"Петромагнитные таксоны базитов восточного борта Тунгусской синеклизы"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Объект исследования - пермотриасовые базиты оленеквелингнинского, катангского и кузьмовского интрузивных комплексов (Томшин и др., 2001; Убинин и др., 2001 ф; Салихов и др., 2005; 2008 ф), расположенные в пределах восточного фланга Тунгусской синеклизы: Алакит-Мархинский, Ыгыаттинский и Малоботуобинский районы Якутской алмазоносной провинции (ЯАП). Предмет исследования - физические свойства базитов, которые необходимо охарактеризовать корректными среднестатистическими (дескриптивными) значениями плотностных и магнитных параметров, а также установить природу и возраст намагниченности. Актуальность исследования. Магниторазведка является одним из основных геофизических методов поисков коренных месторождений алмазов на территории ЯАП. Именно этот метод в модификации аэромагнитной съемки зарекомендовал себя как наиболее эффективный для площадей I и II геотипов – территорий преимущественного развития раннепалеозойских пород карбонатного цоколя (Владимиров и др., 1984). На их фоне даже слабомагнитные кимберлитовые тела обнаруживались достаточно надежно по аномалиям трубочного типа. Начиная с середины 70-х г прошлого века алмазопоисковые работы проводятся в пределах восточного борта Тунгусской синеклизы на площадях IV и V геотипов – территориях развития пород трапповой формации (Олейников, 1984; Траппы Сибири и Декана…, 1991). В связи с тем, что плотностные и магнитные характеристики базитов варьируют в значительных пределах (Саврасов, 1963; Сидарас, 1984; Трухин и др., 1989; Зинчук и др., 2002; Мишенин, 2002; Константинов, 2014; Киргуев и др., 2019; 2020), эффективность магниторазведки заметно снизилась. Поэтому с целью повышения качества интерпретации данных магниторазведки перед геофизиками встала задача по петромагнитному картированию траппонасыщенных территорий (Эринчек и др., 1974; Ивлиев и др., 1976; 1987; Миков и др., 1986; Блох и др., 1986; Давыденко и др., 2008 и др.). Петромагнитное картирование – сочетание магнитной съемки (телеинформация о площадном распределении магнитных масс) с площадными геологическими данными и исследованиями магнитных свойств горных пород района, региона (Печерский, Соколов, 2010). Основным продуктом петромагнитного картирования является карта (Физические свойства горных …, 1984; Петрофизика, 1992). Ключом к дешифрированию такой карты служит петромагнитная легенда (ПМЛ), атрибутами которой являются петромагнитные группы (ПМГ). Таким образом, составленная в ходе петрофизических исследований карта 2 отражает пространственное распределение ПМГ горных пород различных геологических эпох, генетических типов, составов ферримагнитных минералов (породообразующих и акцессорных), влияющих на особенности распределения современной намагниченности пород (магнитной восприимчивости – æ и/или естественной остаточной намагниченности - ЕОН). В реальности, решение задачи по формированию ПМЛ базитов ЯАП оказалось достаточно сложным, поскольку их современные магнитные свойства зависят от таких факторов, как: временная последовательность внедрения фаз и их пространственное распределение; формы проявленности в виде даек и силлов; разнообразия минералогического, химического и петрографического составов (Томшин и др., 2001; Убинин и др., 2001 ф; Салихов и др., 2005; 2008 ф); положения Сибирской платформы на моменты становления (палеогеографическое) и изучения (современное) и др. (Печерский, Диденко, 1995). ПМГ, которые закладывались в основу первых схем и легенд для восточного борта Тунгусской синеклизы, не смогли описать все многообразие траппов и их магнитных свойств (Саврасов, Камышева, 1962 ф; Камышева, Саврасов, 1965 ф; Саврасов, 1969; Давыдов, Кравчинский, 1967; Ивлиев и др., 1976; 1987; Кравчинский, 1979; Zhitkov, Savrasov, 1995; Мишенин, 2002; Коробков и др., 2013). По этой причине, для описания ряда аномальных эффектов в характере поведения намагниченности внутри базитовых тел (отклонения векторов ЕОН от нормального закона распределения (Fisher, 1953)), в ПМЛ было введено понятие петромагнитные неоднородности (ПМН) (Константинов и др., 2014). Поскольку ПМГ и ПМН представляют практически всё разнообразие магнитных свойств базитов, то их было логично объединить под