежский полуостров, до среднего течения реки Онега на юго-западе.
В последнее время есть основания отнести верхневендские породы региона к нижнекембрийским [Алексеев и др., 2005]. Однако такое изменение пока не утверждено международным стратиграфическим комитетом и поэтому в настоящей работе автор придерживается традиционной номенклатуры, все карты и разрезы приведены без этих возможных изменений. Вероятно, в районе были распространены маломощные морские карбонатные отложения ордовика, ксенолиты которых обнаружены в ряде кимберлитовых трубок Кепин-ской площади.
Методика изучения околотрубочного пространства карьера трубки Архангельская
Далее по тексту привязку точек наблюдения в карьере трубки Архангельская следует смотреть на рисунке 2.2. В основе подхода автора к изучению околотрубочного пространства положено проведение тщательного геологического изучения и зарисовки техногенных обнажений, их фотографирование, диагностика разностей пород и структурных элементов. Основное внимание уделяется изучению вмещающих вендских пород, несколько в меньшей степени перекрывающей рудное тело каменноугольной толще и, в меньшей мере, непосредственно самим кимберлитам. Под околотрубочным пространством автор понимает как рудовме-щающие, так и непосредственно перекрывающие трубку породы. Главным направлением работ в карьере тр. Архангельская является геолого-структурное картирование, которое включают в себя: 1. детальное изучение литологического состава и текстурных особенностей вмещающих и перекрывающих пород, стратиграфических подразделений, рудовмещающих толщ с выделением маркирующих пачек, слоев и прочих особенностей; 2. описание пород в карьере по пачкам, изучение их слоистости, отбор проб для минералогического, геохимического анализа с целью идентификации толщ, выявления закономерностей локализации тел, выявление новообразований. 3. детальное изучение и документацию в карьере складчатых и разрывных тектонических нарушений, слоистости, трещиноватости, складчатости и других структурных элементов всего околотрубочного пространства, 4. описание контактов кимберлитовой трубки и вмещающих пород; 5. изображение структурных элементов на специальных планах, созданных на основе использования баз данных и ГИС-программ, и разрезах и выявление на этой основе общих закономерностей геологического строения месторождения и их участков. По результатам работы составляются структурно-геологические планы, которые могут представлять собой геологическую основу для решения, геологических, разведочных и эксплуатационных задач. Объектом геолого-структурного картирования на карьере трубки Архангельская являются откосы уступов, очищенные от горной массы.
Перед началом полевых наблюдений в карьере следует подготовительный этап, который включает создание ГИС-проекта в пакете программ ArcGis 9.2 фирмы Esri со следующими необходимыми слоями: геологической картой месторождения, маркшейдерским планам карьера, данными разведки с контуром кимберлитовой трубки. В процессе работ используется портативный GPS-приемник, карманный персональный компьютер (КПК) со встроенным GPS-приемником с установленной на него программой ArcPad 7.0 фирмы Esri, которая позволяет использовать ранее созданный ГИС-проект [Васильев и др., 2009]. Для адекватных геологических наблюдений существенную роль играет качественная подготовка, опыт и состав исследовательской группы. В неё должны входить минимум трое человек, двое из которых являются геологами высокой квалификации и в процессе дискуссии могут с максимально возможной достоверностью интерпретировать те или иные увиденные факты. Другие члены группы занимаются фотографированием обнажений, отбором проб, привязкой точек на плане и с помощью КПК, GPS, замерами элементов залегания пород. Работа геологических коллективов представляет собой групповую форму геологической деятельности, в которой психологические процессы, протекающие в сознании отдельных личностей, определенным образом взаимодействуя между собой, порождают групповую психологическую геологическую деятельность - качественно другой психологический процесс, основанный на групповом внимании, памяти, воображении, мышлении и речи [Цыганов, 2007]. Важно отметить, что работа на каждой точке наблюдения начинается с её тщательного визуального осмотра и осмысления запечатленной на обнажении геологической ситуации. И лишь затем начинается непосредственное описание точки наблюдения. Иногда для полного понимания геологической картины приходится возвращаться на обнажение по несколько раз за один день. При документации обнажений в карьере во всех точках наблюдения автором осуществляется цветная зарисовка обнажений, на которые выносится литологические разности пород, особенности структурно-тектонического строения, места отбора проб. Подобная работа занимает всего несколько минут. В дальнейшем зарисовки позволяют максимально корректно интерпретировать данные фото документации. В полевой дневник заносится краткое описание обнажения. Современный геологоразведочный процесс невозможен и без фотографий обнажений, керна, горных выработок. И при широком развитии цифровых фотоаппаратов это задача решается достаточно успешно. Главным требованием, предъявляемым к фотодокументации, является объективность и исчерпывающая полнота регистрируемых, в нашем случае, на кровле или стенках горных выработок наблюдаемых фактов. Этим качеством даже самая совершенная зарисовка участка горной выработки, обнажения в подавляющем большинстве не соответствует, что объясняется недостаточностью освещенности наблюдаемого объекта, организационно-техническими условиями выполнения работ, недостатком времени, уровнем квалификации исполнителя работ и его субъективными особенностями восприятия материала [Альбов и др., 1975].
