Записки уральского геофизика - Часть IX

Довольно большой объём региональных геофизических исследований, охватывающих, хоть и неравномерно всю территорию Урала, позволил проводить изучение строения отдельных площадей с учётом результатов региональных исследований, а важность такого подхода можно продемонстрировать на двух примерах.

Для бурения на магнетитовые руды была передана Синаро-Теченская аномалия, метода искусственного подмагничивания (МИП). Прогнозные ресурсы 400 миллионов тонн руды. На проверку аномалии был направлен буровой отряд. Однако при анализе региональной позиции аномалии начальником партии Региональной геофизики Е.М. Ананьевой, рекомендация была подвергнута сомнению. Рекомендуемая магнитная аномалия располагалась внутри минимума силы тяжести, предположительно связанного с крупным гранитным батолитом. Следовательно, магнитная аномалия обусловлена скоплением магнита в надинтрузивной зоне Улугушского гранитного массива. А в таких условиях крупных скоплений магнетитовых руд образоваться не может, так как для железорудных месторождений характерна приуроченность к фемическим, а не сиалическим типам коры. Были даны встречные рекомендации на поиски редкометального оруденения и урана. Проведённое бурение подтвердило наличие гранитного массива; выявило редкометальное оруденение (Коклановское рудопроявлениее) и повышенные концентрации Урана. Магнетитового железа же оказалось всего несколько процентов. Этот пример наглядно показывает необходимость комплексного анализа обстановки при даче рекомендаций по проверке геофизических аномалий бурением. Если бы такой анализ не был выполнен, рекомендация не была бы подтверждена и нанесён ущерб методу МИП, который при разбраковке магнитных аномалий в районах перспективных на магнетитовое оруденение даёт очень неплохие результаты. Этот пример так же показывает, как опасно давать рекомендации для проверки аномалий, установленных по одному методу. Выше мы это показали на примере неудач при проверке гравиметровых аномалий на Среднем Урале, рекомендованных, для поисков колчеданных месторождений. Достаточно было эти аномалии проверить методом электроразведки и породные аномалии можно было бы отбраковать.

Определение комплекса методов необходимых для изучения строения района поисков и выделения перспективных аномалий, одни из важнейших методических выводов.

Вторым примером необходимости комплексного изучения территорий является региональный анализ “Главной Железорудной полосы Тургая”. Полоса повышенного магнитного поля, обусловленная обогащением магнетитом пород Тюменско-Кустанайского прогиба прослеживается на всём протяжении структуры от широты пос. Нукус на юге, до ограничения Ханты-Мансийского блока на севере. Однако, полоса повышенного гравитационного поля, отмечаемая над Кустанайским и Северным Курганским рудоносными блоками, к югу от Куржункульского железорудного месторождения заканчивается. Повышенное магнитное поле на юге следится на фоне пониженных значений поля силы тяжести. На этом основании геофизиками (Анананьевой Е.М.) было высказано предположение, что крупных железорудных месторождений к югу от Куржункульского не будет, так как мощность основных вулканитов в разрезе уменьшается. Этот вывод подтвердился последующими исследованиями. Несмотря на большие поисковые работы, не только крупных, но и даже средних магнетитовых месторождений, выявить не удалось. Возможность же открытия полиметаллического и меднопорфирового оруденения достаточно велико. Среди маломощных вулканогенных комплексов, которые прослеживаются к югу, могут быть открыты полиметаллические месторождения так как вулканиты здесь залегают на сиалическом основании. Подтверждение этому оказалось открытие Бенколинского меднопорфирового и полиметаллического месторождения и ряда рудопроявлений подобного типа.

В то же время, подтверждением полученных закономерностей является появление рудоносного блока – Глубочинского на севере в Курганском Зауралье, на продолжении полосы повышенных значений гравитационного и магнитного полей. Выше мы писали, что северный рудоносный блок был открыт по рекомендации геофизиков (Ананьевой Е.М.) на основании установленных закономерностей.

Приведённые примеры, наглядно показывают, что полученные в результате пространственного статистического анализа (рудные месторождения и физические поля Урала под редакцией К.К. Золоева, 1996 г.), получены достаточно устойчивые связи основности верхней части земной коры с металлогенической специализацией структурно-формационных зон, которые на Урале, как правило, прослеживаются на большие расстояния по простиранию. Это позволяет выделить в их пределах на основе полученных закономерностей, участки наиболее перспективные и наоборот, исключить участки не перспективные по основности Земной коры. А это при наличии на Урале огромного количества различных рудопроявлений имеет огромное значение.

Так, например, рудопроявления хромитов известны почти во всех структурно-формационных зонах Урала. Однако, почти сто процентов известных крупных месторождений с основными запасами приурочено к блокам с ультрафемическим типом разрезов верхней части коры.

