Геолого-структурные и тектонофизические условия формирования Бугдаинского золото-вольфрам-молибденового месторождения: Восточное Забайкалье

Актуальность проблемы. Бугдаинское месторождение является одним из уникальных объектов Восточного Забайкалья и отличается комплексным характером оруденения. По запасам молибдена оно является одним из самых крупных в России. Запасы трехокиси вольфрама составляют около половины молибденовых. В качестве попутных компонентов оценены ресурсы и запасы золота, серебра, свинца, цинка, меди, висмута и рения.

Работами последних лет на месторождении выявлены значительные перспективы золотого оруденения, что позволяет рассматривать золото как один из основных компонентов руд, наравне с молибденом и вольфрамом. Установлен наложенный характер золото-полиметаллического оруденения по отношению к вольфрам-молибденовому. Необходимость выяснения пространственно-временных закономерностей размещения различных типов оруденения в геологической структуре месторождения определяет актуальность представляемой работы.

Цель и задачи исследований. Выяснение закономерностей пространственного размещения вольфрам-молибденового и золото-полиметаллического оруденения в геологической структуре месторожденияосновная цель представленной работы, достижение которой последовательно осуществлялось решением следующих задач:

1. Уточнить геолого-структурную позицию месторождения, выяснить его глубинную структуру и установить этапность формирования рудных па-рагенезисов.

2. Изучить тектонофизические условия формирования структуры месторождения и проследить их изменения на различных геолого-исторических этапах.

3. Оценить роль геолого-структурных, тектонофизических и петрофизи-ческих факторов в пространственном размещении разнотипного оруденения.

Фактический материал, методика исследований и личный вклад автора. В основе диссертации лежит материал, собранный автором в процессе проведения научно-исследовательских работ ЗабНИИ в период с 1986 по 2001 гг по пяти темам, направленным на изучение геологического строения и рудо-носности Бугдаинского месторождения и прилегающих к нему территорий. В двух из этих тем автор участвовал в качестве ответственного исполнителя. В последней работе «Вещественно-технологическое опробование штокверковых золото-полиметаллических руд и его геолого-структурное сопровождение в горных выработках юго-восточного фланга Бугдаинского месторождения» (2001) диссертант участвовал в оценке прогнозных ресурсов золота. В результате рассмотрения указанной работы совместно с отчетами АООТ ППГХО, ВИМСа, ЦНИГРИ на заседании ТКЗ при Комитете Природных ресурсов по Читинской области было принято решение о принятии на учет прогнозных ресурсов золота категории Р1 по Бугдаинскому месторождению (Протокол № 172 от 12.11.2001).

Автором проведено дешифрирование АФС, ВАФС и КС различных масштабов на площадь Бугдаинского месторождения и одноименного рудного узлапроизведена геолого-геофизическая интерпретация данных дешифрирования. В результате этих работ была закартирована, а затем подтверждена наблюдениями Бугдаинская вулкано-купольная структура (ВКС), в центральной части которой находится месторождение. Автор участвовал в проведении крупномасштабного (1:500−1:5000) геолого-структурного картирования месторождения по обнажениям, поверхностным и подземным горным выработкам, вещественно-технологического опробования золотого оруденения шток-веркового типа и его геолого-структурного сопровождения. Произведено около 3000 замеров трещиноватости, зеркал скольжения и других структурных элементов, в том числе около 1200 замеров минерализованных трещин. Результаты этих замеров оформлены в виде 30 круговых диаграмм трещиноватости и 34 стереограмм ориентировок осей тектонических напряжений, большинство из которых использованы в диссертации в качестве иллюстраций. Реконструкция ориентировок тектонических напряжений предрудного и рудного этапов производилась методом, разработанным автором. Изучение астрофизических факторов локализации оруденения проводилось на основе замеров (1019) деформационных (прочностных) свойств вмещающих пород с последующей их обработкой и построением планов и разрезов.

