127_p2487-01_D3_856

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Геологический факультет

С. П. ЛЕТУНОВ

СТРУКТУРЫ ЗОЛОТОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ:

самоорганизация тектонодинамических систем во флюидизированных средах

МОНОГРАФИЯ

1

УДК 553.411 + 551.243](571.5)

ББК 26.325.1 + 26.3(2Р54)

Л52

Печатается по решению учебно-методической комиссии геологического факультета Иркутского государственного университета

Научный редактор:

канд. геол.-минерал. наук, проф. А. И. Сизых

Рецензенты:

д-р геол.-минерал. наук А. М. Спиридонов канд. геол.-минерал. наук Л. Д. Зорина канд. геол.-минерал. наук В. А. Буланов

Летунов С. П.

Л52 Структуры золоторудных месторождений юга Восточной Сибири: самоорганизация тектонодинамических систем во флюидизированных средах : монография / С. П. Летунов. – Иркутск : Изд-во ИГУ, 2012. – 283 с.

ISBN 978-5-9624-0716-6

Рассмотрены структуры крупных золоторудных объектов юга Восточной Сибири в рангах рудного тела, месторождения и рудного поля, установлена симметричная упорядоченность их статических и динамических рудоконтролирующих структур. Разобраны типы тектонодинамических обстановок формирования промышленного оруденения. Сделан вывод о проявлении процессов организации и самоорганизации на всех структурных уровнях, выраженных в появлении упорядоченных деформационных сетей и определенных структурно-фазовых портретов их формирования. Оптимальной для формирования рудных столбов является ортогональная сеть трещин, описываемая моделью полного девятикомпонентного куба деформирования, частая циклического типа инверсия динамических режимов и вариации интенсивности девиаторных напряжений; распространение рудных минералов высшей симметрии с присутствием в продуктивных минеральных ассоциациях редуцированных наборов ранних и поздних ассоциаций этого месторождения; наличие золота нескольких возрастных генераций.

Монография предназначена для специалистов-геологов, аспирантов, магистрантов и студентов, занимающихся вопросами тектоники и рудообразования.

Библиогр. 443 назв. Ил. 151. Табл. 2

УДК 553.411 + 551.243](571.5) ББК 26.325.1 + 26.3(2Р54)

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

4

Основные сокращения и буквенные индексы

Тектонофизические

ПТН – поле тектонических напряжений ГНН – главные нормальные напряжения

ОГНН – оси главных нормальных напряжений (оси ГНН) ЗДВР – зона динамического влияния разрыва ВВНС – вариации вида напряженного состояния ВВН – всесторонне-высокое напряжение

Граммапроекция – проекции на сетку как плоскостных структурных элементов (дуговых проекций), так и линейных

Гномопроекция – для плоскостных элементов это полюс плоскости (Ps), а для линейных – дуговая проекция плоскости нормальной проектируемой линии

σ – оси главных нормальных напряжений τ – площадки действия главных касательных напряжений

ε – оси деформации (А – удлинения, В – промежуточная, С – укорочения) S1 –типы сколов

P – вектора тектонических усилий F – шарниры складок

X, Y, Z – координаты главных осей тензора напряжений В1 – ось пояса полюсов на сферограмме аз. пад. – азимут падения аз. прост. – азимут простирания аз. скл. – азимут склонения сфер. – сферограмма д. – диаграмма

Структурные

РМС – рудно-магматическая система ВКС – вулкано-купольная структура БКС – блоково-купольная структура ОКС – очагово-купольная структура СЦТ – структуры центрального типа ФДС – флюидно-динамические системы ЭРС – эндогенно-рудная система

ИСП – индивидуальный структурный паспорт ССП – сводный структурный паспорт

ГСП – генеральный структурный парагенез (паспорт)

Общие

гор. – горизонт ж. – жила кл. – ключ р. – река

р. зона – рудная зона р. т. – рудное тело рис. – рисунок руч. – ручей см. – смотри табл. – таблица уч. – участок шт. – штольня шх. – шахта

5

Предисловие

В экспериментальной геомеханике и теоретической тектонофизике вмещающая среда принимается за изотропную, т. е. «сплошную», и применительно к этим условиям разработаны все основные модели деформирования горных массивов. В рамках такого подхода удалось объяснить многое в характере разрушения горных пород, но адекватность указанного подхода ограничена по меньшей мере двумя обстоятельствами. Во -первых, среда принимается за пассивно деформируемую; во-вторых, не учитывается роль флюидной фазы в деформационном процессе; в-третьих, не принимается во внимание роль термонапряжений и остаточных напряжений.