В то же время внимание к известным рудопроявлениям при геологических съёмках и специальных геологических исследованиях должно быть очень пристальным, т.к. все известные месторождения открытой части Урала открывались на месте рудопроявлений. Для подтверждения этих данных в качестве иллюстрации приводим диаграмму, “относительного распределения запасов (Q) некоторых видов полезных ископаемых в блоках различной фемичности разрезов Урала” (рисунок часть 8 Записки уральского геофизика). Следует подчеркнуть, что пространственно-статистический анализ, по результатам которого сделаны эти выводы выполнен только для месторождений, по которым подсчитаны и утверждены запасы. Следует подчеркнуть, что эти закономерности могут быть использованы и для изучения металлогении не только на Урале, но и в других регионах России. И не только России. Конечно, полученные закономерности не охватывают всего обширного комплекса полезных ископаемых, известных на Урале. Но даже и для тех, на которые они “работают” магнетитовое железо, хромиты, асбест, редкие металлы, медно-колчеданные и полиметаллические месторождения меди и некоторые другие, учёт установленных факторов имеет большое практическое значение. Так, для медно-колчеданных месторождений основным является фемический и фемический-утяжелённый тип разрезов, а для полиметаллических с преобладанием цинка над медью и медно-порфировых сиалофемический облегчённый и сиалический.

Очень чёткая закономерность отмечается для двух различных типов месторождений асбеста. Для хризотил-асбеста – сиалический и для антофелита-асбеста – сиалофемический утяжелённый. Уверенно просматривается приуроченность алюминия к разрезам фемического типа.

Наибольшим космополитом является золото, для которого отмечается широкий разброс типов разрезов основности верхней части коры, но и здесь пространственно статистический анализ позволяет выявить определённые закономерности. Так, для золота кварцевой формации характерны сиалический и сиало-фемический тип разрезов. В пределах этих блоков золото приурочено к надинтрузивной части гранитоидных массивов, особенно к участкам развития углеродистых сланцев в надинтрузивной части не выходящих на поверхность гранитоидных батолитов, кое-где имеющих мощность до 10 и более километров, которые отвечают интенсивные минимумы силы тяжести. Как пример за пределами Урала можно привести Мурунтаусское месторождение в Средней Азии.

Золото внутри гранитоидных батолитов часто приурачивается к небольшим телам гранитоидов поздней генерации, которым отвечают мелкие локальные минимумы силы тяжести, на фоне крупных минимумов от гранитоидных батолитов.

Золото сульфидно-кварцевой формации, в основном развито в блоках с фемическим типом разрезов, чаще с фемическим утяжелением. Здесь оно связано с гранитоидами тонолит-гранодиоритовой формации: диоритами и гранодиоритами, а иногда и с диоритами габровой формации. Среди вмещающих комплексов золото преимущественно приурочивается к участкам повышенного раскисления. Для всех массивов гранитоидов характерна небольшая вертикальная мощность 1-2, реже 3-4 км. Поэтому им отвечают минимумы силы тяжести, сравнительно небольшой интенсивности и преимущественно меньших размеров, чем гранитные батолиты. Для этих массивов характерно обогащение магнетитом в при контактовых зонах и поэтому в магнитном поле они выделяются по изометричным, типа “кольцевых” магнитным аномалиям.

Приведённые критерии позволяют при поисковых и геолого-съемочных работах оконтурить перспективные золотоносные площади. А тот факт, что в физических полях довольно чётко картируются депрессии, вмещающие россыпное золотое оруденение (линейные минимумы Ag и Au) позволил использовать геофизику, как для поисков коренного, так и россыпного золота. Устанавливается зависимость металлогенической специализации россыпных месторождений, развитых в чехле закрытых частей региона (Зауралье, Приуралье) от основности и внутреннего строения блоков фундамента.

Нельзя не остановиться на роли геофизики в вопросе выбора места заложения Уральской сверхглубокой скважины (СГ-4) и в изучении ствола скважины. Вопрос о месте заложения сверхглубокой скважины в таком наиважнейшем с точки зрения познания истории развития Земли, регионе каким является Урал, всколыхнул как Уральскую, так и столичную геологическую общественность. Заложению скважины предшествовали многочисленные совещания, обсуждения и яростные дебаты. Естественно, что наряду с обсуждением вариантов заложения скважины, исходя из знаний поверхностной геологии Урала, очень важную роль играли данные о глубинном строении Урала и особенно верхней части разреза земной коры, которую и должен пересечь ствол скважины.

К моменту обсуждения были выполнены ряд обобщений геолого-геофизической информации, с целью построения модели земной коры Урала (Ананьева, Горонович и др.). Эти материалы и были положены в основу обсуждения. Рассматривались в основном такие варианты: заложение скважины в главной рифтогенной структуре Урала – Тагильско-Магнитогорском прогибе, или в зоне антиклинорных поднятий. В пределах этих вариантов: первый – в Тагильской или Магнитогорской части прогиба; второй в зоне развития крупных гранитных батолитов или в зоне поднятий типа Салдинского, где развиты кристаллические сланцы повышенной плотности (участки развития древней коры фемического типа). В обсуждении этого вопроса приняла участие вся геофизическая общественность Урала. Был создан Экспертный Совет, в работе которого, наряду с геологами, принимали участие, ведущие геофизики всех Уральских регионов: А.Б. Багин – Мугоджары, В.М. Воинов – Тургай, А.А. Цветкова – Башкирия, А.М. Виноградов – Оренбург, И.Д. Песковский – Тюмень.

