Содержание к диссертации
Введение
Часть I. Условия образования и закономерности размещения метаморфогенных месторождений
Глава 1. Особенности геологического строения и развития метаморфогенных месторождений 16
1.1. Комплексные месторождения флогопита, диопсидового и полевошпатового сырья в Центрально-Алданском районе 16
1.1.1. Канкунское флогопитоносное поле 24
1.1.2. Безымянное комплексное месторождение флогопита, диопсидового и полевошпатового сырья 28
1.2. Комплексные месторождения графита и полевошпатового сырья в Центрально-Алданском районе 34
1.2.1. Геолого-промышленная классификация графитовых руд 34
1.2.2. Месторождение Чебере 35
1.2.3. Надеждинское месторождение 36
1.3. Классификация и характеристика полевошпатового сырья диопсидовых гранитоидов Центрального Алдана 40
1.4. Ихальское месторождение графита (Сев. Приладожье) 45
1.5. Тайгинское месторождение графита (Ю. Урал) 46
1.6. Месторождение полевошпатового сырья Райвимяки-3 (Сев.Приладожье) 50
1.7. Месторождения облицовочного камня Лахденпохского района (Сев. Приладожье) 57
1.8. Комплексные месторождения редких металлов, амфиболитов, полевошпатового и кварцевого сырья Вороньетундровского рудного поля (Кольский полуостров) 60
Глава 2. Некоторые общие закономерности образования и развития метаморфогенных месторождений 77
2.1. Место рудообразования в метаморфическом цикле (промышленно-генетическая классификация метаморфогенного оруденения) 78
2.2. Роль смены планов тектонических деформации в образовании и развитии метаморфогенных месторождений 94
2.2.1. Смена планов тектонических деформаций при образовании комплексных месторождений флогопита, полевошпатового и диопсидового сырья в Центрально-Алданском районе 95
2.2.2. Закономерности тектонического развития комплексных месторождений редкометальных пегматитов, амфиболитов, полевошпатового и кварцевого сырья в Вороньетундровском рудном поле... 102
2.2.3. Модель тектонического развития метаморфогенных месторождений .106
2.3. Закономерности эволюции минерало- и рудообразующих растворов в метаморфических комплексах 113
2.3.1. Температурные условия минерало- и рудообразования 116
2.3.2. Изменение химического состава растворов 117
2.3.3. «Углекислотная волна» в рудообразующих растворах и ее роль в образовании концентрированного, богатого оруденения 121
2.3.4. Роль «углекпслотной волны» в образовании крупных кристаллов 126
2.3.5. Модель постмагматпческого минерало- и рудообразования 131
2.4. Условия образования и закономерности размещения комплексных метаморфогенних месторождений 136
Часть II. Система количественной прогнозной оценки метаморфогенных месторождений . 139
Глава 1. Проблема прогнозной оценки метаморфогенных месторождений (технические условия локального прогнозирования) 142
Глава 2. Принципы локального количественного прогнозирования метаморфогенного оруденения 145
Глава 3. Критерии достоверности локального прогноза оруденения (расчет «поисковой вероятности») 146
3.1. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и термобарогеохимическому критериям (Алданские месторождения флогопита). 147
3.2. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и геохимическому критериям (редкометальные пегматиты Вороньих тундр) 151
3.3. Расчет «поисковой вероятности» по геологическому и геофизическому критериям (графитовые месторождения Алдана, Урала и Карелии) 152
3.4. Общие выводы по оценке достоверности локального прогнозирования оруденения 153
Глава 4. Критерии оценки размеров рудных тел 153
4.1. Критерии оценки размеров флогопитоносных тел на Алдане 154
4.1.1. Оценка по параметрам рудоконтролирующей складки 154
4.1.2. Оценка по термобарогеохимических аномалиям 154
4.2. Критерии оценки размеров графитоносных тел 156
4.3. Критерии оценки размеров полевошпатовых тел Алданских флогопитовых месторождений 158
4.4. Критерии оценки рамеров полевошпатовых тел на месторождении Райвимяки-3 (Сев. Приладожье) 161
4.5.Критерии оценки размеров промышленных тел облицовочного камня 161
4.6. Критерии оценки размеров жил комплексных редкометальных пегматитов Вороньетундровского рудного поля 165
Глава 5. Критерии оценки содержаний полезного ископаемого 167
5.1. Критерии оценки содержаний флогопита Алданского района 167
5.2. Критерии оценки содержаний графита 167
5.2.1. Метод электроанизотропии для оценки содержаний графита 169
5.2.2. Критерии содержаний графита на месторождении Чебере (Алдан) 170
5.2.3. Критерии содержаний графита на месторождении Надеждинском (Алдан) 172
5.2.4. Критерии оценки содержаний графита Ихальского месторождения (Сев. Приладожье) 175
1) Эталонировочные работы на участке № 3 177
2) Прогнозно-оценочные работы на участке № 5 177
3) Прогнозно-оценочные работы на участке № 7 179
5.2.5. Критерии оценки содержаний графита на Тайгинском месторождении (Ю. Урал) 1В0
5.2 6. Оценка содержаний графита по концентрации СО: в графите 183
5.2.7 Оценка содержаний графита по изотопии углерода 183
5.3. Критерии оценки содержаний мусковита 183
5.4. Критерии оценки содержаний полевого шпата 187
5.4.1 Оценка содержаний полевого шпата по гамма-спектрометрическому анализу 187
5.4.2. Оценка содержаний полевого шпата по расчету истинного минерального состава гранитоидов
5.5. Критерии оценки содержаний диопсидового сырья
5.6. Критерии оценки выхода блоков облицовочного камня
Глава 6. Критерии оценки запасов (ресурсов) полезных ископаемых
6.1. Критерии оценки запасов флогопитоносных тел на Алдане
6.1.1. Критерии распределения запасов флогопитоносных тел на глубине 200
6.2. Критерии оценки запасов графитоносных тел 204
6.3. Критерии оценки запасов тел полевошпатового сырья 204
6.4. Критерии оценки запасов тел блочного камня Ю6
6.5. Критерии оценки запасов редких металлов в пегматитах 2.06
Глава 7. Критерии оценки качества полезных ископаемых 2-08
7.1. Прогнозирование химических свойств диопсида на Алдане
7.2. Прогнозирование железистости флогопита на Алдане
7.3. Прогнозирование степени сохранности кристаллов флогопита на Алдане. 213
7.4. Прогнозирование технологических свойств полевошпатового сырья 214
7.5. Прогнозирование качества графита 222.
