Оценка и ревизия минерагенического потенциала Северного Кавказа на основе современных стратиграфических и литолого-геохимических методов анализа осадочных комплексов

РЕФЕРАТ Отчет 135 стр., 1 кн., 19 рисунков, 15 таблиц, 159 источник, 1 - приложения. СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ, ГЕОЛОГИЯ, ПЛОЩАДНЫЕ АНОМАЛИИ, НОВАЯ РУДНАЯ ПРОВИНЦИЯ, ЧЕРНЫЕ СЛАНЦЫ, БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ, МИНЕРАЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ, ФОРМИРОВАНИЕ, ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ, РУДОМАТЕРИНСКИЕ ПОРОДЫ, МИГРАЦИЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАССОЛОВ, РУДНЫЕ ЛОВУШКИ, РУДА, БРЕКЧИЯ, МАССИВ, ИЗВЕСТНЯК, ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ, КРАСНОЦВЕТЫ, ГИДРОТЕРМАЛЬНО - ЭКСПЛОЗИВНЫЕ, СТРАТИГРАФИЯ, БИОТА, АНОКСИДНЫЕ УСЛОВИЯ, НЕФТЯНАЯ ГЕОЛОГИЯ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ. Цель исследования – в соответствии с планом НИР (2019-2021) были проведены научно-исследовательские работы в области минерагении Северного Кавказа. Проведенные исследования осуществлялись небольшими научными коллективами как Института геологии ДФИЦ РАН, так и преподавательско - студенческим коллективом Политехнического университета (Новочеркасск). Оценка минерагенического потенциала Северного Кавказа проводилась на основе изучения осадочных пород с использованием современных методов анализа. Результатом исследований предполагалось получение новых представлений о металлогении Северного Кавказа – новой перспективной провинции благороднометального оруденения. Изначально в качестве источника благородных металлов рассматривались каледонские ультрабазиты Северной тектонической полосы Передового хребта, а также углеродсодержащие черносланцевые комплексы среднего девона. Также рассматривался вопрос рудогенеза в киммерийскую эпоху, где благородные металлы концентрировались в нижнеюрской коре выветривания и базальном горизонте. Позже было показано, что образование черных сланцев происходило из продуктов размыва рудоносных ультрабазитов, а источниками четвертичных, россыпных благородных металлов являются продукты разрушения черных сланцев и ультрабазитов. Внимание к черным сланцам и благородным металлам привлекло авторов отчета сравнительно недавно, с началом нынешнего столетия. Наработки в области определения новой рудной провинции, проведенные в рамках представленного отчета, вызывает множество вопросов поскольку имеют широкий диапазон всего фанерозоя и как следствие требуется более тщательные исследования в этой области, в том числе и в теоретическом плане. Учитывая это необходимо продолжить работы в этом направлении, что позволит получить новые данные с последующим использованием их в поисково-оценочных и геологоразведочных работах. Наряду с вышеизложенным, нами проводились также работы в области рудного и нерудного потенциала и геологической истории формирования Кавказа на территории Дагестана, а также выявление и изучение железистых образований в Известняковом Дагестане и установление их особенностей. Выявление связи дюны Сарыкум и хребта Нарат-Тюбе, распространение гидротермально-эксплозивных образований. Учитывая важность датировки, исследуемых объектов проводилась также и детальная работа в области определения возраста изучаемых объектов, а также проводилось определение сущности палеоэкологических изменений и вызывающих их причин на основе комплексного анализа микрофауны. Необходимым условием для оценки металлогенического потенциала отложений Северного Кавказа и возраста оруденения важно восстановление биономических обстановок в юрское и меловое время, а также определение относительного возраста осадков, к которым приурочено повышенное содержание металлов. Для увеличения объема извлечения ресурсов этих полезных ископаемых необходима максимально точная стратиграфическая датировка, которая не возможна без изучения фауны, особенно фораминифер, исследование которых проводилось в разные периоды. Целью наших исследований было выявление в разрезах мезозоя стратиграфических уровней содержащих углеродистые отложения, определение их литолого-геохимических характеристик и оценка палеогеографических обстановок формирования, установление последовательных обратимых и необратимых изменений в морской биоте в ходе глобальных и субглобальных биотических кризисов, происходивших в эпоху позднемезозойской биосферы, выявление причин палеоэкологических последствий и их влияния на эволюцию и распространение биоты мелового бассейна Восточного Кавказа. Важность энергетического потенциала предопределила работы в области нефтяной геологии в регионе, а именно выявление перспективных площадей мезозойско-палеозойских отложений юга Восточного Кавказа. Поскольку 2021 год является заключительным по данной теме, в отчете будут кратко представлены результаты 2019 и 2020 годов с более детальным описанием работ в основной части отчета