ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОМОГРАФИИ, РАДОНОВОЙ СЪЕМКИ И МИКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОИСКА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ТЕЛ ТРУБОЧНОГО ТИПА, КОНТРОЛИРУЕМЫХ РАЗЛОМНЫМИ ЗОНАМИ

В статье представлен успешный опыт применения комплекса геофизических методов для выявления трубочного тела на локальной прогнозной площади, которая была выделена на предыдущем этапе поисковых работ в пределах Алакит-Мархинского кимберлитового поля Якутской алмазоносной провинции. Электротомография (ЭТ), радоновая съемка (РС) и микросейсмическое зондирование (МЗ) были реализованы на территории размером ≈1000⨯500 м в площадном (ЭТ и РС) и профильном (МЗ) вариантах. Комплексная обработка полученных материалов позволила установить наличие в осадочном чехле трубочного тела, которое приурочено к узлу пересечения разломов и выделяется среди вмещающих пород низкими значениями удельного электрического сопротивления, повышенными концентрациями почвенного радона и высокими соотношениями спектров горизонтальной и вертикальной компонент микросейсм. Оно имеет сложную форму и проявлено у поверхности в виде двух изометричных структур размерами в первые сотни метров, которые, по данным электротомографии, образуют на глубине ≈40 м одно дайкоподобное тело. Корневая часть тела, судя по материалам МЗ, представлена одной или двумя узкими нарушенными зонами, которые прослеживаются до глубины 2 км и более. Решение вопроса о структурно-вещественном составе выявленного тела – прерогатива поискового бурения, тогда как на реализованной стадии работ комплекс из трех описанных в статье методов представляется эффективным для выявления трубочных тел, контролируемых в осадочном чехле сетью разломных зон.

1. Abramov V.Yu., 2008. Petrophysical Characteristics of Geological and Geophysical Models of Kimberlite Bodies of the Arkhangelsk Diamondiferous Province. RUDN Journal of Engineering Researches 1, 70–76 (in Russian) [Абрамов В.Ю. Петрофизические характеристики геолого-геофизических моделей кимберлитовых тел Архангельской алмазоносной провинции // Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. 2008. № 1. С. 70–76].

2. Arnott F., Kostlin E., 2003. Petrophysics of Kimberlites. In: Proceedings of 8th International Kimberlite Conference, Long Abstract. Victoria, Canada.

3. Balkov E.V., Panin G.L., Manstein Yu.A. et al., 2012. Electric Tomography: Equipment, Methods and Experience of Application. Geophysics 6, 54–63 (in Russian) [Балков Е.В., Панин Г.Л., Манштейн Ю.А. и др. Электротомография: аппаратура, методика и опыт применения // Геофизика. 2012. № 6. С. 54–63].

4. Bobrov A.A., Cheremnykh A.S., 2014. Tazheran Intrusive Massif in the Radon Emanation Field (Western Pribaikalie). Bulletin of the Siberian Branch of the Earth Sciences Section of the Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits 2 (45), 64–70 (in Russian) [Бобров А.А., Черемных А.С. Тажеранский интрузивный массив в эманационном радоновом поле (Западное Прибайкалье) // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2014. № 2 (45). С. 64–70].

5. Bogatikova O.A. (Ed.), 1999. Arkhangelsk Diamondiferous Province (Geology, Petrography, Geochemistry, and Mineralogy). Publishing House of Moscow State University, Moscow, 524 p. (in Russian) [Архангельская алмазоносная провинция (геология, петрография, геохимия, минералогия) / Ред. О.А. Богатикова. М.: Изд-во МГУ, 1999. 524 с.].

6. Borsuk A.M., Masurenkov Yu.P., 1964. About Explosive Forms of Intrusive Process. Bulletin of the USSR Academy of Science. Geological Series 4, 38–5 (in Russian) [Борсук А.М., Масуренков Ю.П. Об эксплозивных формах интрузивного процесса// Известия АН СССР. Серия геологическая. 1964. № 4. С. 38–55].

7. Brakhfogel F.F., 1984. Geological Aspects of Kimberlite Magmatism of the Northeastern Areas of the Siberian Platform. Yakutsk Branch of the USSR Acad. Sci., Yakutsk, 128 p. (in Russian) [Брахфогель Ф.Ф. Геологические аспекты кимберлитового магматизма северо-востока Сибирской платформы. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1984. 128 с.].

8. Chen Y.-J., Pirajno F., Li N., Guo D.-S., Lai Y., 2009. Isotope Systematics and Fluid Inclusion Studies of the Qiyugou Breccia Pipe-Hostedgold Deposit, Qinling Orogen, Henan Province, China: Implications for Ore Genesis. Ore Geology Reviews 35 (2), 245–261. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2008.11.003.

