Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
На правах рукописи
УСТИНОВ Виктор Николаевич
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПОИСКИ ПОГРЕБЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛМАЗОВ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИЗУЧЕНИЯ ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ
Специальность 25.00.11 - геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009
Работа выполнена в акционерной компании АЛРОСА (ЗАО)
Официальные оппоненты:
доктор геолого-минералогических наук, профессор, член-корреспондент РАН Н.П. Похиленко (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск) доктор геолого-минералогических наук, профессор В.К. Гаранин (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва) доктор геолого-минералогических наук С.А. Граханов (ОАО Нижне-Ленское, г. Якутск)
Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им. И.С. Грамберга (ФГУП ВНИИОкеангеология), г. Санкт-Петербург
Защита состоится л17 декабря 2009 г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СанктПетербургского государственного горного института имени Г.В. Плеханова (техническом университете).
Автореферат разослан л ноября 2009 г.
УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета, канд. геол.-мин. наук И.Г. Кирьякова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Большая часть всех алмазов России (92%) добывается из среднепалеозойских кимберлитов Сибирской и ВосточноЕвропейской платформ. Все известные коренные месторождения (трубки Зарница, Мир, Удачная и другие), экспонированные на дневную поверхность в мезозое и кайнозое, были выявлены в течение 1954-1956 гг. С тех пор, несмотря на значительные объемы геологоразведочных работ, все открытия связаны только с погребенными кимберлитовыми телами (трубки Интернациональная, Юбилейная, Ботуобинская, Нюрбинская, группа трубок Золотицкого поля и другие). Поиски коренных и россыпных месторождений алмазов проводятся в России преимущественно на глубинах 50-100 и более метров. Высокие перспективы выявления погребенных месторождений имеются на Африкано-Аравийской (Африканской) платформе, однако работы по их обнаружению проводятся в ограниченном объеме, что частично объясняется отсутствием методических разработок по изучению древних перекрывающих алмазоносных толщ.
Вопросы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, в пределах которых тела кимберлитовых и родственных пород (далее кимберлитов) и россыпи алмазов погребены под толщами осадочных пород различной мощности, являются наиболее сложными. Возможности геофизических, шлихо-минералогических, геохимических и других методов, используемых при проведении геологоразведочных работ на открытых территориях, в подобных обстановках в значительной степени ограничены. Поэтому разработка методических подходов прогнозирования и поисков погребенных месторождений на основе анализа посткимберлитовых терригенных толщ, которые содержат продукты разрушения коренных источников алмазов и выступают в качестве промежуточных между кимберлитами и современными россыпями коллекторов алмазов, создает принципиально новые возможности.
Коллекторы - это алмазоносные отложения, характеризующиеся определенными литолого-стратиграфическими, минералогическими, палеогеоморфологическими, фациально-динамическими, морфогенетическими и другими признаками обстановок эволюционного развития коренных источников и россыпей. Поэтому терригенный промежуточный коллектор является важнейшим объектом исследования при проведении геологоразведочных работ на закрытых территориях. Прогнозирование и поиски погребенных месторождений на основе изучения осадочных толщ обычно происходят по заключенным в них ореолам рассеяния индикаторных минералов кимберлитов (ИМК): пиропу, пикроильмениту, хромшпинелиду, хромдиопсиду, алмазу и другим, которые занимают закономерное положение в разрезах отложений и заключены в определенных фациальных, динамических типах пород и формах палеорельефа. Ореолы характеризуются повышенными содержаниями ИМК относительно фоновых и нередко включают промышленные россыпи алмазов. Вся совокупность кимберлитовых минералов в коллекторах образует шлейфы или ареалы рассеяния.
Вопросами всесторонних исследований древних (дочетвертичных) терригенных коллекторов занимались многие исследователи: А.С. Алексеев, И.И. Антипин, В.П. Афанасьев, Е.И. Борис, В.В. Вержак, Ю.К. Голубев, С.А. Граханов, В.В. Жуков, Н.Н. Зинчук, Н.П. Ильюхина, И.Г. Коробков, В.А. Ларченко, М.И. Лелюх, М.В. Михайлов, М.И. Плотникова, В.Т. Подвысоцкий, А.В. Поляков, О.Г. Салтыков, В.В. Третяченко, Т.А. Черная, В.И. Шаталов, Ю.М. Эринчек, Ю.Т. Яныгин и другие. Однако, до сих пор существуют проблемы, с которыми сталкиваются геологи-поисковики при изучении алмазоносных толщ. Среди главных следует выделить использование ограниченных методических приемов их изучения и отсутствие разработанных признаков проявления кимберлитовых полей, испытавших различную эволюцию до погребения, в древних терригенных коллекторах алмазов. Решение этих вопросов позволит прогнозировать эпохи россыпеобразования, реконструировать палеорельеф на время формирования ореолов рассеяния, оценивать дальность транспортировки ИМК от источников, проводить районирование перспективных площадей по соотношению эндогенных и экзогенных месторождений, что в конечном итоге приведет к значительному повышению эффективности геологоразведочных работ.
Среднепалеозойские кимберлитовые тела Мало-Ботуобинского, Далдыно-Алакитского и Зимнебережного промышленных районов, располагающиеся на склонах Тунгусской и Мезенской синеклиз, погребены под толщами преимущественно верхнепалеозойских алмазоносных отложений, которые после своего формирования претерпели значительные трансформации под воздействием, в основном, тектонических, магматических и денудационных процессов (рис. 1). Детальное изучение образований позднего палеозоя с целью восстановления условий их формирования позволяет решать широкий круг научных и практических задач, направленных на обнаружение новых месторождений. Такие исследования крайне актуальны для совершенствования методики прогнозирования и поисков коренных источников и россыпей алмазов по древним терригенным коллекторам на закрытых территориях в различных регионах Мира.
Цель работы - совершенствование методики прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях на основе комплексного изучения древних терригенных коллекторов.
Основные задачи исследований.
1. Установление закономерностей циклического формирования позднепалеозойских ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов на Рис. 1. Строение разрезов позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Сибирской (а - Мало-Ботуобинский, б - Далдыно-Алакитский районы) и Восточно-Европейской (в - Зимнебережный район) платформ.
1-2 - верхнепалеозойские терригенные отложения (буквенные и цифровые обозначения соответствуют пачкам, циклитам II порядка): 1 - конгломераты, гравелиты, песчаники, реже алевролиты - нижние циклиты пачек, 2 - алевролиты и аргиллиты, реже песчаники - верхние циклиты пачек; 3 - верхнепалеозойские карбонатные от ложения; 4-5 - триасовые породы: 4 - туфы, 5 - долериты; 6 - песчано-гравийные породы юры; 7 - четвертичные отложения; 8 - породы кимберлитовмещающего цоколя, цифрам соответствуют номера пачек (аЦнижнепалеозойские, бЦ верхнепротерозойские); 9 - среднепалеозойские кимберлитовые тела; 10 - ореолы рассеяния ИМК; 11 - разрывные нарушения; 12 - скважины колонкового бурения.
основе детальных литолого-стратиграфических, минералогических и других методов расчленения разрезов осадочных толщ.
2. Реконструкция и палеогеоморфологический анализ позднепалеозойского рельефа.
3. Выяснение фациально-динамических особенностей формирования позд- непалеозойских коллекторов и обоснование оптимального комплекса мето- дов фациально-динамического анализа.
4. Типизация ореолов рассеяния ИМК по морфогенетическим признакам.
5. Выявление закономерностей эволюции погребенного среднепалеозойского кимберлитового поля в позднем палеозое на основе анализа условий формирования терригенных коллекторов алмазов.
6. Разработка прогнозно-поисковых моделей проявления погребенных кимберлитовых полей в терригенных коллекторах.
7. Совершенствование методики прогнозирования и поисков погребенных месторождений алмазов на закрытых территориях древних платформ на основе результатов изучения позднепалеозойских коллекторов, дополненных исследованиями разновозрастных образований фанерозоя.
Защищаемые положения.
1. Формирование позднепалеозойских ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов обусловлено этапами синхронных проявлений глобальных эвстатических изменений уровня Мирового океана (регрессивных или трансгрессивных) и однонаправленных региональных тектонических движений, что дает возможность выявлять эпохи россыпеобразования и целенаправленно проводить поиски месторождений алмазов.
2. Анализ палеогеоморфологических и фациально-динамических особенностей позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ позволяет выделить среди погребенных ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов континентальной и бассейновой групп три основных морфогенетических типа:
делювиальные ореолы конусов выноса, аллювиальные в верховьях палеодолин и пляжевые на локальных палеовозвышеностях, сформированные в малоактивных и активных динамических обстановках.
3. Позднепалеозойские ореолы рассеяния индикаторных минералов кимберлитов Сибирской и Восточно-Европейской платформ образованы на незначительном удалении от размываемых промежуточных коллекторов или кимберлитовых тел в условиях ближнего или умеренного переноса; ореолы континентальной группы сохраняют прямую пространственную связь с источниками, а бассейновой являются оторванными от них.
4. На закрытых территориях древних платформ выделено три прогнознопоисковых типа проявления кимберлитовых полей в терригенных коллекторах: слабо срезанные поля с локальным шлейфом рассеяния индикаторных минералов кимберлитов, умеренно срезанные поля с площадным шлейфом рассеяния и сильно срезанные поля с региональным шлейфом рассеяния, которые различаются перспективами коренной и россыпной алмазоносности.
Научная новизна и практическая значимость.
1. Впервые проведено обобщение материалов и сравнительный анализ особенностей строения и условий формирования позднепалеозойских коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ.
2. Выявлено сходное строение разрезов позднепалеозойских коллекторов Мало-Ботуобинского, Далдыно-Алакитского и Зимнебережного алмазоносных районов, выражающееся закономерным чередованием циклитов I порядка, сложенных бассейновыми и континентальными образованиями.
3. На основе палеогеоморфологического анализа реконструированного рельефа склонов Тунгусской и Мезенской синеклиз установлены основные черты его строения и эволюции, проведена оценка позднепалеозойского денудационного среза среднепалеозойских кимберлитовых тел.
4. Показано, что позднепалеозойские ореолы рассеяния ИМК приурочены к динамически активным (аллювиальные русловые фации малых рек и пляжевые фации) и малоактивным (делювиальные фации) типам отложений.
Пассивные динамические обстановки статических сред осадконакопления неблагоприятны для формирования ореолов рассеяния.
5. Предложена модель эволюции погребенного среднепалеозойского кимберлитового поля в позднем палеозое.
6. С использованием комплекса литолого-стратиграфических, минералогических, палеогеоморфологических, фациально-динамических и морфогенетических критериев выделены и охарактеризованы три прогнознопоисковых типа проявления погребенных кимберлитовых полей в терригенных коллекторах, которые могут быть эффективно использованы в комплексе геологоразведочных работ в пределах закрытых территорий древних платформ.
7. Выполнено районирование перспективных закрытых территорий Восточно-Европейской, Сибирской и Африканской платформ по прогнознопоисковым типам проявления кимберлитовых полей в древних терригенных коллекторах алмазов.
8. Предложен метод прогнозирования эпох россыпеобразования, основан ный на анализе региональных и глобальных тектонических и эвстатических факторов.
