Перспективы обнаружения месторождений стратегических полезных ископаемых (Cu, Сo, Ni, EPG, Sc, V, Li, REE, Sr, графит, углеводород) в алмазоносных районах Юга Западной Якутии

Введение

В Западно-Якутской алмазоносной провинции, помимо алмазных месторождений, известно гигантское месторождение редких металлов в карбонатитах Томтор [10][17], имеются месторождения нефти и газа [1], металлоносные рассолы [3][15], многочисленные россыпи золота и платины [19], обоснованы перспективы обнаружения сульфидных медно-никелевых с платиноидами руд Норильского типа [9] и скандиевых месторождений в древних корах выветривания [5],

Ниже приведены примеры проявлений этих и других стратегических видов минерального сырья, распространенных в Мало-Ботуобинском, Средне-Мархинском и Ыгыаттинском кимберлитовых районах. Это особенно важно для первых двух районов, где в Мирнинском и Накынском полях ведется разработка алмазных месторождений, и обнаружение здесь месторождений высоколиквидных руд может существенно повысить их экономический потенциал.

Фактический материал и методы исследований

В работе использованы данные специальной авторской документации и изучения керна поисковых скважин [8], вскрывших разрезы осадочного чехла Восточно-Сибирской платформы до глубин 200 и более метров. Скважины пройдены Вилюйской ГРЭ по поисковым сетям от 400×400 до 100×100 и 20×40 м. В Накынском поле Средне-Мархинского района изучены тысячи разрезов общим объемом более 500 тысяч метров. В Сюльдюкарском поле Ыгыаттинского района задокументировано 430 разрезов объемом 14 000 м керна. В Мало-Ботуобинском районе на участке Улахан-Курунг-Юрях изучен керн 244 скважин длиной 7000 м, на поисковой площади Бестях — 238 скважин с объемом керна 17 300 м.

Для анализа геохимических данных использовано порядка 51 тысячи рентген-флюоресцентных (РФА) и десятки ICP AES анализов, выполненных в лабораториях АК АЛРОСА (ПАО) по результатам штуфного опробования керна поискового бурения, выполненного геологами Вилюйской ГРЭ. Опробование было направлено на поиски кимберлитов и заверку шлихо-минералогических аномалий минералов — индикаторов кимберлитов и минералов — спутников алмаза.

Все скважины, пробы и анализы вместе с картографической основой введены в соответствующую cоставленную авторами базу данных, по которой создан геоинформационный проект в среде Quantum GIS (QGIS).

Обработка данных выполнена по стандартной методике статистического анализа с использованием возможностей программы Excel.

Результаты исследований

Проявления отмеченных выше высоколиквидных видов минерального сырья занимают свою позицию в геологическом разрезе южной части Западно-Якутской алмазоносной провинции. Это показано на сводных колонках Мало-Ботуобинского, Ыгыаттинского и Средне-Мархинского алмазоносных районов (рис. 1).

Надо отметить, что Мало-Ботуобинский и Ыгыаттинский районы имеют весьма похожее геологическое строение.

Главным типом месторождений в регионе являются коренные и россыпные месторождения алмазов. За исключением месторождения трубки Зарница, которая имеет мезозойский возраст, все промышленные алмазоносные трубки и дайки девонские. Они прорывают тонко обломочные и карбонатные толщи нижнего палеозоя и перекрыты угленосными породами верхнего карбона — перми, туфами и силлами траппов триаса или юрскими тонкообломочными морскими отложениями. По данным многих определений абсолютного возраста и мнению большинства исследователей промышленные алмазоносные трубки имеют позднедевонский возраст [12].

В девонскую эпоху тектоно-магматической активизации вместе с кимберлиатами формировались щелочно-ультраосновные карбонатитовые комплексы с редкометалльным оруденением [10][17].

В регионе распространены образования древних кор выветривания позднедевонско-каменноугольного и позднетриасо-раннеюрского возрастов [4]. В них есть рудопроявления скандия, кобальта, никеля и редкоземельных элементов [5]. Нельзя исключать и интрузии монцонитов и карбонатитовые массивы девонского этапа активизации. Они могли служить благоприятной средой при формировании по ним скандиеносных с редкими землями кор выветривания.

С мезозойскими траппами связаны перспективы обнаружения сульфидных медно-никелевых с платиноидами руд. Они предполагаются в основании раздувов cиллов, их фронтальных частях, в подстилающих их породах кембрия и покрывающих угленосных толщах перми [7].

С этими интрузиями надо ожидать месторождения графита в тех местах, где триасовые силлы непосредственно контактировали или ассимилировали относительно мощные пласты пермских бурых углей.

В четвертичных аллювиальных отложениях в регионе известны и во многом отработаны россыпные месторождения алмазов, золота и платины.

