Значение геолого-структурного изучения месторождений жильно-прожилкового типа для прогнозирования рудных залежей

А.Ф. Читалин — ООО «Институт геотехнологий»
Л.Г. Мишарин, С.С. Попов, В.Ю. Чикатуева — ООО «ИГТ-сервис»

Введение

Геологические и экономические риски развития горнорудного проекта изначально зависят от последовательности выполнения необходимых поисково-разведочных работ, позволяющих в итоге выполнить корректный подсчет запасов месторождения и прогнозную ресурсную оценку будущего проекта. Пренебрежение к выполнению геологоструктурных исследований, которые зачастую не производятся при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, влечёт за собой кратное увеличение расходов при последующей разработке месторождений (несоответствие ожидаемых объёмов руды и содержаний полезных ископаемых фактическим) или же вовсе переводит объект в разряд экономически нерентабельных.

Комплексный геолого-структурный анализ во многом позволяет избежать подобных ошибок. Метод заключается в изучении рудоконтролирующих структур на основе детального картирования, выделения разновозрастных минерально-структурных парагенезов и определения их пространственных взаимоотношений, а также уточнения морфологии геологических тел, в которых локализована промышленная рудная минерализация.

Структурный анализ, проведённый квалифицированными специалистами, позволяет создать структурно-кинематическую модель изучаемого объекта и восстановить историю формирования геологической структуры. Метод является относительно недорогим и эффективным инструментом, необходимым для оптимизации расходов и рационализации дальнейших мероприятий при освоении месторождений.

Качественная геолого-структурная модель получается лишь в том случае, когда анализируются все доступные геологические данные — геохимические, геофизические, структурные и петрографо-минералогические, а полевые исследования и их интерпретация производятся высококвалифицированными специалистами. Всестороннее изучение объекта позволяет наиболее полно восстановить историю его геологического развития.

Рис. 1. Геолого-структурная схема месторождения Дражное, по Читалину и др., 2018 [6]

Достоверная и обоснованная геолого-структурная модель является основой для построения поисковой модели и дает возможность прогнозировать направления (тренды) распространения оруденения, выявлять структурный (рудный) шаг минерализованных структур, определять морфо-кинематические типы структурных ловушек богатых руд и более уверенно прогнозировать участки их локализации. Это отличает ее от «псевдоструктурной» модели, создаваемой исключительно на умозрительно-геометрических построениях, в основе которых лежат фантазии и необоснованные предположения авторов, а также бездоказательные сравнения с «эталонными» моделями месторождений типа седловидных залежей Бендиго, стратиформными месторождениями и т.д.

Оптимальная геометризация рудных тел и выделение доменов в ресурсных моделях должны проводиться с учетом морфологии и кинематики минерализованных структур — только таким образом достигается реалистичная оценка запасов и прогнозных ресурсов месторождений. Структурный анализ в комплексе с петрографо-минералогическими, геохимическими и геофизическими данными важен при обосновании ресурсного потенциала рудных объектов на стадии выполнения геологического таргетирования и поискового этапа [1].

В настоящей статье рассматриваются примеры детального структурно-геологического картирования и структурного анализа, выполнявшегося специалистами ООО «Институт геотехнологий» и ООО «ИГТ-сервис» (вместе как ИГТ) на эксплуатируемых и разведываемых месторождениях золота и полиметаллов с целью изучения рудоносных структур, создания структурно-кинематических моделей и на их основе прогнозирования распространения рудных залежей на флангах и на глубину.

Якутия

Месторождение Дражное
Золотокварцевое месторождение Дражное жильно-прожилкового типа находится в зоне влияния Адыча-Тарынского глубинного разлома СЗ простирания. Разлому соответствуют участки интенсивной складчатости, рассланцевания, густой трещиноватости и дробления вмещающих пород. В раннемеловое время на этапе коллизии по разлому происходили взбросовые и левосдвиговые перемещения. С коллизионным этапом связано внедрение гранитоидов и образование золоторудных месторождений различных типов [2]. Наиболее крупные и богатые золотокварцевые жильно-штокверковые месторождения приурочены к узлам пересечения разлома с поперечными разрывными нарушениями [3].

Рис. 2. Седловидные кварцевые штокверки и золоторудная минерализация в разрезе месторождения Дражное, участок Дражный [6]. 

Стрелками показаны направления осей сжатия и растяжения, полустрелками — надвиговая кинематика лентообразных штокверков

Месторождение Дражное принадлежит Тарынскому рудно-россыпному узлу и локализовано в алевропесчаниках и алевролитах верхнего триаса. Главная рудоносная зона месторождения прослежена на 1800 м при ширине 150–200 м. Оруденение относится к золото-арсенопиритовому минеральному типу золото-кварцевой формации и сопровождается березитизацией вмещающих пород.

Предшественниками, изучавшими месторождение, были предложены различные структурные модели, объясняющие особенности локализации золоторудных тел разного морфологического типа в сложной складчатовзбросо-сдвиговой структуре глубинного разлома.

