Месторождения в вулканических депрессиях

Рассматриваемые месторождения относятся к гидротермальным месторождениям, связанным с липарит-гранитовой формацией и представленным штокверковыми и жильными рудными телами урановых и комплексных молибден-урановых руд [2,20, 24]. Основная часть этих месторождений локализована в дипрессиях вулканического происхождения, некоторые размещены в крупных разломах основания депрессий.

Месторождения приурочены к сквозным разломам, дайковым поясам, зонам повышенной трещиноватости в эффузивах, трубкам взрыва и неккам. Во всех случаях рудный процесс ведет к интенсивному метасоматическому преобразованию пород, изменяющему их физические свойства. Пример такого изменения - повышения эффективной пористости пород при повышении интенсивности метасоматоза, приведен в табл.2.1.

Таблица 2.1

Изменение эффективной пористости при метасоматических преобразованиях гранит-порфиров уранового месторождения [2]

Метасоматическому преобразованию пород основания депрессии обязаны и области понижения содержаний урана (естественной радиоактивности) под урановыми месторождениями (рис.2.5). Отметим следующие обстоятельства. Понижение касается только урана, торий в аномальной области пониженной радиоактивности находится в нормальных концентрациях. Понижение радиоактивности распространяется на гранитоидные породы вне зависимости от их состава. Области понижения урана пространственно связаны с урановым оруденением – ниже и на флангах рудных тел. Интерпретация этих обстоятельств – метасоматически измененные гранитоиды являются источником (одним из источников) урана для месторождений.

Условия локализации месторождений заметно отражаются в геофизических полях, не столько в интенсивности и знаке аномалий физических полей, сколько в их структуре. Характерны концентрические линейные и кольцевые структуры размещений аномалий магнитного, радиоактивного и электрических полей. К пересечениям этих структур линейными зонами аномальных геофизических полей, прослеживаемых за пределы областей вулканических структур и носящих черты глубинных разломов, приурочены урановые месторождения, выявляемые (в благоприятных условиях неглубокого залегания рудных тел) с помощью аэро-гаммаспектрометрической съемки.

В качестве примера рассмотрим хорошо изученное ивскрытое на большую глубину урановое месторождение в покровах пирокластических пород кислого состава (рис. 2.6, 2.7, 2.8).

Месторождение локализовано в кальдерной депрессии, возникшей на своде купольного поднятия [24]. В основании депрессии залегают раннепалеозойские граниты и покровы лав и лавоагломератов андезитового состава (рис. 2.8). Рудовмещающие вулканогенные образования верхнепалеозойского возраста представлены игнимбритами, туфами и туфобрекчиями липаритов. На месторождении развиты субвулканические дайки, образующие протяженный, выходящий за пределы депрессии линейно вытянутый пояс. Оруденение уран-молибденитовое. Уран находится преимущественно в настуране и частично в коффините. Преобладающий околорудный процесс – аргиллизация.

Горные породы месторождения дифференцированы практически по всем физическим параметрам. В сравнении с гранитами основания ( χ=10-20, 10^-5 ед.СИ) более магнитными образованиями являются залегающие выше андезиты (χ до 1000 , 10^-5 ед.СИ), а менее магнитными (менее 10^-4 ед.СИ) - вулканогенные образования, заполняющие депрессию (как более кислые разности). Противоположным образом различаются породы по естественной радиоактивности (рис. 2.6), что отражается на диаграммах гамма-каротажа (ГК).

На локализацию урановой минерализации оказывало влияние физико-механические свойства пирокластических пород. На рисунке 2.7 видна зависимость между интенсивностью оруденения (линейной продуктивностью) и петрофизическими параметрами рудовмещающих пород – прямая с эффективной пористостью и обратная с модулем упругости.

По физическим свойствам горные породы геологического разреза месторождения разделяются на три группы.

К породам первой группы относятся породы основания депрессии – граниты и андезиты. Характерны низкие фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС): эффективная пористость меньше 1%, проницаемость низкая (0,0001-0,0007 мД), высокое удельное электрическое сопротивление (УЭС порядка 150-220 Омм) и скорости распространения упругих колебаний (.4-6 км/с).

К породам второй группы относятся относительно плотные породы, заполняющие депрессию – лавовые покровы кварцевых порфиров и игнимбриты липаритового состава. Они имеют свойства, промежуточные между свойствами пород первой и третьей групп.

Третья петрофизическая группа является рудовмещающей и представлена туфами и туфобрекчиями кварцевых порфиров и липаритов. Они характеризуются высокими для разреза значениями ФЕС (эффективная пористость до 10-22%, проницаемость 0,001-0,01

Рис. 2.8. Петрофизическая модель месторождения урана в вулканической депрессии (разрез). 1 – граниты; 2 – лавоагломераты андезитов; 3 – туфы кварцевых порфиров с прослоями игнимбритов; 4 – туфобрекчии липаритов; 5 – лавовые покровы кварцевых порфиров; 6 – туфы кварцевых порфиров; 7 – дайки фельзитов; 8 – дайки кварцевых порфиров и андезитов; 9 – тектонические швы; 10 – жильные и штокверковые рудные тела; 11 – «пластовые» залежи; 12 – петрофизические группы вмещающих пород

мД), пониженные УЭС (20-40 Омм) и скорости упругих волн (меньше 3 км/с). На диаграммах электрического каротажа интервалы рудовмещающих пород выделяются понижениями кажущегося сопротивлениz (КС) и (в случае низко минерализованного бурового раствора) понижениями показаний метода ПС (собственной поляризации).

Особенностью месторождения является вертикальная петрофизическая зональность руд и рудовмещающих метасоматитов . В направлении движения гидротермальных растворов, от нижних горизонтов с преимущественно штокверковым оруденением и пластовой залежью к верхним горизонтам с выделением урана в жилах

происходит следующие изменения физических свойств руд и метасоматитов:

- уменьшение радиоактивности руд и сложности аномалии ГК против рудных тел;

- понижается поляризуемость руд и увеличивается доля остаточной намагниченности в связи с уменьшением сульфидности руд (пирит, молибденит, галенит) и возрастание в них гематита;

- уменьшается интенсивность и масштабы петрофизических околорудных изменений, что указывает на затухание гидротермального процесса вверх от основания депрессии.

В вертикальном направлении изменяется также содержание петрофизических околорудных изменений.

Наиболее интенсивно проявлены изменения в андезитах основания, прилегающих к пластовым залежам. С проявленной здесь альбитизацией связаны масштабные понижения магнитной восприимчивости пород и повышения их электрической поляризуемости, обусловленные замещением магнетита пиритом.

По иному происходят изменения пород в верхних горизонтах месторождения. В низкотемпературом процессе аргиллизации наиболее существенно изменяются ФЕС горных пород. При слабых изменениях пористость и проницаемость повышаются. На заключительных стадиях метасоматоза, при новообразованиях каолинита и, особенно, монтмориллонита общая пористость продолжает расти, но существенно понижаются проницаемость и эффективная пористость, что связано с повышенной поверхностной активностью глинистых минералов и высоким содержанием физически связанной воды. На диаграммах ПС участки интенсивной аргиллизации могут выделяться локальными повышениями.