Способ прогноза и поиска хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогноза и поисков хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах. Сущность: выявляют наличие территориально сближенных массива офиолитовых комплексов и кайнозойской депрессионной структуры. В офиолитовом комплексе определяют серпентинизацию. При содержании серпентинита от 90 до 100 масс. % выявляют кору выветривания и составляют вертикальный профиль. В вертикальном профиле выбирают зону карбонатизированных серпентинитов, анализируют минеральный состав карбонатной составляющей. При содержании высокомагнезиальных карбонатов от 5 масс. % судят о перспективности кайнозойской депрессионной структуры на хемокластогенные магнезиты. Затем в ней проводят опробование и анализ терригенно-карбонатных отложений озерно-речных фаций. По содержанию базитовых малых элементов Ni, Со, Cr в пробах выше фоновых судят о магнезитоносности в приповерхностных частях кайнозойской депрессионной структуры. Технический результат: прогнозирование и поиски хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах.

 

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано при прогнозе и поисках магнезитовых месторождений в кайнозойских депрессионньых структурах.

Наибольшую промышленную ценность в Российской Федерации имеют месторождения кристаллических магнезитов древних осадочных толщ, общий разведанный запас которых составляет 2,5 млрд. т, но 90 % их являются на сегодняшний день невостребованными по ряду причин - сложные геолого-экономические условия, отсутствие инфраструктуры, большая удаленность от потребителей и прочее. Расширение и укрепление минерально-сырьевой базы магнезита возможно за счет выявления нового для нашей страны геолого-промышленного типа - хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах, экономическое преимущество которых заключается в приповерхностном залегании рудных тел, рыхлое, не скальное состояние рудного материала, расположение в экономически освоенных и обжитых районах и прочее.

Известна работа [Schmid Η. Turkeys Salda Lake. A genetic model for Australias newly discovered magnesite deposits // Industrial Minerals. - 1987. - № 239.], в которой описываются условия залегания магнезитсодержащих аргиллитов в современных озерных отложениях на примере озера Салда (Турция) и месторождения Канвеара (Австралия). В работе автор констатирует место залегания осадочных отложений, их гранулометрический состав, параметры рудных тел с содержанием химических компонентов по фракциям и вероятность природного обогащения осадков оксидами магния за счет колебания уровня воды в озере.

Недостатком является то, что опубликованный материал недостаточный для создания прогнозно-поисковых критериев на выявление магнезитов в кайнозойских структурах.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип [Прогнозно-поисковые комплексы геолого-промышленных типов неметаллических полезных ископаемых / Мин-во геол. СССР; Всесоюз. Науч.-исслед. Ин-т геологии нерудных полезных ископаемых; Под ред. Н.Н. Ведерникова, А.С. Филько. - М: Недра, 1989. - 76-77 с], является прогнозно-поисковый комплекс по выявлению магнезитов, заключающийся в выявлении миогеосинклинальной структуры с определением в ней терригенно-карбонатной (доломитовой) осадочной толщи докембрийского возраста, наличие ритмичности в указанной толще.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа является то, что он применим только для кристаллических разновидностей магнезитов древних толщ, то есть не для всех геолого-генетических типов магнезита.

Задачей изобретения является создание способа, с помощью которого появляется возможность прогнозировать и выявлять месторождения магнезита в современных и палеоозерных обстановках.

Технический результат - установление магнезитоносности континентальных кайнозойских структур, выявление экономически выгодных магнезитовых объектов с поверхностно залегающими и легкообогащаемыми рудами, расширение минерально-сырьевой базы магнезита.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе прогноза и поиска хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах, включающем выявление структурно-тектонической позиции, выделение перспективной структуры и потенциально-рудоносного комплекса, исследование вещественного состава, составление прогнозных карт, особенность заключается в том, что выявляют наличие территориально сближенных массива офиолитовых комплексов и кайнозойской депрессионной структуры, в офиолитовом комплексе определяют серпентинизацию и при содержании серпентинита от 90 до 100 масс. % переходят к выявлению коры выветривания и составлению вертикального профиля, в котором выбирают зону карбонатизированных серпентинитов, анализируют минеральный состав карбонатной составляющей и при содержании высокомагнезиальных карбонатов от 5 мас. % судят о перспективности кайнозойской депрессионной структуры на хемокластогенные магнезиты, затем в ней проводят опробование и анализ терригенно-карбонатных отложений озерно-речных фаций и по содержанию базитовых малых элементов Ni, Со, Cr в пробах выше фоновых судят о магнезитоносности в приповерхностных частях кайнозойской депрессионной структуры.

