НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОГО МИНЕРАГЕНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА НЕДР РОССИИ И ПРОГНОЗА МИНЕРАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

Научно обоснованный прогноз месторождений полезных ископаемых, в особенности крупных и уникальных объектов, сопряжен со значительными трудностями и неоднозначностью трактовки результатов исследований недр не только геофизическими но, часто, и геологическими методами. Связано это с целым рядом факторов:

- необходимостью учета большого количества геологических, геофизических и геохимических параметров, относящихся к особенностям тектонического строения и эволюции недр (приповерхностных и глубинных), физико-химическим и другим условиям преобразования и движения как косного, так и живого вещества планеты;

- низким уровнем знаний о строении, структуре и развитии геологических тел в длительной (многомиллиардной) истории формирования планеты, в особенности ее глубинных подкоровых зон;

- слабой разработанностью генетических вопросов формирования месторождений полезных ископаемых и низкой изученностью состава руд, углеводородов и других компонентов (в отличие от биологических объектов) на изотопном и молекулярном уровне;

- низким уровнем развития геологической науки, в которой анализ фундаментальных закономерностей преобразования вещества, его структуры, эволюции и термодинамики часто подменяется гипотетическими геодинамическими и другими концепциями.

В силу этого и по ряду других причин в прикладной геологии существуют часто диаметрально противоположные точки зрения на условия и генезис формирования месторождений полезных ископаемых.

Выдающийся русский ученый В.И. Вернадский считал, что процессы формирования большинства месторождений полезных ископаемых связаны с геохимическими циклами миграции химических элементов, которые наиболее активно развиваются в верхней части земной коры при активной роли воды и органического вещества биосферы.

Интенсивные геологоразведочные работы в области урановой геологии, развернувшиеся во второй половине XX века, блестяще подтвердили эти идеи В.И. Вернадского.

Анализ металлогенических и геохимических материалов о распределении рассеянных и концентрированных в месторождениях форм урана показал, что урановые месторождения и радиогеохимические комплексы пород сосредоточены в осадочном слое и верхней части гранитнометаморфического слоя (выше гранулитовой фации метаморфизма).

Образование выявленных в разных частях планеты (Евразии, Канады, Австралии) крупных и уникальных месторождений происходило при относительно низких температурах в результате исключительно высокой активности соединений урана в водной среде и большой роли углеродистых комплексов пород в накоплении металла. При этом процессы уранового рудообразования не укладывались в привычные представления металлогенистов о роли и стадийности магматической дифференциации вещества.

Вместе с тем в разные годы, и в особенности в последнее время ряд ученых (А.Д. Щеглов, Н.Л. Добрецов, Ф.А. Летников и др.) «опускают» источники рудного вещества в мантию или даже на границу ядра и мантии, увязывая формирование рудных месторождений и интрузивных рудоносных массивов с плюмами, «горячими точками» планеты и другими глубинными аномалиями, природа которых чаще всего остается сугубо гипотетической.

Столько же диаметрально-противоположные точки зрения существуют и по поводу образования месторождений углеводородов (газообразных, жидких и твердых). Несмотря на приуроченность подавляющего большинства скопления нефти и газа к осадочным бассейнам, кроме осадочно-миграционной концепции до сих пор обсуждается глубинное абиогенное происхождение углеводородов за счет их поступления в земную кору из верхней мантии. Исследования осадочных бассейнов, вмещающих месторождения нефти и газа, ведущими геологами (Н.Б. Вассоевичем, В.А. Успенским, М.К. Калинко, Э.А. Бакировым, А.Н. Дмитриевским, А.Э. Конторовичем и многими другими) убедительно показали важную роль процессов биогенного накопления углеводородов в осадочной оболочке Земли в результате сложных и длительных процессов преобразования вещества.

Наиболее простыми для прогнозирования и достаточно хорошо изученными являются хемогенные и биогенные осадочные месторождения (уголь, фосфориты, соли и др.), которые в ряде случаев претерпевают преобразования, но не перемещаются в ходе длительной эволюционной истории диагенеза и литификации осадков.

В частности при процессах углефикации торфа и метаморфизме углей не происходит миграция углерода, меняются лишь физические параметры угля, содержание воды и летучих.

Прогнозирование и определение масштабов осадочных месторождений достаточно проста и оценка прогнозных ресурсов для таких объектов наиболее достоверна.

Самой трудной проблемой является разработка методологических принципов наиболее сложной группы эпигенетических месторождений, обобщенные варианты геолого-геодинамических моделей которые могут быть показаны на примере углеводородов и урана.

Для этих месторождений характерны наиболее интенсивное преобразование вещества и значительные перемещения от нефтематеринских и других пород. Эти месторождения (в том числе стратиформные, залегающие в осадочных толщах являются эпигенетическими, возникшими в результате миграции в водных (или гидротермальных) растворах с последующим накоплением на геохимических или иных барьерах (металлы) или во флюидных ловушках (горючий газ, нефть, газоконденсат).

Такие эпигенетические месторождения могут быть названы осадочно-миграционными (нефть, газ), инфильтрационными гидрогенными (уран, селен и другие металлы в ролловых залежах) или инфильтрационными гидротермальными (уран, молибден, медь, золото, серебро и другие в гидротермально-метасоматических рудах).

Во всех случаях формирование этих месторождений связано с возникновением целого комплекса благоприятных факторов:

- наличием в геологических структурах нефтематеринских или первично обогащенных металлами пород;

- интенсивным преобразованием вещества этих комплексов в результате увеличения температуры и активизации гидродинамического режима подземных и иных вод при активном участии органического вещества;

- тектоническим и геодинамическим режимом, обеспечивающим в разные временные интервалы интенсивный тепломассоперенос, (поступление глубинного тепла, анионов и других компонентов), а также меняющие во времени режимы сжатия и растяжения.