9. Впервые на основе проведенного комплексного изучения разновозрастных терригенных толщ на склонах синеклиз Конго и Калахари сделана прогнозная оценка россыпной и коренной алмазоносности районов Центральной и Юго-Западной Африки.
Фактический материал. Работа основывается на результатах двадцатипятилетних исследований автора в различных алмазоносных районах крупнейших провинций: Сибирской, Восточно-Европейской и Африканской.
Первые данные по позднепалеозойским терригенным коллекторам МалоБотуобинского района были получены в 1981 г. В течение 1986-1993 в составе отдела алмазов ВСЕГЕИ автор являлся ответственным исполнителем ряда тем по прогнозной оценке алмазоносности Далдыно-Алакитского, Моркокинского и Мало-Ботуобинского районов. Результаты работ по условиям формирования позднепалеозойских коллекторов были частично использованы при написании и защите кандидатской диссертации в 1992 г. В 1993-2001 автор принимал участие в поисках, разведке и разработке месторождений алмазов в Гвинее, Сьерра-Леоне, Гане, Центральноафриканской республике и других странах. За это время был собран обширный материал по особенностям строения и условиям формирования протерозойских и фанерозойских терригенных коллекторов и россыпей алмазов Африканской провинции. С 2002 года и по настоящее время в составе Научноисследовательского геологоразведочного предприятия АК АЛРОСА под руководством автора проводятся прогнозно-поисковые работы на перспективных территориях Восточно-Европейской и Африканской платформ.
Разрезы терригенных коллекторов изучены по обнажениям, карьерам, скважинам и шурфам. Проведено детальное литолого-фациальное исследование разрезов по керну более чем 1000 скважин. В лабораториях ВСЕГЕИ выполнен 19-фракционный гранулометрический анализ (900 проб), рентгено-структурный анализ глин (500 проб), анализ минерального состава легкой и тяжелой фракции песчаных разностей (350 проб), палеогидрохимические анализы состава легкорастворимых солей и поглощенного глинистыми минералами комплекса элементов по 250 пробам. Собранная обширная коллекция палеонтологических остатков изучалась специалистами Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов, СПГГИ (ТУ), ВСЕГЕИ и ВНИГРИ. Наряду с материалами, собранными автором работы, использованы материалы отдела алмазов ВСЕГЕИ, АК АЛРОСА, компаний COCAMINES (ЦАР), KRUGER BRENT (Швейцария), геологических служб Центральноафриканской Республики, Намибии и ЮАР.
Апробация результатов исследований и публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 15 отчетах, в 11 из которых автор являлся ответственным исполнителем, опубликованы более чем в статьях, в том числе 9 из перечня ВАК, и монографии Позднепалеозойские терригенные коллекторы алмазов восточного борта Тунгусской синеклизы.
По теме диссертации сделаны доклады на различных совещаниях и конференциях: л100 лет государственной геологической службы Сибири (Иркутск, 1988), IV конференции по геологии и геофизике Восточной Сибири (Иркутск, 1990), юбилейных чтениях памяти М.М. Одинцова Геология промежуточных коллекторов алмазов (Иркутск, 1991), Международном Конгрессе Пермская система Земного шара (Пермь, 1991), конференции Геология и геофизика Восточной Сибири. Современные методы в геологических исследованиях (Иркутск, 1992), совещании общества геологов Африки Africa Mineral Forum (Conakry, Guinea, 2000), ежегодных совещаниях по проблемам геологии и поисков месторождений алмазов на СевероЗападе РФ в г. Архангельске (2002-2008 гг.), научной конференции к 100- летию кафедры геологии и разведки месторождений полезных ископаемых СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова (Санкт-Петербург, 2003), региональной научно-практической конференции Актуальные проблемы геологической отрасли АК АЛРОСА и научно-практическое обеспечение их решений (Мирный, 2003), конференциях Fennoscandian Exploration and Mining (Rovaniemi, Finland, 2003, 2007), совещании Annual Meeting of Prospectors and Developers Association of Canada (PDAC) (Toronto, Canada, 2005), III Международной научно-практической конференции Природные и техногенные россыпи. Проблемы. Решения (Судак, Украина, 2006), научнопрактической конференции Проблемы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, научное и методикотехнологическое обеспечение их решений (Мирный, 2008), IX Международной Кимберлитовой конференции (Frankfurt, Germany, 2008).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения и заключения, изложенных на 332 страницах машинописного текста. Работа сопровождается 95 рисунками, 10 таблицами, списком использованной литературы, включающим 306 наименований.
В главе 1 рассматривается история изучения разновозрастных терригенных коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ, намечаются актуальные проблемы, требующие решения для повышения эффективности геологоразведочных работ на закрытых территориях. Предлагается оптимальный комплекс методов изучения древних коллекторов при прогнозировании и поисках погребенных месторождений. В главах 2-показаны возможности их использования на примере алмазоносных отложений позднего палеозоя. Глава 2 посвящена изучению литологостратиграфических особенностей и минерального состава позднепалеозойских коллекторов. В главе 3 анализируются палеогеоморфологические и фациально-динамические условия их формирования. В главе 4 проводится морфогенетический анализ ореолов рассеяния ИМК различного ранга и на его основе предлагается модель эволюции погребенного кимберлитового поля в позднем палеозое. Глава 5 показывает возможности комплексного использования литолого-стратиграфических, минералогических, палеогеоморфологических, фациально-динамических и морфогенетических критериев оценки древних терригенных коллекторов при прогнозировании и поисках месторождений алмазов на перспективных закрытых территориях Восточно-Европейской, Сибирской и Африканской платформ.
Благодарности. Во время проведения исследований и написания диссертации различные вопросы алмазной геологии и смежных областей обсуждались с ведущими учеными и геологами-поисковиками: В.П. Афанасьевым, И.И. Антипиным, В.В. Вержаком, А.В. Герасимчуком, Ю.К. Голубевым, Н.И. Горевым, В.В. Жуковым, П.А. Игнатовым, А.Х. Кагармановым, В.И Коптилем, И.Г. Коробковым, Е.Е. Лазько, В.А. Ларченко, М.И. Лелюхом, Л.П. Лобковой, Л.И. Лукьяновой, Ю.Б. Мариным, В.А. Милашевым, Г.В. Минченко, М.В. Михайловым, С.И. Митюхиным, Н.Г. Патык-Кара, В.Т. Подвысоцким, О.Г. Салтыковым, Ю.П. Селиверстовым, В.П. Серовым, В.Ф. Симоненко, К.Б. Смитом, А.В. Толстовым, В.И. Шаталовым, С.Б. Шишловым, Ю.М. Эринчеком, Ю.Т. Яныгиным.
За постоянную поддержку особенно признателен автор коллегам по совместной работе в Компании АЛРОСА А.В. Герасимчуку, С.И. Митюхину, М.Н. Гарату, а также всем сотрудникам отдела оценки продуктивности новых территорий в г. Санкт-Петербурге. Большой вклад в оформление материалов диссертации внесли Н.В. Антонова и И.С. Галушкина.
Научные консультации постоянно проводились с академиком АН РС (Я), профессором Н.Н. Зинчуком, который оказал неоценимую помощь на всех этапах работы.
Всем друзьям и коллегам автор выражает искреннюю благодарность.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ Первое защищаемое положение. Формирование позднепалеозойских ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов обусловлено этапами синхронных проявлений глобальных эвстатических изменений уровня Мирового океана (регрессивных или трансгрессивных) и однонаправленных региональных тектонических движений, что дает возможность выявлять эпохи россыпеобразования и целенаправленно проводить поиски месторождений алмазов.
Отнесение осадочных толщ к коллекторам алмазов устанавливается на основании результатов опробования и последующего минералогического анализа концентратов проб. Диагностика и исследование алмазов и других высокобарических минералов, содержащихся в терригенных образованиях, основываются на широко применяемых методах, разработанных В.П. Афанасьевым, В.И. Вагановым, В.К. Гараниным, Дж. Доусоном, И.П. Илупиным, В.И. Коптилем, Г.П. Кудрявцевой, Р. Митчеллом, Ю.Л. Орловым, С.М. Саблуковым, В.С. Соболевым, Н.В. Соболевым, Ч.Е. Фипке, А.Д. Харькивым и другими специалистами.
итолого-стратиграфические исследования коллекторов алмазов являются первым этапом изучения осадочных толщ, который предусматривает детальное расчленение разрезов, привязанных к региональным стратиграфическим шкалам, с использованием литологических, палеонтологических и геофизических (гамма-каротаж и каротаж магнитной восприимчивости) методов, корреляцию одновозрастных уровней на площади, прослеживание маркирующих слоев для палеогеоморфологических реконструкций и выделение циклитов, сформированных в континентальных или бассейновых обстановках. В результате, с учетом данных шлихового опробования устанавливается литолого-стратиграфическая позиция ореолов рассеяния, отражающая этапы денудации источников кимберлитовых минералов, которые являются также потенциальными эпохами россыпеобразования.
В качестве самой мелкой прослеживаемой по площади литологостратиграфической единицы выделяется циклит I порядка (пакет), представляющий постепенно утоньшающуюся вверх по разрезу совокупность слоев общей мощностью 5-15 м. Чаще всего его нижняя часть сложена песками и песчаниками с гравийниками или галечниками в подошве, верхняя - алевролитами и аргиллитами. Циклиты I порядка входят в состав циклитов II порядка, которые объединяются в литолого-стратиграфические подразделения более высокого ранга, слагая циклиты III и IV порядков.
Уже на начальном этапе исследований на основании распределения палеонтологических остатков и направленного изменения литологического состава пород, характеризующихся определенными значениями гаммаактивности и магнитной восприимчивости, выделяются регрессивные и трансгрессивные фазы осадконакопления, которые приводят к образованию континентальных или бассейновых (в широком смысле) отложений.
Анализ минерального состава терригенных коллекторов является дополнительным инструментом корреляции толщ, позволяет делать заключения о характере существовавшего рельефа и особенностях размываемых пород, а в ряде случаев выступает в качестве поискового инструмента. Например, присутствие в отложениях на территории Зимнебережного района сапонита свидетельствует о близости размываемых кимберлитовых тел.
Анализируются песчаная (0,1-0,05мм) и глинистая (менее 0,001мм) фракции, которые выделяются в процессе многофракционного гранулометриче ского анализа. Наряду со средними содержаниями минералов легкой и тяжелой фракций для зерен песчаной размерности расчитываются значения коэффициентов устойчивости (Ку) и мономинеральности (Км), предложенных В.П. Казариновым (1969) и А.П. Сиговым (1956) Минеральный состав глин в терригенных коллекторах является следствием климатических условий в области денудации, где располагались коренные источники алмазов.
Верхнепалеозойские отложения Мало-Ботуобинского и ДалдыноАлакитского районов, развитые в пределах восточного борта Тунгусской синеклизы, представлены циклитами I-IV порядков (рис. 2 а), которым соответствуют серии, свиты и подсвиты. Выделенные с использованием комплекса методов циклиты уверенно сопоставляются на основании флористических комплексов с биостратиграфическими горизонтами Сибири и Кузбасса, что позволяет установить время их формирования. В отложениях верхнего палеозоя прослеживается ряд широко развитых и хорошо прослеживаемых маркирующих горизонтов (см. рис. 2 а), содержащих солоноватоводную и морскую фауну фораминифер, пелеципод, рыб и т. д. Выделяется шесть литолого-стратиграфических уровней формирования ореолов ИМК, которые приурочены к базальным горизонтам циклитов I порядка.
