Содержание к диссертации
Введение 5
1. ГЕОЛОГИЯ ОРОТУКАНСКОГО ПОДНЯТИЯ 10
1.1. Общие положения 10
1.2. Стратиграфия 13
1.3. Тектоника , 22
1.4. Интрузивные образования , 26
1.5. Полезные ископаемые31
1.6. Истор ия развития 33
1.7. Выводы 35
2. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ (3D) МНОГОБЛОКОВОЙ ПЛОТНОСТНОЙ МОДЕЛИ ЗЕМНОЙ КОРЫ 37
2.1. Блоково-слоистая модель структуры земной коры ,. 37
2.2. Первое приближение 40
2.3. Второе приближение , , 43
2.4. Третье приближение , 48
2.5. Использование программ ГИС для количественной интерпретации аномалий поля силы тяжести 53
2.6. Выводы , 57
3. ТРЕХМЕРНАЯ ГЕОЛОГО-ПЛОТНОСТНЛЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ ОРОТУКАНСКОГО (ПЛУТОВСКОГО) ПОДНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ГРАНИТОИДНЫХ ИНТРУЗИВОВ В НЕЙ 59
3.1. Петроплотностные характеристики магматических пород и осадочных пород верхоянского комплекса 59
3.2. Система модельных вертикальных разрезов 62
3.2.1. Меридиональный разрез Оротуканского поднятия в районе невскрытого процессами эрозии гранитоидного Приискательского массива... 62
3.2.2. Широтный разрез района Оротуканского поднятия 64
3.2.3. Разрез по условной оси Верхпеоротуканского и Сулухачанского массивов
3.2.4. Разрез по условной оси практически невскрытого процессами эрозии Паутовского массива , 67
3.2.5. Разрез по профилю МТЗ Герба-Сеймчан 68
3.3. Система модельных горизонтальных срезов земной коры. 72
3.3.1. Модельный плотиостпой срез на глубине 2 км 73
3.3.2. Модельный плотностной срез на глубине 6 км 74
3.3.3. Модельный плотностной срез на глубине 10 км 75
3.3.4. Модельный плотностной срез на глубине 20 км 76
3.4. Глубинная морфология гранитоидных массивов Оротуканского (Паутовского) поднятия и прилегающих структур 78
3.5. Положение гранитоидов в структуре земной коры Оротуканского поднятия 80
3.6. Рельеф кровли невскрытых плутонов ядра Оротуканского поднятия и локализация проявлений олово-редкометаллыюй минерализации 90
3.7. Выводы 93
4. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ РЛННЕМЕЗОЗОИСКИХ ГРАНИТОИДОВ ЯДРА ОРОТУКАНСКОГО ГОРСТА 95
4.1. Состояние проблемы количественной оценки тепловой эволюции магматических систем 95
4.2. Геодинамическая природа антиклинальной структуры ядра Оротуканского горста , 101
4.3. Теплофизическая модель процесса анатексиса и палингенеза древних гранитоидов 104
4.4. Применение полученного аналитического решения для оценки параметров процессов анатексиса и палингенеза 114
4.5. Оценка процесса анатексиса домезозойских гранитоидов ядра Оротуканского (Паутовского) горста 120
4.6. Выводы 136
Заключение , 138
Литература 140
Приложение 1. Файл с данными по элементарным ячейкам (результат интерпретации в третьем приближении) 148
Приложение 2, Диаграммы совпадения расчетной и наблюденной кривых силы тяжести для профилей 162
Приложение 3 169
Приложение 3.1. Параметры призм-столбцов после третьего приближения. 169
Приложение 3.2. Параметры узлов элементарных ячеек 173
Приложение 4. Сравнение наблюденной средней плотности горных пород по площади треугольников (банк В.М.Шарафутдинова) с рассчитанными модельными значениями 176
Приложение 5. Параметры элементарных ячеек и абсолютные значения плотности их слоев для построения вертикальных разрезов 189
Приложение 6. Фотографии элементов Шутовского плугона
Введение к работе
Необходимость изучения глубинного строения геологических структур обусловлена задачами глубинного прогноза, а также выявлением роли тех или иных геологических факторов в формировании этих структур. В связи с этим большой интерес вызывают локальные антиклинальные структуры, к которым, как правило, приурочены гранитоидные массивы и различные типы рудной минерализации. Такие исследования актуальны для Магаданской области и связаны, в частности, со смещением аспектов в сторону поисков рудных месторождений различных металлов. Кроме того, имеющийся большой объем гравиметрических материалов до настоящего времени использовался только в региональных работах и практически не применялся для исследования конкретных геологических структур. Большое значение также имеют полученные данные и для работ но проведению глубинного геофизического профиля 2ДВ Магадан - о. Врангеля.
