30.12.2020

Опыт составления полиэлементной геохимической карты


Полиэлементная геохимическая карта юго-восточной части Чу-Балхашского района (Южный Казахстан), специализированная на молибден и полиметаллы, составлена Г.Т. Скубловым, Б.Г. Ванштейном, Н.Б. Малышевой при участии В.Н. Копылова, С.Г. Лапшина и др. в 1974—1975 гг. При этом ставилась задача установить ведущие полиэлементные геохимические ассоциации, выделить ПГА, связанные с молибден-полиметаллической минерализацией березитовой и аргиллизитовой метасоматических формаций, откартировать эти ПГА по площади и наметить участки, по геохимическим данным благоприятные для поисковых рудных месторождений рассматриваемого типа.

Особенности геологического строения района. Юго-восточная часть Чу-Балхашского района расположена в зоне сочленения Джалаир-Найманской эвгеосинклинальной зоны кембрий-ордовикского возраста и девонского вулканогенно-интрузивного пояса. В южной части района, в пределах Анархайского блока обнажаются породы докембрийского кристаллического фундамента, представленные гнейсо-гранитами, гнейсами, кристаллическими сланцами, амфиболитами, реже мраморами и метапесчаниками. На юго-западе в виде узкой полосы прослеживается монотонная толща кембрийских граувакковых песчаников и подчиненных им диабазов, кремнистых сланцев, яшм и мраморов. С этими толщами пространственно ассоциируют небольшие по размерам тела габбро и перидотитов условно раннеордовикского возраста. В северной части района обнажаются терригенные и флишоидные образования ордовикского и силурийского возраста, являющиеся фундаментом для исключительно широко развитых девонских вулканогенных и интрузивных образований. Породы нижнего—среднего девона представлены эффузивами и туфами андезито-базальтового и андезито-дацитового состава, которые перемежаются с конгломератами, песчаниками и кислыми туфами. Средне-верхнедевонские образования преимущественно кислого состава слагают центральные части вулканогенных мульд. Значительную часть Чу-Балхашского района занимают гранитоидные интрузии позднедевонского возраста, представленные лейкократовыми гранитами, реже гранодиоритами и аляскитами. Наиболее крупные интрузии (Ботабурумская, Хантауская) ориентированы в северо-западном направлении, согласно с простиранием региональных зон разломов (Джалаир-Найманская, Тюлькулинская, Сарытумская).

В районе широко развиты различные типы гидротермально-метасоматических преобразований горных пород. Как правило, к наиболее эродированным частям гранитоидных интрузий тяготеют поля развития фельдшпатолитов, которые к приконтактовым зонам интрузий сменяются участками грейзенизированных, реже скарнированных пород. Средние части метасоматической колонки представлены березитами и пропилитами. Для вулканогенных мульд наиболее характерны калишпатофиры и аргиллизиты.

Металлогению района определяют месторождения и рудопроявления молибдена и полиметаллов, которые обычно приурочены к краевым частям вулканогенных мульд, пространственно тяготеют к участкам, где наблюдается смена пропилизированных пород березитизированными или калишпатизированных—аргиллизированными. Как правило, рудные объекты локализованы в оперяющих трещинах и зонах дробления северо-восточного и широтного простирания.

Методика работ. В пределах рассматриваемого района на площади 80x160 км проведено геохимическое опробование. Работы велись на готовой геологической основе, составленной по материалам средне- и крупномасштабных геологических съемок. Поэтому в предполевой период большое внимание уделялось составлению плана опробования. Направления геохимических маршрутов намечались вкрест простирания геологических структур, с учетом особенностей геологического строения, типов и интенсивности гидротермально-метасоматических преобразований пород, обнаженности и т. д. При этом учитывалась необходимость охарактеризовать каждую из 100 выделенных в районе геохимических совокупностей минимум 40 пробами. В качестве отдельных совокупностей выступали, например, верхнедевонские граниты Хантауского массива, средне-верхнедевонские андезито-дациты Казылсокской мульды, песчаники Конурского прогиба нижне-среднедевонской вулканогенной моллассы, амфиболиты Анархайского поднятия условно докембрийского возраста и т. д. Линин маршрутов намечались в среднем через 2—3 км.

