Геофизические критерии выделения Au-Cu-Mo-порфировых штокверковых зон на примере участка Кадилампи в Западной Карелии

МЕСТОРОЖДЕНИЯ/ПРОЯВЛЕНИЯ AU-CU-MO-ПОРФИРОВОГО ТИПА

Группа Au-содержащих Cu-Mo-порфировых и Au-полиметаллических проявлений в Карелии (AR2) представлена примерно 20 объектами. В финской части зеленокаменного пояса (ЗП) Ялонваара – Иломантси – Тулосс с массивом Куйттила связано одноименное месторождение в тоналитах [3].

Cu-Mo-порфировые рудные объекты обычно локализуются в апикальной части многофазных интрузивов, представленных диоритами, гранодиоритами, гранит-порфирами, лейкограни-тами и во вмещающих толщах. Штокверковые, вкрапленно-прожилковые или жильные типы руд представлены молибденитом, халькопиритом, пирротином, пиритом, галенитом, сфалеритом, иногда шеелитом, разнообразными висмутотел-луридами. Количество кварцевых прожилков в штокверке обычно не превышает 20 % от общего объема (площади) развития измененных пород. Золото на этих проявлениях обычно тяготеет к полиметаллической части руд [2].

Оконтуривание гранитных массивов в ЗП является легко решаемой с помощью магниторазведки задачей, а выделение кварцевых штокверковых зон и малосульфидного оруденения в них традиционным комплексом геофизических методов представляет большую сложность. Некоторый опыт в этом был приобретен в ходе совместных работ сотрудников ИГ КарНЦ РАН и Карельской ГЭ на участках Лобаш и Кадилампи [1; 4].

МАССИВ КАДИЛАМПИ СЕВЕРНОЙ ПРИГРАНИЧНОЙ ПЛОЩАДИ

Небольшой 2-фазный гранитный массив Ка-дилампи расположен северо-восточнее одноименного озера в пределах российской части ЗП Ялонваара – Иломантси – Тулосс. Массив имеет размер 300 х 700 м, он прорывает вулканогенноосадочную толщу и амфиболиты по основным вулканитам (рис. 1). К центральной части интрузива приурочена Au-Cu-Mo-минерализация (рудопроявление Кадилампи-1), выявленная при шлиховом опробовании, проводимом Карельской ГЭ под руководством С. Н. Юдина. Массив представлен гранодиоритами и порфировидными гранитами. В нем и вмещающих толщах встречаются пегматитовые жилы. Центральная часть интрузива сложена преимущественно розово-серыми порфировидными гранитами, вскрытыми в канавах и нескольких скважинах. Массив Кадилампи по составу сравнивается и сопоставляется [4], [7] с массивами на территории восточной Финляндии (Куйтилла – в южной части ЗП Хатту, Валкеасуо – в северной части).

Толщи, вмещающие массив Кадилампи, юго-западнее участка представлены прокварцован-ными гнейсами и биотитизированными амфиболитами по базальтам. Северо-западнее массива развиты K-Na-полевошпатовые метасоматиты [4].

Задачей данной опытно-методической работы является установление геофизических критериев, по которым можно выделять малосуль-фидные штокверковые зоны в гранитах.

Рис. 1. Схема геологического строения участка Кадилампи-1 по [5] с дополнениями автора: 1 – туфы и сланцы основного состава; 2 – амфиболиты; 3 – граниты; 4 – метасоматиты;

5 – габбро; 6 – скважины и их номера; 7 – тектонические нарушения; 8 – опытно-методический профиль; 9 – обнажения

