СТРУКТУРНО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ДИНАМОМЕТАМОРФИЗМЕ НА ПРИМЕРЕ СЮЛЬБАНСКОГО РАЗЛОМА И БАРГУЗИНО-ВИТИМСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ ЗОНЫ
|
Введение 4
1 Геологическое строение района 7
1.1 Географическое положение 7
1.2 Геологическая изученность 8
1.3 Стратиграфия 9
1.4 Интрузивный магматизм, метаморфизм и метасоматоз 14
1.4.1 Интрузивный магматизм и метаморфизм 14
1.4.2 Гидротермально-метасоматические образования 15
1.5 Тектоника 16
1.6 История геологического развития 18
1.7 Полезные ископаемые 19
1.8. Уряхское золоторудное месторождение 20
2 Влияние тектоники на размещение полезных ископаемых 22
2.1 Структура участка Ветвистый 22
2.1.1 Технология реконструкции 23
2.1.2 Описание структуры 23
2.1.3 Структуры контролирующие оруденение 24
3 Структурно-минеральные преобразования пород шовной зоны Сюльбана 25
3.1 Породы висячего блока 25
3.1.1 Метавулканиты 26
3.1.2 Кварц-серицитовые метасоматиты 28
3.2 Породы лежачего блока 29
3.2.1 Мраморизованные известняки 29
3.2.2 Мрамор 30
3.3 Сюльбаниты 32
4 Химический и минеральный состав карбонатов сюльбанита и PT -условия развития его микроструктур 35
4.1 Расчёт формул минералов 36
4.2 Методика геотермобарометрии по доломит-кальцитовым парагенезисам 37
4.3 Минерально-химический состав карбонатов сюльбанита и PT-условия развития его микроструктур 38
Заключение 46
Список использованной литературы 48
Приложение А Геологическая карта Уряхского рудного поля (1:100 000) 50
Приложение Б Тектоническая схема (1:100 000) 51
Приложение В Геолого-структурный разрез по буровой линии V-26 52
Приложение Г Геолого-структурный разрез по буровой линии V-26 c вынесенными на него рудными телами и кварцевыми жилами
1 Геологическое строение района 7
1.1 Географическое положение 7
1.2 Геологическая изученность 8
1.3 Стратиграфия 9
1.4 Интрузивный магматизм, метаморфизм и метасоматоз 14
1.4.1 Интрузивный магматизм и метаморфизм 14
1.4.2 Гидротермально-метасоматические образования 15
1.5 Тектоника 16
1.6 История геологического развития 18
1.7 Полезные ископаемые 19
1.8. Уряхское золоторудное месторождение 20
2 Влияние тектоники на размещение полезных ископаемых 22
2.1 Структура участка Ветвистый 22
2.1.1 Технология реконструкции 23
2.1.2 Описание структуры 23
2.1.3 Структуры контролирующие оруденение 24
3 Структурно-минеральные преобразования пород шовной зоны Сюльбана 25
3.1 Породы висячего блока 25
3.1.1 Метавулканиты 26
3.1.2 Кварц-серицитовые метасоматиты 28
3.2 Породы лежачего блока 29
3.2.1 Мраморизованные известняки 29
3.2.2 Мрамор 30
3.3 Сюльбаниты 32
4 Химический и минеральный состав карбонатов сюльбанита и PT -условия развития его микроструктур 35
4.1 Расчёт формул минералов 36
4.2 Методика геотермобарометрии по доломит-кальцитовым парагенезисам 37
4.3 Минерально-химический состав карбонатов сюльбанита и PT-условия развития его микроструктур 38
Заключение 46
Список использованной литературы 48
Приложение А Геологическая карта Уряхского рудного поля (1:100 000) 50
Приложение Б Тектоническая схема (1:100 000) 51
Приложение В Геолого-структурный разрез по буровой линии V-26 52
Приложение Г Геолого-структурный разрез по буровой линии V-26 c вынесенными на него рудными телами и кварцевыми жилами
Актуальность выбранной темы обусловлена важностью изучения влияния тектоники на золоторудную минерализацию. Под действием тектонических движений формируются структуры рудных полей и месторождений, которые при наличии ряда других благоприятных факторов приводят к локализации промышленно значимых концентраций полезного компонента. Поэтому изучение зависимости между рудными телами и структурами месторождений является необходимым условием не только для оптимизации геологоразведочных работ, но и для дальнейшей эксплуатации месторождения [1,2,3].
