Составление и уточнение структурно-геологической карты рудного поля
Структурно-геологическая карта рудного поля или месторождения вместе с вертикальными геологическими разрезами к ней является важнейшим документом. Она входит в материалы по подсчету запасов, утверждаемые ГКЗ. Дальнейшая разведка и исследования, в том числе проведение многочисленных буровых скважин и горных выработок с их геологической документацией, дают геологу обильный фактический материал по уточнению и дополнению структурно-геологической карты и дальнейшей ее детализации.
В основу структурно-геологической карты ее составителем обычно положены определенные представления о пространственном положении рудных тел (установленных и предполагаемых), морфологическом их типе и о генезисе месторождения. Как правило, дальнейшая разведка проводимая на руднике, подтверждает эти идеи, уточняет и развивает их. Детальное изучение такой карты позволяет правильно направлять поиски скрытых рудных тел. Однако в отдельных случаях разведка, проводимая на руднике, не подтверждает первоначальных представлений о структуре рудного поля и морфологии рудных тел. Это приводит к необходимости заново производить подсчет запасов.
Дополнением, иногда обязательным,к структурно-геологической карте рудного поля являются геофизические карты в том же масштабе, а также данные магнитной, гравитационной и геохимической (металлометрической) съемок.
В этих общих положениях невозможно охватить специфические особенности составления структурно-геологических карт рудных полей всех полезных ископаемых. Поэтому ниже приведены более конкретные рекомендации для составления структурно-геологических карт главнейших генетических типов рудных месторождений.
Изучение структуры рудных полей магматических и контактово-метасоматических месторождений
Рудное поле месторождения магматического типа определяется размерами и формой магматической камеры, заполненной основными интрузивными породами. Типичным примером могут быть магматические медно-никелевые месторождения Кольского полуострова в массивах габбро-норитов. Наиболее благоприятным структурным условием для проявления оруденения служит пологое погружение лежачего бока интрузии к ее центру. В силу гравитационной дифференциации магмы базальный слой интрузии представлен габбро-поритамиили габбро-диабазами с вкрапленностью сульфидов (пентдандит, пирротин, халькопирит). Донные залежи массивных преимущественно вкрапленных сульфидных руд имеют форму пологопадающего пласта весьма значительных размеров. Менее развиты в том же интрузиве висячие залежи.
Многие рудные месторождения этого типа залегают в небольших узких и длинных телах гипербазитов, расположенных согласно вдоль крупного тектонического разлома в более древних гнейсовых толщах. Гипербазитовые тела превращены в серпентиниты; лежачий бок их представлен вкрапленными и частично брекчиевидными сульфидными рудами.
Сильная дифференциация интрузивных пород привела к явлениям псевдостратификации. При атом рудный пласт определенного состава мощностью 0,5—1,0 м нередко прослеживается на несколько километров по простиранию и на сотни метров по падению к центру интрузива. Таковы, например, месторождения редких металлов, залегающие в стратифицированных массивах щелочных горных пород.
Структура рудных полей контактово-метасоматических месторождений железа и меди в основном определяется положением в пространстве контактовой поверхности между массивом активного интрузива (диориты, сиениты) и толщей замещаемых метасоматшческим путем горных пород, обычно известняков. Среднее простирание этой контактовой поверхности довольно четко устанавливается при детальном геологическом картировании и определяется положением полосы скарновых пород. Однако разведочные работы нередко вскрывают особенно по падению, очень сложную форму контактовой поверхности. Крупные блоки известняков разделены породами диоритовой магмы и на нижней поверхности этих известняковых блоков часто встречается оруденение.
Важное значение для правильного представления о структуре рудного ноля имеет выявление соотношения в пространстве контактовой поверхности с элементами залегания первичного напластования известняков (или туфогенных сланцев). Если контактовая поверхность пересекает плоскости напластования замещаемых пород, то от этой контактовой поверхности вдоль наиболее легко замещаемых пластов могут быть образованы пластообразные тела скарнов с подчиненными им рудными залежами.
Изучение структуры рудных полей гидротермальных жильных и метасоматических месторождений
Наиболее продуктивные жильные месторождения золота приурочены к небольшим куполам гранодиоритов, а также к дайкам гранит-порфиров, залегающих в более древних породах основного состава (змеевиках, порфиритах и их туфах). Наиболее благоприятными условиями для золотого оруденения можно считать купола гранодиоритов, слабо вскрытые эрозией Площадь таких куполов на детальной геологической нарте иногда не превышает 0,25 км2. Такая степень эрозии отвечает акробатолитовой стадии размыва интрузива по схеме Эммонса. Нередко купол гранодиоритов бывает насыщен многочисленными и богатыми золотом кварце-сульфидными жилами.
Типичным примером может служить геологическая структура Джетыгаринского золоторудного месторождения в Севере-Вападном Казак-стане (рис. 2 и 3). Слабо вскрытый купол гранодиоритов прорывает более древние серпентиниды, которые служат непроницаемой кровлей для рудных шил. В гранодиоритах вблизи контактовой поверхности купола развиты мощные полого падающие рудные жилы, под которыми залегает свита крутопадающих параллельных жил с простиранием, нормальным к длинной оси купола. В более размытых куполах крутопадающие рудные жилы обычно развиты по периферии куполов параллельно поверхности контакта с вмещающими породами.