7.6. Прогнозирование качества кварцевого сырья 214
7.6.1. Прогнозирование сортности кварцевого сырья 225
7 6.2. Прогнозирование содержания глинозема в кварцевом сырье 228
7.6.3. Оценка степени кристалличности кварца 223
7.7 Оценка качества (трещиноватости) блочного камня 230
7.7.1. Оценка трещиноватости в недрах 232
7.7.2. Оценка трещиноватости в блоках облицовочного камня 232
7.8. Оценка рудной специализации редкометальных пегматитов 234
Глава 8. Методы исследований при количественном локальном прогнозировании метаморфогенных месторождений 238
8.1. Методика крупномасштабной геологической съемки 240
8.2. Методика геофизических работ 243
8.2.1. Электроразведочные работы для оценки содержаний графита 243
8.3. Методика термобарогеохимических работ
Глава 9. Результаты апробации методики количественного локального прогноза оруденения и заверки рекомендаций по поискам и оценке метаморфогенных рудных тел 247
9.1. Калиевое полевошпатовое сырье 248
9.2. Флогопит 249
9.3. Натрово-глиноземистое полевошпатовое сырье 251
9.4. Графит 252
9.4.1. Центрально-Алданский район 252
9.4.2. Карелия (Сев. Приладожье) 252
9.5. Облицовочный камень 252
9 6 Гранитный щебень 253
9.7. Общие выводы по заверке локального прогноза 253
Заключение 254
Литература 158
- Некоторые общие закономерности образования и развития метаморфогенных месторождений
- Критерии достоверности локального прогноза оруденения (расчет «поисковой вероятности»)
- Критерии оценки содержаний полезного ископаемого
- Критерии оценки запасов (ресурсов) полезных ископаемых
Введение к работе
Метаморфогенные месторождения представляют обширный и наиболее сложный для изучения класс полезных ископаемых, имеющий огромное промышленное значение. Как правило, метаморфогенные месторождения формировались длительно, в течение ряда последовательных этапов, каждый из которых оставил следы в виде особых парагенетических ассоциаций минералов и играл определенную роль в концентрации полезных ископаемых, преобразовании или разрушении рудных тел. Метаморфические, магматические, метасоматические и гидротермальные процессы, протекающие в метаморфических комплексах, тесно связаны с условиями их формирования и потому должны изучаться в тесной связи с закономерностями развития метаморфических комплексов различных фаций (Белевцев, 1979; Жданов, Малкова, 1974; Методы расчленения метаморфических комплексов, 1976 и др.). В связи с этим, в настоящей работе понятие «метаморфогенные месторождения» рассматривается в широком смысле - как месторождения, сформировавшиеся в течение всего метаморфического ifiiKia, включающего этапы регионального метаморфизма, регионального метасоматоза-ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза.
В связи с длительностью, сложностью и многоэтапностью развития метаморфических комплексов, расшифровка их геологического строения и условий минерало- и рудообразования требуют применения специальных методов геологического картирования и исследования. Современная методика геологического картирования метаморфических комплексов, основанная на определении геологической карты как статистической модели (Роненсон, 1972), обеспечивает необходимую достоверность и детальность геологических карт метаморфических комплексов и, тем самым - выявление геологических факторов (литолого петрографических, стратиграфических, геолого-структурных и др.) метаморфогенного минерало- и рудообразования. На основе современных геологических карт и комплекса специальных методов исследования (геофизических, минералого-геохимических, тєрмооарогеохнмических, геолого-структурных и др.) становится возможным выявление количественных связей между исследуемыми факторами (геологическими, геофизическими и др.) и промышленными параметрами оруденения (размерами и запасами рудных тел, содержаниями и качеством полезного ископаемого). Знание этих связей позволяет перейти на принципиально новый - количественный уровень прогнозной оценки метаморфогенного оруденения.
Если региональные факторы метаморфогенного оруденения и региональные поисковые критерии достаточно полно освещены в литературе и с успехом используются для выбора перспективных районов с целью поисков тех или иных полезных ископаемых, то локальные условия формирования промышленных рудных тел и месторождений в пределах рудных полей и месторождений, а также - локальные поисково-оценочные критерии разработаны еще недостаточно, несмотря на огромный объем проведенных научно-исследовательских, методических и производственных работ. Современное состояние локального прогнозирования охарактеризовано JI.H. Овчинниковым следующим образом: «К сожалению, современный уровень наших знаний, уровень геологической науки в целом и учения о полезных ископаемых в частности таков, что возможность прогнозирования месторождений с достаточным успехом весьма мала» (Овчинников, 1992, стр. 5). В значительной степени такое состояние проблемы прогнозирования связано с коренным изменением условий геологоразведочных работ за последние 20-30 лет: в связи с исчерпанием фонда легко отрываемых на поверхности месторождений произошел повсеместный переход на глубинные поиски, к чему ни геологическая наука, ни геологоразведочная практика оказались не готовыми.
Настоящая работа посвящена решению указанных проблем на примере типовых рудных полей различных полезных ископаемых в метаморфических комплексах гранулитовой, амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций. В результате проведенных исследований удалось установить некоторые общие закономерности формирования метаморфогенных рудных тел и на этой основе разработать принципы и критерии их количественного прогнозирования в пределах рудных полей. Многократная заверка выданных автором рекомендаций по поискам и разведке промышленных рудных тел различных метаморфогенных полезных ископаемых позволила откорректировать разработанные поисково-оценочные критерии и проверить их достоверность и эффективность.
Актуальность работы определяется тем, что в современных условиях, когда геологоразведочные работы сосредоточены преимущественно в пределах известных рудных полей, для прогнозной оценки метаморфогенного оруденения (особенно - на глубине) требуется разработка новых подходов к прогнозированию рудных тел и месторождений. С целью повышения эффективности поисковых и разведочных работ, уже на ранних стадиях исследования перспективных площадей необходимо определить местоположение рудного тела и вероятность его обнаружени, а также дать объективную, количественную опенку промыииеииым параметрам рудных объектов (размерам и запасам рудных тел, содержаниям и качеству сырья). Разработка и совершенствование количественной системы прогнозной оценки метаморфогенного оруденения позволяет целенаправленно вести поиски и разведку крупных, богатых и рентабельных для отработки месторождений, в том числе - не выходящих на дневную поверхность.
Еще один, пока еще слабо используемый резерв повышения эффективности геологоразведочных работ связан с комплексным освоением метаморфогенных месторождений. Особенности дифференциации вещества в метаморфических комплексах нередко приводят к сближенным скоплениям маломинеральных (вплоть до мономинеральных) геологических тел, часть из которых представляет рудные тела с высоким содержанием полезного ископаемого. Как показывают промышленно-экономнческие расчеты автора, суммарная стоимость «попутных» полезных ископаемых (как правило, не добываемых или выбрасываемых в отвал) нередко значительно превышает стоимость «основного» полезного ископаемого (ради которого организованы геологоразведочные и эксплуатационные работы).
Решение теоретических задач (определение условий развития метаморфических комплексов и оруденения в них) и тесно связанных с ними практических вопросов прогнозирования и оценки метаморфогенных рудных тел и месторождений, их комплексного изучения и освоения стало возможным на основе крупномасштабного геологического картирования по современной методике (Роненсон, 1972; Роненсон и др., 1976 и др.) и специальных исследований типовых (эталонных) метаморфогенных рудных полей и месторождений различных полезных ископаемых.
В качестве одного из эталонных объектов для разработки указанных теоретических и практических проблем выбран Центрально-Алданский горно-промышленный район в пределах Алданского кристаллического щита, где условия рудообразования (на примере месторождений флогопита, графита, диопсидового и полевошпатового сырья) рассмотрены в комплексе гранулитовой фации метаморфизма.
Вторым эталонным объектом исследования является метаморфический комплекс кристаллических сланцев и гнейсов Лахденпохского района Карелии (Сев. Приладожье). Комплекс метаморфизован в условиях амфиболитовой фации. Благодаря открытию и оценке за последние 10 лет (в том числе - с участием и под руководством автора) промышленных месторождений ряда полезных ископаемых Лахденпохский район выдвигается в число перспективных районов Карелии. В частности, месторождения графита и натрово-глиноземистого полевошпатового сырья могут стать основной сырьевой базой данных полезных ископаемых в европейской части России. В районе также под руководством автора открыты и разведаны 5 промышленных участков облицовочного камня (Ройзенман и др.,2000ф), выявлено месторождение высокопрочного щебня.
Третьим детально изученным эталонным объектом является Вороньетундровский комплекс кристаллических сланцев, метаморфизованных в условиях эпидот амфиболитовои фации. В этом комплексе в результате крупномасштабной геологической съемки и специальных исследований выявлены закономерности формирования и размещения комплексных редкометальных пегматитов (с литием, рубидием, цезием, танталом, ниобием и бериллием), золота и молибденита. Для месторождений редкометальных пегматитов в качестве дополнительных полезных ископаемых автором предложены кварцевое и полевошпатовое сырье, а также - вмещающие амфиболиты (Ройзенман, 1996).
