Особенности геологического строения Белоусовского колчеданно-полиметаллического месторождения (Восточный Казахстан) по результатам трехмерного компьютерного моделирования

Глава 3. Геологическое строение Белоусовского месторождения.

Белоусовское месторождение расположено на юго-востоке Березовско-Белоусовского рудного поля в области сопряжения северо-восточного крыла Иртышского антиклинория и Иртышской зоны смятия и приурочено к сложной складчатой структуре, ограниченной с ceвepo-востока Главным, а с юго-запада Краевым Иртышским разломами, являющимися ветвями Иртышского глубинного шва подкорового заложения.

Геология месторождения излагается нами по двум основным источникам - по диссертационной работе В.А. Лычакова [1981] и монографии В.В. Попова, Н.И. Стучевского и Ю.И. Демина [1995].

Некоторые девонские толщи и свиты Белоусовско-Березовского рудного поля до сих пор остаются фаунистически "немыми". Их условный возраст определяется путем сравнения литологического состава с аналогичными горными породами, развитыми в соседних районах Рудноалтайской структурно-формационной зоны.

Рудные тела месторождения залегают в рассланцованных туфогенно-осадочных девонских отложениях, которые пронизаны субвулканическими телами риолитового и реже базитового состава, рассечены дайками и малыми телами плагиогранит-порфиров, порфировых риолитов и порфиритов. Наиболее древними образованиями являются породы орловской свиты эмского возраста. Это - однообразные зеленые сланцы, развитые по песчано-глинистым и глинисто-известковистым отложениям. Границы этих толщ с породами рудного поля тектонические. Низы стратиграфического разреза на рудном поле сложены живет-франскими вулканогенно-осадочными отложениями иртышской свиты, которая перекрывается фаменскими отложениями терригенной шипулинской свиты в юго-западной части месторождения и вулканогенной пихтовской свиты в северо-восточной части. В Осевой подзоне в франское время накапливаются известковисто-глинистые и песчанистые отложения нижних горизонтов белоусовской свиты (синхронно с накоплением верхних горизонтов вулканогенных пород иртышской свиты в Северо-Восточной подзоне), в фаменское время и до конца верхнего девона происходит отложение известковисто-глинистых алевролитов и песчаников верхнебелоусовской подсвиты в пределах как Осевой, так и частично Северо-Восточной подзон.

На отложениях пихтовской свиты трансгрессивно залегают известковистые и песчанистые отложения бухтарминской свиты, которые перекрываются угленосными континентальными образованиями малоульбинской свиты.

Интрузивные породы представлены дайками и небольшими телами плагиогранит-порфиров, гранодиорит-порфиров, диоритовых и диабазовых порфиритов. Дайки прорывают все образования девона, развитые на месторождении и в его ближайших ок-рестностях, а также поверхность надвига орловской свиты на средне-верхнедевонские толщи ядра антиформной структуры. Одни геологи относят дайки к позднепалеозойскому комплексу малых интрузий, другие считают их возраст позднедевонским-раннекаменноугольным.

Околорудные измененные породы на месторождении представлены кварц-серицитовыми и серицит-хлоритовыми сланцами и микрокварцитами, с пиритом и карбонатом. В висячих боках рудных тел преобладают кварц-карбонатные (анкерит) и кварц-серицит-карбонатные метасоматиты, а в лежачих боках развита хлоритизация, сопровождаемая образованием серицита, карбоната (анкерит-магнезит) и талька. Гидротер-мально-метасоматической переработке подверглись различные породы, включая дайки и субвулканические тела. Внутреннее строение зон метасоматитов сложное с частыми выклиниваниями и взаимопереходами одних сланцев в другие.

По геофизическим данным Иртышская зона смятия прослежена на глубину более 100 км, как крутопадающая структура. Общее простирание зоны 285-320^o, ширина 10-50 км. Зона смятия образовалась в связи с длительной тектонической жизнью Иртышского глубинного шва подкорового заложения, главными дизьюнктивами которого являются Иртышский и Калба-Нарымский разломы. Общая структура Иртышской зоны смятия представляет собой ступенчатый асимметричный линейный горст-антиклинорий в Осевой подзоне с различно построенными Северо-Восточной и Юго-Западной подзонами.