9. Corbett G.J., Leach T.M., 1996. Southwest Pacific Rim Gold – Copper Systems: Structure, Alteration and Mineralization. Workshop manual. 215 p.

10. Crockett R.N., Mason R., 1968. Foci of Mantle Disturbance in Southern Africa and Their Economic Significance. Economic Geology 63 (5), 532–540. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.63.5.532.

11. Cunion E., 2009. Comparison of Ground TEM and VTEM Responses over Kimberlites in the Kalahari of Botswana. Exploration Geophysics 40 (4), 308–319. https://doi.org/10.1071/EG09019.

12. Danilov K.B., Afonin N.Yu., Koshkin A.I., 2017. The Structure of the Pionerskaya Pipe of the Arkhangelsk Diamondiferous Province According to the Complex of Passive Seismic Methods. Bulletin of Kamchatka Regional Association "Educational-Scientific Center". Earth Sciences 2 (34), 90–98 (in Russian) [Данилов К.Б., Афонин Н.Ю., Кошкин А.И. Строение трубки «Пионерская» Архангельской алмазоносной провинции по данным комплекса пассивных сейсмических методов // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2017. № 2 (34). С. 90–98].

13. Emmons W.H., 1938. Diatremes and Certain Ore-Bearing Pipes. American Institute of Mining and Metallurgical Engineers Technical Publication 891, 1–15. Endogenous Ore-Bearing Breccia Formations, 2018. Guidelines for Identifying Endogenous Breccia Formations of Various Genetic Types and Assessing Their Ore-Bearing Potential in Relation to the Gosgeolkart Tasks. VSEGEI Publishing House, Saint Petersburg, 104 p. (in Russian) [Эндогенные рудоносные брекчиевые образования: Методические рекомендации по выявлению эндогенных брекчиевых образований различных генетических типов и оценке их потенциальной рудоносности применительно к задачам Госгеолкарт. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2018. 104 с.].

14. Evstratov A.A., 2015. Basite Volcanic Structures of the North-Eastern Areas of the Tunguska Syncline (To the Problem of Studying Diamondiferous «Closed» Areas). Brief PhD Thesis (Candidate of Geology and Mineralogy). Irkutsk, 23 p. (in Russian) [Евстратов А.А. Базитовые вулканоструктуры северо-востока Тунгусской синеклизы (в связи с проблемой изучения алмазоносных «закрытых» территорий): Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. Иркутск, 2015. 23 с.].

15. Fon der Flaass G.S., Nikulin V.I., 2000. Atlas of Ore Field Structures of Iron Ore Deposits. Publishing House of Irkutsk State University, Irkutsk, 192 p. (in Russian) [Фон дер Флаасс Г.С., Никулин В.И. Атлас структур рудных полей железорудных месторождений. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2000. 192 с.].

16. Frantsuzova V.I., Danilov K.B., 2016. The Structure of the Lomonosov Explosion Tube in the Arkhangelsk Diamondiferous Province According to the Microseismic Field Anomalies. Volcanology and Seismology 10 (5), 339–346 (in Russian) [Французова В.И., Данилов К.Б. Структура трубки взрыва имени М.В. Ломоносова Архангельской алмазоносной провинции по аномалиям микросейсмического поля // Вулканология и сейсмология. 2016. Т. 10. № 5. С. 339–346]. https://doi.org/10.7868/S0203030616050023.

17. Gladkov A.S., Bornyakov S.A., Manakov A.V., Matrosov V.A., 2008. Tectonophysical Studies for Diamond Prospecting. Guidelines. Nauchny Mir, Moscow, 175 p. (in Russian) [Гладков А.С., Борняков С.А., Манаков А.В., Матросов В.А. Тектонофизические исследования при алмазопоисковых работах: Методическое пособие. М.: Научный мир, 2008. 175 с.].

18. Gorbatikov A.V., Stepanova M.Yu., Korablev G.E., 2008. Patterns of Microseismic Field Formation under the Influence of Local Geological Heterogeneities, and Sounding Using Microseisms. Physics of the Earth 7, 66–84 (in Russian) [Горбатиков А.В., Степанова М.Ю., Кораблев Г.Е. Закономерности формирования микросейсмического поля под влиянием локальных геологических неоднородностей и зондирование с помощью микросейсм // Физика Земли. 2008. № 7. С. 66–84].