Если купол гранодиоритов залегает согласно в свите крутопадающих сланцев с пологим погружением осей складчатости, то наиболее благоприятным полем для золотого оруденения является участок сланцевой толщи над пологим погружением кровли гранодиоритов. На таком участке нередко развита сеть даек гранитпорфиров, согласных и секущих вмещающие сланцы. В дайках часто развиты поперечные кварц-сульфидные жилы типа Березовского золоторудного месторождения на Урале.
Многие золоторудные месторождения тесно связаны с минерализованными зонами смятия. Такие зоны протяжением десятки и даже первые сотни километров расположены вдоль глубоких линейных разломов, которые служили каналами для проникновения гидротермальных золотоносных растворов. Узкие зоны наиболее смятых пород нередко превращены в милониты с рассеянной в них полосатой вкрапленностью золотоносных сульфидов и многочисленными мелкими прожилками кварца. Разведка участков с повышенным содержанием золота нередко вскрывает на некоторой глубине от дневной поверхности согласно залегающие дайки и купола диоритов (рис. 4). Наряду с заполнением трещин в условиях смятых пород или сланцев широкое развитие приобретает метасоматоз. Поэтому руды типа зон смятия по внешнему виду без опробования трудно отличить от вмещающих пустых пород.
Изучение структуры рудных полей штокверковых месторождений
Для всех штокверковых месторождений характерна приуроченность их к интенсивно дислоцированным участкам земной коры. Многие месторождения расположены в сводовых частях крупных антиклиналей и в местах пересечения крупных разломов с зонами смятия. Второй их особенностью является тесная связь с кислыми интрузивными породами (грано-диорит-порфирами, моицонит-порфирами). При атом месторождений размещены в эндоконтакте интрузии, иногда они полностью занимают пикальные части малых интрузий. Гидротермальные изменения вмещающих пород в основном выражены в окварцевавии и серицитизации.
Формирование штокверков путем выполнения многочисленных мелких трещин минеральным веществом определяет наиболее развитую про-жилковатую текстуру руд; роль метасоматоза относительно невелика. На один погонный метр разведочной выработки в штокверках на одних участках приходится 10—15 прожилков, на других — более сотни тонких прожилков, но встречаются участки длиной в десятки метров с отсутствием прожилков.
Огромное значение при изучении структур штокверков имеет анализ трещиноватости минерализованных пород. Статистической обработкой сотен и тысяч замеров трещин с составлением круговых диаграмм можно достоверно выявить преобладающее направление рудных прожилков. Сеть разведочных выработок задают вкрест этому главному направлению.
Площадь выхода минерализованных пород колеблется в пределах от 0,1 до 1,0 км2. Глубину оруденения в начале предварительной разведки можно принимать равной среднему диаметру выхода штокверкового рудного тела.
Большое влияние на прогнозную оценку штокверка имеет глубина древней коры выветривания и мощность перекрывающих месторождение пород. Минерализованные породы в коре выветривания имеют значительно меньшую крепость, что удешевляет добычу открытыми горными работами. С другой стороны, сильное окисление может привести к обесцениванию выветрелых руд (например, в молибденоносных штокверках). При перекрытии штокверка новыми образованиями первостепенное значение имеет коэффициент вскрыши.
Изучение структуры рудных полей, связанных с древней корой выветривания
Наиболее богатый опыт изучения морфологии и тектоники рудных тел и структуры рудных полей месторождений полезных ископаемых, -связанных с древней корой выветривания, накоплен по уральским месторождениям силикатных никелевых руд.
Первичными никеленосными породами здесь являются ультрабазиты. Главным носителем никеля служит оливин, в котором содержание никеля находится в пределах от 0,1 до 0,27%. [2]. Рассеянные в ультрабазитах сульфиды (пирротин, пентландит, миллерит) как первоисточник никеля занимают подчиненное значение.
Массивы ультрабазитов и образовавшихся по ним серпентинитов в структурно-тектоническом отношении не однородны. В этих массивах нередко развиты зоны дробления и смятия, дайки и жилы диоритов и габбро-пегматитов. Наконец, процесс серпентинизации ультрабазитов связан с широким развитием трещиноватости в змеевиках. Вся эта первичная тектоника (прототектоннка) в змеевиковых массивах имеет решающее значение яри разведке и геометризации рудных тел.
Наложение мощной древней коры выветривания на змеевиковые массивы в зависимости от первичной тектоники последних обусловливает образование двух главных морфологических типов кор: кора площадного залегания и кора линейного залегания. Нижняя поверхность коры чрезвычайно неправильная и сложная. Наиболее глубокие карманы коры следуют контактам змеевиков с другими породами, особенно с известняками, а также зонам дробления и смятия. Известны случаи, когда глубина таких карманов превышает 200 м. Карманы коры выклиниваются вниз в виде Пальцев. Иногда буровые скважины, заданные вкрест такого кармана, выйдя из зоны выветривания в плотные породы, снова пересекают интервалы выветрелых пород, чередующиеся с плотными породами.
