Введение к работе
Актуальность проблемы. Большая часть всех алмазов России (92%) добывается из среднепалеозойских кимберлитов Сибирской и Восточно-Европейской платформ. Все известные коренные месторождения (трубки Зарница, Мир, Удачная и другие), экспонированные на дневную поверхность в мезозое и кайнозое, были выявлены в течение 1954-1956 гг. С тех пор, несмотря на значительные объемы геологоразведочных работ, все открытия связаны только с погребенными кимберлитовыми телами (трубки Интернациональная, Юбилейная, Ботуобинская, Нюрбинская, группа трубок Золотицкого поля и другие). Поиски коренных и россыпных месторождений алмазов проводятся в России преимущественно на глубинах 50-100 и более метров. Высокие перспективы выявления погребенных месторождений имеются на Африкано-Аравийской (Африканской) платформе, однако работы по их обнаружению проводятся в ограниченном объеме, что частично объясняется отсутствием методических разработок по изучению древних перекрывающих алмазоносных толщ.
Вопросы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, в пределах которых тела кимберлитовых и родственных пород (далее кимберлитов) и россыпи алмазов погребены под толщами осадочных пород различной мощности, являются наиболее сложными. Возможности геофизических, шлихо-минералогических, геохимических и других методов, используемых при проведении геологоразведочных работ на открытых территориях, в подобных обстановках в значительной степени ограничены. Поэтому разработка методических подходов прогнозирования и поисков погребенных месторождений на основе анализа посткимберлито-вых терригенных толщ, которые содержат продукты разрушения коренных источников алмазов и выступают в качестве промежуточных между кимберлитами и современными россыпями коллекторов алмазов, создает принципиально новые возможности.
Коллекторы - это алмазоносные отложения, характеризующиеся определенными литолого-стратиграфическими, минералогическими, палеогео-морфологическими, фациально-динамическими, морфогенетическими и другими признаками обстановок эволюционного развития коренных источников и россыпей. Поэтому терригенный промежуточный коллектор является важнейшим объектом исследования при проведении геологоразведочных работ на закрытых территориях. Прогнозирование и поиски погребенных месторождений на основе изучения осадочных толщ обычно происходят по заключенным в них ореолам рассеяния индикаторных минералов кимберлитов (ИМК): пиропу, пикроильмениту, хромшпинелиду, хромдиоп-сиду, алмазу и другим, которые занимают закономерное положение в разрезах отложений и заключены в определенных фациальных, динамических
типах пород и формах палеорельефа. Ореолы характеризуются повышенными содержаниями ИМК относительно фоновых и нередко включают промышленные россыпи алмазов. Вся совокупность кимберлитовых минералов в коллекторах образует шлейфы или ареалы рассеяния.
Вопросами всесторонних исследований древних (дочетвертичных) тер-ригенных коллекторов занимались многие исследователи: А. С. Алексеев, И.И. Антипин, В.П. Афанасьев, Е.И. Борис, В.В. Вержак, Ю.К. Голубев, С.А. Граханов, В.В. Жуков, Н.Н. Зинчук, Н.П. Ильюхина, И.Г. Коробков, В.А. Ларченко, М.И. Лелюх, М.В. Михайлов, М.И. Плотникова, В.Т. Подвы-соцкий, А.В. Поляков, О.Г. Салтыков, В.В. Третяченко, Т.А. Черная, В.И. Шаталов, Ю.М. Эринчек, Ю.Т. Яныгин и другие. Однако, до сих пор существуют проблемы, с которыми сталкиваются геологи-поисковики при изучении алмазоносных толщ. Среди главных следует выделить использование ограниченных методических приемов их изучения и отсутствие разработанных признаков проявления кимберлитовых полей, испытавших различную эволюцию до погребения, в древних терригенных коллекторах алмазов. Решение этих вопросов позволит прогнозировать эпохи россыпеоб-разования, реконструировать палеорельеф на время формирования ореолов рассеяния, оценивать дальность транспортировки ИМК от источников, проводить районирование перспективных площадей по соотношению эндогенных и экзогенных месторождений, что в конечном итоге приведет к значительному повышению эффективности геологоразведочных работ.
Среднепалеозойские кимберлитовые тела Мало-Ботуобинского, Далды-но-Алакитского и Зимнебережного промышленных районов, располагающиеся на склонах Тунгусской и Мезенской синеклиз, погребены под толщами преимущественно верхнепалеозойских алмазоносных отложений, которые после своего формирования претерпели значительные трансформации под воздействием, в основном, тектонических, магматических и денудационных процессов (рис. 1). Детальное изучение образований позднего палеозоя с целью восстановления условий их формирования позволяет решать широкий круг научных и практических задач, направленных на обнаружение новых месторождений. Такие исследования крайне актуальны для совершенствования методики прогнозирования и поисков коренных источников и россыпей алмазов по древним терригенным коллекторам на закрытых территориях в различных регионах Мира.
Цель работы - совершенствование методики прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях на основе комплексного изучения древних терригенных коллекторов.