Рассматриваемые Мало-Ботуобинский, Ыгыаттинский и Средне-Мархинский алмазоносные районы располагаются в пределах регионального среднепалеозойского Вилюйско-Мархинского дайкового пояса в узлах его пересечения с поперечными нарушениями [14][16] (рис. 2).

Перспективы обнаружения Cu-Ni-EPG месторождений обоснованы в Ыгыаттинском районе [9]. Они базируются на ряде аналогий в геологии Норильского и Вилюй-Мархинского районов, в который входит Ыгыаттинский алмазоносный район. Аналогии включают следующие позиции.

1. Формации рудовмещающих пород. В Норильском рудном районе (НРР) — сульфатно-карбонатные девона, угленосные карбона-перми, трапповая перми-триаса; в Вилюй-Мархинском междуречье (ВММ) — сульфатно-карбонатные нижнего палеозоя, угленосные карбона-перми, трапповая перми-триаса.
2. Структурно-тектонические предпосылки:
   • крупные брахисинклиналив осадочном чехле: в Норильском рудном районе это Норильская и Хараелахская, в Ыггыаттинском районе — Сунтарская впадина, Хатырыкская, Верхнехоломолохская и другие мульды в Сюльдюкарском поле;
   • приуроченность рудных полей и узлов к центриклинальным частямсинклиналей и склонам поднятий. В НРР это склоны Пясинского купола, в ВММ это могут быть склоны Сюльдюкарского купола.
3. Локализация Cu-Ni месторожденийв НРР Норильском и Хараелахском дифференцированных силлах основного состава, включающих внизу пикриты, вверху пегматиты. В ВММ — это силлы Холомолохской интрузии, имеющей вверху пегматиты и содержащей сульфиды. Морфология силлов: в НРР длина 25 км, ширина 500—2000 м, мощность 50—300 м. В Ыгыаттинском районе ВММ это предполагаемые силлы близкой ширины, уходящие от центра Холомолохской интрузии до 11 км.
4. Локализация месторождений в осевой части глубинного долгоживущего разлома. В НРР это Норильско-Хараелахский разлом, в Ыгыаттинском районе — Хатырык-Холомолохский шов Вилюйско-Мархинской зоны нарушений, в котором располагаются дайки долеритов среднепалеозойского возраста, кимберлиты Сюльдюкарского тела и оси карбон-пермских грабен-синклиналей. Выявление и картирование тектонических и других признаков поисковых на алмазы скважин в породах кембрия позволило проследить этот и другие долгоживущие разломы на более чем 16 км. Они выражены признаками сбросов и сдвигов и поступления глубинных восстановительных газов и СО₂. По магнитометрии выделены узлы пересечения диагональных разломов, В одном из которых вероятен центр Холомолохской интрузии, в другом — центр потенциального на Cu-Ni-EPG рудного поля.
5. Месторождения НРР локализованы в осевой зоне, в понижениях дна, во фронтальных частях силлов. В ВММ по анализу структурных поверхностей нижнего палеозоя и его кровли на протяжении силлов, ответвляющихся от Холомолохской интрузии, имеются центриклинали и флексурные осложнения Верхнехоломолохской, Хатырыкской и других впадин. Они могли контролировать раздувы и фронтальные части силлов.
6. Хомустахское рудопроявление Cu-Ni c EPG, Co, Au, Ag сульфидных руд и проявления Cu, Ni, Coнаходятся в сульфатно-карбонатной формации кембрия, как медистые руды в девонской толще Талнахского рудного узла.

Перспективы на этого типа месторождений связаны с местами выклинивания и резкого увеличения мощностей силлов сульфидоносной Холомолохской интрузии пермо-триасового возраста в зоне влияния долгоживущего Хатырык-Холомолохского разлома (рис. 3).

Помимо этого, прожилки и вкрапления сульфидной минерализации с концентрациями Cu, Co, Ni и Zn до 0,0n—0n% обнаружены в породах верхнего кембрия и пермских углях в пределах поисковых площадей Улахан — Курунг — Юрях и Бестях в Мало-Ботуобинском районе.

