Главная страница ДонНТУ | Страница магистров ДонНТУ | Поисковая система ДонНТУ
Главная | Результаты поиска | Диссертация | Ссылки
Новые методы изучения современной геодинамики активизированных областей
Б.С. Панов, Ю.С. Рябоштан, Е.П. Тахтамиров, В.С. Салоед-
Русанова, В.И. Алехин
Советская геология.-1981.- №1.-с. 69-75.
В настоящее время большое внимание уделяется проблеме
активизированных областей земной коры и их металлогении. Явления, когда
древние консолидированные платформенные участки приобретают мобильность и
становятся подвижными, были замечены еще в начале XX в., но до недавней поры
обычно рассматривались с позиций неотектоники. Однако работы ряда геологов
показали, что эти явления следует рассматривать гораздо шире, к ним нужно
подходить как к сложному комплексу различных геологических процессов,
ведущих не только к образованию качественно новых тектонических форм, но и
возникновению целого ряда месторождений полезных ископаемых. Наиболее
полно эти вопросы освещены в работе А. Д. Щеглова [8], который подчеркнул
роль в развитии активизированных областей наложенных на структуры
фундамента разрывных нарушений, проявляющихся в послеплатформенный этап
развития земной коры под воздействием качественно новых тектонических
процессов. С этими разломами связаны особенности магматизма и
металлогеническая специфика активизированных зон [8].
Особенности формирования оруденений и рудопроявлений, образующих в
своей совокупности рудные зоны, определяются, как правило, структурными
факторами [5].
Здесь проявились разновозрастные процессы тектоно-магматической
активизации, начиная от докембрия и кончая мезокайнозоем. Современные
геодинамические явления свидетельствуют о продолжающейся и сейчас
тектонической активности различных структур. Поскольку значение достоверной
информации о структурно-тектонических особенностях изучаемых
геологических объектов непрерывно повышается, особенно в связи со
сложностью поисков и разведки скрытых или глубокозалегающих рудных тел,
необходимо не только совершенствование известных геологических и
геофизических методов изучения, но и разработка новых.
К последним относятся методы структурно-геодинамического картирования
(СГДК), разработанные и впервые практически опробованные в Донецком
бассейне.
К настоящему времени они прошли проверку в Приазовье, Полесье,
Львовско-Волынском и Воркутинском угольных бассейнах, Средней Азии и
других местах. В основе методов СГДК лежит способ выявления современных
геодинамических движений в тектонических структурах Ю. С. Рябоштана и Л. В.
Горбушиной, а также способ геоструктурного картирования Ю. С. Рябоштана и Е.
П. Тахтамирова [3, 7]. Эти два способа получили наименования СГДК-Э
(эманационный) и СГДК—А (азимутальный). Основной задачей СГДК является
обнаружение в изучаемом горном массиве так называемых геодинамических зон
или зон современных тектонических деформаций, прослеживание выявленных
зон и расшифровка их геологической природы. При этом в отличие от
общеизвестных геофизических методов исследований, которые основаны на
регистрации фиксированных, статических свойств геологических объектов,
методами СГДК изучают геофизические поля и геофизические аномалии,
возникающие в тектонически напряженном горном массиве и наблюдаемые в их
динамике, развитии.
Вторая принципиальная особенность СГДК — использование покровных
отложений в качестве источника информации о геодинамических процессах,
происходящих в коренных породах. Обычно покровные отложения, т. е. рыхлые
или слабо сцементированные современные наносы, а также более древние
кайнозойские и мезозойские пески, глины и другие подобного рода образования
рассматриваются геологами как статическая среда, неоднородная только по
литологии и являющаяся помехой для изучения структурно-тектонических
особенностей глубже залегающих различных плотно сцементированных горных
пород. В силу некоторых особенностей покровные отложения являются своего
рода резонаторами, когда незначительные упругие деформации горного массива
приводят к образованию в них заметных полей напряжений, особенно на контакте
их с коренными породами, а также в приповерхностном слое. Такие поля
напряжении резко усиливаются в зонах современных активных структур [1], что
дает возможность выявить их и изучить с последующей геологической
интерпретацией.
