СПОСОБ ПОИСКОВ СКРЫТОГО ОРУДЕНЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК G01V9/00 

Предлагаемый способ относится к области прогнозирования, поисков и оценки рудных и нерудных жильных или сходных с ними по форме рудных тел месторождений (золота, серебра, урана, вольфрама, олова, полиметаллов, пьезокварца, полудрагоценных и драгоценных камней).

Проблема прогнозирования скрытого оруденения перечисленных видов минерального сырья не утрачивает актуальности ввиду практически полного исчерпания легко открываемых с поверхности запасов. Одним из негативных факторов, препятствующих решению проблемы, является отсутствие универсальной модели структуры рудных полей месторождений.

Известен способ прогнозирования тектонической нарушенности угольных пластов [1] который используется для выявления наиболее ослабленных участков шахтных полей, соответствующих так называемым зонам содизъюнктивного растяжения. Способ базируется на структурно-геометрической модели дизъюнктива (разрыва со смещением пород) в форме эллипсоида, разделенного плоскостью сместителя на две равные части, каждая из которых состоит из двух неравных по объему зон содизъюнктивного растяжения и сжатия. В зоне растяжения парагенез (сообщество) нарушений представлен разрывами открытого типа трещины отрыва и сколовые (сбросы) с зиянием, способствующие "разуплотнению" объема, а в зоне сжатия развивается парагенез разрывов закрытого типа сколовых (взбросов) с перекрытием, что приводит к условному уплотнению первоначального объема деформируемых пород. В целом в объеме эллипсоида одноименные зоны располагаются перекрестно-симметрично, поскольку направления перемещения пород в разных крыльях дизъюнктива противоположны. Перемещение пород по плоскости сместителя происходит по направлению его короткой оси. Максимум амплитуды перемещения приурочен к центру эллипсоида, и ограничен эллипсоид изолинией нулевой амплитуды перемещения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ локального прогнозирования скрытого золото-серебряного оруденения на основе структурно-геометрического и люминесцентного анализов [2] В способе-прототипе структурно-геометрическая модель дизъюнктива, разработанная по материалам угольной геологии, использована в области рудной геологии для решения принципиально иной задачи прогнозирования оруденения. На площади известного месторождения или рудопроявления в коренных породах из естественных обнажений или в подземных горных выработках производится определение азимутов и углов падения трещин и разрывов и направления следов скольжения и нанесение их на круговую диаграмму. Направление главного, или магистрального рудоконтролирующего разлома (МРР) соответствует направлению наиболее часто встречающихся трещин и разрывов, которое всегда сопровождается сопряженными системами скола и отрыва. На круговой диаграмме по направлению следов скольжения на плоскости сместителя определяют тип нарушения сброс, сдвиг, взброс или промежуточные между ними. Если МРР представляет собой сдвиг, то обе оруденелые структурно-тектонические ловушки, соответствующие зонам содизъюнктивного растяжения, располагаются приблизительно на одном уровне и выглядят на плане ложносмещенными, так как разнесены на расстояние, соответствующее максимальной амплитуде перемещения. В сечении современного эрозионного среза одна из ловушек может быть перекрыта более молодыми отложениями. В экранирующих породах, как и в рудовмещающих, развиваются системы трещин, по которым отлагаются сопутствующие оруденению минералы; некоторые из них (кальцит, доломит, адуляр, альбит, флюорит) обладают способностью к люминесценции, образуют люминесцентные ореолы и соответствующие им люминометрические аномалии. В способе-прототипе последние определяются по фосфоресценции (послесвечению) под воздействием излучения ртутной кварцевой лампы. Наблюдения производятся через определенные интервалы по опорному профилю, пересекающему оба крыла МРР. Положительная люминометрическая аномалия служит признаком принадлежности к зоне растяжения и наличия под экраном рудных тел на глубине.