Согласно В.В. Аристову [4], наиболее мощное и богатое золотое оруденение связано с зонами кварцевого прожилкования и сульфидной вкрапленности в песчанистых алевролитах. Эти зоны приурочены к взбросам и надвигам в осевых частях приразломных антиклиналей. Основной морфологический тип рудных тел — этажно расположенные пологие зоны прожилкового окварцевания и вкрапленной сульфидизации, в которых сосредоточено более 75 % ресурсов рудного золота. Выделяются также минерализованные взбросы СЗ простирания. Вертикальный размах золотой минерализации более 200 м. Образование золотых руд происходило до образования сдвигов.

Иная структурная модель месторождения Дражное представлена В.Н. Войтенко с соавторами (2010 г.). На участке Дражный авторами выделяются седловидные залежи отслоения в замке антиклинальной складки, а также послойные сетчатые кварцевые штокверки и горизонтальные жилы отрыва, перпендикулярные осевым поверхностям складок, крутопадающие рудные линзы, оперяющие продольные позднескладчатые левые сдвиги. На участке Террасовый минерализация локализована в кулисных жилах в зоне пологого левого сдвига-надвига, пересекающего ядро синклинали.

Специалисты ИГТ с 2016 г. участвуют в проектировании и геологическом сопровождении разведочного бурения на месторождении Дражное, выполняют геологическое и ресурсное моделирование и оперативную оценку запасов. В процессе работ уточняется геологическая модель и на ее основе прогнозируются новые рудные залежи. В 2016– 2018 гг. нами были проведены комплексные геолого-структурные и минералогические исследования, которые включали: анализ фондовых материалов и изучение первичных данных с созданием на их основе исторической базы данных для трехмерного моделирования, анализ геофизических данных, линеаментный анализ Тарынского золоторудного поля и его структурная интерпретация [5]; изучение дорудной трещиноватости за пределами месторождения и выяснение ее роли в формировании золотоносных штокверков; геолого-структурное и минералогическое картирование стенок и полотна карьера, изучение структурных парагенезов в ориентированном и неориентированном керне; минералого-петрографические исследования золотоносных жил и прожилков, компьютерная рентгеновская томография керна из рудного интервала. Анализ всех данных позволил выделить разновозрастные минерально-структурные парагенезы (дорудный, рудный и послерудный) и создать трехмерную геолого-структурную модель месторождения [6], которая во многом отличается от вышеуказанных моделей предшественников.

Рис. 3. Структурно-кинематическая модель месторождения Дражное (по [6] с некоторыми изменениями). 

Разноцветными стрелками показано направление горизонтального сжатия на разных этапах и стадиях деформации, полустрелками — направления сдвига

Нами было установлено, что месторождение приурочено к северо-восточному крылу и южному замыканию Тарынской синклинали и состоит из четырех штокверковых систем (участки Дражный, Перешеек, Террасовый, Промежуточный), кулисно расположенных в зоне Адыча-Тарынского разлома. Контуры участков соответствуют ареалам пиритизации и концентрации кварцевых штокверков. Золотая минерализация максимально проявлена лишь в ядрах некоторых кварцевых штокверков в ареалах пиритизации на участках пересечения соскладчатых взбросо-сдвигов СЗ простирания более поздними поперечными складками и правыми сбросо-сдвигами СВ простирания.

Пологие, горизонтальные, реже крутопадающие лентообразные и аркообразные штокверки образуют многоэтажные системы (рис. 2). Штокверки послескладчатые — они пересекают сопряженные антиклинальные и синклинальные складки, а также соскладчатые продольные вязкие «кливажные» взбросы; некоторые пологие жилы блокируются дорудными взбросами — так образуются субвертикальные лестничные системы пологих коротких жил. Возраст оруденения послескладчатый, вероятно, раннемеловой.

Внутренняя структура штокверков достаточно сложная, обусловленная многостадийным пульсационным характером развития структуры. Формирование золотоносных жильно-прожилковых зон происходило преимущественно в мезотермальных условиях на глубине от 3 до 9 км из гетерогенных углекислотно-водных флюидов [7, 8].

Распределение собственно золотой минерализации в аркообразных штокверках неравномерное — богатые золотом рудные интервалы кварцевых штокверков располагаются на разных гипсометрических уровнях в пределах гипотетического «рудного канала», пересекающего систему лестничных аркообразных штокверков преимущественно в их «замковой» части, где сконцентрированы богатые золотом мощные субгоризонтальные кварцевые жилы. Рудный канал маркирует зону вертикального растяжения в штокверковой системе (одноосное растяжение), куда нагнетались (или «всасывались») золотоносные растворы.

Структурная модель
Кулисные системы пологих лентообразных и аркообразных сульфиднокарбонат-кварцевых штокверков и жил сформировались в лево-сдвиговой зоне ССЗ простирания на участке ее пересечения с зоной дорудного регионального Адыча-Тарынского разлома СЗ-простирания (рис. 3). В зоне наложенного сдвига соскладчатые продольные «кливажные» взбросы активизировались как левые сдвиги. На участках сопряжения кулисных сдвигов возникали локальные области повышенных напряжений горизонтального сжатия и развивались надвиговые лентообразные штокверки, которые по механизму образования можно сравнить с валообразными структурами бокового выдавливания «push-up» в аналоговых тектонофизических моделях сдвиговых зон [9].