Нахождение территориально сближенных массива офиолитовых комплексов и кайнозойской депрессионной структуры является первым условием в цепочке прогноза и поиска, т.к. офиолитовый комплекс - это источник магнезиальных компонентов, а кайнозойская депрессионная структура - область аккумуляции рудного магнезитсодержащего материала. Чем больше размер офиолитового массива, тем выше его рудонесущая значимость. Если офиолитовые массивы характеризуются первичными породами дунит-гарцбургит- пироксенитового состава, по которым в полной мере прошли процессы серпентинизации с содержанием серпентинита от 90 до 100 мас. %, то это является обязательным условием для формирования коры выветривания, так как первичные офиолиты необходимую кору выветривания не образуют. В коре выветривания выбирают зону карбонатизированных серпентинитов и определяют наличие высокомагнезиальных карбонатов. Содержание их от 5 мас. % является необходимым и достаточным условием для формирования магнезита в кайнозойских депрессионных структурах за счет переноса магнезиальных компонентов водными потоками. Гидрогеологическая деятельность поверхностных и подземных бассейнов, питающих данную структуру, должна иметь активный режим водотока гидрокарбонатного (хлорит-гидрокарбонатного) состава с повышенным ионным балансом магния. Морфологические особенности рельефа должны отражать его структурные элементы, благоприятные для магнезитонакопления: современные и древние русла речных долин, надпойменные речные террасы, озерные, аккумулятивные и погребенные террасы в непосредственной близости от серпентинитовых водоразделов. Кайнозойские депрессионные структуры имеют определенные литологические комплексы терригенно-карбонатного состава озерно-речных фаций. Размер депрессионных структур варьирует от одного до нескольких километров в диаметре, по форме отличаются разными конфигурациями. Спектральный анализ осадочных отложений показал содержание базитовых малых элементов (Ni, Со, Cr) выше фоновых на один-два порядка, что указывает на генетическую связь их с серпентинитовыми массивами и может служить элементами-индикаторами при поисках магнезита.

Авторами также установлено, что в пределах кайнозойской депрессионной структуры магнезитоносность проявляется по разрезам в определенных позициях. Благоприятными являются верхние части вертикального разреза кайнозойских отложений, что объясняется последовательностью переотложения коры выветривания. Перевернутый профиль продуктов выветривания серпентинитов в осадочных образованиях предполагает нахождение магнезитов в приповерхностных частях разреза.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из отобранных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению κ усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе прогноза и поисков хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, в заявленном способе. Результаты поиска показали, что из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Пример выполнения

Способ применялся на Халиловской потенциально-перспективной площади в Оренбургской области. Прогнозирование месторождений магнезитов в кайнозойских депрессионных комплексах проводят по-стадийно.

На региональной стадии прогнозирования по геологическим картам масштаба 1:1000000 (1:500000) выделяют область с мелкомасштабными признаками магнезитоносности, в которой развиты офиолитовые комплексы и кайнозойские депрессионные структуры. В пределах выделенной области локализуют площади с массивами серпентинизированных офиолитов и прилегающими к ним структурами кайнозойского возраста. Проводят прогнозно-ревизионное обследование офиолитовых тел в полевых условиях с опробованием петрографических разновидностей. По петрографическому составу офиолитов определяют степень серпентинизации. При содержании серпентинита от 90-100 мас. % переходят к выявлению коры выветривания и при ее наличии составляют вертикальный профиль, где сверху вниз выделяются: зона нонтронитизированных серпентинитов, зона силицитизированных серпентинитов, зона карбонатизированных серпентинитов, зона выветренных серпентинитов и подстилающие скальные серпентиниты. Выбирают зону карбонатизированных серпентинитов и определяют содержание высокомагнезиальных карбонатов. На исследуемой площади оно составляет 5 мас. % и выше, содержание высокомагнезиальных карбонатов меньшее 5 мас. % указывает на нецелесообразность дальнейших поисков.

