ГИС как основа для прогноза и поисков новых и нетрадиционных

ГИС как основа для прогноза и поисков новых и нетрадиционных
типов месторождений полезных ископаемых
Костин А.В. ИГАБМ СО РАН
Поиск новых потенциальных источников золота, алмазов и других
востребованных видов полезных ископаемых, а также контролирующих их
разломных структур может быть успешным при использовании
современных спутниковых съемок, несущих огромные объемы полезной
информации. Интеграция разнообразных геологических ресурсов в ГИС
позволяет создавать поисковые и аналитические системы, в результате
выявлять новые перспективные объекты. Одним из перспективных
инструментов является анализ цифрового рельефа.
Наиболее распространенным методом анализа цифрового рельефа
является его «аналитическая отмывка» в результате которой формируется
карта теневого рельефа местности, представляющая из себя растровое
изображение, при формировании которого кроме высоты каждого участка
сетки GRID-модели, учитывается освещенность склонов. Карта
окрашивается в разные оттенки цвета для индикации высоты, направление
и угол освещения подчеркивают детали рельефа. Расположенный под
углом 90 источник света наиболее контрастно пририсовывает
выступающие части рельефа, к которым могут относиться различные
магматогенные тела, в том числе не выявленные при наземных
геологических съемках.
Перспективные магматогенные структуры. Малые магматогенные
тела размером в первые километры, с которыми часто связана
разнообразная благороднометалльная рудная минерализация, почти всегда
контрастно выделяются в сглаженном рельефе среди вмещающих пород. В
горных областях с резко пересеченным рельефом это свойство выражено не
так явно. К перспективным структурам относятся изометричные и
линейные, размером от сотен метров до– первые км. К типичным
кольцеобразным структурам относятся Кондерская (Pt), Инаглинская (Pt),
Чуруктинская (Mo-Cu±W). К куполовидным структурам относятся мелкие
изометричные магматогенные тела Центрально-Алданского золоторудного
района: сиенит-порфиры (массивы Приалданский, Угоян, Былчынг,
Тигдиляннях, Соболдюн, Халынг-Мус, Дария-Дянгыта, Усть-Селигдар,
Селигдар; щелочные пикробазальты (диатрема Опытная). К линейным
телам относятся дайки кимберлитовых полей, образующие уступы в
карбонатных породах. На основе специфического проявления в виде
затемненных изометричных пятен на картах теневого рельефа известных
малых интрузий можно попытаться обнаружить новые аналогичные
структуры в районах с относительно плохой обнаженностью. К таким
районам относятся Лено-Вилюйское междуречье, где известно множество
проявлений россыпной золотоносности, но коренные источники так до сих
пор и не обнаружены. Перспективным на обнаружение является восточный
склон Анабарской антеклизы, где известно много проявлений
кимберлитового магматизма. Проведенный анализ цифрового рельефа
позволил выявить в отложениях средней юры истоков рек Кемпендяй –
Кюндяйи
кольцеобразную структуру, аналогичную кондерской и
инаглинской, к которой приурочены находки россыпного золота с
примесью платины [5]. В нижнемеловых отложениях в истоках реки
Тюгене обнаружены купольные структуры диаметром 3,32 и 1,50 км [2],
сопровождаемые радиальными разломами, что может соответствовать
небольшим интрузивным куполам.
Рудоконтролирующие зоны разломов. Многие известные
магматогенные тела благороднометалльных рудных узлов приурочены к
зонам разломов. Их пространственное положение и геометрия наиболее
детально отражаются на космических снимках разрешения от 15 м
(Landsat) и детальнее (Ikonos и др.) и не всегда соответствуют
нарисованным на разномасштабных геологических картах системам
разрывной тектоники [4]. Одной из привлекательных для анализа является
хорошо изученная «Нюектаминская» зона долготных разломов Западного
Верхоянья, контролирующая проявления магматизма и связанные с ним
типы благороднометалльной минерализации. Кинематика разломов носила
как сдвиговый, так и сбросовый характер. Сдвиги фиксируются
геологическим картированием по смещениям маркирующих пластов
песчаников и алевролитов, характер сдвигов правосторонний с
горизонтальной амплитудой в первые сотни метров. Благороднометальная
минерализация зон сдвигов пространственно связана исключительно с
телами интрузивов (Кис-Кюельский). Сбросы подчеркиваются цепочками
узких и довольно глубоких – провальных озер и водопадов. Основное
оруденение рудных узлов локализовано вне интрузивов (Эндыбальский,
Кысыл-Тасский). Закономерность в распределении участков с
интенсивным оруденением определяется сколами северо-западного
простирания, к которым приурочено смещение зоны Нюектаминского
разлома. С юга на север в зоне влияния Нюектаминского разлома находятся
Кыс-Кюельский, Эндыбальский, Кысыл-Тасский и Хобояту-Эчийский
плутоны. Примечательно, что наряду с околоинтрузивной рудной
зональности внутри самих массивов присутствуют различные типы
благороднометалльного оруденения.