общим термином: петромагнитный таксон (ПМТ) – петрографически однородная область внутри базитового тела, характеризующаяся определенными законами распределения петромагнитных параметров. Таким образом, актуальность настоящей работы заключается в разработке методики выделения и количественного описания ПМТ, для построения современной ПМЛ базитов, корреспондирующейся с геологической ситуацией и её отражением в геофизических полях. Цель исследования - создание надёжной петрофизической (петромагнитной) основы для повышения достоверности и однозначности интерпретации геофизических данных при прогнозировании и поисках коренных источников алмазов в пределах закрытых траппами территорий IV и V алмазопоисковых геотипов Якутской алмазоносной провинции. Научные задачи исследования: 1. Разработать методику идентификации петромагнитных 3 таксонов базитов восточного борта Тунгусской синеклизы; 2. Определить первичную полярность интрузивных (петромагнитных) базитовых комплексов восточного борта Тунгусской синеклизы; 3. Разработать петромагнитную легенду базитов восточного борта Тунгусской синеклизы для применения при алмазопоисковых работах. Методы исследования и фактический материал. Основными методами являются комплексные петрофизические (Петрофизика, 1992; Вахромеев и др., 1997), магнито-минералогические (Буров, Ясонов, 1979; Tarling, Hrouda, 1993; Dunlop, 2002) и палеомагнитные (Храмов и др., 1982) исследования, позволяющие однозначно идентифицировать ПМТ базитов. Графическое и аналитическое сопровождение при решении задач петрофизического и палеомагнитного направлений осуществлялось при помощи компьютерных программам Statistica, Opal, Enkin, Anisoft, «PetroStat» и «AMSStat» (Боровиков, 2001; Винарский и др., 1987; Enkin, 1994; Jelinek, 1997; Константинов и др., 2018). Фактическим материалом послужили около 2800 образцов, из которых примерно 2200 - ориентированные штуфы базитов, отобранные из 185 обнажений на 15 участках, включая 6 месторождений алмазов (Алакит-Мархинский район: трубки Айхал, Заря, Комсомольская, Краснопресненская, Сытыканская и Юбилейная), а также около 600 образцов керна 18 структурно-поисковых скважин (Салихов и др., 2008 ф). При подготовке работы дополнительно использованы фондовые материалы петрофизических исследований Амакинской ГРЭ (Убинин и др., 2001 ф; Салихов и др., 2008 ф) и НИГП АК «АЛРОСА» (ПАО) (Бессмертный и др., 2012 ф, 2015 ф; Специус и др., 2019 ф), а также материалы полевых наблюдений М.И. Лелюха, С.П. Сунцовой, М.Д. Томшина К.М. Константинова и др. Защищаемые научные результаты: 1. Разработана методика идентификации петромагнитных таксонов (ПМТ) базитов восточного борта Тунгусской синеклизы, включающая комплекс определений: объемного веса, магнитной восприимчивости, естественной остаточной намагниченности и коэффициента Кёнигсбергера. Природа ПМТ устанавливается на основе палеомагнитных (компонентный состав векторов ЕОН) и магнитоминералогических (анизотропия магнитной восприимчивости и гистерезисные параметры) исследований. 2. Установлено, что формирование интрузивных (петромагнитных) базитовых комплексов восточного борта Тунгусской 4 синеклизы сопровождалось сменой полярности магнитного поля Земли с прямой (при формировании оленёк-велингнинского и катангского комплексов) на обратную (при становлении кузьмовского комплекса), что необходимо учитывать при геолого-геофизических и прогнознопоисковых построениях в Западной Якутии. 3. Предложена петромагнитная легенда (ПМЛ) базитов восточного борта Тунгусской синеклизы, позволяющая надежно выделять магматические фазы и фации внедрения, повысить достоверность и однозначность интерпретации геофизических данных при прогнозировании и поисках коренных месторождений алмазов. Научная новизна: 1. С помощью современной аппаратуры, получен спектр петрофизических параметров базитов восточного борта Тунгусской синеклизы. На основе этих данных, сформулированы основные понятия и критерии по классификации ПМТ. 2. Предложена принципиально новая методика выделения ПМТ базитов, которая включает оптимальный комплекс методов: петрофизический, магнито-минералогический и палеомагнитный. Установлены главные и второстепенные физические параметры, определяющие таксономию базитов. 3. Решена производственная задача по определению магнитной полярности траппов из керна поисковых и разведочных скважин. 