авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Закономерности размещения и прогноз месторождений полезных ископаемых на основе модели блоковой складчатости

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кисин Александр Юрьевич

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ И ПРОГНОЗ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ БЛОКОВОЙ СКЛАДЧАТОСТИ

Специальность: 25.00.11 - «Геология, поиски и разведка твердых

полезных ископаемых, минерагения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Пермь 2009

Работа выполнена в Институте геологии и геохимии УрО РАН,

г. Екатеринбург

Научный консультант академик РАН, д. г.-м. н. В. А. Коротеев

Официальные оппоненты:

член-корр. РАН, доктор геолого-минералогических наук

Золоев Ким Карпович

(Уральская комплексная геолого-съемочная экспедиция,

г. Екатеринбург)

доктор геолого-минералогических наук

Леонов Михаил Георгиевич

(Геологический институт РАН, г. Москва)

доктор геолого-минералогических наук

Чайковский Илья Иванович

(Горный институт УрО РАН, г. Пермь)

Ведущее предприятие: Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар

Защита состоится 21 января 2010 г. в 1515 часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.01 при Пермском государственном университете, по адресу:

614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15. Пермский госуниверситет.

Факс: (3422)-33-39-83

E-mail: geophysic@psu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан __ декабря 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.189.01

доктор технических наук, профессор В. А. Гершанок

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Исследования направлены на разработку теоретических основ формирования эндогенных месторождений полезных ископаемых (МПИ) коллизионного и постколлизионного этапов, изучение закономерностей их пространственного размещения в различных тектонических блоках земной коры, определение геологических предпосылок формирования и совершенствование прогнозно-поисковых методов применительно к различным иерархическим уровням. Актуальность исследований приобретает особое значение в связи с истощением запасов эксплуатируемых МПИ и ростом материально-финансовых затрат на поиски и разведку новых. Методы прогнозирования МПИ разрабатываются многими поколениями геологов. Их результативность отражена в создании к концу 20-ого столетия мощной мировой минерально-сырьевой базы. Крупные структуры земной коры составляют основу регионального прогнозирования МПИ. Концепция тектонически и реологически расслоенной коры [Тектоническая расслоенность…, 1980, 1982, 1990; Ю. Леонов, 1991 и др.] позволяет объяснить характер деформаций в коллизионном поясе моделью блоковой складчатости [Кисин, 2008 и др.], построенной на мобилистких принципах, и рассматривать их как коллизионно-складчатые (мобильные) пояса, обладающие строгой многоуровневой внутренней структурой.

Любые геологические процессы, включая рудообразование, нуждаются в источниках энергии. Как отметил В.И. Смирнов [1981, с. 5], «для образования любого месторождения… требуется вклад крупной дозы энергии». Большое количество энергии задействовано в коллизионном процессе, который сопровождается метаморфизмом, магматизмом и рудообразованием. Распределение тектонической энергии в земной коре контролируется крупными структурами. Следовательно, они в состоянии контролировать и различные геологические процессы, включая метаморфизм, магматизм и рудообразование. Для прогноза МПИ важно рассмотрение процесса рудообразования в комплексе со всеми другими геологическими процессами, с которыми они имеют генетические и парагенетические связи. Изучению связей между структурами земной коры и синтектоническими геологическими процессами, особенно рудомобизующими и рудообразующими, направлены исследования, изложенные в данной работе.

Цели и задачи исследований. Основная цель исследований – изучение роли блоковой складчатости в структурно-вещественном преобразовании земной коры, в подготовке рудогенерирующих и рудовмещающих структур, в формировании и закономерности размещения МПИ. Для этого решались следующие задачи:

1. Роль блоковой складчатости:

- в дестабилизации и структурно-вещественных преобразований земной коры;

- в подготовке рудовмещающих структур;

- в создании рудомобилизирующих факторов и условий направленного перемещения рудного вещества.

2. Минерагеническая специализация блоков положительного и отрицательного изгиба.

3. Особенности рудной специализации блоковой складчатости мобильных поясов и активизированных участков платформенной коры.

4. Границы использования модели блоковой складчатости для прогнозирования МПИ.

