Закономерности формирования и локализации золоторудных месторождений Мурунтауского рудного поля

История добычи золота насчитывает свыше пяти тысячелетий. Потребности практики стимулировали зарождение и развитие поисково-разведочного дела. В основе поисков были эмпирически установленные определенные признаки, с некоторой вероятностью сопутствующие проявлениям и месторождениям золота. Из-за неясной природы рудообразования, отсутствия правдоподобных генетических моделей, признаки имели случайный характер. Эффективность поисков мало изменилась и в конце XX века, когда в распоряжении геолога оказались мощные электронно-вычислительные системы, глобальная информация в результате картирования планеты из космоса. Главное препятствие на пути совершенствования поиска осталось тем же отсутствие хорошей теории, описывающей главные черты рудообразования, источники рудоносных флюидов и факторы, контролирующие осаждение рудного компонента в данной структуре.

Созданию такой теории мешают весьма существенные обстоятельства, вытекающие из стратегии и структуры познания. Стремление до конца понять локальную проблему уводит корнями в такие глубины, в прямом и переносном смысле, затрагивает такие общие связи, что делает необходимым создание целостной динамической модели иерархии систем, связанных с данным геологическим процессом. В противоречии с этим лавинообразное накопление информации в геологии привело к распаду ее на отдельные почти не связанные блоки, потере целостной концепции развития, без которой невозможен прорыв на качественно новый уровень знания, необходимый для создания хорошей теории. Специфика методов и обьем информации в разных научных направлениях достигли такого предела, когда овладение ими одним человеком стало практически невозможным, возросла вероятность ошибок в интерпретации «фактов». Тем не менее прогресс в геологии необходим и возможен, но не на пути сбора бесконечно большого числа фактов, а на формировании модельно-познавательных блоков, выявлении определяющих связей между ними. Последнее в решающей степени зависит от использования законов смежных наук, позволяющего находить неизвестные величины (геологические параметры) решением системы соответствующего числа «уравнений». Такие параметры и являются отражением межблоковых связей, основы геологической науки будущего. Поиск геологических закономерностей, решение поставленных в настоящей работе задач относятся к методологии и «технологии» познания в системе человек-природа, представляют собой проблему первого рода.

Особую проблему и трудность (второго рода) представляет задача полноценной аргументации, степень доказательности и обоснованности защищаемых положений перед определенной аудиторией. Решение ее зависит как от методов изучения, так и субъективных факторов, связанных с психологией восприятия новых гипотез и закономерностей. В основу настоящего исследования, как его руководящий принцип, положен метод дедукции. Он сводится к построению модели наиболее общей системы (планеты, геосфер), выведению из нее логически непротиворечивых следствий применительно к частным системам (рудный район, месторождение), проверке соответствия их геологической реальности на изученных объектах, использовании" полученных критериев для решения задач прогнозирования, поисково-разведочного дела. Большая часть содержащихся в работе выводов и защищаемых положений получена в рамках дедуктивной формально-логической схемы. Последняя, однако, плохо воспринимается большинством геологов, воспитанных на индуктивном, эмпирическом в своей основе, подходе от частного факта к общему выводу. Это убедительно показало предварительное обсуждение работы в различных коллективах. Существенный недостаток индуктивного подхода в геологии связан с отсутствием в нем конечной цели исследования и, следовательно, путей, ведущих к ее достижению. Остается неопределенным даже сам выбор фактов для изучения. Тем не менее, с учетом решающего значения фактора восприятия, структура изложения полученных выводов принята «от частного к общему» .

С учетом изложенного, главное внимание в работе, основной обьем ее и четыре защищаемых положения посвящены месторождению Мурунтау. В основу диссертации положены личные наблюдения и исследования автора в течение свыше трех десятилетий на золоторудных и золото-сурьмяных месторождениях Южного Тянь-Шаня, к.

Енисейского Кряжа, в особенности на Мурунтауском рудном поле. Большой обьем информации по изучаемой проблеме получен из литературных данных в области геофизики, теоретической и экспериментальной петрологии, гидродинамики, астрофизики, минералогии, геохимии, сейсмологии, космохимии, морской геологии, термодинамики. Результатом синтеза и обобщения накопленных данных явился опыт создания модели рудообразования в системе внутренней геодинамики, определение условий формирования и развития гранитоидов и ассоциирующих с ними месторождений. Успех в решении поставленных задач в значительной степени достигнут благодаря тому, что автор располагал гигантской по обьему и ценности базой данных по Мурунтау и ряду других месторождений региона, мощной вычислительной техникой, опирался на помощь большой группы коллег-геологоразведчиков.