Основные задачи исследований. 1. Установление закономерностей циклического формирования поздне-палеозойских ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов на
Н абс. (м) 400
100Н
НИ—«-Ч12
*С
К>
Н абс. (м)
тр.Первомайская
тр .Кольцовская
тр.Снегурочка тр.им.Ломоносова
тр. Архангельская
тр.им.Карпинского 1, 2 тр.Пионерская тр.Поморская с22
Рис. 1. Строение разрезов позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Сибирской (а - Мало-Ботуобинский, б - Далдыно-Алакитский районы) и Восточно-Европейской (в - Зимнебережный район) платформ.
1-2 - верхнє палеозойские терригенные отложения (буквенные и цифровые обозначения соответствуют пачкам, циклитам II порядка): 1 - конгломераты, гравелиты, песчаники, реже алевролиты - нижние циклиты пачек, 2 - алевролиты и аргиллиты, реже песчаники - верхние циклиты пачек; 3 - верхнепалеозойские карбонатные от-
ложения; 4-5 - триасовые породы: 4 - туфы, 5 - долериты; 6 - песчано-гравийные породы юры; 7 - четвертичные отложения; 8 - породы кимберлитовмещающего цоколя, цифрам соответствуют номера пачек (а-нижнепалеозойские, б-верхнепротерозойские); 9 - среднепалеозойские кимберлитовые тела; 10 - ореолы рассеяния ИМК; 11 - разрывные нарушения; 12 - скважины колонкового бурения.
основе детальных литолого-стратиграфических, минералогических и других методов расчленения разрезов осадочных толщ.
-
Реконструкция и палеогеоморфологический анализ позднепалеозойского рельефа.
-
Выяснение фациально-динамических особенностей формирования позд-непалеозойских коллекторов и обоснование оптимального комплекса методов фациально-динамического анализа.
-
Типизация ореолов рассеяния ИМК по морфогенетическим признакам.
-
Выявление закономерностей эволюции погребенного среднепалеозойско-го кимберлитового поля в позднем палеозое на основе анализа условий формирования терригенных коллекторов алмазов.
-
Разработка прогнозно-поисковых моделей проявления погребенных ким-берлитовых полей в терригенных коллекторах.
-
Совершенствование методики прогнозирования и поисков погребенных месторождений алмазов на закрытых территориях древних платформ на основе результатов изучения позднепалеозойских коллекторов, дополненных исследованиями разновозрастных образований фанерозоя.
Защищаемые положения.
-
Формирование позднепалеозойских ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов обусловлено этапами синхронных проявлений глобальных эвстатических изменений уровня Мирового океана (регрессивных или трансгрессивных) и однонаправленных региональных тектонических движений, что дает возможность выявлять эпохи россыпеобразования и целенаправленно проводить поиски месторождений алмазов.
-
Анализ палеогеоморфологических и фациально-динамических особенностей позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ позволяет выделить среди погребенных ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов континентальной и бассейновой групп три основных морфогенетических типа: делювиальные ореолы конусов выноса, аллювиальные в верховьях палеодо-лин и пляжевые на локальных палеовозвышеностях, сформированные в малоактивных и активных динамических обстановках.
-
Позднепалеозойские ореолы рассеяния индикаторных минералов кимберлитов Сибирской и Восточно-Европейской платформ образованы на незначительном удалении от размываемых промежуточных коллекторов или
кимберлитовых тел в условиях ближнего или умеренного переноса; ореолы континентальной группы сохраняют прямую пространственную связь с источниками, а бассейновой являются оторванными от них.
4. На закрытых территориях древних платформ выделено три прогнозно-поисковых типа проявления кимберлитовых полей в терригенных коллекторах: слабо срезанные поля с локальным шлейфом рассеяния индикаторных минералов кимберлитов, умеренно срезанные поля с площадным шлейфом рассеяния и сильно срезанные поля с региональным шлейфом рассеяния, которые различаются перспективами коренной и россыпной алмазоносно-сти.
Научная новизна и практическая значимость.
-
Впервые проведено обобщение материалов и сравнительный анализ особенностей строения и условий формирования позднепалеозойских коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ.
-
Выявлено сходное строение разрезов позднепалеозойских коллекторов Мало-Ботуобинского, Далдыно-Алакитского и Зимнебережного алмазоносных районов, выражающееся закономерным чередованием циклитов I порядка, сложенных бассейновыми и континентальными образованиями.
3. На основе палеогеоморфологического анализа реконструированного
рельефа склонов Тунгусской и Мезенской синеклиз установлены основные
черты его строения и эволюции, проведена оценка позднепалеозоиского
денудационного среза среднепалеозойских кимберлитовых тел.
-
Показано, что позднепалеозойские ореолы рассеяния ИМК приурочены к динамически активным (аллювиальные русловые фации малых рек и пля-жевые фации) и малоактивным (делювиальные фации) типам отложений. Пассивные динамические обстановки статических сред осадконакопления неблагоприятны для формирования ореолов рассеяния.
-
Предложена модель эволюции погребенного средне палеозойского ким-берлитового поля в позднем палеозое.