Недооценка наличия и недопонимание сущности
тектонофизических процессов, происходящих в покрывных отложениях, приводят
к некоторым ошибочным заключениям, как это можно показать на примере
эманационного метода СГДК-Э. Согласно существующим представлениям
эманационная съемка, основанная на изучении распределения радиоактивных
эманации (Rn, Tn) в горных породах и почвах путем отбора проб подпочвенного
воздуха, может применяться на участках, где мощность покрывных отложений не
превышает 5—8 м. Главными факторами, определяющими глубинность
эманационной съемки, являются периоды полураспада радиоактивных изотопов и
коэффициенты их диффузии, что и определяет концентрацию эманации в
почвенном покрове, образующих своеобразный газовый ореол над
эманирующими объектами коренных пород. Поскольку период полураспада
радона равен 3,826 сут, а торона —54,5 с, то глубинность съемки по торону
практически совпадает с глубиной отбора проб почвенного воздуха (0,8—1 м), a
пo радону составит 3—8 м в зависимости от диффузионных свойств среды. Этими
значениями и определяется глубинность эманационного метода выявления под
рыхлыми отложениями интересующих объектов, в том числе тектонических зон в
подстилающих породах, что нашло отражение в литературе [2, 4] и др.
Однако практика работ с применением метода СГДК-Э свидетельствует о
возможности обнаружения тектонически напряженных зон в горном массиве при
значительно больших мощностях покровных отложений по сравнению с
указанными выше. При этом 100—200-метровая толща покрывных отложений и
даже более не является помехой для картирования современных геологических
зон, возникающих в наносах над тектоническими нарушениями коренных пород.
Объясняется это тем, что сами покровные отложения — источник эманирования
вследствие распада рассеянных в них радия и тория. Эманирующая способность
наносов зависит в значительной мере от интенсивности деформаций, которые
передаются активными структурами коренного массива покровным отложениям.
Чем больше деформируются рыхлые или слабо сцементированные покровные
образования, тем больше возрастает их эманирующая способность, и таким
образом, глубинность картирования тектонических структур определяется уже не
диффузионной длиной миграции эманаций, а интенсивностью современных
геодинамических процессов. Итак, покровные отложения являются своеобразным
геологическим трансформатором современных полей напряжений горного
массива, увеличивающим во много раз их отражение в геофизических полях.
Заметим, что недооценка роли геодинамической природы эманационных
аномалий в покровных образованиях нередко приводила к неправильным
заключениям о наличии значительного их источника под наносами. Следовавшие
за таким выводом горные и буровые работы по обнаружению «перспективного
рудного тела» не приносили положительных результатов, поэтому факты
обнаружения подобных «ложных» аномалий приписывались обычно
несовершенству приборов—эманометров. На самом же деле эти явления
объясняются по-иному, и они имеют важное значение в решении целого ряда
геологических задач методами СГДК. Те участки покровных отложений, которые
характеризуются повышенным эманированием, отличаются также своими
электромагнитными и другими свойствами, и эти свойства тоже могут быть
использованы для регистрации и изучения современных геодинамических
процессов. Примером служит метод СГДК-А, с помощью которого возможно
картирование тектонических нарушений и выявление различных структурных
блоков среди массивов горных пород. Достигается это на основе
экспериментально установленного наличия в поверхностном слое покровных
отложений микродеформационных структур, генетически связанных с
современными геодинамическими процессами, проявляющимися в массивах
коренных пород. Эта генетическая связь обнаруживается, в частности, как в
изменении интенсивности микродеформации, так и характера их ориентировок
над коренными структурами в зависимости от их морфологии и генетических
особенностей. Практической реализации данного метода можно достичь с по-
мощью сконструированной в Донецком политехническом институте установки
«ЭФА»—электромагнитного фиксатора анизотропии. Эта установка содержит
излучатель первичного электромагнитного поля и приемник регистрирующий
деформацию параметров вторичного поля, анализ которых позволяет судить о
наличии тектонических нарушений. Следует, отметить, что способ СГДК-А,
основанный на регистрации и анализе азимутальной анизотропии
электропроводности различных горных сред, может успешно применяться не
только при изучении поверхностного слоя покровных отложении. Как
показывают экспериментальные данные и имеющийся опыт работ, необходимая
информация может быть получена при исследовании поверхностей и
искусственных покрытий (асфальт, бетон), льда замерзших акваторий, а также
вечномерзлых грунтов, что значительно расширит возможности применения
метода СГДК-А.
