Новые приёмы оценки локальных площадей на коренные алмазные месторождения I
На сегодняшний день при поисках кимберлитов, в том числе алмазоносных, используются главным образом шлихоминералогические и магнитометрические методы , которые в некоторых случаях имеют ограниченное применение.
Дополнительные возможности отбраковки площадей при проведении поисково-оценочных работ на коренные месторождения алмазов заключаются в установлении признаков скрытых нарушений в нижнепалеозойских осадочных породах, вмещающих кимберлиты, и новообразований в них. Предлагаемый комплекс исследований включает: 1) специальную документацию керна поисковых скважин с выявлением признаков скрытых мелких разломов, контролирующих кимберлиты; 2) изучение проявлений гидрогазоразрывных образований (флюидизитов), связанных с кимберлитами и распространенными в пределах кимберлитовых полей эксплозивными брекчиями базальтоидов; 3) картирование ореолов вторичной сульфидной и карбонатной минерализации, сопровождающих кимберлиты; 4) анализ фотолюминесцентных характеристик кальцитов, свойственных околокимберлитовым ореолам; 5) анализ изотопного состава углерода и кислорода вторичных кальцитов, указывающих на глубинные источники вещества, связанные с кимберлитами; 6) выявление признаков остаточных ударных деформаций на основе ультразвукового структурно-петрофизического объемного анализа пород; 7) изучение плотности, пористости и электрических свойств пород, вмещающих кимберлиты; 8) картирование древних эрозионно-карстовых проявлений. Это позволяет получить разнообразную и независимую информацию для оценки имеющихся шлихоминералогических и геофизических аномалий. Отработка данного комплекса исследований проведена на Ботуобинском и Нюрбинском месторождениях алмазов в центральной части Накынского поля. а также на участке трубки имени XXIJI съезда КПСС Мирнинского поля, расположенных в Юго-Западной Якутии.
В ряде публикаций использованы многие из отмеченных данных. В работах Б.М.Никитина и С.И.Костровицкого описаны структуры нарушений околокимберлитового пространства, В.А. Боброва с соавторами (1995) и др. - изотопия углерода по валовым пробам вмещающих карбонатных пород, Е.И.Бориса с соавторами, В.И.Ваганова и др. приведены данные по вторичной сульфидной и карбонатной минерализации. Люминесценция вторичных минералов изучена А.Г.Бушевым и др. (1998) на примере Золотицкого кимберлитового поля. Изменения физических и электрических свойств проанализированы А.Т.Бондаренко и др. (1995). Авторами, помимо новых подходов к выявлению скрытых разломов, ультразвуковому анализу ударных деформаций и анализу изотопии мономинеральных фракций карбонатов, на представительном материале по единой методике отработан весь комплекс указанных подходов. Достоверность и сравнимость результатов, прежде всего, основана на результатах детального картирования отмеченных ореолов и зон. При этом учтено, что каждый из указанных методов имеет свои ограничения и "информационный шум".
Проявления скрытых разломов устанавливаются по серии микронарушений седиментационных текстур осадочных пород. По характеру нарушений можно различать краевые и центральные части отдельных тектонических швов. По мере приближения к осевой части разлома выделен их последовательный ряд.
В краях тектонических швов имеют место лишь отдельные кливажные трещины и серии сближенных кливажных крутопадающих трещин с расстоянием между ними первые сантиметры. Они отчетливо документируются по ребристым сколам торцевой части керна. Ближе к центральной части тектонического нарушения появляются зеркала скольжения с субвертикальными или субгоризонтальными бороздами скольжения, которые указывают соответственно на сбросовый или взбросо-сдвиговый типы нарушений. Еще ближе к центру располагаются отдельные микросбросы слойков с амплитудами от миллиметров до первых сантиметров. Последние сменяются сериями сближенных микросбросов с субпараллельными плоскостями и расстоянием между ними первые сантиметры, иногда амплитуды смещения достигают дециметров и первых метров. Микросбросами такие нарушения названы условно, поскольку они могут отражать как сбросовые, так взбросовые перемещения, что по анализу керна определить невозможно. В центральной части разломов развиваются тектонические микробрекчии и брекчии мощностью от сантиметров до долей метра и зоны катаклаза дециметровой мощности. Иногда к осям нарушения приурочены милониты мощностью первые метры.
Указанное соотношение типов деформаций выявлено на примере одного из пересечений зоны крутопадающих нарушений. Оно установлено по результатам специальной детальной документации керна во многих разрезах, вскрывших разломы, и подтверждено наблюдениями в разведочных горных выработках. Пример микросброса, выполненного прожилками кимберлитовых брекчии, расположенных в непосредственном экзоконтакте Нюрбинской трубки, приведен на фотографии штуфа.