Для слагающих верхнепалеозойскую толщу отложений характерны определенные минеральные ассоциации песчаной и глинистой фракций. Отложениям вилюйской и байтахской серий (циклиты IV порядка) присущи магнетит-ильменитовая, ильменитовая и каолинит-гидрослюдистая ассоциации, а породам бахчинской и снежной серий - альмандин-магнетитильменитовая, апатит-ильменит-альмандиновая и гидрослюдистомонтмориллонитовая. Различия по минеральному составу сохраняются не только для серий, но и для свит и пачек (циклиты I-III порядков). Особенности минерального состава среднекаменноугольных-нижнепермских отложений обусловлены преимущественным размывом в течение времени их формирования как кор выветривания, так и терригенно-карбонатных пород нижнего палеозоя, вмещающих среднепалеозойские кимберлитовые тела.
Наиболее интенсивный перемыв кор выветривания происходил в башкирское и московское время в период формирования лапчанской и конекской, а также нижних частей ботуобинской и айхальской свит (циклиты Б, 2, В, 3).
Перечисленные факты могут свидетельствовать о незначительных расстояниях транспортировки мелкообломочного и глинистого материала и преобладании местных источников сноса во время формирования ореолов ИМК.
Верхнепалеозойская толща Зимнебережного района (рис. 2 б), расположенного на северо-западном борту Мезенской синеклизы, представлена терригенными и терригенно-карбонатными отложениями объединенных урзугской и воереченской свит каширского горизонта и олмугскоокуневской свиты подольско-мячковского горизонта московского яруса среднего карбона и фрагментарно развтитыми терригенно-карбонатными породами позднего карбона - ранней перми (Якобсон, 1999). Анализ распределения фаунистических остатков в разрезах среднекаменноугольных коллекторов Мезенской синеклизы и литолого-фациальные особенности отложений указывают на неоднократное проникновение сильно опресненных вод эпиконтинентального морского бассейна на территорию Зимнебережного района. Отложения урзугской и воереченской свит (циклит III порядка), представленные четырьмя циклитами I порядка, содержат три продуктивных горизонта, вмещающих ореолы рассеяния ИМК.
Минеральный состав песчаной и глинистой фракций среднекаменноугольных коллекторов характеризуется гематит-циркон-ильменитовой и каолинит-гидрослюдистой с монтмориллонитом ассоциациями, которые в разрезах циклитов I порядка отличаются определенным процентным соотношением основных минералов. Это подтверждает правомерность выделения литолого-стратиграфических подразделений различного порядка и позволяет использовать их в качестве дополнительного инструмента корреляции толщ. Анализ составов показывает, что в первой половине каширского времени основные источники обломочного и глинистого материала находились в пределах Зимнебережного района. Во второй его половине области питания расширяются и наряду с местными источниками появляются и другие площади размыва, находящиеся за его пределами.
итолого-стратиграфическое изучение позднепалеозойских коллекторов алмазов позволило установить, что разрезы представлены чередованием циклитов I порядка, сформированных в континентальных и бассейновых обстановках. Причем, нижние части циклитов II порядка (пачек), состоят из отложений преимущественно континентального ряда, а верхние звенья циклитов II порядка представлены бассейновыми образованиями. Циклиты континентального генезиса сложены в основании песчано-гравийногалечными разностями при подчиненной роли песчано-алевритовых образований в верхах разрезов. Соотношение этих литологических разностей составляет, как правило, 2:1 или 3:1. Фаунистические остатки в них отсутствуют. Бассейновые циклиты представлены преимущественно алевролитами и аргиллитами при резко подчиненной роли песчаной и гравийно-галечной составляющей в низах циклитов. Их соотношение равняется чаще всего 1:31:5. В подавляющем большинстве случаев присутствуют макро- или микрофаунистические остатки. Проведенные исследования показывают, что ореолы рассеяния ИМК занимают закономерное положение в разрезах верхнего палеозоя, а их формирование соответствует определенным регрессивным и трансгрессивным этапам развития изученных территорий. Изменения уровней региональных бассейнов изображены в виде кривых на рис. 2. Рассмотрим главные причины образования ореолов ИМК.
Позднепалеозойский этап характеризуется в целом общей регрессивной направленностью осадконакопления, выражающейся увеличением площади континентов и сокращением морских бассейнов. Наиболее значительные этапы регрессий и воздыманий Сибирской и Восточно-Европейской платформ, связаны с начальными этапами формирования отделов и ярусов:
башкирского, московского веков среднего карбона и уфимского века ранней перми. Именно в это время происходит формирование ореолов ИМК, залегающих в основании циклитов континентального генезиса.
Несмотря на регрессивный в целом характер осадконакопления в позднем палеозое, существовали отдельные периоды нисходящего развития платформ и повышения уровня Мирового океана. Среднекаменноугольная трансгрессия второй половины башкирского века проявилась на территории палеоконтинента Ангарида и омывающих его морей (Грамберг, 1973 и др.).
С этим временем на восточном борту Тунгусской синеклизы связано формирование ореолов рассеяния ИМК, которые приурочены к верхним циклитам лапчанской и конекской свит. Другим трансгрессивным этапом, проявившимся во всех позднепалеозойских бассейнах северного полушария (Немков и др., 1986), является среднекаменноугольная трансгрессия второй половины московского века. Ореолы рассеяния ИМК этого возраста установлены на территориях Далдыно-Алакитского и Зимнебережного районов.
В пределах Мало-Ботуобинского района ИМК встречаются в образованиях циклита В-2 (нижняя часть ботуобинской свиты), но не образуют здесь значимых концентраций. Крупная раннепермская трансгрессия моря также широко проявилась на материках северного полушария (Бетехтина, 1988;
Кагарманов и др., 1985 и др.). В это время формируются ореолы рассеяния Мало-Ботуобинского района, заключенные в отложениях циклита Г-(верхняя часть ботуобинской свиты). Шлейфы разноса ИМК, связанные с периодами повышений уровня омывающих позднепалеозойские континенты морей, приурочены к циклитам бассейнового генезиса. Таким образом, время формирования продуктивных горизонтов хорошо коррелируется с этапами изменений уровня Мирового океана (см. рис. 2), регрессии и трансгрессии которого совпадали во времени с направлениями колебаний региональных бассейнов. В позднем карбоне и второй половине ранней перми усиления этих событий не происходило, а ореолы в это время не формировались. Следовательно, размыв кимберлитовых тел и концентрация ИМК в коллекторах происходили в определенные этапы, которые обусловлены эффектом наложения синхронных однонаправленных эвстатических колебаний уровня Мирового океана и тектонических движений регионального масштаба. Сделанный вывод хорошо подтверждается на примере мезозойских и кайнозойских россыпей алмазов Южно-Африканской субпровинции.
Причем, чем более интенсивным является эффект совпадения глобального и регионального факторов, тем выше содержания алмазов, крупнее их размер и выше промышленная значимость месторождений. Установленная закономерность может быть использована в качестве инструмента прогнозирования и поисков погребенных россыпей алмазов.
Второе защищаемое положение. Анализ палеогеоморфологических и фациально-динамических особенностей позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ позволяют выделить среди погребенных ореолов рассеяния индикаторных минералов кимберлитов континентальной и бассейновой групп три основных морфогенетических типа: делювиальные ореолы конусов выноса, аллювиальные в верховьях палеодолин и пляжевые на локальных палеовозвышеностях, сформированные в малоактивных и активных динамических обстановках.
Методы палеогеоморфологических и фациально-динамических реконструкций предусматривают поэтапное восстановление палеорельефа на время формирования ореолов ИМК, выявление генезиса его форм, оценку величин денудационного среза коренных источников и выяснение фациальных, динамических и палеогидрохимических условий седиментации коррелятных отложений. В конечном итоге выделяются морфогенетические типы ореолов (или россыпей алмазов), под которыми мы понимаем скопления кимберлитовых минералов в отложениях, занимающих определенную палеогеоморфологическую позицию и характеризующихся определенными фациальными, динамическими типами вмещающих образований, условиями залегания, строения, минеральным и гранулометрическим составом ИМК.
При установлении морфогенетических типов ореолов определяющими являются палеогеоморфологический и фациально-динамический факторы.
Рельеф, погребенный под толщей перекрывающих пород и частично уничтоженный в геологическом прошлом, обычно претерпевает со времени перехода в реликтовое состояние ряд существенных изменений. Процессы, изменяющие формы погребенного рельефа после его захоронения, названы Ю.Ф. Чемековым и В.И. Галицким (1974) метаморфогенезом. Наиболее крупные преобразования позднепалеозойского рельефа в пределах изученных алмазоносных районов обусловлены сводово-блоковыми тектоническими движениями, а на территории Сибирской платформы дополнительным искажающим фактором явилось внедрение триасовых интрузий долеритов. Кроме метаморфогенеза значительное воздействие на палеорельеф оказали местами уничтожившие его процессы комплексной денудации.
Реконструкция (восстановление) погребенного или уничтоженного в геологическом прошлом рельефа на продуктивные возрастные срезы в том виде, которое он имел перед захоронением, дает возможность воссоз дать историю его развития, проследить эволюцию путей переноса алмазоносного материала и, в ряде случаев, наметить местоположение искомых коренных источников или россыпей. В качестве первоочередной задачи следует выделить проведение реконструкций наиболее древнего, а следовательно и наиболее преобразованного, палеорельефа поверхности кимберлитовмещающего цоколя (КВЦ). Реконструкция древнего рельефа проводится методом реперных (опорных) поверхностей, предложенного В.А. Котлуковым (1964). В его основе лежит положение, заключающееся в том, что осадки, слагающие опорный горизонт, формировались в пределах субгорозонтальной поверхности. Кровля (подошва) такого пласта принимается за горизонтальную нулевую поверхность, а расстояния по вертикали от кровли горизонта до восстанавливаемой поверхности будут являться одновременно гипсометрическими отметками палеорельефа и величинами мощностей коррелятных рельефу образований (рис. 3).
Палеогеоморфологический анализ реконструированного рельефа проводится с использованием полученных данных по его морфологическим особенностям, палеогеологическому строению кимберлитовмещающего цоколя, наличию или отсутствию на его поверхности реликтов древних кор химического выветривания и с учетом взаимоотношений отдельных форм с перекрывающими отложениями. Особое значение для воссоздания эволюционного развития рельефа имеет анализ строения продольных профилей древних реконструированных речных долин и их уклонов. Последние наглядно характеризуют динамику рельефообразующих процессов, что напрямую связано с величинами денудационного среза коренных источников и дальностью транспортировки продуктов их разрушения. Величины среза погребенных кимберлитов и пород вмещающего их цоколя оцениваются с использованием метода вершинных поверхностей, разработанного В.П. Философовым (1960) для морфометрического анализа современного рельефа.
Указанный метод целесообразно использовать при анализе древнего погребенного рельефа.
