В библиотеку

ПРОНИЦАЕМОСТЬ И НЕОТЕКТОНИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ РАЗЛОМОВ ПРИАЗОВСКОГО БЛОКА УКРАИНСКОГО ЩИТА В СВЯЗИ С ОЦЕНКОЙ ИХ РУДОНОСНОСТИ

В. И. Алехин

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Источник информации:
Научные труды Донецкого государственного технического университета. Серия: горно-геологическая. Выпуск 45. – Донецк, ДонГТУ, 2002. – С. 38-44.

      Общеизвестна роль разломов в формировании эндогенного оруденения. Они являются каналами, по которым глубинное вещество поступало к местам локализации, вдоль них происходит мобилизация рудных элементов из вмещающих пород и переотложения в благоприятной термодинамической обстановке. Особенно большое значение имеют долгоживущие глубинные разломы. Многочисленными исследованиями установлено также, что наиболее благоприятны для рудоотложения узлы пересечений разломов. По современным представлениям разломы земной коры – это линейные геологические структуры, которые характеризуются не только значительными горизонтальными размерами, но и определенной шириной, достигающей в ряде случаев десятков километров. Породы в разломных структурах характеризуются специфическим составом и внутренней структурой. По простиранию разлома меняется его ширина, внутренняя структура, геодинамическая активность, проницаемость для рудных растворов. Оценить все эти признаки разломов в полевых условиях при геологосъемочных работах сложно, так как чаще всего разломы закрыты рыхлыми отложениями и доступны для полевого наблюдения лишь отдельные фрагменты разломной структуры. Привлечение комплекса геофизических, аэрокосмических и геоморфологических методов позволяет в первом приближении решить проблему. Тем не менее всегда остаются противоречия в результатах интерпретации геолого-геофизических и других материалов, полученных разными авторами. В таких случаях, по мнению автора, целесообразно применение объективных и математически обоснованных методов комплексной обработки геолого-геофизических материалов. В качестве одного из таких методов предлагается метод определения энтропии как меры неоднородности геологического строения массива горных пород. В данной статье автор применил этот метод при исследовании главных разломов Приазовского блока Украинского щита.

      Оценка неоднородности тектонического строения Приазовского блока Украинского щита проводилась по геологической карте масштаба 1:200000 (автор Лавриненко Л.Ф.). Энтропия, как мера неоднородности геологического строения, давно используется при прогнозировании участков перспективных на рудные объекты. Метод позволяет количественно выразить степень гидротермальной переработки породных комплексов, степень дифференцированности магматических образований, многократные активизации разломных зон, степень тектонической нарушенности и проницаемости отдельных блоков земной коры. В практике геологопоисковых работ широко используются все названные факторы. Энтропийный анализ позволяет представить все эти факторы в виде обобщенного показателя – относительной энтропии, выраженной в процентах. Аномалии этого показателя, превышающие уровень 60%, считаются перспективными на рудные объекты.

      В данной работе использовался метод площадной оценки энтропии тектонической нарушенности (по разрывным дислокациям) в окне стандартного размера. Размер стандартного окна выбран 5Х5 см, что в масштабе карты 1:200000 составляет 10Х10 км. Площадь такого окна равняется 100 км2. Выбранный размер окна позволяет оценивать не только мелкие разрывные нарушения, но и крупные разломные зоны. Согласно иерархического ряда металлогенических подразделений площадь выбранного окна соответствует площади рудного узла.

      При оценке тектонической нарушенности с помощью энтропии использовались две группы признаков разрывных нарушений. Первая группа признаков характеризовала ранг разрывного нарушения по глубине заложения, протяженности, ширине, времени заложения и длительности развития. Разделение разрывных структур по этим признакам выполнено согласно геологической карты (автор Л.Ф. Лавриненко). Так например, Кальмиусская зона разломов и подобные ей по глубине заложения, протяженности, длительности развития и другим признакам отнесены к первому рангу, Криворожско-Павловский сброс к 3 рангу, а разрывы небольшой протяженности к более высоким рангам. Вторая группа признаков характеризовала ориентировку разрывных нарушений, то есть все разрывы были объединены в 18 групп. Каждая из групп охватывала сектор в 10°, например разрывы с простиранием 265°-275° – первая группа, 275°-285° – вторая группа и так далее.

      Вся площадь Приазовского блока была разбита на квадраты стандартного размера (более 220 квадратов). В каждом квадрате подсчитывалась длина разломов каждого ранга, затем вычислялась суммарная длина разрывных нарушений всех рангов и определялась долевая часть каждого ранга в стандартном окне, именно этот показатель являлся основой для расчета относительной энтропии. Затем в окне проводилось измерение длины разрывных нарушений различных ориентировок, определялась суммарная длина разрывов и доля каждой из ориентировок. По последнему показателю и рассчитывалась энтропия ориентировок в стандартном окне.