Отдельные аспекты геологического строения, условий образования и размещения метаморфогенного оруденения, а также - вопросы его количественного прогнозирования и комплексной оценки рассмотрены на примерах месторождений мусковита (Мамско-Чуйский и Карело-Кольский районы), графита (Тайгинское месторождение на Урале), кварцевого сырья (Сев. Карелия, Полярный Урал и др.).
Цель работы заключалась в выявлении зкономерностей состава, строения и развития различных метаморфических комплексов, закономерностей формирования в них промышленного оруденения и в том, чтобы на основе выявленных закономерностей разработать систему прогнозной комплексной оценки метаморфогенных месторождений и рудных тел в пределах рудных полей, а также дать конкретные рекомендации по поискам, разведке и освоению ряда метаморфогенных полезных ископаемых (флогопита, графита, диопсидового сырья, барий-стронциевого натрово-глиноземистого полевошпатового сырья, калиевого полевошпатового сырья, комплексных редкометальных пегматитов, облицовочного камня, кварцевого сырья и др.).
Основным)! задачами исследований являлись:
- расшифровка геологического строения и истории формирования комплексов гранулитовон, амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций метаморфизма, вмещающих разные полезные ископаемые;
- выявление закономерных связей оруденения с различными этапами метаморфического цикла (региональный метаморфизм, региональный метасоматоз и гранитизация, магматический этап, постмагматический метасоматоз);
- выяснение связей геологических процессов и рудообразования с развитием тектонической структуры и сменой планов тектонических деформаций;
- установление эволюции флюидной среды в процессе развития метаморфических комплексов, роли флюидов в образовании промышленного богатого оруденения;
- разработка, апробация и внедрение объективных (в том числе - аппаратурных) методов оценки трещиноватости облицовочного камня - в недрах и в добытых блоках;
- разработка принципов и приемов составления промышленно-генетических классификаций метаморфогенных месторождений; составление таких классификаций для эталонных объектов; установление закономерных геостатистических связей промышленных параметров оруденения с геологическими, мпнералого-геохимическими, геофизическими,
термобарогеохимическими и другими исследуемыми критериями;
- разработка методики оценки вероятности обнаружения промышленных рудных тел;
- разработка принципов и критериев количественного прогнозирования промышленных параметров метаморфогенного оруденения;
- разработка принципов комплексирования методов исследования для прогнозной оценки метаморфогенного оруденения;
- установление закономерностей формирования и строения комплексных месторождений из сближенных рудных тел различных полезных ископаемых;
- количественная прогнозная оценка конкретных метаморфогенных рудных полей и разработка рекомендаций по поискам и разведке промышленных рудных тел;
- анализ заверки рекомендаций по поискам и разведке конкретных рудных тел и корректировка по результатам заверки принципов и критериев прогнозной оценки метаморфогенного оруденения.
Методика исследований включала.
- в качестве основного метода научного исследования и прогноза метаморфогенного оруденения - крупномасштабную геологическую и геофизическую (электроразведка и магниторазведка) съемку рудных полей (масштабы 1 : 25 000 - 1 : 10 000);
- детальную геологическую, геофизическую, геохимическую и термобарогеохимическую съемку месторождений (масштабы 1 : 2000- 1 : 1000);
- геологическую документацию карьеров с составлением карьерных планов в масштабе 1 : 500;
- геологическую документацию подземных горных выработок с составлением геологических погоризонтных планов в масштабах 1 : 1000 - 1 : 500;
- специальные геолого-структурные исследования рудных полей и месторождений с составлением планов тектонических деформаций по различным этапам тектонического развития рудных объектов;
- минералого-технологическое картирование рудных полей и месторождений;
- термобарогеохимические исследования (методами гомогенизации, вакуумной и термозвуковой декрепитации, газовой хроматографии) метаморфических пород и продуктов их изменений, а также - рудных объектов (раздельно - для бедных и богатых
руд);
- комплекс геофизических методов (электроразведка, магниторазведка, микросейсмика, гамма-спектрометрия, акустика, каппаметрия и др.) для оценки степени трещиноватости облицовочного камня в недрах и добытых блоках;
- исследования закономерных связей между промышленными параметрами оруденения и геологическими, геофизическими, геохимическими и термобарогеохимическими факторами;
- составление рекомендаций по поискам, разведке и освоению конкретных рудных объектов; участие в заверке этих рекомендаций.
В качестве вспомогательных методов в ограниченных масштабах применялись:
- парагенетический анализ минеральных ассоциаций, образовавшихся на различных этапах метаморфического цикла (в процессах регионального метаморфизма, регионального метасоматоза-ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза) с реконструкцией первичного состава метаморфического субстрата и минеральных ассоциаций наложенных процессов;
- специальные изтопные исследования с определением изотопного состава углерода и кислорода в минералах метаморфических пород и продуктах их изменения;
- рентгено-структурные исследования минералов (в первую очередь - графита); микропалеобиологические исследования метаморфических пород с выявлением и описанием в них микроорганизмов с целью установления природы углерода графитовых месторождений.
Фактическая основа работы.
В основу диссертации положен фактический материал, полученный автором и руководимым им коллективом научно-исследовательской экспедиции МГРИ-МГГА при крупномасштабном геологическом картировании и специальных исследованиях
флогопитоносных полей Центрального Алдана (Канкунского, Эльконского, Верхне-Эмельджакского, Гоно-Неакуинского) и флогопитовых месторождений (Южного, Озерного, Федоровского, Леглиерского, Надежного, Банного, Безымянного, Белибердинского, Б. Гоновского, М. Гоновского, Горелого, Таборного) в 1961-69 г.г. и в 1976-80 гг.; при крупномасштабном геологическом картировании и комплексных исследованиях месторождений графита, полевошпатового и диопсидового сырья в Центральном Алдане (на графитовых месторождениях Надеждинском, Чебере, Керакском; на комплексных месторождениях полевошпатового и диопсидового сырья Южное и Безымянное) в 1981-89 г.г.; при крупномасштабном геологическом картировании и специальных исследованиях поля комплексных редкометальных пегматитов (литий, рубидий, цезий, тантал, ниобий, бериллий) и редкометальных месторождений Васин-мыльк, Охмыльк, Олений хребет, Пеллапахк, а также золоторудного месторождения Олений хребет и проявления молибдена в Вороньетундровском рудном поле (Кольский полуостров) в 1970-75 гг.; при геологическом картировании и минералого-геохимических исследованиях зон редкометальных метасоматитов Вороньетундровского рудного поля (1975-76 г.г.); при крупномасштабном геологическом картировании и специальных геолого-геофизических исследованиях графитового месторождения Тайгинского на Ю. Урале в 1988-89 гг.; при комплексных исследованиях месторождений графита (Ихальское), полевошпатового сырья (Райвимяки-3) и гранитного щебня (Лумиваара) в Лахденпохском районе Карелии в 1989-2000 г.г.; при детальной геологической и термооарогеохимическои съемке месторождения мусковитоносных пегматитов Плотина в Карелии (1980-81 г.г); при термобарогеохимических исследованиях кварцевого сырья 30-ти месторождений СССР (С. Карелия, Полярный Урал, Кавказ и др.) и Бразилии (1989-91 гг.). В процессе этих работ было задокументировано 25 карьеров (в том числе диссертантом 20 карьеров), 28 пог. км подземных горных выработок (в том числе диссертантом 22 пог. км), 35 пог. км керна скважин (в том числе диссертантом 20 пог. км), исследовано более 2000 шлифов горных пород ( в том числе диссертантом 600 шлифов), сделаны определения темератур методом декрепитации газово-жидких включений в 7000 проб (в том числе диссертантом - в 100 пробах), а также 510 анализов температур методом гомогенизации (в том числе диссертантом 470 анализов), определен состав природных растворов с помощью газово-хроматографического анализа газово-жидких включений в 160 пробах, сделано 8500 замеров тектонических контактов и трещин ( в том числе диссертантом 8500 замеров).