Золоторудное месторождение Урях, приуроченное к шовной зоне Сюльбанского разлома, находится на стадии разведки, во время которой и происходит уточнение структурного плана изучаемого объекта. При этом большая часть исследований до этого была направлена на петрографическое описание горных пород рудного поля, а также на влияния на них метасоматических процессов. Вследствие этого на данный момент отмечается нехватка данных о зависимости микроструктур горных пород и их минерального состава от Сюльбанского разлома и приуроченности рудных тел к структурам рудного поля, что является крайне необходимым условием для месторождения, имеющего сложное геологическое строение и важнейшим фактором золотого оруденения которого является тектонический. Кроме того, на отдельных участка месторождения отмечается незакономерный характер распределения минерализации. Особенно этой проблеме подвержены кварц-карбонатные метасоматиты, они же «сюльбаниты», выполняющие тело Сюльбанского разлома и зачастую локализующие рудные тела, содержания золота в которых могут достигать 28 г/т. Однако, в силу выше отмеченной проблемы геологоразведочные работы в пределах Сюльбанского разлома являются дорогостоящим предприятием, несущим существенные риски.
В условия продолжающихся геологоразведочных работ в пределах месторождения, наличия планов по разведке участка «Климовский» в теле Сюльбанского разлома и наличия на сопредельных территориях месторождений и рудопроявлений с аналогичным геологическим строением, находящихся на стадии поисков и разведки, для оптимизации и привлекательности проводимых работ необходимо установить зависимость между рудными телами и структурами рудного поля, построив геолого-структурный разрез по неориентированному керну, накопившемуся за многие годы в кернохранилище, и реконструировать динамику развития микроструктуры кварц-карбонатных метасоматитов в пространстве и времени.
Поэтому целью исследования является получение характеристики структурных и минеральных преобразований при динамометаморфизме пород шовной зоны Сюльбанского разлома, для достижения которой поставлены следующие задачи:
- актуализировать данные по геологическому строению Уряхского месторождения и структурной неоднородности зоны Сюльбанского разлома на участке Ветвистый;
- установить минералого-петрографические характеристики горных пород в зоне Сюльбанского разлома;
- провести анализ микроструктуры кварц-карбонатных метасоматитов с определением их термодинамических параметров рекристаллизации.
Объектом исследования являются породы шовной зоны Сюльбанского разлома, а предметом исследования структурно-минеральные преобразования при динамометаморфизме пород шовной зоны Сюльбанского разлом.
В ходе написания магистерской диссертации было сформировано три защищаемых положения:
- рудные тела в породах западного блока обнаруживают связь с разрывными нарушениями взбросового типа, при этом рудоносные метасоматиты тяготеют к синклинальным складкам, а кварцевые жилы - к антиклинальным складкам;
- породы, слагающие шовную зону Сюльбанского разлома, представлены метасоматитами кварц-доломитового состава, претерпевшими разную степень динамометаморфических преобразований. Динамика развития деформаций выражается в последовательной смене гранобластовых структур порфирокластовыми и далее мозаичными агрегатами;
- на основании вариаций химического состава карбонатов кварц-доломитовых метасоматитов установлен циклический режим деформаций, демонстрирующий смену высокотемпературных условий низкотемпературными.
Научная новизна проведённых исследований заключается в построении геолого-структурного разреза по неориентированному керну, выделении среди кварц-доломитовых метасоматитов «сюльбанита» трёх разновидностей, отличающихся друг от друга микроструктурой, а также в определении PT-параметров развития этих микроструктур в пространстве и времени, которые позволили провести реконструкцию динамики развития Сюльбанского разлома, и, следовательно, всего Уряхского рудного поля . Поэтому практическая значимость работы носит не только прикладной характер, направленный на оптимизацию и привлекательность геологоразведочных работ на месторождении Урях и аналогичных месторождениях данного района, но и заключается в публикации основных результатов исследований в «сборнике научных трудов по материалам XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Геология в развивающемся мире».