В составе реконструированного позднепалеозойского рельефа изученных алмазоносных районов Восточно-Европейской и Сибирской платформ выделяются мега-, макро- и мезоформы. Мегаформы образуют наиболее крупные черты рельефа поверхности кимберлитовмещающего цоколя. Эти формы в погребенном состоянии образуют ступени шириной 30-70 и более км, протяженность их по простиранию составляет сотни км. Как правило, мегаформы не обнаруживают тесной связи с геологическим строением цоколя и представляют собой ярусы (нижний, средний и верхний) денудационных поверхностей выравнивания, выведенных тектоническими процессами на различные уровни.
Макроформы являются наложенными на мегаформы. К ним относятся Рис. 3. Карты рельефа поверхности кимберлитовмещающего цоколя в современном виде (а, б) и палеогеоморфологические карты позднего палеозоя после проведенных реконструкций (в, г).
1-2 - изогипсы поверхности КВЦ в современном виде: 1Цдостоверные, 2Ц предполагаемые; 3Цобласти современного развития верхнепалеозойских отложений;
4-6 - участки преобразования палеорельефа: 4Цполностью уничтоженные денудацией, 5Цза счет сводово-блоковых тектонических движений, 6-за счет внедрения раннетриасовых трапповых интрузий; 7-13 - формы реконструированного палеорельефа: мегаформы (7Цнизменная аккумулятивная равнина, нижний ярус рельефа; 8Ц слабо возвышенная денудационно-аккумулятивная равнина, средний ярус рельефа;
9Цвозвышенная денудационная равнина, верхний ярус рельефа); макроформы (10Ц Нижне-Ботуобинская, Н-Б; Сюльдюкарская, С-Д; Золотицко-Шочинская, З-Ш; Падунская, П-Д, впадины; 11ЦМирнинская, МР; Сюльдюкар-Холомолохская, СХ; Кепинская, КП; Товская, ТВ; Верхотинская, ВХ, возвышенности); мезоформы (12Ц денудационные останцы; 13Цднища основных позднепалеозойских речных долин);
14 - изогипсы поверхности реконструированного рельефа суши (м); 15 - береговые линии минимального уровня стояния позднепалеозойского бассейна; 16-18 - морфогенетические типы ореолов ИМК (16Цделювиальные конусов выноса, 17Ц аллювиальные в верховьях палеодолин, 18Цпляжевые на локальных палеовозвышенностях); 19 - среднепалеозойские кимберлитовые тела.
крупные (30-40 х 50-60 км) положительные и отрицательные формы, выраженные соответственно палеовозвышенностями и палеовпадинами, которые сформированы денудационно-тектоническими процессами. Мезоформы рельефа представлены двумя морфологическими разновидностями: линейными ложбинами и локальными палеовозвышенностями. Среди линейных ложбин выделяются древние речные долины и тектонические депрессии.
Положительные мезоформы рельефа (локальные палеовозвышенности) представлены денудационными останцами.
Характерной особенностью древнего рельефа явилось его унаследованное развитие на протяжении позднего палеозоя, которое выражалось последовательным заполнением разноранговых форм. Постепенное снижение контрастности рельефа подчеркивается выполаживанием продольных профилей палеодолин: от 1-2 м/км в начале среднего карбона до 0,1-0,5 м/км в ранней-средней перми. Столь незначительные уклоны реконструированных водотоков свидетельствуют об их низкой энергетической способности.
Кроме того, незначительный позднепалеозойский денудационный срез позднедевонских-раннекаменноугольных кимберлитов, измеряемый первыми десятками метров, и низкая динамика рельефообразующих процессов, явились неблагоприятными факторами для формирования масштабных позднепалеозойских ореолов ИМК и россыпей алмазов дальнего переноса, оторванных от коренных источников на значительные расстояния. Наиболее глубоко срезанные в позднем палеозое кимберлитовые трубки располагаются в области денудационно-аккумулятивного развития среднего яруса рельефа. Потенциальные кимберлитовые тела в зоне аккумуляции нижнего яруса рельефа, практически не испытывали денудации, а следовательно и не могли создавать перемещенные от коренных источников ореолы рассеяния.
При фациальном расчленении терригенных коллекторов алмазов, изучаемых как по керну скважин, так и по обнажениям, исследуется комплекс признаков, главными из которых являются: структура и гранулометрический состав отложений; текстурные особенности пород (типы и характер слоистости и слоеватости); особенности внутреннего строения разрезов;
степень насыщенности разрезов растительным детритом; частота встречаемости, экологический состав и сохранность фаунистических остатков;
взаимоотношение с другими фациями в разрезах и на площади; положение в палеорельефе; сходство с аналогичными современными осадками, фациальная принадлежность которых четко установлена. Под фациями автор понимает обстановки осадконакопления, овеществленные в осадке или горной породе. В качестве одного из методов определения фациальной принадлежности терригенных коллекторов целесообразно использовать палеогидрохимические методы, определяющие состав растворимых солей и поглощенного глинистыми минералами комплекса элементов.
Фации верхнепалеозойских отложений представлены образованиями континентальной и бассейновой групп макрофаций (рис. 4). На Сибирской платформе континентальные отложения включают делювиальную, аллювиальную и озерно-болотную макрофации. Аллювиальная макрофация подразделяется на фации: русловую крупных рек, русловую малых рек, пойменную и старичную. Среди отложений бассейнового ряда установлены макрофации: дельтовая, баровая, пляжевая, эстуариевая, лагун и заливов, открытого бассейна. В составе образований лагун и заливов выделены фации подвижного и застойного мелководья, а макрофация открытого бассейна состоит из фаций подвижного и малоподвижного мелководья. На Восточно-Европейской платформе среди континентальных коллекторов установлены аллювиальные (русловые и пойменные крупных и малых рек) и делювиальные отложения, а в составе бассейновых - дельтовые, эстуариевые, пляжевые и мелководья открытого бассейна. Макрофация открытого бассейна подразделяется на фации подвижного и малоподвижного мелководья, представленные терригенными или терригенно-карбонатными образованиями. Наиболее значительные скопления кимберлитовых минералов связаны с отложениями довольно ограниченного фациального ряда. Они устанавливаются преимущественно в делювиальных, аллювиальных русловых и пляжевых образованиях.
Фации объединяются в три динамических типа отложений (табл. 1, рис.
5). Динамический тип - это совокупность отложений, сформированных в различных фациальных обстановках под воздействием гидродинамических сил различной интенсивности (активных, малоактивных, пассивных). Динамика среды осадконакопления во многих случаях является определяющей при формировании гранулометрического спектра осадков, состава песчаных Условные обозначения к рис. 4. 1-3 - группы макрофаций верхнепалеозойских отложений, соответствующие циклитам I порядка: 1Цконтинентальные, 2Цпреимущественно бассейновые, 3Цморские; 4 - нижнекаменноугольные отложения; 5 - верхнедевонскиенижнекаменноугольные коры выветривания; 6 - породы кимберлитовмещающего цоколя (аЦ нижнепалеозойского, бЦверхнепротерозойского) и номера пластов; 7 - среднепалеозойские кимберлитовые тела; 8 - допозднепалеозойские разрывные нарушения; 9 - скважины колонкового бурения, использованные для составления разрезов; 10-11 - ореолы рассеяния ИМК:
10Цконтинентальные (аЦустановленные, бЦреконструированные), 11Цбассейновые (аЦ установленные, бЦре-конструированные). Индексы пачек (циклитов II порядка) верхнего палеозоя см. на рис. 2.
Рис. 5. Эмпирические полигоны распределения (ЭПР) песчаных фракций Рис. 4. Строение реконструированных разрезов позднепалеозойских терригениз различных фаций и динамических типов позднепалеозойских терригенных колных коллекторов алмазов Сибирской (а - Мало-Ботуобинский, б - Далдынолекторов алмазов Сибирской (а) и Восточно-Европейской (б) платформ (пояснения Алакитский районы) и Восточно-Европейской (в - Зимнебережный район) платсм. в табл. 1). 19-фракционный гранулометрический анализ выполнен во ФГУП форм.
ВСЕГЕИ им. А.П.Карпинского.
Таблица Динамические типы позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Характер Удаленность Динами- Фациальный состав Способы движения Литологический ореолов расские типы (номера соответствуют транспортиров- среды (по состав сеяния ИМК от отложений типу ЭПР на рис. 5) ки Ю.П. Казанисточников скому, 1983) Ближнего, умеренного, Континентальные Конгломераты, дальнего Качение отложения: аллювиаль- гравелиты, Устойчиво- переноса (для (волочение), ные русловые крупных песчаники (от поступатель- крупных рек);
сальтация, (2-1; II-1) и малых (2-2; грубозернистых до ный ближнего, во взвеси II-2) рек мелкозернистых) умеренного переноса (для Активный малых рек) Бассейновые Песчаники Колебательотложения: пляжевые (от грубозернистых Ближнего, Сальтация, ный, (6-1; 6-2; VI), до мелкозерни- умеренного, качение, устойчиводельтовые стых) с прослоями дальнего реже во взвеси поступатель(4-1; 4-2; IV-1; IV-2), конгломератов и переноса ный баровые (5-1; 5-2) гравелитов ПрерывистоКонтинентальные Песчаники разно- Сальтация, во поступательотложения: зернистые, алевро- взвеси, иногда ный, реже Ближнего делювиальные (1; I), литы крупнозерни- качение и устойчиво- переноса пойменные малых и стые с гравием и течение осадка - поступателькрупных рек (2-3; II-3) галькой для делювия ный Мало- Бассейновые отложеактивный ния: эстуариевые (7-1; 7-2; VII-1; VII-2), Песчаники тонкоУмеренного, подвижного мелководья мелкозернистые, Сальтация, Колебательближнего лагун и заливов (8-1), алевролиты во взвеси ный переноса подвижного мелководья песчанистые открытого бассейна (9-1; IX-1) Континентальные Статический, отложения: аллювиальАлевролиты Преимущест- реже прерывиные старичные -- песчанистые венно во взвеси сто-поступакрупных рек (2-4), тельный озерно-болотные (3) Бассейновые Пассивный отложения:
застойного мелководья Алевролиты Преимущестлагун и заливов (8-2), Статический -- песчано-глинистые, венно во взвеси малоподвижного мелководья открытого бассейна (9-2; IX-2) фракций и их квантильных характеристик. Динамические условия седимен- тации обуславливают относительную скорость и способ перемещения обломочного материала, длительность его транспортировки. Отражением скорости и способа перемещения является гранулометрический состав отложений, эмпирические полигоны распределения (ЭПР) песчаных фракций (Котельников, 1989), медиана, асимметрия и эксцесс. Относительная длительность транспортировки может быть охарактеризована степенью отсортированности осадков. Отложения различных динамических типов формировались в принципиально отличающихся бассейновых и континентальных обстановках. Наиболее благоприятной для накопления ореолов с повышенными концентрациями кимберлитовых минералов является динамически активная среда. С ней связано формирование аллювиальных и пляжевых залежей ИМК. Менее благоприятны - малоактивные динамические обстановки, в которых образовались делювиальные ореолы. В пассивных динамических обстановках статических сред ореолы рассеяния не образуются.