19. Gorbatikov A.V., Tsukanov A.A., 2011. Modeling of Rayleigh Waves near Scattering Velocity Inhomogeneities. Study of the possibilities of the microseismic sounding method. Physics of the Earth 4, 96–112 (in Russian) [Горбатиков А.В., Цуканов А.А. Моделирование волн Рэлея вблизи рассеивающих скоростных неоднородностей. Исследование возможностей метода микросейсмического зондирования // Физика Земли. 2011. № 4. С. 96–112]. https://doi.org/10.1134/S0002333711040077.

20. Guha A., Rani K., Varma C.B., Sarwate N.K., Sharma N., Mukherjee A., Kumar K.V., Pal S.K., Saw A.K., Jha S.K., 2018. Identification of Potential Zones for Kimberlite Exploration – an Earth Observation Approach. In: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XLII-5, 239–250. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-5-239-2018.

21. Gurney J.J., Helmstaedt H.H., le Roex A.P. Nowicki T.E., Richardson S.H., Westerlund K.J., 2005. Diamonds: Crustal Distribution and Formation Processes in Time and Space and an Integrated Deposit Model. Economic Geology 100th Anniversary Vol., 143–178. https://doi.org/10.5382/AV100.07.

22. Ignatov P.A., Bolonin A.V., Vasiliev I.D. et al., 2009. Contacts of the Arkhangelsk Kimberlite Pipe and Deformations of Host and Cover Rocks. Geology and Exploration 5, 28–34 (in Russian) [Игнатов П.А., Болонин А.В., Васильев И.Д. и др. Контакты кимберлитовой трубки Архангельская и деформации вмещающих и перекрывающих пород // Геология и разведка. 2009. № 5. С. 28–34].

23. Ignatov P.A., Bushkov K.Yu., Novikov K.V., Tolstov A.V., 2010. The Basite Breccia Area of the Nakyn Kimberlite Field. Bulletin of Universities. Geology and Exploration 2, 31–35 (in Russian) [Игнатов П.А., Бушков К.Ю., Новиков К.В., Толстов А.В. Ареал брекчий базитов Накынского кимберлитового поля // Известия ВУЗов. Геология и разведка. 2010. № 2. С. 31–35].

24. Jelsma H., Barnett W., Richards S., Lister G., 2009. Tectonic Setting of Kimberlites. Lithos 112 (S1), 155–165. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.06.030.

25. Khar’kiv A.D., Zinchuk N.N., Kryuchkov A.I., 1998. Indigenous Diamonds Deposits of the World. Nedra, Moscow, 554 p. (in Russian) [Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов мира. М.: Недра, 1998. 554 с.].

26. Kiselev G.P., Danilov K.B., Yakovlev E.Yu., Druzhinin S.V., 2016. Radiometric and Seismometric Studies of the Chidvinskaya Kimberlite Pipe (Arkhangelsk Diamondiferous Province). Bulletin of Kamchatka Regional Association "EducationalScientific Center". Earth Sciences 2 (30), 43–53 (in Russian) [Киселев Г.П., Данилов К.Б., Яковлев Е.Ю., Дружинин С.В. Радиометрические и сейсмометрические исследования кимберлитовой трубки Чидвинская (Архангельская алмазоносная провинция) // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2016. № 2 (30). С. 43–53].

27. Kiselev A.I., Yarmolyuk V.V., Egorov K.N., 2009. «Potassium» Basalts and «Picritobasalts» of the Devonian Kimberlite Fields in Western Yakutia and Their Relationship with Kimberlite Magmatism (Russia). Geology of Ore Deposits 51 (1), 38–57 (in Russian) [Киселев А.И., Ярмолюк В.В., Егоров К.Н. «Калиевые» базальты и «пикритобазальты» девонских кимберлитовых полей Западной Якутии и их связь с кимберлитовым магматизмом (Россия) // Геология рудных месторождений. 2009. Т. 51. № 1. С. 38–57]. https://doi.org/10.1134/S1075701509010036.

28. Kjarsgaard B.A., 2007. Kimberlite Pipe Models: Significance for Exploration. In: Exploration 07. Proceedings of Fifth Decennial International Conference on Mineral Exploration (September 9–12, 2007). Toronto, p. 667–677.

29. Kurszlaukis S., Barnett W., 2003. Volcanological and Structural Aspects of the Venetia Kimberlite Cluster – a Case Study of South African Kimberlite Maar-Diatreme Volcanoes. South African Journal of Geology 106, 145–172.

