Прогнозирование площадей локализации кимберлитопроявлений на территории Якутской алмазоносной провинции по результатам изучения геоэлектрического строения земной коры магнитотеллурическими зондированиями

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 550.83:553.81(571.56)

Прогнозирование площадей локализации кимберлитопроявлений на территории Якутской алмазоносной провинции по результатам изучения геоэлектрического строения земной коры магнитотеллурическими зондированиями

Об авторах:

1 - Научно-исследовательское геологоразведочное предприятие АК «АЛРОСА»

Изучение особенностей строения земной коры в районах продуктивных (алмазоносных) кимберлитовых полей для определения глубинных прогнозных признаков этих объектов с целью последующей локализации площадей, перспективных на обнаружение новых проявлений кимберлитового магматизма на территории Сибирской платформы, является актуальной проблемой геолого-поискового комплекса АК «АЛРОСА». Геофизические методы (грави- и магнитометрия, сейсморазведка и электроразведка) в геологической отрасли относятся к технологиям, обеспечивающим дистанционное изучение земных недр посредством регистрации физических полей на поверхности Земли. В результате последующей интерпретации наблюдаемых физических величин появляется возможность получить информацию о строении глубинных структурно-вещественных комплексов кристаллической коры недоступных геологам для непосредственного исследования в настоящее время.

В Якутской алмазоносной провинции (ЯАП) консолидированная земная кора мощностью 34-58 км в основном перекрыта горизонтально слоистыми образованиями осадочного чехла мощностью 2 км и более. Кимберлитопроявления ранга трубка, куст сближенных тел, кимберлитовое поле выделяются в горизонтально слоистой структуре платформенного чехла как неоднородные объекты. По современным представлениям, кимберлировая магма формировалась в верхней мантии и более глубоких слоях планеты. Ее проникновение через консолидированную кору от границы Мохоровичича к подошве образований платформенного чехла должно происходить по ослабленным проницаемым зонам. Проницаемые зоны консолидированной коры, как и кимберлитопроявления в образованиях платформенного чехла, являются гетерогенными объектами. В процессе поиска алмазных месторождений в ЯАП проведены региональные комплексные геофизические наблюдения методами глубинного сейсмического (ГСЗ) и магнитотеллурического зондирований (МТЗ), грави- и магнитометрические съемки направленные на выделение гетерогенных зон в земной коре. При интерпретации материалов этих исследований установлено, что для алмазоносных кимберлитовых полей Якутии характерна неоднородность консолидированной коры. Аномальные свойства подобных областей в геофизических полях проявлены низкоградиентными локальными магнитными и гравитационными минимумами амплитудой 20-80 нТл и 1-3 мГл соответственно, наличием многочисленных разноориентированных осей синфазности волнового поля и субвертикальными проводящими зонами на фоне пород с высоким электрическим сопротивлением. По данным физико-геологического моделирования на участках проявления кимберлитов земная кора преобразована в процессе эволюции кимберлитовых магм на этапе среднепалеозойской тектоно-магматической активизации. Вероятно, под воздействием флюидно-магматической системы с повышенными Р-Т параметрами формировались гетерогенные субвертикальные зоны, характеризующиеся неравномерным распределением вещества и, как следствие, вариациями физических свойств слагающих их породных ассоциаций. Такие таксоны отличаются аномальными петрофизическими характеристиками, поэтому проявляются в геофизических полях. Однако, вследствие мелкого масштаба сети наблюдений и низкой разрешающей способности региональных исследований, при интерпретации, как правило, не удается достаточно надежно восстановить особенности строения аномальных транскоровых зон. Более надежную информацию об этом может дать моделирование геоэлектрических свойств разреза консолидированной коры на основе материалов среднемасштабных профильных и площадных МТЗ. Этот вид зондирований является наиболее дешевым, мобильным и экологически безопасным. Для него достаточно полно, по сравнению с другими методами на переменном токе, разработано теоретическое обоснование. кимберлитовый геологический консолидированный кора