Цель и основные задачи. Целью данной работы являлось построение трехмерной (3D) плотностной, а на ее основе геолого-геофизической модели структуры земной коры Оротукаиского (Паутовского) поднятия, представленной в виде системы модельных плотностных горизонтальных срезов и вертикальных разрезов.
Для осуществления поставленной цели решены следующие задачи:
1) усовершенствована методика построения трехмерной (3D) многоблоковой плотностной модели;
2) проведена количественная интерпретация аномалий поля силы тяжести в классе блоковых моделей источников аномалий и сопоставлены наблюденная и теоретическая карты поля силы тяжести;
3) построена система модельных плотностных горизонтальных срезов и вертикальных разрезов земной коры Оротукаиского (Паутовского) поднятия;
4) выявлены и уточнены контуры частично вскрытых и не вскрытых процессами эрозии гранитоидных плутонов на изучаемой территории;
5) проведена геологическая интерпретация плотностных разрезов и срезов;
6) построена теплофизическая модель оценки процессов анатсксиса и палингенеза граиитоидов ядра Оротукаиского (Паутовского) горста под влиянием тепла коп всктируїощсй вверх глубинной базитовой магмы как одного из вероятных вариантов возникновения горста;
7) разработана геолого-геофизическая модель интрузивно-купольной, потенциально рудоносной структуры Оротуканского (Паутовского) поднятия.
Научная новизна работы заключается в том, что в рамках единой методологии интерпретации гравиметрических данных в классе блоковых моделей источников впервые построена трехмерная плотностная и на ее основе гсолого-гсофизическая модель строения земной коры Оротуканского (Паутовского) поднятия, позволившая высказать предположение о его магматогенной природе и охарактеризовать морфологию плутонов, расположенных на его территории. Помимо этого, впервые была оценена роль рельефа кровли плутонов в локализации олово-редкометалльного оруденс-ния. Кроме этого, впервые оценены временные и пространственные параметры тепловой эволюции гранитоидов ядра Оротуканского (Паутовского) горста по модели, использующей механизм зонной плавки, показаны возможности применения модели для объяснения причин формирования ядра поднятия.
Практическое значение работы заключается в выявлении глубинного строения земной коры Оротуканского (Паутовского) поднятия, установлении и уточнении границ частично вскрытых и не вскрытых процессами эрозии гранитоидных массивов на территории рассматриваемого района. Эти данные могут быть использованы для прогноза новых редкометалльных месторождений, пространственно связанных с гранитоидными интрузивами.
В работе представлена усовершенствованная автором методика количественной интерпретации гравиметрических данных для большого количества тел. Усовершенствование связано с использованием возможностей программ ГИС, что сводит к минимуму случайные погрешности и практически ликвидирует систематические погрешности, связанные с измерениями на картах, производимыми ручным способом. Чтобы значительно сократить время, затрачиваемое на подготовку данных для проведения количественной интерпретации аномалий поля силы тяжести, а также построить плотностную модель с детальностью, равной детальности проведенной гравиметрической съемки, предложена автоматическая триангуляция площади с помощью программ ГИС. Предложенная методика количественной интерпретации аномалий поля силы тяжести может быть использована для изучения гранитоидных массивов различных районов.
Усовершенствованная методика построения трехмерной многоблоковой плотностной модели строения земной коры может быть использована в программе обучения студентов геологических и геофизических специальностей, как удобная для выполнения учебно-практических задач.
Данная методика в настоящее время применяется в работе лаборатории региональной геофизики СВКНИИ ДВО РАН. Результаты работы доложены Оротукаи-ской партии ФГУП «Магадангеология».
Защищаемые положения.
1. Результаты количественной интерпретации аномалий поля силы тяжести в классе блоковых моделей источников аномалий с применением программ ГИС могут быть использованы для построения трехмерной плотностной модели земной коры конкретной геологической структуры - Оротуканского (Паутовского) поднятия.
2. В глубинном строении Оротуканского (Паутовского) поднятия главную роль играют изометричные тела практически невскрытых Паутовского и Приискательского гранитоидных массивов, формирование которых определило его магматогенную природу. Расположенные на этой же площади гранитоидные массивы Всрхнеоротукан-ский, Сулухачапский и Солнечный представляют собой на глубине единый трещинный плутон, выполняющий зону крупного тектонического нарушения,
3. Согласно построенной плотностной и теплофизической моделям, минимальное время формирования поздиегорского - раннемелового расплавленного гранитоидного ядра Оротуканского поднятия могло составить от 0,14 млн лет при конвективном тепловом потоке 3,5 J$L, характерном для областей современного орогенеза, до 1,08 млн лет при конвективном тепловом потоке 0,42 J&L , характерном для длительно существующих магм.
