ГЛАВА 5

ПРОГНОЗНО-ПОИСКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ

НА ЗАКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Раздел 5.1

Подходы к оптимизации комплекса прогнознопоисковых и лабораторно-аналитических исследований

УДК 549.641

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

О СОСТАВЕ ПИКРОИЛЬМЕНИТА В ПОИСКОВЫХ ЦЕЛЯХ

Н.В. Алымова, С.И. Костровицкий, Д.А. Яковлев Институт геохимии СО РАН, г. Иркутск Раскрываются особенности методического подхода к составлению минералогических паспортов по пикроильмениту для отдельных кимберлитовых трубок, кустов и полей трубок. Показано, что наряду со статистическими данными по средним содержаниям основных окислов важную роль в паспортах играют корреляционные графики с Cr2O3. На значимом представительном материале демонстрируется применение паспортизации кимберлитовых трубок для южных алмазоносных кимберлитовых полей. Созданные минералогические паспорта для большинства трубок из Далдынского, АлакитМархинского, Верхнемунского полей значительно расширяют возможности использования минералогических методов поиска новых кимберлитовых трубок, а также прогнозирования перспективных площадей на предмет обнаружения ранее неизвестных кимберлитовых полей.

В последнее время актуальность шлихоминералогического метода поисков кимберлитовых пород возросла в связи с освоением новых перспективных площадей, детализацией уже ранее известных алмазоносных полей, привязки ореольных участков к коренным источникам. В связи с этим повысился научный интерес к минералам-спутникам алмаза и, в частности, к пикроильмениту.

Пикроильменит, как правило, неравномерно распространен в кимберлитах, его содержание, в среднем, не превышает 0,1–0,3 %. В то же же время встречаются трубки-исключения, в кимберлитовых породах которых наблюдается преобладание высокохромистой ассоциации минералов: хромшпинелидов, высокохромистых гранатов. В таких трубках содержание пикроильменита варьирует от единичных зерен до полного их отсутствия.

Авторами настоящей статьи была проведена огромная работа по изучению закономерностей пространственного распределения составов пикроильменита в пределах отдельных алмазоносных полей (Малоботуобинского, Далдынского, Верхнемунского и Алакит-Мархинского), а также по оценке близости минерала из ореольных участков и трубочных тел и систематизации полученных данных. В результате были созданы базы данных составов минералов (минералогические паспорта) почти из всех трубок вышеупомянутых полей, которые, как мы считаем, являются показателями индивидуальных характеристик, присущих каждой отдельной трубке, кусту трубок и кимберлитовому полю в целом. Основной задачей исследований стало – найти такие параметры состава ильменита, которые надежно указывали бы на принадлежность изучаемого минерала к определенному трубочному телу, с помощью которых было бы легко производить сравнительный анализ минеральных выборок из разных трубок, а также ореолов. Обработка полученного, колоссального по объему, аналитического материала (только для Далдынского поля было выполнено более 5 000 анализов) была проведена по схеме, намеченной и разработанной авторами, основной целью которой было создание так называемых портретов, а вернее, паспортов состава пикроильменита и граната для каждой из трубок в отдельности. Проблема составления паспорта заключается в том, чтобы выявить минимальное число характеристик (параметров) состава того или иного минерала, по которым можно было бы легко проводить сопоставление объектов исследования. Основное требование к паспорту (используемым параметрам) – его воспроизводимость – любой исследователь может проверить или при получении новых данных уточнить паспорт.

При создании минералогических портретов трубки важна представительность анализов пикроильменита. Мы считаем, что необходимое для изучения количество составляет около 100 зерен из каждого кимберлитового тела. Такое относительно небольшое число микрозондовых анализов, как показали ранее проведенные работы [1], обусловлено близостью состава пикроильменита в пределах одной трубки и независимостью состава от фаз внедрения кимберлита.

Важным моментом в пробоподготовке пикроильменита является источник анализируемого материала, необходимо учитывать: был ли получен минерал из шлиховых проб, из крупных мегакристных (> 1 см) зерен или фабричного концентрата. Наименее надежными способами отбора являются последние два метода, т.к. мегакристные минералы, как правило, подвержены дроблению, а фабричный концентрат – заражению, что в дальнейшем вызывает сомнение в корректности полученных результатов. Нами отбирался пикроильменит фракции -1+0,5 из шлиховых проб непосредственно на кимберлитовых трубках.