В 2002 году Якутским научно-исследовательским геологическим предприятием (ЯНИГП ЦНИГРИ), в настоящее время НИГП АК «АЛРОСА», начаты среднемасштабные работы МТЗ. Целевым назначением исследований являлось изучение особенностей глубинного геоэлектрического разреза алмазоносных кимберлитовых полей, а также прогноз и выявление промежуточных поисковых объектов в ранге кимберлитового поля и куста кимберлитовых тел на лицензионных площадях геологоразведочных экспедиций Компании. Результаты региональных работ МТЗ, проведенных на территории ЯАП различными организациями показали [1], что районы кимберлитового магматизма, включая кимберлитовые поля, пространственно приурочены к высокоомным блокам земной коры (Рис. 1). Высоким сопротивлением обычно обладают области, относящиеся к древним стабильным блокам [2]. С другой стороны, приуроченность проявлений алмазоносных кимберлитов к древним кратонам, не подвергавшимся существенной тектоно-магматической активизации на протяжении последующих докимберлитовых этапов развития, объясняется известным «правилом Клиффорда» [3]. Области древней кратонизации сложены породами земной коры, сформировавшимися около 3 млрд. лет назад и претерпевшими на рубеже 1.8-1.9 млрд. лет метаморфизм в гранулитовой фации [4]. В дальнейшем на протяжении последующей эволюции земная кора таких областей существенных преобразований не испытывала. В настоящее время она характеризуется низким тепловым потоком 20-25 мВт/м2 (300°C на уровне границы Мохоровичича и 200°С на глубине 20 км), низкой проводимостью пород, её слагающих. Одним из геофизических критериев прогнозирования кимберлитовых проявлений служит наличие проводящей субвертикальной неоднородности под кимберлитовыми полями на фоне высокоомного разреза характеризующего древний стабильный блок.

Рис. 1. Карта распределения сопротивлений пород земной коры ЯАП на глубине 20 км по данным региональных работ МТЗ [1]:

1 - участки среднемасштабных площадных работ МТЗ: 1 - Мирнинское кимберлитовое поле, 2 - Среднемархинский алмазоносный район, 3 - Далдыно-Алакитский алмазоносный район, 4 - объект Алымджа-Моркокинский (восточный) (АмГРЭ), 5 - объект Правобережный (БГРЭ), 6 - объект Хампинский (БГРЭ), 7 - объект Алымджа-Моркокинский (западный) (АмГРЭ), 8 - объект Ботуобинский (БГРЭ), 9 - Бахчинская площадь; 2 - границы литосферного корня [2]; 3 - область максимальной мощности литосферы [1]; 4 - кимберлитовые трубки: а - мезозойские, б - палеозойские, в - неустановленного возраста

На территории Мирнинского кимберлитового поля в опытно-производственном режиме реализованы площадные МТЗ в 2002-2004 гг. В результате исследований изучено строение земной коры до глубин 40-50 км, исследована связь кимберлитового магматизма с особенностями геоэлектрического разреза. Консолидированная кора древних стабильных блоков, отвечающая антеклизам, обладает высоким сопротивлением. В пределах областей высокого сопротивления зафиксированы участки повышенной проводимости, соответствующие зонам высокой проницаемости. Области протерозойской тектоно-магматической активизации (прогибы, впадины) отличаются от стабильных архейских блоков общим повышением проводимости пород в интервале земной коры, при этом превышая по уровню сопротивлений проницаемые зоны. Мирнинское кимберлитовое поле находится в узле сочленения двух систем разломов - Вилюйско-Мархинской и Укугутской и, по данным геоэлектрики, выделяется аномалиями проницаемости земной коры. Кимберлитовые тела района приурочены к разломам Вилюйско-Мархинской системы, проходящим по участкам соприкосновения высокоомных блоков коры с аномальными зонами проводимости, находясь на глубинах 15-25 км в градиентных зонах или внутри последних, что следует из рассмотрения геоэлектрического разреза 2D-инверсии по профилю 28, пересекающему кимберлитовую жилу Ан-21 (Рис. 2).

Рис. 2. Геоэлектрического разреза 2D-инверсии по профилю 28

Среднемасштабные работы МТЗ в площадном варианте выполнены в 2005-2009 гг. в Среднемархинском алмазоносном районе. В блоке высокого сопротивления земной коры локализованы коровые проводящие неоднородности. Установлено, что их корневые части уходят в мантию. К одной из зон высокой проводимости, верхняя кромка которой зафиксирована в диапазоне глубин 10-12 км приурочен куст кимберлитовых трубок Ботуобинская и Нюрбинская, тел Мархинское и Майское Накынского кимберлитового поля. Участки выделенных неоднородностей как в Мало-Ботуобинском, так и в Среднемархинском районах учитываются Ботуобинской геологоразведочной экспедицией при планировании крупномасштабных геолого-поисковых работ.