В результате указанных работ составлены геологические карты рудных полей в масштабах 1: 25 000 по площади 120 кв. км (втом числе диссертантом 120 кв. км) и 1:10 000 по площади 110 кв. км (в том числе диссертантом 80 кв. км), месторождений в масштабах 1 : 2 000 -1:1 000 по площади 25 кв.км (в том числе диссертантом 12 кв. км), рудных тел в масштабе 1: 500 по площади 13 кв. км (в том числе диссертантом 12 кв. км). В диссертацию включены также результаты научно-методических и геологоразведочных работ на месторождениях облицовочного камня Райвимяки-1 и Лакеваара-1, проведенных под руководством диссертанта геологической группой ЗАО ТЕРВАЯРВИ в 1993-2000 г.г. Кроме того, проанализированы и учтены материалы других исследователей, работавших на указанных выше и многих других метаморфических комплексах (Б. М. Роненсон,
Д. С. Коржинский, В.М. Ройзенман, В.А. Утенков, В.А. Сикорский, БИ. Зорин, А.В. Громов, СВ. Ежов, С. П. Мурзаев, М. А. Лицарев, Р. Ф. Черкасов, Л. К. Пожарицкая, 3. И. Петрова, ВВ. Жданов, B.C. Войтович, В. П. Зуева, Р. А. Хазов и др.).
В сравнительном плане в диссертационной работе использованы литературные материалы по метаморфогенным месторождениям Мамско-Чуйского района, Мурманской области, Слюдянского района, Урала, Канады, Ю. Родезии, Бразилии и других регионов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из двух частей.
В части 1 рассматриваются условия образования и закономерности размещения метаморфогенных месторождений в типовых (эталонных) рудных полях. Эта часть состоит из Введения и 2-х глав. Объем части 1 - 138 стр., из них 95 стр. текста, 34 стр. с 35 рисунками и 9 стр. с 16 таблицами.
В части 2, состоящей из 9-ти глав, Заключения и списка литературы, обоснована и охарактеризована система количественного прогнозирования метаморфогенных месторождений, приведены результаты апробации этой системы. Объем части 2 — 130 стр., из них 72 стр. текста, 37 стр. с 37 рисунками, 11 стр. с 18 таблицами и 10 стр. со списком литературы из 181 наименования.
Общий объем работы 268 стр., из них 167 стр. текста, 71 стр. с 72 рисунками, 20 стр. с 33 таблицами и 10 стр. со списком литературы
Основные положения, выдвигаемые к защите.
1. Метаморфогенное рудообразование происходило на всех этапах метаморфического цикла: регионального метаморфизма, регионального метасоматоза-ультраметаморфизма и регрессивного метасоматоза, причем один и тот же этап мог являться рудоподготовительным для одного полезного ископемого, рудообразующим для другого и рудоразрушающим для третьего. Закономерная приуроченность различных полезных ископаемых к определенным этпам метаморфического цикла, выраженная в виде промышленно-генетических классификаций, может служить основой для прогнозирования метаморфогенного оруденения.
2. В линейно-складчатых метаморфических комплексах рудообразование контролировалось закономерной сменой планов тектонических деформаций на трех основных этапах: 1) линейной складчатости, 2) поперечной складчатости, 3) послескладчатом. Смена планов тектонических деформаций регулировала процессы неоднократного сжатия и растяжения в зонах рудоконтролирующих струтур и, тем самым, определяла локализацию рудных тел различных полезных ископаемых, их обогащение и разубоживание.
3. На регрессивном этапе метаморфизма формирование богатых (в том числе -крупнокристаллических) руд происходило в закрытых флюидных системах под воздействием закономерного изменения концентрации СОг в водном растворе с максимумами при 340°С и 180°С («углекислотная волна») на общем фоне снижения температуры. «Углекислотная волна» регулировала процессы неоднократного растворения и отложения рудного вещества и, тем самым, определяла стадийность и характер минерало- и рудообразования.
4. Между обоснованными оценочными критериями метаморфогенного рудообразования (геологическими, геофизическими, минералого-геохимическими и термобарогеохимическими) и промышленными параметрами (масштабами и качеством сырья) существуют тесные геостатистические связи, которые могут служить надежной основой разработанной системы количественного локального прогнозирования метаморфогенного оруденения, позволяющей оценить «поисковую вероятность» обнаружения рудного тела на данном участке, в том числе - на разной глубине.
Научная новизна работы заключается:
в установлении генетичской связи различных концентраций полезных ископаемых (обогащения и обеднения) с этапами развития метаморфических комплексов;
- в оценке степени влияния плана деформаций на концентрацию и разрушение полезных ископаемых на основе разработанной модели тектонического развития метаморфогенных месторождений;
- в выявлении «углекислотной волны» (закономерного изменения концентрации ССь при остывании постмагматических растворов) и в установлении исключительной роли «углекислотной волны» в образовании богатого (в том числе - крупнокристаллического) оруденения на основе новой модели постмагматического рудообразования;
- в выявлении неизвестных ранее геостатистических количественных связей между оценочными критериями (геологическими, геофизическими, минералього-геохимическими, термобарогеохимическими) и промышленными параметрами рудных тел.
Реализация результатов и апробация работы.
При использовании разработанной системы прогнозирования было дано 60 практических рекомендаций по поискам и разведке конкретных рудных тел различных полезных ископаемых. При заверке 46-ти рекомендаций открыты и разведаны 42 промышленных рудных тела 6-ти полезных ископаемых:
17 тел калиевого полевошпатового сырья (для изделий тонкой керамики и другой продукции) с запасами 1.6 млн. тонн и кварц-полевошпатовых пород - 16 млн. тонн (месторождения Южное, Безымянное и Надеждинское в Алданском районе Якутии);
5 флогопитоносных тел с суммарными запасами 58 тыс. тонн флогопита на участках Московском-Горелом, Банном-3, Федоровском и Южном Канкунского флогопитоносного поля на Алдане;
8 графитоносных тел с суммарными запасами 6.5 млн. тонн графита (месторождения Надеждинское и Чеоере на Алдане и месторождение Ихальское в Лахденпохском районе Карелии);
5 тел высоконатрового и высокоглиноземистого полевошпатового сырья (для изготовления вакуумного стекла телевизионных и рентгеновских трубок и других изделий), с общими запасами 2 млн. тонн полевошпатовых пород;
- 6 промышленных тел блочного (облицовочного) камня (граниты, сиениты, габбро-диабазы) с суммарными запасами около 400 000 куб.м (месторождения Райвимяки-1, Лакеваара-1 и Терваярви-1 в Лахденпохском районе Карелии).
- месторождение высокопрочного гранитного щебня Лумиваара в Лахденпохском районе Карелии.
Среди выявленных и разведанных по рекомендациям диссертанта месторождений имеются 4 крупных объекта:
1) флогопитоносная зона Х1Х-ХХ месторождения Южного с запасами флогопита 35 000 тонн (крупнейшая в Алданской флогопитоносной провинции);
2) жила калиевого кварц-полевошпатового сырья на месторождении Надеждинском (Алдан) с запасами 10.6 млн. тонн (крупнейшая в России);
3) месторождение барий-стронциевого натрово-глиноземистого полевошпатового сырья Райвимяки-3 (Карелия) с запасами 2 млн. тонн и очень высокими содержаниями полевого шпата - 80 - 90% (крупнейшее месторождение высококачественного полевошпатового сырья данного типа в России и третье в мире);
4) Центральная зона графитового месторождения Чеоере (Алдан) с запасами графита 1.5 млн. тонн и уникально высоким средним содержанием графита - 27% (наиболее богатое стратиформное месторождение графита в мире).
