научная статья по теме ТЕКТОНОФИЗИКА ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО РУДООБРАЗОВАНИЯ: ПРИМЕР МОЛИБДЕН-УРАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АНТЕЙ, ЗАБАЙКАЛЬЕ Геология

Текст научной статьи на тему «ТЕКТОНОФИЗИКА ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО РУДООБРАЗОВАНИЯ: ПРИМЕР МОЛИБДЕН-УРАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АНТЕЙ, ЗАБАЙКАЛЬЕ»

УДК 553.2:551.243:551.24.03:552.08

ТЕКТОНОФИЗИКА ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО РУДООБРАЗОВАНИЯ: ПРИМЕР МОЛИБДЕН-УРАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АНТЕЙ, ЗАБАЙКАЛЬЕ © 2015 г. В. А. Петров*, Ю. Л. Ребецкий**, В. В. Полуэктов*, А. А. Бурмистров***

*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 **Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 123995, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Б. Грузинская, д. 10, стр. 1 ***МГУим. М.В. Ломоносова 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1 Поступила в редакцию 10.03.2015 г.

Месторождение Антей в Юго-Восточном Забайкалье — один из основных объектов добычи урана в России. Оно локализовано в позднепалеозойских гранитах фундамента Стрельцовской кальдеры и сформировалось в результате активизационных тектонотермальных процессов в позднем мезозое. Жильные и прожилково-вкрапленные молибден-урановые рудные тела месторождения контролируются зонами интенсивных гидротермально-метасоматических изменений, катаклаза, брекчиро-вания и повышенной трещиноватости пород, развитыми вдоль крутопадающих рудоподводящих и рудовмещающих разломов. Рудные тела расположены на глубине 400 м и прослежены скважинами до глубины 1300 м от дневной поверхности. Для определения условий рудолокализации применено сочетание структурно-геологических и петрофизических исследований с тектонофизическим численным моделированием влияния массовых (гравитационных) сил для чисто упругой и закритиче-ской упруго-пластичной стадий деформирования. Реконструкция эволюции изменения тектонического поля напряжений в массиве пород основана на результатах картирования морфогенетических особенностей разломно-трещинных систем и их кинематических характеристик, а также анализа пет-рографо-минералогических свойств пород и жильного выполнения. Установлено, что каркас разрывных нарушений месторождения формировался в течение четырех этапов тектогенеза, три из которых протекали в геологическом прошлом, а четвертый — современный. Для каждого этапа дана характеристика структуры поля напряжений и деформаций, кинематики разрывных нарушений и условий мине-ралообразования. На месторождении проявлены метасоматиты высокотемпературного типа (калишпа-титы-альбититы, образованные в позднем палеозое как первичные структурные элементы массива гра-нитоидов) и позднемезозойские низкотемпературные метасоматиты — дорудные (гидрослюдистые), рудосопровождающие (гематит, альбит, хлорит, кварц) и пострудные (каолинит-смектитовые). Для всех типов пород определены петрофизические параметры: плотность, эффективная пористость, скорости упругих продольных и поперечных волн в сухом и водонасыщенном состояниях. По данным ультразвукового прозвучивания рассчитаны значения динамических модулей Юнга, сдвига, объемного сжатия и коэффициента Пуассона. Установлено принципиальное отличие вмещающих гранитоидов, калишпа-титов-альбититов и гидрослюдизитов по петрофизическим параметрам. Полученные значения использованы при тектонофизическом моделировании деформаций массива пород на этапе рудообразования в позднем мезозое под влиянием силы тяжести. Численное моделирование показало, что наибольшие концентрации напряжений приурочены к узлам пересечения субмеридиональных рудоподводящих разрывов с субширотными телами калишпатитов-альбититов, выступавшими в роли "концентраторов" наведенных (внешних) напряжений. В этих структурных узлах локализованы рудные столбы, формирование которых связывается нами с механизмом "стягивания" потоков рудообразующих растворов в тру-бообразные (тубулярные) флюидопроводящие каналы на фоне ориентированного стресса. Под воздействием нагрузок, превышающих предел упругих деформаций, в калишпатитах-альбититах развивались катаклаз и брекчирование, которые обеспечили повышенную проницаемость пород и благоприятные условия для циркуляции минералообразующих растворов и рудообразования. Использование методов тектонофизического моделирования для реконструкции условий палеотектонической и палеофильтра-ционной обстановки гидротермального рудообразования позволяет уточнить оценку глубоких горизонтов и флангов месторождения на предмет выявления новых рудных скоплений.

БО1: 10.7868/80016777015040036

700 600 500 400 300 200 100 0

> (щ

1 z г

а б 3 V

о © а б 5 +

/аТ 7 )

7

8

9

10 11 12

13

14

0 50 100 м

1_i_i

© ©

Фиг. 1. Геологический разрез месторождения Антей (по Ищукова, 2007). 1 — фельзиты; 2 — трахидациты; 3 — туфы (а) и туфолавы (б) трахидацитов; 4 — базальты; 5 — конгломераты (а) и структурный элювий гранитов (б); 6 — гранитоиды; 7 — крутопадающие разломы (а) и пологие срывы (б); 8 — рудные зоны и отдельные тела. Над крутопадающими разломами 160 и 13 месторождения Антей расположены рудные тела Центрального участка месторождения Стрельцов-ское, локализованные в осадочно-вулканогенном чехле кальдеры. Слева показана шкала высот над уровнем моря, справа — положение в разрезе и номера горизонтов горных выработок. Фигурными скобками показаны основной (I) и дополнительные (II—IV) слои расчетной тектонофизической модели (пояснения даны в тексте).

