Введение ................................................................................................................... 4 1. Геология района работ ........................................................................................ 5 1.1. Стратиграфия .............................................................................................. 9 2. Построение детерминированной ФГМ ........................................................... 11 2.1. Геологическая характеристика оруденения ............................................ 11 2.2 Физические свойства горных пород ........................................................... 16 2.3 Петроплотностная, петромагнитная и петроэлектрическая модели 17 3. Выбор и обоснование рационального комплекса геофизических методов 21 4. Заключение ........................................................................................................ 23 5. Список используемых источников .................................................................. 24 3 Введение Месторождение расположено в Казачинско-Ленском районе Иркутской области, в среднем течении руч. Парусного, левого притока р. Черепанихи, в нижней части правого борта долины с крутизной склона от 5 до 300, с абсолютными отметками поверхности от + 620 м (на северо-западе) до + 800 м (на юго-востоке). Месторождение вытянуто вдоль склона на 500 м, ширина его изменяется от 200 м на севере до 480 м на юге. Географические координаты центральной части месторождения: 108035'55" в.д.; 560 37'56" с.ш..Площадь участка составляет 11 кв. км. Основной задачей является формирование физико-геологической модели на участке Парусный при обнаружении, выявлении и оценки величины аномалии которую создает дайка габбро-диабазов, выбрать и обосновать рациональный комплекс геофизических методов, реализация которого гарантирует надѐжное решение поставленной геологической задачи. После решения поставленной задачи провести работы на исследуемой площади для оценки величины аномалии которую создает дайка габбродиабазов контролирующих урановое оруденение. 4 1. Геология района работ В тектонических швах ураноносной зоны, вдоль которой расположены урановые аномалии, рудопроявления и месторождение «Алый Парус», проявлены интенсивные гидротермально-метасоматические процессы, отражающие этапы тектонической активности, которые имели место в длительной геологической истории развития этого района. Отдельные швы представлены рассланцеванием, брекчированием, дроблением вмещающих пород. Наложенные процессы значительно изменили исходные породы с образованием метасоматитов, расскристаллизацией стекловатых пород и перекристаллизации, часто без сохранения структуры исходной породы. По всей площади проявлены поствулканические зеленокаменные изменения и ранняя щелочная натриевая (альбитовая) и, незначительно, калиевая (калишпатовая) стадии. Зеленокаменные изменения выразившиеся в хлоритизации, эпидотизации, актинолитизации, гранатизации, серицитизации (в дайках), иллитизации (в кислых субщелочных лавах), сфенитизации, лейкоксенизации, карбонатизации, которые с разной интенсивностью развиваются по массе породы, образуют псевдоморфозы, выполняют миндалины и прожилки. Последующими гидротермальнометасоматическими процессами минерализация частично разрушается и переотлагается в виде новых генераций в более поздних ассоциациях. Урановые минералы представлены оксидом урана – настураном и уранотитанатом – браннеритом и отлагались в щелочных натровых метасоматитах. Завершается рудный процесс метасоматическим и прожилковым выделениями большого количества кварца, карбоната, часто в ассоциации с эпидотом, сфеном, выделением гидрослюды, серицита, пирита, флюорита, талька. 