Согласно выданным производственными организациями документам, общий экономический эффект от открытия указанных месторождений составил более 15 млн. руб. (в ценах 1976-82 г.г., протокол НТС Алданской ГРЭ от 25.11.1982 г. и др.).
Общая стоимость минерального сырья (в недрах) в открытых и разведанных по рекомендациям диссертанта месторождениях составляет (в мировых ценах) 8.5 млрд. долларов США. Разработанный с участием диссертанта способ обогащения полевошпатового сырья с использованием электростатической сепарации с нагревом (авторское свидетельство № 1364615 от 8.09.1987 г., авторы Ройзенман Ф.М. и др.) позволяет существенно сократить время и затраты на очистку полевошпатовых пород от вредных примесей (в 3-4 раза, по сравнению с традиционной флотацией).
Разработанный с участием диссертанта способ оперативной оценки качества кварцевого сырья на основании его газонасыщенности и концентрации ССь в газово-жидких включениях (патент РФ RU N 2000434 С от 7.09.1993 г., авторы Ионкина Е.А., Ройзенман Ф.М., Худадян КВ.) позволяет производить оперативную оценку качества кварцевого сырья при поисковых, поисково-оценочных и разведочных работах, на разных стадиях обогащения и передела кварцевого сырья. Предложено ввести вышеуказанные характеристики в ГОСТ Российской Федерации на кварцевое сырье.
На основе разработанного диссертантом (совместно с Шестаковой ЛИ.) нового способа оценки процента выхода блоков природного камня из массива (патент РФ № 2184848 от 10.07.2002 г.) существенно (в 3-4 раза) повышается достоверность поисков и разведки месторождений облицовочного камня.
На открытых диссертантом месторождениях блочного (облицовочного) камня Райвимяки-1 и Лакеваара-1 на средства ЗАО «Терваярви» под руководством диссертанта проведены разведочные работы с подсчетом запасов блочного камня и их защитой в ТКЗ Карелии в количестве 200 000 куб.м, пройден опытно-промышленный карьер.
Промышленная добыча блочного камня на этих месторождениях начата ЗАО
«Терваярви» в 2002 г. и добыто более 100 куб.м кондиционных блоков.
На открытых, с участием диссертанта, флогопитоносных участках Банный-3 и Московский-Горелый-3 и на флогопитоносной зоне XIX-XX месторождения Южного ГОКом «Алдаислюда» добыто 41 000 тонн флогопита-сырца на общую сумму 550 млн. руб. (в ценах 1975-80 г.г).
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований представлялись и докладывались на научных конференциях преподавателей и сотрудников МГРИ-МГГА (1960, 1965-1989 гг.), всесоюзных, региональных и международных совещаниях, симпозиумах и конференциях:
1) Магматизм и рудообразование (Якутск, 1969 г.);
2) II Всесоюзное совещание по редким элементам (Апатиты, 1974 г.);
3) V Всесоюзное совещание по термобарогеохимии (Уфа, 1976 г.);
4) VI Всесоюзное совещание по термобарогеохимии (Владивосток, 1978 г.);
5) VII Всесоюзное совещание по термобарогеохимии (Львов, 1985 г.);
6) IV Всесоюзное совещание по метасоматозу (Ленинград, 1976 г.);
7) Рабочее совещание по магнезиальным скарнам (Алдан, 1976 г.),
8) III Всесоюзный симпозиум по метаморфизму (Свердловск, 1977 г.);
9) Всесоюзное совещание «Методика картирования метаморфических комплексов» (Ленинград, 1979 г.),
10) IV Всесоюзное совещание по метаморфизму (Апатиты, 1979 г.);
11)1 Всесоюзное совещание по методам термобарогеохимии (Звенигород 1981
г.); 12)11 Всесоюзное совещание по природным газам (Москва, 1982 гг.);
13) II Всесоюзное совещание по металлогении докембрия (Свердловск, 1982 г.);
14) Всесоюзное совещание по генезису и поискам пегматитов (Иркутск 1982
г.);
15) Региональное (Сибири и Дальнего Востока) совещание по термобарогеохимии (Благовещенск, 1983 г.);
16) Выставка «Комплексное использование ресурсов» (Томск, 1984 г.);
17)111 сессия Северо-Кавказского отделения ВМО АН СССР «Минералого-геохимические критерии локального прогноза оруденения» (Цей, 1986 г.);
18) Всесоюзное совещание «Кипящие гидротермальные растворы» (Ростов-на-Дону, 1988 г.);
19)11 Международный конгресс по неметаллическим полезным ископаемым (КНР, 1989 г.);
20) II Всесоюзный семинар «Использование термобарогеохимических методов при локальном прогнозе, поисках и разведке рудных месторождений» (Москва, 1989 г.);
21) IV Всесоюзное пегматитовое совещание «Минералогия и генезис пегматитов» (Миасс, 1991 г.);
22) Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 1997
г.);
23) IX Всероссийское совещание по термобарогеохимии (Александров, 1999 г.);
24) X Всероссийское совещание по термобарогеохимии (Александров, 2001 г.). Кроме того, диссертант был руководителем авторского коллектива экспозиции
«Комплексное изучение и освоение метаморфогенных месторождений» (серебряная медаль ВДНХ СССР, 1985 г.).
Основные результаты исследований изложены в 70-х публикациях и 42-х научно-исследовательских отчетах. По результатам исследований оформлены 2 патента РФ и одно авторское свидетельство. Еще по одному изобретению получено положительное решение Госэкспертизы о выдаче патента.
Работа выполнена в Московском геологоразведочном институте (МГРИ-МГГА) в процессе проведения исследований Восточно-Сибирской и Карельской экспедиций НИСа в 1964-93 г.г. Дополнительные материалы по метаморфогенным месторождениям Сев. Приладожья получены в процессе геологоразведочных работ ЗАО «Терваярви» в 1994-2000 г.г.
В проведенных исследованиях и разработке рассматриваемых вопросов вместе с автором участвовали: Б.М. Роненсон, В.М. Ройзенман, В.А. Утенков, ВВ. Андронов, В.А. Рождественская, В.А. Сикорский, МП. Астафьева, СВ. Ежов, Г.В. Демура, М.Г. Петрова, Т.Ф.Щербакова, МИ Шимелевич, СЕ. Курпшян, В.А. Розанов, ЮН. Сиротов, ЛВ Войтович, Л.В. Любимова, ЛИ. Шестакова и др. Работы проводились в тесном сотрудничестве с работниками СибГЕОХИ (Л.К. Пожарицкая, З.И. Петрова, М.П. Глебов, Л Г Кузнецова, Б.М. Шмакин и др.), ТУГРЭ (РФ. Черкасов, А.И. Кукс, ИВ. Быков и др.), ВСЕГЕИ (В.В. Жданов). Большую помощь в проведении исследований оказали начальник Управления горных работ и геологической службы Министерства промышленности строительных материалов СССР АЛ. Куницын, гл. геолог ГЛАВНЕМЕТАЛЛОРУД А.И. Карамнов, ст. специалист ГЛАВНЕМЕТАЛЛОРУД Качалов АН., гл. геолог Уксинской ГРП Карельской ГЭ К.И. Степанов, начальник Алданской ГРЭ (АГРЭ) В.М. Антонов, гл. геофизик АГРЭ ЮМ Савоськин, ст. геолог АГРЭ А.И. Разумов. Ряд вопросов по теме диссертации автор обсуждал с И Ф. Романовичем, ПА Игнатьевым, В.А. Арсеньевым, В.И. Пахомовым, что позволило уточнить формулировки отдельных положений. Автор выражает упомянутым ученым и коллегам свою искреннюю признательность.
