Введение к работе
Движение вещества литосферы сегмента Сибирской платформы в период пермо-триасовой тектоно-магматической активизации на фоне предшествующих эпох относительно сбалансированного развития кратона носило контрастный характер. В высшей степени эта контрастность проявилась образованием месторовдений железа. Из этого не следует, что месторождения - продукт всплеска активности платформы той эпохи с ее неповторимыми по масштабам и объему грапповым магматизмом. Возникновению месторождений, их структур предшествовал длительный путь перемещений, преобразования пород фундамента и особенно - чехла платформы, насыщенного галогенами, рассолами, жидкими и газообразными углеводородами.
Таким образом, ко времени пермо-триаса, с одной стороны, формируется относительно пассивная, с небольшим энергетическим потенциалом, но высокомобильная и реагентноепособная система, слагаемая коитиниуумом геологических образований чехла платформы (с одним из главных его компонент - концентрированными газонасыщенными хлоридными рассолами), а с другой
- в эту среду вторгается активная система в виде траппозой
магмы, обладающая огромными запасами энергии и рудного веще
ства, но испытывающая крайний дефицит флюида. Взаимодействие
этих систем при наличии благоприятных факторов миграции и
реагирования их вещества роздало рудосбразующие системы,
функционирование которых реализовывалось месторождениями же
леза и других полезных ископаемых. Условия подобного взаимо
действия, предопределившие их образование, наиболее ярко и
масштабно проявились на Сибирской платформе.
Актуальность работы определялась выделением и доказательством благоприятных факторов подобного взаимодействия, установлением источников энергии, рудной массы, флюидов, путей миграции и условие концентрирования достаточных и необходимых для формирования месторовдений. Решение этих вопросов служило основанием для создания геолого-генетических моделей
- нового перспективного направления в учении о полезных ис
копаемых.
Своевременность постановки и решения этих задач определялись запросами практики. Углубленное изучение вещественного состава, структура, построение моделей по эталонным месторождениям позволяют более эффективно вести разведку скрытых тел, достоверно судить о запасах, строить надежный прогноз на выявление наиболее крупных концентраций железа для многочисленных (более 200) месторождений и рудопроявлений Ангаро-Тунгус-ской провинции.
Геолого-генетические модели, помимо представлений о локализации железных руд в пределах своеобразных структур - трубок взрыва, позволяют также прогнозировать наличие на тех или иных месторождениях, кроме железа, локализацию стронция, бария, бора, меди, свинца, цинка, цеолитов, аметиста в масштабах, допускающих их практическое использование.
Цель исследования состоит в выявлении закономерностей, определивших образование эндогенных месторождений железа Сибирской платформы. Для достижения этой цели решались следующие задачи: I. Выявление геолого-структурной обстановки, благоприятной для взаимодействия пород грашового комплекса с породами чехла платформы, вызывающего образование и локализацию железных руд; 2. Определение роли концентрированных хлоридных растворов в экстракции железа из долеритов, его переносе и от-лоаении; 3. Выявление природы физико-химических свойств и эволюции рудообразуицих флюидных систем во времени и пространстве; 4. Установление причин функционирования гидротермальных рудообразующих систем в структурах чехла платформы; 5. Выявление факторов, способствующих концентрированному отложению металлов, а также разрушению сингенетичних залежей в породах платформенного чехла.
Научная новизна работы заключалась в конкретизации доказательств участия рассолов (в главной своей массе рассолов хлоридно-кальциевого состава) в процессах рудогенеза при образовании месторождений железа; построении и обосновании геолого-генетических моделей, основывающихся на количественных характеристиках; выявлении огромной роли вмещающей среды, во многом определившей возникновение структур и месторождений.