Развитие структуры происходило в несколько этапов деформаций, отражающих изменения региональных и локальных полей напряжений.

Первый этап деформации (дорудный) включает в себя две стадии — раннюю D1-1 и позднюю D1-2. На первой стадии первого этапа в условиях ЮЗ-СВ горизонтального сжатия и субвертикального растяжения сформировались складки продольного изгиба и вертикального расплющивания с осевым кливажем и параллельные ему вязкие «кливажные» взбросы и крутые надвиги СЗ простирания, образующие густую систему в зоне Адыча-Тарынского глубинного разлома. Сформировались также поперечные и диагональные сдвиги и сбросо-сдвиги субширотного и субмеридионального простирания, горизонтальные протяженные трещины скалывания. На поздней стадии в условиях ЗЮЗВСВ сжатия по ранним взбросам происходили преимущественно левосдвигово-взбросовые смещения, образовались сопряженные с ними поперечные правосторонние сдвиго-взбросы СВ простирания, надвиги. На дорудном этапе образовались пологие и крутопадающие кварцевые прожилки, заполнившие соскладчатые трещины скола и отрыва.

На втором этапе деформаций D2 (рудном) произошла смена направления вектора регионального сжатия на СЗ-ЮВ. Образовались наложенные поперечные и диагональные складки, сформировалась рудоконтролирующая зона левого сдвига ССЗ простирания, в пределах которой дорудные кливажные взбросы активизировались как кулисные левые сдвиги Риделя. На участках перекрытия кулисных сдвигов в обстановке локального горизонтального сжатия и вертикального растяжения обособились структурные ловушки, куда поступали рудоносные гидротермальные растворы, сформировавшие лентообразные пологие и аркообразные кварцевые штокверки и жилы, сульфидную и золотую минерализацию.

Рис. 4. Геологическая схема и разрез золоторудного месторождения, составленные по материалам отчета по результатам разведки (1996 г.)

Дальнейшие исследования сотрудников ИГТ позволили уточнить и дополнить ранее полученные выводы. В структуре штокверков было выделено два парагенеза кварцевоносные прожилки [10]. Изучение ориентированного рудного керна методом компьютерной томографии позволило уточнить геометрию и соотношения прожилков разного состава и генерации, выявить закономерности структурных прожилков — ранние безрудные и слабозолотоносные прожилки и поздние золоторудного контроля сульфидной и собственно золотой минерализации, в частности, установить несовпадение ориентировок кварцевых и сульфидных прожилков и микротрещин с собственно золотой минерализацией [11]. Детальный структурный анализ участка Террасовый подтвердил наши выводы о строении штокверков и распределении золота в них. Кроме того, появились предварительные данные о вероятной смене знака сдвига (с левого на правый) рудоконтролирующей сдвиговой зоны на заключительной стадии формирования собственно кварцевых штокверков и в начале кристаллизации сульфидов и золота в кварцевых прожилках. Смена знака сдвига (реверс) могла произойти только в условиях изменения поля напряжений, вероятно, на третьем этапе деформации [12].

Прогноз рудных залежей
На основе разработанной нами сдвиго-надвиговой структурной модели месторождения, с учетом структурного шага рудных штокверков в плане, был спрогнозирован рудный штокверк на участке Промежуточный, который позже был выявлен бурением в слепом залегании. Также прогнозируются слепые штокверки на флангах сдвиговой зоны.

На участке Дражный, исходя из структурного шага штокверков в разрезе, было спрогнозировано промышленное оруденение на глубине более 300 м. Отдельные глубокие скважины подтвердили этот прогноз на глубине 350–400 м, где были пересечены золотоносные штокверки.

Северная Чукотка

Золоторудное месторождение
Месторождение расположено в пределах крупного рудного поля в зоне развития разломов СВ простирания. Рудовмещающая флишоидная толща нижнего карбона сложена известковистыми песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами, гравелитами.

По представлениям геологов, проводивших разведку месторождения (1996 г.), золотоносными являются субпластовые кварцевые жилы и штокверки, а также минерализованные зоны дробления (рис. 4). Выделенные аркообразные рудные тела в замке антиклинали сопоставляются с золотоносными залежами месторождения Бендиго в Австралии, где они выполняют полости отслоения в замках складок продольного изгиба.