5 Рис.1 Фрагмент геологической карты участка Парусный Рис. 2 Геологический разрез по линии I-I 6 Условные обозначения к рис.1-2 7 8 1.1. Стратиграфия Нижняя подсвита (PR1hb1): -Нижняя пачка (PR1hb11): фельзитовые и трахитовые порфиры массивные и миндалекаменные, трахилипаритовые, трахиандезитовые порфиры флюидальные в кровле и подошве потоков, игнимбриты, литокластические, агломератовые и пепловые туфы; цвет пород вишневый, лиловый, бурый, кирпично-красный. - Терригенно-пирокластическая пачка (PR1hb21): полевошпаткварцевые и аркозовые песчаники с прослоями гравелистых песчаников и гравелитов, туфопесчаников и туфов в кровле пачки. Породы светло-серые, серые, зеленовато-серые, в бассейне р. Гольцовой светло-вишнѐвые, буровато-серые с прослоями туффитов, туфоалевралитов, вулканомиктовых песчаников и туфоконгломератов; мелко и тонкозернистые кварцполевошпатовые песчаники с прослоями серых известняков в верхней части разреза. Средняя подсвита (PR1hb2): - Туфогенная пачка (PR1hb12): туфы фельзитовые, трахилипаритовые, трахидацитовые от псаммитовых линзовидно-полосчатых до псефитовых и агломератовых, маломощные потоки трахилипаритовых и дацитовых порфиров флюидальных, игнимбриты, лавобрекчии и линзы, прослои туфопесчаников, туффитов в низах разреза. Породы зеленосланцевой фации метаморфизма, пропилитизированы, цвет пород серый, зеленовато-серый различных оттенков. - Пачка андезитовых и дацитовых порфиров (PR1hb22): покровы и потоки андезитовых, дацитовых порфиров массивных, миндалекаменных и флюидальных, игнимбриты, разнообразные туфы от пепловых до литокластических с редкими прослоями и линзами вулканомиктовых песчаников, туффитов и туфопесчаников в нижней части разреза; выше по разрезу - покровы флюидальных дацитовых, трахидацитовых порфиров, переходящих в крупнопорфировые разности и гранодиорит-порфиры с раскристализованной тонкозернистой основной массой, мелкие субвулканические тела диорит-порфиров, гранодиорит-порфиров. 9 - Терригенная и терригенно-вулканогенная толща (PR1hb32) (Гольцовский комплекс): полевошпат-кварцевые, кварц-полевошпатовые, аркозовыегравелитистые светло-серые песчаники с редкими гальками гранитов, кварца, линзы и прослои гравелитов, конгломератов; песчаники и туфопесчаники с прослоями линзовидно-полосчатых туфов дацитового и фельзитового, трахифельзитового состава, вулканомиктовых песчаников зеленовато-сеого и серого цвета с вулканическими бомбами, лапиллями, валунами зеленовато-серых туфоалевролитов в верхней части разреза. Породы гидротермально-метасоматически измененные, альбитизированные, участками окварцованные. Верхняя подсвита (PR1hb3) (Домугдинский вулканогенный комплекс): Нижняя терригенно - туфогенно-эффузивная пачка (PR1hb13): Туфы пепловые, кристалло- и литокластические, игнимбриты, лавобрекчии, линзы и прослои туфопесчаников, туфоалевролитов, туффитов, потоки флюидальных, миндалекаменных и массивных порфиров трахифельзитового, фельзитового, трахидацитового состава. Цвет пород зеленовато-серый, вишнѐвый различных оттенков, тѐмно-серый. Лавовые и экструзивные фации (PR1hb13) нижней части покрова: - Дацитовые, трахидацитовые, кварцевые порфиры перемежающиеся, розовато-серые лиловые, темно-серые, массивные, реже миндалекаменные и флюидальные нижней части покрова. - Фельзитовые, трахилипаритовые, кварцевые порфиры, граносиенитпорфиры светло-вишнѐвого, буровато-красного, малинового и серого цвета. - Лавовая и субвулканическая фации (PR1hb23): дацитовые, фельзитоые, трахифельзитовые и трахидацитовые порфиры; фельзитдацитовые порфиры, микрогранит-порфиры, гранодиорит-порфиры массивные, пепельно-серые, темно-серые, реже зеленовато-серые 2 центральной части покрова (PR1hb 3). Чайский инрузивный комплекс (βPR1 čs): - Дайки, штокообразные тела и маломощные силы мелкозернистых габбро, габбро-диабазов, диабазов. Средний рифей, голоустинская свита (R2gl ): - Песчаники кварцевые, гравелиты, кварциты, конгломераты, сланцы алевролитовые, глинистые, песчаники на карбонатном цементе, известняки и доломиты. 