Фактический материал. В основу диссертации лег фактический материал, собранный автором в период работы геологом и старшим геологом в системе ПО «Уралкварцсамоцветы» (1971-1988 гг.), а затем в Институте геологии и геохимии УрО РАН. В 1979-1987 гг., на площади Кочкарского антиклинория (Ю. Урал), автору довелось проводить геологоразведочные работы на аметисты, розовые топазы, рубины и пегматиты с драгоценными камнями. Были выполнены сотни километров маршрутов, проведены буровые (несколько тысяч погонных метров) и горные работы (канавы, шурфы, траншеи, карьеры). Общий объем валовых проб измерялся тысячами м3. Автором лично проведен минералогический анализ 11 тыс. шлиховых проб, изучены многие сотни прозрачных шлифов, полированных и препарированных образцов, обработаны сотни химических и спектральных анализов, составлены различные геологические карты и схемы, вошедшие в производственные отчеты. В процессе производства геологоразведочных работ автор уже руководствовался идеей блоковой складчатости. В последующие годы и по настоящее время эти представления проверялись и развивались на площадях Мурзинско-Адуйского, Джабык-Карагайского и Суундукского антиклинориев, Тагильского прогиба и Алапаевско-Теченского синклинория (восточный склон Урала), восточной части Восточно-Европейской плиты (по грантам РФФИ № 04-05-96093, НШ–85.2003.5, Программе ОНЗ № 10), в центральной части о. Мадагаскар. Методами физического эксперимента изучены некоторые особенности деформации среды в условиях блоковой складчатости.

Личный вклад автора. Идея блоковой складчатости и все разработки по ней, включая использования ее для прогноза эндогенных МПИ, принадлежат автору. В разработках принимали участие (консультации, обсуждение) академик РАН В.А. Коротеев и доктор геолого-минералогических наук В.Н. Сазонов. Полевые исследования, экспериментальные работы и обработка материалов выполнены автором. Материалы, представленные в диссертации, при отсутствии библиографических ссылок принадлежат автору.

Научная новизна

1. Создана основа для совершенствования прогнозно-поискового комплекса на различные рудные и нерудные эндогенные МПИ коллизионно-складчатых поясов и зон их динамического влияния на активизированные участки платформ.

2. Модель блоковой складчатости не имеет аналогов в мире и принципиально отличается от всех имеющихся в этой области разработок. Впервые складчатость показана не в виде синусоидальных изгибов, а в виде блоков подвергнутых изгибной тектонике, в которых протекают сложные, неравномерные деформации. Кора сохраняет форму плиты, что позволяет ей передавать напряжения сжатия на расстояния. Тектоническая энергия сжатия фокусируется изгибами на относительно небольшие объемы коры, что создает участки ее концентрации, вызывающие дестабилизацию системы и протекание различных геологических и рудообразующих процессов.

3. Блоковая складчатость подчиняется принципу унаследованности.

4. Движение флюидов на коллизионном этапе контролируется градиентами стрессовых напряжений, вызванных изгибами.

5. Показана роль блоковой складчатости в формировании и размещении эндогенных месторождений различных полезных ископаемых коллизионного и постколлизионного этапов.

Практическая значимость. Модель блоковой складчатости позволяет:

1. Типизировать тектонические структуры коллизионного этапа, определять характер геологических процессов, сопровождающих становление этих структур, и их минерагеническую специализацию.

2. Осуществлять многоуровневый (региональный и локальный) прогноз на различные эндогенные МПИ, генетически связанных с коллизионными и постколлизионными процессами в мобильных поясах и зон их динамического влияния на активизированные участки платформ.

3. Разработанные автором принципы прогнозирования рубиновой минерализации в мраморах [Кисин, 1991], основанные на модели блоковой складчатости, позволили выявить рубиновую минерализацию в четырех метаморфических комплексах Урала, образующих прерывистую субмеридиональную полосу протяженностью более 600 км. Эти принципы проверялись автором в Чехии, Калифорнии и на о. Мадагаскар, показав высокую результативность. На основе модели блоковой складчатости предложен метод прогнозирования хрусталеносных кварцевых жил в надкупольных структурах. Выявлены закономерности размещения и минерализации пегматитов в дайках лейкократовых гранитов, в зависимости от морфологии контактов, также показавшие высокую эффективность.