Работа выполнена в Центральном рудоуправлении Навоийского горнометаллургического комбината в содружестве с научно-исследовательскими и производственными организациями Республики Узбекистан, России: Кызылкумской ГРЭ (Г.В.Касавченко, В. М. Хейфец, А.К.Воронков), Даугызтауской ГРЭ (Ю.Н.Зверев, С.Н.Пак), МГРИ (Л.Г.Пальмова, П. А. Иванов, А. М. Прусаков, Г. Н.Пилипенко), ЦНИГРИ (Н.К.Курбанов, П. С. Ревякин, Д.Г.Ажгирей), ИМГРЭ (А.А.Кременецкий, Т.А.Ильина).ИГЕМ РАН (А.В.Канцель, С.Ф.Винокуров), ИГиГ АН РУзб. (И.Х. Хам-рабаев, П. В. Панкратьев, Х. Р. Рахматуллаев, В. П. Лощинин, М. М. Мансуров, С.К. Смирнова), ИМР (И.М.Голованов, Ю.И.Парамонов).Большой вклад в развитие модели внесли дискуссии со специалистами по затронутым вопросам. На всех этапах работы автор пользовался ценными советами и критическими замечаниями академика АН РУзб И. Х. Хамрабаева.

Успешному проведению работы способствовала помощь и содействие коллег из комбината и рудоуправления А. П. Мазуркевича, Н. В. Александрова, С. Б. Иноземцева, В. Н. Сытенкова, А. П. Беленко, Г. Н. Голищенко, Н. К. Напольского, В. Ф. Шадриной, Л. Н. Чупровой, Д. Х. Жогиной, С. В. Юсуповой и других. Всем им выражаю свою глубокую признательность. s.

Основные выводы Х. Рамберга относительно гравитационной неустойчивости и диапиризма, применительно к гранитоидам, основаны на предположении о первичном плутоническом происхождении гранитных тел. Причины, механизм и условия разуплотнения остались за границами работы (102), не ставятся и не обсуждаются. Принципиально важно, что метаморфогенно-мета-соматическая гранитизация сопровождается выносом и замещением ряда пет-рогенных элементов, приводит к изменению состава и плотности пород, по времени предшествует из о статическому всплыванию и порождает его.

Морфоструктурным аналогом «гранитной тектоники» (6) может служить зарождение и развитие соляных куполов. Залегание легких слоев (например, соли плотностью 2,1 г/см3) под тяжелыми (песчано-глинистые породы, р = 2,5 г/см3) приводит к конвективной неустойчивости. При искривлении поверхности раздела породы стремятся поменяться местами (инверсия плотностей).

В результате возмущения границы раздела образуются конвективные ячеи, где легкие породы поднимаются, а тяжелые опускаются вниз. В идеальном случае форма ячей в плане представлена правильными шестиугольниками (Бенара), либо комбинацией шестиугольников и треугольников. В вертикальном разрезе возмущения поверхности раздела образуют систему гармоник, длина волны имеет порядок мощности слоя. С другой стороны, скорости развития инверсии}йлотностей «определяются соотношением мощностей легкого и тяжелого слоев, разностью их плотностей, величинами эффективной вязкости и пределами ползучести» (128, с 81).

Всплывающий соляной купол (или гранитный диапир) создает постепенно возрастающие растягивающие напряжения в перекрывающих породах, в которых появляется система трещин типичного ортогонального вида (рис. 5.2). Различия в физико-механических, реологических свойствах и мощностях перекрывающих пород приводят к ускоренному росту одних куполов по сравнению с другими, деформированию или слиянию некоторых диапиров. Во многих случаях всплывание легких масс проявляется первоначальным образованием валов, на которых формируются купола. Типичная ячеистая структура соля.

14 3 — >

Рис. 5.1. Гранитные купола в ЗимбаБве (по А. Макгрегору, 1951). 1-гранитные купола, 2-сланцы, 3-отложения, перекрытие комплекс гранитов и сланцев.