Рис. 5. Геолого-структурная схема месторождения, составленная специалистами ИГТ

Согласно представлениям предшественников, основную промышленную ценность рассматриваемого чукотского месторождения имеют слепые, не выходящие на поверхность эшелонированные, местами седловидные рудные тела — метаморфогенные кварцевые жилы, выполняющие полости отслоения и отрыва. Аналогичная морфология характерна и для субпластовых тел с прожилково-вкрапленными рудами. Распределение рудной минерализации крайне неравномерное. Рудные тела располагаются по падению вдоль осевой плоскости главной антиклинали в несколько эшелонов, расстояния между которыми по вертикали составляют от 20 до 80 м. Вертикальный размах рудной колонны на месторождении превышает 500 м. Многоэтажное золотокварцевое оруденение прогнозируется на значительную глубину.

Прожилково-вкрапленное оруденение представляет собой сочетание секущих и согласных со слоистостью прожилков, приуроченных к определенным пластам трещиноватых, раскливажированных песчаников и алевролитов. Нередко интенсивность прожилкования и уровень содержания золота обусловлены близостью литологических контактов. В секущих напластование прожилках содержание золота в 7,7 раза выше по сравнению с согласными. Мощность кварцевых прожилков изменяется от долей миллиметра до первых десятков сантиметров. Часто в них отмечаются гнезда и стяжения карбонатов.

Согласно современным представлениям, золотое оруденение месторождения явилось следствием регенерации первичного «осадочного золота» из зон сингенетичной сульфидизации; формирование же рудных залежей происходило позже — при деформации пород. Рудообразование связано с двумя этапами — метаморфогенным и магматогенным. С первым связано возникновение прожилково-вкрапленной золотоносной кварц-пиритовой с арсенопиритом ассоциации, со вторым — формирование постмагматических гидротермальных минеральных ассоциаций, локализованных в жилах секущего типа и в зонах дробления: допродуктивной кварц-пирит-арсенопиритовой, продуктивной кварц-галенит-сфалерит-сульфосольной с золотом и послепродуктивной кварц-карбонат-марказитовой с переотложенным золотом второй генерации.

При оценке и предварительной разведке месторождения сеть бурения задавалась с учетом положения пологих жил в крыле антиклинали и предполагаемых седловидных жил в ее замке; широтные профили бурения и магистральные канавы ориентированы вкрест простирания основных складок и разрывов.

Геологами ИГТ в 2022 г. проведено детальное геолого-структурное картирование месторождения. Целью работы являлось уточнение структурной модели и закономерностей локализации золотого оруденения и на ее основе прогнозирование новых рудных залежей. Работа включала: анализ фондовых геологических, геохимических и геофизических материалов; привязку в Micromine- и ArcGis-проектах растров первичной геологической документации (геологических планов, разрезов, схем документации стенок и сводов подземных выработок, зарисовок отдельных структур и др.).

Рис. 6. Геологическая схема Болнисского рудного района (построена на основе цифровых геологических карт Болнисского района масштаба 1:50 000, составленных в Caucasian Mining Group Ltd, и [14]). 

Интерпретация как локальной структуры сжатия между надвигом Мамуло на юге и Мамуло-Шихилойским взбросом на севере. Надвиг и взброс образуют динамопары с правыми сдвигами СЗ простирания. Черные стрелки на врезке показывают направление регионального сжатия и растяжения

На месторождении был выполнен комплекс геолого-структурных исследований: детальная геолого-структурная и минералогическая документация стенок и полотен канав, массовые замеры элементов залегания различных структур и их анализ на стереограммах, детальное картирование плотиков россыпей на основе высокоточных ортофотопланов, созданных оперативно с помощью аэрофотосъемки с БПЛА; изучение и структурный анализ ключевых интервалов в ориентированном и неориентированном керне, отбор ориентированных образцов из рудоносных структур, микроструктурный и минералого-петрографический анализ минерализованных пород и прожилков в прозрачно-полированных шлифах.

Для построения структурной модели были также использованы материалы текущих геологоразведочных работ, проводимых на месторождении в 2021– 2022 гг. (растровые карты и планы, разрезы, фотографии керна). Существовавшая база структурных данных была существенно дополнена и уточнена.

В результате выполненной работы нами была расшифрована сложная полихронная структура рудоконтролирующей складчато-разрывной зоны месторождения и установлено, что она формировалась в течение трех основных этапов деформации, каждому из которых соответствует свой структурный парагенез трещин, разрывов и прожилков, а также состав околорудных метасоматических изменений (рис. 5).

На первом этапе деформаций (дорудном) в условиях горизонтального СЗ-ЮВ сжатия и вертикального растяжения сформировалась складчато-разрывная зона ССВ простирания. На первой стадии первого этапа возникли складки продольного изгиба с послойным кливажем скольжения и поперечными к слоистости лестничными кварцевыми, реже кварц-карбонатными прожилками растяжения; прослои песчаников будинировались. На второй стадии при расплющивании складок сформировался субвертикальный осевой кливаж (аз. пр. 20°); перпендикулярно кливажу по трещинам отрыва образовались пологие кварцевые и кварц-карбонатные жилы растяжения; вязкие взбросы в зонах сгущения кливажа; взбросовые флексуры (кинкбэнды) слоистости на крыльях складок. На третьей стадии образовались диагональные и поперечные к кливажу трещины скола СЗ простирания, а также пологие сколы надвигового типа СВ простирания. В процессе деформации трещины приоткрывались и заполнялись сульфидно-кварцевыми прожилками и жилами, которые образуют пологие лентовидные штокверки надвиговой кинематики с падением на запад. Лентовидные лестничные штокверки формируют штокверковую систему с общим падением на запад.

