Металлогения олова Востока России.

Актуальность исследований. К числу наиболее важных проблем, исследуемых и решаемых геологической наукой, относится проблема происхождения и развития геологических систем разных иерархических уровней, частным случаем которых являются магматогенно-рудные системы. Особенности формирования магматогенно-рудных систем, условия локализации различных их элементов и специфика строения подчиняются определенным закономерностям, расшифровка которых способствует как выявлению новых месторождений полезных ископаемых, так и дальнейшему развитию теории рудообразования в целом. Исходя из этого, работа направлена на теоретическое обобщение особенностей строения, закономерностей размещения и условий образования оловоносных магматогенно-рудных систем Востока России - одного из крупнейших оловоносных регионов мира. За длительную историю изучения металлогении олова этой территории, многими исследователями выполнен большой комплекс работ по рассматриваемой проблеме. Эти работы опирались, главным образом, на постулаты геосинклинальной концепции и не учитывали соотношения между палеогеодинамикой и металлогенией олова. Лишь в последнее время появились единичные публикации, рассматривающие оловоносность региона с позиций тектоники плит. Однако эти публикации еще не в полной мере учитывают результаты выполненных ранее исследований и полученные в этой связи новые данные по мезозойской и кайнозойской геодинамике Востока России (Богданов, Тильман, 1992; Зоненшайн и др., 1990; Натальин, 1991; Парфенов, 1995; Ханчук, 2000_1,2; Ханчук и др., 1997; Ханчук, Иванов, 1999_1,2; Томсон, 1999; Тектоника , 2001; Nokleberg et al., 2001; Khanchuk, 2001 и др.) и ее связи с металлогенией олова (Родионов, 1998, 1999; Rodionov, 2000).

Таким образом, задачи выделения и характеристики геодинамических обстановок, определяющих закономерности размещения и условия формирования оловянного оруденения Востока России, а также выявление особенностей развития рудовмещающих структур на разнотипных месторождениях олова остаются актуальными. Сохраняют свою актуальность также вопросы определения границ оловорудных районов и узлов, решение которых возможно лишь на основе применения методов и принципов системного анализа. Важным является выявление специфики петрогеохимической эволюции оловоносных гранитоидов, обусловливающей формирование рудных концентраций олова, а также вопросы изучения зональности минерализации, особенно тех ее параметров, которые позволяют прогнозировать оруденение.

Несмотря на сложившуюся к настоящему времени не очень благоприятную конъюнктуру олова на мировом рынке, этот металл продолжает быть востребованным промышленностью, а сферы его применения расширяются. Кроме того, изучение особенностей строения и условий формирования магматогенного оруденения на примере месторождений олова способствует дальнейшему развитию теории рудообразования.

Вышесказанным определяется актуальность настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в изучении закономерностей размещения, условий формирования и особенностей строения разноранговых оловоносных магматогенно-рудных систем в пределах восточной окраины России. В связи с этим были поставлены следующие задачи, решаемые в работе:

Методика исследований. Разноплановость поставленных задач предопределила необходимость применения комплекса методов исследований. В методическом отношении работы включали структурное, минералого-геохимическое и изотопно-геохимическое изучение оловорудных объектов различных рудных районов Востока России, рудоносных гранитоидов и форм связи с ними разнотипных месторождений олова; изучение геодинамических обстановок формирования и локальных структур локализации оловянного оруденения; формационный анализ оловорудных месторождений и оловоносных гранитоидов; исследование зональности минерализации на оловоносных объектах разных иерархических уровней. Исследования сопровождались большим объемом работ по составлению прогнозно-металлогенических, структурно-формационных и иных карт различного масштаба, схем, планов, разрезов и блок-диаграмм, структурных диаграмм, обобщениями по минералого-геохимическому и изотопно-геохимическому изучению интрузивных пород и руд.

Общим инструментом исследований явился системный анализ, в соответствии с положениями которого оловоносные магматогенно-рудные системы (ОМРС) исследовались на разных иерархических уровнях в соответствии с уровнями организации соответствующих металлогенических таксонов.

Металлогеническое районирование оловоносных территорий опиралось на классические методы, разработанные отечественной школой металлогенического анализа, и заключалось в составлении прогнозно-металлогенических карт оловоносности мелкого и среднего масштабов для отдельных территорий Востока России и региона в целом. Для выявления связи между геодинамической эволюцией региона и металлогенией олова составлялись карты двух видов: на формационной и на геодинамической основах.