В процессе проведения исследований и подготовки диссертации автором изучены практически все опубликованные и фондовые материалы, посвященные изучению Бугдаинского месторождения, а также проанализирована геологическая документация подземных горных выработок, пройденных Приаргунским 1ТГХО в период 1993;1997 гг.

Защищаемые научные положения.

1. Бугдаинское золото-вольфрам-молибден-порфировое месторождение расположено в центре одноименной радиально-концентрической вулкано-купольной структуры, что полностью предопределило характер его геологического строения.

2. Формирование геологической структуры месторождения происходило в условиях закономерно изменяющего свою ориентировку интегрального поля тектонических напряжений, слагавшегося из регионального тангенциального стресса и локальных напряжений, связанных с вулканической деятельностью.

3. Пространственное размещение оруденения контролировалось аномалиями низкой интенсивности тектонических напряжений и пониженной прочности вмещающих пород, особенно участками высокой контрастности изменений обоих указанных параметров.

Научная новизна.

1. Выделена и детально отдешифрирована Бугдаинская ВКС, определена ее геологическая природа. Результаты крупномасштабного геолого-структурного картирования полностью подтвердили результаты дешифрирования, позволили детализировать радиально-кольцевое строение Бугдаин-ской ВКС, выделить структурные факторы контроля оруденения.

2. Проведенная в ретроспективном плане реконструкция тектонофизиче-ских условий формирования структуры месторождения позволила последовательно проследить изменения ориентировки и характера поля тектонических напряжений на дорудном, предрудном (вулканическом), рудном и пострудном этапах. Выявлены закономерности пространственного размещения оруденения в синрудном поле тектонических напряжений, способствующие проведению обоснованного локального прогноза оруденения на площади месторождения.

3. Впервые проведено детальное объемное картирование прочностных свойств вмещающих пород центральной части месторождения, установлено рудоконтролирующее значение петрофизических свойств пород.

4. Выявлена и объяснена ведущая активная роль Бугдаинской зоны разрывных нарушений в формировании структуры месторождения на разных этапах ее эволюции.

5. Уточнена геолого-структурная модель Бугдаинского месторождения, которая может служить эталоном для оценки аналогичных структур в регионе.

6. Отработана и апробирована методика геолого-структурных и текто-нофизических исследований рудных объектов с целью крупномасштабного и локального прогнозирования, представляющая собой комплекс дистанционных и наземных методов, в том числе включающая и собственные разработки автора.

Практическая ценность и реализация работы в производстве.

Разработанная с участием автора геолого-структурная модель Бугдаинского месторождения послужила основой для интерпретации результатов технологического картирования, проводимого тематической группой ЗабНИИ под руководством В. И. Красникова. Проведенные тектонофизические исследования позволили получить новую, более полную и объективную информацию по условиям локализации оруденения, особенно золото-полиметаллического, выявить перспективы обнаружения новых рудных скоплений. Практические рекомендации, выданные в ходе проведения исследований, учитывались при планировании и производстве ГРР ОАО 11 111 ХО. Результаты исследований явились определенным вкладом автора в разрабатываемую в ЗабНИИ методику выделения рудоперспективных площадей по геолого-структурным и тектонофизическим данным и были отражены в ряде научных публикаций, научно-исследовательских и производственных отчетов.

Апробация работы и публикации. По результатам работ сделаны доклады на ряде международных (Москва, 2001; Чита, 2001), всесоюзных (Москва, Хабаровск, 1988; Новосибирск, 1992), межрегиональных (Чита, 2001), региональных (Чита, 1988, 1999; Иркутск, 1998) симпозиумов, совещаний, конференций. В составе коллектива авторов диссертант представлял Бугдаинское месторождение на III международной выставке «Золото-2001» и конференции «Золотодобывающая промышленность России. Проблемы и перспективы» в Москве 2001.

По теме диссертации опубликовано 15 работ. 6.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, заключения, пяти глав общим объемом 91 стр., иллюстрирована 35 рисунками и 2 таблицами.

Список литературы

включает 86 наименований.

Выводы.

