ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2009, том 51, № 1, с. 3-19
УДК 553.311
АНОМАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА: МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ, МЕТОДИКА ГЕОМЕТРИЗАЦИИ, ТИПОВЫЕ МОДЕЛИ, ПРОГНОЗ МАСШТАБНОСТИ ОРУДЕНЕНИЯ
© 2009 г. В. Г. Ворошилов
Томский политехнический университет 634050,Томск, пр. Ленина, 30 Поступила в редакцию 02.06.2008 г.
В статье изложены результаты исследования аномальных структур геохимических полей (АСГП), сопровождающих гидротермальные месторождения золота. Предложена модель формирования таких структур в процессе становления гидротермальных рудно-метасоматических систем. Критически проанализированы существующие методы выявления и геометризации АСГП. Предложена методика исследования структуры аномальных геохимических полей, опирающаяся на стандартизованные показатели, позволяющие минимизировать элемент субъективности при выявлении и геометризации аномальных структур. Разработана классификационная схема для характеристики зональности АСГП гидротермальных месторождений золота. Для исследованных геолого-промышленных типов золоторудных месторождений выявлены общие черты, обусловленные универсальным механизмом функционирования гидротермальных систем, и индивидуальные особенности, связанные с характером локализации и металлогенической специализацией оруденения конкретного типа. Разработана методика количественной характеристики параметров АСГП, включающая в себя геометризацию аномальных структур, расчет коэффициента упорядоченности, вычисление продуктивностей стандартизованных показателей зональности. Установлена зависимость между значениями этих параметров и масштабностью золотого оруденения. Выявлены закономерности изменения количественных параметров АСГП с глубиной, что позволяет использовать их для оценки уровня эрозионного среза рудоносных структур рангов рудных полей и месторождений.
ВВЕДЕНИЕ
Выявление скрытого оруденения становится сегодня главной задачей геохимических методов поисков. Для ее решения уже недостаточно традиционных методов, опирающихся на универсальность вертикальной геохимической зональности первичных ореолов рудных месторождений (Сафронов, 1959; Беус, Григорян, 1975; Григорян, 1987). Одним из путей совершенствования методов поисковой геохимии является структурный метод исследования аномальных геохимических полей, при котором эти поля рассматриваются как многоуровневые, иерархически построенные системы, в которых ору-денение занимает вполне определенную позицию (Григоров, 1988; Соколов, 1998; Гольдберг и др., 2002; Rowland, Sibson, 2004 и др.). Главной проблемой при использовании этого метода является корректная интерпретация внутреннего строения геохимического поля, учитывая пространственное совмещение аномальных структур различных иерархических уровней и существенный элемент субъективности при их геометризации.
Адрес для переписки: В.Г. Ворошилов. E-mail: voroshilov-vg@ign.tpu.ru
Значительное влияние на морфологию и состав аномальных структур геохимических полей оказывает механизм возникновения и функционирования рудообразующих гидротермальных систем. Моделирование этого процесса представлено в трудах ряда исследователей (Поспелов, 1973; Голубев, Шарапов, 1974; Богацкий, 1986; Helgeson, 1976; Карпов, 1981; Гричук, Борисов, 1983; Heinrich, 1990; Барсуков, Борисов, 1982; Вартанян, 2000 и др.). Достигнутые результаты позволяют обосновать модель формирования аномальных геохимических полей, связанных с гидротермальными рудообразующими системами, вариант которой предлагается в настоящей статье.
Количественная оценка коренного оруденения на основе геохимических данных традиционно опирается на прямой подсчет ресурсов металла на основе концентраций его в ореолах и потоках рассеяния (Инструкция ..., 1983; Соловов, 1985; Методические рекомендации ..., 1992 и др.). К сожалению, в отношении золота этот метод не всегда дает надежный результат. Исключительная неравномерность распределения золота в первичных ореолах, сложность его поведения при формировании вторичных ореолов и потоков рассеяния часто приводят к не-
однозначности оценки масштабов коренного оруде-нения по содержаниям в ореолах золота. В то же время гидротермальные месторождения золота всегда сопровождаются широким кругом элементов-спутников, формирующих комплексные по составу АСГП различного ранга. Количественно-морфологическая оценка этих структур дает достаточно объективную информацию о масштабах гидротермального процесса и может служить дополнительным критерием для корректировки ресурсов коренного золота и ранжирования перспективных площадей. В настоящее время вопросы количественной оценки АСГП в полной мере пока не решены, что обусловлено, прежде всего, неопределенностью критериев их оконтуривания. В статье существенное внимание уделено разработке методики геометризации и оценки параметров АСГП, опирающейся на объективные стандартизованные показатели. Созданный на такой основе банк АСГП может служить базой для проведения их типизации применительно к золоторудным месторождениям гидротермального генезиса и количественной оценки их продуктивности.
МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ АНОМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Аномальные структуры геохимических полей гидротермальных месторождений возникают и трансформируются в процессе становления гидротермальных рудно-метасоматических систем и проходят вместе с ними ряд этапов. Согласно теории самоорганизации иерархически построенных систем, их структурированность и контрастность возрастают с повышением степени неравновесности системы и уменьшения энтропии (Летников, 1992). Следовательно основные черты аномального геохимического поля формируются в периоды максимального привноса в систему энергии. После прекращения внешнего воздействия система стремится к состоянию термодинамического равновесия, что делает ее консервативной в отношении перераспределения химических элементов и способствует сохранению внутреннего строения аномальных геохимических полей.
Согласно нашим представлениям, зональность структур ранга рудных полей обусловлена дифференциацией высокотемпературных паро-газовых флюидов. В целом условия синхронного роста с глубиной давления и температуры обеспечивают жидкое состояние воды практически на всем интервале земной коры (Файф и др., 1981). Еще в большей степени подобное утверждение справедливо в отношении высокоминерализованных флюидов. Поэтому паро-газовые смеси могут возникать только на участках резкого возрастания температуры, или столь же резкого падения давления. Подобные обстановки характерны для контактовых ореолов
магматических тел и зон тектонических нарушений. Латеральная миграция паро-газовых флюидов обеспечивается их подпруживанием малопроницаемыми покрышками, в качестве которых могут выступать толщи пород с соответствующими физико-механическими параметрами, плоскости надвигов, подошвы остывающих магматических очагов и их надинтрузивные зоны. Эта миграция способствует формированию латеральной температурной зональности флюидов, на фоне которой впоследствии образуются гидротермальные системы месторождений.
Зональность рангов месторождений и рудных тел обусловлена эволюцией потоков конденсирующихся флюидов, прорывающихся в гидросферу по зонам повышенной проницаемости. В начальный период функционирования гидротермальной системы флюиды достаточно равномерно просачиваются по ослабленным зонам, формируя аномальные структуры простого строения с прямой температурной зональностью (фиг. 1A).
Самоорганизация гидротермальной системы, на фоне фокусирующего влияния разрывных нарушений (Мальковский, Пэк, 2002; Rowland, Sibson, 2004) и вовлечения в нее конвективных потоков более холодных вадозовых вод, приводит к разделению общей тепловой аномалии на систему конкурирующих конвективных ячеек. В итоге в наиболее проницаемой части структуры формируется центральная (ядерная) зона системы, а на флангах - зона периферических тепловых аномалий, отделенных от центра областью пониженных температур (фиг. 1B). Сходный результат обеспечивается и в случае волнового механизма образования зон тре-щиноватости (Богацкий, 1986), поэтому его участие здесь воспринимается нами как явление, благоприятствующее структурной упорядоченности гидротермальной системы.
Вдоль восходящих ветвей конвективной системы происходит соприкосновение ювенильных и местных флюидов и их постепенное смешивание с формированием вкрапленной рудной минерализации. При возникновении в центральной зоне открытой трещины, смешивание растворов дополняется их резким охлаждением, падением давления (вплоть до возникновения пародоминирующих зон), формированием кислотных метасомати-тов, а затем отложением жильной минерализации (фиг. 1C). В горизонтальном сечении такая система представлена несколькими температурными аномалиями, центральная из которых может иметь локальный температурный минимум, связанный с зоной разрежения, а фронтальные фиксируют центры второстепенных конвективных ячеек (фиг. 1D).
Очевидно, что зональность температурного поля решающим образом влияет на характер размещения гидротермальной минерализации и отражается в структуре аномального геохимического поля,
1
7Г
2
3
4
Фиг. 1. Модель температурной эволюции эндогенной термофлюидной системы.
1 - распределение температур в системе (интенсивность заливки прямо пропорциональна температуре); 2 - направления движения эндогенного флюида; 3 - пути конвективного течения местных растворов; 4 - области падения температуры и давления, в том числе паровые зоны; A, B, C - этапы эволюции гидротермальной системы (разрезы в вертикальной плоскости); D - горизонтальное сечение системы на финальном этапе рудоотложения.
где должна возникать центральная зона накопления концентрирующихся элементов и окружающие ее фронтальные аномалии, отделенные областью фоновых или даже пониженных концентраций. Еще одна особенность заключается в том, что, поскольку во внешних зонах конвективных ячеек циркулируют только местные растворы, элементный состав возникающих здесь аномалий практически не зависит от состава ювенильного флюида. Вынесенные из централ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.