Исходя более чем из 30-летней практики полевой тектонофизики, т. е. детального структурного картирования шести золоторудных полей юга Восточной Сибири, автором установлено, что они, по сравнению с окружающими территориями, представляют собой аномальные участки земной коры как по крайне сложному своему строению, так и истории тектонодинамического развития. В контурах изученных рудных полей отмечается весьма частое совмещение самых разнотипных и разномасштабных геологических структур, обр а- зующих многоуровневое строение. Вместе с тем резко анизотропная по физико - механическим свойствам среда, состоящая из ансамблей жестких и мягких включений, должна рассматриваться, согласно данным М. А. Садовского, Л. Г. Болховитинова, В. Ф. Писаренко [1987] и В. С. Пономарева [1987], как блочная (кусковатая, по геофизической терминологии), весьма чувствительная даже к самым слабым внешним тектоническим, тепловым или химическим воздействиям (активная среда).

Вконтурах блочнопостроенных рудных полей, помимо разнообразия тектонических структур (дизъюнктивных, пликативных, инъективных), наличия участков повышенной трещиноватости, отмечается частое чередование различных типов горных пород, широкие ореолы вторичноизмененных и слабо метаморфизованных пород, зоны околорудных изменений и разнообразная рудная минерализация. Все эти особенности строения, несомненно, обусловлены активным или длительным участием флюидизации, прогрева и тектонического деформирования, охватывавших большие объемы горных пород. Контуры ареалов подобных процессов обычно совпадают, что свидетельствует о совмещении здесь различных видов энергии (механической, химической, тепловой и, отчасти, электромагнитной).

Накопление, релаксация, широкое сочетание и взаимные переходы различных видов энергии в недрах [Воробьев, 1980], как это освещалось с точки зрения синергетического подхода [Хакен, 1980; Летников, 1997; Горяинов, 1989; Самоорганизация рудных комплексов…, 2009 и др.], т. е. соответствующих особенностям неравновесных процессов в открытых диссипативных структурах, приводит к пространственно-временным вариациям энтропийного (деструктивного) и антиэнтропийного (конструктивного) типов развития физико-химических систем. Формирование тех и других может происходить как в линейном, так и в нелинейном режимах. Накопление энергии и вещества (антиэнтропийность), наличие обратных связей, преобразование видов энергии и нелинейный режим развития физико-химических систем создают условия, благоприятные для зарождения самоорганизующихся систем, в том числе и тектонодинамических. И наоборот, весьма активные тектонодинамические системы, как это указано Ф. А. Летниковым, В. Б. Савельевой, С. О. Балышевым [1986], могут вызвать формирование самоорганизующихся физико-химических систем.

Системы и структуры самоорганизации отличаются от деструктивных систем автономностью функционирования, наличием фазовых границ, участков с упорядоченным тектоническим строением, распространением групп высокосимметричных минералов и циклической историей формирования, описываемой определенными фазовыми портретами. Деструктивные системы формируются как в ходе релаксации ранее накопленной внутренней тектонической энергии самой системы (структуры организации), так и за счет сильного внешнего энергетического воздействия на неравновесную систему (структуры вызванной организации). Как в объеме, так и во времени, деструктивный тип развития и соответствующие системы могут сменять

ивключать в себя самоорганизованные системы и структуры, и наоборот.

Вконечном итоге рудные поля и месторождения в образном виде можно представить как высоко энергетичные «плавильные» котлы, в которых из вмещающих пород не только шло

6

переотложение рудных компонентов, но и формирование нового типа тектонических структур, отличающихся своей более симметричной упорядоченностью, резко наложенной на блоковое строение дорудной среды или взаимодействующих с ней. Большая часть упорядоченных тектонических структур носит магматогенную и гидротермальную природу, обусловленную динамической и химической активностью высоконапорных рудных флюидов и магм, создающих кольцевые, конусные, пучковые и регулярные линейные формы. Детальный структурный анализ, применявшийся отдельно для систем «сухих» и рудовмещающих трещин (рудных просечек, прожилков, жил, линз), подразделяющихся на дорудные, син- и пострудные структуры, позволил устанавливать как отличие схем деформирования флюидизированных и нефлюидизированных сред, так и взаимное влияние флюидных потоков и тектонодинамических процессов.