Защищаемые положения обосновываются материалами следующих глав: первое - глава 2, второе - глава 3, третье - глава 4.
Фактический материал и личный вклад. Построение трехмерной плотностной модели структуры земной коры Оротуканского (Паутовского) поднятия осуществлено автором по материалам среднемасштабных гравиметрических данных в ре дукции Буге, и геологических карт масштаба 1:1 000 000, 1:500 000, 1:200 000, 1:50 000 (листы Р-56 XIII - XV, XIX - XXI). Исходным источником данных для работы послужила информация, полученная сотрудниками лаборатории региональной геофизики СВКНИИ ДВО РАН при количественной интерпретации в первом приближении системы геофизических профилей для района Оротуканского (Шутовского) поднятия, выполненная с использованием альбома билогарифмических палеток.
Геологическая интерпретация проведена автором путем анализа изданных и тиражированных геологических и тектонических карт различных лет издания, а также схем интрузивов, интрузивных комплексов и формаций Охотско-Колымского региона масштаба 1:2 500 000 [Огородов и др., 1999], Использованы многочисленные данные по геологии, петрофизике и геохронологии, а также банк петрофизических параметров горных пород Северо-Востока России, созданный в СВКНИИ (авторы В.М.Шарафутдинов и С.Б.Малииовский).
Автором проведена количественная интерпретация аномалий поля силы тяжести во втором и третьем приближениях с помощью программ геоинформациопных систем. Построена трехмерная плотностная модель земной коры Оротуканского (Паутовского) поднятия, представленная в виде системы взаимоувязанных модельных плотностиых горизонтальных срезов и вертикальных разрезов. Горизонтальные срезы выполнены на глубине 2, 6, 10 и 20 км. Вертикальные разрезы построены вдоль пяти направлений. Для проведения построений привлечены программы ГИС: Rainbow, Easy Trace, Arc View, Autodesk Map. Для вычислений использованы электронные таблицы Quattro Pro и EXEL.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и представлялись иа IX сессии СВО ВМО «Геологическое строение, магматизм и полезные ископаемые Северо-Востока Азии» (Магадан, февраль 1997 г.), Всероссийском совещании «Золотое оруденение и грапитоидпый магматизм Северной Пацифики» (Магадан, сентябрь 1997 г.), IV региональном петрографическом совещании по Северо-Востоку России (Магадан, апрель 2000 г.), XI сессии Северо-Восточного отделения ВМО «Региональная научно-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения IO.A. Билибина» (Магадан, май 2001 г.), региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток, май 2001 г.), региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток, декабрь 2002 г.), международном научном симпозиуме «Строение, геодинамика и металлогения Охотского региона и прилегающих частей Северо-Западной Тихоокеанской плиты» (Южно-Сахалинск, сентябрь 2002 г.), X научной конференции аспирантов, соискателей и молодых исследователей «Идеи, гипотезы, поиск...» (Магадан, март 2003 г.), научно-практической конференции «Университетский комплекс - стратегический фактор социально-экономического развития северного региона» (Магадан, май 2003 г.), Всероссийском совещании, посвященном 90-летию академика Н.А.Шило (XII годичное собрание Северо-Восточного отделения ВМО. Магадан, июнь 2003 г.), обсуждались на заседании кафедры геологии Северного международного университета и Ученом совете Северо-Восточного комплексного научно-исследовательского института.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, 3 работы находятся в печати.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, б приложений, 5 таблиц, 36 рисунков. Общий объем работы -196 страниц. Список литературы содержит 84 наименования.
Благодарности. Во время работы над диссертацией автор пользовался ценными консультациями и советами многих сотрудников СВКНИИ ДВО РАН, ФГУП «Магалангеология», Северного международного университета, за что выражает им искреннюю благодарность.
Признательна за консультации и конструктивные замечания академику РАН, д.г.-м.н. В.И. Гончарову, докторам наук: В.Ф. Белому, И.Н. Котляру, Б.М. Седову, В.Н, Смирнову, А.Д. Чехову, кандидатам наук: И.Б. Арыштасву, Е.С. Вильмовой, М.Л. Гельману, В.Л. Караваевой, И.Б. Караваеву, В.М. Кузнецову, Б.Ф. Палымскому, В.М. Шарафутдииову, А.Н. Якубовичу, а также А.П. Ганову, В.Н. Егорову, О.В. Сах-но, И.М. Хасанову.
Особую благодарность автор выражает своим научным руководителям: д.г.-м.н. Ю.Я. Вашилову и д.г.-м.н. П.А. Горячеву за ценные указания и помощь в течение всего времени работы над диссертацией.