На поздних стадиях первого этапа деформации проявились ранние процессы гидротермально-метасоматических изменений пород (окварцевание, серицитизация, возможно, карбонатизация), кристаллизовались рудные минералы (пирит-1, арсенорпирит-1, вероятно, пирротин и халькопирит). Зерна и кристаллы пирита и арсенопирита залечивают кливажные швы, локально катаклазированы и асимметрично обрастают синдеформационными кварцевыми каймами в тенях давления — бородами нарастания с волокнистой формой кристаллов. Синдеформацион ный пирит часто концентрируется в песчанистых прослоях, которые обладали, вероятно, высокой пористостью и проницаемостью для рудных растворов.

Второй этап деформации (рудный допродуктивный) характеризует обстановку меридионального правого сдвига. Наследуя трещины и разрывы первого этапа, образуются вязко-хрупкие сдвиго-взбросы и надвиги СЗ простирания, зарождается меридиональная зона правых (?) сдвигов и сопряженных с ними широтных левых сдвигов. Усложняется морфология и структура лентовидных штокверков за счет формирования ядерных зон с обильным кварцевым прожилкования и более поздних кварцевых жил значительной мощности.

Третий этап деформации (рудный) связан с изменением характера регионального поля напряжений, что привело к изменению знака смещения (реверс) по рудоконтролирующему меридиональному сдвигу — он стал левым. В зоне левого сдвига вдоль складчатой структуры, с шагом в 220–250 м сформировались кулисные рудоконтролирующие зоны транспрессионных правых сдвигов и взбросо-сдвигов СВ простирания 2-го порядка (см. рис. 5). Продолжали свое развитие разломы меридионального и широтного простирания. Образо вывались крутопадающие малоамплитудные сбросо-сдвиги СЗ простирания, смещающие ранние жилы и прожилки. В сдвиговых зонах СВ простирания кливажные складки первого этапа деформации изгибались в сигмоиды и горизонтальные флексуры, а также формировались локальные структурные ловушки растяжения, в которых отлагалась золотоносная минеральная ассоциация.

Рис. 7. Геолого-структурная схема Сакдрисской сдвиговой зоны (по материалам работ ИГТ с использованием материалов предшественников) с элементами прогноза развития оруденения

Таким образом, диагональные сдвиговые зоны третьего этапа являются рудоконтролирующими структурами золотой минерализации, которая завершает гидротермальный процесс. Золото выполняет трещины и пустоты в образовавшихся ранее сульфидах, кварц-карбонатных жилах и прожилках, редко отмечается во вмещающих по родах.

Прогноз рудных залежей
На основе разработанной геолого-структурной модели с учетом структурного шага было спрогнозировано положение диагональных сдвиговых золоторудных зон на флангах месторождения по простиранию структуры и даны рекомендации по дальнейшему ведению буровых работ, в частности по ориентации и параметрам разведочной сети.

Рис. 8. Блочная модель содержаний золота в проекции на современный рельеф

Грузия

Месторождения Сакдриси и Маднеули
Месторождение золота Сакдриси и золото-барит-медно-полиметаллическое месторождение Маднеули располагаются в пределах Болнисского рудного района на юге Грузии, в пределах Маднеульско-Поладаурского блока, Болнисской подзоны, Артвино-Болнисской зоны Малого Кавказа [13]. Рудный район охватывает область, занятую вулканогенно-осадочными комплексами верхнего мела (сеноман-маастрихт), и располагается между Храмским и Локским поздне-протерозойско-палеозойскими массивами [14]. Разными исследователями предлагаются различные модели развития структуры и рудной минерализации [15, 16, 17].

Структура Болнисского рудного района (рис. 6) интерпретируется нами [18] как присдвиговый дуплекс сжатия, ограниченный с севера Мамуло-Шихилойским взбросом (МШВ), а с юга — надвигом Мамуло (НМ). Разрывную структуру Болнисского рудного района формирует густая сеть разрывов разного порядка, имеющих различную ориентировку и кинематику, которая создаёт условия декомпрессии и высокой проницаемости. Разрывные нарушения определяют маршруты поступления магм и рудных растворов, контролируют структурные тренды минерализации и области метасоматических изменений вмещающих пород.

Выполненные нами полевые геолого-структурные исследования, результаты которых опубликованы в [18] и кратко излагаются ниже, позволили уточнить структурные аспекты локализации рудной минерализации и спрогнозировать новые рудные залежи. В 2022 г. на месторождениях был проведен комплекс детальных геолого-структурных работ, которые включали детальное картирование карьеров, анализ структуры и выделение дорудных, рудных и пострудных структур и структурных парагенезов, определение осей палеонапряжений для разных этапов деформации и структурно-кинематических условий их формирования. Были определены структуры, контролирующие медное и золотое оруденение, типы структурных ловушек, дан прогноз их распространения за пределами разведанных и опоискованных участков.