Морфологические особенности палеорельефа и его цикличная эволюция имеют определяющее значение для распределения на площади различных фаций, динамических типов пород и заключенных в них зележей ИМК. В зависимости от положения ореолов в древнем мега-, макро- и мезорельефе и соответствующих им по объему группах макрофаций, макрофациях и фациях терригенных коллекторов выделяются морфогенетические типы ореолов ИМК различного ранга (табл. 2), формирование которых происходило на фоне изменений уровня позднепалеозойского бассейна. Так, в регрессивные Таблица Морфогенетические типы позднепалеозойских ореолов рассеяния ИМК Сибирской и Восточно-Европейской платформ Ф о р м ы п а л е о р е л ь е ф а Связь Объекты проФации с источ- гнозирования Мегаформы Макроформы Мезоформы никами и поисков** (I*) (II*) (III*) -Континенталь- I - районы, -Континенталь- -Аллювиальные ные ореолы поля;
ные ореолы ореолы в возвышенных II - поля, палеовпадин; верховьях Континен- равнин; группы -Континенталь- палеодолин; Прямая тальные -Континенталь- III - группы, ные ореолы -Делювиальные ные ореолы отдельные палеовозвы- ореолы конусов слабо возвы- тела и росшенностей выноса шенных равнин сыпи, -Бассейновые ореолы палео- -Пляжевые -Бассейновые I - районы, впадин; ореолы на Бассейно- ореолы слабо Косвен- поля;
-Бассейновые локальных вые возвышенных ная II, III - поля ореолы палео- палеовозвы- равнин и группы возвышенностей шенностях Примечание: * - ранги ореолов, которым соответствуют объекты прогнозирования и поисков (по В.М. Подчасову и др., 2004); ** - погребенные или экспонированные коренные и россыпные источники алмазов периоды понижения базиса эрозии, когда происходило заложение речной сети и расчленение рельефа, маломощные континентальные (делювиальные и аллювиальные) ореолы ИМК накапливались на среднем и верхнем ярусах древнего рельефа, являвшихся областями преимущественной денудации.
Они локализованы на склонах форм макрорельефа (впадин и возвышенностей) в пределах речных долин. В трансгрессивные периоды повышения базиса эрозии, приводившего к частичному заполнению выработанных ранее форм и формированию денудационно-аккумулятивной поверхности на новом гипсометрическом уровне, наиболее благоприятные условия для накопления бассейновых (пляжевых) ореолов ИМК создавались в области аккумулятивного рельефа на среднем ярусе рельефа во впадинах макрорельефа. Их характерной особенностью является приуроченность к склонам мезоформ рельефа - локальным палеовозвышенностям.
Выделение морфогенетических типов ореолов, связанных с мезоформами древнего рельефа (речными долинами, денудационными останцами, конусами выноса и другими) является наиболее важной задачей при прогнозировании и поисках погребенных месторождений алмазов на основе изучения древних терригенных коллекторов.
Третье защищаемое положение. Позднепалеозойские ореолы рассеяния индикаторных минералов кимберлитов Сибирской и ВосточноЕвропейской платформ образованы на незначительном удалении от размываемых промежуточных коллекторов или кимберлитовых тел в условиях ближнего или умеренного переноса; ореолы континентальной группы сохраняют прямую пространственную связь с источниками, а бассейновой являются оторванными от них.
Морфогенетический анализ ореолов рассеяния ИМК предусматривает изучение особенностей, обусловленных экзогенными (палеогеоморфологическими и фациально-динамическими) факторами: размер, мощность, морфология в плане, содержание ИМК, их гранулометрический состав, степень отсортированности, механический износ зерен и другие. Каждому морфогенетическому типу свойственны определенные признаки, совокупность которых позволяет не только проводить уверенную типизацию ореолов, но и делать выводы о пространственной взаимосвязи их с источниками и дальности транспортировки ИМК.
Среди ореолов рассеяния в зависимости от типов размываемых алмазоносных пород обычно выделяют первичные, возникшие при прямом поступлении материала размыва коренных источников, вторичные, сформированные при размыве промежуточных коллекторов и смешанные (по В.Т. Подвысоцкому, 2000).
Делювиальные ореолы конусов выноса (первичные и смешанные) зале гают на склонах форм рельефа различного ранга, приурочены к базальным горизонтам нижних пакетов циклитов II порядка, относятся к отложениям малоактивного динамического типа, которые накапливались в условиях прерывисто-поступательной среды седиментации в регрессивные этапы.
Они характеризуются средними и мелкими размерами, незначительными мощностями, конусовидной или неправильной морфологией, преобладанием среди вмещающих пород наиболее грубообломочных разностей (конгломератов и гравелитов), быстрым падением содержаний ИМК на расстоянии первых сотен метров от коренных источников, преобладанием высоких содержаний слабоизношенных зерен ИМК, низкой степенью отсортированности зерен (градации по О.Г. Салтыкову и др., 1991).
Аллювиальные ореолы в верховьях палеодолин (первичные и смешанные) залегают в базальных горизонтах нижних пакетов циклитов II порядка, относятся к отложениям активного динамического типа, которые отлагались преимущественно в условиях устойчиво-поступательной седиментации в регрессивные периоды существования эпиконтинентального бассейна.
Они отличаются средними и мелкими размерами, значительными вариациями мощностей, линейной, неправильной, реже изометричной морфологией, преобладанием среди вмещающих пород наиболее грубообломочных разностей (конгломератов и гравелитов), низкими, реже средними и высокими содержаниями ИМК (по сравнению с известными или предполагаемыми коренными источниками), преобладанием высоких и средних концентраций слабоизношенных зерен, преимущественно средней или низкой степенью сортировки ИМК.
Первичные и смешанные ореолы континентальной группы широко развиты на территории Зимнебережного и Далдыно-Алакитского алмазоносных районов. Вторичные ореолы, образованные за счет перемыва более древних продуктивных образований, обычно обладают всеми палеогеоморфологическими, палеофациальными, палеодинамическими чертами сходства с первичными, но отличаются, как правило, высокой степенью износа ИМК, лучшей их сортировкой и нередко мономинеральным составом. Вторичные ореолы широко развиты в Мало-Ботуобинском и примыкающим к нему с севера Моркокинском районе. Типичным примером является аллювиальное россыпное проявление Дьюкунахское, сформированное за счет перемыва морских коллекторов, но залегающее в русловых аллювиальных отложениях днища среднекаменноугольной речной палеодолины.
Пляжевые ореолы на локальных палеовозвышенностях, представленные вторичными, реже смешанными разновидностями, приурочены к склонам положительных форм рельефа, залегают в базальных горизонтах верхних пакетов циклитов II порядка, относятся к отложениям активного динамического типа, которые отлагались в условиях возвратно-поступательного дви жения водной среды в трансгрессивные периоды существования эпиконтинентального бассейна. Они имеют преимущественно средние и крупные размеры, большие и средние величины мощностей, отличаются лентообразной и серповидной формой в плане, доминированием песчаных разностей в составе вмещающих пород, высокими и средними, редко низкими, содержаниями ИМК, преобладанием низких и средних содержаний слабоизношенных зерен, хорошей, иногда средней степенью отсортированности.
Рассмотрим особенности строения и признаки континентальных и бассейновых ореолов ИМК палеовпадин и палеовозвышенностей на основе анализа распределения содержаний и классов износа пиропов и пикроильменитов. В качестве примера приведем шлейф рассеяния погребенного Алакит-Мархинского кимберлитового поля.
Распределение содержаний ИМК выявляет неравномерно-пятнистое внутреннее строение континентальных ореолов рассеяния палеовпадин и палеовозвышенностей и показывает (рис. 6 а) быстрое падение содержаний минералов по мере удаления от трубок и кустов тел. Кимберлитовые тела отчетливо проявляются повышенными (более 100 зн/10л) концентрациями ИМК в терригенных коллекторах в радиусе от 2-3 до 4-7 км. На больших расстояниях происходит смешивание минеральных ассоциаций из различных источников, а разубоживание до уровня фоновых происходит нередко на расстоянии 4-5 км в направлении вектора переноса. Наибольшие расстояния транспортировки (до 10-20 км) характерны для русловых отложений, выполняющих днища речных долин. Распределение содержаний ИМК, концентрирующихся в основном в бассейновых ореолах палеовпадин, выявляет прерывисто-линейное внутреннее их строение (рис. 6 б). Участки максимальных содержаний имеют форму узких струй, которые ориентированы преимущественно вкрест простирания основных водотоков. Они не обнаруживают прямой связи с известными кимберлитовыми телами. Отдельные пляжевые ореолы образуют компактные залежи, располагающиеся на расстояниях от первых км до 10-15 км от коренных источников.
Площадное распределение пиропов (рис. 6 в) и пикроильменитов (рис. г) по степени износа в континентальных ореолах палеовпадин и палеовозвышенностей также демонстрирует неравномерно-пятнистое строение.
Вблизи трубок и кустов тел характерно присутствие участков с износом ИМК ниже 2 класса, прослеживаемых от источников на расстояния в среднем 3-5 км (для пиропов) и 1-2 км (для пикроильменитов) в направлении вектора переноса. Видно, что кусты тел окаймляются областями 2-3 классов износа ИМК. Радиус их варьирует от 2-3 км до 10-12 км для пиропа и от 1-км до 5-8 км для пикроильменита. Более существенное изнашивание пикроильменита по сравнению с пиропом объясняется более высокой абразионной устойчивостью пиропа в водном потоке.
Рис. 6. Особенности строения континентальных (а, б, в) и бассейновых (г, д, е) ореолов ИМК палеовпадин и палеовозвышенностей (на примере Алакит-Мархинского кимберлитового поля, Сибирская платформа).
Условные обозначения к рис. 6. 1-7 - формы палеорельефа: мегаформы (1Ц низменная аккумулятивная равнина, нижний ярус; 2Цслабо возвышенная денудационно-акумулятивная равнина, средний ярус; 3Цвозвышенная денудационная равнина, верхний ярус), макроформы (4ЦВерхне-Мархинская, В-М, Средне-Алакитская, СА, впадины; 5ЦВерхнесохсолохская, ВС, возвышенность), мезоформы и их элементы (6Цтальвеги основных раннебашкирских речных долин; 7Цденудационные останцы:
аЦвыраженные в рельефе суши, бЦзатопленные водами бассейна); 8 - изогипсы поверхности палеорельефа суши (м); 9 - береговые линии бассейна: аЦминимального развития в раннебашкирское время (регрессивная фаза), бЦмаксимального развития в позднемосковское время (трансгрессивная фаза); 10 - ось главного водораздела;
11 - направления сноса терригенного материала: аЦобщие, бЦместные (по основным палеоводотокам); 12 - направления трансгрессии бассейна; 13 - обобщенные контуры ареала рассеяния ИМК (ореолы - более 100 зн/10 л); 14 - кимберлитовые тела.
Распределение ИМК (рис. 6 д, 6 е) по степени износа в бассейновых ореолах палеовпадин, реже палеовозвышенностей, характеризуется также прерывисто-линейным строением. Особенностью является выдержанность определенных классов износа по простиранию и изменчивость вкрест простирания лентовидных струй. По сравнению с континентальными ореолами рассеяния преобладают 3-4 классы износа пиропов и пикроильменитов, реже встречаются зерна 4-5 классов. Для пикроильменитов характерен более высокий износ зерен, чем у пиропов. Отчетливого уменьшения степени износа зерен вблизи известных коренных источников не отмечается.