В структурном плане месторождение приурочено к клиновидному тектоническому блоку северо-западного простирания (около 310^o), длиной 6 км, ограниченному с юго-запада Глубочанским надвигом, а с северо-востока - Писаревско-Белоусовским разломом. На юго-востоке и северо-западе ограничивающие блок разрывы сходятся, очерчивая его выклинивание по простиранию, на глубинах более 2 км они соединяются, вырезая Белоусовский блок из общего каркаса структур. Падение блока в целом северо-восточное от 20^o до 70^o с отклонением на северо-западе до крутого юго-эападного.

Обобщенно Белоусовский блок - это запрокинутая на юго-запад антиформная, дисгармоничная, складкообразная структура. Ее ядро образовано несколькими пластинами пород шипулинской и иртышской свит, а крылья и свод сложены высокопластичной мелкоскладчатой толщей зеленосланцевых пород более древней орловской свиты. Простирание оси антиформной складки северо-западное 315-325^o. Шарнир антиформной структуры сначала полого (под углом около 20^o) погружается по простиранию в северо-западном направлении, а затем после 4 км почти с тем же темпом воздымается. Такую же ундуляцию испытывают шарниры мелких складок, линейная ориентировка динамосланцев, плоскости пологих надвигов и срывов, а также дайки и рудные залежи.

Белоусовское месторождение представляет собой ансамбль расположенных на разных стратиграфических и структурных уровнях протяженных, пологоундулирующих, маломощных, лентовидных рудных залежей, параллельно простирающихся в северо-западном направлении. Среднее отношение их мощности к ширине и длине - 1:30:800. На месторождении известны 10 крупных залежей и многочисленные зоны прожилково-вкрапленной сульфидной минерализации, которые группируются в две рудные ветви: -Белоусовскую (залежи 1,2,3,7,9,10) и Глубочанскую (залежи 4,5,6,8). В общем случае залежи месторождения имеют форму узких, сравнительно маломощных лентообразных тел, осложненных многочисленными раздувами, пережимами и ответвлениями.

Для краткости в автореферате в качестве примера охарактеризована только одна залежь N5. В диссертации рассмотрены все 10 залежей и зона "Прогресс".

Залежь 5: наиболее крупная и богатая залежь на месторождении - представляет собой единое линзовидное в поперечном разрезе тело. Она прослежена на 5300 м. Ширина залежи составляет 100-200 м, средняя мощность залежи около 9 м, в местах раздувов мощность доходит до 14 м. Падение залежи северо-восточное - на юго-восточном фланге месторождения под углами 10-20^o и крутое - на северо-западном. Простирание залежи северо-восточное 320-325^o. По склонению залежь ундулирует. Для нее характерны пережимы, раздувы мощности, ответвления по падению и восстанию в лежачем и висячем боках. Руды в основном полиметаллические сплошные и богатые вкрапленные. Залежь характеризуется наличием высококачественных массивных и полосчатых колчеданно-полиметаллических руд. Среднее содержание Cu в рудах составляет 2,6%, Pb - 2,4%, Zn - 9,2%. В висячем боку залежи преобладают медные и медно-цинковые руды, в средней части полиметаллические, а в лежачем боку - полиметаллические, обогащенные Pb. В 5-й залежи заключено до 70% всех запасов металлов месторождения.

Руды всего месторождения по составу колчеданно-полиметаллические со средними отношениями Pb к Zn и Cu, равными 1:3,7:0,86. Они подразделяются на следующие типы [Вейц, 1959]: барит-полиметаллические (барит-халькопирит-сфалерит-галенитовые) с отношением Zn:Pb = 2,5:7, медно-цинковые (пирит-халькопирит-сфалеритовые) с отношением Cu:Zn = 0,4:2,5 и медноколчеданиые (пирит-халькопиритовые) с отношением Cu:Zn > 2,5. Колчеданные барит-полиметаллические руды на месторождении резко преобладают. Так, залежи 6 и 7 полностью, а залежи 3, 5 и 9 в большей своей части сложены рудами этого типа. Медно-цинковые и медно-колчеданные руды слагали значительную часть залежей 1 и 2, а в залежи 4 на их долю приходилось до 40% объема рудной массы.