Месторождение Сакдриси
Месторождение Сакдриси локализовано в вулканогенно-осадочных отложениях верхнего мела. Оно приурочено к Сакдрисской левосдвиговой зоне шириной от 250 до 850 м, протяженностью 10–15 км и имеющей СЗ падение. Сдвиговую зону формируют 4 главных разлома: Северный, Центральный и Южный имеют крутое северо-западное падение и Поперечный — югозападного падения; и многочисленные разрывные нарушения более высокого порядка различной ориентировки, мощности и кинематики [18].

Вдоль сдвиговой зоны с шагом 800– 1000 м кулисно располагаются сульфид-кварцевые штокверки, сформировавшиеся в обстановке левого сдвига и имеющие удлинённую форму. Штокверки ограничены поверхностью Центрального разлома, который разделяет нижнюю и верхнюю вулканогенно-осадочные толщи, и локализованы к юго-востоку от поверхности сместителя — в нижней толще. Тектоно-гидротермальные брекчии, образовавшиеся позже штокверков, напротив, распространены как в нижней, так и в верхней толще; они формируют субмеридиональные тела и цепочки тел, маркируя локальные зоны растяжения (рис. 7).

Рис. 9. Блочная модель золоторудных залежей в продольном разрезе. 

Кружками показаны участки прогнозируемых рудных штокверков. Линия разреза CS-2 показана на рисунке 8

В истории развития Сакдрисской левосдвиговой зоны выделяется три этапа деформации и ассоциирующей рудной минерализации: на первом этапе произошло заложение зоны тапе сдвига в обстановке фронтального СЗ-ЮВ сжатия, сопровождавшееся формированием многочисленных трещин и разрывов, а также объёмного рассланцевания, наиболее активно проявившегося вдоль поверхностей сместителей будущих главных разломов; на втором этапе, в обстановке ССЗ-ЮЮВ сжатия, начали формироваться главные разломы и сопровождающие их штокверки в узлах локального растяжения, затем на кварцевые прожилки и метасоматиты наложилась сульфидная минерализация и, вероятно, ещё через некоторое время — золото (на этом этапе восстанавливается левосдвиговая кинематика вдоль сдвиговой зоны); на третьем этапе оформляются поверхности главных разломов, вдоль которых происходят активные подвижки, «срезающие» рудные штокверки, после чего происходит «залечивание» разломов эоценовыми дайками основного и кислого состава и субмеридиональные структуры локального растяжения залечиваются гидротермальными брекчиями (с обломками рудных штокверков).

Сравнение геолого-структурной и блочной ресурсной моделей демонстрирует расположение рудных залежей в пределах Сакдрисской сдвиговой зоны. Последние формируют тренды северо-восточного простирания и пространственно совпадают с контурами сульфид-кварцевых штокверков (рис. 8). Рудные тела полого (~30°) погружаются в северо-восточном направлении со структурным (рудным) шагом между ядерными частями 260– 280 м (рис. 9).

Прогноз рудных залежей
Выявленные структурные закономерности локализации золоторудной минерализации позволили спрогнозировать новые рудные залежи на глубине и на флангах Сакдрисской сдвиговой зоны. Одна из прогнозируемых нами слепых залежей была выявлена в 2023 г. при поисковом бурении — скважины пересекли богатую золоторудную минерализацию штокверкового типа (устное сообщение представителей геологической службы рудника).

Месторождение Маднеули
Месторождение Маднеули локализовано в вулканогенно-осадочных породах верхнего мела.

Оно давно изучается, хорошо разведано и отработано карьером на большую глубину. Предшественниками были выявлены основные закономерности локализации медно-полиметаллического и золотого оруденения, изучена рудно-метасоматическая зональность. При детальном литологическом картировании карьеров, выполненном в 2020 г. В. Желевом, Н. Битзадзе и др., в строении месторождения выделены верхний и нижний вулканогенно-осадочные комплексы северного блока и вулканический комплекс южного блока, разделенные крупным разломом. Указанные комплексы различаются по литологическому составу, степени проявленности метасоматических изменений и насыщенности гидротермальными образованиями и субвулканическими телами.

Рис. 10. Геолого-структурная схема месторождения Маднеули (по результатам работ ИГТ в 2022 г. с использованием материалов предшественников) с элементами прогноза развития оруденения

В процессе геолого-структурного картирования, выполненного в 2022 г. специалистами ИГТ, были выделены медно-золоторудные сульфиднокварцевые штокверки и разнопорядковые разломы различной кинематики и относительного возраста [18]. Рудные штокверки локализованы в нижнем вулканогенно-осадочном комплексе северного блока, который сложен туффитами среднего и среднекислого состава. Метасоматические изменения представлены преимущественно хлоритизацией, каолинитизацией и окварцеванием. В породах широко распространены трещины скалывания и отрывы, а также многочисленные вязкие и хрупкие тектониты (рис. 10).