Проведение интегральных исследований по изотопии с изучением газове—жидких включений в минералах позволили впервые
с достаточной достоверностью определить физико-химические параметры рудообразующгас растворов, установить их источники воды и рудной массы. Эти данные позволили произвести расчеты их объемов уже по конкретизированным объектам (рассолам, еиллу), составить определенное представление о величине (вертикальном и горизонтальном масштабах) процессов оруденения, которые совершались благодаря функционированию рудообразувдих систем гидротермально-метасоматического типа.
Методы исследования и фактический материал. В основу работы положены материалы многолетних (с I960 г.) исследований железорудных месторождений Ангаро-Тунгусской провинции, которые были направлены на углубленное изучение вещественного состава руд и пород, структуры месторождений. Исследования проводились на наиболее крупных ж детально разведанных - Красноя-ровском, Капаевском, Нерюндинском, Октябрьском, Татарском и эксплуатируемых - Коршуновском, Рудногорском и ряде более мелких месторождений провинции. Коршуновское месторождение, которое эксплуатируется с 1965 г. и постоянно является источником новой информации и объектом проверки и ревизии прежних представлений, было выбрано в качестве эталонного.
При изучении месторождений с поверхности были обследованы многие сотни канав, шурфов, несколько штолен, десятки километров карьеров. На глубину месторождения исследовались по многочисленным разведочным скважинам (обследовано более 500 погонных километров керна). Документация, отбор образцов, проб, штуфов руд, пород и минералов (количество которых приблизилось к 9 тыс.), составили фактографическую основу аналитических и структурных исследований. При микроструктурных и пет-рофизических исследованиях были использованы ориентированные образцы и шлифы руд и пород (1250 образцов). Детальное исследование вещественного состава проводилось с применением как традиционных - минералого-петрографического (изучено около 5000 шлифов и аншлифов, более 1000 мономинеральных фракций), рентгенострукгурного, спектрального, химического, термохимического, так и современных методов - изотопного анализа (более 300 определений изотопных соотношений серы, углерода, кислорода, водорода и стронция) и изучения газово-жидких
включений. В небольшом объеме были применены рентгеномикро-спектральвый и электронномикроскопический методы. Исследования касались не только вещества, укладываясь в масштабы "микрообъема", но распространялись и на структуры отдельных месторождений, районов и в целом на всю железорудную провинцию, охватывая "макрообъемы".
При исследовании железорудных месторождений Антаро-Тун-гусской провинции использовался главным образом системный анализ, его производные - формационный и геономический метода. Метод формационного анализа, разработанный Новосибирской геологической школой (В.А.Кузнецов, З.Г.Дистанов, В.И.Синяков,. Г.В;Поляков, В.Н.Шаралов, А.Л.Павлов, М.П.Мазуров, А.А;Оболенский, В.И.Сотников), широко использовался при изучении вопросов генезиса месторождений, их моделирования и прогноза.
Практическое значение работы состоит в следующем: I. В пределах Ангаро-Тунгусской провинции удалось наметить наиболее перспективные по масштабам оруденения - месторождения Северной группы; 2. Разная степень эродированности месторождений провинции (выделено 4 категории) в существенной мере меняет представления о действительном количестве локализованного железа на том или'ином месторождении после его денудации; 3. Предложены критерии для выявления наиболее крупных месторождений; 4. Приводятся рекомендации поисков и разведки скрытых рудных тел (главным образом по латерали) и целеустремленного поиска ST., Вес, В, fl&j ^Сгг, Си. f локализация которых обусловлена наличием определенного геохимического барьера. Автором впервые обнаружена борная минерализация на месторождениях Ангаро-Илимского района, выявлено повышенное содержание стронция и лития. Указано, что, кроме минералогического, эти элементы могут представлять практический интерес. В отношении борной минерализации на Коршуновском месторождении этот прогноз подтвердился.
В пределах трубчатых структур и полей железорудных месторождений возможны высокие концентрации петрогенных полезных компонентов - цеолита, исландского шпата, аметиста,' 5. Районы с интенсивным орудевением бесперспективны, либо перспективны
в малой степени в отношении обнаружения залежей углеводородов.
