Особенности строения ультрабазитового Войкаро-Сыньинского массива по геофизическим данным
|
Введение 3
1. Геологическое строение и хромитоносность Войкаро-Сыньинского массива 6
1.1 Региональная позиция и геологическое строение 6
1.2. Хромитоносность 11
1.2.1. Генезис хромитовых руд 11
1.2.2. Хромитоносность массива 13
1.3. Характеристика геофизических полей 15
1.3.3. Петрофизические свойства пород, слагающих массив 25
2. Моделирование геофизических полей: поля силы тяжести и магнитного поля 27
2.1. Методика построения геолого-геофизических разрезов 27
2.1.1. Решение обратной задачи методом Приезжева 27
2.1.2. Метод аналитического продолжения геофизических полей 28
3. Основные результаты моделирования 30
Заключение 41
Литература 43
1. Геологическое строение и хромитоносность Войкаро-Сыньинского массива 6
1.1 Региональная позиция и геологическое строение 6
1.2. Хромитоносность 11
1.2.1. Генезис хромитовых руд 11
1.2.2. Хромитоносность массива 13
1.3. Характеристика геофизических полей 15
1.3.3. Петрофизические свойства пород, слагающих массив 25
2. Моделирование геофизических полей: поля силы тяжести и магнитного поля 27
2.1. Методика построения геолого-геофизических разрезов 27
2.1.1. Решение обратной задачи методом Приезжева 27
2.1.2. Метод аналитического продолжения геофизических полей 28
3. Основные результаты моделирования 30
Заключение 41
Литература 43
На Полярном Урале известны три крупных массива гипербазитов - Войкаро-Сынинский, Рай-Из и Сыум-Кеу, составляющие северный фланг Уральского гипербазитового пояса. Массивы гипербазитов располагаются в осевой зоне хребта. Эти массивы относятся к офиолитовой ассоциации, представляющей собой фрагмент океанической коры древнего Уральского палеоокеана. В отношении полезных ископаемых эти гирпербазитовые массивы интересны тем, что в их пределах находятся многочисленные проявления хромитов подиформного типа.
На сегодняшний день, ресурсная база хромитов в России находится на критическим низком уровне и, соответственно, выявление новых промышленных месторождений хромитов является весьма актуальной задачей.
За весь период проведения геологоразведочных работ на хромовые руды в пределах ультрамафитовых массивов Полярного Урала до сих пор не выявлено уникальных и крупных рудных хромитовых месторождений. Выявлено только два средних месторождения (Центральное и Западное) в пределах массива Рай-Из с запасами хромититов первые млн. тонн. На сегодняшний день на массиве Рай-Из ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» отрабатывает месторождение Центральное, на котором в ближайшее время планируется завершение открытой разработки со значительным истощением запасов хромовых руд [Селиванов, 2011].
Войкаро-Сыиньнский массив (Рис.1) является самым крупным гипербазитовым массивом в полярном секторе Урала, но там до пор не выявлено ни одного промышленно значимого месторождения, несмотря на то что активные поиски хромовых руд на Полярном Урале осуществляются в общей сложности уже более 50 лет. При этом каждая волна поисковых работ обосновывалась тем, что Войкаро-Сыньинский массив является наиболее перспективным на выявления крупных месторождений. Перспективность массива связывалось с размерами массива и с полнотой офиолитовой ассоциации, а также с многочисленностью хромитовых проявлений. В качестве поисковых признаков на первых план выдвигались минералого-петрографические, петрохимические признаки крупных скоплений хромшпинелидов. Геолого-структурным признакам и геофизическим признакам отводилась подчиненная роль.
Между тем известно, было уставлено что хромитовые проявления тяготеют к кравым частям массива. А наибольшее количество проявления выявлено на северном фланге массива. Возможно, эти закономерности не случайны и связанны с геолого-структурными особенностями различных блоков Войкаро-Сыньинского массива.
С целью выявления этих особенностей в 2016 году силами ФГУБ «ВИМС», АО «Полярно-Уральское горно-геологическое предприятие» и ООО «НПП ВИРГ-Рудгеофизика» были проведены работы по опорным профилям, которые пересекают массив в его южной (Лаптапайский блок), средней (Погурейский блок) и северной (Хойлинский блок) частях. Общая длина профилей составила 55 км. На профилях проводились гелого-петрографические маршруты и геофизические исследования методами: магниторазведки, гравиразведки и электроразведки АМТЗ. Работы проводились в рамках государственного контракта «Поисковые работы с целью оценки перспектив хромитоносности Войкаро-Сыньинского массива».
Материалами для настоящей работы послужили геофизические материалы, предоставленные OOO «НПП ВИРГ-Рудгеофизка».