При проведении полевых работ намеченные маршруты, как правило, позволяли получать около 80 % необходимой геохимической информации. Кроме того, проводились дополнительные маршруты для более детального изучения гидротермально-измененных пород, рудных участков, опорных стратиграфических разрезов и интрузивных массивов. Для получения данных о процессах перераспределения элементов в пределах одного и того же обнажения отбирались пробы наименее измененной и метасоматически измененной породы. Опробование проводилось штуфным способом. Масса проб 150—300 г. Каждая проба сопровождалась образцом и шлифом. Всего отобрано около 8000 проб.

Дробление проб проводилось механическим способом. С целью исключения возможного взаимного заражения все пробы разделялись на лабораторные заказы следующих семи типов пород; основные магматические, кислые, терригенные, карбонатные, сильно измененные, оруденелые породы, руды. Приближенно-количественный спектральный анализ на 40 элементов выполнен в геолого-геохимической экспедиции ИМГРЭ. Для оценки случайных и исключения систематических ошибок в каждый лабораторный заказ из 80 проб включалось по 20 контрольных зашифрованных проб с известными содержаниями элементов. При этом сохранялось деление изучаемых и контрольных проб на семь типов пород. В результате работ установлено, что временные систематические ошибки составляют в среднем 10—30%, иногда достигают 50%, в то время как случайные ошибки, рассчитанные после исключения систематических, обычно варьируют в пределах 12—27%. Это свидетельствует о рациональности предлагаемого способа исключения аналитических ошибок и о возможности использования получаемых анализов, так как аналитическая ошибка (±20%) почти в два раза ниже вариаций природного распределения элементов (40 %).

Математическая обработка геолого-геохимических данных, записанных на магнитную ленту в виде матрицы размером 60x8000, была осуществлена во ВСЕГЕИ на машине БЭСМ-4 с использованием ФИПС и АСОГИ.

Исключение систематических ошибок осуществлялось следующим образом. Для каждого лабораторного заказа по всем элементам для 20 контрольных проб находилось среднее значение разностей логарифмов содержаний между наблюдаемой концентрацией и истинной, а затем для 80 анализируемых проб данного заказа по всем элементам вводились поправки путем вычитания из логарифмов содержаний элементов средних значений логарифмических поправок, полученных по контрольным пробам.

После исключения систематических ошибок были проверены гипотезы о функциях распределения содержаний химических элементов в различных геохимических совокупностях. Установлено, что в большинстве случаев предпочтительным является логнормальный закон, который и был взят за основу при дальнейших исследованиях.

Сравнительный анализ геохимических выборок как по содержанию элементов, так и по структурам корреляционных связей показал, что все породы разделяются на четыре геохимических типа: 1) гипербазиты, 2) габбро-гранитоидные и комагматичные им вулканогенные образования, 3) терригенные породы, 4) карбонатные породы. Для наиболее широко развитых в районе пород девонского вулканогенно-интрузивного пояса (67 совокупностей) по результатам корреляционного анализа (рис. 17, а) отчетливо выделяются две ассоциации элементов: 1) фемафильная (Cr, V, Ni, Co, Ti и др.); 2) фельсифильная (Nb, Yb, Y, Mo, Sn и др.). Первая из них характерна для пород основного состава, вторая — для кислых. Факторный анализ подтвердил этот вывод. Оказалось, что первый фактор, имеющий дисперсию 42%, отражает кремнекислоткость пород и что по нему происходит разделение элементов на фемафильные и фельсифильные. Он связан с сингенетическими процессами, так как упорядочивает магматические породы по составу. Второй и все последующие факторы имеют дисперсии менее 10% и связаны преимущественно с эпигенетическими процессами.

Исключение фактора кремнекислотности путем решения обратной задачи факторного анализа, по М.Д. Белонину, позволило выявить связи, обязанные эпигенетическим процессам. На схеме ветвящихся связей (рис. 17, б), построенной по «дельтам» содержаний элементов, отчетливо видно, что интересующая нас ассоциация рудных элементов (Mo, Pb, Zn) обособляется от остальных элементов и что наиболее антагонистические свойства по отношению к рудной ПГА имеют Nb, Sc, Y, La, Yb. Как показали дополнительные исследования, повышенные значения факторных составляющих содержаний рудных элементов характерны для зон березитизации и аргиллитизации, а антагонистической ПГА — для зон фельдшпатизации и грейзенизации. Таким образом, выделенные по факторным составляющим рудная (Mo, Pb, Zn) и литофильная (Nb, Sc, Y, La, Yb) полиэлементные ассоциации могут быть взяты за основу при составлении полиэлементной геохимической карты.