В контурах Кис-Кюельского штока: Fe-оксидный-Cu-Au-Ag,
представленный сильно измененным гранодиоритом красно-коричневого
цвета (Au до 4,6 г/т; Ag – 620 г/т; Cu – 0,039%; Pb – 32,06%; Zn – 0,25%). В
рудах постоянно отмечаются малахит и азурит. Часто встречается
самородное золото, размеры золотин не превышают 1 мм; Ag-Pb-Cuкварцевый, представленный сериями сближенных галенит-халькопирит-
кварцевых жил (Ag – 22,4-3680 г/т; Cu – 0,014-0,53%; Pb – 0,1-81,63%; Zn –
0,07-3,42%); Ag-Pb, представленный зонами брекчий в эндо- и
экзоконтактах интрузива (Ag – 920 г/т; Cu – 0,028%; Pb – 31,42%; Zn –
0,22%).
В контурах Эндыбальского субвулкана: Fe-оксидные руды с
гетитовым цементом приурочены к участку развития эруптивных брекчий
(оценка не проводилась). Cu-Mo минерализация связана с формацией
молибденоносных вторичных кварцитов, приуроченных к риолитам (Au –
0,014 г/т, Ag – 3,6 г/т, Mo – 0,059%, Cu – 0,041%, Pb – 0,051%, Zn –
0,031%).
Au-Cu-(As)
(арсенопирит-халькопирит-пиритовые)
разноориентированные прожилки сближены с Cu-Mo (Au – 0,6-8,7 редко
19,4 г/т, Cu – 0,076-5,56 %). Cu-Ag-Pb-Zn месторождение Вертикальное
приурочено к дайке базальтового трахиандезита.
В кровле Кысыл-Тасского штока: сульфидизированные породы,
участками брекчированные с Fe-оксидным цементом (Ag – 21,86 г/т, Au
– 1,12 г/т), запасы металлов (2045,5 т Ag и 104,8 т Au).
Для рудного ореола Хобояту-Эчийского массива установлена
следующая латеральная зональность от центра к периферии: зона
молибденита, зона пирротина, зона медно-мышьяковых жил, зона
полиметаллических жил. Специализированных на благородные металлы
работ в контурах массива не проводилось, единичные пробы указывают на
содержания золота в первые г/т.
Поля Fe-оксидной минерализации. Использование данных
многоспектрального оптико-механического сканирующего радиометра
Landsat 7 и 8 позволяет уверенно выделять площади, содержащие Feоксидные руды [1, 3]. Видимые зеленый (0,52-0,60 μm) и красный (0,630,69 μm) спектры используются для выявления горных пород богатых 2-х
валентным (закисным) и 3-х валентным (окисным) железом. Также может
использоваться тепловой инфракрасный канал (10,40-12,50 μm) для
отображения темных минералов с высокой плотностью, к которым
относятся массы гематита и гетита. В крупных и хорошо эродированных
плутонах Fe-оксидная минерализация присутствует как в интрузивных
породах, так и в поле ороговикованных вмещающих пород. Для слабо
эродированных, небольших по площади выхода плутонов характерно
общее поле Fe-оксидной минерализации, однородное по цвету и
минеральному составу. ГИС-технологии позволяют выявлять рудномагматические узлы с проявлением перспективной Fe-оксидной
минерализации [4]. Полевыми наблюдениями установлено, что яркожелтые цвета на космоснимках Landsat 7 (комбинация каналов 3-2-1)
соответствуют вкрапленной пиритовой минерализации, окисленной с
поверхности. Темно-коричневые оттенки обусловлены окислением редких
сульфидных прожилков. Насыщенные яркие коричневые цвета
характеризуют Fe-оксидные брекчии с гематитовым цементом и относятся
к Fe-оксидному Cu-Au типу. Минерализация этого типа установлена и
заверена
в
Реп-Юреинском,
Эндыбальскои,
Кис-Кюельском,
Нюектаминском и Супском рудно-магматических узлах.
Выводы
1. Цифровой рельеф может успешно использоваться для выявления
малых магматогенных тел в закрытых районах.