30. Lelyukh M.I., Kryuchkov L.I., Ustinov V.I., 1989. About Patterns of Spatial Distribution of Kimberlites in the Aikhal Region. In: Problems of Kimberlite Magmatism. Nauka, Novosibirsk, 66–71 (in Russian) [Лелюх М.И., Крючков Л.И., Устинов В.И. О закономерностях пространственного размещения кибмерлитов в Айхальском районе // Проблемы кимберлитового магматизма. Новосибирск: Наука, 1989. С. 66–71].

31. Loke M.H., 2000. Electrical Imaging Surveys for Environmental and Engineering Studies. A Practical Guide to 2-D and 3-D Surveys. Available from: https://pages.mtu.edu/~ctyoung/LOKENOTE.PDF (last accessed 22.12.2015).

32. Loke M.H., 2010. Tutorial: RES2DINV ver. 3.59, Rapid 2-D Resistivity & IP inversion using the least-squares method. Malaysia: Geotomo Software, 148 p. Macnae J.C., 1979. Kimberlites and Exploration Geophysics. Geophysics 44 (8), 1395–1416. https://doi.org/10.1190/1.1441014.

33. Mikoev I.I., 2018. About Patterns of Spatial Distribution of Kimberlites in the Aikhal Region. Ores and Metals 3, 40–46 (in Russian) [Микоев И.И. Наземные геофизические исследования при поисках кимберлитовых тел: результаты и эффективность в различных поисковых обстановках // Руды и металлы. 2018. № 3. С. 40–46]. https://doi.org/10.24411/0869-5997-2018-10005.

34. Milashev V.A., 1984. Explosion Pipes. Nedra, Leningrad, 268 p. (in Russian) [Милашев В.А. Трубки взрыва. Л.: Недра, 1984. 268 с.].

35. Nikulin V.I., Lelyukh M.I., Fon der Flaas G.S., 2001. Diamond Diagnostics. Guidleines. Glazkovskaya Tipografia, Irkutsk, 320 p. (in Russian) [Никулин В.И., Лелюх М.И., фон дер Флаас Г.С. Алмазопрогностика: Методическое пособие. Иркутск: Глазковская типография, 2001. 320 с.].

36. Ramadass G., Subhashbabu A., Laxmi G.U., 2015. Structural Analysis of Airborne Radiometric Data for Identification of Kimberlites in Parts of Eastern Dharwar Craton. International Journal of Science and Research 4 (4), 2375–2380.

37. Rosen O.M., Manakov A.V., Zinchuk N.N., 2006. Siberian Craton: Formation, and Diamond Potential. Nauchny Mir, Moscow, 210 p. (in Russian) [Розен О.М., Манаков А.В., Зинчук Н.Н. Сибирский кратон: формирование, алмазоносность. М.: Научный мир, 2006. 210 с.].

38. Saraev A.K., Antashchuk K.M., Nikiforov A.B., Prokofiev O.M., Romanova N.E., Denisov R.V., 2010. Possibilities of Audiomagnetotelluric Sounding for Solving Structural and Prospecting Problems in Diamondiferous Regions. Issues of Geophysicists 43, 126–158 (in Russian) [Сараев А.К., Антащук К.М., Никифоров А.Б., Прокофьев О.М., Романова Н.Е., Денисов Р.В. Возможности аудиомагнитотеллурических зондирований при решении структурных и поисковых задач в алмазоносных районах // Вопросы геофизики. 2010. Вып. 43. С. 126–158].

39. Seminsky K.Zh., 2003. Internal Structure of Continental Fault Zones. Tectonophysical Aspect. Publishing House of SB RAS, "Geo" Branch, Novosibirsk, 244 p. (in Russian) [Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Тектонофизический аспект. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2003. 244 с.].

40. Seminsky K.Zh., Bobrov A.A., 2009. Radon Activity of Crustal Faults Differing in Types (Cases of the Western Pribaikalie and Southern Priangarie). Geology and Geophysics 50 (8), 881–896 (in Russian) [Семинский К.Ж., Бобров А.А. Радоновая активность разнотипных разломов земной коры (на примере Западного Прибайкалья и Южного Приангарья) // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 8. С. 881–896].

41. Seminsky K.Zh., Bobrov A.A., Olenchenko V.V., 2017. Electric Tomography and Radon Imaging of Kimberlite-Bearing Fault Zones of the Alakit-Markha Field in Western Yakutia: Experience of Application. Earth Cryosphere XXI (3), 3–12 (in Russian) [Семинский К.Ж., Бобров А.А., Оленченко В.В. Электротомография и радоновая съемка кимберлитовмещающих разломных зон Алакит-Мархинского поля в Западной Якутии: опыт применения // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 3. С. 3–12]. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-3(3-12).