На первом этапе составления ПГК с помощью ЭВМ были построены знаковые модели моноэлементных геохимических карт. На них определенными цифрами показаны уровни содержаний элементов (от высоких и повышенных к фоновым, пониженным и низким). В качестве шага для построения карт бралась величина стандартного отклонения логарифмов содержаний, Знаковые модели позволили получить предварительные данные о закономерностях пространственного распределения изучаемых элементов. Например, на моноэлементной геохимической карте молибдена (рис. 18) отчетливо видно, что девонские эффузивы среднего состава, граувакки кембрия, докембрийские метаморфические толщи характеризуются пониженными содержаниями элемента, в то время как граниты и кислые эффузивы девонского возраста выделяются повышенными концентрациями молибдена.

Вместе с тем на этой карте видны региональные геохимические структуры северо-восточного простирания — в зонах шириной 2—10 км отмечаются либо повышенные, либо пониженные содержания элемента. Установлено, что обогащение пород молибденом происходит преимущественно в зонах светлослюдистых гидротермальио-метасоматических изменений пород (грейзенизация, березитизация, аргиллитизация), а обеднение — в зонах фельдшпатизации и пропилитизации. Кроме того, при сравнении измененных и неизмененных пород по содержаниям молибдена было установлено, что в пределах района выделяются зоны с повышенными значениями коэффициента перераспределения (отношение содержания элемента в измененной породе к неизмененной при условии отбора этих проб в пределах одного обнажения) и с пониженными величинами данного параметра (рис. 19). Эти зоны привноса и выноса указывают на существование глубинных зон миграции и перераспределения элементов. Важное металлогеническое значение зон подчеркивается тем фактом, что все месторождения и большинство рудопроявлений молибдена локализованы в пределах зон привноси (см. рис. 19).

Приведенные данные свидетельствуют о существовании по крайней мере трех факторов, управляющих распределением молибдена в магматических породах: 1) кремнекислотности или состава пород, 2) гидротермально-метасоматических преобразований, 3) рудогенных процессов.

Аналогичным образом были проанализированы закономерности пространственного распределения всех рудных и литофильных элементов во всех типах пород района.

Второй этап — построение специализированных моноэлементных, частных полиэлементных и карт коэффициента дисперсности распределения элементов. Для этих карт были использованы факторные составляющие содержаний химических элементов, которые являются для магматических пород результатом действия всех факторов, кроме фактора кремнекислотности. Заметим, что значения факторных составляющих, или «дельт», были рассчитаны по системе программ «Исследователь», а затем записаны на магнитную ленту. Далее строились знакомые модели карт «дельт» содержаний элементов. Например, на карте «дельт» молибдена более отчетливо, чем на моноэлементной карте, отрисовались зоны перераспределения молибдена под действием метасоматических и рудных процессов. Еще более яркая картина получилась при построении частной полиэлементной карты для молибден-полиметаллической ассоциации (Mo, Pb, Zn, Ag). В качестве геохимического параметра для ее построения были использованы значения первого фактора, полученные при обработке матрицы «дельт» содержаний этих элементов. Первый фактор характеризуется высокими положительными нагрузками на все элементы и имеет дисперсию 63%, т. е. является интегральной полиэлементной характеристикой тех составляющих содержаний рассматриваемых элементов, которые связаны с гидротермально-метасоматическими и рудными процессами.

Аналогичным образом были построены и проинтерпретированы карты «дельт» содержаний остальных элементов и карты ПГА. Например, при анализе иттербий-иттриевой ассоциации элементов по «дельтам» содержаний установлено, что перераспределение их обусловлено факторами: 1) суммарного накопления элементов в зонах фельдшпатизации, реже пропилитизации, а также в кольцевых зонах магматической проницаемости; 2) разделяющими элементы на две группы: иттербий-иттриевую, коррелирующую с калием, и бериллий-ниобневую, коррелирующую с натрием. Следует подчеркнуть менее резко выраженный антагонизм молибден-свинцово-цинковой ассоциации по отношению к первому, суммарному фактору и отчетливый антагонизм к иттербий-иттриевой существенно калиевой ассоциации. Отметим, что молибден и калий в магматическом процессе являются коррелянтами, а в метасоматическом и рудном — антагонистами; для рассматриваемого района эта закономерность выражена отчетливо.