Размещение рудных залежей месторождения Маднеули имеет отчетливо выраженный структурный контроль. Главной структурой в пределах месторождения является пологопадающая на юг надвиговая зона, состоящая из серии тектонических линз и пластин, «обтекаемых» пологими зонами рассланцевания и милонитизации, импрегнированных недеформированными кубиками пирита (до 10–20 объемных процентов). Предполагается, что пирит может быть золотоносным.

Истинная мощность надвиговой зоны составляет ~250 м. В её пределах сосредоточены основные рудные залежи, ядерные части которых располагаются «лестнично-ступенеобразно», выполняя субгоризонтальные структуры локального вертикального растяжения, соединенные вертикальными перемычками (рис. 11 и 12). Шаг между «рудными ступенями» по вертикали составляет около 250 м.

В эволюции геологической структуры месторождения Маднеули выделяется три этапа деформации послемелового возраста; структура первого и второго этапов контролировала гидротермальную рудную минерализацию.

На первом этапе в обстановке СВ-ЮЗ сжатия заложилась сеть мелких разрывов и трещин, произошёл объёмный метасоматоз и сформировались кварцевые штокверки.

На втором этапе образовались пологие надвиги, субширотные взбросы и правые сдвиго-взбросы, которые пересекли штокверки, в результате чего сформировались локальные области интенсивной дезинтеграции вмещающих пород, сыгравшие роль структурных ловушек; на завершающей стадии второго этапа произошло внедрение рудных растворов и насыщение кварцевых прожилков в штокверках и в надвиговой зоне рудными минералами (пирит, халькопирит, сфалерит и др., выделение рудного золота).

На третьем этапе образовались пострудные субмеридиональные сбросы и сдвиго-сбросы, левые сдвиги СВ простирания и сопряжённые с ними правые сдвиги и сбросо-сдвиги СЗ простирания.

Заключение

Рассмотренные примеры геолого-структурных моделей золоторудных и полиметаллических месторождений показывают важную роль структурного анализа для прогнозирования новых рудных залежей.

Геолого-структурный анализ базируется в первую очередь на полевых структурных и литолого-петрографических исследованиях, на основе детального картирования ключевых участков и обнажений. Для выделения и интерпретации рудоносных структур используются также данные минералогии, геохимии и геофизики. Комплексное изучение позволяет создать достоверную и реалистичную геолого-структурную модель, основанную на фактических данных. Такая модель служит основой для эффективной поисковой модели, позволяет прогнозировать рудные залежи и прослеживать рудоносные структуры.

Рис. 11. Содержание золота по данным ресурсной блочной модели на современной поверхности карьерного поля месторождения Маднеули. 

Черными линиями показаны основные разрывы

Всестороннее изучение структуры месторождения крайне важно по нескольким причинам: оно позволяет уменьшить издержки на этапе эксплуатации, спрогнозировать развитие оруденения как в плане, так и в объёме и, как следствие, расширить минерально-сырьевую базу. Эффективная отработка месторождения крайне важна для экономики проекта, и чем лучше и детальнее изучена его структура и точнее оконтурены рудные тела, тем больше для этого возможностей. Полное изучение объекта позволяет вернуться к отработке его забалансовых запасов в благоприятный момент с точки зрения конъюнктуры рынка.

На многих изученных нами российских перспективных рудопроявлениях и месторождениях, судя по проанализированным фондовым отчетам и публикациям, полноценных структурных исследований, как правило, не проводилось. Завидным исключением являются месторождения, принадлежащие крупным горнодобывающим компаниям, которые, понимая важность этих исследований, привлекают специалистов по структурной геологии для изучения месторождений и обучают свой персонал методике выполнения таких исследований.

Рис. 12. Разрез блочной модели золота по линии CS-1. 

Эллипсами показаны прогнозируемые пологие золоторудные залежи в локальных структурах вертикального растяжения в зоне надвига

Минералого-петрографические, литологические исследования при изучении месторождений как правило выполняются специалистами — минералогами, петрографами, литологами. Однако структура часто анализируется геологами, не обладающими специальными знаниями и навыками выполнения структурного анализа. Представляется, что структурный анализ должен выполняться профессионалами, владеющими арсеналом современных методов изучения и имеющими успешный опыт проведения подобных работ. Структурные исследования должны проводиться совместно со специалистами других специальностей. Только в этом случае можно получить обоснованные представления о структуре месторождения, создать достоверную геолого-структурную модель, являющуюся основой для оценки запасов и прогнозных ресурсов и прогнозирования рудных залежей.