42. Seminsky K.Zh., Demberel S., 2013. The First Estimations of Soil Radon Activity near Faults in Central Mongolia. Radiation Measurements 49, 19–34. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2012.12.013.

43. Seminsky K.Zh., Seminsky Zh.V., 2016. Special Mapping of Crustal Fault Zones and Its Capabilities for the Study of Structural Control of Kimberlites in the Alakit-Markha Field of the Yakutian Diamondiferous Province. Publishing House of Irkutsk State Technical University, Irkutsk, 204 p. (in Russian) [Семинский К.Ж., Семинский Ж.В. Спецкартирование разломных зон земной коры и его возможности в исследовании структурного контроля кимберлитов в Алакит-Мархинском поле Якутской алмазоносной провинции. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. 204 с.]. http://crust.irk.ru/art/2016speccart.pdf.

44. Serokurov E.N., Kalmykov V.D., Zuev V.M., 2001. Space Methods for Forecasting and Prospecting for Diamond Deposits. Nedra, Moscow, 198 p. (in Russian) [Серокуров Е.Н., Калмыков В.Д., Зуев В.М. Космические методы при прогнозе и поисках месторождений алмазов. М.: Недра, 2001. 198 с.].

45. Sherman S.I., Bornyakov S.A., Buddo V.Yu., 1983. Fields of Dynamic Influence of Faults (Modeling Results). Nauka, Novosibirsk, 112 p. (in Russian) [Шерман С.И., Борняков С.А., Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск: Наука, 1983. 112 с.].

46. Skewes M.A., Stern C.R., 1994. Tectonic Trigger for the Formation of Late Miocene Cu-Rich Breccia Pipes in the Andes of Central Chile. Geology 22, 551–554. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1994)022%3C0551:TTFTFO%3E2.3.CO;2.

47. Stogniy Vas.V., Korotkov Yu.V., 2010. Search for Kimberlite Bodies by Transient Process Method. Nauka, Novosibirsk, 121 p. (in Russian) [Стогний Вас.В., Коротков Ю.В. Поиск кимберлитовых тел методом переходных процессов. Новосибирск: Наука, 2010. 121 с.].

48. Tugovik G.I., 1984. Fluid Explosive Structures and Their Ore Potential. Nauka, Moscow, 193 p. (in Russian) [Туговик Г.И. Флюидно-эксплозивные структуры и их рудоносность. М.: Наука, 1984. 193 с.].

49. Ukhanov A.V., Sobornov O.P., Khar’kiv A.D., Smirnov G.I., 1982. The Thorium and Uranium Contents in Kimberlites of Siberia and Africa According to the Results of New GammaSpectrometric Determinations. Geochemistry 8, 1204–1210 (in Russian) [Уханов А.В., Соборнов О.П., Харькив А.Д., Смирнов Г.И. Содержание тория и урана в кимберлитах Сибири и Африки по результатам новых гамма-спектрометрических определений // Геохимия. 1982. № 8. С. 1204–1210].

50. Vaganov V.I., 2000. Diamond Deposits of Russia and the World (Basics of Forecasting). Geoinformmark CJSC, Moscow, 371 p. (in Russian) [Ваганов В.И. Алмазные месторождения России и мира (Основы прогнозирования). М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000. 371 с.].

51. Viezzoli А., Kaminski V., 2016. Airborne IP: Examples from the Mount Milligan Deposit, Canada and the Amakinskaya Kimberlite Pipe, Russia. Exploration Geophysics 47 (4), 269– 278. https://doi.org/10.1071/EG16015.

52. Vogelman N.A., 1998. Ore-Bearing Explosion-Injection Breccias of Subsurface Gold Ore Deposits. Domestic Geology 3, 50–55 (in Russian) [Фогельман Н.А. Рудоносные эксплозивно-инъекционные брекчии близповерхностных золоторудных месторождений // Отечественная геология. 1998. № 3. С. 50–55].

53. Warnaars F.W., 1985. Holmgren C., Barassi S. Porphyry Copper and Tourmaline Breccias at Los Bronces – Rio Blanco, Chile. Economic Geology 80 (6), 1544–1565. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.80.6.1544.

54. White S.H., de Boorder H., Smith C.B., 1995. Structural Controls of Kimberlite and Lamproite Emplacement. Journal of Geochemical Exploration 53 (1–3), 245–264. https://doi.org/10.1016/0375-6742(94)00033-8.

55. Yakubchuk А., 2009. Diamond Deposits of the Siberian Craton: Products of Post –1200 Ma Plume Events Affecting the Lithospheric Keel. Ore Geology Reviews 35 (2), 155–163. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2008.10.002.