2. В рудно-магматических узлах кинематика разрывной тектоники
определяет способы локализации оруденения. В зонах сдвигов все
оруденение локализуется только внутри интрузивов. В зонах сбросов
образуется околоинтрузивная зональность, с интрузиями связана только
Mo, Cu-Mo и Au-Cu минерализация.
3. Интрузивные породы могут нести Au, Ag и Cu минерализацию.
Продолжение исследований Fe-оксидного-Cu-Au (IOCG) типа оруденения
должно быть связано с изучением характера ассоциирующих интрузивных
образований.
4. Наличие Fe-оксидной минерализации отчетливо устанавливается
по снимкам Landsat 7 (комбинация каналов 3-2-1) и Landsat 8 (комбинация
каналов 4-3-2). Минерализацией сложены крупные горные массивы, часть
ее относится к Fe-оксидному-Cu-Au типу. Выявленные проявления должны
заверяться полевыми работами.
Литература
1. Kostin A.V. Iron-Oxide Cu-Au (IOCG) Mineralizing Systems: Eastern
Yakutia Perspective // Journal of Environmental Science and Engineering.
David Publishing Company. 2012. №9. pp. 1045 – 1053.
2. Костин А.В. Моделирование карты теневого рельефа Якутии средствами
ГИС для прогнозирования потенциальных рудно-магматических
систем // Наука и образование, 2010, №1, с.63 – 70.
3. Костин А.В., Осипов Л.В. Неоткрытые минеральные ресурсы и ГИС:
новая перспективная комплексная Au-U и Pt-Cu-Hg геохимическая
аномалия Реп-Юрюинского рудного поля (Тарынский рудный узел,
Восточная Якутия) // Наука и Образование. 2012. №1 (65). С. 55 – 59.
4. Костин А.В. Fe-оксидная Cu-Au (IOCG) минерализация Восточной
Якутии на примере Реп-Юреинской рудно-магматической системы //
Отечественная геология. 2013. №5. С. 3 – 10.
5. Никифорова З.С., Каженкина А.Г. Предполагаемые коренные источники
Au-Pt формации Лено-Вилюйского междуречья // Материалы
Всероссийской научной конференции «Рудообразующие процессы: от
генетических концепций к прогнозу и открытию новых рудных
провинций и месторождений», посвященная 100-летию со дня
рождения академика Николая Алексеевича Шило. Москва, 2013. С. 225.
ГИС как основа для прогноза и поисков новых и нетрадиционных типов месторождений полезных ископаемых
А.В.Костин
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии алмаза и благородных металлов Сибирского отделения Российской академии наук (ИГАБМ СО РАН)
[email protected]
Перспективные магматогенные структуры
Малые магматогенные тела размером в первые километры, с которыми часто связана разнообразная благороднометалльная рудная минерализация, почти всегда контрастно выделяются в сглаженном рельефе среди вмещающих пород. В горных областях с резко пересеченным рельефом это свойство выражено не так явно. К перспективным структурам относятся изометричные и линейные, размером от сотен метров до– первые км. К куполовидным структурам относятся мелкие изометричные магматогенные тела Центрально‐Алданского золоторудного района: сиенит‐порфиры (массивы Приалданский, Угоян, Былчынг, Тигдиляннях, Соболдюн, Халынг‐Мус, Дария‐Дянгыта, Усть‐Селигдар, Селигдар; щелочные пикробазальты (диатрема Опытная). К кольцеобразным структурам относятся Кондерская (Pt), Инаглинская (Pt), Чуруктинская (Mo‐Cu±W). К линейным телам относятся дайки кимберлитовых полей, образующие уступы в карбонатных породах. Куполовидные структуры
Карта полезных ископаемых СССР
Масштаб 1:200 000
Серия Алданская
O‐51‐XII
Потенциальный объект «Тень 01»
На основе специфического проявления в виде затемненных изометричных пятен на картах теневого рельефа известных малых интрузий можно попытаться обнаружить новые аналогичные структуры в районах с относительно плохой обнаженностью. Одним из таких районов является Лено‐Вилюйское междуречье, где известно множество проявлений россыпной золотоносности, но коренные источники так до сих пор и не обнаружены. На снимке Landsat видно, что выявленная структура не является озером. Ее изометричный
контур так же отчетливо просматривается. Структура расположена вблизи автодороги и легко может быть заверена полевыми работами. Точка №
X
Y
1
-271418,75
6944531,58
2
-263041,33
6932219,28
1
2
Структура «Тень 01» на снимке Google Earth
Структура «Тень 01» на 3D‐
модели цифрового рельефа и снимке Bing Map
Кольцеобразные структуры
Кондер
Инагли
Тень 02
Структура «Тень 02» на теневом рельефе смоделированном программой Surfer (освещение под углом 90°) и 3D рельеф – программа Microdem. В отложениях средней юры истоков рек Кемпендяй – Кюндяйи выявлена кольцеобразная структура, аналогичная кондерской и инаглинской, к которой по данным Каженкиной А.Г. приуроче‐
ны находки россыпного золота с примесью и включениями минералов платины.