Рассматривая изменение ориентировки и характера поля тектонических напряжений на разные этапах развития структуры Бугдаинского месторождения, считаем необходимым отметить следующие закономерности:

1. Региональное поле напряжений от этапа к этапу испытывало разворот по часовой стрелке субгоризонтально ориентированной плоскости действия сжимающих и растягивающих напряжений (рис. 30). Сжимающие напряжения, ориентированные на дорудном этапе в северо-западном направлении, изменяют его на субмеридиональное на пострудномрастягивающие напряжения — соответственно от северо-восточного до субширотного.

2. На предрудном (вулканическом) и рудном этапах поле тектонических напряжений в пределах месторождения становится интегральным: на региональный стресс накладывается локальное поле напряжений типа одноосного сжатия в субвертикальном направлении, вызванное воздействием вторичного магматического очага — центра вулканической деятельности. Взаимодействие регионального и локального полей напряжений наибольшее влияние оказывало на ориентировку сжимающих: напряжений, которая варьировала в широких пределах как по наклону (от пологой до вертикальной), так и по азимуту.

3. Растягивающие напряжения были наименее подвержены такому влиянию вследствие совпадения своих ориентировок как в региональном, так и в локальном полях напряжений. Они варьировали только по азимуту от северо-восточного до субширотного направлений с очень слабым наклоном к западу.

4. Ось средних напряжений 02 ориентировалась субвертикально или с крутым наклоном к северу и являлась осью вращения плоскости действия сжимающих и растягивающих напряжений. Наибольшее отклонение (пологий наклон к северу) эта ось испытывала на вулканическом этапе, когда в отдельные интенсивные всплески вулканической активности интегральное поле напряжений приближалось к обстановке одноосного сжатия и средние напряжения, уступая свое положение сжимающему стрессу, стремились приблизиться к положению растягивающих усилий. По окончанию действия локального энергетического центра на пострудном этапе средняя ось вернулась практически в исходное положение (рис. 30, полож.1,4).

5. Различие тектонофизических условий локализации вольфрам-молибденового и золото-полиметаллического оруденения отчетливо выразилось в морфологии рудных тел (столбообразный штокверк и линейные про-жилково-жильные зоны).

6. На всех этапах развития структуры месторождения ведущая роль принадлежит Бугдаинской зоне разрывных нарушений, заложенной и сформировавшейся на дорудном этапе. На предрудном этапе в узле пересечения Бугдаинской зоны с разрывными нарушениями субширотного-восток-северовосточного простирания (ветви Аленгуй-Бугдаинской зоны) произошло формирование вторичного магматического очага. Линия пересечения указанных зон разрывных нарушений явилась основным магмоподводящим (а позднее, и рудоподводящим) каналом и центральной осью сформировавшейся в результате вулканической деятельности радиально-концентрической ВКС. Разрывы и трещины, входящие в систему Бугдаинского разлома, являлись основными рудовмещающими структурами для локализации вольфрам-молибденового (в меньшей степени) и особенно золото-полиметаллического оруденения. Пострудные смещения осуществлялись также преимущественно по трещинам, относящимся к системе Бугдаинского разлома.

7. Постоянная высокая тектоническая активность Бугдаинской зоны разрывных нарушений объясняется тем, что при всех изменениях ориентировки поля тектонических напряжений плоскость её оставалась в особо благоприятном для этого положении — под очень острым углом к направлению вектора сжимающих напряжений.

Второе защищаемое положение.

Формирование геологической структуры Бугдаинского месторождение происходило в условиях закономерно изменяющего свою ориентировку интегрального поля тектонических напряжений, слагавшегося из регионального тангенциального стресса и локальных напряжений, связанных с вулканической деятельностью.

5. ПРОГНОЗНЫЕ ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКИЕ И ПЕТРОФИЗИЧЕСИКЕ МОДЕЛИ ВОЛЬФРАМ-МОЛИБДЕНОВОГО И ЗОЛОТО-ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ОРУДЕНЕНИЯ БУГДАИНСКОГО.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

Важное значение тектонофизических факторов в размещении гидротермального оруденения различных морфогенетических типов было показано нами ранее на ряде месторождений Забайкалья /Ершов, 1988, 1992; Шафиковр? др., 1990, 1995 и др./.