Способ-прототип относится к частному случаю скрытого оруденения, когда рудные тела древней зоны растяжения залегают под экраном мощностью до 200 м и верхняя граница этой зоны может быть определена уже по развитию экранирующих пород, состав которых отличается от состава пород рудовмещающей толщи. В общем случае одновозрастной толщи большой мощности и однородного литологического состава, например в черносланцевых толщах, прогнозирование скрытого оруденения затруднено неопределенностью положения зоны растяжения, глубина залегания которой не может быть определена по косвенным признакам. Вторым ограничением в способе-прототипе является то, что он относится к одному горизонтальному сечению МРР сдвигового типа, которое соответствует современному эрозионному срезу и является наиболее однозначным для интерпретации, поскольку на этот уровень выведены обе структурно-тектонические ловушки. Более сложными являются случаи, когда МРР представлен сбросом или взбросом, а также промежуточными типами, где ловушки располагаются на разных гипсометрических уровнях.

Ставится задача преодоления этих ограничений и прогнозирования скрытого оруденения на глубинах, определяемых размерами эллипсоида нарушенных МРР пород.

Для решения этой задачи в способе прогнозирования скрытого оруденения, включающем выявление МРР, выделение люминометрических аномалий на опорном профиле, пересекающем оба крыла МРР, и построение структурно-геометрической модели рудного поля с двумя структурно-тектоническими ловушками в сечении современного эрозионного среза, предлагается проходить опорный профиль вкрест простирания выявленного по данным структурно-геометрических измерений МРР в направлении вершины угла встречи сопряженных разрывных систем скола и отрыва, а положение МРР на местности определять по границе положительной и отрицательной люминометрических аномалий на этом профиле. По полученным данным о взаимном расположении зон содизъюнктивного растяжения и сжатия и о их мощности, определяемой по ширине соответствующих люминометрических аномалий, строят уточненную структурно-геометрическую модель рудного поля месторождения или рудопроявления и делают прогноз скрытого оруденения, локализованного в ниже расположенной из двух структурно-тектонических ловушек.

Установлено, что МРР служит непроницаемым барьером между двумя изолированными половинами месторождения. Вблизи него выклиниваются не только все рудные тела вместе с сопутствующими люминесцентными ореолами, но также и дайки магматических пород различного состава, как дорудного, так и пострудного возраста. Таким образом, характер распределения даек является дополнительным признаком при выделении и трассировании МРР. Кроме того, установлено, что отрицательная люминометрическая аномалия, выделяемая на опорном профиле рядом с положительной и соизмеримая с ней по протяженности, соответствует зоне сжатия и граница между люминометрическими аномалиями, приуроченными к разным зонам, соответствует положению МРР. Новые критерии в итоге дают возможность построить необходимую для структурно-геометрического прогнозирования объемную модель и определить характер размещения и контуры обеих структурно-тектонических ловушек. Модель должна быть представлена с точностью, позволяющей найти скрытую ловушку горными работами, поэтому большое значение приобретает и точная привязка МРР на местности.

На фиг. 1 изображено горизонтальное сечение (план) эллипсоидальной модели дизъюнктива сдвигового типа, где 1 нарушения сбросовой формы в зоне растяжения, 2 нарушения взбросовой формы в зоне сжатия, 3 полная амплитуда перемещения, 4 маркирующий слой. Модель универсальна и в вертикальном сечении (разрезе) может представлять два других типа сброс и взброс. На круговую диаграмму (фиг. 2) наносятся элементы залегания всех замеренных на исследуемой площади трещин, разрывов и рудных тел, а также даек в изолиниях интенсивности трещиноватости (5) с определением полюсов рудных тел разных этапов (6 и 7), осей напряжений разных этапов тектогенеза (8 и 10) и направления действия оси, обусловившей перемещение крыльев МРР по сместителю (9). На фиг. 3 и 4 в виде блок-диаграмм представлены объемные структурно-геометрические модели взброса (3) и сброса (4), где 11 след сместителя, 12 зоны растяжения, 13 маркирующие слои, 14 направление перемещения.