При выяснении особенностей состава пикроильменита наиболее информативными оказались Cr2O3, Al2O3, MgO, Fe2O3 и FeO, а также коэффициенты магнезиальности (Mg# = Mg/(Mg+Fe)x100) и окислительновосстановительного потенциала (ОВП) или степени окисленности железа (ОВП = Fe+3/(Fe+3+Fe+2)x100). На примере Далдынского поля было показано [2], что минерал одного куста трубок имеет близкий усредненный состав, в то же время как пикроильменит разных кустов отличается. Несмотря на полученные различия по составу отдельных кустов и трубок, мы считаем, что статистические параметры не полностью отражают индивидуальные особенности распределения состава минерала в пределах трубки, куста трубок и поля в целом. Более информативными являются корреляционные графики Cr2O3 с другими оксидами, например, с MgO, TiO2. Как показали наши исследования, форма тренда состава пикроильменита для каждого куста трубок имеет свой характерный индивидуальный рисунок (рис. 1–3) и таким образом может служить важной составляющей паспортных данных по трубке. Не менее важную генетическую нагрузку несут корреляционные графики с Al2O3, например, Al2O3–MgO. Построение таких графиков для разных кустов Далдынского поля показало, что все они образуют характерный единый тренд, что послужило основанием для вывода о существовании единого астеносферного источника для формирования материнского расплава, из которого кристаллизовался пикроильменит.

Составление паспортных данных, полученных практически для всех известных трубок южных кимберлитовых полей, оказалось весьма эффективным в практическом применении – пикроильменит может быть использован для расшифровки структуры кимберлитового поля. Близость состава минерала и корреляционные графики Cr2O3–MgO для разных трубок одного куста могут служить критерием отнесения или не отнесения той или иной трубки к определенному кусту кимберлитовых тел, особенно в тех случаях, когда обособление затруднено даже географически. Также подобные параметры могут служить привязкой ореольного пикроильменита к коренным источникам. К сожалению, из-за близости усредненного состава минерала в трубках в пределах одного куста подобная привязка возможна или к кусту кимберлитовых тел, или к независимым самостоятельным трубочным телам.

В результате проведенного исследования удалось не только создать паспорта по составам граната и пикроильменита для трубочных и жильных кимберлитовых тел Далдынского поля, но и проверить их работоспособность. Сопоставление паспортных данных, полученных для ореольных участков и близрасположенных трубочных тел, на наш взгляд, оказалось очень эффективным и результативным. Примеры реализации задачи идентификации пикроильменита из уже известных кимберлитовых трубок на примере Далдынского поля и ореолов по особенностям состава минерала были опубликованы нами ранее [3]. Привязка ореольного и коренного минерала проходила на основе близкого усредненного состава, схожего характера распределения на гистограммах TiO2, Cr2O3, MgO, а также единых трендов на корреляционных графиках Cr2O3–MgO с совпадением интервалов изменчивости. При этом важны не только положительные результаты (предполагающие наличие неизвестных ранее коренных источников), но и отрицательные, которые уверенно показывают, что формирование ореола происходило за счет разрушения уже известных трубочных тел и таким образом, дальнейшее продолжение поисковых работ на данном участке бесполезно.

На представительном материале нами была проведена работа по сопоставлению составов пикроильменита из разных кимберлитовых полей Якутской провинции, в результате которой установлено, что ильмениты характеризуются очень близким усредненным составом при широких вариациях содержания основных оксидов [4]. В то же время корреляционные графики Cr2O3–MgO (рис. 4) и Al2O3–MgO (рис. 5) для минерала в каждом кимберлитовом поле имеют индивидуальный характер распределения. Именно это своеобразие – наличие в каждом из алмазоносных кимберлитовых полей ильменита с особыми характеристиками кристаллизационных трендов, позволяет считать его составной частью минералогического паспорта того или иного поля. Выводы о принадлежности любого ореола пикроильменита к конкретному полю следует делать не на основе статистического анализа данных по содержанию тех или иных оксидов минерала, а именно путем сравнения формы трендов состава.

Таким образом, составление минералогических паспортов трубок в пределах отдельных кимберлитовых полей может служить основанием для расшифровки вещественной структуры (выделения кустов трубок) полей. Выводы о принадлежности пикроильменита из ореола к определенному коренному источнику следует делать не на основе статистического анализа данных по содержанию тех или иных оксидов, а путем сравнения формы трендов состава минерала. Каждое из рассмотренных кимберлитовых полей Якутской провинции содержит пикроильменит с четко индивидуализированными кристаллизационными трендами.