Наибольшим распространением на месторождении пользуются свинцово-медно-цинковые руды, медно-цинковые руды преобладают в залежи 5 и 2. Медные и существенно цинковые прожилково-вкрапленные руды обычны для участков выклинивания рудных залежей. Все указанные типы руд часто пространственно совмещены, что не позволяло осуществлять их селективную добычу. В целом для месторождения характерно преимущественное развитие колчеданно-полиметаллических и барит-полиметаллических руд, составляющих около 70% общих запасов. В среднем они содержат 1,5% меди, 2,3% свинца, 7,5% цинка, в барит-полиметаллических рудах присутствует до 20% барита. Доля колчеданных медно-цинковых руд в общих запасах не превышает 20%, а медно-колчеданных - 10%. В обобщенном виде руды месторождения можно отнести к барит--колчеданно-полиметаллическому типу.

По структурно-текстурным особенностям выделяются сплошные, полосчатые (слоистые?) и массивные (более 60% сульфидов и барита), прожилковые и прожилково-вкрапленные руды. Количественные соотношения сплошных и прожилково-вкрапленных руд в различных залежах неодинаковы. Сплошные руды имеют резкие границы.

Минеральный состав руд: пирит, барит (суммарное их количество иногда достигает 30-70% от общей массы руд), халькопирит, сфалерит, галенит, реже блеклая руда, халькозин, пирротин, арсенопирит. Редкие минералы - бурнонит, буланжерит, марказит, молибденит, гессит и другие.

Руды Белоусовекого месторождения, особенно массивного сложения, характеризуются тонко- и мелкозернистым строением. Размер зерен основных рудных минералов колеблется от 0,5 до 0,01 мм. Выделение рудных минералов в процессе рудообразования в большинстве случаев было сближено во времени.

Судя по данным, полученным сторонниками различных представлений о генезисе месторождения, на Белоусовеком месторождении можно выделить следующие генетические типы руд (от более ранних к более поздним):

1. Вулканогенно-осадочный сингенетический тип оруденения. Доминирует серноколчеданная минерализация с примесью сфалерита. Этот тип оруденения представлен реликтами тонкослоистых, насыщенных сингенетичным пиритом пород и гематитовой минерализацией. Ритмичность выражена чередованием различных по составу полос сульфидов и тонких кварц-серицитовых прослоев. Мощность отдельных ритмов колеблется от 0,7 до 10 мм и более.

2. Гидротермально-метасоматический тип оруденения в основном представлен серноколчеданной и барит-серноколчеданной минерализацией. Оруденение проявлено в секущих или в субсогласных тектонических зонах и сопровождается пирит-кварц-серицитовыми и пирит-хлорит-серицитовыми метасоматитами.

3. Более поздние метасоматические и инъекционные руды имеют медно-колчеданный, колчеданно-полиметаллический и барит-полиметаллический составы. Среди них выделяются вкрапленно-прожилковые, сплошные массивные и сплошные полосчатые руды.

В сплошных рудах Белоусовского месторождения встречаются реликты и ксенолиты практически всех типов вмещающих пород: от зеленокаменных сланцев аллохтона до серицит-кварцевых сланцев с пиритом и околорудных хлоритолитов. Наблюдались также обломки субвулканических разностей даек и сланцев тектонитов, ксенолиты кремнистых сланцев с седиментным пиритом и обломки уже смятых в микроскладки вмещающих пород.

Температура гомогенизации газово-жидких включений в кварцах руд составляет 500-600^oС и более. Руды этого типа в целом не несут следов метаморфизма, не считая небольших зон локального динамометаморфизма у контактов. Зерна сульфидов в них не деформированы. Согласно В. И. Старостину и В. А. Лычакову [1984, 1990] они в основном относятся к "метаморфическим" рудам, характеризующимся "интрузивными" контактами и почти идеальной изотропностью.

Геохимическая зональность по мощности рудных залежей Белоусовского месторождения изучалась многими геологами [Иванкин, 1957; Гармаш и др., 1970; Лапухов и др., 1986; Попов и др., 1995], но, сделанные ими заключения, плохо согласовывались друг с другом, что нашло отражение в выводной фразе В.В. Попова с коллегами [1995]: "зональность ... выражена нечетко".