Прогнозные тектонофизические модели Бугдаинского месторождения представлены в виде схем размещения аномалий контрастности и интенсивности тектонофизического поля отдельно для молибденоворудного и золоторудного подэтапов (рис. 31, 32).

Анализ схемы размещения тектонофизических аномалий молибденоворудного подэтапа (рис. 31) показывает достаточно высокую корреляцию (около 85%) контура выхода на поверхность штокверка вольфрам-молибденовых руд с площадью пространственного совмещения аномалий интенсивности и контрастности напряжений. Этот факт можно истолковать, с одной стороны, как подтверждение достоверности проведенных динамо-кинематических реконструкций, с другойдостоверностью методики прогноза на основе тектонофизического моделирования.

Область пространственного совмещение интенсивности и контрастности напряжений представляет собой крупную (около 1,2 км2) площадную комплексную тектонофизическую аномалию, занимающую всю центральную часть Бугдаинской ВКС. Практически все выявленное промышленно значимое молибденовое оруденение приурочено к этой аномалии. Несколько неполное совпадение с ней обобщенного контура рудного штокверка можно объяснить возможным изменением характера тектонофизического поля на глубине, а также, возможно, некоторыми недостатками метода картирования «структурных ловушек» /Шашорин, 1985 /, основным из которых, на наш взгляд, является неучет углов наклона осей сжимающих напряжений и падения геологических тел. Имея в виду достаточно крутой наклон оси сжимающих напряжений на молибденоворудном этапе, неучет этого обстоятельства мог сказаться в некотором искажении проведенных построений. Тем не менее, надежность метода достаточно высока, и намечаются пути его совершенствования.

Серия мелких аномалий интенсивности и контрастности напряжений, протягивающихся цепочкой по периферии ВКС, с учетом достаточно высокой степени изученности площади месторождения, по-видимому, поискового интереса не представляют.

Молибденовое оруденение на Бугдаинском месторождении прослежено отдельными скважинами до глубины около 1 км без признаков выклинивания. По данным последних разведочных работ /Шульга и др., 1997/, предполагается размах оруденения до глубины 1,2 км. Согласно с?, |сэ, О я 1 Ч 1 -5 1 X 1.

С?|7 |сгэ " ?\ 1 { $ д |* 0 о 10 V V V vi г- | Ли 1 1.

Рис. 31. Прогнозная тектонофизическая модель вольфрам-молибденового оруденения Бугдаинского месторождения.

1−2 — области аномальных значений в полях напряжений: 1 — контрастности (х +а),.

2 — интенсивности (х — а) — 3−4 — области средних значений (х) в полях напряжений:

3 — контрастности, 4 — интенсивности- 5 — области пространственного совмещения аномалий интенсивности и контрастности- 6 — ориентировка вектора регионального сжатия;

7 — обобщенный контур вольфрам-молибденового штокверка- 8 — контур штокверка вольфрам-молибденовых руд на поверхности- 9 — контур предполагаемого золоторудного штокверка- 10 — гранит-порфиры- 11 — кварцевые порфиры- 12 — палеозойские граниты.

Рис. 32. Прогнозная тектонофизическая модель золото-полиметаллического оруденения Бугдаинского месторождения. '.

1−2 — области аномальных значений в полях напряжений: 1 — контрастности (х +а), 2 — интенсивности (х — а) — 3 — области пространственного совмещения аномалий интенсивности и контрастности- 4 — гранит-порфиры- 5 — кварцевые порфиры- 6 — золото-полиметаллические рудные зоны- 7 — ориентировка вектора регионального сжатия- 8 — контур предполагаемого золоторудного штокверка. исследованиям И. П. Кушнарева /1982/ гидротермальные месторождения всех типов формируются в интервале глубин 0,5−4,5 км, а максимум развития руд приходится на глубины 1,6−2,3 км. Учитывая незначительный (около 0,5 км) эрозионный срез, молибденовое оруденение на Бугдаинском месторождении по нашим представлениям (рис. 23) может прослеживаться до глубины 2−2,5 км от современной поверхности, достигая своего максимума в интервале глубин 1,3−1,8 км.