проведенных в 2021 году. Отчет представлен, как и в предыдущие годы, четырьмя блоками: (а, б) – золотоносность, рудные и нерудный потенциал изучаемых районов; (в) – новые представления о геологической истории формирования Кавказа; (г) – стратиграфия; (д) – нефтяная геология, а именно: а – в предшествующие годы проводились работы связанные с проведением детального анализа геохимических особенностей углесодержащей черносланцевой герцинской толщи Северного Кавказа. Объектами исследования являлись терригенные породы, входящие в состав Тоханского комплекса (Тоханский покров), расположенные в пределах Передового хребта Северного Кавказа и прослеженные на протяжении более 200 километров, который сложен пелитоморфными углеродсодержащими отложениями (черными сланцами) с подчиненными проявлениями вулканогенных, глинисто-кремнистых, глинисто-карбонатных и псаммитовых пород, который испытал зеленокаменный метаморфизм. Масштабность изучаемого объекта предопределила продолжение работ в 2020 году по изучению железистых продуктов региональных нижнеюрских кор выветривания Северного Кавказа. Изучались железистые осадки юры Беденского массива в бассейне реки Кубани. Ааленские железистые осадки широко распространены на большой площади расположенные в ущелье реки и слагают Подгорнинское рудное поле полиметаллов. Железистость осадков и железные руды нижней юры этого района Северного Кавказа, как нам представляется, связана с корой выветривания и продуктами ее размыва, что и послужило основой для детального изучения крупного Малкинского массива ультрабазитов. Исследования благородных металлов Северного Кавказа показали ведущую роль альпинотипных ультрабазитов в качестве источника металлов. Непосредственными фактами для такого утверждения послужили: 1- находки благородных металлов в коре выветривания Беденского ультрабазитового массива; 2- территориальную связь ореола современных находок платины, платиноидов и золота с Беденским массивом. По этой причине в 2021 году основное внимание было сосредоточено на исследовании потенциальной рудоносности альпинотипных ультрабазитов 300 километровой полосы Северного Кавказа. б – наряду с работами связанными с изучением минерагении Западного Кавказа были продолжены работы Восточного Кавказа (Дагестан) в области рудной и нерудной геологии. Были продолжены работы по по изучению сидеритовых конкреций, доломитов, песчаников, глин и аргиллитов в мезозойско-кайнозойских отложениях Восточного Кавказа. Изучено распределение благородных металлов и некоторых других химических компонентов в конкрециях сидеритов и вмещающих их пород в связи с диагенетическими преобразованиями. Обобщен материал по нерудным полезным ископаемым. в – в области работ по истории формирования Кавказа продолжались работы по подтверждению выдвинутой геодинамической модели формирования структурного сооружения и геологической истории рудогенических процессов по ходу сложения структурного сооружения юго-восточной части Горного Дагестана. В работах проведенных ранее было показано, что образование карбонатных комплексов в Горной части Дагестана происходило в прибрежной полосе обмелевшейся части водного бассейна геосинклинального прогиба, которое происходило при формировании в нем антиклинория Главного Кавказского хребта. Дальнейшими исследованиями было показано, что осадконакопление в геосинклинальном прогибе Кавказа происходило полихронно в конседиментационном режиме со складкообразованием, обогащением части терригенных отложений при осадконакоплении содержашими в одновременно с осадконакоплением эродируемых первичных интрузивах рудными компонентами, тем самым образуя рудоматеринские породы. Продуктивный (гидротермальный) этап рудогенеза связывают с коллизионными, обусловленными субдукцией Аравийской плиты под Скифскую плиту усилиями, которые на Кавказе происходили в полихронном режиме. Полихронный режим проявления коллизионных процессов был спровоцирован выступающимся к северу острием Аравийской плиты, напротив которого началось формирование современного геологического строения Кавказа, которым постепенно охватывались северо-западные и юго-восточные части. Промышленная ценность рудных объектов всецело определялось «объемностью пустот» в образовавшихся при складкообразовании рудных ловушках, где из зародившихся в рудоматеринских породах гидротермальных растворов при их миграции осаждались рудные минералы. «Объемность» же рудных ловушек определялась разными геодинамическими механизмами их формирования в разных металлогенических зонах, от чего зависела и перспективность рудных объектов в той или иной зоне. г – работами в области стратиграфии проведено установление закономерностей в распространении фораминифер в среднеюрском и меловом бассейнах, что позволяет использовать полученные данные для определения возрастной датировки и корреляции изучаемых объектов этого интервала. Ранее была проведена достаточно большая работа по