ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2014, том 56, № 2, с. 95-117
УДК 553.495:550.4:551.2:550.428
ВЛИЯНИЕ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ДЕФОРМАЦИЙ ПОРОД НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ ЗОНАЛЬНОСТЬ МЕТАСОМАТИТОВ В УРАНОНОСНЫХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ (НА ПРИМЕРЕ СТРЕЛЬЦОВСКОЙ КАЛЬДЕРЫ, ЗАБАЙКАЛЬЕ) © 2014 г. В. А. Петров, О. В. Андреева, В. В. Полуэктов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 20.06.2013 г.
На примере Стрельцовской кальдеры мезозойского возраста, вмещающей крупнейшее в России Стрельцовское урановорудное поле, рассмотрены причины и механизмы развития вертикальной зональности околорудных метасоматических изменений вмещающих пород. В пределах рудного поля широко распространены метасоматические породы с участием разнообразных слоистых силикатов, а также карбонатов, альбита, цеолитов. В восточном блоке кальдеры, где сосредоточены самые крупные месторождения урана, распространены гидрослюдистые метасоматиты, которые с глубиной сменяются березитами. Аргиллизиты типичны для западного блока, где они сменяются гидрослюдизитами и березитами только на значительных глубинах. При этом в нижней части разреза проявлены пострудные аргиллизиты, которые наложены на березитизированные породы. Показано, что формирование двух мотивов вертикальной метасоматической зональности обусловлено разным характером деформационных преобразований пород в западной и восточной частях кальдеры. Исследованы вариации важнейших петрофизических параметров вмещающих пород, включая плотность, эффективную пористость, скорости продольных и поперечных волн, значения динамических модулей Юнга и коэффициента Пуассона по данным ультразвукового прозвучивания образцов с различных глубин. Предполагается, что фактором, вызывающим фациальное разнообразие метасоматитов, могла послужить миграция границы перехода от упруго-хрупкого к упруго-пластичному поведению вещества на более глубокие горизонты в результате проявления новой фазы тектонотермального воздействия, сопровождавшегося увеличением скорости деформаций пород и/или внедрением новой порции разогретых флюидов. Временное опускание этой границы обусловливает увеличение глубины гидродинамически открытой зоны, связанной с поверхностью, что приводит к ускоренному проникновению на большие глубины холодных метеорных вод. Это вызывает понижение температур гидротерм и, как следствие, развитие более протяженных по вертикали ореолов аргиллизации, а также концентрирование богатой урановой минерализации глубже, чем в других участках кальдеры.
БО1: 10.7868/80016777014020051
ВВЕДЕНИЕ
Вулканические сооружения кальдерного типа представляют собой области широкого и интенсивного проявления гидротермальных процессов и разнообразного оруденения. В силу существования интенсивного теплового потока внутри этих построек все проявления вертикальной минеральной и метасоматической зональности должны быть выражены достаточно резко. Закономерности развития этой зональности изучались нами на примере крупнейшего в России уранового Стрельцовского рудного поля (СРП), приуроченного к сформированной в позднемезозойское время одноименной кальдере в Юго-Восточном Забайкалье. Исследование этой проблемы имеет практическое значение,
Адрес для переписки: О.В. Андреева. E-mail: akimolan@ig-em.ru
так как оно определяет перспективы увеличения запасов уже отрабатываемых месторождений. Стрель-цовская кальдера характеризуется весьма сложным внутренним строением, обусловленным как неоднократными проявлениями контрастного вулканизма, так и многочисленными разноамплитудны-ми разрывными нарушениями.
Наиболее благоприятными объектами для изучения вертикальной зональности являются мета-соматиты, залегающие в однородных или близких по составу породах, поскольку неоднородность вмещающих пород (а она характерна для осадоч-но-вулканогенного заполнения кальдеры) влияет на эволюцию потоков восходящих растворов и может вызывать изменение путей их миграции и физико-химических параметров. Именно поэтому основной предмет нашего исследования представляли относительно однородные кристалли-
ческие породы фундамента — гранитоиды и гра-нито-гнейсы.
Сложность изучения вертикальной метасомати-ческой зональности, как и вертикальной зональности рудоотложения, состоит в многофакторности причин ее возникновения, включая влияние градиентов температуры, кислотности, давления, окислительно-восстановительного потенциала, литологии пород. В этот ряд следует включить петрофизи-ческие свойства вмещающих пород и характер их напряженно-деформированного состояния. Изучение влияния этих факторов на формирование вертикальной метасоматической зональности составляет основную цель предлагаемой работы.