С целью анализа особенностей эволюции ОМРС и уточнения источников вещества, в процессе выполнения маршрутных работ на конкретных объектах отбирались пробы из разновозрастных фаз системы (ранние, промежуточные и заключительные магматические фазы, ассоциирующие рудно-метасоматические образования) с последующим выполнением серии анализов (химических, спектральных, изотопных, термобарогеохимических, физико-механических и др.) в лабораторных условиях и соответствующей обработкой результатов анализов с построением необходимых графиков и диаграмм.

В процессе изучения структурных условий локализации оловянного оруденения производилась документация горных выработок и естественных обнажений, сопровождавшаяся систематическими замерами ориентировки различных элементов структуры рудных объектов (трещиноватость и слоистость пород, разновозрастные минерализованные трещины, контакты магматических тел и т.д.), статистическая обработка которых производилась классическими методами структурного анализа.

С целью изучения зональности рудных районов и областей составлялись схемы интенсивности и экстенсивности минерализации в пределах соответствующих площадей методом "скользящего окна". Исследование зональности месторождений и рудных тел осуществлялось путем документации горных выработок и оконтуривания на планах, разрезах и вертикальных проекциях участков распространения разновозрастных минеральных ассоциаций и отдельных свойств руд и минералов.

Прогнозная оценка рудоносных площадей и объектов осуществлялась с использованием метода ранговых рядов месторождений, рейтинговых оценок различных типов месторождений, метода аналогии, результатов изучения зональности, прямых поисковых признаков и разведочных данных. Разработана оригинальная человеко-машинная экспертная система прогнозирования месторождений олова.

Автор в своей работе опирался также на многочисленные опубликованные и фондовые материалы производственных и научно-исследовательских геологических организаций и использовал изданные геологические и специализированные карты по территории Востока России и сопредельных территорий.

Личный вклад соискателя в разработку избранных проблем. Фактическую основу работы составили результаты более чем 30-летнего изучения различных аспектов металлогении олова Востока России, осуществленного в процессе выполнения следующих комплексных исследований: 1). Изучение специфики оловоносного магматизма, особенностей состава руд, зональности минерализации, структур локализации и общих закономерностей размещения оловянного оруденения в пределах рудных районов, рудных полей, месторождений и рудных тел с составлением среднемасштабных, крупномасштабных и детальных карт и схем (масштаб 1:200000 - 1:10000 и крупнее) и выполнением серии различных аналитических работ, оценка перспектив конкретных объектов и передача рекомендаций производственным организациям (работы выполнялись в рамках тематики АН СССР, РАН, МГ СССР и МПР РФ в различных оловорудных районах юга Дальнего Востока и Северо-Востока России). 2). Изучение региональных закономерностей размещения оловянного оруденения Востока России с составлением мелкомасштабных карт и схем прогнозно-металлогенического содержания (масштаб 1:500000 - 1:1500000) и передача рекомендаций производственным организациям (работы выполнялись в рамках тематики РАН и МГ СССР по территориям Приморского и Хабаровского краев, Амурской, Еврейской и Магаданской областей, Чукотского округа). 3). Изучение металлогенических особенностей Северо-Востока Азии с составлением обзорных, регистрационных и металлогенических карт (масштаб 1:5000000 - 1:10000000 и мельче) с соответствующими объяснительными записками (работы в рамках международных проектов "Mineral Resources, Metallogenesis, and Tectonics of North-East Asia" и " Tin and Tungsten Deposits of the World", выполнявшихся по инициативе и при участии Институтов РАН).

Научная новизна работы. Исследованиями автора разработана общая металлогеническая модель формирования оловянного оруденения на основе сочетания современных тектонических представлений и принципов системного анализа с классическими методами металлогенического и структурного анализов. Выявлены и проанализированы наиболее существенные факторы рудообразования, значение которых варьирует в зависимости от иерархического уровня организации оловоносной магматогенно-рудной системы.

Установлена закономерная связь между геодинамической эволюцией региона и металлогенией олова. Благоприятными для формирования в регионе оловоносных магматических поясов и сопутствующего оловянного оруденения были четыре типа геодинамических обстановок: коллизионная, активной континентальной окраины андийского и калифорнийского типов, внутриплитного континентального рифтогенеза. Относительная роль их в процессах зарождения и развития оловоносных магматогенно-рудных систем менялась во времени и пространстве.