В основу работы положен фактический материал, отобранный автором при участии научного руководителя в 2022 году в ходе прохождения ознакомительной практики в компании ООО «Гео-Универсал», выполнявшей договорные работы с ООО «Урях» (NordGold). Всего из разреза в южной части рудного поля, полностью вскрывающего шовную зону Сюльбанского разлома, было отобрано 18 образцов, которые были исследованы с помощью петрографического анализа на микроскопе LEICA DM750P. При этом в 6 образцах, представленных кварц-доломитовыми метасоматитами «сюльбанитом» было выделено три разновидности микроструктур. Для каждой разновидности было отобрано по наиболее эталонному образцу, после чего рентгеноспектральным микроанализом (РСМА) на сканирующем электронном микроскопе Tescan Mira III был определён химический состав 3 образцов. Всего было выполнено 419 измерений в разных точках аншлифов. Вынесенный на тройные диаграммы составов карбонатов химический состав позволил установить минералы карбонатов, слагающие сюльбанит. Кроме того, в пределах 3 исследованных образцов удалось выделить 6 генераций карбонатов, для которых была установлена последовательность их выделения и были определены PT- условия их формирования с помощью геотермобарометрии по доломит-кальцитовым парагенезисам, предложенной А. С. Таланцевым, что позволило реконструировать динамику развития микроструктур кварц-доломитовых метасоматитов.
Геолого-структурный разрез был построен на основании фотодокументации керна прошлых лет, предоставленной автору работы научным консультантом А. А. Страховым (ООО «Нордголд-менеджмент») в объёме 1350 погонных метров, распределённых между 5 разведочными скважинами.
Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю Тишину Платону Алексеевичу, заведующему кафедрой минералогии и геохимии Лычагину Дмитрию Васильевичу, сотрудникам кафедры динамической геологии Кремеру Ивану Олеговичу и Афонину Игорю Викторовичу за своевременную и компетентную консультацию по вопросам исследования. Отдельная благодарность выражается компании ООО «Норголд-менеджмент» в лице Александра Андреевича Страхова за предоставление фотодокументации керна и возможность отбора каменного материала в пределах Уряхского рудного поля. Неоценимый вклад в выполнение работы внесли сотрудники Центра коллективного пользования «Аналитический центр геохимии и природных систем» (ЦКП «АЦГПС») ТГУ, в особенности, Бестемьянова Ксения Викторовна
Золоторудное месторождение Урях, приуроченное к шовной зоне Сюльбанского разлома, находится на стадии разведки, во время которой и происходит уточнение структурного плана изучаемого объекта. При этом большая часть исследований до этого была направлена на петрографическое описание горных пород рудного поля, а также на влияния на них метасоматических процессов. Вследствие этого на данный момент отмечается нехватка данных о зависимости микроструктур горных пород и их минерального состава от Сюльбанского разлома и приуроченности рудных тел к структурам рудного поля, что является крайне необходимым условием для месторождения, имеющего сложное геологическое строение и важнейшим фактором золотого оруденения которого является тектонический. Кроме того, на отдельных участка месторождения отмечается незакономерный характер распределения минерализации. Особенно этой проблеме подвержены кварц-карбонатные метасоматиты, они же «сюльбаниты», выполняющие тело Сюльбанского разлома и зачастую локализующие рудные тела, содержания золота в которых могут достигать 28 г/т. Однако, в силу выше отмеченной проблемы геологоразведочные работы в пределах Сюльбанского разлома являются дорогостоящим предприятием, несущим существенные риски.
В условия продолжающихся геологоразведочных работ в пределах месторождения, наличия планов по разведке участка «Климовский» в теле Сюльбанского разлома и наличия на сопредельных территориях месторождений и рудопроявлений с аналогичным геологическим строением, находящихся на стадии поисков и разведки, для оптимизации и привлекательности проводимых работ необходимо установить зависимость между рудными телами и структурами рудного поля, построив геолого-структурный разрез по неориентированному керну, накопившемуся за многие годы в кернохранилище, и реконструировать динамику развития микроструктуры кварц-карбонатных метасоматитов в пространстве и времени.
Поэтому целью исследования является получение характеристики структурных и минеральных преобразований при динамометаморфизме пород шовной зоны Сюльбанского разлома, для достижения которой поставлены следующие задачи:
- актуализировать данные по геологическому строению Уряхского месторождения и структурной неоднородности зоны Сюльбанского разлома на участке Ветвистый;
- установить минералого-петрографические характеристики горных пород в зоне Сюльбанского разлома;
- провести анализ микроструктуры кварц-карбонатных метасоматитов с определением их термодинамических параметров рекристаллизации.
Объектом исследования являются породы шовной зоны Сюльбанского разлома, а предметом исследования структурно-минеральные преобразования при динамометаморфизме пород шовной зоны Сюльбанского разлом.