Ранее проведенные полевые изыскания и лабораторные исследования показали, что гранитоид-ные породы фундамента Стрельцовской кальдеры резко отличаются по основным структурно-петро-физическим параметрам и минералого-геохимиче-ским свойствам. Они также отличаются по интенсивности и характеру гидротермально-метасомати-ческих и деформационных преобразований, что во многом определяет масштабность и неоднородность проявления геодинамических и рудообразующих процессов. До настоящего времени сравнительного анализа структурно-петрофизических параметров, минералого-геохимических свойств и напряженно-деформированного состояния пород кристаллического фундамента западного и восточного блоков Стрельцовской кальдеры не проводилось.
Рассмотрение материалов по глубоким скважинам, расположенным в западной части рудного поля (район месторождения Аргунское), показывает, что в их разрезе отмечается резкая неоднородность гранитоидов по физическим и механическим свойствам, обусловленная полистадийностью метасоматических и динамомета-морфических преобразований. По комплексу петрофизических, минералогических и петрохи-мических параметров определена максимальная глубина рудо отложения, которая составляет здесь около 2500—3000 м от современной дневной поверхности.
Анализ материалов по горным выработкам месторождения Антей в восточной части рудного поля показывает наличие спада прочностных параметров пород с глубиной. Однако эти материалы необходимо оценить с точки зрения петрофи-зической неоднородности массива пород, определяющей его геомеханическое поведение в поле палеонапряжений—деформаций—температур.
Возможные причины проявления разных мотивов вертикальной метасоматической зональности и урановорудной минерализации в разных частях СРП ранее обсуждались с позиций так называемого клавишного строения кальдеры (Андреева, Головин, 1998). При этом предполагалось, что к востоку от Меридионального разлома в приподнятых
участках восточного блока кальдеры (месторождения Стрельцовской и Тулукуевской групп), где урановые руды локализованы в гидрослюдизитах, верхняя аргиллизитовая часть вертикальной зональности, если и существовала, то была, вероятно, уничтожена эрозией. К западу от Меридионального разлома в результате опускания по серии копланарных и диагональных нарушений мощность мезозойских эффузивов превышает 1.2 км, и здесь, в верхней части разреза, широко распространены аргиллизиты, мощности которых достигают первых сотен метров при подчиненном значении гидрослюдистых метасоматитов.
Однако клавишная модель не объясняет многие важные особенности развития метасоматитов и урановой минерализации рудного поля. Например, погруженные тектонические блоки, вмещающие ряд месторождений западной части кальдеры (Пятилетнее, Красный Камень и др.), соседствуют с явно приподнятым блоком, в котором сосредоточено крупное Аргунское месторождение. В то же время характер развития вертикальной метасоматической зональности для этого месторождения остается тем же самым, что и для других месторождений этой части кальдеры. Поэтому клавишная модель, вероятно, не всегда может рассматриваться в качестве универсальной для решения проблем рудообразования в вулканических постройках кальдерного типа. Нами была предпринята попытка с учетом блокового строения кальдеры обосновать различия проявлений вертикальной метасоматической зональности с точки зрения влияния на нее петрофизических свойств и деформационных преобразований вмещающих вулканитов и кристаллических пород основания. С этой целью проведены исследования керна ряда глубоких скважин (до глубин ~2600 м) и образцов из подземных горных выработок месторождений западного и восточного блоков кальдеры.
КРАТКИЙ ОБЗОР ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПО ПОРОДАМ ФУНДАМЕНТА
СТРЕЛЬЦОВСКОЙ КАЛЬДЕРЫ
Геологическая и петрографическая характеристика
Стрельцовская кальдера расположена в Юго-Восточном Забайкалье. В геологическом строении территории выделяются такие разновозрастные геоструктурные элементы, как купольные поднятия протерозойских и палеозойских пород фундамента и разделяющие их позднемезозойские впадины. Положение Стрельцовской кальдеры в региональных структурах определяется узлом пересечения разноориентированных зон глубинных разломов (фиг. 1). В ее геологическом строении участвуют
118°0'
50°0'
Фиг. 1. Положение Стрельцовской кальдеры в региональных геологических структурах Юго-Восточного Забайкалья. 1 — неоген-четвертичные осадки; 2 — раннемеловые осадочно-вулканогенные комплексы; 3 — дораннемеловые вулка-ногенно-осадочные комплексы; 4 — палеозойские интрузивные гранитные комплексы; 5 — архей-протерозойские и раннепалеозойские гранито-гнейсы и комплексы магматических пород; 6 — Стрельцовская кальдера, обрамленная установленными (а) и предполагаемыми (б) кальдерообразующими разломами; 7 — зоны региональных глубинных разломов (линеаментов).
породы двух структурных этажей (Ищукова и др., 2007).
Нижний структурный этаж сложен протерозойскими и раннепалеозойскими (?) метаморфическими породами и палеозойскими гранитоида-ми, длительное становление которых обусловило нарастающую консолидацию геологического блока и его воздымание в течение каледонского и варис-ского этапов развития структур. Эти комплексы пород явились средой для последующих преобразований в период позднемезозойской тектономагмати-
ческой акт
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.