-
С использованием комплекса литолого-стратиграфических, минералогических, палеогеоморфологических, фациально-динамических и морфогене-тических критериев выделены и охарактеризованы три прогнозно-поисковых типа проявления погребенных кимберлитовых полей в терригенных коллекторах, которые могут быть эффективно использованы в комплексе геологоразведочных работ в пределах закрытых территорий древних платформ.
-
Выполнено районирование перспективных закрытых территорий Восточно-Европейской, Сибирской и Африканской платформ по прогнозно-поисковым типам проявления кимберлитовых полей в древних терригенных коллекторах алмазов.
-
Предложен метод прогнозирования эпох россыпеобразования, основан-
ный на анализе региональных и глобальных тектонических и эвстатических факторов.
9. Впервые на основе проведенного комплексного изучения разновозрастных терригенных толщ на склонах синеклиз Конго и Калахари сделана прогнозная оценка россыпной и коренной алмазоносности районов Центральной и Юго-Западной Африки.
Фактический материал. Работа основывается на результатах двадцатипятилетних исследований автора в различных алмазоносных районах крупнейших провинций: Сибирской, Восточно-Европейской и Африканской. Первые данные по позднепалеозойским терригенным коллекторам Мало-Ботуобинского района были получены в 1981 г. В течение 1986-1993 в составе отдела алмазов ВСЕГЕИ автор являлся ответственным исполнителем ряда тем по прогнозной оценке алмазоносности Далдыно-Алакитского, Моркокинского и Мало-Ботуобинского районов. Результаты работ по условиям формирования позднепалеозойских коллекторов были частично использованы при написании и защите кандидатской диссертации в 1992 г. В 1993-2001 автор принимал участие в поисках, разведке и разработке месторождений алмазов в Гвинее, Сьерра-Леоне, Гане, Центральноафриканской республике и других странах. За это время был собран обширный материал по особенностям строения и условиям формирования протерозойских и фанерозойских терригенных коллекторов и россыпей алмазов Африканской провинции. С 2002 года и по настоящее время в составе Научно-исследовательского геологоразведочного предприятия АК «АЛРОСА» под руководством автора проводятся прогнозно-поисковые работы на перспективных территориях Восточно-Европейской и Африканской платформ.
Разрезы терригенных коллекторов изучены по обнажениям, карьерам, скважинам и шурфам. Проведено детальное литолого-фациальное исследование разрезов по керну более чем 1000 скважин. В лабораториях ВСЕГЕИ выполнен 19-фракционный гранулометрический анализ (900 проб), рентге-но-структурный анализ глин (500 проб), анализ минерального состава легкой и тяжелой фракции песчаных разностей (350 проб), палеогидрохимиче-ские анализы состава легкорастворимых солей и поглощенного глинистыми минералами комплекса элементов по 250 пробам. Собранная обширная коллекция палеонтологических остатков изучалась специалистами Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов, СПГГИ (ТУ), ВСЕГЕИ и ВНИГРИ. Наряду с материалами, собранными автором работы, использованы материалы отдела алмазов ВСЕГЕИ, АК «АЛРОСА», компаний COCAMINES (ЦАР), KRUGER BRENT (Швейцария), геологических служб Центральноафриканской Республики, Намибии и ЮАР.
Апробация результатов исследований и публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 15 отчетах, в 11 из которых
автор являлся ответственным исполнителем, опубликованы более чем в 40 статьях, в том числе 9 из перечня ВАК, и монографии «Позднепалеозойские терригенные коллекторы алмазов восточного борта Тунгусской синеклизы». По теме диссертации сделаны доклады на различных совещаниях и конференциях: «100 лет государственной геологической службы Сибири» (Иркутск, 1988), IV конференции по геологии и геофизике Восточной Сибири (Иркутск, 1990), юбилейных чтениях памяти М.М. Одинцова «Геология промежуточных коллекторов алмазов» (Иркутск, 1991), Международном Конгрессе «Пермская система Земного шара» (Пермь, 1991), конференции «Геология и геофизика Восточной Сибири. Современные методы в геологических исследованиях» (Иркутск, 1992), совещании общества геологов Африки «Africa Mineral Forum» (Conakry, Guinea, 2000), ежегодных совещаниях по проблемам геологии и поисков месторождений алмазов на Северо-Западе РФ в г. Архангельске (2002-2008 гг.), научной конференции к 100-летию кафедры геологии и разведки месторождений полезных ископаемых СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова (Санкт-Петербург, 2003), региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы геологической отрасли АК «АЛРОСА» и научно-практическое обеспечение их решений» (Мирный, 2003), конференциях «Fennoscandian Exploration and Mining» (Rovaniemi, Finland, 2003, 2007), совещании «Annual Meeting of Prospectors and Developers Association of Canada (PDAC)» (Toronto, Canada, 2005), III Международной научно-практической конференции «Природные и техногенные россыпи. Проблемы. Решения» (Судак, Украина, 2006), научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, научное и методико-технологическое обеспечение их решений» (Мирный, 2008), IX Международной Кимберлитовой конференции (Frankfurt, Germany, 2008).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения и заключения, изложенных на 332 страницах машинописного текста. Работа сопровождается 95 рисунками, 10 таблицами, списком использованной литературы, включающим 306 наименований.