Целевым геофизических назначением работ являлось:
Определение геофизических характеристик для формаций и структур массива;
Создание геолого-геофизических моделей опорных разрезов;
Уточнение геолого-прогнозной модели хромового оруденения альпинотипных массивов (геофизические элементы модели).
Основной задачей моей бакалаврской работы было уточнение глубинной и региональной позиции Войкаро-Сыньинского массива с использованием региональных геофизических данных (карты магнитного поля и поля силы тяжести листа Q-41) на основе математического моделирования геофизических полей по трем искусственным региональным профилям, которые пересекают массив примерно том же месте что и опорные профили. Профили моделирования длиннее опорных профилей. Они пересекают не только сам массив, но и все складчатые структуры Урала, как к западу, так и к востоку от осевой линии Уральского хребта.
На сегодняшний день, ресурсная база хромитов в России находится на критическим низком уровне и, соответственно, выявление новых промышленных месторождений хромитов является весьма актуальной задачей.
За весь период проведения геологоразведочных работ на хромовые руды в пределах ультрамафитовых массивов Полярного Урала до сих пор не выявлено уникальных и крупных рудных хромитовых месторождений. Выявлено только два средних месторождения (Центральное и Западное) в пределах массива Рай-Из с запасами хромититов первые млн. тонн. На сегодняшний день на массиве Рай-Из ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» отрабатывает месторождение Центральное, на котором в ближайшее время планируется завершение открытой разработки со значительным истощением запасов хромовых руд [Селиванов, 2011].
Войкаро-Сыиньнский массив (Рис.1) является самым крупным гипербазитовым массивом в полярном секторе Урала, но там до пор не выявлено ни одного промышленно значимого месторождения, несмотря на то что активные поиски хромовых руд на Полярном Урале осуществляются в общей сложности уже более 50 лет. При этом каждая волна поисковых работ обосновывалась тем, что Войкаро-Сыньинский массив является наиболее перспективным на выявления крупных месторождений. Перспективность массива связывалось с размерами массива и с полнотой офиолитовой ассоциации, а также с многочисленностью хромитовых проявлений. В качестве поисковых признаков на первых план выдвигались минералого-петрографические, петрохимические признаки крупных скоплений хромшпинелидов. Геолого-структурным признакам и геофизическим признакам отводилась подчиненная роль.
Между тем известно, было уставлено что хромитовые проявления тяготеют к кравым частям массива. А наибольшее количество проявления выявлено на северном фланге массива. Возможно, эти закономерности не случайны и связанны с геолого-структурными особенностями различных блоков Войкаро-Сыньинского массива.
С целью выявления этих особенностей в 2016 году силами ФГУБ «ВИМС», АО «Полярно-Уральское горно-геологическое предприятие» и ООО «НПП ВИРГ-Рудгеофизика» были проведены работы по опорным профилям, которые пересекают массив в его южной (Лаптапайский блок), средней (Погурейский блок) и северной (Хойлинский блок) частях. Общая длина профилей составила 55 км. На профилях проводились гелого-петрографические маршруты и геофизические исследования методами: магниторазведки, гравиразведки и электроразведки АМТЗ. Работы проводились в рамках государственного контракта «Поисковые работы с целью оценки перспектив хромитоносности Войкаро-Сыньинского массива».
Материалами для настоящей работы послужили геофизические материалы, предоставленные OOO «НПП ВИРГ-Рудгеофизка».
Целевым геофизических назначением работ являлось:
Определение геофизических характеристик для формаций и структур массива;
Создание геолого-геофизических моделей опорных разрезов;
Уточнение геолого-прогнозной модели хромового оруденения альпинотипных массивов (геофизические элементы модели).
Основной задачей моей бакалаврской работы было уточнение глубинной и региональной позиции Войкаро-Сыньинского массива с использованием региональных геофизических данных (карты магнитного поля и поля силы тяжести листа Q-41) на основе математического моделирования геофизических полей по трем искусственным региональным профилям, которые пересекают массив примерно том же месте что и опорные профили. Профили моделирования длиннее опорных профилей. Они пересекают не только сам массив, но и все складчатые структуры Урала, как к западу, так и к востоку от осевой линии Уральского хребта.
В результате моделирования геофизических полей по трем региональным профилям было уставлено, что резкая ступень в поле силы тяжести пределах Войкарского сектора Полярного Урала связана в больше степени обусловлена влиянием всего горно-складчатого сооружения, сложенного в большей в значительной степени островоужными тяжелыми комплексами, а не только гипербазитами Войкаро-Сыньинского массива. Мощность офиолитовой пластины в пределах выходов массива неодинакова. Наибольшая мощность офиолитового комплекса действительно наблюдается в районе Хойлинского сектора и достигает 10-12 км.
В пределах Лаптапайского и Погурейского секторов мощность пластины уменьшается до 5 – 7км. Судя по данным моделирования, плоскость Главного Уральского надвига падает на восток под углами 30-45 град. При этом угол падения становиться круче к востоку (до 70-80 град).
