Бесплатный фрагмент - Система высокоточного глубинного прогноза месторождений

На основе 3-х научных открытий в геологии: 1) новая теория — богатого флюидного рудообразования под воздействием «углекислотной волны», 2) система высокоточных связей между исследуемыми параметрами (геологическими, геофизическими, геохимическими, термобарогеохимическими) и промышленными параметрами месторождений (их размерами, запасами в них полезных ископаемых, содержаниями и качеством полезных ископаемых), 3) новая геологическая формация: региональные метасоматиты в метаморфических комплексах, при исследовании 40-ка рудных полей 18-ти полезных ископаемых (слюды-флогопита, слюды-мусковита, графита, лития, рубидия, цезия, тантала, ниобия, бериллия, калиевого полевошпатового сырья, облицовочного камня, подземных водоисточников, и других полезных ископаемых), в районах Южной Якутии, Кольского полуострова, Южной Карелии и Урала, разработана принципиально новая система высокоточного глубинного прогноза месторождений. Эта система прогноза позволяет на основе геологических, геофизических, геохимических и других исследований на дневной поверхности (и до поискового бурения) давать точный прогноз (в том числе — на глубине) о местоположении месторождений полезных ископаемых, а также — прогноз всех их промышленных параметров: каковы размеры этих месторождений, количество в них запасов полезных ископаемых, их содержаний и качества. Проверка 76-ти прогнозов по данной системе привела к открытию 70-ти месторождений и промышленных тел 18-ти полезных ископаемых (металлических, неметаллических и жидких) со стоимостью полезных ископаемых (в недрах) 34 млрд. долл., добыли полезных ископаемых — на 3 млрд. долл. Среди открытых месторождений — 4 месторождения мирового уровня (самое богатое, в мире, месторождение самого высококачественного графита и др.). Достоверность прогнозов по разработанной новой системе составила 80 — 90%, что более, чем в 10 раз превышает достоверность применяемой в настоящее время, в мире, системы прогноза месторождений. Применение новой системы прогноза месторождений в 10 раз повышает экономическую эффективность горно-геологической отрасли.

Для специалистов — геологов, а также студентов и аспирантов геологических специальностей высших учебных заведений.

Рецензент: Доктор геолого-минералогических наук, академик РАЕН Белов С. В.

Введение

К сожалению, современный уровень наших знаний, уровень геологической науки в целом и учения о полезных ископаемых, в частности, таков, что возможность прогнозирования месторождений с достаточным успехом весьма мала.

Л. Н. Овчинников, академик РАН.

Приведенное выше высказывание известного специалиста по теории образования месторождений и их прогнозу, доктора геолого-минералогических наук Л. Н. Овчинникова, директора института ИМГРЭ, из книги «Прогноз рудных месторождений» (1992), остается, к сожалению, актуальным и сейчас, несмотря на развитие в последние 20 лет компьютерных технологий и моделирования геологических процессов. Действительно, и в настоящее время достоверность геологического прогноза остается весьма низкой (для большинства полезных ископаемых составляет всего 5—10%). Это обусловлено тем, что уже 30 — 40 лет назад в геологической отрасли произошли коренные изменения.

1) В настоящее время поверхность Земли во многих странах уже хорошо исследована в результате массовых поисково-съемочных работ, и вероятность открытия месторождений на дневной поверхности резко сократилась.

2) На передний план уже 30 — 40 лет назад выдвинулась проблема прогноза не выходящих на дневную поверхность месторождений (проблема глубинного прогноза).

3) В связи с тем, что на глубине рентабельно добываться могут только достаточно крупные и богатые месторождения, при геологическом прогнозе должны быть, на основе геологических, геофизических, геохимических и других исследований на дневной поверхности и до горно-буровой разведки установлены основные промышленные параметры прогнозируемого объекта: 1) местоположение на глубине прогнозируемого объекта; 2) глубина его залегания; 3) его размеры, 4) запасы в нем полезного ископаемого, 3) содержание полезного ископаемого, 5) его качество. Это дает возможность заранее рассчитать рентабельность добычных работ и, тем самым, обоснованно решить вопрос о целесообразности разведки данного объекта.

4) Добыча полезных ископаемых в основном сосредоточилась на территориях уже существующих и действующих горно-промышленных предприятий. Именно здесь, на площадях, детально изученных в результате многолетних геологоразведочных работ, необходимо постоянно и в значительных объемах пополнять выбывающие запасы руды. Таким образом, важнейшее значение имеет проблема высокоточного локального (в том числе — глубинного) прогноза рудных тел.