‐ места находок шлихового золота
Линейные структуры
К линейным телам относятся дайки, образующие уступы в карбонатных породах. Линейные структуры
На детальных снимках Digital Globe видно неоднородное строение выявленных линейных структур. В их контурах присутствуют изометричные образования, похожие на тела трубочного типа (1) и неконформный характер границ с вмещающими породами (2). 1
130 м
1
2
2
Рудоконтролирующие зоны разломов
1
2
3
4
Многие известные магматогенные тела благороднометальных рудных узлов приурочены к зонам разломов. Одной из привлекательных для анализа является хорошо изученная «Нюектаминская» зона долготных разломов Западного Верхоянья, контролирующая проявления магматизма и связанные с ним типы благороднометалльной минерализации. Кинематика разломов носила как сдвиговый, так и сбросовый характер. Благороднометальная минерализация зон сдвигов пространственно связана исключительно с телами интрузивов (4 ‐
Кис‐Кюельский). Благороднометальная минерализация зон сбросов локализована вне интрузивов (3 ‐ Эндыбальский, 2 ‐
Кысыл‐Тасский, 1 – Хобояту‐Эчийский). Поверхность Кис-Кюельского плутона на снимках Ikonos
Плутон расположен на изолированной возвышенности (1300 м) с крутыми склонами и плоской вершиной, на которой развивается кора выветривания. Рудные тела локализованы непосредственно в контурах Кис‐Кюельского штока площадью около 2 км2. Насыщенные рудными прожилками и жилами участки изменены до состояния глин и выделяются красно‐бурыми пятнами от скопления гидрооксидов железа и частично окисленных сульфидов. Минеральная масса, слагающая участки этого горизонта имеет глинистую консистенцию с отдельными участками рыхлого щебнистого материала.
В ПРЕДЕЛАХ КОНТУРОВ ШТОКА ОБНАРУЖЕНО НЕСКОЛЬКО ТИПОВ МИНЕРАЛИЗАЦИИ:
‐ликвационные выделения в диоритах, обогащенные ильменитом, пирротином и халькопиритом;
Au
Au – до 4,6 г/т; Bi
Bi-Ag…
‐золото‐висмут‐халькопиритовый в кварц‐арсенопиритовых прожилках;
‐серебро‐свинцово‐кварцевый тип минерализации, представленный сериями сближенных галенит‐халькопирит‐
кварцевых жил в гранодиоритах.
Содержания: Ag – 22,4‐3680 г/т; Cu – 0,014‐0,534%; Pb – 0,1‐81,63%; Zn – 0,068‐3,42%; ‐зона эндоконтакта: брекчированный гранодиорит с галенит‐кварцевым цементом.
‐зона экзоконтакта: брекчированный мелкозернистый песчаник с галенит‐
кварцевым цементом. Кварц представлен темной до черной фельзитовой массой, насыщенной тонкими срастаниями сульфидов. Содержания: Ag – 920 г/т; Cu – 0,0275%; Pb – 31,419%; Zn – 0,224%. ‐пропитанный сульфидами и почти полностью окисленный гранодиорит. Содержания: Ag – 620 г/т; Cu – 0,0393%; Pb – 32,059%; Zn – 0,248%; ‐зона брекчий в песчаниках с кварц‐антимонит‐сфалеритовой минерализацией.
Содержания: Ag – 10,2 г/т; Cu – 0,083%; Pb – 0,49%; Zn – 5,86%; Основные типы серебряных руд Кис-Кюельского месторождения
Пространственная позиция аномалий Cu, Bi, Pb и Sn указывает на наличие как минимум двух типов руд. Ag-Cu-Bi
Cu
(+Au)
Bi
Ag
Ag-Pb-Sn
Pb
Серебро – главный компонент,
определяющий промышленную
значимость месторождения
Sn
Поля Fe‐оксидной минерализации
Использование интегрированных в ГИС‐проекты данных современных космических съемок позволяет выявлять один из наиболее значимых в мировой добыче Cu, Au и U тип месторождений – «Olympic Dam», связанный с известково‐
щелочной магмой и образовавшимися в связи с ней многостадийными брекчиями с гематитовым цементом. Подобные месторождения образуют на поверхности обширные поля специфического ярко коричневого цвета и отчетливо дешифрируются на снимках Landsat 7 (комбинация каналов 3‐2‐1) и Landsat 8 (комбинация каналов 4‐3‐2).