Публикации и апробация результатов работы. По теме диссертации имеется 140 публикаций, в т.ч. 1 монография и 11 статей в рецензируемых журналах по списку ВАК. Результаты исследований докладывались на 56 научных конференциях различного ранга (Региональных, Всесоюзных, Российских и Международных). Среди них: II Уральское металлоген. сов. «Геодинамика и металлогения Урала» (Свердловск, 1991); 6-я Зоненшайновская конф по плейттектонике (Москва, 1998); XIII Геол. съезд Респ. Коми (г. Сыктывкар, 1999); III Всеурал. металлоген. сов. (Екатеринбург, 2000); «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2000-2009); Уральская летняя мин. школа (Екатеринбург, 2000, 2005, 2008); Межд. науч. конф. (Чтения А.Н. Заварицкого) (Екатеринбург, 2001-2009); V Межд. конф. “Новые идеи в науках о Земле” (Москва, 2001); «Алмазы и алмазоносность Тимано-Уральского региона», Всерос. сов. (Сыктывкар, 2001); «Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ», Межд. конф. пам. П.Н. Кропоткина (Москва, 2002). «Генезис нефти и газа», Всерос. конф. (Москва, 2003, 2006, 2008); «Углерод, минералогия, геохимия и космохимия», Межд. конф. (Сыктывкар, 2003); «Напряженно-деформированное состояние и сейсмичность литосферы», Всерос. сов. (Иркутск, 2003); «Вулканизм и геодинамика», 2-й Всерос. симп. по вулканологии и палеовулканологии (Екатеринбург, 2003); «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России», XIV Геол. съезд Респ. Коми (Сыктывкар, 2004); Тектоническое сов. (Москва, 2005-2008); «Строение, геодинамика и минерагенические процессы в литосфере» 11-й Межд. науч. конф. (Сыктывкар, 2005); Межд. науч. конф. (Чтения памяти С.Н. Иванова), (Екатеринбург, 2006, 2008). 7 Урал. рег. литолог. сов. (Екатеринбург, 2006); «Углеводородный потенциал фундамента молодых и древних платформ: Перспективы нефтегазоносности фундамента и оценка его роли в формировании и переформировании нефтяных и газовых месторождений», Межд. науч. конф. (Казань, 2006); «Геодинамика формирования подвижных поясов Земли», Межд. науч. конф. (Екатеринбург, 2007). Межд. конф. «Изменяющаяся геологическая среда: пространственно-временные взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов (г. Казань; 13 – 16 ноября, 2007 г.). Межд. конф. «Рудогенез» (2-7 февр. 2008 г, г. Миасс.). Межд. минералог. семинар «Структура и разнообразие минерального мира». (Сыктывкар, 2008). 5-го Всерос. литолог. сов. (Екатеринбург, 14-16 октября 2008 г.) «Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли». (Екатеринбург, 2008). Годичное собрание РМО. (Екатеринбург:, 2008). VII Межрег. науч.-практ. конф. «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий». (Уфа, 19-21 ноября, 2008). XIV Межд. конф. «Связь поверхностных структур земной коры с глубинными». (Петрозаводск, 2008). «Проблемы минералогии, петрографии и металлогении». Науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского. (Пермь, 2002, 2004-2009). XV Геол. съезд Респ. Коми «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: (Сыктывкар, 2009).

Объем и структура работы. Структура работы определяется раскрытием основных защищаемых положений и состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 382 наименований и приложения. Объем работы 457 стр., из них 409 стр. текста с 187 рисунков и 9 таблиц.

В первой главе рассматривается состояние проблемы складчатости земной коры и приводится краткий обзор мнений исследователей по ее решению. Приводятся сведения о строении земной коры, ее реологической и тектонической расслоенности, подвижности консолидированной коры. Рассматриваются деформации пород и некоторые элементы кинематического анализа.

Во второй главе излагается модель блоковой складчатости и ее роль в образовании эндогенных месторождений различных полезных ископаемых (создание метастабильной системы, структурно-вещественные преобразования горных пород, мобилизация и переотложение рудного вещества и т.п.).

В третьей главе рассматривается Кочкарский, Суундукский и Мурзинско-Адуйский метаморфические комплексы восточного склона Урала, как примеры блоков положительного изгиба коры в мобильных поясах. Обсуждается их металлогеническая специализация и характер распределения месторождений полезных ископаемых.

В четвертой главе описывается Сафьяновское месторождение медно-цинковых сульфидных руд, как пример месторождения в блоке отрицательного изгиба коры мобильных поясов. Анализируется его структурное положение, разрывная тектоника, взаимоотношения между рудой и тектоническими нарушениями. Определяется тип месторождения.