10 Средний-верхний рифей, улунтуйская свита (R2-3ul): Сланцы глинистые, алевролитовые, улисто-глинистые пиритизированные, песчаники полевошпат-кварцевые и полимиктовые известковистые, известняки, глинистые доломиты, оолитовые и водорослевые известняки. Четвертичная система. Верхнечетвертичные и современные объединѐнные (Q3-4): Гравийные, валунно-галечно-щебенисто-глинистые, песчаноглинистые флювиогляциальные и моренные отложения, валунно-глыбовые с щебенисто-глинистым заполнением отложения конусов выноса временных водотоков. Современные отложения (Q4): - Аллювиальные галечно-валунно-суглинистые и песчано-глинистые отложения, илисто-глинистые озѐрно-болотные отложения, торфяники; пролювиальные и делювиальные щебенисто-глыбовые отложения. 2. Построение детерминированной ФГМ 2.1. Геологическая характеристика оруденения Месторождение по диагонали рассечено пострудной дайкой габбродолеритов мощностью около 20 м. С востока и запада оруденение ограничивается субпараллельными дайке крутопадающими амплитудными (30-40 м) разломами, которые образовали грабен шириной от 200-300 м. В этом грабене сохранилось от эрозии стратиформное урановое оруденение. Северной границей месторождения является также пострудный широтный разлом, северный блок его поднят на 60 м. На юго-западе месторождения урановорудная залежь фрагментарно сохранилась западнее грабена. Значительная часть ее мощности эродирована ручьем Парусный. Границы ее определены канавами и скважинами. Урановое оруденение по качеству руд не выдержанное в разрезе и по латерали. Более богатые руды локализуются в пластах и линзах мелкообломочных и пепловых туфов. В рудных сечениях фиксируется от 1 11 до 5 рудных пластов с кондиционным оруденением (0,05% урана), которые перемежаются и оконтуриваются забалансовыми рудами или безрудными интервалами. Мощность отдельных рудных пластов с кондиционным оруденением изменяется от 0,2 до 25,0 м, содержание урана в них колеблется от 0,051 до 0,356%, максимальное содержание урана 1,0% на 0,2 м зафиксировано в скважине 108, в северной части месторождения. Руды вкрапленные по напластованию и прожилково-вкрапленные в тектонически нарушенных участках. Урановая минерализация: настуран, браннерит и, реже, коффинит. Для детального выявления зон разломов и даек, шаг наблюдений принимаем 10м. Расстояния между пикетами 100м. Урановое оруденение на участке Парусный выявлено, главным образом, на верхних, близповерхностных уровнях осадочно-вулканогенной толщи, где наиболее интенсивно проявлены околорудные метасоматические изменения – альбититы, образующие пологозалегающие мелкие линзовидные тела, реже более протяженные зоны, длиной до 2,5 км и мощностью первые десятки метров. На больших глубинах прослеживаются лишь небольшие повышения радиоактивности, связанные с неравномерным развитием некондиционного оруденения. Урановое оруденение приурочено к локальным участкам катаклаза и микробрекчирования, наложенным на альбититы, и сопровождается хлоритизацией, карбонатизацией и дисперсной гематитизацией. уранинитом вкрапленные, и, Урановая реже, минерализация настураном гнездово-вкрапленные, микропрожилковые текстуры. и выражена коффинитом, образует прожилковидные Возраст всех браннеритом, рудных и тонкосетчато- ассоциаций, определѐнный по изотопам урана и свинца, колеблется в интервалах 1150550 млн. лет Рудные тела 17 и 18, вошедшие в месторождение, выявлены Водораздельной партией МКГЭ (Лифанов А.С. и др.) в 1971 году. В 1972-74 г.г. Спецпартия ИГУ (Киренский А.