Прогнозная тектонофизическая модель золото-полиметаллического оруденения (рис.32) построена по той же методике, что и молибденового.

Крупная комплексная тектонофизическая аномалия амебообразной формы, несколько вытянутая в северо-западном направлении, располагается, также как и аномалия молибденоворудного этапа, в центральной части ВКС, но имеет несколько меньшие размеры (около 0,8 км2). Все выявленные геологоразведочными работами золоторудные зоны располагаются в контуре этой аномалии, как и большинство скважин, вскрывших золотое оруденение. Достаточно высокую степень корреляции с тектонофизической аномалией имеют и аномалии ВП, довольно отчетливо маркирующие выявленные золоторудные зоны.

Анализ схемы показывает наличие реальной возможности поисков золотого оруденения в северо-западной части тектонофизической аномалии. Подтверждением этому служат выявление золото-полиметаллической минерализации в пределах карьера сотрудниками ИГЕМ /Рыбалов и др., 1996/, наличие здесь скважин, вскрывших золотое оруденение на глубине. На крайней западной периферии аномалии нами выявлена и прослежена в карьере и за пределами его на расстояние около 700 м зона сульфидно-полиметаллической минерализации, макроскопически аналогичная по составу известным золоторудным зонам.

Контуры выявленного В. И. Красниковым золоторудного штокверка коррелируют с тектонофизическими анамалиями как первого, так и второго рудных этапов (рис. 31,32), что является дополнительным подтверждением промежуточного положения оруденения этого типа в схеме рудообразования, а также свидетельствует о правильности произведенных построений. Выпо-неные построения позволяют уверенно прогнозировать продолжение золотого оруденения в северном направлении до разведочной линии 14, в южномдо разведочной линии -2.

По результатам геологоразведочных работ на месторождении размах золотого оруденения составил около 900 м. С глубиной наблюдается некоторое снижение содержании золота, но если учесть, что известные золоторудные подсечения на глубине носят случайный характер, то нельзя принять этот факт как установленную закономерность. По нашим представлениям выявленные и разведываемые ныне золото-полиметаллические рудные тела могут быть прослежены до глубины 500−600 м, а общий размах золотого оруденения вполне может составлять не менее 1,5 км.

В целях выяснения роли деформационных свойств вмещающих пород в пространственном размещении золото-полиметаллического оруденения проведено объемное картирование прочностных свойств центральной части месторождения. Выявлено значительная анизотропия деформационных свойств пород: наибольшие и наименьшие значения прочности различаются в 2−2,5 раза (табл. 2). Наиболее высокопрочными являются вторичные кварциты (кварцевое ядро) и аплитовидные гранитынаименьшей прочностью характеризуются серицитизированные и хлоритизированные граниты. Палеозойские граниты оказываются заметно менее прочными по сравнению с более молодыми гранит-порфирами и кварцевыми порфирами. В целом эти данные не противоречат результатам, полученным ранее Н. Д. Тихоновым /1964/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Бугдаинское месторождение расположено в центре одноименной вулкано-купольной структуры радиально-концентрического строения в цоколе позднеюрской вулканической постройки, что полностью предопределило характер его геологической структуры. Основной особенностью формирования структуры месторождения является пространственное телескопирование или интерференция разновозрастных и разнопорядковых радиально-кольцевых образований в сочетании с линейными зонами тектонических нарушений северо-западного, северо-восточного и субширотного направлений.