В пятой главе рассматриваются геологические структуры восточной окраины ВЕП, происхождение которых связано с деформациями коры в зоне динамического влияния Урала в позднепалеозойское время. В качестве примера блока положительного изгиба платформенной коры приводится Кунгурско-Красноуфимский свод, а в качестве блока отрицательного изгиба – Осинская впадина.

В заключении сформулированы основные результаты исследований.

Защищаемые положения

1. Блоковая складчатость структурирует коллизионные пояса и активизированные участки платформ зоны их динамического влияния, создавая основу для многоуровневого прогнозирования месторождений полезных ископаемых.

2. Минерагения блоков положительного изгиба определяется прямым градиентом стрессовых напряжений и гидротермально-метасоматическими процессами (гранитизацией, альбитизацией, грейзенизацией и др.).

3. Минерагения блоков отрицательного изгиба имеет рудную направленность, которая определяется вещественным составом коры и действием обратного (запирающего) градиента стрессовых напряжений.

4. Различия в минерагении коллизионных поясов и активизированных платформенных областей обусловлены, преимущественно, геологической предысторией и разницей в скорости деформации при блоковой складчатости.

Благодарности. Данная работа не могла быть выполнена без заинтересованного и активного участия академика В.А. Коротеева, которому автор выражает свою искреннюю признательность. На протяжении всего времени работы над моделью блоковой складчатости и ее приложением к геологии месторождений полезных ископаемых автор пользовался советами и консультациями В.Н. Сазонова. Различные проблемы, затронутые в работе, обсуждались с В.И. Вагановым, Ю.Г. Леоновым, М.Г. Леоновым, В.И. Макаровым, А.М. Никишиным, В.М. Проворовым, Н.П. Юшкиным и коллегами по Институту. В сборе материалов помощь оказали В.М. Неганов и В.М. Горожанкин. В лабораторных исследованиях большую помощь оказали А.Б. Макеев, В.И. Силаев, Д. Варламов, С. Репина. Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

Защищаемые положения и их обоснование

1. Блоковая складчатость структурирует коллизионные пояса и активизированные участки платформ зоны их динамического влияния, создавая основу для многоуровневого прогнозирования месторождений полезных ископаемых.

Основные проблемы образования складчатости продольного изгиба заключаются в передаче напряжений на расстояние [Бронгулеев, 1947; Белоусов, 1947; Гзовский, 1975 и др.] и необходимости чрезвычайно больших критических напряжений горизонтального сжатия для деформации коры [Тёркот, Шуберт, 1985]. По расчетам, приведенным в диссертации, критические напряжения для потери изгибной устойчивости коры толщиной 20 км при продольном изгибе составляют около 3,46 ГПа (34,6 кбар), что считается нереально. Для смещений в плоскости надвига, достигающего подошвы упругой коры, требуются напряжения от 1,26 ГПа (12,6 кбар) до 168 МПа (1,68 кбар). Такие напряжения не кажутся слишком большими и, судя по минеральным ассоциациям метаморфических пород в верхней коре, вполне достижимы.

Экспериментальными методами установлено, что для возникновения складчатости при горизонтальном сжатии необходима слоистая среда, состоящая из чередующихся упругих и пластичных слоев, которые получили названия компетентный и некомпетентный слои, соответственно [Willis, 1892]. Понятие это относительное и применимо лишь к конкретным контактирующим слоям. Согласно модели реологически и тектонически расслоенной коры [Пейве, 1963; Буртман, 1973; Тектоническая расслоенность…, 1980, 1982, 1990; Иванов, 1990; Ю. Леонов, 1991, и др.], ее условно можно разделить на упругую (верхнюю) и пластичную (нижнюю). Упругая верхняя кора отвечает понятию компетентный слой, который подстилается некомпетентным слоем - нижней корой. Ниже располагается вязкоупругая верхняя мантия. Выше упругой коры находится ультрапластичная атмосфера (гидросфера), играющая роль некомпетентного слоя. Горизонтальные размеры напряженного участка земной коры значительно превышают ее толщину. Следовательно, земная кора совместно с окружением представлена компетентным и некомпетентными слоями, горизонтальные размеры которых многократно превышают их толщину.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.