Подобные сложноорганизованные рудоконтролирующие структуры исследовались традиционными тектонофизическими методами: внешние (полевые, региональные) поля тектонических напряжений – методами О. И. Гущенко [1979], Б. Н. Шашорина [1985], М-плоскостей [Arthaud, 1972], прямого диэдра [Angelier, Mechler, 1977], М. В. Гзовского [1975], А. И. Родыгина [1973], В. Д. Парфенова [1984]; характер внутренних (собственных, локальных) полей – методами Л. М. Расцветаева [1982; 1987], М. В. Гзовского [1964], В. Н. Даниловича [1961], А. И. Родыгина [1973], П. Н. Николаева [1977], В. Д. Парфенова [1984], О. Б. Гинтова и В. М. Исая [1988] и др. Наличие наложенных полей тектонических на-

В. В. Гончара [1999].

Структуры самоорганизации тектонодинамических систем выявлялись с применением усовершенствованных автором структурно-парагенетического [Шаманский, 1948; Лукьянов, 1991; Расцветаев, 1987; Паталаха, 1989] и тектоно-симметрийного подходов [Богацкий, 1986; Долицкий, 1978], а также структурно-фазового анализа динамических систем [Садовский, 1974]. Указанные подходы, в отличие от фрактального анализа, являющегося статистикоматематическим [Мандельброт, 1983], позволяют устанавливать вид структур самоорганизации через отношения симметрии и упорядочивания. При идеальном подходе эти четыре вида структурного анализа должны применяться совместно.

Внастоящее время при изучении структур рудных объектов назрела необходимость не только в оценке соотношения деструктивного и конструктивного типов развития на разных масштабных уровнях (рудное тело, месторождение, рудное поле), но и в определении их влияния на рудную продуктивность. Прогноз рудоносности становится более достоверным в случае составления для рудоконтролирующих микро-, мезо- и мегаэлементов их индивидуальных и сводных структурных паспортов (сильно генерализованного набора структурных форм в виде правильной геометрической фигуры).

Воснову предлагаемого методического подхода автором положены результаты разнообразных полевых и камеральных исследований по структурам многих месторождений и шести рудных полей. В большинстве проведенных работ автор являлся ответственным исполнителем. Кроме того, привлекались научные данные, полученные за 1994–2001 гг. при выполнении ряда грантов Минвуза, темы РФФИ (№ 99–05–65612) и международного проекта «Геодинамика и металлогения Северо-Восточной Азии» (совместно с А. М. Спиридоновым, Л. Д. Зориной

иЖ. В. Семинским).

Работы выполнялись на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых Иркутского государственного технического университета (1976–2003), в ОАО Сосновгео (2004–2006) и кафедре полезных ископаемых Иркутского государственного университета (2007–2012).

При этом в зависимости от вида структурного исследования изучение месторождений и рудных полей проводилось в двух вариантах.

В а р и а н т Ι. Осуществлялось детальное структурное изучение рудоносных площадей с объемным геологическим картированием и составлением карт в масштабе 1 : 5000–1 : 10000. Подобные работы были проведены в Карийском (51,5 км2), Дарасунском (249 км2), Любавинском (47 км2), Ондольтойском (14,3 км2), Хорингольско-Сагангольском (68 км2) и Бадранском (18 км2) рудных полях. Геологическое картирование сопровождались изучением типов латеральной и вертикальной структурной зональности. С целью изучения распределения минеральных и геохимических ассоциаций выборочно проводилось минералогогеохимическое картирование.

7

В а р и а н т ΙΙ. Поверхностное картирование не проводилось, а основное внимание уделялось изучению типов рудоконтролирующих структур и видам структурной зональности (месторождения Балейско-Тасеевского рудного поля, Зун-Холбинское, Талатуйское, Теремкинское, Пильненское, Пионерское, Воскресенское, Голец Электрический, рудопроявления Амурская Дайка, Сульфидное, Мало-Федоровское, Егоркино). На ряде других месторождений проводились только отдельные ознакомительные маршруты и эпизодические структурные наблюдения (Хавергинское, Средне-Голготайское, Пешковское, Андрюшкинское, Дельмачик, Апрелковское).

Благодарности. Изучение золоторудных месторождений Сибири длительное время

А. В. Татаринов, С. С. Шакин, В. А. Гнилуша, В. Г. Гладков, Б. В. Томилов и др.