Особая благодарность моему учителю, основоположнику современной методики геологического картирования метаморфических комплексов Б.М. Роненсону.
Некоторые общие закономерности образования и развития метаморфогенных месторождений
Метаморфогенные месторождения обладают огромным разнообразием, как по набору полезных ископаемых, так и по геологическому возрасту, составу пород, глубинности и термодинамическим условиям формирования и т.п. Сочетание указанных факторов делает каждое месторождение уникальным. Вместе с тем, в геологической литературе неоднократно обращалось внимание на то, что в процессах образования метаморфогенных месторождений отмечаются некоторые общие закономерности (Белевцев, 1979; Салоп, 1982 и др.). Безусловно, можно согласиться с ЯН. Белевцевым в том, что метаморфические и связанные с ними метасоматические, магматические и другие процессы вовлекали в движение огромные массы веществ, в том числе и рудогенных. Однако в каких условиях могла происходить концентрация этих веществ до уровня промышленных содержаний - этот вопрос остается до настоящего времени слабо разработанным. Поэтому при проведении исследований метаморфогенных месторождений флогопита, мусковита, графита, диопсидового сырья, полевошпатового и кварцевого сырья, редкометальных пегматитов, облицовочного камня и других полезных ископаемых нами особое внимание было уделено решению указанного вопроса, применительно к этим месторождениям. В результате исследований, базирующихся на крупномасштабной геолого-геофизической съемке рудных полей и месторождений и включающих специальные минералого-геохимические, геофизические, термобарогеохимические и другие исследования, выявились следующие общие закономерности образования и развития изученных метамофогенных месторождений. /. Во всех изученных комплексах развитие происходило циклически, в течение ряда последовательных этапов: 1) регионального метаморфизма (изохимнческого); 2) регионального метасоматоза ( базификаиии. регионального скарнирования. гранитизации и др.) и ультраметаморфнзма: 3) регрессивного метасоматоза (включаюхцего две стадии: а) рассеянного, бедного оруденения. б) концентрированного, богатого оруденения (Ройзенман и др., 1978). Совокупность указанных этапов составляет «метаморфический цикл». Указанная схема является обобщенной моделью, и в конкретных комплексах отдельные этапы могут выпадать. Вместе с тем, указанная схема отражает общую последовательность и направленность метаморфического цикла. 2. Все этапы метаморфического никла могут быть рудообразующими. По отношению к конкретному полезному ископаемому геологические процессы, происходящие на определенном этапе метаморфического цикла, могут быть: индифферентными Гне влияющими на рудообразование); рудоподготавливающими (как правило, создающими непромышленное или бедное оруденение); рудообразующими (формирующими помышленное оруденение) и рудоразрущаюищми. Ниже (см. промышленно-генетическую классификацию оруденения - раздел 2.1) показано, что один и тот же этап метаморфического никла может быть рудоподготавлнвюиа/м для одного полезного ископаемого, рудообразуюищм - для другого и рудоразрушающим - для третьего. Более того, даже для одного полезного ископаемого, по отношению к одному его типу, определенный этап может оказаться рудообразующим, по отношению к другому типу - рудоразрушающим. 3. В образовании промышленных рудных тел метаморфогенных месторождении важную роль играла смена планов тектонических деформаций. Тектонические напряжения контролировали распределение в пространстве явлений сжатия и растяжения, а смена планов напряжений (деформаций) - изменение направлений сжатия и растяжения во времени. В свою очередь, пространственное положение зон сжатия и растяжения контролировало локализацию геологических процессов (магматических, метасоматических и др.), в том числе и оруденения. 4. Важным условием формирования концентрированных, богатых руд являюсь закономерное изменение состава рудообразующих растворов, выражающееся в прохождении в остывающих растворах «углекислотной волны». Под воздействием «углекислотной волны» происходила переработка бедных, рассеянных руд с формированием промышленных богатых руд. Необходимым условием для прохождения «углекислотной волны» в остывающих постмагматических растворах (и, соответственно - богатого оруденения) была закрытость геологической ловушки (Ройзенман, 1997). Под воздействием «углекислотной волны» происходила собирательная перекристаїлизация минераюв. в том числе - представляющих полезные ископаемые. Особую роль процессы собирательной перекристаллизации с образованием крупных кристаллов играли на месторождениях неметаллических полезных ископаемых и ведущую роль - на месторождениях кристаллосырья (Ройзенман и др., 1983). 5. Характерной чертой метаморфического цнюа является проявленная на всех его этапах дифференциация вещества, которая в ряде случаев приводила к формированию маюминератьных (в пределе - мономинеральных) горных пород. Эти природные технологические процессы обогащения способствовали концентрации отдельных минералов в виде обособленных и, нередко, достаточно мощных тел, которые в ряде случаев представляют собой богатые рудные тела. Более того, дифференциация многоминераіьной горной породы на серию сближенных тел маломинерачьных (в том числе - мономннерачьных) порос) представляет собой процесс формирования комплексного месторождения нескольких полезных ископаемых, которые могут быть эффективно отработаны по принципу безотходной технологии. Рассматриваемые в настоящей работе примеры показывают разнообразие и широкую распространенность таких комплексных месторождений метаморфогенного класса. Таковы некоторые общие закономерности развития метаморфических комплексов и особенности формирования в них промышленного оруденения. Рассмотрим некоторые из указанных закономерностей подробнее. 2.1. Место рудообразования в метаморфическом цикле (промыииенно-генетическая классификация метаморфогенного оруденения). Вопрос о месте рудообразования в истории развития метаморфических комплексов остается одним из наиболее спорных. Достаточно полный обзор предсталении о генезисе метаморфогенных месторождений приведен в работах Я.Н. Белевцева (1979), Л.Н. Овчинникова (1988) и др. По-существу, наиболее спорными являются следующие вопросы: 1) что следует относить к метаморфогенным месторождениям (определение понятия); 2) являются ли процессы метаморфизма изохимическими или аллохимическими; 3) комплексы каких фаций метаморфизма наиболее благоприятны для рудообразования; 4) на каких этапах развития метаморфических комплексов образуются промышленные скопления полезных ископаемых. Полученные при геологическом картировании и специальных исследованиях материалы позволяют дать следующие ответы на указанные вопросы. 1) Протекающие в течение метаморфического цикла метаморфические, магматические, метасоматические и гидротермальные процессы неразрывно связаны друг с другом и имеют специфические черты, которые необходимо исследовать с применением системного подхода, в тесной связи с закономерностями развития метаморфических комплексов. Так, закономерности формирования пегматитов и рудообразования в
Критерии достоверности локального прогноза оруденения (расчет «поисковой вероятности»)