После построения этих карт были проанализированы закономерности пространственного распределения коэффициента дисперсности для «дельт» содержаний элементов. Установлено, что повышенные значения КД наблюдаются в зонах резкой смены одних ПГА другими и что в большинстве случаев они хорошо коррелируют с зонами привноса элементов. Это подтверждает сделанный ранее вывод. что КД является индикатором потенциальной рудоносности магматических образований.

Третий этап — построение полиэлементной специализированной на молибден и полиметаллы геохимической карты. Выбор геохимических параметров для составления карты определялся поставленной задачей. Поэтому в качестве ведущей (F1) была взята факторная ассоциация «дельт» содержаний Mo, Pb, Zn, которая отражает уровень накопления тех составляющих элементов, которые связаны с гидротермально-метасоматическими и рудными процессами. В качестве второстепенных были взяты ассоциации иттербий-иттриевая (F2) и других редких металлов (F3). Второстепенные ассоциации наиболее отчетливо фиксируют кольцевые зоны перераспределения химических элементов в районе Хантауского гранитного массива (рис. 20). Для построения карты лишь частично были использованы данные по титан-циркониевой (Р, Ga, Ti, Zr, Mn, Co) и медно-никелевой (Cu, Cr, V, Ni) ассоциациям (см. рис. 17), которые не являются определяющими для рудной специализации рассматриваемого района.

При составлении легенды к полиэлементной геохимической карте выбрана цветовая шкала. Типы ассоциации и степень обогащенности пород той или иной ассоциацией показывались различными цветами и разной их интенсивностью. Другие параметры изображались с по,мощью различных типов штриховки.

Результаты работ. Анализ закономерностей пространственного распределения полиэлементных геохимических ассоциаций позволяет выделить в пределах рассматриваемого района геохимические зоны (см. рис. 20).

Хантауская зона занимает центральную часть территории, размер ее 60x60 км, характеризуется сильной геохимической дифференцированностью и преобладанием иттриевой ассоциации над молибденовой. В юго-восточной части зоны в северо-западном направлении почти непрерывно прослеживается полоса повышенных концентраций иттрия и иттербия. К югу-западу и северо-востоку от этой полосы элементы иттриевой и редкометальной ассоциаций присутствуют примерно в равных количествах, и лишь для северной части Хантауской зоны характерно преимущественное развитие элементов редкометальной группы.

Участки повышенных и фоновых содержаний элементов молибденовой ассоциации имеют подчиненное развитие в пределах зоны. Характерен очень сильный антагонизм элементов молибденовой и иттриевой ассоциаций.

Карасайская зона, пространственно совпадающая с одноименной мульдой вулканического происхождения, имеет изометричную форму, и выделяется слабой дифференциацией при существенном преобладании элементов редкометальной ПГА. В центральной части зоны отмечается поле размером 7x9 км с дефицитом элементов молибденовой ассоциации.

Кызылсай-Ботабурумская зона, занимающая северную часть территории, характеризуется сильной дифференцированностью, преимущественным развитием молибден-полиметаллической ассоциации, подчиненной ролью редкометальной и полным отсутствием иттриевой ПГА. Наиболее высокие содержания молибдена и элементов-спутников характерны для юго-восточной части зоны; здесь на границе с Хантауской зоной происходит резкая смена участков повышенных содержаний участками с дефицитом молибдена и полиметаллов. Обращает на себя внимание различная ориентировка геохимических полей: северо-восточная для локальных участков и субширотная — для региональных зон.

Анархайская зона, приуроченная к выступу докембрийского фундамента, имеет изометричную форму. В центральной части ее преобладают элементы редкометальной ассоциации и дефицитной — молибденовой. В периферической части зоны преобладает молибден-полиметаллическая ассоциация.

Кундузская зона, расположенная в восточной части района, слабо дифференцирована. Для нее характерны фоновые содержания элементов или преобладание элементов редкометальной ассоциации.