С. и др., 1975г) продолжила оценку 12 достаточно густой сетью канав через 20-40 м и бурением мелких (10-25) вертикальных скважин установкой УПБ-25, в местах выхода рудных тел на поверхность, с мощностью рыхлых образований не более 2-х метров. По результатам оценки были сделаны выводы, что оруденение приурочено, в основном, к субмеридиональным крутопадающим (на запад) разломам и распространяется от них по проницаемым пластам или пологим срывам. Изза недостаточного объема бурения и большой мощности рыхлых отложений рудные тела не получили окончательную оценку на глубину и по простиранию. В рамках настоящего задания в 2007-08 гг перспективная площадь на выявление уранового оруденения была опоискована бурением субширотных профилей и одиночных скважин (поисковые линии 1 – 6, 8; прил. 46, 47). В доступных местах оруденение изучалось поверхностными горными выработками. По результатам проведенных работ установлено, что урановое оруденение приурочено к существенно туфовому горизонту, представленному преимущественно псаммитовыми туфами кислого и среднего составов с прослоями и линзами пепловых, псефитовых и, иногда, кристалло кластических туфов. Этот горизонт располагается в верхней части разреза туфогенной пачки среднего хибелена (PR1hb21), залегает субпараллельно склону и поэтому выходит на поверхность практически по всей площади месторождения. Урановорудная стратиформный залежь (пластовый) приурочена характер, к этому горизонту, расположена также имеет вблизи поверхности, часто выходя на нее, подошва ее залегает на глубинах от первых метров до 60 м, на юге месторождения. Таким образом, перспективы месторождения Парусное не исчерпаны. Поисковыми признаками вулканогенного уранового оруденения являются обширные (n х км2) зоны кварц-гематит-карбонат-хлоритового метасоматоза, проявленного на фоне ранней альбитизации и, нередко, последующей 13 пострудной эпидотизации. Рудоносные участки зон подчеркиваются ореолами повышенных концентраций ванадия и фосфора. Месторождение по диагонали рассечено пострудной дайкой габбродолеритов мощностью около 20 м (Пр. 3450 30-35 на ВСВ). С востока и запада оруденение ограничивается субпараллельными дайке крутопадающими амплитудными (30-40 м) разломами, которые образовали грабен шириной от 200 до 300 м. В этом грабене сохранилось от эрозии стратиформное урановое оруденение. Северной границей месторождения является также пострудный широтный разлом, северный блок его поднят на 60 м. Южная граница рудной залежи проведена условно методом усреднения между поисковыми линиями 1 и 2. На юго-западе месторождения урановорудная залежь фрагментарно сохранилась западнее грабена. Значительная часть ее мощности эродирована ручьем Парусный. Границы ее определены канавами и скважинами. Урановое оруденение по качеству руд не выдержанное в разрезе и по латерали. Более богатые руды локализуются в пластах и линзах мелкообломочных и пепловых туфов. В рудных сечениях фиксируется от 1 до 5 рудных пластов с кондиционным оруденением (0,05% урана), которые перемежаются и оконтуриваются забалансовыми рудами или безрудными интервалами. Мощность отдельных рудных пластов с кондиционным оруденением изменяется от 0,2 до 25,0 м, содержание урана в них колеблется от 0,051 до 0,356%, максимальное содержание урана 1,0% на 0,2 м зафиксировано в скважине 108, в северной части месторождения. Руды вкрапленные по напластованию и прожилково-вкрапленные в тектонически нарушенных участках. Урановая минерализация: настуран, браннерит и, реже, коффинит. Урановые руды монометалльные, равновесные, содержание тория не превышает 0,005%, среднее 0,0035%, что по гамма-каротажу соответствует 15 мкР/ч, содержание калия не превышает 0,28%, среднее 0,04%. 14 Возраст уранового оруденения по предварительным данным (ВСЕГЕИ) составляет 1,4 – 0,9 миллиардов лет. Генезис оруденения гидротермальный. Урановорудные процессы сопровождаются наложены интенсивной на предрудную гематитизацией, альбитизацию, окварцеванием, хлоритизацией и карбонатизацией. В последующие этапы активизации оруденелые породы преобразования карбонатизацию, – неоднократно пропилитизацию в результате претерпевали (эпидот, метасоматические хлорит), урановорудные многократную метасоматиты стали прочными, плотными, монолитными с плотностью от 2,5 до 2,8 г/см3. Усредненный объемный вес руды, определенный