Для осуществления способа необходимо произвести следующие операции. На площади с признаками проявления рудной минерализации измеряют элементы залегания минерализованных и неминерализованных трещин и разрывов, а также направления следов скольжения по ним. По геологической карте или на местности измеряют элементы залегания даек различного состава и возраста. Обрабатывают полученные данные на круговой диаграмме с применением картографических сеток. Отбраковывают системы нормально секущих эндогенных трещин. Отбраковывают системы трещин, принадлежащие новейшим тектоническим нарушениям, смещающим рудные тела и пострудные дайки. На круговой диаграмме выделяют магистральное направление, соответствующее направлению наиболее часто встречающихся трещин и разрывов, и сопряженные с ним разрывные системы скола и отрыва. Корректируют положение МРР по признаку выклинивания у него дорудных и пострудных даек и рудных тел. На круговой диаграмме по направлению следов скольжения на плоскости сместителя определяют тип МРР сдвиг, сброс, взброс или промежуточные между ними. Выбирают направление опорного профиля вкрест простирания МРР в направлении вершины угла встречи сопряженных разрывных систем скола и отрыва. На профиле дополнительно измеряют элементы залегания трещин и разрывов и определяют интервалы с развитием парагенеза растяжения и парагенеза сжатия. Дополнительно через определенные интервалы определяют способность пород к фосфоресценции или отсутствие таковой с выделением соответствующих положительных или отрицательных люминометрических аномалий. Границы зон растяжения и сжатия устанавливают по смене парагенезов разрывов сбросовой и взбросовой форм и по смене знака люминометрических аномалий. Строят уточненную, конкретную, объемную структурно-геометрическую модель рудного поля с учетом найденного положения МРР на местности, его окончания по простиранию в обе стороны по цирковым формам рельефа (для сдвига) и перепаду рельефа в разных крыльях (для сброса и взброса), принимая мощность известной, выходящей на поверхность рудовмещающей зоны растяжения равной ширине положительной люминометрической аномалии в сечении нормальном МРР. По созданной модели определяют уровень эрозионного среза верхней структурно-тектонической ловушки, а также расположение и местонахождение второй, скрытой ловушки.

Рассмотрим возможность реализации способа на моделях, представленных на фиг. 1 и 3. Выявление МРР производится следующим образом. Сначала с помощью геологического компаса измеряют элементы залегания трещин и разрывов, а именно азимуты падения и углы падения, по известной методике (Любич Г.А. Мишин Н. И. Методы изучения трещиноватости с целью оценки горно-геологических условий отработки угольных пластов. Л. 1988, с. 10-13, 36-42). Измерению подлежат все возможные, в том числе плохо выраженные и малозаметные, трещины и разрывы, часто минерализованные и, как правило, наиболее древние. Самые четко выраженные и раскрытые системы трещин обычно имеют нетектоническое происхождение и принадлежат эндогенной трещиноватости, нормальной напластованию пород. Хорошо выраженными представляются также современные неотектонические трещины, секущие рудные тела и пострудные образования. При определении взаимоотношений рудных тел и даек следует иметь в виду, что, поскольку последние выполняют структуры отрыва, которые образуются как бы при раздвигании пространства, видимых смещений при этом не наблюдается. Затем результаты измерений наносят на картографическую сетку и строят круговую диаграмму (фиг. 2), на которой отдельными условными знаками и индексами обозначены линии простирания, плоскости, полюса и соответствующие им оси напряжений для всех объектов измерений. На приведенной в качестве примера на фиг. 2 круговой диаграмме, построенной по материалам уникального золото-серебряного месторождения Дукат, изображены изолинии интенсивности трещиноватости, полюса рудных тел I и II этапов и дайковых тел III этапа (индекс III^о на фиг. 2), а также соответствующие им оси напряжений. Дайки могут быть образованы и в ходе дорудных этапов, в этом случае им соответствуют индексы I и II, а рудному этапу III. Методика построения круговых диаграмм детально рассмотрена в учебном пособии (Мишин Н.И. Структурно-геометрический анализ разрывных нарушений с применением картографических сеток. Л. 1987, с. 42-46).

Если на плоскости разрыва наблюдаются следы скольжения, то измеряется угол наклона между линией простирания сместителя и направлением восстания следов скольжения (угол γ на фиг. 2), который в стереографической проекции на круговой диаграмме представлен отрезком дуги на плоскости сместителя от окружности до проекции оси σ23

Измерения угла γ на плоскости сместителя в отличие от общепринятой практики производятся не с помощью геологического компаса, а по транспортиру, что дает наиболее наглядное представление о типе нарушения еще до составления круговой диаграммы.