Континентальные ореолы возвышенных и слабо возвышенных равнин и бассейновые ореолы слабо возвышенных равнин представляют собой совокупность залежей ИМК более низких порядков, заключенных в формах макро- и мезорельефа. Морфогенетические типы ореолов рассеяния различного ранга соответствует определенному иерархическому уровню объектов прогнозирования и поисков коренных источников и россыпей алмазов (см.
табл. 2).
Приведенные данные по содержаниям и классам износа ИМК в континентальных и бассейновых ореолах проявляют специфику их формирования. Все морфогенетические типы позднепалеозойских ореолов ИМК, относящиеся к различным разновидностям по источникам питания (первичным, смешанным или вторичным), формировались в обстановках ближнего или умеренного переноса на удалении не более 15-20 км от источников. На больших расстояниях происходит разубоживание ИМК до уровня фоновых и полное их рассеяние. Ореолы континентальной группы в подавляющем большинстве случаев сохраняют пространственную связь с кимберлитовыми телами, содержания в них падают в десятки раз по мере удаления от источников на расстояниях первых км. Участки локальных размывов древних промежуточных коллекторов фиксируются аномально высоко изношенны ми зернами ИМК в ореолах континентального генезиса.
Пляжевые ореолы рассеяния, несмотря на незначительное удаление от коренных источников, не обнаруживают с ними пространственной связи и являются оторванными. Их концентрация обусловлена положением древних береговых линий и благоприятными формами рельефа, а характер износа зерен и полиминеральный состав ИМК не соответствуют существующим представлениям о доминировании предельно изношенных ассоциаций кимберлитовых минералов, вплоть до мономинерального состава, характерного для типичных прибрежно-морских ореолов и россыпей. Тем не менее, механизм возвратно-поступательного движения прибойного потока в условиях кратковременных позднепалеозойских трансгрессий приводит к переконцентрации ИМК в активной динамической обстановке пляжевой зоны и потере пространственной связи с источниками.
Условия формирования погребенных ореолов рассеяния ИМК на закрытых территориях отличаются от известных кайнозойских, образованных на этапе новейшего тектонического развития в пределах открытых площадей, значительно меньшими расстояниями транспортировки кимберлитовых минералов и быстрым падением их концентраций по мере удаления от источников.
Четвертое защищаемое положение. На закрытых территориях древних платформ выделено три прогнозно-поисковых типа проявления кимберлитовых полей в терригенных коллекторах: слабо срезанные поля с локальным шлейфом рассеяния индикаторных минералов кимберлитов, умеренно срезанные поля с площадным шлейфом рассеяния и сильно срезанные поля с региональным шлейфом рассеяния, которые различаются перспективами коренной и россыпной алмазоносности.
При проведении геологоразведочных работ на алмазы на закрытых площадях необходимо учитывать, что территории имеют различную историю геолого-геоморфологического развития до начала формирования древних коллекторов алмазов. Чередование многократных эпох размыва коренных источников, переотложения ИМК и последующей их аккумуляции в осадочных толщах может приводить к значительному разносу продуктов разрушения кимберлитов на площади и соответствующему денудационному срезу, что напрямую увязывается с объемом алмазоносного материала, переведенного в россыпи. Следовательно, ореолы рассеяния в посткимберлитовых коллекторах содержат информацию не только о последнем этапе развития, но и об особенностях предыдущей эволюции поля, а прежде всего о количестве этапов переотложения кимберлитовых минералов до захоронения, что обычно характеризуется соответствующими изменениями первичных признаков ИМК (концентрация, степень износа, сортировка, моно минеральность).
Результаты проведенного анализа древних алмазоносных толщ позволяют на основе предложенных критериев оценки (табл. 3) выделить три прогнозно-поисковых типа проявления кимберлитовых полей в древних коллекторах на закрытых территориях (рис. 7). Рассмотрим их особенности на примерах хорошо изученных автором моделей, расположенных в пределах крупнейших алмазоносных провинций Мира: Сибирской, ВосточноЕвропейской и Африканской.
Таблица Основные критерии оценки проявления кимберлитового поля в терригенных коллекторах алмазов Литолого-страти- Минерало- Палеогеомор- Фациально- Морфогенетические графические гические фологические динамические - Мине- - Положение ко- - Фации - Типы ореолов (аллювиаль- Положение орео- ральный ренных источ- терригенных ные в верховьях палеодолин, лов в разрезе состав ников и ореолов в коллекторов пляжевые на палеовозвы(базальные, внутри- песчаной и формах палео- (континен- шенностях и т.д.);
формационные); глинистой рельефа (мега-, тальные, - Перенос ИМК за время фор- Суммарная мощ- фракций макро-, мезо-); бассейновые); мирования циклитов I-II поность продуктив- (типы по- - Длительность пе- рядка (ближний, умерен-ный, ной части коллек- род в об- риода денудации - Фации дальний);
торов, м (40-60, 80- ласти дену- коренных источ- отложений, - Суммарное расстояние 100 и более, сотни); дации); ников, млн. лет содержащих транспортировки ИМК от ко- Количество про- - Значения (первые десятки, ореолы ИМК ренных источников ко вредуктивных уров- коэффици- десятки, сотни); (конти- мени захоронения, км (до 10ней (до 4, 5-10, ента устой- - Преобладающие нентальные, 20, до 80-100, десятки-сотни);
более 10); чивости - рельефообразую- бассейновые); - Количество этапов переотло- Разница в воз- Ку, по щие процессы во жения ИМК до погребения в расте (млн. лет): А.П.Сигову время формиро- - Динамичес- наиболее древнем коллекторе коренного источни- (1956) и вания ореолов кие типы (0-1, до 10, десятки);
ка и наиболее древ- коэффици- (денудация, отложений, -Масштаб проявления шлей- него коллектора ента аккумуляция); содержащих фа рассеяния (локальный, пло(первые, десятки, мономине- - Количество яру- ореолы щадной, региональный);
сотни); ральности- сов палеорельефа (активный, - Вариации первичных призна- Наличие россы- Км, по (2-3, 3, более 3); малоактив- ков ИМК в ореолах: концентпей алмазов в В.П.Ка- - Денудационный ный, пассив- рация, износ, сортировка, древних и (или) заринову срез коренных ис- ный) мономинеральность и т.д.;
четвертичных (1969) точников (низкий, - Типы ореолов по источникам коллекторах (менее 1, 1- умеренный, высо- питания (первичные, вторич10, более кий) ные, смешанные) 10) I прогнозно-поисковый тип: слабо срезанные кимберлитовые поля с локальным шлейфом рассеяния ИМК (рис. 8 а). Изучены в пределах Зимнебережного района Восточно-Европейской и Алакит-Мархинского поля Сибирской провинций. Денудационный срез погребенных коренных источников, для которых нередко характерна частичная сохранность кра- терной зоны или верхней части диатремы, составляет десятки - первые сот- Рис. 7. Прогнозно-поисковые типы проявления кимберлитовых полей в терригенных коллекторах алмазов.
1 - тела кимберлитов и родственных пород; 2 - фации коренных алмазоносных пород: аЦкратерные, бЦдиатремовые; 3 - дневная поверхность на момент внедрения коренных источников; 4 - поверхность выравнивания последнего этапа развития рельефа; 5 - поверхность кимберлитовмещающего цоколя, погребенная под толщей терригенных коллекторов алмазов; 6 - терригенные коллекторы алмазов; 7 - породы кимберлитовмещающего цоколя: аЦчехла платформы, бЦкристаллического основания; 8 - реконструированный шлейф разноса кимберлитовых минералов от коренных источников на поверхности денудационного выравнивания; 9 - доминирующие направления переотложения кимберлитовых минералов; 10-12 - ореолы рассеяния ИМК: 10Цпервичные, 11Цсмешанные, 12Цвторичные; 13-14 - россыпи алмазов: 13Ц первичные и смешанные, 14 - вторичные.
ни м. Площадь ареала рассеяния ИМК в древних коллекторах, представлен- ных образованиями одного этапа развития территории, незначительно превышает площадь развития коренных источников. Количество продуктивных горизонтов в терригенных коллекторах не превышает 3-4.
Мощность толщи, содержащей ореолы рассеяния ИМК, соизмерима с амплитудами рельефа и составляет около 40-60 м. В обстановках I типа формируются, главным образом, первичные и смешанные ореолы рассеяния, удаленные от коренных источников на расстояния не более 10-км. Минеральный состав ИМК в целом соответствует набору кимберлитовых минералов в источниках. Участки размыва более древних промежуточных коллекторов фиксируются локнами с повышенной локнами с повышенной степенью износа ИМК. Механический износ на алмазах практически отсутствует.
Ореолы континентальной группы пространственно связаны с коренными источниками, а бассейновые (пляжевые) не обнаруживают с ними пространственной связи, хотя вблизи отдельных кимберлитовых тел последние проявляют себя низкой и средней степенью износа ИМК. Возможно формирование россыпей алмазов ближнего переноса. На площадях I типа создаются наиболее простые поисковые обстановки. Все первичные и смешанные ореолы континентального ряда имеют тесную пространственную (фациальную, геоморфологическую) связь с размываемыми коренными источниками. Необходима постановка детальных поисковых работ с целью прямого подсечения коренного источника.
Морфогенетические типы ореолов ИМК, сформированные в бассейновых палеообстановках менее информативны, но и они могут быть использованы для оценки относительной удаленности от коренных источников. Для этого требуется проведение палеогеоморфологического анализа палеорельефа и фациальных обстановок осадконакопления с целью выяснения направления миграции кимберлитовых минералов в пределах древних пляжей.
Площади I типа предусматривают проведение поисковых работ, нацеленных прежде всего на выявление слабо срезанных коренных источников и россыпей алмазов ближнего переноса.
II прогнозно-поисковый тип: умеренно срезанные кимберлитовые поля с площадным шлейфом рассеяния ИМК (рис. 8 б). Характеризуются полностью размытой кратерной зоной и срезанной верхней частью диатремы. Величины размытой части составляют первые сотни метров. Территории отличаются значительным (десятки раз) превышением площади ареала разноса ИМК над площадью, занимаемой коренными источниками. Примером полей с умеренным денудационным срезом является Мирнинское поле в Мало-Ботуобинском районе Сибирской провинции. Продукты разрушения кимберлитов и промышленные россыпи алмазов установлены в позднепалеозойских и мезозойских коллекторах. Количество основных продуктивных горизонтов в отложениях верхнего палеозоя и мезозоя равняется соответственно 5 и 4. Суммарная мощность продуктивной толщи составляет не менее 80-100 м. На удалении первых десятков км от кимберлитовых тел в результате сортировки ИМК по гидравлической крупности происходит смена существенно пикроильменитовой минералогической ассоциации пироппикроильменитовой (Салтыков, Эринчек, 1992). Количество алмазов с механическим износом выкрашивания достигает 40% (Зинчук, Коптиль, 2003). Все сохранившиеся до настоящего времени позднепалеозойские и мезозойские ореолы являются вторичными, реже смешанными, сформиро- Рис. 8. Модели проявления кимберлитовых полей в древних терригенных коллекторах алмазов: а - слабо срезанные кимберлитовые поля с локальным шлейфом рассеяния ИМК в древних коллекторах (I прогнознопоисковый тип: Зимнебережный район, Восточно-Европейская платформа;
б - умеренно срезанные поля с площадным шлейфом рассеяния ИМК (II тип: Мало-Ботуобинский район, Сибирская платформа); в - высоко срезанные поля с региональным шлейфом рассеяния ИМК (III тип: районы МукаУадда и Карно-Берберати, Африканская платформа). Рис. 8 в составлен с использованием материалов геологической службы ЦАР.