подготовке полевого материала к научно-исследовательской работе. В дальнейшем проводились работы по изучению микробиоты с целью выявления в разрезах мезозоя стратиграфических уровней, содержащих углеродистые отложения, выявление их литолого-геохимических характеристик и оценка палеогеографических обстановок формирования. Решение поставленной цели позволило провести уточнение возраста исследуемых объектов на основе комплексного анализа микрофауны изучаемых объектов. В 2020 году были проведены дополнительные экспедиционные выезды, с целью добора образцов по ряду возрастных характеристик мела и юры. После соответствующей подготовки продолжились работы по определению возраста изучаемых объектов, где проводилось детальное литолого-стратиграфическое исследование осадочных толщ Северного Кавказа, а именно установление последовательных обратимых и необратимых изменений в морской биоте в ходе глобальных и субглобальных биотических кризисов, происходивших в эпоху позднемезозойской биосферы, выявление причин палеоэкологических последствий и их влияния на эволюцию и распространение биоты юрского и мелового бассейнов Восточного Кавказа. Детальное стратиграфическое исследование изучаемых объектов, на основе комплексного анализа микробиоты, является одной из основ определения возраста оруденения, возраста геотектонических и металлогенических событий. Учитывая важность определения возрастной характеристики изучаемых объектов в 2021 году также были продолжены исследования в области стратиграфии на предмет недостаточного обоснования объемов отдельных ярусов, подъярусов, зон, стратиграфическое взаимоотношение нижнемеловых отложений с подстилающими и перекрывающими отложениями, а также между отдельными стратиграфическими подразделениями внутри нижнего мела. Уточнение границы и объема некоторых ярусов и подъярусов, в частности (берриас, валанжина) и установление наличия в изучаемых разрезах нижнего мела фаунистически охарактеризованных ярусов, в отдельных ярусах выделены более мелкие стратиграфические подразделения: подъярусы и зоны. В связи с этим необходимо дополнительное изучение непрерывных разрезов пограничных отложений титона - берриаса для решения вопроса о положении границы между юрой и мелом, для детализации ранее разработанных биостратиграфических схем. д – в области нефтяной геологии, в виду отсутствия буровых работ в последние десятилетия, в задачу научно-исследовательских работ, в этом направлении, была поставлена цель на основе наработанных материалов, в том числе и фондовых, провести комплексный анализ законсервированных месторождений и на основе современных технологий определить их нефтеотдачу. На основе сбора и обработки материалов бурения и промысловых параметров, а также анализа геолого-геофизических данных проведено ранжирование месторождений находящихся в разработке и перспективных структур залежей углеводородов Дагестана и сопредельных районов. В 2020 году были продолжены работы и были проведены исследования в области нефтяной геологии с целью разработки критериев нефтегазоотдачи мезозойско-палеозойских отложений юга Восточного Кавказа на основе анализа разработок нефтяных и газовых месторождений, исходя из геолого-промысловых параметров, данных государственных балансовых запасов, гидродинамики нефтегазоносного бассейна, а также физико-химических свойств УВ. В 2021 году продолжились работы с целью построения геологической модели перспективных структур и рекомендации новых направлений поисков УВ производственным организациям. Методы исследования – основой качественного выполнения поставленных задач является сбор и обработка полевого материала горных пород с последующим выполнением аналитических исследований (камеральные работы, минералогия, стратиграфия, петрография, физхимия и др.). Учитывая масштабность и значимость выполняемых работ, с целью получения достоверных результатов было проведено площадное обследование района, как Западного Кавказа, так и Восточного Предкавказья. Для успешного выполнения поставленной задачи планового задания, не смотря на сложность сложившейся ситуации (временное ограничение работ), были проведены экспедиционные работы с соблюдением всех необходимых норм и правил. Проведенные площадные экспедиционные работы позволили отобрать необходимое количество проб горных пород. Наряду с проведенными полевыми работами и аналитическими исследованиям, нами проанализировано множество ранее опубликованных работ аналогичной направленности и научных отчетов, что послужило определенным базисом выработки критериев для определения минерагенического потенциала и условия формирования Кавказа (список используемой литературы прилагается). В основу методов исследования при выполнении отчета в области минерагенического потенциала Кавказа за 2019-2021 годы включают в себя следующие разделы: (а) На основе детального литолого-стратиграфического расчленения потенциально рудоносных осадочных толщ в сочетании