5) Для большинства полезных ископаемых основное промышленное значение имеет небольшое число крупных и богатых месторождений. И целенаправленный поиск крупных и богатых месторождений является одним из главных приоритетов геологической службы.

6) Для многих полезных ископаемых важное значение имеет качество сырья, определяющее его цену и технологические свойства. Особое значение качество сырья может иметь для неметаллических полезных ископаемых (так, цена на чешуйчатый графит, в зависимости от его качества, может меняться до 10-ти раз).

К сожалению, ни геологическая наука, ни геологическая практика оказались не готовыми к принципиальному изменению условий прогнозирования. Несмотря на большое количество работ по геологическому прогнозу (Крейтер, 1960; Константинов, 1979; Овчинников, 1992 и др.), разработанные и применяемые методы прогноза имеют в основном качественный характер. То есть, на основании установленных поисково-оценочных критериев (геологических, геофизических, геохимических и др.) на определенном участке прогнозируется промышленное рудное тело. Однако ни его точные размеры, ни запасы полезного ископаемого, ни его содержания, ни качество, ни другие промышленные параметры на глубине прогнозируемого объекта не определяются, либо определяются недостаточно точно. Вероятность открытия рудного тела в данном месте при этом не рассчитывается. В результате, реальная достоверность геологического прогноза составляет в настоящее время для большинства полезных ископаемых 5—10%. Такая низкая эффективность прогноза приводит ежегодно к огромным потерям времени и средств при разведке и освоении полезных ископаемых. Даже для такого хорошо изученного полезного ископаемого, как нефть, в изучение которого вложены десятки миллиардов долларов, по данным французских специалистов, достоверность прогноза составляет всего 20% (ошибка 80%). А в таком важном для строительной индустрии полезном ископаемом, как облицовочный (блочный) камень (где годовая стоимость продаж в 2.5 раза выше, чем у алмазов), из 10-ти разведанных и рекомендованных к добыче участков, только один оказывается рентабельным. Достоверность не только прогноза, но и разведки этого, казалось бы, простого полезного ископаемого — всего 10%.

Именно указанные выше обстоятельства послужили для автора, проработавшего 35 лет руководителем крупных научно-исследовательских геологических экспедиций, проводивших работы по хоздоговорам с горно-промышленными предприятиями, а также работавшего руководителем организованных им ЗАО и ООО в горно-геологической отрасли, причиной для разработки новой системы геопрогноза, отвечающей современным требованиям.

Разработка новой системы — высокоточного глубинного прогноза месторождений

Разработка и апробация новой системы прогноза проведены на территориях хорошо изученных рудных полей и месторождений различных твердых и жидких полезных ископаемых: 1) флогопита (Алданский щит; Ковдорское месторождение на Кольском полуострове); 2) мусковита (Сев. Карелия; Кольский полуостров; Мамско-Чуйский район, Иркутская область); 3) графита (Алданский щит; Ю. Карелия; Ю. Урал); 4) диопсидового сырья (Алданский щит); 5) калиевого полевошпатового сырья (Алданский щит; Воронья тундра, Кольский полуостров); 6) натрово-глиноземистого полевошпатового сырья (Ю. Карелия); 7) комплексного месторождения редких металлов: лития, рубидия цезия, тантала, ниобия, бериллия (Воронья тундра, Кольский полуостров), 8) горного хрусталя и кварцевого сырья (Полярный Урал, Алданский щит и др.); 9) медно-никелевых руд (Аллареченское месторождение, Кольский полуостров); 10) облицовочного (блочного) камня (Ю. Карелия); 11) гранитного щебня (Ю. Карелия); 12) подземных водоисточников (Сев. Карелия; Ю. Карелия; Московская область). Всего исследовано 40 месторождений 18-ти полезных ископаемых в 15 рудных полях.

Разработанная новая система высокоточного глубинного прогноза месторождений позволяет до проведения разведочных работ количественно оценить достоверность прогноза и вывести его на уровень более 80%. Также количественно определяются промышленные параметры оруденения: 1) размеры рудного тела, 2) его запасы, 3) содержание полезного ископаемого, 4) качество минерального сырья. Получение указанной количественной информации позволяет еще до дорогостоящих горно-буровых разведочных работ заранее рассчитать рентабельность добычи прогнозируемого рудного тела. На этом основании может быть принято обоснованное решение об экономической рациональности или нерациональности добычи данного полезного ископаемого на этом объекте. Это служит основанием для объективного решения о целесообразности проведения не только эксплуатационных, но и разведочных горно-буровых работ.