В Далдыно-Алакитском алмазоносном районе работы МТЗ, выполненные в 2006-2008 г. по относительно редкой сети профилей, также показали наличие мощных сквозькоровых проводящих неоднородностей, в пределах которых локализуются кимберлитовые тела района. Достаточно сложное строение проводящих зон привело к разделению неоднородностей на разнопорядковые. На глубинах 18-20 км прослеживаются верхние кромки массивных низкоомных областей первого порядка - ширина неоднородностей по профилю наблюдений достигает 20-30 км, соизмеримых с границами кимберлитовых полей. От нижнекоровых аномальных зон к основанию осадочного чехла картируются неоднородности второго порядка с верхними кромками на глубинах 4-6 км. Углы наклона плоскостей, ограничивающих неоднородности в верхних частях коры, составляют примерно 70°, ширина неоднородностей по профилю наблюдений 5-7 км, соответствует кустам тел.

С учетом выше изложенных факторов локализации известных проявлений кимберлитов МТЗ включены в геологоразведочный комплекс АК «АЛРОСА» как прогнозный глубинный метод на мелко- и среднемасштабных стадиях алмазопоисковых работ. Аномальные геоэлектрические характеристики в комплексе с другими благоприятными факторами используются в качестве прогнозного критерия поисковых объектов в ранге кимберлитового поля, куста сближенных тел. В настоящее время среднемасштабные площадные исследования МТЗ силами НИГП реализуются на поисковых площадях текущих объектов экспедиций Компании для изучения глубинного строения территории. В результате проводимых работ определяются основные черты глубинной электропроводности кристаллической коры. При интерпретации МТ-кривых, полученные параметрические модели 2D-инверсии используются для построения карт распределения сопротивлений на глубинах 40, 30, 20, 15 и 10 км. Оптимальными срезами для выделения локальных проводящих неоднородностей, которые, возможно, связаны с кимберлитовым магматизмом, являются уровни 20 и 15 км. На них с одинаковой контрастностью проявляются как региональные, так и локальные особенности геоэлектрической структуры площадей. Это позволяет локализовать проводящие зоны, в пределах которых сопротивление составляет 10-200 Ом*м. В геоэлектрическом разрезе выделенные зоны могут отличаться различными сопротивлениями и формой, но должны иметь сквозной характер (корни уходят в мантию) и располагаться выше литосферного проводящего слоя.

Рис. 3. Карта распределения сопротивлений на глубине 20 км (объекты: Алымджа-Моркокинский (западный) - 7, Алымджа-Моркокинский (восточный) - 4, Правобережный - 5, Хампинский - 6)

В качестве примера локализации площадей под постановку крупномасштабных геолого-геофизических исследований по результатам работ МТЗ на рисунке 3 приведен срез кажущихся сопротивлений на гипсометрическом уровне 20 км, охватывающий территорию целого ряда завершенных и действующих объектов Ботуобинской (БГРЭ) и Амакинской (АмГРЭ) экспедиций АК «АЛРОСА».

Цифры - номера участков на рисунке 1

Библиографический список

1. Манаков А.В., Романов Н.И., Полторацкая О.Л. Кимберлитовые поля Якутии. - Воронеж: Воронежский госуниверситет. - 2000. - 82 с.

2. Манаков А.В. Глубинные геофизические критерии коренной алмазоносности (на примере Якутской кимберлитовой провинции) // Диссертация на соискание ученой степени д. г.-м. н. - Якутск: ИГАиБМ - 2002 - 278 с.

3. Clifford T.N. Tectono-metallogenic units and metallogenic provinces of Africa//Earth. Planet. Sci. Lett. - 1966. - V. 1. - P. 421-434.

4. Розен О.М., Манаков А.В., Зинчук Н.Н. Сибирский кратон: формирование, алмазоносность. - Москва: изд-во РОБОНРИ, Новый мир. - 2006.- 212 с.

Аннотация