Инновационные технологические схемы прогнозно-поисковых работ при поисках месторождений меди жезказганского типа
Б.С. Ужкенов, Б. Г. Альжанова, В.Б. Петровский, И.Л. Фишман, В.В. Югин
Специалисты ТОО «Корпорация «Казахмыс» и ТОО «Каззарубежгеология» разрвботали современный технологический комплекс прогнозно-поисковых работ, посроенный на основе данных дистанционного зондирования Земли. Испытания, проведенные в Жезказганском рудном районе доказали высокую эффективность новых технологических приемов для обнаружения месторождений.
Минерально-сырьевая база Казахстана была создана трудами советских геологов, научный потенциал и самоотверженный труд которых позволил в свое время открыть и разведать многочисленные месторождения полезных ископаемых, включая Жезказган – одно из самых крупных в мире месторождений типа медистых песчаников. Оно сыграло особую роль в становлении отечественной цветной металлургии.
Высокая поисковая изученность Жезказганского рудного района (ЖРР) была достигнута еще в 50–80 годы прошлого столетия за счет концентрации здесь усилий многочисленных научных и производственных коллективов как республиканского, так и союзного подчинения, что обеспечило открытие целого ряда других месторождений медистых песчаников (Жиландинская группа, Жаман-Айбат и др.). Большой Жезказган – детище К.И. Сатпаева, несомненная заслуга которого как ученого в том, что он на примере Жезказганского рудного района первым применил системный подход к решению задач металлогении. Тем самым был внесен весомый вклад в современное представление о закономерностях распространения оруденения типа медистых песчаников на всех уровнях: от рудных районов до конкретных рудных тел. К.И. Сатпаев сумел привлечь для реализации важнейших научной, социальной и экономической задач исключительно сильный по научной и технической вооруженности коллектив – сплав передовой геологической науки и практики того времени.
Как результат, за относительно короткий срок ЖРР завоевал прочные позиции на мировом рынке добычи и производства меди. Однако начиная с 90-х годов ХХ века, когда произошла практически полная остановка стратегических поисковых работ, все более реальной становится угроза утраты Жезказганом своей роли лидера в производстве меди. За последние 20 лет здесь не было открыто ни одного медного месторождения.
Предстоящее развертывание стратегических прогнозно-поисковых исследований, необходимость которых очевидна, требует новых подходов и нестандартных решений для выхода на принципиально новый уровень развития минерально-сырьевой базы медистых песчаников. При этом нельзя не учитывать, что в пределах ЖРР практически все легко открываемые месторождения уже выявлены, оценены и разрабатываются.
При обосновании и выборе методики поисков месторождений жезказганского типа очень важно учитывать специфические особенности состава и структуры рудных залежей, отличающие их от многих других сульфидных месторождений. Прежде всего, это состав руд, в которых доминирует триада сульфидов меди: халькозин, халькопирит, борнит и практически полностью отсутствует пирит. Вследствие этого многие электрические методы, часто и успешно используемые, например, при поисках месторождений колчеданного и порфирового типов, оказываются неэффективными для медистых песчаников. Не менее важной особенностью является локализация медистых песчаников (в виде пластовых или ленточных залежей) в пределах проницаемых горизонтов. В перекрывающих и подстилающих отложениях (как правило, значительно менее проницаемых) концентрации меди без какого-либо ореола резко снижаются до кларковых. Поэтому обычными геохимическими поисками, как правило, выявляется в лучшем случае видимая медная минерализация (по существу, локальные рудные тела) или же вторичные ореолы над неглубоко погребенными рудными телами. Это еще раз подтверждает, что сегодня задача укрепления минерально-сырьевой базы может быть решена только на основе применения современных технологий прогнозно-поисковых работ, включающих методы исследования и обработки результатов, которые были недоступны в ХХ веке.
В 2010 году был начат новый этап прогнозно-поисковых исследований в ЖРР с использованием важнейших методов ведения этих работ, включая современные данные дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), а также новые методики обработки материалов, в том числе не только ДДЗ, но и разнообразные геофизические поля.
В качестве первого полигона, на примере которого апробирован расширенный технологический комплекс, была выбрана достаточно большая площадь, включающая месторождение Жезказган и Жиландинскую группу. Эта обширная площадь (8 000 км2) была изучена в масштабе 1:200 000, что позволило идентифицировать на ней прогнозно-поисковые цели в ранге рудных полей.
Исследование многих известных месторождений ЖРР имело целью использовать их как эталоны, позволяющие выделить наиболее информативные в поисковом отношении методы и эффективные технологические приемы обнаружения месторождений.
Очевидно, что современные поисковые технологии должны включать не только средства, позволяющие опознать поисковую цель того или иного этапа, но и совершенствовать наши знания о разноранговой структуре рудовмещающего комплекса в целом и его иерархически соподчиненных компонентов (комплекс в целом – рудные районы – рудные поля – месторождения – рудные тела). В настоящее время принцип последовательного приближения не имеет альтернативы при обосновании стратегии и тактики прогнозно-поисковых исследований. В условиях, когда все легко открываемые месторождения уже выявлены, только на его основе может быть решена задача планомерного и малозатратного развития минерально-сырьевой базы.
Для дальнейшего изучения и уточнения структуры разноранговой рудоносной системы сохраняют свое значение геофизические поля (гравитационное, магнитное), современное прочтение которых позволяет выявить неизвестные ранее детали строения рудоконтролирующих элементов. Так, в ходе проведенных работ было впервые установлено северо-западное падение Теректинского разлома (рис. 1), который сегодня рассматривается как главная рудоподводящая структура в ЖРР.