Для всей территории Востока России выполнена типизация очаговых магмо-тектонических ареалов, с которыми пространственно и генетически связаны оловорудные районы и поля. Показано, что определенные сочетания типов ОМРС IV (оловорудные районы) и V (оловорудные поля) иерархических уровней позволяет выделять прогнозные площади, наиболее благоприятные для выявления крупных скоплений оловорудного вещества.

Обосновывается вывод о том, что разнотипные оловоносные гранитоидные комплексы имеют идентичный мантийно-коровый источник и характеризуются общей направленностью процессов петрохимической эволюции, а наблюдаемые на современном эрозионном срезе различия их петрогеохимических характеристик обусловлены спецификой тектонической позиции и разными глубинными уровнями кристаллизации заключительных фаз.

Показано, что магматогенно-рудные системы, включающие гранодиорит-гранитные комплексы и ассоциирующие с ними олово-редкометальные месторождения (касситерит-кварцевые, грейзеновые и пегматитовые), локализуются преимущественно во внутренних частях оловоносных областей и приурочены к окраинам кратонных террейнов или к тектонически стабилизированным блокам, включенным в деформированные комплексы аккреционных призм. Формирование таких систем происходило в относительно спокойной тектонической обстановке. Развитие минерализованных структур связано с подновлением ранее существовавших соскладчатых трещин вмещающих пород и (или) контракционных трещин ассоциирующих интрузивов. В противоположность этому, заключительные фазы магматогенно-рудных систем, включающих диорит-гранодиоритовые оловоносные комплексы и ассоциирующие с ними олово-полиметальные месторождения (касситерит-силикатные, касситерит-сульфидные и олово-порфировые), локализуются в тектонически активных участках в периферических частях оловоносных областей. Жильные рудные тела распространяются на значительное расстояние от оловоносных интрузивных тел и приурочены к структурам, не связанным с соскладчатыми деформациями, но тектонически хорошо проработанным под воздействием автономных деформирующих напряжений.

Обосновано выделение нового, нетрадиционного для Востока России типа оловорудных объектов - олово-порфировых месторождений.

Для оловорудных месторождений установлены явления ритмической зональности жильных рудных тел, параметры которой позволяют прогнозировать вертикальный размах оруденения.

Разработана оригинальная экспертная система прогнозирования оловянного оруденения.

Практическая значимость работы. Результаты исследований автора, имеющие практическое значение, своевременно доводились до сведения заинтересованных производственных организаций и внедрялись в практику работ. Внедренные рекомендации автора заключаются в следующем:

По рекомендации автора выполнены поисково-оценочные и разведочные работы на месторождениях Тигриное и Забытое (Арминский район) в Приморском крае (Протокол НТС Таежной экспедиции ППГО от 01.10.79г.; Акт о завершении внедрения рекомендации N1-84; Письмо ППГО N0110-52-39 от 27.01.84г.; Акт о завершении внедрения рекомендации N11-85 от 27.11.85г.)

Приняты к внедрению рекомендации, в составлении которых принимал участие автор, по направлению поисковых работ в Кавалеровском рудном районе (Карта внедрения рекомендации от 01.12.86г.; Протокол заседания НТС Дальнегорской экспедиции ППГО от 11.12.86г.; Протокол заседания НТС ППГО от 17.12.86г.)

Результаты исследований оруденения порфирового типа были приняты к внедрению в ПГО "Севвостгеология" (письмо СВПГО N23-42/3599 от 15.05.87г.), ПГО "Дальгеология" (Протокол НТС ДВПГО N27 от 20.03.87 г.) и ПГО "Приморгеология" (протокол НТС ППГО от 07.01.87 г.).

Работы автора по созданию экспертной прогнозирующей системы и внедрению ее в прогнозно-металлогеническое изучение оловоносных районов Востока СССР приняты заказчиком с положительной оценкой (Акт сдачи-приемки НТП ОКНТП Госкомгеологии РСФСР от 01.12.91г.; Акт сдачи-приемки НТП ОНТП МГ СССР от 24.12.90г.).