по многочисленным образцам, составил 2,65 т/м3. Силикатный анализ, проведенный в 27-и керновых пробах с различными содержаниями урана из 6-и скважин, рассредоточенных по всей площади месторождения, установлено, что химический состав руд алюмосиликатный, среднее значение SiO2 + Al2O = 70,26%, с повышенным содержанием Fe2O3 (общего) – 8,82%; СаО – 4,55%; MgO – 4,23%; Na2O – 6,59%. Руды обедненные – S общее менее 0,10%. Повышенные содержания MgО до 14,31% обусловлены, по-видимому, интенсивной хлоритизацией (табл. 5.5.20). Технологические пробы (3 пробы с разным содержанием урана), отправленные в 2008 году в ВИМС, еще не прошли испытания. В кондиционных рудах на месторождении Алый Парус определены ресурсы урана категории Р1 в размере 1960 тонн (со средним содержанием урана 0,105%), из них 1518 тонн, подсчитанные по достаточно детальной сети изученности, можно отнести к запасам категории С2. Определение ресурсов приводится ниже. 15 2.2 Физические свойства горных пород Для построения ФГМ нужно предварительно построить ее составные части – петрофизические модели изучаемого объекта. Для построения детерминированных ФГМ даны средние значения физических параметров, поэтому процесс построения ПФМ можно начинать с выбора структурно – вещественных комплексов. Весь комплекс пород и руд можно разделить на две группы: 1. слабомагнитные. 2. сильномагнитные. 1. Слабомагнитные с магнитной восприимчивостью, æ до 100*10-5 ед. СИ: к ним относят следующие комплексы пород: четвертичные отложения (пески, галечники, суглинки, глины) 5-30*10-5 ед. СИ; улунтуйская свита (алевролиты, доломиты) – 1-78 *10-5 ед. СИ; голоустинская свита (гравелиты, алевролиты, доломиты) 15-85*10-5 ед. СИ; 2. Сильномагнитные до 10600 * 10-5 ед. СИ: чайский интрузивный комплекс (диабазы, габбро-диабазы) 50-10600 * 10-5 ед. СИ. Физические свойства горных пород Таблица 1 Наименование горной породы Магнитная восприимчивость χ 105 ед. СИ 1) Мелкозернистые кварцитовидные песчаники 2) Диабазы, диабазы габбро 3) Липарит-порфириты – Удельное электрическое сопротивление, Ом.м 5-30 10-500 50-10600 200-800 3-2930 350-800 16 4) Лавовыебрекчии 880-5550 250-400 Из данных таблицы можно сделать заключение: 1)Магниторазведкой предусматривается картировать высокомагнитные образования представленные на площади проектируемых работ дайками и силами диабазов чайского инрузивного комплекса, контролирующими, как правило, положение крупных разломов субширотной, северо-западной и субмеридиональной ориентировки. 2)Дайки отмечаются положительными аномалиями ΔТ интенсивностью 100-1000 нТл. 3)Выходящие на дневную поверхность силы и пластовые тела диабазов фиксируются знакопеременными полями ΔТ интенсивностью от –700 до +700 нТл. 4)Интенсивность вышеозначенных аномалий зависит от мощности перекрывающих их песчаников современных отложений. В результате анализа физических свойств (таблица 1) методом иерархической группировки были сформированы структурно-вещественные комплексы. 2.3 Петроплотностная, петромагнитная и петроэлектрическая модели Из-за осложненной геологии, а в частности зон исследуемого участка работ, идеальная геологическая модель будет рассмотрена как рудный пласт большой мощности, вертикально намагниченный. 17 Характеристика петроплотносных СВК Таблица 2 № 1 2-4 3 S Количество 103*кг/м3 103*кг/м3 образцов n 2,58 0,05 10 2,52 0,08 12 2,90 0,05 15 Горные породы Мелкозернистые кварцитовидные песчаники Диабазы, габбро – диабазы; Лавовыебрекчии Липарит-порфириты Рис. 5 Петрофизическая модель объекта. 