Главные черты IOCG‐месторождений Внешние особенности на ДЗЗ: Использование данных многоспектрального оптико‐механического сканирующего
радиометра ETM+ позволяет уверенно выделять площади, содержащие Fe‐оксидные руды [Kostin, 2012; Костин,
2012]. Видимые зеленый (0,52‐0,60 μm) и красный (0,63‐0,69 μm) спектры используются для выявления горных
пород богатых 2‐х валентным (закисным) и 3‐х валентным (окисным) железом. Также может использоваться
тепловой инфракрасный канал (10,40‐12,50 μm) для отображения темных минералов с высокой плотностью, к
которым относятся массы гематита и гетита.
Просмотр космоснимков Landsat
Природные цвета полей Fe-оксидной минерализации
получаются в результате комбинации каналов 3-2-1 (снимки
Landsat 7) или каналов 4-3-2 (снимки Landsat 8)
2
Гранитоиды A‐типа с перспективой Cu‐Au минерализации Зависимость от эрозионного среза
Очевидно, что основные массы Fe‐оксидной минерализации группируются в надинтрузивной зоне
Нюектаминский РМУ, Западное Верхоянье
Район был изучен в период с 1933 по 1947 годы экспедициями «Союзникельоловоразведки». Ресурсы руды составили 93576 тыс т. При среднем содержании Au 1,12 г/т и Ag 21,86 г/т ресурсы этих металлов составляют 104,8 т Au и 2045,5 т Ag
(М.М.Константинов, 1947). Подвеска для этих ресурсов составила 15 м.
23
Fe-оксидные Cu-Au (IOCG) проявления в Гренландии
Экономически значимая минерализация
относится к типу Olympic Dam, Cu-Au и U
руды ассоциируют с оксидами железа (J.
Kolb & B.M. Stensgaard, 2009)
Минерализация: Общей минералогической особенностью месторождений является преобладание оксидов Fe,
общее его содержание в рудах может достигать 20% и более.
Руды выполнены брекчиями с гематитовым цементом и вкрапленной минерализацией, аналогичной многим
порфировым Cu–Au месторождениям [Pollard, Peter J., 2006]. Индикатором меди в рудах служат малахитовые
корки.
Масштабы минерализации
Обычно, месторождения IOCG типа крупнообъемные и отрабатываются открытым способом. По данным Геологической службы Канады [Gandhi 2007] в cуперкрупных IOCG‐месторождениях такие как Salobo [790 млн.т.руды, Cu‐0,96%, Au‐0,52 г/т], Cristallino [500 млн.т.руды, Cu‐1%, Au‐0,3 г/т], Sossego [355 млн.т.руды, Cu‐1,1%, Au‐0,28 г/т] и Alemao [170 млн.т.руды, Cu‐1,5%, Au‐0,8 г/т] (Бразилия); Olympic Dam [2880 млн.т.руды, Cu‐1,3%, Au‐
0,5 г/т, Ag 2,2 г/т, U 0,03%], Ernest Henry [61 млн.т.руды, Cu‐0,87%, Au‐0,47 г/т] (Австралия); Candelaria [470 млн.т.руды, Cu‐0,95%, Au‐0,22 г/т, Ag 3,1 г/т] и Manto Verde [230 млн.т.руды, Cu‐0,55%, Au‐0,11 г/т] (Чили) и др. экономически целесообразно оценивать ресурсы золота с содержаниями менее 1 г/т и серебра – первые г/т. Выводы
1. Цифровой рельеф может успешно использоваться для выявления малых магматогенных тел в закрытых районах.
2. В рудно‐магматических узлах кинематика разрывной тектоники определяет способы локализации оруденения. В зонах сдвигов все оруденение локализуется только внутри интрузивов. В зонах сбросов образуется околоинтрузивная
зональность, с интрузиями связана только Mo, Cu‐Mo и Au‐Cu минерализация.
3. Наличие Fe‐оксидной минерализации отчетливо устанавливается по снимкам Landsat 7 (комбинация каналов 3‐2‐1) и Landsat 8 (комбинация каналов 4‐3‐2). Минерализацией сложены крупные горные массивы, часть ее относится к Fe‐
оксидному‐Cu‐Au типу. Выявленные проявления должны заверяться полевыми работами.
4. Интрузивные породы могут нести промышленную Au, Ag и Cu минерализацию. Продолжение исследований Fe‐оксидного‐Cu‐Au (IOCG) типа оруденения должно быть связано с изучением характера ассоциирующих интрузивных образований.