им.

Рис. 1. Корреляционные графики Cr2O3 –MgO для пикроильменитов из трубок куста Зарница (Далдынское поле) Рис. 2. Корреляционные графики Cr2O3–MgO для пикроильменитов куста Светлая (Алакит-Мархинское поле) Рис. 3. Корреляционные графики зависимости Cr2O3–MgO для пикроильменитов из кимберлитов Далдынского поля Рис. 4. Корреляционные графики зависимости Cr2O3–MgO для пикроильменитов из кимберлитов алмазоносных полей Рис. 5. Корреляционные графики зависимости Al2O3–MgO для пикроильменитов из кимберлитов алмазоносных полей 1. Костровицкий С.И. Геохимические особенности минералов кимберлитов. – Новосибирск: Наука, 1986. – 263 с.

2. Алымова Н.В., Костровицкий С.И., Иванов А.С., Серов В.П. Пикроильменит из кимберлитов Далдынского поля (Якутия) // Докл. РАН. – 2004. – Т. 395, № 6. – С. 799–802.

3. Костровицкий С.И., Алымова Н.В., Яковлев Д.А. и др. Минералогическая паспортизация разных таксонов кимберлитового вулканизма – методическая основа поисковых работ на алмазы // Руды и металлы. – 2006. – № 4. – С. 27–37.

4. Костровицкий С.И., Алымова Н.В., Яковлев Д.А. и др. Особенности типохимизма пикроильменита из алмазоносных полей Якутской провинции // Докл. РАН. – 2006. – Т. 406, №3. – C. 350–354.

УДК 553.

МОДЕЛИ ШЛИХОВЫХ ОРЕОЛОВ ОТ РАЗЛИЧНЫХ

КИМБЕРЛИТОВЫХ ТЕЛ МАЛО-БОТУОБИНСКОГО РАЙОНА

Рассматриваются изменения ассоциации индикаторных минералов кимберлитов и их типоморфных характеристик по мере удаления от коренного источника и на основании их приводятся наиболее информативные признаки для ореолов от различных по минералогической продуктивности кимберлитовых тел.

Результативность алмазопоисковых работ с применением шлихоминералогического метода зависит от корректного, основанного на качественном фактическом материале, прогноза на изучаемую территорию. Он базируется на идентификации выявленных ореолов индикаторных минералов кимберлита (ИМК) и оценке их прогнозной значимости.

В настоящее время идентификация ореолов ИМК в основном осуществляется на основе минералогических характеристик кимберлитовых тел. К таким характеристикам относятся ассоциация ИМК, типоморфизм, химический состав, гранулометрия. Однако несмотря на большой объем аналитических исследований по изучению ИМК как в самих кимберлитах, так и в ксенолитах из них, осредненным показателем для конкретного тела может служить только ассоциация ИМК ореола от этого тела. Это обусловлено наличием значительных вариаций характеристик ассоциаций ИМК непосредственно в самой кимберлитовой трубке, как в плане, так и в разрезе. Вариации этих характеристик значительно перекрывают существующее разнообразие таковых параметров для известных в этих районах ореолов. Отсюда следует, что более надежным вариантом для идентификации локальных ореолов могут служить естественно осредненные характеристики кимберлитовых тел, проявленные в сопряженных с ними ореолах.

Для получения таких характеристик и необходимо создание моделей ореолов от известных кимберлитовых тел. В качестве таких моделей для Мало-Ботуобинского района нами были рассмотрены ореолы от известных трубок Мирнинского кимберлитового поля. В идеале ореол, сформированный в континентальных условиях, по аналогии с современными ореолами, должен обладать следующими основными признаками близости к коренному источнику:

– отсутствие механического износа зерен ИМК;

– разнообразие гранулометрического спектра;

– находки обломочков кимберлита;

– высокие концентрации ИМК.