Наиболее эффективным методом анализа региональных геофизических данных является двухэтапная процедура моделирования, основанная сначала на аналитическом продолжении поля вниз методом цепных дробей, а затем на математическом интерактивном моделировании, исходя из общих представлений о геологическом строении Поярного Урала, и исходя из знания петрофизических свойств пород. Было также уставлено, методы частотной фильтрации, в частности, метод Приезжева, работает плохо. Решения полученные данным методом являются неадекватными с геологической точки зрения.
В результате анализа геофизических материалов, полученных вдоль опорных профилей, было уставлено, что по комбинации магниторазведки и гравиразведки удается достаточно достоверно выделить слабоизменённые дунитовые ядра в пределах верхней части Войкаро-Сыньинского массива. Для дунитов характерно устойчивое сочетание спокойного магнитного поля с низким градиентом и слабоположительной аномалии ∆gлок. Участки войкаритизации хорошо выделяются по характеру магнитного поля. Над войкаритами наблюдается высокодифференцированное магнитное поле с наиболее высокими значениями полного градиента. С помощью математического моделирования удалось уточнить пространственное положение основных разрывных нарушений, установить их углы падения. Серпентинизация вдоль тектонических нарушений дает более узкие аномалии, которые имеют хорошую пространственную корреляцию между соседними профилями магниторазведки. Электроразведка АМТЗ уверенно выделяет крупные надвиговые нарушения. Надвиги выделяются аномалиями низкого сопротивления, за счет интенсивной серпентизации пород.
В целом использованный геофизический комплекс позволяет существенно уточнить структурно-тектоническую позицию ультрабазитового комплекса Войкаро-Сыньинского массива. Кроме того, полученные материалы безусловно позволяют повысить достоверность построения геологических разрезов вдоль линий опорных профилей. Методы моделирования оказались достаточно эффективными для уточнения глубинного строения Войкаро-Сыньинского массива. Однако этих профилей слишком мало для построения схемы глубинного строения массива.
Если говорить о возможности выявления богатой хромитовой минерализации, то по геофизическим данным можно лишь уточнить структурную позицию известных рудопроявлений и соответственно по структурным признакам выполнить прогнозирование участков, благоприятных для выявления аналогичных рудных объектов.
В пределах Лаптапайского и Погурейского секторов мощность пластины уменьшается до 5 – 7км. Судя по данным моделирования, плоскость Главного Уральского надвига падает на восток под углами 30-45 град. При этом угол падения становиться круче к востоку (до 70-80 град).
Наиболее эффективным методом анализа региональных геофизических данных является двухэтапная процедура моделирования, основанная сначала на аналитическом продолжении поля вниз методом цепных дробей, а затем на математическом интерактивном моделировании, исходя из общих представлений о геологическом строении Поярного Урала, и исходя из знания петрофизических свойств пород. Было также уставлено, методы частотной фильтрации, в частности, метод Приезжева, работает плохо. Решения полученные данным методом являются неадекватными с геологической точки зрения.
В результате анализа геофизических материалов, полученных вдоль опорных профилей, было уставлено, что по комбинации магниторазведки и гравиразведки удается достаточно достоверно выделить слабоизменённые дунитовые ядра в пределах верхней части Войкаро-Сыньинского массива. Для дунитов характерно устойчивое сочетание спокойного магнитного поля с низким градиентом и слабоположительной аномалии ∆gлок. Участки войкаритизации хорошо выделяются по характеру магнитного поля. Над войкаритами наблюдается высокодифференцированное магнитное поле с наиболее высокими значениями полного градиента. С помощью математического моделирования удалось уточнить пространственное положение основных разрывных нарушений, установить их углы падения. Серпентинизация вдоль тектонических нарушений дает более узкие аномалии, которые имеют хорошую пространственную корреляцию между соседними профилями магниторазведки. Электроразведка АМТЗ уверенно выделяет крупные надвиговые нарушения. Надвиги выделяются аномалиями низкого сопротивления, за счет интенсивной серпентизации пород.
В целом использованный геофизический комплекс позволяет существенно уточнить структурно-тектоническую позицию ультрабазитового комплекса Войкаро-Сыньинского массива. Кроме того, полученные материалы безусловно позволяют повысить достоверность построения геологических разрезов вдоль линий опорных профилей. Методы моделирования оказались достаточно эффективными для уточнения глубинного строения Войкаро-Сыньинского массива. Однако этих профилей слишком мало для построения схемы глубинного строения массива.
Если говорить о возможности выявления богатой хромитовой минерализации, то по геофизическим данным можно лишь уточнить структурную позицию известных рудопроявлений и соответственно по структурным признакам выполнить прогнозирование участков, благоприятных для выявления аналогичных рудных объектов.