Научные основы для разработки системы высокоточного глубинного прогноза месторождений

Разработка системы высокоточного глубинного прогноза месторождений базируется на сделанных автором 3-х научных открытиях в геологии:

1. Богатое флюидное рудообразование под воздействием «углекислотной волны» (новая теория флюидного рудообразования).

2. Система количественных связей между исследуемыми параметрами (геологическими, геофизическими, геохимическими, термобарогеохимическими) и промышленными параметрами месторождений (их размерами и запасами в них полезных ископаемых, содержаниями полезных ископаемых и их качеством).

3. Формация региональных метасоматитов в метаморфических комплексах.

Ниже будут показаны примеры использования указанных 3-х научных открытий для разработки системы высокоточного глубинного прогноза месторождений.

Обеспечение необходимой высокой достоверности прогноза месторождений комплексированием методов исследования

Для разработки критериев высокоточного прогноза на эталонных участках устанавливаются количественные зависимости между исследуемыми параметрами (геологическими, геофизическими, геохимическими, термобарогеохимическими и др.) и указанными выше промышленными параметрами. Всего было установлено 720 таких количественных связей между исследуемыми и промышленными параметрами. По этим данным построено 40 эталонировочных графиков и диаграмм. Локальное прогнозирование рудных тел осуществляется по комплексу поисково-оценочных критериев, из которых ведущим является геологический критерий (включая литологический, стратиграфический, геолого-структурный и др.).

Как показано ниже, оптимальным уровнем достоверности прогноза месторождений может быть принят уровень выше 80%.

Для определения достоверности прогноза разработана методика расчета «поисковой вероятности». Как показано ниже, для достижения уровня достоверности прогноза выше 80% производилось комплексирование главного геологического поискового критерия (дающего на исследованных месторождениях 58—70% «поисковой вероятности») с геофизическим критерием (графитовые месторождения), геохимическим критерием (комплексные редкометальные пегматиты) или с термобарогеохимическим критерием (флогопитовые и мусковитовые месторождения). Получение точных данных о промышленных параметрах прогнозируемого объекта (в том числе — на глубине) дает возможность, до проведения буровых поисково-разведочных работ, рассчитать рентабельность добычи полезного ископаемого и, тем самым, экономически обоснованно решать вопрос о целесообразности разведки данного объекта.

Методы исследований

Как было установлено в процессе научно-производственных работ на месторождениях указанных полезных ископаемых, необходимая количественная информация для достоверного прогноза возможна только на основе комплекса методов исследования.

В разной степени и в разных соотношениях использовались: 1) крупномасштабное геологическое картирование рудных полей и месторождений по формально однозначной методике Б. М. Роненсона; 2) геофизическая съемка (электроразведка несколькими методами, магниторазведка, микросейсмика, гамма-спектрометрия и др.); 3) дешифрирование аэрофотоснимков; 4) геохимическая съемка; 5) термобарогеохимические исследования и картирование (термовакуумная и термозвуковая декрепитация; газово-хроматографический анализ газово-жидких включений; гомогенизация включений; изотопный анализ включений); 6) минералогические исследования.

1. Геологическое картирование

Геологическое картирование традиционно считается основой прогнозирования месторождений. Однако применяемое до настоящего времени геологическое картирование, базирующееся на существующих государственных инструкциях и методических руководствах, характеризуется недостаточной достоверностью и значительной долей субъективизма. В результате, весьма распространены случаи, когда по одной и той же площади разными авторами и геологическими организациями составляются принципиально различные карты. При этом, невозможно установить какая из этих карт правильная (нередко все эти карты были неправильными).

Особенно это относится к наиболее сложным — метаморфогенным рудным полям и месторождениям. На геологических картах разных авторов и организаций нередко отличаются названия горных пород, стратиграфические подразделения, тектонические структуры и т. п. (автору встречались случаи существования до 5-6-ти резко отличающихся геологических карт по одной площади). Как правило, в исследованных нами рудных полях по существующим геологическим картам (даже детальным, крупномасштабным) невозможно было установить все важнейшие для прогноза геологические поисковые критерии.