Условные обозначения к рис. 8 а, 8 б. 1 - направления сноса терригенного материала: аЦобщие, бЦместные (по основным палеоводотокам); 2 - направления транс грессии бассейна; 3-5 - морфогенетические типы позднепалеозойских ореолов рассеяния ИМК (аЦпервичные и смешанного питания, бЦвторичные): 3Цделювиальные ореолы конусов выноса, 4Цаллювиальные ореолы в верховьях речных долин, 5Ц пляжевые ореолы на локальных палеовозвышенностях; 6 - места находок алмазов в терригенных коллекторах; 7 - кимберлитовые тела; 8-10 - элементы прогноза алмазоносности: 8Цплощади, рекомендуемые для поисков кимберлитовых тел (I - Верхне-Падунская, II - Средне-Падунская, III - Северо-Золотицкая, IV - ЮжноЗолотицкая, V - Кадьская); 9 - площади, рекомендуемые для поисков кимберлитовых тел и россыпей алмазов ближнего переноса (1 - Мирнинская); 10 - площади, рекомендуемые для поисков позднепалеозойских россыпей алмазов (2 - НижнеБотуобинская). Прочие обозначения см. на рис. 3.
Условные обозначения к рис. 8 в. 1-3 - группы пород: 1Цкайнозойских, 2Ц мезозойских (меловых), 3Цдокембрийских; 4 - промышленные россыпи алмазов; 5 - районы россыпной алмазоносности: ЗЦКарно-Берберати (Западный), ВЦМука-Уадда (Восточный); 6 - области прогнозируемых россыпей алмазов; 7 - области распространения прогнозируемых коренных источников алмазов (протерозойских кимберлитов); 8 - основные направления транспортировки алмазов в кайнозойское (а) и докайнозойское (б) время; 9 - ось Главного Центрально-Африканского водораздела эоценового заложения.
ванными в обстановках ближнего и умеренного переноса. Общая дальность транспортировки ИМК в древних палеогеографических обстановках на площадях этого типа достигает 100 и более км. Известны россыпи и россыпные проявления алмазов ближнего и умеренного переноса.
В пределах областей развития умеренно срезанных кимберлитовых тел, испытавших в отличие от площадей I типа, более длительную и интенсивную денудацию до погребения, поисковые ситуации усложняются. Большая часть ореолов рассеяния ИМК сформирована за счет размыва более древних терригенных коллекторов, а ореолы смешанного типа встречаются лишь на относительно небольшом (1-15 км) расстоянии от коренных источников. В подобных ситуациях наряду с восстановлением общей палеогеографической ситуации и выделением морфогенетических типов ореолов необходимо провести их диагностику по типам источников питания. Вторичные ореолы не могут быть использованы при проведении прямых поисков кимберлитов и родственных пород. Изучение палеогеографических условий их формирования приведет к обнаружению древних промежуточных коллекторов, россыпей алмазов или к оконтуриванию областей их былого развития.
На закрытых территориях II прогнозно-поискового типа работы следует ориентировать на выявление коренных и россыпных месторождений, которые в равной степени могут представлять промышленный интерес. Среди россыпей будут доминировать залежи ближнего и умеренного переноса.
III прогнозно-поисковый тип: сильно срезанные кимберлитовые поля с региональным шлейфом рассеяния ИМК (рис. 8 в). Включают ким берлитовые тела, представленные нижними частями диатрем или подводящими каналами. Величины денудации всегда оцениваются сотнями метров, нередко достигая 1000 м и более. Примерами площадей с высоко эродированными коренными источниками могут служить алмазоносные поля на северном борту синеклизы Конго, входящие в состав районов МукаУадда и Карно-Берберати Африканской провинции, где прогнозируются протерозойские кимберлиты.
Территории характеризуются огромными (сотни км) ареалами распространения алмазов в древних коллекторах, которые во многие десятки (до тысяч) раз превышают площади, занимаемые предполагаемыми коренными источниками. Мощность продуктивной толщи широкого возрастного диапазона с большим количеством алмазоносных горизонтов измеряется от десятков до сотен метров. Уже на расстоянии 40-50 км от коренных источников в результате процессов многократного переотложения и химического выветривания россыпи алмазов характеризуются мономинеральным составом при полном отсутствии других кимберлитовых минералов. На большей части алмазов устанавливаются следы механического выкрашивания и истирания.
Россыпи сформированы за счет размыва более древних промежуточных коллекторов и заключены в фациях ближнего, умеренного, реже дальнего переноса. Характерной особенностью эволюции высоко денудированных полей является значительная (сотни млн. лет) длительность планации рельефа. Время формирования наиболее древних алмазоносных отложений сильно оторвано от времени формирования коренных пород, располагающихся в области активной денудации на высоких равнинах.
На площадях III типа возникают наиболее сложные поисковые ситуации.
Значительный срез кимберлитовых тел обуславливает большее количество этапов переотложения и пересортировки обломочного материала и тем самым предполагает большие суммарные расстояния транспортировки алмазов и других минералов от коренных пород. Значительная часть коренных источников алмазов переведена в россыпи, с которыми и связаны основные перспективы площадей. Оконтуривание и выявление тел кимберлитов и родственных пород, характеризующихся на площадях III типа незначительными размерами, крайне сложно, основные перспективы алмазоносности связаны с россыпями. Средства, затрачиваемые на поиски коренных месторождений, как правило, не оправдываются экономически.
Использование предложенных критериев оценки терригенных коллекторов позволяет выполнить районирование закрытых потенциально алма- зоносных территорий древних платформ по прогнозно-поисковым типам проявления кимберлитовых полей (табл. 4).
Таблица Районирование перспективных закрытых территорий древних платформ по прогнозно-поисковым типам проявления кимберлитовых полей в терригенных коллекторах алмазов I тип II тип III тип Сибирская платформа:
Сибирская платформа:
-северо-восточный склон- Сибирская платформа:
- восточный склон ТунТунгусской синеклизы - склоны Лено-Анабарского гусской синеклизы (D3-C1). и Приверхоянского (север(D3-C1);
Восточно-Европейская ная часть) прогибов (до-западный, южный и платформа: позднетриасовые).
юго-восточный склоны - склоны Мезенской сине- Тунгусской синеклизы:
изы (D3-C1);
( О-С1);
- Прибалтийско-Ладожская Африканская платформа:
- северо-западный склон моноклиналь, северный - северный и северо- западВилюйской синеклизы склон Московской синекли- ный склоны синеклизы (D3-C1).
зы (D2-D3). Конго (PR);
Африканская платформа: - северный и восточный Восточно-Европейская - южный склон синеклизы склоны синеклизы Карру платформа:
Конго (РR-MZ); (досреднекаменноуголь-Прибалтийско-Ладож- -склоны синеклизы Окаван- ные);
ская моноклиналь, сего (MZ); - шельф и побережье Юговерный склон Москов- склоны синеклизы Кала- Западной Африки (PR-MZ).
ской синеклизы (PR).
хари (MZ).
В скобках - возраст прогнозируемых коренных источников алмазов.
Районирование закрытых территорий дает возможность ориентировать поисковые работы на выявление месторождений алмазов определенного типа, выбирать соответствующую методику проведения работ и выделять площади, благоприятные для установления объектов различного ранга.
Комплексное изучение терригенных коллекторов может эффективно применяться на различных стадиях прогнозно-поисковых (1:1000 000 - 1:
50 000) и поисковых (1:25 000 - 1:10 000) работ (табл. 5).
На основе анализа древних коллекторов выполнена прогнозная оценка алмазоносности Мало-Ботуобинского (см. рис. 8 а), Далдыно-Алакитского и Зимнебережного (см. рис. 8 б) районов, впервые сделаны выводы о перспективах синеклизы Конго (см. рис. 8 г) и Калахари. Высоко эродированные протерозойские кимберлиты могут быть установлены на территории юговосточной и юго-западной частей Центральноафриканской республики и прилегающих к ней северных территориях Конго и ДРК. Западный склон синеклизы Калахари в пределах Намибии и Южно-Африканской республики перспективен на выявление слабо срезанных кимберлитовых полей мезозойского возраста.
Таблица Комплексное изучение терригенных коллекторов алмазов на различных стадиях геологоразведочных работ Прогнознопоисковые Слабо срезанные типы Умеренно срезанные ким- Сильно срезанные кимберкимберлитовые Мас- берлитовые поля с площад- литовые поля с региональполя с локальным штаб ным шлейфом ИМК ным шлейфом ИМК шлейфом ИМК работ (ранг объектов)* 1) Создание схемы литолого-стратиграфического расчленения; выделение циклитов 1: 1 000 000 - разного порядка и корреляция с региональными стратиграфичскими подразделения1:500 000 ми; выявление региональных маркирующих горизонтов; установление стратиграфи(субпровин- ческой позиции ореолов ИМК. 2) Анализ особенностей геолого-геоморфологиции, зоны ческого строения областей сноса. 3) Реконструкция и анализ общих закономерностей (области) строения палеорельефа с выделением мега-, макро- и наиболее крупных форм мезорайоны и рельефа. 4) Выделение групп макрофаций и макрофаций. 5) Морфогенетический поля кимбер- анализ континентальных и бассейновых ореолов в формах мега- и макрорельефа. 6) литовых тел и Районирование закрытых территорий по прогнозно-поисковым типам проявления россыпей) кимберлитовых полей в терригенных коллекторах. 7) Выделение контуров прогнозируемых таксонов.
1) Литолого-стратиграфическое расчленение продуктивной части разреза; прослеживание региональных и локальных маркирующих горизонтов; установление стратиграфической позиции ореолов ИМК. 2) Выявление особенностей геологогеоморфологического строения областей сноса. 3) Реконструкция и анализ строения 1: 200 000 - макро- и мезоформ палеорельефа. 4) Выделение макрофаций, фаций и динамических 1: 50 000 типов отложений. 5) Морфогенетический анализ континентальных и бассейновых (кимберлито- ореолов в формах макро- и мезорельефа.
вые поля и 6) Выделение пло6) Реконструкция геолого-геоморфологических условий кусты тел, щадей для поисков размыва коренных источников в эпоху денудации.
поля россыкоренных источнипей и группы) ков и россыпей 7) Выделение площадей для 7) Выделение площадей для ближнего переноса.
поисков коренных источни- поисков россыпей ближнего, ков и россыпей ближнего и умеренного или дальнего умеренного переноса. переноса.
1) Литолого-стратиграфическое расчленение продуктивной части разреза; прослеживание региональных и локальных маркирующих горизонтов; установление стратиграфической позиции ореолов ИМК. 2) Выявление особенностей геологогеоморфологического строения областей сноса. 3) Реконструкция и анализ строения мезоформ палеорельефа и их элементов. 4) Выделение фаций и динамических типов 1: 25 000- отложений. 5) Морфогенетический анализ континентальных и бассейновых ореолов в 1:10 000 элементах мезорельефа.