1. Читалин А.Ф., Агапитов Д.Д., Штенгелов А.Р., Усенко В.В., Фомичев Е.В. Геологическое таргетирование — инструмент повышения эффективности поисковых работ//Минеральные ресурсы. Экономика и управление. 2020. № 3. С. 10–18.
2. Гусев Г.С., Флеров Б.Л. Контроль интрузий и оруденения глубинными разломами в западной части Верхояно-Чукотской складчатой области. Тектоника Сибири. Том 4. Тектоника складчатых областей Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука, 1970. С. 201–208.
3. Парфенов Л.М., Рожин С.С., Третьяков Ф.Ф. О природе Адыча-Тарынской зоны разломов (Восточное Верхоянье) // Геотектоника. 1988. № 4. С. 90–102.
4. Аристов В.В. Перспективы выявления крупных богатых золотокварцевых месторождений в Тарынском рудно-россыпном узле // Разведка и охрана недр, 2009. № 6. С. 3–11.
5. Сивков Д.В., Читалин А.Ф., Дергачев А.Л. Применение линеаментного анализа для выявления закономерностей локализации золотого оруденения на территории Тарынского рудного поля в Республике Саха (Якутия) // Исследование Земли из космоса, 2020. № 1. С. 3–19.
6. Читалин А.Ф., Воскресенский К.И., Гришин Е.М. и др. Структурно-кинематическая модель золоторудного месторождения Дражное // Геофизика, 2018. № 3. С. 106–114.
7. Аристов В.В., Прокофьев В.Ю., Имамендинов Б.Н., Кряжев С.Г., Алексеев В.Ю., Сидоров А.А. Особенности рудообразования на золото-кварцевом месторождении Дражное (Восточная Якутия, Россия). Доклады Академии Наук, 2015, том 464. № 1. С. 65–70.
8. Сивков Д.В., Прокофьев В.Ю., Чикатуева В.Ю. Новые данные об условиях формирования золотой минерализации месторождения Дражное (Республика Саха (Якутия), Россия) по результатам исследования флюидных включений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2021. № 1. С. 42–49.
9. Фролова Н.С., Корбутяк А.Н., Мишакина А.А., Корпач С.В. Развитие деформаций в зонах сдвига: результаты физического моделирования с использованием песка// Четвертая тектонофизическая конференция в ИФЗ РАН. Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле: Материалы докладов Всероссийской конф. — М: ИФЗ, 2016. Т. 2. С. 385–392.
10. Сивков Д.В., Читалин А.Ф. Закономерности распределения золотоносных прожилков в штокверках центральной части месторождения Дражное (Восточная Якутия). Вестник Московского университета. 2022. Серия 4: Геология, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.). № 2. С. 40–48. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2022-2-40-48.
11. Чикатуева В.Ю., Степанов Н.В., Читалин А.Ф., Корост Д.В. Методика изучения керна объектов золото-кварцевой формации с применением рентгеновской компьютерной томографии на примере месторождения Дражное (Республика Саха (Якутия)) // Руды и металлы № 4/2021. С. 43–59 / Ores and metals № 4/2021, р. 43–59. DOI: 10.47765/0869-5997-2021-10027.
12. Мишарин Л.Г. Геологическое строение участка Террасовый на золоторудном месторождении Дражное (Республика Саха). Выпускная квалификационная магистерская работа по направлению «геология», геологический факультет МГУ им. Ломоносова, М. 2020, с. 85.
13. Гамкрелидзе И.П. // Вновь о тектоническом расчленении территории Грузии. Тр. ГИН АН Грузии. Нов. сер. Вып. 115. 2000. С. 204–208.
14. Ha..ssig M., Moritz R., Ulianov A., Popkhadze N., Galoyan G., & Enukidze O. Jurassic to Cenozoic magmatic and geodynamic evolution of the Eastern Pontides and Caucasus belts, and their relationship with the Eastern Black Sea Basin opening. 2020. Tectonics, 39, e2020TC006336. https://doi.org/10.1029/2020TC006336
15. Аревадзе Д.В., Гогишвили В.Г., Ярошевич В.З. Геология и генезис маднеульского медно-баритполиметаллического месторождения (Южная Грузия). — Геология рудных месторождений, 1983. № 6. С. 10–23.
16. Гугушвили В.И., Алибегашвили Б.А., Гелейшвили В.И., Джанджгава М.И., Долидзе И.Д., Отхмезури З.В. Разработка генетической модели Маднеульского месторождения с изучением вещественного состава руд на флангах и глубинных горизонтах с целью повышения эффективности использования недр. ГИН АН ГССР. Тбилиси, 1989, 204 с.
17. Попхадзе Н. Новая вулканогенная седиментационная модель (конструкция) геологической обстановки вмещающих пород Маднеульского месторождения Болнисского района, Грузия. Дисертация на соискание ученой степени доктора наук в области геологии. 2014. 88 с.
18. Попов С.С., Читалин А.Ф., Сивков Д.В., Гришин Е.М. Геолого-структурные исследования и прогноз медно-золоторудной минерализации на месторождениях Сакдриси и Маднеули в Грузии // Труды VI Международ ной геолого-геофизической конференции «ГеоЕвразия-2023. Геологоразведочные технологии: наука и бизнес», Том I (III). [сборник] г. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2023. 165 с. ISBN: 978-5-6048839-7-6. С. 69–73.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (64)/июнь 2024 г.