1- осадочный слой,3- Рудовмещающие породы 2,4-вмещающие породы Проанализировав таблицу 2 можно с уверенностью говорить о наличие трех СВК: вмещающий СВК (Диабазы, габбро – диабазы; Лавовые брекчии), 18 осадочный СВК (Мелкозернистые кварцитовидные песчаники) и рудонесущий СВК (Липарит-порфириты). Проанализировав таблицу 1 по магнитной восприимчивости и УЭС можно разделить на три СВК и объединить Диабазы, габбро – диабазы; Лавовые брекчии в одну группу со средними значениями магнитной восприимчивости χ = 8050*105 ед. СИ и со средними значениями УЭС 600 Ом*м. Ниже приведены петромагнитная (Рис. 6) и петроэлектрическая (Рис.7) модели. Рис 6. Петромагнитная модель 1- осадочный слой,3- Рудовмещающие породы 2,4-вмещающие породы 19 Рис 7. Петроэлектрическая модель 1- осадочный слой,3- Рудовмещающие породы 2,4-вмещающие породы Характер кривых ΔТ и ρк заимствован из результатов ранее проведенных работ. 20 3. Выбор и обоснование рационального комплекса геофизических методов Предусматривается выполнение следующего комплекса методов: 1. Провести площадные работы методами магниторазведки по сети профилей. 2. Провести электроразведочные работы методом ВЭЗ для определения более детального литологического расчленения пород разрезав пределах выделенных по магниторазведке перспективных участков на обнаружение аномалии дайки габбро-диабазов. Магниторазведка – массовый, высокопроизводительный и экономически целесообразный метод картирования пород с различной магнитной восприимчивостью. По данным предшественников выделенные минерализованные зоны фиксируются резко дифференцированным магнитным полем, в котором выделяются повышенные линейные аномалии, совпадающие с наиболее деформированными частями складок – замками, шарнирными перегибами, осями. Именно в этих участках наиболее ярко проявлены метаморфические и рудообразующие процессы. Минимальная мощность таких зон около 20 м. Для выявления этих структур проектом предусматривается постановка магниторазведки в площадном варианте в масштабе 1:10 000 на площади 11 кв. км, из них 6 кв. км, а остальные 5 кв. км на площадях, перспективы которых определятся по результатам работ масштаба 1:50 000. Причем в северной части участка площадью в 4 м работы будут проводиться по сети 200х10м в связи с хорошей изученностью. На остальной площади работы будут выполняться по сети 100х10 м. В связи с незначительностью дневных вариаций магнитного поля (~ 20 нТл) относительно градиентов, компактностью детальных участков, съемка по сети 100х10м и 200х10м будет проводится от КП. Объем контрольных измерений 5 %. Среднеквадратическая погрешность не хуже ± 10 нТл. 21 Электроразведочные работы. На участках вероятного выявления аномалии предусматривается проведение профильных работ методом ВЭЗ с целью прослеживания на глубину, выделения вероятных аномальных зон и определения мест заложения горных выработок. Проектом предусматривается глубинность исследований для электроразведки 100 м. Для обеспечения такой глубинности работы будут выполнены с применением 48-канальной установки при АВ/2 от 150 до 1000 м MN = 100 м. Величина объема работ спроектирована по схеме масштаба 1: 10 000. 22 4. Заключение Была решена основная задача - это формирование физико- геологической модели из краткого очерка по месторождению Парусный и по сведениям, полученным на других участках схожих по геологическому строению (Дорожный, Северо-Амалатский, Безымянный) был выбран и обоснован рациональный комплекс геофизических методов, мы можем сделать вывод: Основные скопления урановой руды вкрапленного характера находятся либо вблизи древних жерл вулканов и рек (в нашем случае дайки габбродолеритов) либо в зонах разломов, где в результате эрозии образуются стратиморфные урановые оруденения. 23 5. Список используемых источников 1.Вахромеев Г.С., Давыденко А.Ю. Комплексирование геофизических методов и физико-геологические модели. – Иркутск: из-во ИПИ, 1989. – 88 с. 2.Практикум по курсу «Комплексирование геофизических методов» Часть 2. Детерминированные ФГМ. –Иркутск: Из-во ИрГТУУ-46с. 3.Ерофеев Л.Я., Вахромеев Г.С., Зинченко В.С., Номоконова Г.Г. Физика горных пород : учебник для вузов. – Томск: Изд – во ТПУ, 2006. – 520с. 4.Исходные данные Фондовые «Урангеологоразведка» 24 материалы ФГУГП