Далее проводят анализ по вышеописанным особенностям конкретных серпентинитовых массивов в пределах прогнозируемой площади и ранжируют их по степени перспективности. Перспективными являются магнезитоносные серпентинитовые массивы или их участки, где выдерживаются указанные необходимые и достаточные условия, при которых возможна миграция рудных компонентов.

Затем изучают кайнозойскую депрессионную структуру, к ней относятся впадины, прогибы, опущенные тектонические блоки, структуры второго или третьего порядка, и слагающие их осадочные отложения терригенно-карбонатного состава. На основании полученных данных строят прогнозно-минерагенические карты масштаба 1:100000 (1:200000), где отражаются элементы прогноза: серпентинитовые массивы и коры выветривания на них, осадочные терригенно-карбонатные комплексы. На картах локализуют наиболее перспективные участки для дальнейших работ. Участки представляют собой оконтуренные территории, на которых проявлены все региональные признаки выявления хемокластогенных магнезитов. На них необходимо детализировать признаки магнезитоносности на следующей стадии.

На локальной стадии поиска определяют крупномасштабные признаки магнезитоносности в кайнозойских комплексах. В полевых условиях проводят поисковые маршруты и горные выработки с опробованием и последующим лабораторно-аналитическим исследованием. По результатам спектрального анализа выявляют геохимическую специализацию по малым элементам-индикаторам. При содержаниях базитовых малых элементов (Ni, Со, Cr) выше фоновых на 1-2 порядка заключаем о том, что эти осадочные комплексы сформировались за счет продуктов выветривания офиолитов и являются потенциально рудоносными.

Перспективные кайнозойские структуры имеют небольшие глубины - 10-20 м, реже в известных случаях до 70 м (месторождение Реденсион, Куба). Наиболее благоприятными являются верхние части вертикального разреза кайнозойских отложений, что объясняется последовательностью переотложения коры выветривания. Перевернутый профиль продуктов выветривания серпентинитов в осадочных образованиях предполагает нахождение магнезитоносных тел в приповерхностных позициях на глубине от 0 до 5-7 м.

Дополнительными условиями, подтверждающими магнезитоносность комплексов, являются активность поверхностных и подземных водотоков, которые транспортируют рудные компоненты и морфологические особенности рельефа, к которым относятся русла речных долин, надпойменные речные и озерные террасы и т.п., где локализуются рудные тела.

По результатам полевых исследований строится карта фактического материала, которая отображает линии маршрутов с точками наблюдения, размещение горных выработок (канав, шурфов), места отбора проб и указание видов аналитических исследований. Построение специализированных крупномасштабных карт позволяет систематизировать информацию по литологическим, фациальным, геоморфологическим и другим признакам магнезитоносности в рудоносных осадочных комплексах, а также миграционные пути транспортации рудного материала от источников до аккумуляционных позиций, что позволяет определить магнезитоносность изучаемых площадей.

Таким образом, изложенные выше материалы свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования при геологоразведочных работах от прогнозных до поисковых стадий.

- для заявленного изобретения в том виде как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

- известные зарубежные месторождения магнезитов в кайнозойских структурах (Австралии, Турции, Греции, Сербии и др.) обладают всеми выявленными авторами признаками рудоносности.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Способ прогноза и поисков хемокластогенных магнезитов в кайнозойских депрессионных структурах, включающий выявление структурно-тектонической позиции, выделение перспективной структуры и потенциально-рудоносного комплекса, исследование вещественного состава, составление прогнозных карт, отличающийся тем, что выявляют наличие территориально сближенных массива офиолитовых комплексов и кайнозойской депрессионной структуры, в офиолитовом комплексе определяют серпентинизацию и при содержании серпентинита от 90 до 100 масс. % переходят к выявлению коры выветривания и составлению вертикального профиля, в котором выбирают зону карбонатизированных серпентинитов, анализируют минеральный состав карбонатной составляющей и при содержании высокомагнезиальных карбонатов от 5 масс. % судят о перспективности кайнозойской депрессионной структуры на хемокластогенные магнезиты, затем в ней проводят опробование и анализ терригенно-карбонатных отложений озерно-речных фаций и по содержанию базитовых малых элементов Ni, Со, Cr в пробах выше фоновых судят о магнезитоносности в приповерхностных частях кайнозойской депрессионной структуры.