В ходе написания магистерской диссертации было сформировано три защищаемых положения:
- рудные тела в породах западного блока обнаруживают связь с разрывными нарушениями взбросового типа, при этом рудоносные метасоматиты тяготеют к синклинальным складкам, а кварцевые жилы - к антиклинальным складкам;
- породы, слагающие шовную зону Сюльбанского разлома, представлены метасоматитами кварц-доломитового состава, претерпевшими разную степень динамометаморфических преобразований. Динамика развития деформаций выражается в последовательной смене гранобластовых структур порфирокластовыми и далее мозаичными агрегатами;
- на основании вариаций химического состава карбонатов кварц-доломитовых метасоматитов установлен циклический режим деформаций, демонстрирующий смену высокотемпературных условий низкотемпературными.
Научная новизна проведённых исследований заключается в построении геолого-структурного разреза по неориентированному керну, выделении среди кварц-доломитовых метасоматитов «сюльбанита» трёх разновидностей, отличающихся друг от друга микроструктурой, а также в определении PT-параметров развития этих микроструктур в пространстве и времени, которые позволили провести реконструкцию динамики развития Сюльбанского разлома, и, следовательно, всего Уряхского рудного поля . Поэтому практическая значимость работы носит не только прикладной характер, направленный на оптимизацию и привлекательность геологоразведочных работ на месторождении Урях и аналогичных месторождениях данного района, но и заключается в публикации основных результатов исследований в «сборнике научных трудов по материалам XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Геология в развивающемся мире».
В основу работы положен фактический материал, отобранный автором при участии научного руководителя в 2022 году в ходе прохождения ознакомительной практики в компании ООО «Гео-Универсал», выполнявшей договорные работы с ООО «Урях» (NordGold). Всего из разреза в южной части рудного поля, полностью вскрывающего шовную зону Сюльбанского разлома, было отобрано 18 образцов, которые были исследованы с помощью петрографического анализа на микроскопе LEICA DM750P. При этом в 6 образцах, представленных кварц-доломитовыми метасоматитами «сюльбанитом» было выделено три разновидности микроструктур. Для каждой разновидности было отобрано по наиболее эталонному образцу, после чего рентгеноспектральным микроанализом (РСМА) на сканирующем электронном микроскопе Tescan Mira III был определён химический состав 3 образцов. Всего было выполнено 419 измерений в разных точках аншлифов. Вынесенный на тройные диаграммы составов карбонатов химический состав позволил установить минералы карбонатов, слагающие сюльбанит. Кроме того, в пределах 3 исследованных образцов удалось выделить 6 генераций карбонатов, для которых была установлена последовательность их выделения и были определены PT- условия их формирования с помощью геотермобарометрии по доломит-кальцитовым парагенезисам, предложенной А. С. Таланцевым, что позволило реконструировать динамику развития микроструктур кварц-доломитовых метасоматитов.
Геолого-структурный разрез был построен на основании фотодокументации керна прошлых лет, предоставленной автору работы научным консультантом А. А. Страховым (ООО «Нордголд-менеджмент») в объёме 1350 погонных метров, распределённых между 5 разведочными скважинами.
Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю Тишину Платону Алексеевичу, заведующему кафедрой минералогии и геохимии Лычагину Дмитрию Васильевичу, сотрудникам кафедры динамической геологии Кремеру Ивану Олеговичу и Афонину Игорю Викторовичу за своевременную и компетентную консультацию по вопросам исследования. Отдельная благодарность выражается компании ООО «Норголд-менеджмент» в лице Александра Андреевича Страхова за предоставление фотодокументации керна и возможность отбора каменного материала в пределах Уряхского рудного поля. Неоценимый вклад в выполнение работы внесли сотрудники Центра коллективного пользования «Аналитический центр геохимии и природных систем» (ЦКП «АЦГПС») ТГУ, в особенности, Бестемьянова Ксения Викторовна
Таким образом, в результате проведённой научно-исследовательской работы были изучены структурно-минеральные преобразования в шовной зоне Сюльбанского разлома, вызванные воздействием на горные породы процессов динамометаморфизма. Было установлено, что тектонические процессы значительно преобразовали не только микроструктуры горных пород, но и структуру всего рудного поля. В то же время, именно влияние этого фактора и привело к благоприятным условиям, необходимым для формирования месторождения.