Защищаемые положения. I. Месторождения, локализующиеся в трубках взрыва, формируются в тех областях, где размеры мощности и состав осадочных образований, степень и величина насыщения жидкими и газообразными компонентами, архитектура структурных форм, объем, морфология и пространственное положение гралповых тел были максимально допустимыми для их формирования. Сочетание подобных благоприятных факторов во многом определялось долговременно направленными блоковыми перемещениями фундамента платформы, интенсивность которых контролировалась движениями вещества глубинных зон литосферы. 2. Значение концентрированных газонасшценных хлоридных рассолов, взаимодействовавших с интрузиями долеритов (при наличии вышеперечисленных факторов), в формировании структур и месторождений было одним из определяющих и диапазон участия их в этих процессах был очень широк - от брекчирования при формировании трубок взрыва до участия мобилизованных рассолов в экстракции железа из интрузий долерита, переносе и отложении его. 3. Рудообразующие системы (PC), формирующие месторождения железа, обеспечивались достаточным количеством рудной массы, флюида, энергии, поставляемых, главным образом, силлами долеритов и рассолами, объемом и качеством оккупируемого ими пространства в границах трубочных структур. Функционирование PC осуществлялось в пределах осадочного покрова платформы. 4. Геолого-генетические модели отражают становление структур месторождений, прохождение процессов рудогенеза в динамике, позволяют проводить металлогеническое прогнозирование. 5. Гидротермальные PC, кроме созидательного действия, реализовавшегося месторождениями железа, одновременно совершали разрушительную работу -рассеивали повышенные концентрации кальция, натрия, калия, стронция, бария, бора, цинка, свинца, меди, лития и рубидия с истечением разогретых рассолов из трубок взрыва при отсутствии соответствующих барьеров; деконсервировали и разрушали залежи газообразных и жидких углеводородов.
Публикации и апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в I монографии (20 печ.л), 32 статьях и нескольких рукописных отчетах.
Основные выводы и отдельные аспекты работы дскладыва-
лись на ряде Всесоюзных и региональных совещаний, конференций: Втором, Третьем и Четвертом Восточно-Сибирском региональном петрографическом совещаниях .(Иркутск, 1974, 1979, 1985); IX и X Всесоюзном симпозиумах по стабильным изотопам (Москва, 1982, 1984); Всесоюзном совещании "Метаморфизм и рудообразование" (Киев-Винница, 1982); Втором и Третьем Всесоюзном совещаниях ^"Генетические модели эндогенных рудных формаций" (Новосибирск, 1985, 1990); ІУ Всесоюзном семинаре по вулканогенному-осадочному литогенезу (Южно-Курильск, 1974); Всесоюзной конференции "Подземные воды и эволюция литосферы" (Москва, 1985); ГУ Региональной тратшовой конференции "Трапповый магматизм Сибирской платформы в связи с тектоникой и поисками полезных ископаемых" (Красноярск, 1983); семинаре "Палеомагматизм при решении вопросов тектоники и стратиграфии(Иркутск, 1985); совещании "Разломы Байкало-Амурского района и связь с ними эндогенного оруденения" (Иркутск, 1980); чтениях имени М.М.Одинцова (Иркутск, 1981).
Основные теоретические положения работы в форме научного доклада "Условия и особенности формирования эндогенных месторождений железа Ангаро-Тунгусской провинции" были апробированы на заседаниях секций рудных формаций ИГШ АН СССР (Москва, 1987) и Института геологии и геофизики СО АН СССР (Новосибирск, 1987), а также на ряде совещаний научных и производственных организаций Красноярска и Иркутска. _
Объем работы. Диссертация состоит из "Введения", 5 глав и "Заключения", общим объемом 300 машинописных страниц текста, 35 таблиц, 106 иллюстраций, списка литературы из 662 наименований.