4. Предложена актуализированная версия ПМЛ базитов восточного борта Тунгусской синеклизы, которая в перспективе может быть дополнена новыми ПМТ. 5. Продемонстрированы возможности применения ПМЛ для решения вопросов классификации базитов при поисках коренных источников алмазов геофизическими методами на территориях IV и V геотипов ЯАП. Личный вклад соискателя состоит в создании авторского варианта ПМЛ базитового магматизма восточного борта Тунгусской синеклизы. Для этого соискателем проведены: - постановка цели исследования и обсуждение содержания решаемых задач; - обзор и критический анализ имеющихся геолого-геофизических материалов по развитию пород трапповой формации Тунгусской синеклизы (Саврасов, Камышева, 1962 ф; Milanovskiy, 1976; Масайтис, 1983; Камышева и др., 1984 ф; Траппы Сибири и Декана…, 1991; Морозова и др., 1995 ф; Васильев и др., 2000; Томшин и др., 2001; Мишенин, 2002; Альмухамедов и др., 2004; Reichowa et al., 2009; Иванов, 2011; и др.); 5 - выбор реперных объектов (совместно с геологами) и корректный отбор ориентированных образцов в полевых маршрутах; - комплекс лабораторных исследований с занесением необходимой информации в петрофизическую базу данных (Константинов и др., 2018); - анализ полученных дескриптивных значений и корреляционных зависимостей петрофизических параметров с обоснованием оптимального комплекса методов идентификации ПМТ базитов; - формулировка основных положений диссертационной работы, подготовка публикаций по теме диссертации и устных докладов на научных конференциях. Теоретическая и практическая значимость. Работа является обобщением новой и ранее накопленной информации по породам трапповым формации восточного борта Тунгусской синеклизы. В ней предложен логично структурированный, понятный для геологов и геофизиков вариант ПМЛ, который, в перспективе может быть расширен за счёт изучения других магматических комплексов. Практическое применение ПМЛ найдёт при решении задач петромагнитного картирования и физико-геологического моделирования (ФГМ) при поисках коренных месторождений алмазов в пределах IV и V геотипов ЯАП геофизическими методами. Апробация работы и публикации. Представленные результаты известны научному сообществу, докладывались и получили одобрение специалистов на всероссийских и международных конференциях: XXVII Всероссийской молодёжной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2017), IX Всероссийской научно-практической конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире» (Мирный, 2018), V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Эффективность геологоразведочных работ на алмазы: прогнозно-ресурсные, методические и инновационно-технологические направления её повышения» ( Мирный, 2018), II международной научно-практической конференции «Наука и инновационные разработкисеверу» (Мирный, 2019), Палеомагнитный онлайн-семинар ИФЗ СО РАН (Москва, 2021), ХХIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2021). Результаты диссертационной работы отражены в 21 научной работе, из них 5 статей в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня научных изданий, рекомендованных Минобрнауки России для публикации результатов диссертаций и 16 публикаций в материалах международных и всероссийских научных конференций. 6 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы, включающего 157 источников. Объём работы – 145 страниц, в том числе включая 52 рисунка, 11 таблиц и 4 приложения. Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. К.М. Константинову, за предоставленную возможность заниматься такой важной и интересной темой; д.г.-м.н. А.В. Толстову, оказавшему огромную помощь в продвижении работы. А также коллегам, поделившимся своим огромным опытом по решению трапповой проблематики: ветерану АмГРЭ А.П. Кугаевскому, А.Е. Васильевой, к.г.-м.н. Ш.З. Ибрагимову, к.г.-м.н. Д.М. Кузиной, начальнику Амакинской ГРЭ С.Г. Мишенину, начальнику КГП ВГРЭ В.М. Морозову, Р.Ф. Салихову, С.П. Сунцовой, к.г.-м.н. М.Д. Томшину, и др. Отдельную благодарность за содействие на разных этапах профессионального роста и научного исследования хотелось бы выразить д.г.-м.н. В.М. Зуеву, д.г.-м.н. Е.В. Поспеевой, М.С. Хороших, Э.А. Фахретдинову. Работа посвящена моей жене Муллаяровой Ларисе Сагитовне.