ВВЕДЕНИЕ

Основная цель исследований — выяснение механизмов и закономерностей гидротермального рудо-образования в разломно-трещинных структурах при изменении напряженно-деформированного состояния (НДС) массива кристаллических пород на различных этапах тектогенеза. Такая формулировка цели опирается на базовое определение тек-тонофизики как учения о механизме развития деформационных структурных элементов земной коры с обширным кругом решаемых задач, включая

Адрес для переписки: В.А. Петров. E-mail: vlad@igem.ru

поиск, разведку и разработку месторождений полезных ископаемых (Гзовский, 1975).

В качестве примера выбрано молибден-урановое месторождение Антей (фиг. 1), подземная инфраструктура которого предоставляет все необходимые условия для прогнозных геомеханических изысканий, отвечающих по существу всему комплексу работ в функционирующей геодинамической лаборатории (Лаверов и др., 2008; Рассказов и др., 2012; Щукин и др., 2015).

Наряду с этим месторождение Антей является уникальным объектом для реконструкции текто-нофизических условий гидротермального рудооб-разования в геологическом прошлом на основе сочетания современных структурных, петрофизиче-ских и тектонофизических методов исследований, включая количественный расчет напряжений и деформаций. Развиваемый нами подход можно определить как палеотектонофизический анализ условий гидротермального рудообразования.

Тектоническое поле напряжений (ТПН), действующее в реальной геологической среде, всегда неоднородное, меняющееся как по величине действующих напряжений, так и по ориентировке осей главных нормальных напряжений. В зависимости от масштаба (детальности) исследований и применяемой методики выделяются поля разных рангов, связанные с действием различных факторов, составляющих определенную иерархию. Существуют прямые и обратные взаимосвязи между ТПН, деформацией пород и тектоническими движениями. Поэтому при описании структурных неоднородностей и анализе их деформаций необходимо конкретизировать ранг поля напряжений, в условиях и пространственно-временных рамках которого функционировала тектонодина-мическая система. Понятие "тектонодинамиче-ская система" было сформулировано П.Н. Николаевым (1992). Оно подразумевает сочетание напряжений, воздействующих на статистически однородную по петрофизическим свойствам среду, и деформационных механизмов этой среды, реализующихся в тектонических движениях. В результате формируется структурный парагенезис — набор устойчивых и упорядоченных ассоциаций генетически взаимосвязанных дизъюнктивных (хрупких) и пликативных (пластичных) дислокаций одного масштабного ранга, связанных между собой единством места и времени формирования в соответствующем по масштабу поле напряжений.

Особенности развития структурных парагене-зисов в тектонодинамических системах являются функцией петрофизических свойств и скорости деформирования геологического тела, которая обусловлена количеством энергии, выделяющейся при формировании разномасштабных структур разрушения и при динамометаморфизме в

единице объема породы за единицу времени (удельная мощность диссипации потенциальной энергии упругих деформаций). Это представление легло в основу деформационно-скоростной концепции образования рудоносных структур и их типизации применительно к месторождениям твердых полезных ископаемых (Старостин, 1994).

Исходя из цели исследований, формулируются следующие основные задачи (направления) изучения таких иерархически построенных тек-тонодинамических систем, как рудное месторождение:

детальное структурно-геологическое и петро-графо-минералогическое картирование пород в подземных горных выработках и керне скважин;

генетический анализ региональных и локальных тектонических полей напряжений;

выявление иерархии структурных элементов пород;

определение ведущих и второстепенных деформационных механизмов;

установление неоднородностей петрострук-турных, минерально-химических и петрофизиче-ских свойств пород;

определение характера изменения свойств пород при различных РТ-условиях, степени водона-сыщения и времени протекания деформационных процессов.

Каждое из перечисленных направлений содержит свой набор приемов полевых исследований и лабораторных экспериментов. К ним, в частности, относятся методы: геологического картирования и районирования, тектонофизического анализа полей напряжений, тектонических движений и деформаций (Гзовский, 1975; Гущенко, 1979; Angelier, 1984; Etchecopar, Mattauer, 1988; Сим, 1991), структурно-петрофизического (Старостин, 1979, 1988), микроструктурного (Лукин и др., 1965), петрографического и минералого-химиче-ского анализа, изучения морфологии и структуры порового пространства пород и др.

Принципиальное значение для моделирования рудных объектов и рудообразующих процессов имеет компьютерная обработка геолого-геофизических, минералого-петрографических, геохимических, структурно-петрофизических и других данных с использованием GIS и CAD-технологий (Петров и др., 2015). Это позволяет пров

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»