с генетическими (фациальными) данными формирования отложений была проведена переоценка металлогенического потенциала и подтверждена представленная ранее предполагаемая металлогеническая модель поисково-оценочных критериев оруденения благородных металлов фанерозоя Северного Кавказа. С этой целью нами были проведены полевые работы с отбором образцов горных пород по Предгорненскому полиметаллическому рудному полю в верховьях реки Кубани. Площадь изучаемого района в 2019 г составила более 100 км2. Проведенные петрографические, геохимические и рентгенографические исследования юрских (аален) рудоносных пород, ранее ошибочно определенных как «доломитизированные песчаники» позволили нам установить их анкеритовый состав этих необычных карбонатных толщ. Определен полигенный характер карбонатитов с выделением метасоматического этапа анкеритизации. Исследована рудоносность карбонатитов и аномальный характер доломитизации (анкеритизации). Наряду с полиметаллической минерализацией установлен общий аномальный стратиграфический уровень благороднометальной минерализации (Au, Pt, Pd). В 2020 году были продолжены детальные исследования горных пород Подгорненского рудного поля в толще джигиатской свиты (J1dz) с целью переоценки металлогенического потенциала и определения критериев оруденения благородных металлов (Западный Кавказ); В 2021 году основное внимание было уделено изучению рудоносности кор выветривания ультрабазитов и их продуктов разрушения Малкинского и Беденского массивов, самые крупные тела ультрабазитов. При исследовании этих массивов была установлена донорская роль ультрабазитов в формировании гигантских запасов благородных металлов в толще девонских черных сланцах Северного Кавказа. Было показано, что потенциально рудоносными с аномальным содержанием (Au, Pt, Pd - 1 г/т), являются коры выветривания ультрабазитов и их продукты переотложения, которые практически образуют месторождения с близкими к кондициям. (б) Учитывая широкое распространение сидеритовых руд на всей территории России и их малоизученность на Восточном Кавказе нами ранее были обоснованы и проведены исследования детального изучения условия их залегания, а также изучение физико-химических свойств. Проведенные исследования носят как обобщающий региональный (Дагестан) характер, так и прикладной на предмет использования полученных результатов для поиска благородных металлов в мощных осадочных толщах мезозойско-кайнозойских отложений. Далее мы продолжили работы в этом направлении, а учитывая новизну и сложность, а также необходимость использования полученных результатов для построения соответствующих прогнозных карт при изучении осадочных образований мезозоя и кайнозоя были применены минералогический, атомно-абсорбционный и пробирно-гравиметрический методы анализа. Учитывая широкий возрастной диапазон был использован метод литолого-стратиграфического расчленения изучаемых объектов в сочетании с генетическими (фациальным) данными формирования отложений, что предопределило тщательный отбор изучаемых образцов горных пород. В 2021 году были продолжены работы вэтом направлении с целью получения широкого спектра данных на основе литологических, минералогических, геохимических, петрологических, стратиграфических и др. методов исследования. (в) На основе полученных результатов в предшествующие годы и на основе анализа полученных результатов в 2021 году был сделан вывод о связи продуктивного этапа рудогенеза Большого Кавказа с формированием антиклинория Главного Кавказского хребта. При этом формирование рудных ловушек Самуро – Белореченской металлогенической зоны опережали формирование рудных ловушек Приводораздельной металлогенической зоны. В основу методики изучения и определения формирования металлогенической зоны Южного Дагестана положено изучение складчатого сооружения Большого Кавказа, которое непосредственно связано с гидротермальными растворами зародившими из рудоматеринских осадочных комплексов. Первоисточниками рудных металлов послужили продукты эрозии первичных интрузивов геосинклинального этапа развития. При изучении геологической природы оруденения, в металлогенических зонах Южного Дагестана, положены исследования по изучению морфологических особенностей рудных объектов Приводораздельной и Самуро-Белореченской зон. Кроме этого было показано, что осадконакопление и обогащение рудоматеринских пород, а также складкообразование связано с коллизионными процессами, обусловленными субдукцией Аравийской плиты под Скифскую плиту усилиями, которые на Кавказе происходили в полихронном режиме. Промышленная ценность изучаемых рудных объектов всецело определялось «объемностью» образовавшихся при складкообразовании рудных ловушек, в которых из зародившихся рудоматеринских породах гидротермальных растворов осаждались рудные минералы. «Объемность» рудных ловушек зависела от их приуроченности к определенным участкам, где они формировались. По