Сотрудники научно-исследовательских институтов: д.г.м.н. Н.Г. Берлянд – ВСЕГЕИ, И.В. Запорожцева – АН Сыктывкар, Ю.К. Щукин – Вниигеофизика, В.С. Дружинин, Б.П. Рыжий, О.В. Белавин, И.Ф. Таврин и многие другие – Институт Геофизики РАН АН СССР. Координацию работ Совета осуществляла Партия Региональной Геофизики (Ананьева Е.М.). Активное участие в работе Совета принимали Б.Г. Семёнов (Баженовская геофизическая экспедиция) и Г.Ф. Коваленко (УГСЭ).

После длительного обсуждения остановились на первом варианте, учитывая более длительный период геологического развития Тагильского прогиба. Скважину предложено было заложить в довольно широкой его части, в центре прогиба; на участке между двумя крупными массивами платиноносного пояса: Качканарским – на севере и Тагило-Баранчинским – на юге, здесь вулканогенно-осадочные комплексы имеют достаточно большую мощность и есть вероятность пересечь наиболее полный их разрез. Предполагалось, что, если плейттектоническая точка зрения на строение Урала верна, будет пересечён мощный пакет надвиговых пластин. А если верны представления о унаследованном развитии рифтогенных структур Урала, формирование которых, в том числе и надвигов в них, происходило без крупных горизонтальных перемещений, то после пересечения палеозойского разреза, скважина должна войти в древние комплексы с фемическим типом разреза типа салдинского. Тогда мог быть получен разрез “прогиб в прогибе” т.е. палеозойский прогиб унаследовано развивался на более древнем эвгеосинклинальном прогибе. Такие представления базировались на характере гравитационного поля и результатах ГСЗ.

Над районом предполагаемого заложения СГ-4 отмечается высокое поле аномалий силы тяжести, хотя этот участок и попадает в разрыв супермаксимума, отвечающего массивам Платиноносного пояса. Это высокое поле не выбирается только палеозойским разрезом и позволяет предполагать, что под вулканогенным комплексом палеозоя залегают породы повышенной плотности. Возможно, типа салдинского. Это было подтверждением второго варианта проектного разреза. Она же не противоречит данным ГСЗ.

СГ-4 расположена между двумя профилями ГСЗ Свердловским – на юге и Красноуральским – на севере, последний пройдён довольно близко от места заложения СГ-4. Вблизи этого места проходит и меридиональный профиль ГСЗ Нижняя Тура-Орск (Дружинин В.С., Кашубин С.Н.). Таким образом, на момент заложения, скважина имела достаточно хорошее глубинное обоснование.

С целью более детального изучения разреза верхней части коры в районе скважины была выполнена геологическая съёмка масштаба 1:50 000, сопровождающая комплексом опережающих геофизических работ: площадная гравиметровая съёмка масштаба 1:50 000; магнитная – масштаба 1:25 000 (Глушков А.Н., Коваленко Г.Ф.). Через точку заложения скважины был пройден Сарановско – Туринский профиль МОВ, на котором очень чётко отрисовалась синклинорная структура палеозойских образований района заложения скважины, а на профиле Европроба погружение на глубину под палеозойские толщи комплексов со стороны Салдинского поднятия.

К настоящему времени ствол СГ–4 пройдён примерно до шести километров. Он ещё полностью не пересёк разрез палеозойских образований. Однако крупных надвигов не зафиксировано. Рудоносная кабанская свита на поверхности вскрытая к западу от скважины довольно закономерно погружается. В скважине она вскрыта на глубине 4 км. Скважина ещё не вышла из этой толщи. Пока второй вариант проектного разреза не опровергается.

Ствол скважины изучается по методике Кольской сверхглубокой скважины, где изучение его проводилось всесторонне и очень тщательно. По всему стволу скважины, выполняется весь комплекс каротажных работ. При этом усовершенствована методика магнитного каротажа (Иголкина Г.В – Институт геофизики). Более детально изучаются акустические свойства пород. Исследуются шумы в скважине. По всему керну выполняются петрофизические исследования. Полученные результаты сопоставляются с данными каротажа. Таким образом, на скважине ведётся постоянный геофизический мониторинг. Результаты геофизических исследований широко используются во всех геологических построениях и промежуточных отчётах (К.Г. Башта).

К сожалению, скважина в настоящее время законсервирована и все геолого-геофизические работы на ней приостановлены. Однако эта скважина имеет огромное научное значение и призвана ответить на коренные вопросы геологии – условия развития на континентах складчатых структур особенно рифтогенных структур, в пределах глобальных тектонических швов. В рамках развития глобальных исследований, которые со временем всё равно будут возобновлены, скважина должна быть добурена. Тем более, что для ответа на вопрос, что подстилает в пределах рифтогенных структур палеозойские комплексы Тагило-Магнитогорского рифта, осталось не так много метров.

Таким образом, к настоящему времени Урал является регионом достаточно и разносторонне изученным геофизическими методами, которые широко используются при проведении различных геологических исследований.