В любом случае формирование в верхней части земной коры большинства месторождений топливно-энергетического и минерального сырья есть результат интенсивной дифференциации корового вещества в результате воздействия глубинных флюидов в наиболее активной зоне литосферы под влиянием экзогенных и эндогенных факторов.

Совершенно очевидно, что прогнозирование таких сложных эпигенетических месторождений (коровых по источнику вещества и подкорковых по энергетическому воздействию) возможно лишь при условии комплексного анализа целого ряда геологических, геодинамических и геохимических параметров и процессов:

- неоднозначностей состава и строения геологических тел, обеспечивающих миграцию и накопление полезных компонентов в определенных благоприятных структурах;

- геохимических и металлогенических эпох накопления углеводородов и металлов и эволюцию и длительность преобразования вещества;

- поступление мантийного тепла по глубинным структурам при определенных типах тектонических или геодинамических режимов;

- изменяющийся режим сжатия и растяжения, зависящий от характера геодинамических режимов геоблоков.

Современная структура земной коры характеризуется слоисто-блоковым (слоисто-складчато-блоковым) строением, которое отражает результат её стадийного развития, сопровождавшегося сложным взаимодействием разных по знаку , интенсивности и направленности тектонических движений, обусловившим перестройки структурных планов, образование структур определенного типа, своеобразие седиментации, метаморфизма, магматизма, магнетизма, полезных ископаемых и другое.

Однако комплексное изучение слоисто-складчато-блокового строения и развития земной коры, имеющее прежде всего четкую минерально-энергетическую направленность, до сих пор так и не проводилось. Поставленные вопросы вообще освещены слабо – рассматривались лишь некоторые аспекты этой актуальной проблемы. Поэтому их решение требует разработки теоретического обоснования – определение принципов и методов исследования и терминолологии.

Предлагаются следующие основные положения концепции блокового строения рудо- и нефтегазоносности земной коры – на примере платформ.

Литосфера характеризуется блоковой делимостью. Современная структура платформ - результат их стадийного развития, сложного взаимодействия разных по времени, знаку, направленности и интенсивности тектонических движений. Характер тектогенеза оп­ределяет перестройки структурных планов, особенности седиментации, теплового потока, магматизма, метаморфизма, формирования и размещения полезных ископаемых.

Особая роль в этих преобразующих процессах принадлежит блоковым тектоническим движениям, имеющим прерывисто-непрерывный характер, который проявляется в том, что разломные ограничения блоков, возникая в разные стадии тектогенеза, постепенно создают блоковую делимость территории, суммированную в ее современном плане. Причем крупные разломы - структурные зоны определенного типа, выражены в геофизических полях и обычно отражены в осадочном чехле. Мелкие разломы подчеркивают соответственно более дробную делимость территории.

Вполне очевидно, что глубинные нарушения, составляющие основу межблоковых (гра­ничных) систем, представляют собой зоны подвижного сочленения разделяемых ими блоков и обусловливают определенную их автономность и специфику рудонафтогенеза.

На платформах выявлена сложная иерархия блоков и межблоковых систем, которые различаются морфологией, масштабом, ориентировкой и строением. Крупные блоки отли­чаются простой n-угольной формой. Они преимущественно северо-западного и северо­-восточного простираний, реже субширотного и субмеридионального направлений. Мелкие блоки - более сложной морфологии и более разнообразной ориентировки. Блоковое строение платформ отражает дискретность, деструкцию и трансляцию состава и свойств структуры фундамента и чехла.

Платформы - целостные геологические объекты, которым свойственны качественно и количественно определенные уровни структурной организации. В зависимости от знака, на­правленности и интенсивности тектонических движений в определенные стадии развития платформ одни блоки образуют положительные формы рельефа и служат областями денуда­ции, другие - отрицательные и являются областями седиментации.

Слоисто-блоковое строение древних и молодых платформ, рассмотренное с позиций бассейнового анализа и в рамках развития концепции блоковой делимости литосферы, наи­более полно отражает тектоническую неоднородность рудоносных и нефтегазоносных зон, которая определяет фациальные обстановки, скорости накопления и мощности осадков, концентри­рующих минеральное вещество, термодинамические условия генерации и последующие ста­дии его онтогенеза. В зависимости от типов и свойств межблоковых систем и зон, литологических параметров чехла, их соотношений в палео- и современном планах моделируется и картируется положение и границы продуктивности очагов рудо- и нефтегазообразования. В пределах систем блоков, особенности сочленения самих блоков — межблоковых систем и зон происходят различные тектонические смещения, к ним приурочены зоны высокого конвективного выноса тепла, структурно-формационных замещений, выклинивания литологических тел и связанных с ними рудоносных и нефтегазоносных комплексов.

Сложный эволюционный путь становления элементов современной блоковой структуры геотектонических объектов привел к относительной автономии отдельных их частей с присущими им литологическими и магматическими комплексами, типами ловушек, гидрогеологическими, геотермическими и геохимическими режимами, зонами рудонафтогенеза, перспективами рудо- и нефтегазоносности.

Упорядочение представлений и выяснение характера соотношений, масштабов и ие­рархии блоковых и межблоковых форм весьма актуально в связи с прогнозом новых объектов минерально-энергетичекого сырья.

* Все количественные оценки заимствованы из различных источников и могут не совпадать.