В связи с указанными обстоятельствами, при наших исследованиях геологическое картирование осуществлялось только по формально однозначной методике, разработанной Б. М. Роненсоном (Роненсон, 1972; Роненсон и др., 1976). Отличительная и очень важная особенность этой методики заключается в том, что все этапы геологического картирования (создание легенды и классификации горных пород; стратиграфическое расчленение; площадное геологическое картирование) в ней формализованы и базируются на строгой математической (статистической) основе.

Важной особенностью разработанной Б. М. Роненсоном методики геологического картирования является 3-х-летний цикл: 1-й год — комплексная (геологическая, геофизическая, геохимическая и др.) документация опорных профилей с составлением классификации горных пород и их стратиграфическим расчленением; 2-й год — площадная съемка всеми методами с составлением предварительной геологической карты; 3-й год — детализация участков, в том числе — промышленных, с составлением окончательной формально однозначной геологической карты. Опыт показал, что при использовании этой методики у разных авторов получаются принципиально одинаковые геологические карты.

В ходе исследований на Алданском и Балтийском щитах, на Урале и в других регионах СССР и современной Российской Федерации были составлены геологические карты масштаба:

1: 25 000 — 150 кв. км, 1: 10 000 — 130 кв. км, 1: 2000 — 30 кв. км, (1: 1000 — 1: 500) — 6 кв. км. В процессе работ составлены детальные геологические карты по 20-ти карьерам, проведена геологическая документация 20 пог. км подземных горных выработок и 30 пог. км керна скважин, составлены геологические планы 12-ти шахтных горизонтов. Именно из этих карт удалось получить необходимую информацию о геологических поисково-оценочных критериях (литологических, стратиграфических, геолого-структурных), которые обеспечили уровень геологической «поисковой вероятности» 58—70% (Ройзенман, 2004). Эти данные геологического картирования по формально-однозначной методике послужили основой для достоверного прогноза промышленных тел различных полезных ископаемых.

2. Геофизическая съемка и специальные геофизические исследования

Геофизическая съемка и специальные геофизические исследования проводились для создания геологической карты, а также — для установления геофизических поисково-оценочных критериев.

В качестве основных картировочных методов применялись: магниторазведка, радиометрия и электроразведка (СЭП, СДВР, «Волна», ИКС и др.).

Для специальных исследований использовались каппаметрия (измерение магнитной восприимчивости горных пород), гамма-спектрометрия, микросейсмика, а также — разработанное автором круговое электропрофилирование (запатентованный метод электроанизотропии).

3. Минералого-геохимическая съемка и специальные минералогические и геохимические исследования

Минералого-геохимическая съемка и специальные минералогические и геохимические исследования проводились, в целом, по известным методикам. Вместе с тем, как показали результаты работ, геохимическое опробование должно проводиться только на основе достоверной геологической карты с учетом минералого — геохимических и генетических особенностей горных пород. Ниже будет приведен пример разработанного автором прогноза в Вороньетундровском рудном поле Кольского полуострова крупнейшего в мире месторождения цезия (40% мировых запасов) и еще 8-ми полезных ископаемых (лития, рубидия, тантала, ниобия, бериллия, кварцевого и калиевого полевошпатового сырья, амфиболитов) на площади, которая ранее была забракована при обычной (стандартной) геохимической съемке Мурманской ГРЭ детального масштаба (1: 25 000), сделанной без учета минералого-петрографических и генетических особенностей горных пород.

4. Термобарогеохимические исследования

Термобарогеохимические исследования проведены, в целом, методами, разработанными основоположником крупного направления в геологии (термобарогеохимии) Н. П. Ермаковым (1950, 1966). Вместе с тем, эффективность этих методов при локальном прогнозе рудных тел оказалась сравнительно невысокой. В связи с этим, количество работ по применению термобарогеохимических методов для поисково-оценочных целей в последние годы весьма незначительно.

Причина такой низкой эффективности применяемого термобарогеохимического прогноза рудных тел заключается в том, что они базируются на старой, существующей в мировой геологии уже более 60-ти лет теории флюидного рудообразования. Эта теория не дает возможности решить все важнейшие генетические проблемы: в чём специфика образования богатых руд (а эта проблема имеет очень важное промышленное значение, так как 80% добычи большинства полезных ископаемых производится из богатых месторождений), условия формирования крупнокристаллического сырья. Так, за последние 25 лет на Международных и Всероссийских конференциях по термобарогеохимии (г. г. Александров, Москва, Иркутск и др.), а также — в специальных публикациях, реальные результаты успешного применения термобарогеохимических методов для практических целей поисково-разведочных работ были рассмотрены, в основном, в работах автора (Ройзенман, 2000, 2001, 2004, 2008, 2010, 2014 и др.).