Апробация работы. Основные положения и промежуточные результаты исследований по проблеме, рассмотренной в диссертации, докладывались или были представлены на более чем 20 Всесоюзных, Всероссийских и международных конференциях, совещаниях и симпозиумах, главные из которых перечислены ниже: Геодинамика и полезные ископаемые (Москва, 1976); Комплексирование геохимических методов при поиске и разведке месторождений (Москва, 1977); Основные параметры природных процессов эндогенного рудообразования (Новосибирск, 1977); Генетические модели эндогенных рудных формаций (Новосибирск, 1981); Минеральные кларки и природа их устойчивости (Душанбе, 1986); Многофакторные модели рудных месторождений (Тбилиси, 1988); Научные принципы прогнозирования эндогенного оруденения в восточно-азиатских вулканических поясах СССР (Хабаровск, 1988); Тектоника, энергетические и минеральные ресурсы северо-запада Пацифики (Хабаровск, 1989); VIII Всесоюзный палеовулканологический симпозиум (Хабаровск, 1989); Металлогения и рудные формации зоны перехода континент-океан (Магадан, 1988, 1990); II Всероссийское металлогеническое совещание (Иркутск, 1998); The Annual Meeting of the Geological Society of Japan (Tokyo, 1998, 1999); Геология и тектоника платформ и орогенных областей Северо-Востока Азии (Якутск, 1999); 31^st International Geological Congress (Rio-de-Janeiro, 2000); Mineral Resources and Tectonics of Northeast Asia (Tsukuba, 2000); Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века (Санкт-Петербург, 2000); XXXIV Тектоническое совещание (Москва, 2001); Mineral Deposits at the Beginning of the 21^st Century (Krakow, 2001); Annual Meeting of Japanese Association of Petrology, Mineralogy, and Economic Geology (Tokyo, 2001); Тектоника и металлогения Центральной и Северо-Восточной Азии (Новосибирск, 2002); 11^th Quadrennial IAGOD Symposium and Geocongress (Windhoek, 2002).

Публикации. Фактический материал, выводы и основные научные положения диссертации опубликованы в 76 научных работах, в том числе в 2 монографиях (в соавторстве), в одном обзоре ВИЭМС, в материалах 26 Всесоюзных, Всероссийских, Международных совещаний и конференций, в 8 статьях в центральных журналах, в серии статей в периферийных журналах, в материалах региональных совещаний и конференций и в тематических сборниках ВИМСа, ДВИМСа, ДВНЦ и др., а также вошли в научно-производственные отчеты ИГЕМ, ДВИМС и ИТиГ, ответственным исполнителем или соавтором которых является соискатель (25 отчетов).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения. Материал изложен на 438 страницах машинописного текста и сопровождается 143 рисунками и 37 таблицами. Список литературы включает 607 наименования.

Исследования по теме диссертации начаты в Дальневосточном институте минерального сырья МГ СССР под руководством члена-корреспондента РАН Кулиша Е.А., академиков РАЕН Ручкина Г.В. и Бакулина Ю.И. и завершены в лаборатории тектоники Института тектоники и геофизики ДВО РАН им. Ю.А.Косыгина под руководством академика РАЕН, доктора геолого-минералогических наук, профессора Романовского Н.П. Неоценимая поддержка в процессе выполнения работы оказана автору членом-корреспондентом РАН, заместителем председателя ДВО РАН, директором ДВГИ Ханчуком А.И. Формированию научных взглядов автора и успешному выполнению работы способствовали совместные исследования и научные контакты с сотрудниками ИГЕМ РАН Н.С.Бортниковым, В.Н.Дубровским, И.Н.Кигаем, Е.П.Малиновским, В.И.Казанским, И.Н.Томсоном, В.С.Кравцовым, И.К.Волчанской, М.А.Фаворской, Р.М.Константиновым, М.Г.Руб, сотрудниками ВИМС Н.П.Митрофановым, А.Б.Павловским, профессором МГУ Ереминым Н.И., сотрудниками ДВГИ ДВО РАН Коростелевым П.Г., Кокориным А.М., Гоневчук В.Г. и Г.А., Семеняк Б.И., сотрудниками ДВИМС Огняновым Н.В., Суховым В.И., сотрудниками ИТиГ ДВО РАН Малышевым Ю.Ф., Черкасовым Р.Ф., Попеко Л.И. и многими другими, кого автор не смог указать в этом списке, но без чьих консультаций, помощи и поддержки, также, как и без неоценимого вклада специалистов-аналитиков и технических специалистов, написание диссертационной работы было бы невозможным. Всем им автор выражает искреннюю признательность и благодарность.