Суммируя результаты проведенных исследований по составлению полиэлементной геохимической карты, необходимо отметить следующее.

1. Для магматических образований Чу-Балхашского района, как и для земной коры в целом, отмечается закономерное увеличение содержаний Mo, Yb, Y, Sn и других фельсифильных элементов от основных пород к средним и кислым. Обратные тенденции характерны для Cu, Ni, V, Cr, Sc, Mn и других фемафильных элементов. Эта зависимость содержаний элементов от состава пород обусловлена действием фактора кремнекислотности. Исключение этого фактора позволяет по «дельтам» содержаний элементов установить роль прочих геологических факторов. В ряду: формационная принадлежность, латеральная изменчивость, или площадной тренд, возраст пород, условия глубинности образования — наблюдается последовательное уменьшение роли этих факторов в распределении химических элементов в магматических породах. В целом по сингенетическим факторам выделяются геохимические зоны с фемическим, салифелическим и фемисалическим профилями и устанавливается крупная поперечная геохимическая зона фемического типа, проходящая через Анархайское поднятие.

Наши данные со всей очевидностью указывают на значительное преобладание геохимической специализации блоков земной коры по сравнению со специализацией интрузивных формаций, устанавливаемой по «дельтам» содержаний элементов. Охарактеризованные геохимические зоны или блоки различаются как по степени дифференцированности геохимических полей, так и по преобладанию той или иной полиэлементной геохимической ассоциации.

2. Существенной является роль фактора гидротермально-метасоматических преобразований горных пород при перераспределении химических элементов. Отмечавшаяся ранее тенденция выноса молибдена и элементов-спутников при железо-магниевом метасоматозе (пропилитизация) находит подтверждение и при совместном анализе полиэлементной геохимической и карты метасоматических формаций, составленной Е.В. Плющевым, О.Н. Ушаковым и др. Большинство участков, где развиты процессы пропилитизации, картируется пониженным содержанием элементов молибден-полиметаллической ПГА. В то же время для полей развития светлослюдистых изменений (аргиллизиты, березиты) характерны повышенные концентрации молибдена и элементов-спутников. В целом же региональные геохимические структуры, выделенные по эпигенетическим факторам, занимают секущее положение по отношению к геологическим структурам и лишь в общих чертах совпадают с регионально-метасоматическими структурами.

3. He менее важное значение для распределения химических элементов имеют глубинные зоны проницаемости земной коры, которые обусловливают проявление региональной геохимической зональности и они в конечном счете предопределяют размещение эндогенных месторождений. Прежде всего это относится к зонам привноса рудных элементов, которые прослеживаются на десятки километров, и в их пределах независимо от типа теологических структур и характера гидротермально-метасоматических изменений отмечается избыток содержаний рудных элементов в измененных породах по сравнению с неизмененными. По-видимому, по геохимическим данным выделяются рудоконцентрирующне структуры, на которые в последние годы обращено пристальное внимание. Региональная геохимическая зональность Чу-Балхашского района определяется закономерной сменой иттербий-иттриевой ассоциации редкометальной, а последней — молибден-полиметаллической. Наиболее полно эта зональность выражена при переходе от южной части Хантауской зоны на север. В несколько редуцированном варианте она наблюдается в пределах Анархайского блока.

4. Металлогеническая роль глубинных зон перераспределения химических элементов подтверждается тем фактом, что все известные в районе месторождения и рудопроявления молибдена и полиметаллов локализованы в зонах привноса рудных элементов, в пределах участков с повышенными значениями параметра F1 — молибден-полиметаллической ассоциации. Наибольший интерес представляют региональные геохимические барьеры, где происходит резкая смена полиэлементных геохимических ассоциаций. В частности, заслуживает особого внимания северная часть Хантауской зоны, где участки, имеющие повышенные значения фактора редкометальной ассоциации и небольшие — молибденовой, резко сменяются участками Кызылcай-Ботабурумской зоны, где в повышенных концентрациях наблюдаются молибден и элементы-спутники. Значительный интерес представляет также периферическая часть Анархайской зоны. Следует подчеркнуть, что выделяемые нами региональные геохимические барьеры фиксируются полями повышенных значений коэффициента дисперсности распределения элементов.





Яндекс.Метрика