гидротнрмально-эксплозивным образованиям проводился анализ их геологического строения, геолого-геоморфологическое особенности с использованием соваременных методов анализа таких как, мёссбауэровская спектроскопия. (г) В исследованиях в области стратиграфии в первую очередь необходимо провести сбор полевого материала, разбраковку с последующим тщательным отбором микрофауны, что позволит в последующем провести определение систематического состава отобранных комплексов и детализацию их строения на которой строится, в дальнейшем, статистическая оценка количественных флуктуаций и изменения соотношения таксонов внутри комплексов изучаемых групп микробиоты в ходе конкретных палеоэкологических событий. Для успешного выполнения поставленных задач, а именно получение достаточно точных возрастных характеристик изучаемых объектов в соответствии с существующей методикой в 2019 – 2020 гг был произведен отбор полевого материала с последующим тщательным отбором микрофауны. Все это в последующем позволило на основе комплексного исследования микробиоты провести выявление сущности палеоэкологических изменений и вызывавших их причин, изучение палеоэкологических преференций отдельных таксонов микропланктона, как наиболее адекватного инструмента для реконструкции палеоэкологических изменений в морских бассейнах. Это связано в первую очередь с необходимостью оценки реакции биоты на экологические пертурбации разного рода, построения максимально точных сценариев развития палеоклиматических кризисов. И как следствие, детальное изучения биоты юрского и мелового времени с учетом меняющейся палеоэкологии, а также анализ микрофаунистических ассоциаций позволил в 2021 году провести надежное сопоставление разрезов изучаемых объектов с целью переоценки металлогенического потенциала Большого Кавказа. Были продолжены работы по детальному литолого-стратиграфическому расчленению изучаемых рудоносных осадочных толщ в сочетании с генетическими (фациальными) данными формирования отложений. Проводилось изучение предшествующего литературного и фондового материала по стратиграфии юры и нижнего мела, в основу методики исследований в первую очередь необходимо отнести сбор полевого материала, его обработка с последующим тщательным отбором микрофауны, определение систематического состава отобранных комплексов, которая является основой для детализации ранее разработанных биостратиграфических схем. (д) Перспективы развития нефтяной промышленности республики, ориентированные на сохранение уровня добычи и дальнейшего ее роста, предполагают наряду с освоением новых месторождений, использование современных технологий способствующих увеличению добычи углеводородов. Тенденция роста в высокой потребности УВ сырья и мировых цен на нефть приводят к активизации исследований методов повышения нефтегазоотдачи в разрабатываемых месторождениях и пластах. Извлечение остаточной нефти из эксплуатируемых пластов в современном мире является актуальной проблемой. Эффективность извлечения нефти из нефтеносных пластов современными, промышленно освоенными методами разработки во всех нефтедобывающих странах на сегодняшний день считается неудовлетворительной. В среднем нефтеотдача пластов по различным странам и регионам колеблется в пределах 25-40%. В старых нефтегазодобывающих регионах, каковым является и исследуемый регион, месторождения УВ находятся на последней стадии разработки, практически сократились геологоразведочные работы с целью открытия новых продуктивных структур. В связи с этим обстоятельством актуальными становятся применение новых методов и технологий для решения проблем нефтегазовой отрасли. Необходимо также рассматривать состояние площадей с доказанной нефтегазоносностью структур и пластов с целью выявления и возможности их вовлечения в доразработку. Известный «Проект Греты Тумберг» ставит в тупик мировую нефтегазовую промышленность. Но тем не менее в мире этот проект находит поддержку. Наша страна, являющаяся в экономике ресурсно-ориентированной, начинает разворачивать возобновляемые источники энергии – ветровые электростанции (Ставропольский край). Дальнейшее развитие нефтегазодобывающей промышленности находится в прямой зависимости и от результатов поисково-оценочных работ, обеспечивающих прирост запасов УВ и, особенно, в старых нефтегазодобывающих районах, в которых первичные методы исчерпаны, вторичные не дают результатов. Кроме того, при таком низком финансировании поисково-оценочных работ для увеличения добычи остаточных запасов не менее важным и ключевым направлением (на наш взгляд) по праву можно считать геологическое моделирование. За отчетный период нами проанализирован большой геолого-геофизический, а также фондовый и опубликованный материал. Работы осуществлялись путем анализа геолого-геофизического материала, корреляции геолого-каротажных разрезов, а также использование и анализ материалов специалистов профильных научно-производственных организаций.