Новая теория — богатого флюидного рудообразования под воздействием «углекислотной волны». Основой для разработки новых, эффективных термобарогеохимических критериев прогноза месторождений послужила новая теория — богатого флюидного рудообразования (Ройзенман, 1975, 1983, 1997, 2000, 2004, 2008). Новая теория рудообразования позволила впервые установить количественные термобарогеохимические критерии промышленного оруденения, в том числе — богатого и крупнокристаллического (Ройзенман, 2004, 2008).

В качестве основного метода для прогноза промышленных объектов использована декрептометрическая съемка дневной поверхности и подземных шахтных горизонтов с использованием разработанного автором «декрептометрического поискового коэффициента» (Ройзенман, 1983). Использование портативной аппаратуры позволило осуществить декрептометрическое картирование в полевых условиях, с высокой производительностью (до 50 анализов в сутки) и с большим объемом анализов (до 3000 анализов за полевой сезон). Это дало возможность проверять, корректировать и детализировать результаты декрептометрического картирования непосредственно в процессе полевых работ. Для детализации прогноза применялась газовая съемка с определением концентрации СО2 в газово-жидких включениях.

Особую ценность термобарогеохимические методы представляют из-за их универсального характера: они одинаково эффективны как для металлических, так и для неметаллических полезных ископаемых. Эта универсальность обусловлена тем, что над всеми флюидными месторождениями образуются «ореолы пропаривания» (Ермаков, 1957). Как было установлено Н. П. Ермаковым, флюидные растворы, формирующие промышленные руды, подымаются выше этих рудных тел на 60—100 метров. И по этим «ореолам пропаривания» можно определять местоположение на глубине рудных тел и их промышленных параметров.

Особую ценность термобарогеохимические методы прогноза имеют для неметаллических полезных ископаемых, так как геохимические методы для них нередко мало информативны.

Специальные методы исследования (геолого-структурные, изотопные, рентгено-структурные и др.) применялись для решения задач прогнозирования конкретных полезных ископаемых.

Всего при создании и применении системы количественного прогнозирования использовано 20 методов исследования.

Среди использованных методов особо следует остановиться на термобарогеохимических методах исследования. Во-первых, они являются универсальными, применимыми как для металлических, так и для неметаллических полезных ископаемых. Во-вторых, применение этих методов для поисково-оценочных целей пока еще весьма ограниченное. Это объясняется, в первую очередь, несовершенством теоретической базы. Поэтому ниже специально рассмотрены разработанные автором теоретические основы применения термобарогеохимических методов для поисков и оценки рудных тел.

Разработка теоретических основ использования термобарогеохимических методов для поисков и оценки промышленных рудных тел

Разработанное Ермаковым Н. П. крупное направление в геологии — термобарогеохимия, дает важную информацию о флюидных процессах, приводящих к минерало- и рудообразованию. На основе разработанного Ермаковым Н. П. учения об «ореолах пропаривания» вокруг и выше рудных тел, были созданы предпосылки для использования термобарогеохимии в поисково-оценочных целях.

Самым оперативным поисковым методом является разработанный Ермаковым Н. П. метод декрепитации газово-жидких включений. Согласно методике Ермакова Н. П., общее число микровзрывов газово-жидких включений в минералах в интервале температур 100—600оС является показателем интенсивности рудного процесса. Однако, как показал опыт, общее число микровзрывов в интервале температур 100—600оС никак не коррелируется с рудным процессом. Именно поэтому использование общей суммы микровзрывов не дало ожидаемых практических результатов при поисках и оценке рудных тел.

Причиной этого, как было установлено автором, является использование существующей теории флюидного рудообразования, которая не дает возможностей для прогнозирования промышленного (и особенно — богатого) оруденения.

Многие важные закономерности природных флюидных процессов рудообразования не находят аргументированного объяснения в общепринятой теории, разработанной более 60-ти лет назад:

1) Проблема богатого оруденения (проблема «рудных столбов»). А эта проблема имеет и огромное прикладное значение.