Рис 5 2 Планы сетки разломов над осескмметричным (а) и вытянутым (б) куполами (по С. А.-Ушаков*). нокупольной тектоники хорошо проявлена на площади Прикаспийской впадины, между Бременом и Гамбургом в ФРГ.

Более детально информацию о солянокупольной тектонике можно получить в работах Соловьева Б. А. (116), Ушакова С. А. (128). Обсуждая экспериментальные и солянокупольные аналоги и тектонические эквиваленты инверсии плотностей после (или в результате) гранитизации, мы получаем следующие исходные условия.

Наиболее глубокие части области гранитизации в общем случае совпадают с зоной поступления ювенильного и трансмагматического гранитизирующих флюидов. Они (зоны) приурочены к периферическим разрывам рифтовых систем, областей прогибания, тыловым частям окраинных морей, тектоническим зонам внутриплатформенной активизации. Фильтрация флюидов и реакции замещения с рассолами метаморфического происхождения осуществляются по субгоризонтальному участку тектонического расслоения. Глубина его по данным (104), приведенным в главе 4.3, в период гранитизации составляет 1525 км.

Области разгрузки гидротерм, через субвертикальные разрывы на границах геоблоков, располагаются на противоположной стороне от зон поступления флюидов. Обычно они локализуются в области осевых миогеосинклиналей, центральных поднятий, краевых прогибах рифтовых систем. Схема фильтрации флюидов и гидротерм приведена на рис. 4.1.3.

Содержащие соединения кальция и магния гидротермы поступают в ближайшие мелководные морские бассейны лагуны и приводят к накоплению карбонатных толщ, синхронных с процессами гранитизации на глубине.

На заключительном этапе гранитизации, когда разница плотностей разуплотненного и перекрывающего «тяжелого» слоя, а также мощность и общая масса «легкого» слоя, достигают критической величины, создаются условия для изостатического всплывания и диапиризма. Всплывающие гранитоидные диапиры сминают и деформируют перекрывающую толщу, образуется характерная система разрывов, определенным образом ориентированных по отношению к диапиру. На этой стадии часть гидротерм и взаимодействующих флюидов перемещаются по разрывам в наддиапировое пространство. Содержащееся во флюиде железо (гидроокиси, закиси?) связывается на путях фильтрации кислородом метеорных вод до плохорастворимых окислов, а в горизонтах с повышенными концентрациями серы, — до нерастворимых сульфидов. Вблизи источника содержащих железо растворов (в структурном плане — диапира), из-за истощения ресурса серы, образуется преимущественно пирротин (преобладает над пиритом), а по мере удаления от источника, и преобладания ресурса серы над железом, образуется преимущественно пирит. Отсюда должно вытекать зональное размещение этих минералов, синхронных гранитизации, относительно диапира или контакта с батолитом. При связывании железа в окислы (магнетит, титаномагнетит) потоки гидротерм в породах будут оставлять магнитный след, выражаться положительными магнитными аномалиями, определенной морфологии и пространственного положения относительно гранитои-дов. Эти следствия, выводимые из гранитизации, могут иметь важное практическое значение для методического направления и технического осуществления поисковых работ.(В-43).

Последующее физическое и реологическое состояние гранитного диапира будет зависеть от степени проницаемости и объема поступления ювенильного флюида. При достаточно большом поступлении флюида (теплоносителя и понизителя температуры плавления) наступает локальное расплавление, формируется апобатолитовый магматический очаг. Дальнейшая физическая эволюция его описана в классических работах плутонической школы и здесь не обсуждается. Существенных различий в изостатическом всплывании жидкого и твердо-вязкого диапира не предполагается, кроме широкого развития даек в первом случае. Определенные отличия в структуре и металлогенических особенностях ассоциирующих с ними рудолроявлений обсуждаются ниже. Многочисленные данные (105) по сейсмическим исследованиям в современных эквивалентах геосинклиналей, на глубине потенциальной гранитизации (15−35км), свидетельствуют об отсутствии крупных соизмеримых с батолитами, расплавленных тел. Поэтому физическое состояние батолитов в период гранитизации вероятно подобно телу Сен-Венана, твердому, но обладающему некоторым пределом текучести, а снижение скоростей продольных волн на 10−20% связано с повышенной обводненностью, возможно и локальным расплавлением.

