Разработка методики стохастического анализа комплекса геолого-геофизических данных для решения прогнозных задач на золото (на примере Енисейского кряжа)

Раздел 3. Моделирование глубинного строения земной коры Енисейского кряжа.

Енисейский кряж в обозримой перспективе останется одним из основных золотодобывающих регионов, поскольку здесь сосредоточен большой ресурсный потенциал и действующие золотодобывающие мощности. Здесь же сейчас сосредоточены основные объемы геологоразведочных работ на золото, проводимые как за бюджетные средства, так и за средства недропользователей. Решить задачу выделения новых перспективных участков для Енисейского кряжа можно только путем изучения глубинного строения региона и рудоконтролирующих структур. Современное представление о геологическом строении региона основывается на работах Кириченко Г.И., Лесгафа А.В., Кузнецова Ю.А, Мусатова Д.И, Семихатова М.А., Суркова В.С., Хаина В.Е., Волобуева М.И., Вотаха О.А., Петрова В.Г., Херсаковой Т.Н., Константинова М.М., Черкасова С.В., Сафонова Ю.Г а также Верниковской А.Е., Верниковского В.А., Даценко В.М., Сальникова Е.Б., Ясенева А.М., Ковач В.П., Котова А.Б., Травина А.В. и многих других авторов. Однако вопрос об истории формирования геологических структур Енисейского Кряжа до сих пор остается дискуссионным.

Существует несколько точек зрения на внутреннее строение Енисейского кряжа. Первая модель сформировалась в период господства геосинклинальной модели развития региона. Согласно этим представлениям в структуре Енисейского кряжа выделятся Центральное и Приенисейское поднятие, а также Восточный, Ангаро-Тисский и Енисейский прогибы (Херсакова, 1999). Поднятия отделяются от прогибов крупными долгоживущими, с рифея, разломами. На поднятиях обнажается архейский (?) фундамент, перекрытый нижнепротерозойским протоплатформенным чехлом, а также комплексом отложений нижнего - среднего рифея. В результате исследований конца ХХ века была предложена новая альтернативная модель строения Енисейского кряжа, сочетающая в себе как черты фиксистской, так и мобилисткой моделей (Херсакова, 1999; Верниковский, 2003, 2007). Было высказано предположение, что Енисейский кряж имеет покровно-складчатое строение. Покровообразование на территории кряжа происходило, как минимум, дважды: первый этап связан с коллизионными процессами гренвильской эпохи (1000 млн. лет) во время формирования суперконтинента Родиния. На втором этапе (900 - 850 млн.лет) произошла коллизия рифейской островной дуги и позднерифейской Палеосибири (Верниковский В.А., 2003). Этот процесс завершился внедрением гранитов татарско-аяхтинского комплекса (850±50 млн. лет), и формированием покровно-складчатой структуры Енисейского Кряжа (Херсакова, 1999).

Для проверки существующих гипотез глубинного строения Енисейского кряжа и уточнения представлений о природе формирования зон с повышенной золоторудной минерализацией были привлечены данные электромагнитных исследований методом магнитотеллурического зондирования вдоль профиля <Батолит>; данные ГСЗ вдоль профилей <Батолит> и <Шпат>; гравиметрические данные Δg материалы аэромагнитных съемок ΔT. На первом этапе изучения глубинного строения территории, опираясь на геолого-геофизические данные, были построены двухмерные плотностное модели глубинного строения Енисейского кряжа в программе GM-SYS (GeoSoft) вдоль геотраверсов <Батолит> и <Шпат> (рис. 6).

Рис. 6 Плотностные модели глубинного строения Енисейского кряжа вдоль опорных профилей. а) вдоль геотраверса <Батолит>; б) вдоль геотраверса <Шпат>.

В процессе моделирования было рассмотрено множество моделей, отражающих различные точки зрения на строение изучаемого региона. Однако наилучшая точность подбора плотностных моделей менее ±0.8 мГал была получена в предположении покровно-складчатого строения региона. Особое внимание уделялось моделированию интрузивных образований (на глубинах до 5 км), в частности гранитных комплексов татарско-аяхтинского и глушихинского возраста, как возможных рудоконтролирующих структур золоторудных месторождений.

Трехмерное плотностное моделирование проводилось в программе 3Dgeomodeller (BRGM, Франция). Отличительной особенностью программы является геологический принцип моделирования, который основан на построении поверхностей различных геологических слоев с использованием точек наблюдений на местности и данных об элементах залегания. Для моделирования в качестве исходных данных использовались цифровые геологические карты масштаба 1:200000 и 1:1000000, что существенно ускорило процесс создания трехмерных моделей. Геологические слои модели располагаются в строгом соответствии с их возрастом от самых древних до молодых. Всего выделено 17 геологических слоев, начиная от мантии до осадочных пород.

В соответствии с типом пород, слагающих слои, задавалось значение плотности, которое варьировало от 2,05 до 3,25 г\см³. Отметим, что плотности σ для глубинных слоев определялись на основе корреляционных зависимостей σ от значений скоростей V соответствующих блоков сейсмических разрезов. Отдельно моделировались разрывные нарушения, путем трассирования их на поверхности. Для трехмерного моделирования использовались результаты плотностного моделирования вдоль опорных профилей <Батолит> и <Шпат>. Для получения более достоверной модели дополнительно проводилось плотностное моделирование вдоль серии из восьми профилей, параллельных профилю <Батолит> и расположенных на расстоянии 40 км друг от друга. В результате трехмерного плотностного моделирования была создана модель глубинного строения Енисейского кряжа и сопредельных территорий (рис. 7).

Рис. 7 Фрагмент 3D плотностной модели глубинного строения Енисейского кряжа.

Проведя параметризацию по плотности и конфигурации слоев (размер ячеек) путем решения прямой задачи для территории Енисейского кряжа и сопредельных территорий было получено аномальное поле силы тяжести, отображенное на рисунке рис. 8. Вместе с тем были рассчитаны и другие модели строения Енисейского кряжа, отвечающие различным геологическим гипотезам (Стерлигов Б.В., 2008). Однако наилучшую сходимость с наблюденным полем (±6мГал) показала плотностная модель, отвечающая покровно-складчатого строения. Для центральной части Енисейского кряжа удалось существенно уточнить глубинное строение гранитоидов татарско-аяхтинского и глушихинского возраста. Первые из них имеют преимущественно субвертикальное залегание, однако глушихинские граниты имеют сложное внутреннее строение, и лишь малая часть из них видна на поверхности.

Рис. 8 Аномальное поле силы тяжести а) рассчитанное для трехмерной плотностной модели и наблюденное (в редукции Буге, плотность промежуточного слоя σ = 2.67 г/см)3.

Полученная физико-геологическая трехмерная модель Енисейского кряжа не противоречит исходным геолого-геофизическим данным, отображает сложное строение региона и вписывается в концепцию развития Енисейского кряжа как коллизионной структуры. Результаты, полученные в процессе интерпретации геофизических данных использовались в дальнейшем при построении прогнозных карт на золото.