Однако анализ современных ореолов ИМК показал, что механический износ пиропа начинает фиксироваться на удалении первых десятков километров и лишь для пикроильменита появляется после 10 км [1, 2]. Обломочки кимберлита из-за своей вязкости сохраняются даже тогда, когда ИМК приобретают крайнюю степень механического износа. Следовательно, это дальнодействующие характеристики, и обнаружив ореол, обладающий ими, мы можем ограничить площадь поисков кругом радиусом не менее 10–15 км. Это достаточно большая территория, а значит, прогнозирование только по таким параметрам соответствует среднему масштабу. К характеристикам ближнего действия следует отнести концентрации ИМК. На это указывают прямо или косвенно все исследователи современных ореолов.

Общий вывод, полученный в процессе анализа результатов этих исследователей, звучит так: «Размеры и концентрации потоков ИМК зависят от продуктивности коренного источника и распределения в аллювии минералов тяжелой фракции, являющихся их гравитационными спутниками. При этом идет закономерное уменьшение доли ИМК в составе тяжелой фракции по мере удаления от кимберлитового тела». Поэтому при формулировании модели основной упор был сделан именно на этот специфический признак.

В основу составления модели шлихоминералогических ореолов от известных кимберлитовых тел в большинстве своём легли архивные и фондовые материалы предшествующих исследователей по изучению околотрубочных ореолов. Кроме того, в ходе проводимых ЯНИГП ЦНИГРИ полевых работ были получены данные, которые дополнили минералогическую картину на участках вблизи известных кимберлитовых источников. Следует отметить, что в соответствии с возрастом кимберлитовых тел Мало-Ботуобинского района и величиной их эрозионного среза (300 м) в регионе существовало несколько стратиграфических уровней промежуточных коллекторов ИМК, начиная от раннекаменноугольных и заканчивая современными.

Рассматриваемые ореолы отнесены к раннеюрскому возрасту. Отложения этого возраста с угловым несогласием залегают на разновозрастных породах кимберлитовмещающего цоколя и верхнепалеозойских, частично эродированных, терригенных осадках, вмещающих более древние промежуточные коллекторы. Естественно, что материал позднепалеозойских осадочных пород, в том числе и кимберлитовые минералы, заключенные в них, в большей или меньшей мере переотлагались в юрские коллекторы. При этом в ореолах Мало-Ботуобинского района практически всегда присутствует две ассоциации ИМК: первичная, поступающая непосредственно из коренного источника, и переотложенная, источником которой служат более древние промежуточные коллекторы. Количественно эти ассоциации разделить не всегда возможно, так как и в первичной ассоциации всегда присутствуют минералы с различной степенью механического износа и гипергенеза. К тому же нельзя исключать вариант смешения первичной ассоциации от двух и более кимберлитовых тел, поскольку расстояния между соседними трубками не настолько уж велики и составляют от первых сотен метров (трубки Мир и Спутник) до 4 км (трубка Таёжная и жилы Ан-21, Южная). Поэтому никто не может гарантировать выделения в чистом виде ореола от одного конкретного кимберлитового тела. Однако определение его границ и уровня интенсивности вполне реально. В данном случае за основу нами было принято следующее положение: «Ореолом от известного кимберлитового тела является аномальный участок минералогического поля, расположенный в непосредственной близости от него». Такие участки в первую очередь выделяются по аномальным содержаниям ИМК в объеме шлиховой пробы, а наиболее отчетливо выделение их границ по весовой доле ИМК в составе тяжелой фракции (см. вкл., рис. 19).

В результате обработки имеющихся данных был намечен ряд индикационных признаков, позволяющих, с большой долей вероятности, выявлять в полигенном ореоле (каковыми являются большинство известных ореолов) именно ту рациональную информативную часть, использование которой при идентификации не привязанных к известным коренным источникам ореолов позволит значительно конкретизировать оценку перспектив территории.

Ниже мы приводим в обобщенном виде только наиболее информативные признаки ореолов, необходимые для определения параметров и удаления искомого коренного источника для исследуемого ореола ИМК (таблица). К таким признакам можно отнести размеры ореола и его интенсивность. Эти характеристики рассмотрены для всех трубок и приведены в таблице, а в качестве иллюстраций можно обратиться к схемам ореолов от трубок Интернациональная, Амакинская, Таежная (см. вкл., рис. 19). Следует отметить, что имеющиеся данные по площади ореола от трубки Мир не позволили получить целостную картину по распределению весовых значений ИМК в составе тяжелой фракции из-за неполноты фактических данных в отчетах и отсутствия их в архивных материалах.

Кимберлитовые трубки Ореолы от кимберлитовых трубок