В процессе ведения прогнозно-поисковых работ были полностью использованы закономерности и прогнозные критерии, выявленные в прошлые годы. Однако применение современных технологий позволяет картировать эти критерии быстрее и точнее, охватывая при этом весь объем потенциально рудоносного красноцветного комплекса. В частности, было доказано, что снимки Landsat, используемые в видимом диапазоне, открывают возможность выделять участки потенциально рудоносных эписероцветных пород (рис. 3), причем на основе снимков эта задача решается более полно и точно.
Была подтверждена высокая эффективность минеральной зональности, характерной для рудных полей жезказганского типа. Речь по существу идет о картировании метасоматитов, составляющих каркас рудоносной мегасистемы. В основе этого метода – представления о региональной метасоматической зональности, сформулированные в 60–80 годы прошлого столетия в лаборатории медистых песчаников КазИМСа под руководством А.А. Арустамова. Выявление и использование этой зональности было связано с огромным объемом петрографических исследований, что затрудняло применение метода в практике поисковых работ. Наиболее полная характеристика рудно-метасоматической системы жезказганского типа приведена А.В. Потехой. Широко использовать в прогнозно-поисковых целях эту важнейшую информацию сегодня стало возможно на основе гиперспектральных космических съемок, получаемых по технологии АСТЕР, позволяющей через спектры минералов выполнять их дистанционное картирование. В частности, были выявлены поля развития наиболее близких к рудной области кварцевых и кварц-калишпатовых метасоматитов (рис. 4), а также поля развития альбита в их обрамлении. Общая морфология продуктивной области гидротермальной системы хорошо распознается по полному отсутствию кальцита, который нередко может накапливаться в надрудных участках. Поскольку продуктивная область маркируется эписероцветными породами, можно полагать, что при распаде карбонат-иона, входящего в состав кальцита, углерод (хотя бы частично) фиксируется в новообразованных битумных соединениях, хотя баланс карбонатной и битумной форм углерода пока никто не рассматривал.
Нельзя не обратить внимание на то, что при рассмотрении и анализе гиперспектральных изображений, полученных по технологии АСТЕР, вся область рудного и околорудного минералообразования распадается на ряд подсистем (пучков), каждая из которых имеет свой центроид, тяготеющий к Теректинскому разлому, который традиционно считается рудоподводящим (рис. 4). Этот факт служит веским аргументом для того, чтобы рассматривать процесс рудообразования медистых песчаников как открытую систему, испытывающую то или иное влияние глубинных флюидов.
Интересные данные были получены на основе снимков в инфракрасном (тепловом) диапазоне с использованием метода дистанционной терморазведки (ДТР). Для геотермической и флюидодинамической интерпретации космических снимков используются данные в диапазоне 10,4–12,5 мкм, в котором отображается эндогенное тепловое поле и в том числе поле глубинных флюидных потоков. Полученные данные с использованием специальных программ пересчитываются в нижнее полупространство.
В результате формируется объемное представление о современной флюидной системе на глубинах до 2 000 метров (рис. 2). Так, в Жезказганском районе были выявлены «слепые» экранированные каналы восходящей глубинной флюидизации регионального ранга на глубинах более 1 200 метров, связанные как с известными, так и прогнозируемыми рудными объектами. В числе разноранговых структурных элементов выделяются также палеопояса повышенных тепловых потоков с глубины более 2 км, глубинные каналы конвективного тепломассопереноса и флюидизации, градиентные зоны, изотермические купола, а также геотермические аномалии в средне-верхнекарбоновых песчаниках. Выявляемые с помощью ДТР реликты древних рудообразующих структур нельзя не рассматривать в связи с широко известными представлениями о глубинных источниках рудоносных систем (М.К. Сатпаева и др.). Помимо аномалий, вызванных эндогенными флюидами, в качестве поискового критерия используется тот факт, что существующие в недрах рудные скопления оказывают непосредственное влияние на современные флюидные системы. Выявление флюидодинамических структур вблизи известных месторождений – на эталонных рудных полях доказывает эффективность данного метода и позволяет выделять новые перспективные площади.
Собранные характеристики геологической среды анализировались с точки зрения их систематической приуроченности к эталонным рудным полям. Тем самым рассматривались возможные связи оруденения типа медистых песчаников с целым рядом признаков, представленных в количественном и качественном выражении. В результате из всего множества прогнозных критериев были отобраны доминантные – наиболее очевидно связанные с локализацией медного оруденения. К числу таких признаков относятся:
·связь оруденения с эписероцветными породами;
·близость продуктивных зон метасоматической колонки;
·наличие флюидно-геотермических аномалий.
На этой основе был выделен ряд площадей (рис. 5), три из которых представляют собой известные рудные поля, а остальные предназначены для постановки крупномасштабных прогнозно-поисковых исследований с целью обнаружения новых месторождений.
Приведенные методы и полученные на их основе обнадеживающие результаты далеко не исчерпывают спектр существующих в мире инновационных технологий. Сегодня в разных странах ведутся разработки новых методов, совершенствуются представления о моделях месторождений различных геолого-промышленных типов. В этой связи ключевым направлением в области развития поисковых технологий является изучение и анализ международного опыта, а также его использование для укрепления минерально-сырьевой базы Казахстана.