После нанесения на круговую диаграмму производится отбраковка систем нормально секущих эндогенных трещин, образующих ортогональную сеть из трех или более взаимоперпендикулярных направлений. Методика диагностики детально описана в вышеупомянутых учебных пособиях. Отбраковке подлежат также системы новейших трещин и разрывов, которые диагностируются по признаку смещения ими рудных тел и пострудных даек и наиболее четко выражены на аэро- и космоснимках исследуемой и оцениваемой площади. Среди оставшихся разрывных систем тектонического происхождения на круговой диаграмме выделяют предполагаемое, соответствующее направлению наиболее часто встречающихся трещин и разрывов, направление простирания МРР с системой скола и отрыва ( 1² и 1^о на фиг.2). Дополнительным критерием при выделении МРР и уточнении его положения на геологической карте и местности служит характер поведения (непересекаемость с МРР, выклинивание вблизи него) рудных тел разного состава, дорудных и пострудных даек.

Наиболее важной операцией для последующего прогнозирования является определение типа МРР по направлению следов скольжения на плоскости сместителя на круговой диаграмме (по расположению оси σ23

). На фиг. 2 проекция оси σ23 располагается на краю дуги плоскости сместителя, что соответствует сдвигу. При сбросе и взбросе проекция оси σ23 располагается по дуге сместителя ближе к центру диаграммы.

При отсутствии или затушевывании следов скольжения на плоскости сместителя дополнительную возможность определить принадлежность МРР тому или иному типу (сдвигу, сбросу, взбросу) представляет схема расположения зон растяжения и сжатия, отмаркированных положительной и отрицательной люминометрическими аномалиями. Для их выявления после определения направления МРР по данным измерения элементов залегания трещин, разрывов, рудных тел и даек выбирают определенное направление опорного профиля. Традиционным считается направление опорного профиля (как и разведочной сети) вкрест простирания рудного тела или рудной зоны, иногда дополнительно проходят профиль и по их простиранию. При переходе в другое крыло МРР опорный профиль проходит антиподную зону сжатия и представляет обе зоны (растяжения и сжатия) в косом сечении с искажением их мощности. С позиций структурно-геометрической модели рудного-поля корректно проведение опорного профиля вкрест простирания МРР (I-II на фиг. 3 и 4). Но чтобы обнаружить МРР и определить его положение на местности, нужно знать "вектор", т.е. в какую сторону к МРР идти по намеченному профилю. На это направление указывает вершина угла встречи сопряженных разрывных систем скола и отрыва (1² и 1^о на фиг. 2), определяемое на круговой диаграмме или непосредственно на местности.

При прохождении маршрута по опорному профилю вкрест простирания МРР дополнительно измеряются углы и азимуты падения трещин и разрывов и направление следов скольжения на плоскости сместителя. Данные измерений последовательно анализируются с выделением парагенезов трещин растяжения и сжатия. Однако выделение границ между этими парагенезами не может быть точным ввиду того, что точки измерений бывают достаточно разобщены и удалены друг от друга, поскольку должны быть представлены только коренными выходами пород, не подвергшимися смещению в силу экзогенных причин в современной обстановке (оползни, обрушения, свалы, осыпи, курумник). Более уверенно эту границу можно провести по смене знака люминометрических аномалий, поскольку способность породы к послесвечению (фосфоресценции) или отсутствие таковой является стабильной для определенной зоны характеристикой, которая сохраняется и в делювиальных обломках и даже в материале коры выветривания. Наблюдение эффекта фосфоресценции производится с помощью полевой люминесцентной аппаратуры (например, люминоскопа ЛСП-103 производства завода "Геологоразведка") непосредственно на местности или в полевой лаборатории на небольших сколках пород с площадкой чистого скола до 1 см². Наблюдения производятся в среднем через 20 м, но в зависимости от степени обнаженности пород отбор может быть произведен и через большие интервалы. При условии сохранности кристаллической решетки минерального материала, ответственного за фосфоресценцию (карбонаты кальция и магния, альбит, адуляр, флюорит) этот эффект может быть надежно зарегистрирован визуально. Природа фосфоресценции в карбонатах, которые присутствуют в метасоматической и жильной разновидностях, обусловлена присутствием структурной примеси углеводородов, а также примесями Mn²⁺ в присутствии ближе неопределенных элементов-соактиваторов.