В геологической практике регулярно возникают ситуации, когда необходимо решать, достаточно ли имеющихся материалов для утверждения, что на данном участке имеется промышленное рудное тело и рационально осуществлять поисковые работы. При вынесении решения о постановке геологоразведочных работ зачастую применяют субъективные критерии, основанные на прежнем опьгге (который у разных исполнителей разный), что нередко приводит к ошибочным решениям, особенно - для закрытых территорий. Для повышения достоверности и объективности локального прогноза предлагаются различные подходы. Значительные надежды при этом возлагаются на компьютерную технику. Принимается, что, вводя многочисленные данные о характеристиках оруденения, можно путем расчетов определить участки, где сочетание диагностических параметров аналогично известным рудным телам. Априорно принимается, что чем больше диагностических параметров вводится в компьютер (количество этих параметров исчисляется десятками), тем объективнее и надежнее прогноз. Действительность опровергла указанные построения. Действительная проблема надежности локального прогноза состоит не столько в недостаточном математическом аппарате, сколько в недостаточном знании геологических, геофизических и др. поисково-оценочных критериев, т.е. проблема больше лежит в содержательной области, чем в математической. Учитывая, что геологические процессы имеют вероятностную природу, для преодоления указанных трудностей наиболее корректным следует признать переход на вероятностные категории. В связи с этим, для количественной оценки достоверности прогноза введено понятие «поисковая вероятность» (Ройзенман, 1983). Покажем методику расчета «поисковой вероятности» на примере типовых метаморфогенных рудных полей различных полезных ископаемых. 3.1. Расчет «поисковой вероятности» по геологическом) и термобарогеохимическому критериям (Алданскиеместорождения флогопита). На Алданских месторождений флогопита установлены следующие поисково-оценочные критерии (Ройзенман, 1983): 1. Промышленные флогопитоносные тела приурочены к диопсидовым кристаллическим сланцам (типологический критерии). 2. Основная часть диопсидовых кристаллосланцев сосредоточена в двух пачках (lib и IV2) федоровской свиты {стратиграфический критерии). 3. Флогопитоносные тела контролируются преимущественно дисгармоничными складками типа волочения (геолого-структурный критерий). Эти складки, как правило, располагаются сериями, гирляндами. 4. Промышленные залежи флогопита фиксируются в окружающем пространстве аномалиями повышенных значений «декрептометрического коэффициента» Д = С 3007 С 800 х 100%, где С 300 и С 800 - суммарные количества микровзрывов газово-жидких включений при нагреве проб до температур 300 и 800. Участки с рядовыми содержаниями крупнокристаллического флогопита (от 5 до 50 кг/куб.м) отражаются аномалиями «декрептометрического поискового коэффициента» с величиной этого коэффициента от 7% до 20%. Зоны со средними содержаниями флогопита (50-100 кг/куб.м) фиксируются величинами Д=20-35%, а богатые руды (более 100 кг/куб.м) - величиной Д более 35% (рис. 3.1.1.) - декреппюметрический критерий. 5. Зоны промышленного флогопита отмечаются также углекислотнометрическими аномалиями, для которых характерны повышенные концентрации СОг в газово-жидких включениях (более 6 моль/кг НгО) при температуре анализа 100-320 (углекислотнометртеский критерий, см. рис. 3.1.1/ В результате крупномасштабного геологического картирования основных флогопитосных полей и месторождений Алдана установлено, что общая длина флогопитоносных тел составляет, в среднем, 0.05 от общей длины «продуктивных» пачек Шз и IV2. Это значит, что частная «поисковая вероятность» стратиграфического критерия составляет 0.05. В пределах «продуктивных пачек» суммарная длина флогопитоносных тел составляет 0.12 от общей длины диопсидовых кристалоосланцев. Следовательно, «поисковая вероятность» одновременно стратиграфического и литологического критериев равна 0.12. Отношение числа рудоконтролирующих складок волочения к суммарному количеству складок волочения, сложенных диопсидовьши кристаллосланцами в «продуктивных пачках», составляет 0.70. Это означает, что при благоприятном сочетании литологического, стратиграфического и геолого-структурного критериев общая «поисковая вероятность» (ее можно назвать «геологической») равна 0.70. Достаточно ли такого уровня «поисковой вероятности» для постановки геологоразведочных работ? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо определить тот минимально допустимый уровень, который будет принят за предел достоверности. Как показывают результаты исследования зависимости между величиной инвестиций и полученной информацией о недрах, при увеличении инвестиций до уровня 80% пропорционально возрастает полученная информация. При дальнейших инвестициях информация увеличивается непропорционально мало (на кривой зависимости отмечается резкое выполаживания). Следовательно, увеличение уровня достоверности геологической информации выше 80% экономически неэффективно. Таким образом, в качестве необходимого и достаточного уровня достоверности геологического прогноза можно принять «поисковую вероятность» в размере 0.8. Статистическая ошибка такого прогноза составит 20%, что можно признать вполне допустимым уровнем.
Критерии оценки содержаний полезного ископаемого
Содержание полезного ископаемого - один из важнейших промышленных параметров, и его прогнозная оценка является обязательной при локальном прогнозе орудененпя. Следуег различать 2 вида содержаний полезного ископаемого: 1) среднее содержание по всему рудному телу, 2) содержание по какой-либо части рудного тела (в особенности - но обогащенной). Второй вид содержаний может представлять интерес при существенной мощности обогащенных «прослоев». В этих случаях может оказаться эффективной селективная отработка разных частей рудного тела (не исключено также, что на данное время только эта обогащенная часть рудного тела имеет промышленное значение, остальные же части должны быть отнесены к забалансовым рудам). Содержания полезного ископаемого могут прогнозироваться двумя способами, а) прямым определением, б) путем расчета из определенных при прогнозной оценке запасов и размеров рудного тела. Рассмотрим типичные примеры прогнозной оценки содержаний метаморфогенных полезных ископаемых. 5.1. Критерии оценки содержаний флогопита в Алданском районе. В настоящей работе показано, что размеры и запасы промышленных флогопитоносных тел можно количественно оценить по параметрам рудоконтролирующпх дисгармоничных складок (см. разделы 4.1 и 6.1). Среднее содержание промышленного крупнокристаллического флогопита может быть рассчитано как отношение запасов флогопита в рудном теле к его объему (кг/куб.м). Вместе с тем, желательно, кроме среднего содержания флогопита иметь информацию о распределении содержаний флогопита в объеме рудного тела. Такую информацию могут дать термобарогеохимические данные. В первом приближении, установлены зависимости между термобарогеохимическими параметрами («декрепитационным поисковым коэффициентом» Дк и концентрацией ССЬ в газово-жидких включениях в диопсиде - ССОг) и содержаниями промышленного флогопита (СФл, кг/куб.м) - см. рис. 3.1.1. 5.2. Критерии оценки содержаний графита. Проблема прогнозирования содержаний графита - одна из наиболее актуальных. По-существу, содержания графита во многом определяют рентабельность будущей отработки месторождения. Известные попытки прогнозирования содержаний графита в недрах базировались преимущественно на электроразведочных исследованиях. Наиболее распространенная идея использования электроразведки для определения содержаний графита заключается в том, что чем больше содержания графита в рудном теле, тем меньше должны быть измеренные над ним кажущиеся сопротивления. Попытки использовния данного положения для оценки содержаний графита делались неоднократно, однако положительных результатов эти попытки не дали ни у нас в стране, ни за рубежом. Одна из основных причин таких неудач заключается в том, что на величину кажущихся сопротивлений большое влияние оказывают осадочные породы наносов, а мощность и сопротивление этих наносов бывают непостоянными даже на небольших участка . Фактически влияние наносов на величину кажущегося сопротивления оказывается зачастую большим, чем различия в содержаниях графита в коренных породах под наносами. Это сводит на нет всю идею использования кажущегося сопротивления для оценки содержаний графита. Еще одна причина, снижающая эффективность метода кажущихся сопротивлений для оценки содержаний графита, заключается в том, что, как было показано выше (см. рис. 1.2.2, часть 1), длинные оси эллипсоида электропроводимости далее па одном участке могут иметь самые различные направления, В связи с этим, при обычном расположении электроразведочных профилей поперек простирания электропроводящих зон мы получаем довольно произвольные сечения эллипсоида сопротивлений. Это также вносит свои искажения в величину кажущегося сопротивления. Фактическое состояние проблемы поисков и оценки графитовых руд заключается в том, что электропроводящими аномалиями отражаются промышленные содержания графита (более 1%). Однако, как оказалось, примерно одинаковыми по интенсивности аномалиями могут отражаться руды с содержаниями графита от J до 50% и более. Для устранения этой неопределенности, автор с сотрудниками разработал и внедрил в поисково-разведочную практику новый метод оценки содержаний графита в недрах. 