В силу изложенных причин «ручная» документация горных выработок, как правило, весьма схематична и лишь в относительном приближении отражает объективное геологическое строение наблюдаемого объекта. Для фотодокументации желательно использовать цифровые зеркальные фотоаппараты с хорошим разрешением объектива и мощным зумом, которые при помощи несложных манипуляций с настройками позволяют делать снимки высокого качества. Важно учитывать освещенность объекта съемки, время суток и погодные условия. При геологической фотодокументации необходимо знать масштаб изображения. Обычно он определяется с помощью масштабной линейки, рулетки, молотка и т.д., которая фотографируется совместно с объектом съемки. Если объект съемки труднодоступен для установки масштабирующего предмета, то масштаб, указанный на цветной зарисовке при камеральных работах, легко переносится на фотографию. Таким образом, метод геологической фотодокументации горных выработок позволяет устранить вышеотмеченные недостатки «ручной» документации, значительно повысить качество первичных геологических материалов. При геологической фотодокументации качество первичных геологических зарисовок и их объективность значительно повышается. Кроме того, после переноса фотографий на компьютер, становится возможно, увеличивая определенные детали, получить информацию не заметную при прямых наблюдениях, например, в силу отдаленности или труднодоступности откоса уступа. При камеральной обработке полученных материалов на геолого-структурные планы наносятся следующие данные [Селектор, 1978]: 1. Стратиграфические горизонты, пачки и слои пород и руд с указанием специальными знаками разновидностей по минеральному составу и текстурно-структурным особенностям; 2. Структурные элементы: слоистость, складчатость, разрывные тектонические нарушения; специальными знаками изображаются разрывные тектонические нарушения, системы трещин. 3. Зоны вторичного изменения пород - осветления, окисления, карбонатизации, новообразования т.д. В итоге это позволяет уточнять геологическое строение месторождения и его участков, детально изучать и прогнозировать на глубину и по площади морфологию, условия залегания вмещающих и перекрывающих пород.
Минералого-геохимические особенности приконтактовых изменений вмещающих пород
Осветленные трещины выглядят прожилковидными глинистыми агрегатами желтовато-светло-зеленого и серовато-зеленого цвета. Крутопадающие и послойные осветленные трещины распространены вдоль тектонических контактов и в ближайшем экзоконтакте кимберлитов (рис. 3.28). Осветленные трещины наблюдались в кимберлитовых туфах в 1 м от милонитового шва и были субпараллельны ему (рис. 3.11). Однако, мелкие субвертикальные осветленные трещины отмечаются в породах венда и на более значительном (100-150 м) расстоянии от края трубки. Также, но сравнительно редко встречается и пиритизация, распространенная в весьма малых количествах (менее 1%). Пиритизация ассоциирует с осветлением первично красноцветных пород. Вторичный пирит установлен в шлифах и аншлифах и по дифрак-тометрии как в породах венда, так и в базальных горизонтах урзугской свиты. Его вторич-ность обосновывается метазернистыми интерстициальными выделениями в порах песчаников венда. Во многих случаях пирит замещен минералами гидрооксидов железа. Такого типа вьщеления отмечены в осветленных песчаниках венда.
Вероятное более широкое распространение пирита в кимберлитах обусловило интенсивную лимонитизацию, которая отмечается как в карьере трубки Архангельской, так в ряде интервалов ксенотуфоб-рекчий (КТБ) трубки Рождественской. Пиритизация в околотрубочном пространстве Зо-лотицкого поля отмечена и другими исследователями [Соболев и др. ,2002; Сагайдак, Третьяченко, 1995]. Для оценки химического состава пород и содержания микроэлементов в 2006 г. П.А. Игнатовым и А.В. Болониным было проведено опробование и выполнен рентгенос- пектральный (рентгенофлуоресцентный) анализ. Пробы (всего 44 штуфа) отбирались, как в карьере трубки Архангельская, так и из керна поисковых скважин. Пробы представляли собой следующие разновидности пород: туфопесчаники с незначительным содержанием кимберлитового материала, песчаники венда из экзоконтакта трубки Архангельская, алев-роаргиллиты венда первично красноцветные и оглеённые. Обобщение аналитических данных позволило наметить следующие закономерности: 1. В карьере на контакте трубки Архангельская в двух сечениях шириной 1,5 - 4м было проведено опробование вмещающих вендских песчаников, имеющих признаки при-контактового осветления (рис. 3.29).