В зависимости от формы и характера поверхности разуплотненного слоя при изостатическом всплывании будут формироваться либо отдельные диапи-ры, место которых определяется некоторым гармоническим соотношением, либо валы и осложняющие их диапиры.

Вышеохарактеризованные геологические процессы, применительно к геоструктуре Кызылкумов Южного Тянь-Шаня, проявляются в следующем. Зона фильтрации ювенильного флюида, наибольшая глубина гранитизирован-ных тел совпадают с областью Нуратау-Ферганской системы разрывов, которая служит северо-восточной границей геосинклинального пояса. Глубины подошвы гранитоидного батолита здесь достигают 12−14км (восток Аристантау). Протяженность сложнопостроенного батолита по длине (меридиану) составляет около 160 км, по ширине — от 55 до 160 км. Средняя глубина кровли — около 3 км. Таким образом, разница между палеоглубинной кровли и современной (15км-3км) и определяет примерную среднюю величину подъема-всплывания гранитизированных пород, вертикальные перемещения такой амплитуды в период между 270−230 млн. лет, неизбежно сопровождались осушением геосинклинального бассейна, превращением его в складчатый пояс.

Сложное по форме тело гранитизированных пород в Центральных Кызылкумах, включающее обнаженные на поверхности Бокалинский, Алтынтауский, Чарыктинский, Ауминзатауский, Аристантауский и Казахтауский массивы, расчленено на четыре валоподобных структуры: Северо-Букантаускую, Ча-рыктинскую и Ауминза-Шариктинскую. Часть валов соединяются между собой (Букантауские), другие разобщены толщей метаморфических пород. Такая морфология гранитоидных тел возможно связана с формой зон, проницаемых для флюида, или с характером последующего перемещения вещества.(рис. 5.3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Содержание, форма и полнота изложения материала в настоящей работе обусловлены сложностью и многогранностью затронутых проблем. Эффективное решение главной задачи, выявления критериев для поиска месторождений, невозможно без оценки и создания рабочей модели внутренней геодинамики без понимания того, как устроена и как взаимодействует иерархия систем: планета, геосферы, отдельные геоструктуры. Этим обусловлена необходимость уделить много внимания общим геодинамическим проблемам и само название работы. Другая особенность исследования заключена в том, что многие нерешенные научные вопросы, и связанные с ними ключевые связи, располагаются на стыке разных научных направлений. Объединение их в целостную системную структуру представляло главную трудность, но сопровождалось, по мнению автора, определенными успехами. Защищаемые научные положения приводятся ниже.

1. Диференциация геосфер по функциональному отношению к потоку дегазации планеты определяет особенности развития, строения и пространственное положение крупных геоструктур в земной коре.

2. Движение и превращение воды — ключевой механизм геодинамики, связующее звено всех тектономагматических и рудоформирующих процессов.

3. Глубина образования месторождений определяется квантованными по глубине источниками рудных компонентов, а также различными типами рудо-вмещающих структур, зональных по вертикали вследствие зависимости от реологических и физико-механических свойств пород.

4. Уточненная на основе новых данных модель гранитизации, как часть системы гидромагматической конвекции в литосфере, позволяет принципиально по-новому решать вопросы выноса и отложения соединений железа, кальция, магнияобразования специфических для регионов месторождений с коро-выми источниками и сквозных ассоциаций подкоровых элементовмеханизма орогенеза, складчатости, закономерностей локализации месторождений.

5. Разработанная модель гранитизации с выводимыми из нее геологическими следствиями реализуется в изменениях гравитационного, магнитного и теплового полей, определенной морфологии гранитоидных тел, складчатых и разрывных структурах, изучение которых переводит на научно-детерминационную основу поиски определенного круга месторождений.

6. Предложенные физико-химические подходы позволяют успешно решать задачу определения факторов рудоотложения и обусловленных ими глубины распространения оруденения, морфоструктуры рудных зон, характера распределения рудных минералов, положения в пространстве рудоконтролирую-щих структур.

Сопутствующим результатом исследования основных задач явились установленные и наметившиеся закономерности, сформулированные в работе. Каждая из них заслуживает специального изучения.

Физический эксперимент П. Бенара, выявивший структуру кипящего слоя, применительно к жидкому внешнему ядру определяет геометрию потоков дегазации планеты.