В названных алмазоносных районах имеются предпосылки образования месторождений собственно скандия и скандия совместно с ванадием и редкими землями в древних корах выветривания и в зоне древнего окисления в угленосных песчаниках перми, в корах выветривания по кимберлитам добавляется кобальт и никель. Они включают:

1. широкое распространение девонских и мезозойских траппов [11]и локально кимберлитов, карбонатитов и монцонитов — источников Sc и попутных компонентов (Co, Ni, REE);
2. наличие зрелых погребенных кор выветривания каменноугольного и мезозойского возрастов, развитых по терригенно-карбонатным породам нижнего палеозоя, девонским траппам и кимберлитам [4];
3. широкое распространение древнего внутрипластового, трещинно-пластового и грунтового окисления, проявленных на крупных поднятиях, в том числе в рассматриваемых алмазоносных районах;
4. унаследованное телескопированное воздействие на материал кор выветривания древних грунтовых и пластовых кислых вод, агрессивных по Sc и TR и действие щелочного гидролизатного и сорбционного барьеров в глинистых горизонтах кор выветривания на терригенно-карбонатных породах нижнего палеозоя, базитах, монцонитах и кимберлитах;
5. относительно хорошая опоискованность районов на доступных до 100 м глубинах;
6. возможность эффективной отработки Sc руд способом скважинного подземного сернокислотного выщелачивания, технология которого эффективно действует на урановых месторождениях Забайкалья [2].

Рудопроявление скандия, ванадия, кобальта, никеля и цериевых редких земель вскрыто буровыми скважинами в центральной части Сюльдюкарского кимберлитового поля Ыгыаттинского района. Здесь по результатам штуфного опробования керна поисковых скважин на алмазы и рентген-флюоресцентных анализов, выполненных в аналитическом центре Вилюйской ГРЭ АК «АЛРОСА» (ПАО), выявлены рудные (более 100 ppm) концентрации Sc, V, Co, Ni, Ce, La, Pr и Nd (табл. 1). Они закартированы в захороненной линейной коре выветривания позднедевонско-каменноугольного возраста, развитой по Сюльдюкарским кимберлитам одноименного поля на глубинах до 50—60 м (рис. 4). Подобные перспективы RT описаны для зон гипергенеза карбонатитов [13].

Концентрации скандия ассоциируют со скоплениями иттрия, церия, лантана, неодима, кобальта и никеля, которые превышают условно-промышленные минимальные содержания и представлены в таблице.

На севере Мало-Ботуобинского района в пределах поисковой на алмазы площади Бестях на глубинах 20—40 м в песчано-глинистых отложениях верхнепермской ахтарандинской свиты вскрыты пласты бурого угля. Они, как правило, сопровождаются углистыми алевролитами и аргиллитами и сложены в основном сапропелевым органическим веществом. Зачастую в них встречаются и остатки растений, и ингредиенты в виде витрена и редко кларена. Мощность пластов небольшая и составляет от десятков сантиметров до метра. Однако в одном из разрезов на юго-восточной окраине поисковой площади мощность черно-серого угля, залегающего на глубине 10,5—15,5 м, составила 5 м, что указывает на вероятное наличие приповерхностного месторождения бурого угля с пластами рабочей мощности.

На этой площади в основании силла долеритов триасовых траппов мощностью до 100 м в ксенолите углистых аргиллитов вскрыты 5 и 10 см интервалы графита. Он залегает в основании силла на глубине около 90 м. По-видимому, магматический расплав ассимилировал и переместил ксенолит угля и в результате термометаморфизма преобразовал его в графит. Учитывая протяженность на километры пластов углей и силлов траппов, можно ожидать месторождения графита типа Курейского.

На этой же площади в породах нижнего палеозоя заактированы линейные и пятнистые проявления вторичных битумов, сопровождаемые ореолами прожилкового осветления в красноцветных породах холомолохской свиты верхнего кембрия. Битумы, как правило, черно-серого цвета матовые, но встречены и блестящие типа оксикерита. Проявления битумов сопровождаются глубоко сорбированными углеводородными газами. Они выделяются при раскалывании породы с резким запахом свежего асфальта.

Надо отметить, что прожилковое осветление красноцветных пород, распространенное в алмазоносных районах Якутии и Архангельской области, маркирует разломы и отражает привнос углеводородных газов [6].

Детальное картирование вторичных битумов проведено на поисковой площади Бестях в Мало-Ботуобинском районе. Установлены узкие до нескольких сотен метров и протяженные до 2,5 км меридиональные ореолы (рис. 6). Они сопровождаются точечными проявлениями битумов, объединенными в дуговые ореолы. Линейная битуминизация локализована вдоль разломов, входящих в упомянутый дайковый пояс. Установленные битумы в верхнекембрийских породах явно указывают на вероятные залежи нефти под региональным флюидоупором пачки каменных солей нижнекембрийского возраста. В Мало-Ботуобинском районе пласты галита залегают на глубинах 500—600 м. С учетом этого выявленные ореолы битумов являются прямыми признаками залежей нефти в песчаных и трещинно-пластовых карбонатных коллекторах венд-нижнекембрийских горизонтов на глубине до 1,5 —2 км. Что подтверждает перспективы открытия месторождений нефти в регионе [18].