Оказалось, что осветленные песчаники вблизи контакта по сравнению с их неизмененными красноцветными разностями на удалении от контакта относительно устойчиво обогащены: Сг, Со, Ni, V, Zn, Си, Sr, Р. В одном из профилей выявлена концентрация этих элементов в крупной вертикальной трещине с позеленением пород, отстоящей от контакта трубки на 20 м. 2. Туфопесчаники отличаются от вмещающих терригенных пород венда более высоким содержанием MgO, FeO, Т1О2, Р2О5, а также Sr, Cr, Со, Ni, V, Zn, Си (рис.3.30). 3. Процесс оглеения алевроаргиллитов венда (послойного осветления и позеленения) характеризуется глубоким выносом из пород оксида железа (гематитового пигмента) с незначительным выносом также MnO, Sr и Ва. Преимущественному осветлению подвержены слойки с повышенной алевритистостью (65-79% БЮг) по сравнению с аргиллитами (58-67% Si02). 4. Полученные данные практически исключают возможность применения геохимических методов поисков кимберлитов в АПП из-за небольшой мощности зон аномалий в околотрубочным пространстве, однако позволяют уверенно отделять трубочную часть от вмещающих пород. Для геохимической диагностики туфогенно-осадочных песчаных отложений, выполняющих кратерную часть трубки Архангельская были выполнены рентген-радиометрические определения (табл. 3.1). Для сравнения взяты пробы кратерных песков, продуктивных туфов из южной апофизы трубки и вмещающих пород венда, а также рыхлые песчаники из скв. 746Б-7 с глубины 67,5 м, пройденной в трубке 746 на востоке Ке-пинской площади. Видно, что кимберлитовый туф и кратерные песчаники с примесью кимберлитового материала трубки Архангельская отчетливо различаются от пород венда повышенными в два и более раз содержаниями Zn, Pb, Си и Sr. По этим показателям к ним близки песчаники из скв. 746Б. Его содержание по рентген-радиометрическому анализу составило 795 г/т. (табл. 6.2). Что сопоставимо с данными по вторичных кальцитах с красной фотолюминесценцией из околотрубочных ореолов Накьшского поля [П. А Игнатов и др. ,2007]. Возможно, для всех найденных кальцитовых образований в районе, хотя таковые и встречаются редко, имеет смысл определять фотолюминесценцию. Более конкретно на этот вопрос можно ответить, лишь собрав и изучив представительную коллекцию кальцитов.
Корреляция и картирование ритмопачек золотицкой подсвиты
В полных разрезах золотицкой толщи в череде элементарных ритмов периодически проявлены такие их сопряжения, в которых глинистая пачка увеличенной мощности вверх по разрезу сменяется песчаниками повышенной мощности. На кривой ГК они смотрятся резким переходом широкой полосы высокой радиоактивности в низкорадиоактивный фон. Такие контрастные сопряжения ритмов в разрезе золотицкой толщи встречаются на разных уровнях, но чаще всего повторяются примерно каждые 40-65 м, считая от кровли мельской подсвиты. Используя этот гипсометрический критерий, по серии глубоких скважин из разных мест Зимнебережного района произведено расчленение золотицкой подсвиты на ритмопачки, которым, начиная снизу от кровли мельской свиты, даны условные обозначения: VI, V2, V3, V4, V5, V6 [Игнатов и др., 2009]. Предлагаемое расчленение золотицкой толщи отражено на опорных корреляционных профилях (Рис. 4.11, приложения 2).
Корреляция золотицкой толщи по неглубоким скважинам на участках, где нет возможности гипсометрически привязаться к кровле мельской свиты, чревата ошибками, вследствие возможного «перескока» с одного элементарного ритма на другой. Тем не менее, на большей части Кепинской площади во многих поисковых скважинах вскрыт ритм, начинающийся со сравнительно мощной песчаной пачки с минимальной для золотицкой толщи радиоактивностью, что контрастно выражено на кривых ГК. С этих песчаников начинается ритмопачка V5. Не во всех скважинах подошву V5 можно провести по наиболее контрастным сопряжениям ритмов. Нельзя абсолютизировать этот признак, поскольку другим важным критерием служит гипсометрия коррелируемых поверхностей.