Падение кливажных трещин, плоскостей сместителей микросбросов и зеркал скольжения, границ брекчии и милонитов, как правило, составляет 70ш и более, что говорит о крутом падении разломов. Изредка углы падения сместителей микросбросов составляют 45-50 градусов. Обычно такие углы имеют плоскости зеркал скольжения. В этих случаях они представлены несколькими поверхностями, сменяющими друг друга на сантиметровом расстоянии, что указывает на сбросовый тип дислокаций. Редко встречаются субпослойные плоскости зеркал скольжения, что свидетельствует о существовании межслоевых сдвигов.
Иногда в зонах нарушений отмечаются пликативные дислокации в виде подворотов слойков и мелких опрокинутых антиклинальных складок с амплитудами до десяти сантиметров. По-видимому, они фиксируют завороты слоев вблизи плоскостей сместите-лей относительно крупных взбросов или сбросов. В керне встречаются также нарушения нормального субгоризонтального залегания пластов в виде более крутых их падений до 10-15 градусов, что интерпретируется как пологие флексуры с амплитудами до первых метров. Такие флексуры связаны с пластичными пластами мергелей и приурочены к малоамплитудным сбросам. Подобные нарушения наблюдались в стенке карьера в околотрубочном пространстве диатремы имени XXIII съезда КПСС и отмечены В.А.Ивашиным в карьере трубки Мир в Мирнинском поле.
Тектонические швы, сближенные на первые десятки метров, вместе с пликативными деформациями составляют ансамбли - зоны разломов разного порядка. Порядок разломов устанавливается по их мощности, интенсивности проявлений и протяженности. К наиболее крупным отнесены разломы, совпадающие с отчетливыми линейными аномалиями магнитного поля, протяженными на километры дайками долеритов девонского возраста, а также скрытыми контролирующими кимберлиты нарушениями. По данным бурения мощность разломов, вмещающих дайки долеритов, достигает 100-150 м, тектонических швов скрытых разломов - первые десятки метров. Мелкие разломы представлены единичными тектоническими швами и прослеживаются на сотни метров. Все разломы имеют кулисообразное строение, судя по раздувам и пережимам мощностей проявления указанных ансамблей тектонических нарушений. Выявление данных признаков позволяет устанавливать и прослеживать на многие сотни метров и километры разломы разной ориентировки.
В ряде мест они совпадают с разломной интерпретацией результатов крупномасштабных сейсмических и магнитометрических работ, на отдельных участках признаки тектонических нарушений фиксируются исключительно по данным документации керна. Интересно сравнить проявления разломов, которые совпадают с линейными аномалиями магнитного поля, где во многих местах бурением вскрыты дайки докимберлитовых долеритов, т.е. явных разломов, с зонами нарушений, в которых разломы устанавливаются по документации керна и в редких случаях по результатам интерпретации микросейсмического профилирования (скрытых разломов).
Среди локальных тектонических нарушений выделяется две группы, сформированные в условиях горизонтального растяжения и сжатия. Они во многом близки к однотипным деформациям, описанным Л.М. Плотниковым. К раздвиговым нарушениям первой группы относятся: малоамплитудные сбросы, зафиксированные в стенках карьеров трубок Мир, Удачная, Интернациональная и др.; ступенчатые субвертикальные зеркала скольжения с субвертикально расположенными бороздами, которые могли формироваться в условиях сбросов; микросбросы и их сближенные серии, плоскости которых выполнены кальцитом и жилами кимберлитов; относительно небольшие флексуры, крылья которых прослежены на протяжении первые метры (при исключении осадочных и постседиментационных экзогенных деформаций); мелкие колено-образные складки с амплитудой до 10 см; тектонические брекчии карбонатных пород с кальцитовым, включая друзовые выделения, цементом мощностью дециметры и первые метры; зоны тектонической трещиноватости, выполненные кальцитом или доломитом, включающие сближенные крутопадающие субпараллельные и взаимно пересекающиеся прожилки чистого крупнокристаллического кальцита, пирита, реже гипса, в редких случаях доломита, хлорита и гидрослюды, еще реже маломощные (первые дециметры) жилы, выполненные крупнокристаллическим агрегатом кальцита, целестина и барита; субпослойные и субвертикальные жилы гипса.
Нарушения второй группы, обусловленные горизонтальным сжатием, включают взбросовые, сдвиговые и складчатые деформации, в том числе: малоамплитудные взбросы и сдвиги с амплитудами в первые метры, которые устанавливаются при документации карьеров кимберлитовых трубок Мир, имени XXIII съезда КПСС и др. микровзбросы и их серии; опрокинутые антиклинальные микроскладки; субвертикальные зеркала скольжения с горизонтальной ориентировкой борозд, свидетельствующих о сдвигах; межпластовые зеркала скольжения с горизонтальными параллельными поверхностям пластов бороздами, также указывающими на сдвиги; милониты; серии сближенных субпараллельных крутопадающих сухих трещин (тектонический кливаж), охватывающих относительно прочные карбонатные породы; нитевидные субвертикальные прожилки, выполненные карбонатами или пиритом, и их субпластовые микрораздувы; субпослойные метазернистые выделения пирита в комбинации с микро-взбросами; клиновидно-зубчатые прожилковые выделения пирита; субвертикальные сутуро-стилолитовые швы.