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА УЧАСТКЕ КАДИЛАМПИ-1

Геофизические работы на участке Кадилам-пи-1 проводились в 2004 году сотрудниками Карельской ГЭ и ИГ КарНЦ РАН с целью картирования гранитного массива и оконтуривания в нем кварцевого штокверка с пирит-молибденитовым оруденением. Проводились электроразведоч-ные работы методом вызванной поляризации (ВП) установкой серединного градиента по сети (50 х 20 м) и магнитометрия с шагом по профилям 10 м [4]. Результаты этих исследований представлены на рис. 2а, б. Характер магнитного поля (рис. 2а) в восточной и центральной частях участка спокойный, без существенных градиентов. Интенсивность приведенных значений составляет от -150 до -200 нТл, что характерно для гранитного тела, зафиксированного в обнажениях. Оси положительных магнитных аномалий в западной части с интенсивностью до 300–500 нТл можно сопоставить с зонами повышенного (до 9500 Ом*м) кажущегося удельного сопротивления (аномалии № 1 и 2) и существенного отклонения сдвига фазы ВП порядка -1,2о. Вероятно, это связано с развитием в краевой части интрузива метасоматитов по вмещающим породам, с повышенным содержанием магнетита и сульфидов, выявленных также и севернее массива.

В центральной части гранитного массива зафиксированы две линейные системы зон повышенного (до 10000–12000 Ом*м) кажущегося удельного сопротивления, не находящие отражения в магнитном поле. Оси аномалий № 4–7 имеют ССВ (субмеридиональное) простирание, а № 2 – азимут 340о. Зоны № 4, 5 и 6 прослеже- ны на 50–150 м и имеют мощность от 50 до 100 м. Наиболее протяженной является зона № 7, по всей видимости, выходящая за область проведения геофизических работ, ее мощность на некоторых профилях превышает 100 м. Четкого сопоставления со значениями угла сдвига фазы ВП не выявлено, лишь на ПР 5 ПК 280 зафиксировано существенное отклонение -1,26о, смещенное на 25 м к востоку от оси зоны № 4.

Рис. 2. Графики аномального магнитного поля (а) и кажущегося удельного сопротивления (б) на участке Кадилампи-1: 1 – оси аномалий

Опираясь на результаты геологического изучения обнажений, канав и скважин детального участка, для объяснения выявленных аномалий сделано предположение о штокверковом оквар-цевании интрузива и развитии прожилков по системе зон с доминирующим субмеридиональным и менее выраженным северо-западным направлением. Области наиболее интенсивного окварцевания обусловили повышение удельного сопротивления пород. Присутствующие в кварцевых жилах включения вкрапленно-прожилко-вой минерализации молибденита и других сульфидов, отмеченные в скважинах и канавах, не нашли отражения в результатах электропрофилирования и магнитометрии из-за совокупности неблагоприятных факторов: неравномерного распределения проводящих включений, крайне низких процентных содержаний и редкой сети наблюдений. Увеличение поляризуемости зафиксировано лишь на ПР 5 ПК 280, что, по-видимому, приурочено к локальному повышению концентрации рудных минералов.

Малая информативность полученных результатов на участке Кадилампи-1 поставила вопрос о поиске методического подхода к выделению слабоконтрастных зон с бедной минерализацией и разработке геофизических критериев поиска. Для этого в 2011 году автором совместно с сотрудниками лаборатории геофизики ИГ КарНЦ РАН были проведены опытно-методические работы. В качестве опорного был выбран буровой профиль, проходящий через центральную часть ПР 5 (по работам Карельской ГЭ в 2004 году), длиной до 850 м (рис. 3). По всей его длине выполнена магнитометрия с шагом 2 м и электропрофилирование ВП установкой серединного градиента шагом МN 5 м. По форме аномалий ρки Та осуществлена привязка к предыдущим исследованиям.

В результате удалось выделить зону мета-соматитов в западном экзоконтакте (ПК -220 – ПК -280), по аномалии геомагнитного поля до 500 нТл обрамленной повышенными до 2,5 % значениями поляризуемости, и восточный контакт (ПК 335) гранитного массива с вмещающими сланцами, отчетливо проявленный в смене характера кривых Та и ρк, а также интрузию габбро-амфиболитов (рис. 3). Граниты массива Кадилампи характеризуются неравномерным распределением кажущегося удельного сопротивления и поляризуемости в области спокойного геомагнитного поля.