2) Проблема обратимости минералообразования, то есть — формирование в одной горной породе нескольких генераций одного минерала.

3) Проблема скачкообразности рудообразования. Как было установлено Л. Н. Овчинниковым, рудообразование происходит только в определенных интервалах температур, разделенных «безрудными» интервалами температур.

4) Проблема крупных разломов в рудообразовании. Из существующей теории не ясно, почему в крупных региональных разломах, где происходила циркуляция огромных масс гидротермальных растворов, оруденение либо бедное, либо вовсе отсутствует.

5) Проблема кислотно-щелочной эволюции минералообразующих растворов в существующей теории не имеет объяснения.

6) Условия роста крупных кристаллов в природных условиях до сих пор достоверно не выяснены.

Указанные важные проблемы находят решение в новой теории флюидного рудообразования, разработанной на основе термобарогеохимических исследований 35-ти месторождений 17-ти полезных ископаемых в 10-ти рудных районах СССР. В комплекс исследований включались: 1) раздельное исследование бедных и богатых руд методами гомогенизации и декрепитации; 2) детальный газово-хроматографический анализ через каждые 40о нагрева проб в интервале температур 100—900оС; 3) детальное декрептометрическое картирование месторождений.

В результате этих комплексных исследований установлено, что, вне зависимости от генетического типа и вида полезного ископаемого (флогопит, мусковит, литий, цезий, графит, медь, никель, кварцевое сырье и др.) на всех изученных объектах рудообразование происходило однотипно, на фоне волнообразного изменения концентрации СО2 в остывающих постмагматических растворах — явление «углекислотной волны».

Поэтому ниже рассматривается разработанная автором новая теория флюидного рудообразования, которая впервые дала возможность для разработки эффективных термобарогеохимических методов поисков и оценки оруденения.

Теоретические основы применения термобарогеохимических методов поисков и оценки рудных тел

В результате комплексных термобарогеохимических исследований разработана новая теория флюидного минерало- и рудообразования (Ройзенман, 1975, 1997, 2004, 2008). При газово-хроматографическом анализе состава газово-жидких включений в минералах и рудах через каждые 40о нагрева проб в интервале температур 100—800оС было установлено, что концентрация СО2 в растворах, формирующих богатые руды, меняется волнообразно.

На рис.1 видно, что в остывающем рудообразующем растворе выделяются 2 максимума концентрации СО2 — при температурах 340о и 180о (до 12 моль/кг Н2О). Это явление названо «углекислотной волной» (Ройзенман, 1997, 2004). На рис. 1 видно, что пик концентрации СО2 в растворах, формирующих богатое оруденение, совпадает с пиком концентрации СО2 в экспериментальной (автоклавной) системе Н2О — СО2 — NaCI, являющейся моделью природного рудообразующего раствора. На этом основании сделан вывод, что углекислотная волна» и связанное с ней богатое оруденение происходят только в закрытых геологических ловушках. Это означает, что в открытых системах, из-за ухода из них газов (в том числе — СО2), «углекислотная волна» и связанное с ней богатое оруденение были невозможны.

Как установлено, именно волнообразное изменение концентрации СО2 в остывающем растворе регулирует процессы последовательного рудообразования:

• на стадии 1 (550 — 380о) происходило образование рассеянного, бедного оруденения;

• на стадии 2 (380 — 280о) — растворение бедных руд;

• на стадии 3 (280 — 220о) — происходило образование богатых, в том числе — крупнокристаллических руд;

• на стадии 4 (220 — 140о) — растворение низкотемпературных руд (ртути, урана и др.);

• на стадии 5 (140 — 100о) — образование богатых низкотемпературных руд.

Решение проблем флюидного рудообразования

Выявление «углекислотной волны» и её регулирующей роли в неоднократном растворении и кристаллизации минералов (в том числе — рудных) в ходе единого процесса снижения температуры постмагматического раствора позволяет по-новому решить указанные выше важнейшие проблемы флюидного рудообразования.

1) Образование «рудных столбов» происходило в закрытых рудно-флюидных системах, где существовали условия для возникновения «углекислотной волны», под воздействием которой происходило бедное оруденение (стадия 1), растворение рудного вещества (стадии 2, 4) и богатое оруденение (стадии 3, 5).