Автор признателен коллегам, оказавшим помощь в выполнении работы и сборе полевых материалов: Г. А. Гусаревичу, А. Т. Королькову, М. В. Яхно, Ю. И. Яхно, В. В. Коржу, А. А. Матвейчуку, Г. А. Яловику, В. Н. Агасееву, М. А. Морозову, В. В. Ершову, С. А. Бузову, С. У. Зайцеву, М. И. Чоповцы, В. В. Косенко, О. В. Липатову, П. П. Летуновой и др.

Добрые чувства вызывает поддержка работы со стороны декана С. П. Приминой, заведующего кафедрой В. И. Переляева и других сотрудников геологического факультета ИГУ.

8

Глава 1

ПРОБЛЕМАТИКА, МЕТОДОЛОГИЯ

ИМЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Состояние проблемы

Вконтурах любых гидротермальных рудных полей из-за флюидизации рудовмещающей среды, смачивания тектонических плоскостей, повышенной пористости-трещиноватости, повышенных температур, анизотропии физико-механических свойств и активного вибрационносейсмического режима процессы деформирования протекают в весьма специфической форме, резко отличных от таковых за контурами месторождений. Дополнительно такие участки отличаются предельным пересыщением рудных растворов высокими концентрациями полезных компонентов [Юргенсон, 1984], рудовмещающих сред – перегретыми флюидами (пневматолитовой фазой) и остаточными тектоническими напряжениями [Батугина, Петухов, 1988; Надаи, 1969].

Впервые на тесную взаимосвязь и определенную взаимообусловленность тектонических и рудообразующих процессов в свое время обратил внимание Л. И. Шаманский [1948]. В своей монографии «Тектоника рудных месторождений. Том 1» он обосновывал необходимость проведения исследований в направлении выделения специфических по строению «тектонопарагенетических зон» (в современной терминологии – структурно-формационных зон), характеризующих структуры месторождений и отличающих их от деформационных планов вмещающей среды. Для выполнения рекомендуемого подхода он предусмотрел необходимость создания в курсе «Тектоника» нового научного раздела под названием «минерализационная тектоника». Однако вскоре последовавшая репрессия и смерть не позволили развить данный подход в полной мере. Позднее другие исследователи остроту вышеуказанной проблемы сгладили и даже постулировали абсолютное единообразие видов структурных парагенезов и моделей деформирования.

Только на основе развития теории термодинамически неравновесных систем [Николис, Пригожин, 1979; Эбелинг, 1979; Хакен, 1991; Полак, Михайлов 1983; Стратонович, 1985 и др.],

ееприложения к общим вопросам флюидизации литосферы [Абдуллаев, 2002; Файф, Прайс, Томсон, 1981; Басков, Суриков, 1989; Вартанян, Юсупова, 1999; Канцель, Рехарский, Червоненкас, 1989; Киссин, 1982; Кудряшов 1991; Куприянов, 1991; Шарапов, 1992; Родкин, 1993 и др.], а также процессам рудообразования [Горяинов, 1989; Летников, 1997; Сарданов, 1989; Русинов, 1997; Иванюк, Горяинов, Егоров, 1996; Нарсеев, 1991; Соколов, Старостин, 1997; Беляев, 1983; Воробьев, 1980; Плазмообразование … , 1992 и др.] и синрудного деформирования [Белов, 1991; Кулаковский, 1999; Николаевский, 1984], в настоящее время удается раскрыть причины специфичности видов статической и динамической симметричности рудоконтролирующих структур, направленности процессов деформирования и самоорганизации, свойственных для минерализационной тектоники.

Вцелом из вышеуказанных теоретических наработок следует, что в момент своего формирования эндогенное месторождение представляло собой участок земной коры аномально насыщенный большими объемами энергии (свободной и связанной). На основе термодинамических выкладок Н. И. Кобозев [1971] показал, что только свободная энергия до достижения ей определенных величин способна с помощью ряда механизмов векторизоваться, т. е. начать совершать определенную работу. Это и концентрирование рудных компонентов, и геометрическое упорядочивание структурных элементов. Появление в таких энерговозбужденных объемах скоплений рудного вещества указывает, что часть этой свободной энергии тратилась не на работу по рассеиванию, а на концентрирование металлов. Попутно связанная энергия расходовалась также на создание неупорядоченных форм (дисперсное рассеивание геохимических элементов). Вопрос же о видах, объемах и способах концентрирования свободной энергии в форме упорядоченных (конструктивных) систем структурных элементов остается пока открытым.

Соотношение между свободной и связанной формами энергии, а также между затратами на концентрирование и хаотизацию-рассеивание управляется через противоборство энтро-

9