5.2.1. Метод электроанизотропии для оценки содержаний графита. Новый метод оценки содержаний графита с помощью электроразведки был предложен и апробирован нами в 1985 г. (Ройзенман и др., 1985ф).Предпосылкой для нового метода послужила известная из минералогии очень сильная анизотропия электрических свойств графита. Идея использования этой особенности графита в поисковых целях впервые была высказана автору доцентом МГРИ М.Г. Петровой в 1983 г. Проверка этой идеи на образцах горных пород и графитовых руд, проведенная нами в 1984 г., полностью подтвердила существование сильной анизотропии электрических свойств в определенных типах графитовых руд. Наибольшая анизотропия обнаружена в образцах полосчатых графитовых руд, где графит слагает узкие полоски параллельно расположенных чешуек. Удельные сопротивления, измеренные поперек полосок графита, оказались в сотни, а иногда - в тысячи раз больше, чем удельные сопротивления вдоль этих полосок. По-существу, такая полоска ведет себя как крупный кристалл графита. В богатых массивных рудах, где чешуйки графита разноориентированы, разница в удельных сопротивлениях невелика (отношения их в разных направлениях не превышают 10). Разработка и апробация полевого метода исследования электроанизотропии для оценки графитовых руд проведены на месторождении Чебере в Алданском районе. Эти исследования показали, что между величиной электроанизотропии и содержаниями графита существует определенная связь, которую можно использовать для прогнозных целей. В дальнейшем апробация и усовершенствование метода электроанизотропии проведены на месторждениях Надеждинском и Лево-Нимгерканском (Алданский район), на Тайгинском месторождении (Ю. Урал) и на трех участках Ихальского месторождения (Сев. Приладожье). Результаты исследований показали, что метод электроанизотропии может применяться для прогнозной оценки содержаний графита. По данному методу получено положительное решение Госэкспертизы о выдаче патента РФ от 04.01.1992 г. по заявке № 4885514/25 - 114646, авторы Ройзенман Ф.М., Сиротов ЮН., Савоськин ЮМ. Разработка метода электроанизотропии графитовых руд осуществлялось на эталонных участках горно-буровых разведочных работ Алданской ГРЭ, где имелись данные по содержаниям графита. Исследования электроанизотропии проводились раздельно для осадочных пород слоя наносов и для коренных пород, в том числе - графитоносных. Измерения кажущихся сопротивлений проводилось с последовательным азимутальным поворотом электроразведочной установки на 30. Всего при таком круговом профилировании делается 6 измерений кажущихся сопротивлений. Такой способ измерений
Критерии оценки запасов (ресурсов) полезных ископаемых
Выше указывалось, что с увеличениием концентрации СОг в гидротермальных растворах происходит перекристаллизация минералов. В данном случае эта перекристаллизация привела у увеличению содержания графита в рудах.
При увеличении на рис. 5.2.10 числа эталонных точек, этот график можно будет использовать для достаточно точной количественной оценки содержаний графита по коцентрации СОг в газово-жидких включениях.5.2.7. Оценка содержаний графита по изотопии углерода. _Выше указывалось (раздел 2.1, табл. 2.1.5, часть 1), что изотопный состав углерода графита является хорошим индикатором его генегической природы и закономерно связан с содержаниями графита в рудах. На рис. 5.2.11 эта закономерная зависимость для Алданских месторождений выражена графически. На данном графике видно, что в бедных рудах (сланцеватых и полосчатых), содержащих 1-5% графита, изотопный коэффициент q3 имеет значения 25-31%о; в средних рудах (линзовидно-полосчатых и графитовых кварцитах), содержащих 5-15% графита, значения этого коэффициента - 22-25 в наиболее богатых, массивных графитовых рудах, с содержаниями графита более 15%, значения изотопного коэффициента находятся в пределах 10-18%о Приведенные данные свидетельствуют о том, что в процессе образования и преобразования графита происходило его изотопное фракционирование. При этом, обогащение руд графитом сопровождалось, в целом, уменьшением величины изотопного коэффициента ф .5.3. Критерии оценки содержаний мусковита.
Экспрессное определение содержаний мусковита имеет большое практическое значение. Обычное определение содержания мусковита на поверхности осуществляется с применением трудоемкого и дорогостоящего метода валового опробования полотна разведочных канав. Для оценки содержаний мусковита на глубине единственный корректный способ заключается в валовом опробовании подземных горных выработок, так как по керну разведочных скважин невозможно определить содержания промышленного (крупнокристаллического) мусковита в связи с отсутствием надежной методики реконструкции размеров кристаллов по керну.
В связи с указанными трудностями в определении содержаний мусковита весьма актуальной задачей является разработка экспрессных методов оценки этих содержаний.Как показали исследования Б.И. Зорина, количественная оценка содержаний мусковита возможна с помощью термобарогеохимических методов (Зорин и др., 1980).
Как уже отмечалось, процессы собирательной перекристаллизации минералов в постмагматическом процессе происходили при низких температурах (им соответствуют температуры вскрытия газово-жидких включений ниже 300С). Интенсивность процессов собирательной перекристаллизации минералов определяется «углекислотной волной», проходящей в остывающих постмагматических растворах (Ройзенман, 1997). Индикатором процессов собирательной перекристаллизации мусковита (так же, как и других минералов) является ведшдша концентрации СОг в интервале температур 100 300. Так, концентрация С02 в бесслюдных пегматитах Мамско-ЧуНекого и Карело-Кольского районов при температуре анализа 100-300 равна 1.1-1.7 моль/кг Н20. В промышленных мусковитеносных телах с рядовыми содержаниями мусковита (20 кг/куб.м) концентрация ССЬ увеличивается до 4.2-5.8 моль/кг НгО. В богатых мусковитоносных телах (содержание мусковита 100 кг/куб.м) концентрация ССЬ еще более высокая - 11.9-13.1 моль/кг НгО (Ройзенман и др., 1978). Таким образом, концентрация С02 в богатых промышленных телах мусковитоносных пегматитов в 7.7-10.8 раза выше, чем в бесслюдных и в 2.3-2.8 раза выше, чем в телах с рядовыми промышленными содержаниями мусковита.
На рис. 5.3.1 приведен график прямой зависимости между содержаниями промышленного мусковита и концентрацией СОз в газово-жидких включениях.Аналогичные результаты получены при декрептометрическом анализе газово-жидких включений. Как видно из таблицы 5.3.1, отмечаегся прмая зависимость между содержаниями мусковита и величиной поискового декрепитационного коэффициента Кд: содержаниям мусковита 0-4% соответствуют значения Кд = 0-3%, содержаниям 5-7% - Кд = 18-20%, содержаниям 20-23% - Кд = 28-32%, содержаниям 30-40% - Кд = 45-55%.
Полученные с помощью газового и декрептометрического анализа соотношения с содержаниями крупнокристаллического мусковита могут быть использованы для приближенной оценки содержаний промышленного мусковита. После соответствующей детализации термобарогеохимические методы могут применяться для определения содержаний мусковита при геологоразведочных работах. Это особенно важно при оценке содержаний мусковита на глубине, так как других корректных способов оценки содержаний крупнокристаллических слюд (мусковита и флогопита) не существует (как показывает опыт, оценка содержаний крупных кристаллов слюды по данным кернового опробования нередко дает ошибку в 500-1000% (так, на участке Поисковом месторождения Надежного в Алданском районе содержания крупных кристаллов слюды по данным кернового опробования были оценены в 120 кг/куб.м, а фактически, по данным валового опробования подземных горных выработок, оказались равными 12 кг/куб., т.е. в 10 раз меньше).