Рудные поля в контакте змеевиков и известняков вследствие процессов кар сто образования нередко разбиты сбросами с оседанием отдельных блоков. Отрицательный микрорельеф местности иногда приводит к перекрытию значительной части рудного ноля новейшими отложениями и торфяными болотами. В таких условиях существенную помощь при детальном геологическом картировании могут оказать геофизические работы (магнитная и гравитационная съемки).
Сеть вертикальных скважин предварительной и детальной разведки дает обширную информацию, на основе которой следует составлять планы и разрезы с широким использованием метода изолиний (изогипсы подземного рельефа плотных пород, изолинии мощности выветрелых пород, изолинии мощности рудных тел, изолинии содержания никеля в рудных телах и т. п.).
Изучение структуры рудных полей месторождений осадочного генезиса
Характерной особенностью месторождений осадочного генезиса является пластовая форма залегания рудных тел. Пласт занимает определенный стратиграфический горизонт во вмещающей его слоистой толще. Мощность пласта практически является величиной постоянной и ничтожной по сравнению с размерами его поверхности. Наконец, пласт испытывает те же нарушения залегания (складчатые и разрывные), что и вмещающая его слоистая толща. Такими же свойствами отличаются метаморфизованные месторождения, образовавшиеся в результате регионального метаморфизма обычных осадочных месторождений.
Детальный стратиграфический разрез продуктивной толщи является обязательным дополнением к структурно-геологической карте рудного ноля. На этом разрезе кроме положения рудного пласта необходимо выделить два-три маркирующих опорных горизонта, расположенных и выше и ниже рудного пласта. Встреча этих опорных горизонтов буровыми скважинами и горными выработками облегчает ориентировку по вскрытию рудного пласта разведочными работами.
Составление геолого-структурной карты рудного поля при горизонтальном или наклонном залегании продуктивной толщи без каких-либо ее нарушений не представляет затруднений. Главное внимание здесь следует уделять выявлению новых параллельных рудных пластов, залегающих ниже промышленного пласта в пределах продуктивно© толщи.
В пределах продуктивного пласта рудные тела могут быть расположены отдельными пятнами, участками, выявление которых требует детализации разведочной сети. При этом продуктивный пласт по литологическому составу внешне слабо отличается от вмещающих пород. Таковы, например, свинцово-цинковые пластовые залежи в толще известняков. Для выявления продуктивного горизонта здесь необходимо пользоваться дополнительными признаками, например, повышенным содержанием кремнезема (метод нерастворимых осадков) или некоторых микроэлементов, устанавливаемых спектральным анализом при геохимическом опробования карбонатных пород. Детальная разведка может установить участки с местными нарушениями рудного пласта, вызванными межформационным размывом, внедрением изверженных пород, карстовыми явлениями. На периферии рудных тел возможно их расщепление.
При наличии складчатых и разрывных нарушений продуктивного пласта единственно правильным методом построения структурно-геологических карт является геометризация с помощью изо гипс (подземных горизонта л ей). В условиях регионального метаморфизма интенсивно смятые-рудные пласты могут образовывать пережимы и местные утолщения вдоль-осей складок, переходящие в залежи неправильной формы.
Среди осадочных пород, смятых в складки и разбитых сбросами, могут быть и эпигенетические рудные залежи, имеющие форму пластов. Однако1 в этом случае рудные залежи тесно приурочены к разломам и куполам брахиантиклинальных складок.
Составление геоморфологической карты россыпных месторождений
На размещение промышленных россыпей платины, золота, алмазов В других ценных минералов влияют три основных фактора:
- 1) положение коренных месторождений ценных компонентов;
- 2) геоморфологические условия образования россыпей;
- 3) условия сохранности россыпных месторождений [3].
Расстояние перемещения ценных минералов от их коренных месторождений до промышленных россыпей может определяться несколькими километрами, а иногда и первыми десятками километров. Кроме того, россыпь может образоваться за счет размыва промежуточных коллекторов. Поэтому при геоморфологическом анализе россыпей необходимо изучение геологической и геоморфологической карт обширного района в масштабе 1:25000, 1:50000 или 1:100000.
Промышленные россыпи золота во многих районах образуются за счет размыва минерализованных зон смятия с наложенной на них глубокой линейной корой их выветривания. При этом в данном районе может и но быть золоторудных месторождений промышленного значения. Золотое оруденение часто бывает рассеянным в толще золотоносных пород. Широкое развитие мощной древней коры выветривания является важной И определяющей предпосылкой для образования россыпей. Линейная кора выветривания вдоль минерализованной зоны с гипергенным золотым оруденением служит важнейшей россыпеобразующей формацией. Немалое влияние на условия образования россыпей оказывает также и неотектоника. Минерализованные зоны в блоках поднятия подвергаются интенсивной эрозии, и золото из пояса гипергенного обогащения выветровых выходов поступает в рядом расположенные депрессии (блоки опускания).