Рис. 3. Графики геофизических параметров по профилю I–II на участке Кадилампи-1

Помимо уменьшения шага измерений в ходе опытных работ предпринята попытка увеличения плотности тока и времени зарядки с целью фиксации слабых эффектов ВП над зонами бедной сульфидной вкрапленности. Имеющиеся аппаратурные возможности и тщательное обустройство заземлений питающей линии позволили пропускать импульсы амплитудой до 1 А через весьма высокоомный разрез. Суммарно методические манипуляции позволили зафиксировать ряд аномалий ВП амплитудой до 2,5 % при времени зарядки 820 мс. Эксперименты с различной длительностью импульсов показали нецелесообразность ее дальнейшего увеличения ввиду существенного повышения затрат времени при отсутствии качественных изменений получаемых данных. На представленных графиках (рис. 3) прослеживается закономерность распределения пиков вызванной поляризации, как правило, они тяготеют к аномалиям ρк либо их краевым частям. Подобную корреляцию можно считать картировочным геофизическим признаком для слабоминерализованных зон.

Электротомография. Для получения детальной информации о характере распределения окварцевания и сульфидной минерализации в массиве применена методика электротомографии сопротивления и ВП аппаратным комплексом «Скала 48», разработанным в Сибирском отделении РАН, используя две двадцатичетырехэлектродные косы с шагом между электродами 5 м. Измерения сопротивления и заряжаемости (одной из характеристик эффекта ВП) выполнены встречными трехэлектродными (pole-dipole) установками A-MN и MN-B, что обеспечило наибольшую глубину исследования при необ- ходимой детальности и точности замеров [6]. По результатам математической обработки массива полученных замеров построен непрерывный гео-электрический разрез кажущегося удельного сопротивления (рис. 4а) и заряжаемости (рис. 4б).

Рис. 4. Геоэлектрические разрезы сопротивления (а) и заряжаемости (б) на участке Кадилампи-1: 1 – четвертичные отложения; 2 – монолитные, окварцованные граниты;

3 – зоны катаклаза и рассланцевания, биотитизации и пиритизации; 4 – области с сульфидной минерализацией;

5 – номера скважин; 6 – тектонические нарушения

Основными факторами, влияющими на распределение сопротивления в пределах одного литотипа, являются степень трещиноватости либо брекчирования пород, наличие и характер окварцевания. При этом присутствие убогой сульфидной минерализации может отразиться лишь на увеличении вызванной поляризации (заряжаемости). При сопоставлении полученного геоэлектрического разреза с имеющейся геологической информацией удалось оконтурить зону дислоцированных пород в центральной части гранитного массива и наиболее крупные тектонические нарушения. Повышенная степень трещиноватости в указанной области обусловила понижение кажущегося удельного сопротивления относительно более монолитных, окварцо-ванных и менее измененных гранитов в краевых частях разреза (рис. 4а). Наличие сульфидной вкрапленности отмечено повышением заряжае-мости до 20–30 мс (рис. 4б). Пространственное распределение по разрезу областей с различными электрическими свойствами имеет сложный характер, но в целом максимальный эффект ВП наблюдается в градиентных зонах кажущегося удельного сопротивления при переходе от максимальных значений к минимальным, что приводит к выводу о нахождении наибольших концентраций сульфидов на контакте между монолитными, интенсивно прокварцованными гранитами и зонами их дислокации.

Выполненные опытно-методические работы показали возможность стадийного наращивания информативности результатов геофизических исследований от профильных работ на этапе картирования перспективных зон до использования методики электротомографии при детальном исследовании разреза с целью наиболее оптимального планирования буровых работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выявление малосульфидных объектов на закрытых площадях в гранитах оказалось наиболее сложной задачей. Малосульфидный кварцевый штокверк в гранитах был установлен на небольшой обнаженной площади и прослежен геофизическими методами. Установлено, что детальное расчленение слабоконтрастных областей, перспективных на Au-содержащее Cu-Mo-порфировое оруденение, возможно с помощью методики электротомографии сопротивления и ВП. Методы электротомографии позволили выделить наиболее перспективные участки штокверка размером до 100 м, повышенные значения заряжаемости и вариации кажущегося удельного сопротивления могут быть отнесены к поисковым признакам в слабоконтрастных полях.

GEOPHYSICAL CRITERIA FOR PROSPECTING Au-Cu-Mo-PORPHYRY STOCKWORK DEPOSITS:

CASE STUDY OF KADILAMPI SITE IN WESTERN KARELIA