Зоны растяжения и рифтогенеза в земной коре — производные изостатиче-ского подъема относительно легких масс на глубине.

Физической основой специфических условий переходного слоя являются экзотермические реакции перехода диффундирующих из ядра газов и паров воды, СОг.

Природа и наклон зон Вадати-Заварицкого-Беньофа определяются восходящим потоком гидромагматической конвекции, ротационными смещениями слоев и постепенным сокращением радиуса Земли в связи с уменьшением массы и уплотнением. Ускорение дегазации планеты в последние 150 млн. лет, океани-зация, погружение океанической перисферы, увеличение объема океанов и сокращение радиуса планеты причинно связаны и являются звеньями одного и того же процесса.

Феномен подъема и размыва платформ на протяжении 1,5 млрд. лет получил другое объяснение. Его амплитуда определяется главным образом опусканием океанических блоков, то-есть относительна.

Симметричный рельеф срединно-океанических хребтов может быть следствием только растяжения. Силы расталкивания в мобилистской концепции, из-за анизотропии среды, их величины и направления, создали бы совершенно другую картину морфологии хребтов.

Следствием гипотезы является выделение в теле планеты четырех активных зон: главного энергетического реактора на границе мантии и внешнего ядрапереходного слоя с накоплением термо-гравитационно-химической энергииастенослоя, как области накопления выплавок и газо-водных флюидовземной коры, области гипергенеза второго главного химического реактора.

Данные о высокой температуре подводных гидротерм (курильщиков) заставляют переоценить взгляды на постепенное охлаждение растворов и связанное с этим рудоотложение.

Доказанный практикой и геологической документацией факт наложенного характера золота в кварцевых жилах (и большинстве руд) побуждает изменить подходы к генезису месторождений, выдвигает на передний план роль сорбирования Аи с далекоидущими научными и практическими последствиями.

В форме, размерах и положении «интрузивных» тел заключена важная информация о характере внедрения, происхождении пород и векторах напряжений в земной коре.

К известному противоречию гранитно-плутонической концепции (проблема пространства) добавлены еще четыре: непропорциональная представительность среди изверженных пород, специфическая форма, резкая изменчивость состава по батолитам, регионам и эпохам на фоне удивительного постоянства составов истинно плутонических основных магм, «кальциевый парадокс». Это существенно усиливает аргументацию гипотезы метаморфогенно-метасома-тической гранитизации.

Объемы гранитоидных массивов и темпы гранитизации пропорциональны объему и глубине залегания базальтового очага-астенолита, масштабу дегазации-дегидратации.

Источник, состав и направление миграции элементов определяются сопоставлением составов исходных и преобразованных пород.

На примере образования и метаморфизма «черносланцевых» рудных формаций показана возможность промежуточного накопления больших масс рудных компонентов и вторичного формирования гидрогенных месторождений.

Нетипичные механизмы и факторы, охарактеризованные на трех примерах рудоотложения, указывает на многообразие форм концентрации в зоне гипер-генеза и широкие возможности ремобилизации, концентрирования при метаморфизме и гранитизации.

Установленный большой масштаб выноса и переотложения золота в зоне окисления позволяет выделять новые морфологические и вещественные типы руд, определяет направление их поисков.

Идея естественных рудных формаций как связи источника и механизма концентрирования заключает в себе большие познавательные и прогностические возможности.

Изложенная в работе аргументация позволяет перевести на системную основу прогнозирование и поиск месторождений ассоциирующих с гранитоидами, вносит определенный вклад в развитие теории рудообразования, в методику и практику поисково-разведочного дела. Привлекательность излагаемой гипотезы заключается в возможности устанавливать причинно-следственные отношения обширного круга геологических явлений, происходивших в разные эпохи, на больших пространствах крупных мегаструктурувязывать в единое целое процессы осадконакопления, метаморфизма, гранитизации, формирования гидротермальных рудных флюидов, складчатости, рудообразования. Потенциальные возможности ее далеко не исчерпываются приведенными критериями. Автор надеется, что работа заинтересует специалистов и будет полезной. Дело за проверкой установленных закономерностей в условиях других регионов и практическом использовании.

Образцов А.И.

Зам.главного геолога Центрального рудоуправления, нгмк кандидат геол.мин.наук.