(кимберлито6)Выделение пло6)Реконструкция геолого-геоморфологических условий вые тела, щадей для поисков размыва коренных источников в эпоху денудации.
россыпи) коренных источников и россыпей 7) Выделение площадей для 7) Выделение площадей для ближнего переноса.
поисков коренных источни- поисков россыпей ближнего, ков и россыпей ближнего и умеренного или дальнего умеренного переноса. переноса.
* - Стадии работ и ранги объектов по В.М. Подчасову, В.Е. Минорину, И.Я. Богатых и др. (2004) ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенное исследование, в основу которого положен материал изучения позднепалеозойских терригенных коллекторов промышленных алмазоносных районов России, дополненный результатами анализа среднепалеозойских, мезозойских и кайнозойских образований на закрытых территориях Сибирской, Восточно-Европейской и Африканской платформ, позволяет сделать некоторые выводы и обобщения.
1) Предложен оптимальный комплекс литолого-стратиграфических, минералогических, палеогеоморфологических, фациально-динамических и морфогенетических методов изучения терригенных коллекторов алмазов, который может быть успешно использован при изучении разновозрастных алмазоносных толщ фанерозоя.
2) Позднепалеозойские ореолы рассеяния ИМК, изученные в пределах Сибирской и Восточно-Европейской платформ, сформированы в определенные эпохи, которые характеризовались синхронными проявлениями регрессивных или трансгрессивных палеогеографических событий глобального и регионального масштабов. Выявленная закономерность, подтвержденная результатами изучения мезозойских и кайнозойских алмазоносных толщ Южно-Африканской субпровинции, позволяет выявлять эпохи россыпеобразования, и целенаправленно проводить поисковые работы в различных регионах.
3) Древний рельеф, реконструированный на время формирования ореолов рассеяния ИМК, является важным инструментом поисков погребенных месторождений, который позволяет оценивать величину денудационного среза кимберлитовых тел, динамику рельефообразующих процессов, выявлять формы палеорельефа, благоприятные для формирования россыпей, и выделять участки, перспективные на обнаружение коренных источников алмазов.
4) Позднепалеозойские терригенные коллекторы алмазов образованы закономерно построенными толщами чередующихся в разрезах и на площади фаций континентальной и бассейновой групп, которые объединяются в динамических типа отложений: активный, малоактивный, пассивный.
5) Фациально-динамические особенности коллекторов характеризуют относительную дальность транспортировки кимберлитовых минералов и их пространственную связь с размываемыми источниками. Ореолы приурочены к отложениям активного и малоактивного динамических типов. Пассивный тип отложений не благоприятен для формирования ореолов ИМК.
6) Условия формирования погребенных ореолов рассеяния ИМК на закрытых территориях отличались от известных кайнозойских, образованных на этапе новейшего тектонического развития в пределах открытых площадей, значительно меньшими расстояниями транспортировки ИМК и быстрым падением их концентраций по мере рым падением их концентраций по мере удаления от источников.
7) Закономерности эволюции среднепалеозойских кимберлитовых полей в позднем палеозое, выявленные в результате изучения терригенных коллекторов на примерах крупнейших алмазоносных районов Сибирской и Восточно-Европейской платформ, могут быть использованы при проведении прогнозно-поисковых работ в других провинциях.
8) Сформулированные признаки проявления погребенных кимберлитовых полей в терригенных коллекторах алмазов позволяют проводить районирование закрытых территорий, выбирать оптимальную методику проведения геологоразведочных работ и выделять перспективные площади для опоискования.
9) На основе предложенной методики изучения древних коллекторов выполнена прогнозная оценка алмазоносности крупнейших районов Сибирской, Восточно-Европейской и Африканской провинций.
10) Результаты исследований автора используются в комплексе геологоразведочных работ АК АЛРОСА и способствуют выявлению новых месторождений алмазов на закрытых территориях древних платформ.
ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ОСНОВНЫХ РАБОТАХ 1. Прогнозно-поисковые типы проявления погребенных кимберлитовых полей в терригенных коллекторах алмазов // Записки Горного Института.
2009. Т. 183. С. 149-159.
2. Методы палеогеографичеких исследований при прогнозировании и поисках погребенных месторождений алмазов // Руды и металлы. 2008.
№ 5. С. 27-40.
3. Фации и динамические типы позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Сибирской и Восточно-Европейской платформ // Изв.
Вузов. Геология и разведка. 2008. № 5. С. 18-27.
4. Строение и эволюция позднепалеозойского рельефа Зимнебережного алмазоносного района // Геоморфология. 2009. № 1. С. 94-103.
5. Раннепротерозойские алмазоносные кимберлиты Карелии и особенности их формирования // Геология и геофизика. 2009. № 9. С. 963-977 (в соавторстве с А.К. Загайным, К.Б. Смитом, В.В. Ушковым, Е.Е. Лазько, Л.И. Лукьяновой, Л.П. Лобковой).
6. Фации верхнепалеозойских алмазных отложений Западной Якутии // Литология и полезные ископаемые. 1992. № 5. С. 88-99 (в соавторстве с О.Г. Салтыковым).
7. Реконструкция позднепалеозойского рельефа восточного борта Тунгусской синеклизы (Мало-Ботуобинский и Моркокинский алмазоносные районы) // Геоморфология. 1992. № 3. С. 90-96 (в соавторстве с О.Г. Салты- ковым, Ю.М. Эринчеком).
8. Первые находки ихтиофауны в среднекаменноугольных отложениях Тунгусской синеклизы // Докл. АН СССР. 1990. Т. 314. № 2. С. 472-474 (в соавторстве с Д.Н. Есиным, В.И. Шаталовым, О.Г. Салтыковым).
9. Находки фораминифер в среднекаменноугольных алмазоносных отложениях восточного борта Тунгусской синеклизы // Отечественная геология. 1993. № 3. С.42-46 (в соавторстве с Н.В. Устиновой, С.В. Сомовым, О.Г. Салтыковым).
10. Позднепалеозойские терригенные коллекторы алмазов восточного борта Тунгусской синеклизы. Санкт-Петербург. ВСЕГЕИ. 1991. 228 с. (в соавторстве с О.Г. Салтыковым, Ю.М. Эринчеком, Е.Д. Мильштейн).
11. Модель эволюции среднепалеозойского кимберлитового поля в позднем палеозое // Проблемы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, научное и методико-технологическое обеспечение их решений. Якутск: изд-во ЯНЦ СО РАН, 2008. С. 45-54.
12. О перспективах алмазоносности Северо-Западного Региона России (Ленинградская, Новгородская, Псковская области) // Геологические аспекты минерально-сырьевой базы АК АЛРОСА: современное состояние, перспективы, решения. Мирный: Мирнинская городская типография. 2003.
С. 196-200.
13. Алмазоносные районы Центральной Африки: палеогеографический анализ и прогнозная оценка // Природные и техногенные россыпи. Проблемы. Решения. Симферополь: Крымское отделение Украинского государственного геологоразведочного института (КО УкрГГРИ). 2007. С. 128-137.
14. Морфогенетические типы россыпей алмазов Центральноафриканской республики // Природные и техногенные россыпи. Проблемы. Решения. Симферополь: Крымское отделение Украинского государственного геологоразведочного института (КО УкрГГРИ), 2007. С. 123-127.
15. Минеральный состав верхнепалеозойских отложений восточного борта Тунгусской синеклизы // Стратиграфия и литофациальный анализ верхнего палеозоя Сибири: Сб. науч. тр. Новосибирск: СНИИГГиМС. 1991.
С. 102-109.
16. Литология и стратиграфия позднепалеозойских терригенных коллекторов алмазов Зимнебережного района в связи с поисками погребенных месторождений алмазов // Проблемы прогнозирования и поисков месторождений алмазов на закрытых территориях, научное и методико- технологическое обеспечение их решений. Якутск: ЯНЦ СО РАН. 2008. С. 131- 1(в соавторстве с М.Г. Антащуком, М.В. Ошурковой, В.В. Третяченко).
17. Структурно-тектонические факторы размещения проявлений кимберлитового и лампроитового магматизма северо-запада Восточно Европейской платформы // Геология алмаза - настоящее и будущее (геологи к 50-летнему юбилею г. Мирный и алмазодобывающей промышленности России). Воронеж: Воронежский государственный университет. 2005.
С. 79-86 (в соавторстве с А.К. Загайным, В.А. Журавлевым).
18. Особенности геологического строения и вещественного состава кимберлитовых тел Финляндии в связи с проблемой поисков коренных источников алмазов на северо-западе России // Вопросы методики прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых. Якутск: ЯФ ГУ, изд-во СО РАН. 2004. С. 173-185 (в соавторстве с М.И. Лелюхом, Л.И. Лукьяновой, Л.П. Лобковой, В.В. Алехиной).
19. Денудационный срез кимберлитовых трубок Алакит-Мархинского поля Западной Якутии в позднем палеозое // Актуальные проблемы региональной геологии Сибири. Новосибирск. СНИИГГиМС. 1992. С. 132-133.
20. Анализ продольных профилей долин рек южной части о-ва Большевик и некоторые палеогеографические выводы // Географические и гляциологические исследования в полярных странах. Л.: Гидрометеоиздат. 1988.
С. 81-94 (в соавторстве с Д.Ю. Большияновым).
21. Типоморфные особенности индикаторных минералов раннепротерозойских кимберлитов Карелии // Алмазы и благородные металлы Тимано-Уральского региона. Сыктывкар: изд. ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2006. С.
82-84 (в соавторстве с Л.П. Лобковой, М.Г. Антащуком).
22. Diamond-bearing kimberlites of northern Europe // 9th International Kimberlite Conference. Frankfurt, Germany. 2008. 9 IKC-A-00112 (в соавторстве с H. OТBrien, L. Lukianova, P. Peltonen).
23. Kimozero, Karelia: a diamondiferous Palaeoproterozoic metamorphosed volcanoclastic kimberlite // 9th International Kimberlite Conference Frankfurt, Germany. 2008. 9 IKC-A-00199 (в соавторстве с V.V. Ushkov, C.B. Smith, G.P. Bulanova, L.I. Lukyanova, V. Wiggersde, D.G. Pearson).
24. Mantle signature of the Arkhangelskaya kimberlite pipe // 9th International Kimberlite Conference. Frankfurt, Germany. 2008. 9 IKC-A-00055 (в соавторстве с M. Lehtonen, H. OТBrien, P. Peltonen, V. Verzhak).
25. Kimberlites and their mantle sample: diamond prospectivity of the Fennoscandian shield // Смирновский сборник, М., ГУП ВИНИТИ РАН. 2008. С.
93-110 (в соавторстве с P. Peltonen, H. OТBrien, M. Lehtonen, D. Zozulya).
26. Diamond exploration and mining in North-West of Russia // 4th Fennoscandian Exploration and Mining. Rovaniemi-Finland. 2003. P. 1-26 (в соавторстве с S.M. Bezborodov, V.V. Verzhak, A.V. Gerasimchuck, V.N. Zaostrovtsev, V.A. Larchenko, G.V. Minchenko.).
27. Mining Development of Lomonosov Diamond Deposit, Russia // 6th Fennoscandian Exploration and Mining. Rovaniemi-Finland. 2007. P. 31-34 (в соавторстве с G.F. Piven, N.P. Abramov.).