В рассматриваемых алмазоносных районах в венд-кембрийской толще широко распространены древние захороненные рассолы, представляющее собой гидроминеральное сырье [3][15]. Так, только в вендском водоносном комплексе в Вилюйско-Джербинской площади содержание в мг/дм³ выше минимально промышленных: брома (200) более чем в 2,5 раза (5297,1); стронция (500) более чем в 5 раз (2695,96); лития (10) более чем в 4,5 раза (48,5); цезия более чем в 5 раз (15,3). Плотность запасов только лития в гидроминеральном сырье разных водоносных горизонтов колеблется от 8 до 45,1 т/км², составляя в сумме 93,6 т/км² [3].

Выводы

Полученные материалы показывают перспективы обнаружения месторождений стратегически важных видов минерального сырья (медь, никель, кобальт, платиноиды, скандий, редкоземельные элементы, нефть и газ, уголь, графит, бром-стронций-литиевые рассолы) в Мало-Ботуобинском, Средне-Мархинском, Ыгыаттинском и других алмазоносных районах Якутии.

На северо-западе Мало-Ботуобинского района в пределах поисковой площади Улахан — Курунг — Юрях на небольшой глубине 30—70 м намечены перспективы скандиевой минерализации в зоне выклинивания древнего пластового окисления и в глинисто-железистом материале раннекаменноугольной коры выветривания. На севере этого района в пределах поисковой площади Бестях выделены локальные участки, где вероятны залежи нефти в подсолевых коллекторах венда-кембрия. Здесь также в угленосных песчаниках перми закартированы признаки выклинивания древней зоны пластового окисления и совмещенные с ней признаки выклинивания пластово-трещинного окисления на контакте с битуминозными терригенно-карбонатными породами кембрия. С ними вероятны рудные концентрации скандия, ванадия и, возможно, рения. На этой площади вскрыт разрез бурых углей рабочей мощностью 5 м. Присутствует проявление графита в силлах триасовых траппов.

В Ыгыаттинском районе выделена перспективная площадь потенциального рудного поля медно-никелевых с платиноидами руд Норильского типа, локализованных в триасовым силле Холомолохской интрузии. Оруденение ожидается в зоне намеченного и отчасти закартированного глубинного рудоконтролирующего нарушения как аналога Норильско-Хараелахского разлома на глубинах 100—150 м.

В центральной части этого района в линейной коре выветривания каменноугольного возраста, развитой по Сюльдюкарским кимберлитам, на глубине до 60 м имеется рудопроявление скандия, кобальта, никеля и церия. Что открывает большие перспективы обнаружения подобной минерализации во всей Западно-Якутской алмазоносной провинции.

В Средне-Мархинском районе в его центральной части в Накынском алмазоносном поле обнаружены перспективные рудопроявления скандия, ванадия и цериевых редких земель в глинистом материале переотложенной коры выветривания триас-юрского возраста. Рудоносные зоны залегают на глубинах до 100 м. В дальнейшем такие месторождения можно будет осваивать эффективным способом сернокислотного подземного выщелачивания. Участки этих рудопроявлений находятся на флангах карьерных и в будущем шахтных полей интенсивно осваиваемых коренных месторождений алмазов трубок Ботуобинская и Нюрбинская и тела Майского. Это повышает их перспективность.

Важным промышленным потенциалом обладают подсолевые древние рассолы рассматриваемых районов, которые содержат ценное гидроминеральное сырье: бром, стронций и литий.

ВКЛАД АВТОРОВ / AUTHOR CONTRIBUTIONS

Игнатов П.А. — подготовил текст статьи, провел сбор, обработку и анализ геологических и анализ геохимических данных, утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Еременко Р.У. — ведёт цифровую базу данных алмазоносных районов Западной Якутии, обработал статистические данные РФА-анализов, создал часть графики для статьи, утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Толстов А.В. — описал редкометалльные проявления связанные с щелочно-ультраосновными карбонатитовыми комплексами на примере месторождения Томтор, редактировал текст статьи, утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Овчинников И.М. — предоставил данные РФА и поспособствовал получению разрешения на публикацию материалов, редактировал текст статьи, утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Petr A. Ignatov — prepared the text of the article, collected, processed and analyzed geological and geochemical data, approved the published version of the article and agrees to accept responsibility for all aspects of the work.

Ruslan U. Eremenko — maintains a digital database of diamondiferous regions of Western Yakutia, processed statistical data from XRF analyses, created part of the graphics for the article, approved the published version of the article and agrees to accept responsibility for all aspects of the work.

Alexander V. Tolstov — described rare metal manifestations associated with alkaline-ultrabasic carbonatite complexes using the example of the Tomtor deposit, edited the text of the article, approved the published version of the article and agreed to accept responsibility for all aspects of the work.

Ilya M. Ovchinnikov — provided XRF data and contributed to obtaining permission to publish materials, edited the text of the article, approved the published version of the article and agrees to accept responsibility for all aspects of the work.