Данные по генетическим типам нарушений и анализ последовательности вторичных минералов позволили выделять следующие этапы формирования тектонических нарушений:
1) вертикальное региональное сжатие за счет литостатической нагрузки во время катагенеза ордовик-силурийской толщи, перекрывающей верхнекембрийскую холомолохскую и олдондинсую свиты, мощностью в Мало-Ботуобинском и Средне-Мархинском районах около 400 м;
2) вертикальное региональное растяжение за счет роста инверсионной антиклинали в девонское время и снятия литостатической нагрузки при палеоэрозии вышележащей толщи мощностью 250-300 м;
3) региональное горизонтальное растяжение при раскрытии зон раздвигов Вилюйско-Мархинской зоны глубинного разлома в девоне и внедрение силлов долеритов;
4) локальное вертикальное сжатие и растяжение во время внедрения слепых даек среднепалеозойских долеритов;
5) региональное горизонтальное сжатие в этап становления кимберлитов (в Накынском поле, по данным В.И Шаталова с соавторами (1999), это поздний девон - ранний карбон), эксплозивных брекчии базальтоидов, других флюидизитов и непосредственно после него;
6) локальное вертикальное сжатие за счет ударно-взрывных явлений, сопровождавших внедрение кимберлитов и среднепалеозойских базальтовых трубок в девоне, с формированием соответствующих радиальных и дуговых структур;
7) локальное вертикальное сжатие за счет давления газов и артезианских вод в очагах их разгрузки в местах кимберлитовых тел и эксплозивных брекчий;
8) локальное вертикальное растяжение за счет просадок, обусловленных карстом, включая соляной, из водоносных горизонтов кембрия и ордовика агрессивными подземными водами;
9) региональное вертикальное сжатие за счет накопления каменноугольно-пермских и юрских толщ и покровов мезозойских траппов;
10) локальное вертикальное сжатие в местах мезозойских субвулканических трапповых интрузивов;
11) региональное и локальное вертикальное сжатие за счет формирования мезозойских штамповых структур в осях флексур и коробчатых складок;
12) релаксация тектонических напряжений и вероятные протрузивные явления.
Признаки тектонических нарушений
Картируемые нарушения/Скрытые локальные нарушения
Значительная мощность тектонических брекчии, составляющая более nх10 см/Мощность тектонических брекчии от пх1 до nх10
Крупно- и грубозернистый состав обломков в брекчиях более 10 см/Мелкозернистый состав обломков в брекчиях (не более пх1 см)
Интенсивная мраморизация известняков, доломитов и мергелей мощностью nх10/Пятнистая мраморизация и интенсивная перекристаллизация наиболее проницаемых разностей пород - биогермных, сгустковых и оолитовых известняков
По результатам поискового и разведочного бурения было проведено крупномасштабное картирование выделенных типов тектонических нарушений в центральной части Накынского кимберлитового поля. Опыт такого картирования показал возможность выделения и прослеживания разломов разных рангов и направлений по прямым геологическим наблюдениям по керну буровых скважин и последующее их подтверждение аномалиями крупномасштабных магнитометрических и сейсмических съемок. Кроме того, присутствие локальных скрытых разломов заверено методом независимого сгущения сети буровых скважин и выявления соответствующих признаков разломов на более представительном материале. Практически все разломы, намеченные по единичным пересечениям и признакам, в дальнейшем при сгущении сети находили подтверждение по многим признакам и прослеживались более детально.
Наиболее важным результатом такого картирования разломов следует считать установление закономерностей локализации эндогенных эксплозивных магматических образований. Последние на данной площади представлены тремя телами кимберлитов, включающими Ботуобинское и Нюрбинское месторождения, а также Мархинское рудопроявление алмазов, и 14 телами эксплозивных брекчии базальтоидов, половина из которых выявлена вблизи кимберлитов Нюрбинской диатремы. Все магматические тела эксплозивной природы находятся в узлах пересечения разломов разных направлений, что характерно для позиции кимберлитов других полей.
По имеющимся данным положение кимберлитов отвечает следующим закономерностям: приуроченность к мелким IV порядка разломам скрытого типа, которые составляют небольшую часть, порядка 10% от общего числа, тектонических нарушений и плохо выражены в геофизических полях; расположение всех трех тел кимберлитов в одном тектоническом шве диагональной зоны, представленном двумя его кулисами; локализация в зонах пересечения рудоконтролирующих Дяхтарского и Ботуобинского разломов с простиранием 330-350 градусов и рудовмещающего диагонального нарушения с простиранием 20-30ш, который подчеркивается ориентировкой длинных осей трубок; локализация в участках флексурных изгибов тектонических швов диагонального разлома, обусловленных сдвиговыми нарушениями, которые фиксируются вдоль мелких разломов, субпараллельных Дяхтарскому и Ботуобинскому нарушениям. Напомним, что существует мнение о важной роли условий сжатия и связанных с ними сдвиговых нарушений для локализации кимберлитов.