2) Обратимость минералообразования (формирование нескольких генераций минерала в одной породе) объясняется неоднократной кристаллизацией и перекристаллизацией минерала в ходе постмагматического процесса (стадии 1, 3, 5).

3) Скачкообразность минералообразования, то есть, кристаллизация минералов в определенном интервале температур и не фиксируемая в других интервалах, определяется кристаллизацией минералов (в том числе — рудных) на стадиях 1, 3, 5, разделенных «безрудными» стадиями 2 и 4.

4) Отсутствие богатых месторождений в крупных (региональных и других) разломах объясняется их открытостью. По этим разломам из флюидной системы уходят газы (в том числе — СО2) и, в связи с этим, отсутствуют условия для прохождения «углекислотной волны» и связанного с ней богатого оруденения.

5) Причина кислотно-щелочной эволюции постмагматических растворов заключается в том, что из-за сильного влияния СО2 на их кислотность (она повышается на 2 — 4 единицы рН), график «углекислотной волны» можно рассматривать как график кислотности раствора (см. фиг. 1). Тогда ранняя щелочная стадия Д. С. Коржинского соответствует существенно водной стадии 1 «углекислотной волны»; кислотная стадия — стадии 2 «углекислотной волны» с высокой концентрацией СО2 (до 12 моль/кг Н2О); поздняя щелочная стадия соотносится с 3-ей стадией «углекислотной волны», характеризующейся низкими концентрациями СО2. При этом «углекислотная волна» и связанная с ней кислотно-щелочная волна проявляются, как указано выше, только в закрытых геологических структурах.

6) Рост крупных кристаллов в природных условиях был возможен только в закрытых рудно-флюидных системах, где «углекислотная волна» определяла формирование сначала мелких кристаллов (стадия 1), их растворение (стадии 2, 4) и их перекристаллизацию, с образованием крупных кристаллов, при низких температурах (стадии 3, 5).

Использование декрептометрических исследований при поисках и промышленной оценке месторождений

При массовых декрептометрических исследованиях месторождений разных полезных ископаемых было установлено, что процесс богатого рудообразования отмечается температурами декрепитации газово-жидких включений при 100—300оС. Таким образом, интенсивность флюидных процессов в температурном интервале декрепитации 100—300о, в основном, определяет интенсивность рудообразования. Эта закономерность использована при прогнозной оценке месторождений. В частности, при декрептометрических поисках вместо предложенного Ермаковым Н. П. метода, основанного на сумме микровзрывов в интервале 100—600о, в наших исследованиях использован разработанный нами «декрептометрический поисковый коэффициент», представляющий отношение суммы микровзрывов включений в указанном «рудном» интервале температур декрепитации (100—300о) — к общей сумме взрывов включений в интервале температур 100—800о:

       Кд = С (100—300о): С (100—800о) х 100%,

где Кд — «декрептометрический поисковый коэффициент»,

С (100—300о) — сумма микровзрывов газово — жидких включений в интервале температур 100—300о,

С (100—800о) — сумма микровзрывов газово-жидких включений в интервале температур 100—800о.

Как показано ниже, использование указанной закономерности позволило резко (примерно в 10 раз) увеличить эффективность термобарогеохимических методов при поисках и оценке (в том числе — на глубине) промышленных месторождений.

Принципы количественного локального прогноза оруденения

На основании проведенных работ сформулированы следующие принципы количественного локального прогноза оруденения (Ройзенман, 1988, 2004).

— Основным принципом прогноза оруденения является принцип аналогии, выражающийся в том, что закономерности формирования и размещения промышленных рудных тел признаются аналогичными для месторождений одного промышленно-генетического типа.

— Локальное прогнозирование оруденение есть прогнозирование количественное. Это означает, что в результате прогноза должны быть количественно оценены следующие основные параметры оруденения: а) положение в пространстве промышленных рудных тел; б) размеры рудных тел; в) содержание полезного ископаемого; г) запасы полезного ископаемого в рудном теле; д) качество минерального сырья. Кроме того, количественно должна быть оценена достоверность прогноза, выраженная через вероятность обнаружения рудного тела на данном участке.

— Принцип аналогии оруденения обеспечивается разработкой поисково-оценочных критериев на эталонном участке, где устанавливаются количественные связи между геологическими, геофизическими, минералого-геохимическими, термобарогеохимическими и другими критериями, с одной стороны, и указанными выше промышленными параметрами (размерами, запасами и др.) — с другой стороны.