Прямая задача структурно-геодинамического картирования – выявление
динамических движений в горном массиве и известных тектонических структурах
в их обычном состоянии, а также при наложенных естественных, например
землетрясениях, и искусственных воздействиях (строительство крупных
объектов, взрывы, техногенные движения в районах горнодобывающих
предприятии и т.д.).
Обратная задача — выявление по результатам геодинамических съемок
пространственного положения геологических структур и определение их типа.
Работы по структурно-геодинамическому картированию проводятся по сетке
профилей. Расстояние между профилями и их взаимное расположение
определяется детальностью исследований и колеблется от 300—400 до 10—20 м.
На профилях строго выдерживается шаг между точками наблюдений; этот шаг
является стандартным для одной площади исследований, но для различных
площадей может меняться от 2 до 10 м, обычно составляя 5 м. При работе по
методу СГДК-Э на профилях в заданных точках проходят шпуры в почвенном
слое глубиной до 0,9—1,0 м. Из каждого шпура отбирается проба почвенного
воздуха, в которой при применяемой нами методике параллельной работы
эманометра и интерферометра определяется содержание не только радона и
торона, но и метана, а также углекислого газа.
На точках с аномальной концентрацией радона и тopoнa npoизводится
повторное измерение эманации после длительной прокачки, так называемого
деэманирования.
Затем по общепринятым методикам производится расчет концентрации
радона и торона. Полученные данные изображаются в виде профилей; кроме того,
составляются обычным способом или с применением ЭВМ карты распределения
на площади радона и торона и метануглекислых газов. Метануглекислые газы
являются диффузионными и служат наряду с радиоактивными эманациями для
определения типа нарушения. Так, над крупными нарушениями геодинамические
зоны в покровных отложениях характеризуются значительным содержанием
метануглекислых газов и радона, а над малоамплитудными разрывами
метануглекислые газы отсутствуют и содержание радона значительно меньше.
Полученные карты и профили, отражаюшие место нахождение
тектонических нарушений под покровными отложениями называются
структурно-геодинамическими. Масштаб этих карт от 1:10000 до 1:500 и
определяется целью исследования.
Особо важное значение имеет учет выявленных скрытых под наносами
геодинамически активных тектонических структур при проектировании и
строительстве различных объектов плотин зданий и т.д. Следует отметить, что
получение подобной информации традиционными геологическими методами с
применением буровых работ было бы весьма трудоемким и дорогостоящим.
Очень важное значение имеет применение СГДК при детальном структурном
изучении закрытых площадей, где проводятся поиски и разведка рудных
месторождений. Это можно показать на примере зоны сочленения Донецкого
бассейна и Приазовского кристаллического массива, где в связи с процессами
тектономагматической активизации, проявившимися в конце палеозоя и
мезокайнозое, возникла довольно разнообразная рудная минерализация [6].
Однако успешное проведение поисково-оценочных работ на флюорит и
другие полезные ископаемые осложняется практическим отсутствием обнажений
коренных пород на поисковых участках, где мощность покровных отложений
достигает 100 м, а также значительной сложностью геологического строения
района. Обычные геологические и геофизические методы выявления тектоничес-
ких структур в рудовмещающей карбонатной толще при такой мощности
перекрывающих отложений не дают надежных результатов.
Результаты структурно-геодинамической съемки на одном из участков
вблизи г. Комсомольское приводятся ниже.
Породы, слагающие участок, представлены песчаными отложениями
нижнего карбона, залегающими на карбонатных образованиях того же возраста.
Участок расположен вблизи сочленения двух крупных тектонических
структур — Южно-Волновахскои зоны разломов северо-восточного простирания
и зоны Войковских разломов субмеридионального простирания. В северо-
восточной части участка геологосъемочными работами установлено крупное
тектоническое нарушение юго-восточного простирания — Комсомольский
сбросо-сдвиг, а в центральной части — субмеридиональное нарушение.
Поисковые работы на флюорит проводились здесь с помощью бурения из-за
большой мощности наносов. Скважины располагались так, чтобы они подсекли
на глубине зоны дробления карбонатных пород, образованные
субмеридиональным разломом. Однако при бурении большинства скважин
встретились ненарушенные породы без видимых признаков флюоритовой и иной
минерализации.