Требуется соблюдение параллельности коррелируемых поверхностей, постоянства или постепенного изменения мощности разделяющих их пачек и ритмов. Необходимость такого требования показывает изучение вендских отложений в карьере трубки Архангельская. Там наблюдается практически параллельное залегание слоев и пачек выдержанной мощности, которые протягиваются на сотни метров. Отклонения от такого залегания связаны с редкими эрозионными врезами песчаников в подстилающие аргиллитовые слои. Максимальная амплитуда таких врезов не превышает 1-2 м (см. рис. 4.6.).
С учетом всего вышесказанного, произведено предварительное картирование рит-мопачек V5, V4 и V3. На карте (приложение 3) в виде абсолютных отметок при скважинах и стратоизогипс показаны подошвы выделяемых ритмопачек и линии выхода их на поверхность кровли венда под перекрывающими породами. При построении карты учтены скважины, пробуренные вплоть до середины 2009 года. Опорные и частные профили, иллюстрирующие произведенную корреляцию, приведены в приложение 2 и на рисунках 4.11 - 4.16. Выделение ритмопачек V4 и V3 во многом основано на гипсометрическом критерии: подошва V4 отстоит на 50 ±5 м от подошвы V5, в свою очередь подошва V3 примерно с тем интервалом отстоит от подошвы V4. В юго-восточной части площади разрез золотицкой подсвиты наращивается и в нем выделяется следующая пачка V6.
На карте стратоизогипсы вендских ритмопачек отстроены вручную, что корректно в условиях нерегулярной сети, и без разрывов сплошности в рамках пликативной модели деформаций. При рассмотрении карты наиболее заметен участок к юго-востоку от южных трубок Золотицкого поля. Здесь вырисовывается крупное поднятие с относительным превышением до 25 м. Это поднятие совпадает с участком сокращенной мощности урзугских отложений, то есть оно имеет унаследованное конседиментационное проявление во время ранне-среднекарбоновогоосадконакопления. Расчленение вендских отложений в разрезах ряда детальных участков показывает, что колебания в рельефе подошвы шочинско-урзугской толщи в большей мере связаны с эрозионным врезом базальных песков в вендский цоколь (рис. 4.12).
На карте вендских поверхностей на фоне моноклинали, кроме отмеченного поднятия, (в рисунке стратоизогипс) обнаруживаются мелкие осложнения, отвечающие локальным структурам, выявляемым на участках сгущения скважин. Доминируют небольшие валообразные поднятия с относительным превышением над окружающим фоном до 5 м. К таким структурам обнаруживают приуроченность трубки Архангельская, Рождественская, 478, Горелая, 7466, К-8. Надо заметить, что на карте стратоизогипс в условиях нерегулярной сети в форме валообразных структур могут проявить себя ступенчатые перепады слоев вдоль разломных и флексурных нарушений.
К локальному поднятию амплитудой до 12 м, выраженному в кровле V4, приурочена трубка Архангельская, что подтверждено наблюдениями в карьере [П.А.Игнатов, А.А. Болонин, 2006], а также отражено на корреляционном профиле в приложение 4. К сожалению, для других кимберлитовых трубок Золотицкого поля и ряда трубок Кепин-ского поля отсутствие архивных колонок скважин не позволило с надлежащей детальностью картировать внутривендские поверхности, чтобы сделать на этом основании выводы о приуроченности трубок к тем или иным локальным структурам.
В результате прямых геологических наблюдений в карьере трубки Архангельская впервые был составлен полный разрез кимберлитовмещающих пород прикровельной части падунской свиты верхнего венда. При этом здесь выделяются прогрессивные ритмо-пачки V3, V4 (приложение 1). Разрез, составленный по стенкам юго-западной части карьера, сопоставлен с разрезами по гидрогеологическим скважинам, расположенным по широте в первых километрах от трубки (приложение 4). Также он сопоставлен с разрезами по буровым скважинам, вскрывшим толщу венда по линии тр. Белая (скв. Б-13, 14, 15) -скв. 1MZ - тр. Архангельская (приложение 2). При этом были уверенно прослежены ритмо-пачки VI, V2, V3, V4. Ритмопачки же V5, V6 встречаются лишь восточнее профиля. Сопоставление разрезов, вскрывших венд вблизи кимберлитовых трубок, показывает, что фамен-турнейский эрозионный срез вендской толщи, который произошел до накопления визеиской перекрьшающей толщи урзугской свиты, достигал около 50 м. Кровля венда вблизи трубок Архангельская и Белая образует локальные поднятия, которые могут быть связаны с процессами внедрения кимберлитов и последующих протрузивных деформаций.