Маркирование положительной люминометрической аномалией зоны содизъюнктивного растяжения и отсутствие ореола сопутствующей оруденению карбонатизации (т. е. отрицательная аномалия) в зоне сжатия дают новый критерий для определения их границы, соответствующей положению МРР. Зная это положение на местности, тип МРР и мощности зон по ширине аномалий, возможно воссоздать конкретную уточненную и объемную модель рудного поля с целью прогнозирования второй, скрытой в недрах половины месторождения и для отбраковки при поисках площадей, представляющих собой бесперспективные для локализации оруденения зоны содизъюнктивного сжатия.

Способ прогнозирования скрытого оруденения по структурно-геометрической модели рудного поля был апробирован на ряде объектов золотого и золото-серебряного оруденения на Дальнем Востоке и Северо-Востоке России. Так, на Бамском месторождении (Амурская область) была спрогнозирована скрытая, заболоченная часть, вторая половина месторождения в висячем крыле магистрального сдвига. На Наталкинском месторождении (Магаданская область) дан прогноз неизвестной глубокозалегающей половины месторождения в поднятом крыле магистрального сброса на глубине около 1 км. Таким образом, предлагаемый способ может дать положительный эффект не только при прогнозировании и поисках новых месторождений, но и при ревизионной оценке уже известных, что имеет первоочередное значение для районов с развитой инфраструктурой горно-добывающей промышленности, не требующих больших дополнительных капитальных вложений на освоение вновь открытых запасов.

Использование: для прогнозирования скрытого оруденения на основе построения эллипсоидальной структурно-геометрической модели рудного поля, содержащей две пары зон содизъюнктивного растяжения и сжатия, перекрестно-симметричных относительно плоскости сместителя магистрального рудоконтролирующего разлома (МРР), которая проходит вдоль длинной оси эллипсоида. Сущность изобретения: МРР и сопряженные с ним разрывные системы скола и отрыва выявляют на основе измерения элементов залегания минерализованных и неминерализованных трещин, разрывов и даек магматических пород. Тип МРР определяют на круговых диаграммах с учетом приуроченности положительных люминометрических аномалий, регистрируемых по способности к послесвечению околорудноизмененных пород, к зонам содизъюнктивного растяжения. Опорный профиль проходят вкрест простирания МРР в направлении к вершине угла встречи указанных систем, дополнительно измеряя элементы залегания трещин и разрывов и определяя способность пород к фосфоресценции. Выделяют положительные и отрицательные люминометрические аномалии. Строят уточненную объемную модель рудного поля с определением эрозионного среза выходящей на поверхность структурно-тектонической ловушки, соответствующей одной рудовмещающей зоне содизъюнктивного растяжения, а также расположения и глубины местонахождения второй, скрытой структурно-тектонической ловушки. 4 ил.

СПОСОБ ПОИСКОВ СКРЫТОГО ОРУДЕНЕНИЯ, включающий измерение элементов залегания трещин, разрывов, даек и направлений перемещений по ним на площади с признаками проявления рудной минерализации, построение по полученным данным круговых диаграмм трещиноватости с помощью картографических сеток со снятием фона неотектонической и эндогенной трещиноватости, определение по ним параметров магистрального разлома, проведение люминометрирования образцов вмещающих пород и суждение по полученным данным о наличии скрытого оруденения, отличающийся тем, что при определении параметров магистрального разлома уточняют его направление по выклиниванию примыкающих к нему даек и минерализованных трещин, а люминометрирование образцов проводят по профилю, расположенному вкрест простирания магистрального разлома в направлении вершины угла встречи сопряженных разрывных систем скола и отрыва, определенного по круговой диаграмме трещиноватости.