      В расчетах относительной энтропии использовалась формула:

      где Н – относительная энтропия в %; Рi – доля признака (разлома отдельного ранга или разлома отдельной ориентировки); п – число признаков (число рангов или число ориентировок разрывных нарушений).

      Расчеты выполнялись на ПЭВМ по специальным программам, составленным автором. Полученные значения энтропии относились к центру квадратов и по этим значениям с помощью ПЭВМ строились карты энтропии Приазовского блока в изолиниях. На построенных картах выделялись аномальные области энтропии, превышающие уровень 60 и 70%, которые затем сопоставлялись с известными рудопроявлениями и месторождениями эндогенного генезиса.

      Для оценки неотектонической активности Приазовского блока УЩ по топографическим картам масштаба 1:200000 проведен градиентный анализ современного рельефа, который представляет собой один из методов морфоструктурного анализа. Методика такого анализа включает: выделение на карте прямолинейных фрагментов по участкам резкого сгущения изолиний рельефа (градиентов рельефа), при этом критерием для выделения таких участков принят перепад высот в 20 м на протяжении 200 м; подсчет суммарной длины таких фрагментов в стандартном окне (квадрат 10х10 км); построение карты, отражающей плотность градиентов на 100 км2 в пределах Приазовского блока; выделение линиаментов, объединяющих высокоградиентные участки рельефа. Линиаменты сопоставлялись с основными разломами и разломными зонами Приазовского блока. участки с аномальной плотностью градиентов указывают на неотектонически активные блоки земной коры, а линиаменты, объединяющие высокоградиентные участки современного рельефа должны отражать активные разломы или их активизированные фрагменты.

      Результаты энтропийного анализа разрывной тектоники Приазовского блока изображены на рис. 1.

Рисунок 1– Распределение площадей максимальной тектонической нарушенности докембрийских пород Приазовского блока УЩ по данным энтропийного анализа

1 – площади с максимальным количеством пересечений разломов различного ранга и возраста (энтропия более 60%); 2 – площади с максимальным количеством пересечений различно ориентированных разрывных нарушений (энтропия более 70%); 3 – площади с аномальным количеством пересечений различно ориентированных разрывных нарушений (энтропия более 60%); 4 – наиболее крупные разломы и разломные зоны (по Л.Ф. Лавриненко): 7 – Кальмиусская зона разломов, 2 – Михайловско-Белоцерковский разлом, 3 – Лозоватский разлом, 4 – Ольгинский разлом, 5 – Тельмановский разлом, 6 – Криворожско-Павловский-Октябрьский (Донской) разломы, 7 – Каменномогильская зона разломов, 8 – Куйбышевская зона разломов, 9 – Сорокинская зона разломов, 10 – Мануильская зона разломов, 11 – Малоянисольская зона разломов, 12 – Муравско-Пречистовский сброс, 13 – Конская зона разломов, 14 – Южно-Донбасская зона разломов, 15 – Грузско-Еланчикская зона разломов; 5 – контур площади исследований; 6 – населенные пункты.

      Как видно из рис. 1 аномалии энтропии разрывной тектоники формируют непрерывные ореолы или их цепочки, вытянутые вдоль двух основных направлений – субширотного и северо-восточного. Из субширотных наиболее четко проявила себя Южно-Донбасская зона разломов. Хорошо выражена и Конская зона разломов. Аномалии энтропии по двум группам признаков свидетельствуют о высокой проницаемости, длительности развития и большой глубине заложения этих разломов. Участок с максимальной проницаемостью и длительностью развития приурочен к с. Кумачево, то есть к району известного Покрово-Киреевского месторождения флюорита. Наиболее контрастные аномалии энтропии разрывной тектоники протягиваются к западу от с. Кумачево и фиксируют участок, наиболее благоприятный для рудоотложения (рис.1). Имеющиеся геологические данные хорошо согласуются с данными энтропийного анализа. Именно на этой площади обнаружены многочисленные рудопроявления флюорита, меди, полиметаллов, а в последние годы выявлены кимберлиты. Представляет поисковый интерес и участок прилегающий к узлу пересечения Криворожско-Павловского разлома и Южно-Донбасской разломной зоны, а также площадь у с.Екатериновки.

      Аномалии энтропии, вытянутые в виде цепочек в северо-восточном направлении, располагаются вдоль Михайловско-Белоцерковского, Лозоватского и Ольгинского разломов и занимают секущее положение по отношению к Кальмиуской зоне разломов. Используя опыт системного линиаментного анализа, автор объединил цепочки аномалий энтропии разрывной тектоники в линейные зоны и сопоставил их рудопроявлениями и месторождениями эндогенного генезиса (рис. 2).