Ниже приводятся краткие выводы, полученные при выполнения данной работы:
- в следствие динамометаморфизма горные породы в районе шовной зоны Сюльбанского разлома, изначально имевшие моноклональное залегание, претерпели интенсивное складкообразование, сопровождавшееся формированием многочисленных разрывных нарушений сбросового и взбросового типов, со значительным преобладанием последних. При этом наиболее продуктивные рудные залежи тяготеют именно к дизъюнктивам взбросового типа. Отмечается некая связь между рудными телами и синклинальный складками, а кварцевые жилы, нередко имеющие промышленно значимую минерализацию, имеют чёткую приуроченность к антиклинальным складкам. Полученные данные, свидетельствуют о возможности построения структурной модели всего месторождения по неориентированному керну методом, предложенным Кирмасовым А.Б.;
- микроструктуры всех разновидностей горных пород находятся в пространственной зависимости от Сюльбанского разлома. Так структуры метавулканитов западного блока при приближении к разлому переходят от порфиробластовой структуры к бластопорфировой и далее к милонитовой, при этом увеличивается содержание хлорита и карбоната, появляется эпидот. В породах восточного блока в приразломной зоне увеличивается количество и разнообразие систем трещин, носящих, вероятно, гидроразрывной характер. На структуры и минеральный состав кварц-доломитовых метасоматитов определяющее значение оказали породы прилегающих блоков, вследствие чего в пределах метасоматитов было выделено три разновидности пород с различными структурами, сменяющимися с запада на восток от гранобластовой к порфирокластовой и далее мозаичной. При этом мозаичная структура осложняется многочисленными и разнообразными системами трещин, залеченных карбонатами различных генераций;
- формирование микроструктуры кварц-доломитовых метасоматитов восточной части Сюльбанского разлома, установленное с помощью геотермобарометрии по доломит- кальцитовым парагенезисам, происходило в несколько этапов при температурах от 345 до 500 0C и давлении от 0,75 до 1,9 кбар. Становление микроструктуры сюльбанита западной части разлома происходило при более высоких температурах и давлениях, что обусловлено иными физическими свойствами пород западного блока. Микроструктура центральной части разлома, представленного породой с основной реликтовой массой, была сформирована в один этап при температуре в 395 0С и давлении в 1,55 кбар, что, вероятно, происходило на глубине в 4,5 км.
Ниже приводятся краткие выводы, полученные при выполнения данной работы:
- в следствие динамометаморфизма горные породы в районе шовной зоны Сюльбанского разлома, изначально имевшие моноклональное залегание, претерпели интенсивное складкообразование, сопровождавшееся формированием многочисленных разрывных нарушений сбросового и взбросового типов, со значительным преобладанием последних. При этом наиболее продуктивные рудные залежи тяготеют именно к дизъюнктивам взбросового типа. Отмечается некая связь между рудными телами и синклинальный складками, а кварцевые жилы, нередко имеющие промышленно значимую минерализацию, имеют чёткую приуроченность к антиклинальным складкам. Полученные данные, свидетельствуют о возможности построения структурной модели всего месторождения по неориентированному керну методом, предложенным Кирмасовым А.Б.;
- микроструктуры всех разновидностей горных пород находятся в пространственной зависимости от Сюльбанского разлома. Так структуры метавулканитов западного блока при приближении к разлому переходят от порфиробластовой структуры к бластопорфировой и далее к милонитовой, при этом увеличивается содержание хлорита и карбоната, появляется эпидот. В породах восточного блока в приразломной зоне увеличивается количество и разнообразие систем трещин, носящих, вероятно, гидроразрывной характер. На структуры и минеральный состав кварц-доломитовых метасоматитов определяющее значение оказали породы прилегающих блоков, вследствие чего в пределах метасоматитов было выделено три разновидности пород с различными структурами, сменяющимися с запада на восток от гранобластовой к порфирокластовой и далее мозаичной. При этом мозаичная структура осложняется многочисленными и разнообразными системами трещин, залеченных карбонатами различных генераций;
- формирование микроструктуры кварц-доломитовых метасоматитов восточной части Сюльбанского разлома, установленное с помощью геотермобарометрии по доломит- кальцитовым парагенезисам, происходило в несколько этапов при температурах от 345 до 500 0C и давлении от 0,75 до 1,9 кбар. Становление микроструктуры сюльбанита западной части разлома происходило при более высоких температурах и давлениях, что обусловлено иными физическими свойствами пород западного блока. Микроструктура центральной части разлома, представленного породой с основной реликтовой массой, была сформирована в один этап при температуре в 395 0С и давлении в 1,55 кбар, что, вероятно, происходило на глубине в 4,5 км.