В результате структурно-геодинамического картирования, проведенного на
этом участке, была составлена схема разрывных нарушений, основанная на
выявленных и прослеженных в покровных отложениях зонах современных
геодинамических движений.
Все зоны тектонических нарушений характеризуются повышенным
выделением эманаций, в несколько раз превышающих фоновые значения, а так же
еще более контрастными аномалиями по метану и углекислому газу.
С целью проверки полученных новых данных о структуре участка
Приазовской КГРЭ было пробурено шесть скважин в рекомендованных точках.
Все эти скважины подтвердили наличие выявленных методами СГДК
тектонических зон с раздробленными и гидротермально измененными породами,
а при бурении некоторых скважин на глубинах от 150 до 350 м встретились
прожилки и вкрапления флюорита и полиметаллов. К этому же участку относится
рудопроявление флюорита, вскрытое на большой глубине в гранитоидах
скважиной, которая добуривалась по результатам геодинамической съемки.
Представляет интерес также опыт применения СГДК при изучении
структурных особенностей одного из участков Приазовского кристаллического
массива, расположенного в долине реки Кальмиус. Этот участок у с. Чермалык
сложен кристаллическими породами докембрийского граносиенитового
комплекса, которые покрыты наносами. В северной части участка но данным
геолого-съемочных работ была установлена жила пегматита, а в юго-восточном
углу — жильные проявления флюорита.
Проведенные в 1980—1981 гг. структурно-геодинамические исследования
позволили выявить довольно многочисленные активные геодинамические зоны
различной ориентировки, отражающие структурный рисунок фундамента.
Примечательно, что выполненное литогеохимическое опробование показало
четкую приуроченность повышенных содержаний редкоземельных и других
элементов к обнаруженным структурам. Геодинамическая зона северо-восточной
ориентировки в юго-восточной части участка была подтверждена буровыми
работами. В скважине на глубине 160 м была установлена зона интенсивной
трещиноватости и брекчирования с плоскостями скольжения. Эта же зона на
глубине 60 м была перебурена другой скважиной. Под покровными отложениями
тектоническая зона вскрыта канавой. Тектоническая зона, вскрытая этой канавой,
содержит флюоритовую минерализацию.
Приведенными примерами не ограничивается опыт успешного,
использования новых методов СГДК с целью изучения структурно-тектонических
особенностей различных активизированных областей земной коры. Учитывая их
высокую эффективность, указанные методы следует широко применять при
различного рода геолого-поисковых и разведочных работах, инженерно-
геологических изысканиях и контроле геодинамических процессов с целью
охраны природных объектов и инженерных сооружений, а также при прогнозировании
горно-геологических условий отработки месторождений и
сейсмических явлений.
Список литературы
1. Буланже Ю. Д. Современные движения земной коры.—Земля и Вселенная,
1976, №2, с. 39—44.
2. Буланшевич Ю. П. Диффузия эманации в породах и средах.—Изв. АН
СССР. Сер. геофизики, 1968, №11, с. 1383—1388.
3. Горбушина Л. В., Рябоштан Ю. С. Картирование зон современных
тектонических движений с помощью радиометрии. – Изв. вузов. Геология
и разведка, 1974, №6, с. 176—178.
4. Новиков Г. Ф., Капков Ю. Н. Радиоактивные методы разведки. М. : Недра,
1965. 734 с.
5. Панов Б. С. Металлогенические особенности активизированной области
Донбасса.—Докл. АН СССР, 1973, т. 211, №2, с. 417—419.
6. Панов Б. С., Алехин В. П., Рябоштан Ю. С. Опыт применения
геодинамического структурного картирования в связи с поисками
флюорита в зоне сочленения Донбасса и Приазовского массива.—В кн.:
Осадочные породы и руды. Киев : Наук. думка. 1980, с. 101—111.
7. Рябоштан Ю. С. О содержании и задачах структурно-геодинамического
картирования при поисковых и разведочных работах на месторождениях
гидротермального типа.—В кн.: Осадочные породы и руды. Киев : Наук.
думка, 1980, с. 126—136.
8. Щеглов А. Д. Металлогения областей автономной активизации. Л.: Наука,
1968. 178 с.