Рисунок 2 – Взаимоотношение линиаментных зон повышенной проницаемости земной коры с месторождениями и рудопроявлениями эндогенного генезиса Приазовского блока УЩ

1 – линиаментные зоны повышенной проницаемости, выделенные по данным энтропийного анализа разрывной тектоники; 2 – блоки повышенной неотектонической активности, выделенные по данным градиентного анализа современного рельефа; 3 – участки повышенной плотности рудопроявлений эндогенного генезиса (более 3 рудопроявлений на 100 км ); 4 – участки высокой плотности рудопроявлений эндогенного генезиса (более 5 рудопроявлений на 100 км2); 5 – месторождения эндогенного генезиса: 1 – Азовское циркон-редкоземельное месторождение, 2 – Мазуровское редкометальное месторождение, 3 – Калино-Шевченковское редкометальное месторождение, 4 – Петрово-Гнутовское флюорит-редкоземельное месторождение, 5 – Покрово-Киреевское флюоритовое месторождение, 6 – редкометальное месторождение Крутая Балка; 6 – населенные пункты.

      В результате оказалось, что большинство эндогенных месторождений и участков с высокой плотностью рудопроявлений приурочено к одной высокопроницаемой линейной структуре, вытянутой от редкометального месторождения Крутая Балка на юго-западе до Покрово-Киреевского флюоритового месторождения на северо-востоке. К северо-западу от названной структуры фиксируются две параллельные ей линейные зоны, к одной из которых тяготеет Мазуровское редкометальное месторождение (рис. 2). Градиентный анализ современного рельефа показал, что эти высокопроницаемые структуры являются границами неотектонически активного блока земной коры. Этот активный блок занимает секущее положение к Южно-Донбасской разломной зоне и протягивается в область Донбасса. Вероятно, линейные высокопроницаемые зоны фиксируют скрытую рудоконцентрирующую структуру, имеющие продолжение в Донецкой складчатой области. Ранее проведенные исследования с привлечением методики энтропийного анализа и большого геолого-геофизического материала, в том числе и анализа магматической деятельности, указывают на наличие такой структуры.

      Более детальный анализ градиентов современного рельефа Приазовского блока позволил выделить многочисленные линиаменты, распределение которых по площади показано на рис. 3. В данной работе под линиаментами понимается линейно расположенные участки с резким перепадом высот рельефа (уступы в рельефе) протяженностью от нескольких км до десятков км. Такие линиаменты связываются с неотектоническими разрывными нарушениями. Результаты сопоставления линиаментов с главными разломами и разломными зонами исследуемой площади позволили оценить активность последних в неотектонический этап. Наиболее активной структурой на всем ее протяжении является Кальмиусская зона разломов. При этом Кальмиусская зона ограничивает активность секущих ее разломов – Донского и Тельмановского. Одна из ветвей Кальмиусской зоны разломов хорошо выражена в рельефе в пределах развития палеозойских отложений южной части Донецкой складчатой области. Другие разломы активны на отдельных отрезках. Слабо проявлена в рельефе Сорокинская зона разломов. Ее активный фрагмент фиксируется на небольшом участке между Лозоватским и Ольгинским разломами.

      Конская зона разломов проявлена в рельефе лишь на участке пересечения с Малоянисольской зоной. Вблизи Южно-Донбасской разломной зоны наиболее активны оперяющие ее структуры запад-северозападного простирания.

      Площадь, занимаемая Конско-Ялынской впадиной характеризуется единичными линиаментами. Характерно, что Грузско-Еланчикская зона разломов в градиентах рельефа практически не проявлена, но западнее проходит параллельный ей линиамент. Явление, когда более активны не основные разломы, а их сопровождающие, описано в литературе.

      Проведенные исследования показали широкие возможности энтропийного анализа при исследовании разломных зон и оценке их рудоносности. В пределах Приазовского блока Украинского щита выявлена линейная зона повышенной проницаемости земной коры северо-восточного простирания, вдоль которой концентрируются большинство рудных объектов эндогенного генезиза различного возраста (месторождение редких металлов Крутая Балка, Азовское циркон-редкоземельное месторождение, Петрово-Гнутовское флюорит-редкоземельное месторождение, Покрово-Киреевское флюоритовое месторождение, многочисленные рудопроявления). Результаты градиентного анализа современного рельефа позволяют протянуть эту рудоконцентрирующую структуру в область Донбасса. Детальный градиентный анализ современного рельефа позволил оценить неотектоническую активность крупных разломов Приазовского блока. При этом установлено, что наиболее активной структурой является Кальмиусская зона разломов, установлено также, что эта зона является своеобразным геодинамическим барьером и ограничивает активность секущих ее разломов. Градиентный анализ показал также, что неотектоническая активность большинства разломов изменяется по простиранию, а наиболее активные фрагменты чаще приурочены к местам пересечения различно ориентированных разломов.

      Полученные выводы открывают широкие возможности для дальнейших исследований. Во-первых, необходимо проследить выявленную рудоконцентрирующую структуру северо-восточного простирания в пределах Донбасса, во-вторых, выполнить более детальные исследования разрывных нарушений в масштабе 1:50000 с привлечением большого геолого-геофизического материала и применением нескольких морфоструктурных методов. Целью таких исследований должно служить выделение конкретных участков, перспективных на эндогенное оруденение (флюорит, золото, алмазы и др.).