Формирование геологической структуры месторождения, начавшееся в позднем палеозое, происходило в условиях закономерно изменяющего свою ориентировку (разворот по ходу часовой стрелки) регионального поля тектонических напряжений. Локальное поле напряжений, связанное с вулканической деятельностью, оказывало значительное влияние на формирование структуры месторождения, особенно на предрудном и вольфрам-молибденоворудном этапах ее развития. Это влияние выразилось в дугообразной форме субвулканических даек, концентрической латеральной зональности околорудных метасоматических изменений и в субконформном расположении столбообразного штокверка вольфрам-молибденовых руд вокруг побочного вулканического жерла — штока гранит-порфиров.

Локализация золото-полиметаллического оруденения происходила в условиях затухания активности энергетического центра локальных напряжений и доминирующей роли регионального тангенциального стресса. Прожилково-жильные золоторудные зоны располагаются преимущественно в радиальных крутопадающих разрывах северо-западного и субмеридионального простирания — направлениях, наиболее благоприятных для раскрытия в условиях существовавшего в это время регионального поля напряжений.

Положение в интегральном поле тектонических напряжений Бугдаинской зоны разрывных нарушений предопределило ее активность на всех этапах формирования структуры месторождения, важную роль в размещении продуктов вулканической и гидротермальной деятельности.

Смещение вольфрам-молибденового штокверка в плане к северу от центра Бугдаинской ВКС объясняется наклоном в этом направлении ее центральной оси, являвшейся основным магмоподводящим и рудоподводящим каналом. Предполагается вертикальный размах вольфрам-молибденового оруденения до 2−2,5 км, золотого — не менее 1,5 км.

Установлено важное значение тектонофизических и петрофизических факторов в пространственном размещении вольфрам-молибденового и золото-полиметаллического оруденения.

Разработанные геолого-структурная и тектонофизическая модели эталонного Бугдаинского месторождения порфирового типа и установленные закономерности пространственного размещения комплексного золото-вольфраммолибденового оруденения могут быть использованы при поисках и оценке рудных объектов в Забайкалье и других регионах страны.

Результаты тектонофизических исследований, проведенных на Бугдаинском и ряде других месторождений Восточного Забайкалья, характеризующихся самой разнообразной рудной минерализацией (золото, молибден, вольфрам, полиметаллы, редкие металлы, уран и др.), показали высокую когерентность ориентировок осей главных нормальных тектонических напряжений и их изменений во времени в течение мезозой-кайнозойского этапа геологической истории. Это обстоятельство позволяет сделать вывод о существовании на территории Восточного Забайкалья единого регионального тектонофизического поля.

Региональное тектонофизическое поле для периода с ранней юры до настоящего времени построено способом интерполяции результатов реконструкции ориентировок осей тектонических напряжений дорудного, предрудного, рудного и пострудного этапов формирования структур изученных месторождений. Вполне удовлетворительная сопоставимость ориентировок тектонических напряжений подтвердила правомерность разделения рудного этапа на две стадии: вольфрам-молибденовую и золото-полиметаллическую с редкометалльной и урановой минерализацией. Установлено, что флюоритовая минерализация локализовалась в тектонофизических условиях, близких к пострудным.

При прослеживании изменений ориентировки регионального тектонофизического поля от этапа к этапу наблюдается разворот по ходу часовой стрелки поля сжимающих и растягивающих напряжений, действовавших в субгоризонтальной плоскости. Ось сжатия, ориентированная на дорудном этапе в запад-северо-западном направлении, на пострудном этапе приобретает субмеридиональную ориентировку. Ось растяжения — соответственно изменяет свое направление с север-северовосточного на субширотное.

Указанный разворот регионального поля тектонических напряжений, по-видимому, обусловлен коллизией Монголо-Китайского и Сибирского континентов, в результате которой последний испытывал вращение по часовой стрелке (Зорин и др., 1998). Аналогичные данные о развороте тектонофизического поля в мезозое-кайнозое, полученные для Восточной и Западной Европы, связываются с коллизией Европейской, Аравийской и Африканской плит. Приведенные факты позволяют предполагать глобальный характер трансформации региональных тектонофизических полей в связи с тектоникой плит.