Исследование Земли из Космоса, 2023, № 4, стр. 26-41

Материалы и методы

Дистанционные основы поисковых площадей подготовлены на основе космической съемки Ресурс-П (с разрешением 1м-канал № 10, и 3м-каналы № 21–23, 33) и Канопус-ПСС с разрешением на местности 2.5 м. На основе этих материалов выполнено космодешифрирование и проведен линеаментный анализ геологических структур в масштабе 1 : 25 000–1 : 10 000. Многозональная космическая съемка ASTER (Япония) использована для выявления на площади работ рудоперспективных метасоматических пород, генетически связанных с оруденением. На основе экспертно-компьютерного дешифрирования многозональной космической съемки в видимом и ближнем ИК – каналах проведено выявление линейных, дуговых и кольцевых структурных элементов различного ранга, позволяющее выделить группы линеаментов, контролирующих эталонные объекты (рудные поля) и подготовить структурно-тектоническую схему площади работ в масштабе 1 : 50 000; в результате компьютерного спектрального анализа многозональной космической съемки по эталонным спектрам минералов – индикаторов в совокупности каналов ИК – съемки (ближнем, среднем, дальнем), выполнена оценка наличия на исследуемой площади участков развития гидротермально-измененных пород (березитов, вторичных кварцитов, серицит-гидрослюдисто-кварцевых метасоматитов), присутствие которых является одним из факторов, указывающих на процессы гидротермального рудообразования. По результатам охарактеризованных выше работ намечены площади, на которых выполнено космодешифрирование материалов съемки высокого разрешения (панхром -1м, многозональная съемка -3м) с целью уточнения позиции рудоконтролирующих структурных элементов, особенностей литологического строения рудовмещающих толщ и определения границ перспективных участков (потенциальных месторождений) в масштабе 1 : 10 000 для постановки наземных геолого-разведочных работ.

Результаты структурного дешифрирования

Пепенвеемская рудно-россыпная золоторудная зона локализована в пределах листов Q-1-XXI-78; Q-1-XXII-79,80; Q-1-XXIII-81,82. В пределах зоны выделяются рудные узлы Пепенвеемский, Гэт-эвский, Чеутаканский (рис. 1). Дешифрирование материалов космической съемки в видимой и инфракрасной (ближней, средней, дальней) области спектра позволило выяснить следующие особенности структурно-тектонической позиции исследуемой площади. Площадь работ отличается неравномерным развитием дизъюнктивных элементов, которые контролируют размещение магматических тел и определяют границы структурных блоков. Выявленные при дешифрировании линеаменты отображают разновозрастные линейные, дуговые, кольцевые, зонально-концентрические структуры. Можно выделить представленные линейными, дуговыми и кольцевыми элементами структуры первого ранга размером более 10 км, структуры второго ранга размером 2–10 км; а также структуры третьего ранга протяженностью менее 2 км. На исследованной территории преобладают разрывные нарушения субмеридионального, северо-восточного, а также северо-западного направления. Структуры первого ранга представлены субмеридиональными (север–северо-восточными) разрывными нарушениями, трассирующими Пепенвеемский, Гэтэвский и Чеутаканский рудные узлы.

Рис. 1.

Пепенвеемская рудно-россыпная зона. Карта полезных ископаемых Q-60.1. Масштаб 1 : 1 000 000. 2001 г.

При космодешифрировании большое внимание было уделено выявлению палеовулканических структур, которые имели первостепенное значение для локализации золотого оруденения. Крупные кольцевые структуры на площади работ представлены Лимгытынотской и Гэтэвской вулкано-тектоническими депрессиями в западной и центральной части Пепенвеемской рудно-россыпной зоны. Эти структуры деформированы разломами северо-восточного и в ряде случаев северо-западного простирания. Последние, по результатам космодешифрирования, могут рассматриваться как наиболее поздние дизъюнктивные образования исследуемой площади.

Важную роль в локализации золотого оруденения играют вулканогенные кольцевые структуры второго ранга диаметром 2–10 км. К ним относятся вулкано-купольные поднятия, сформированные при внедрении позднемеловых интрузивов и вулкано-корневые структуры, которые представляют собой поля развития субвулканических тел риолитов, прорывающих вулканогенные образования этелькуюмской свиты и амгеньской толщи.

Значительное место в тектоническом строении исследуемой площади принадлежит кольцевым структурам третьего ранга. Эти структуры, фиксирующиеся системами совмещенных дуговых и радиальных элементов, как правило деформированы непротяженными разломами. Такие структуры могут представлять собой локальные вулкано-купольные структуры или локальные просадки (депрессии), которые являются поисковыми признаками рудных полей. Кольцевые структуры третьего ранга концентрируются в пределах кольцевых структур второго ранга, либо выстраиваются вдоль крупных нарушений преимущественно северо-восточного направления.

Пепенвеемский рудный узел расположен в области северо-западного замыкания Нунямувеемского вулкано-тектонического прогиба, формирование которого происходило в течение длительного времени: от раннего мела до палеогена включительно. На Пeпенвеемской площади (рис. 2) доминируют линеаменты северо-восточного и субмеридионального (север–северо-восточного) простирания (рис. 3). Преобладают линеаменты протяженностью 2–8 км. Кольцевые структуры и их фрагменты представлены преимущественно элементами размером 1.5–4 км. Плотность развития линейных и кольцевых линеаментов неравномерная, максимальных значений она достигает в узле пересечения северо-восточных и субмеридиональных разломов в поле развития этелькуюмской свиты. К этой же области приурочены практически все проявления рудного золота и россыпное месторождение Пепенвеем. Рудопроявления с максимальными содержаниями Au и Ag (“Гигант”, “Лево-Пепенвеемское”) локализованы на периферии кольцевых структур размером 1.5–2 км.

Рис. 2.

Геологическая карта Пепенвеемского рудного узла.

Рис. 3.

Результаты космодешифрирования (Канопус-ПСС) Пепенвеемского рудного узла.

Кольцевые структурные элементы фиксируют контуры локальных вулкано-купольных структур, в ряде случаев они совпадают в плане с обособленными выходами риолитов и андезитов, субвулканическими телами верхнемеловых диоритов и диоритовых порфиритов. Выявленные по геологическим данным участки окварцевания и пиритизации также тяготеют к узлу пресечения северо-восточных и субмеридиональных разломов.

Контуры участков окварцевания и пиритизации лежат в пределах областей, ограниченных линеаментами, полученными при космодешифрировании.

Гэтэвский рудный узел приурочен к одноименной депрессионной структуре, локализованной в узле пересечения разломов север–северо-восточного и северо-западного направлений. Участок рудопроявления Гэтэв сложен андезитами и их туфами экитыкинской свиты, ингимбритами и туфами риолитов леурваамской свиты, позднемеловыми лейкократовыми гранитами и субвулканическими риолитами. Золото-серебряная минерализация локализуется в штокверках, маломощных кварцевых жилах и минерализованных зонах дробления. Рудопроявление Гэтэв оценивается как непромышленное, его перспективность рассматривается с учетом расположенного восточнее Пепенвеемского месторождения.

Чеутаканский рудный узел расположен в среднем течении р. Чеутакан (рис. 4). В пределах рудного узла выделяется система субпараллельных разрывных нарушений субмеридионального (север–северо-восточного) простирания, многочисленные разломы северо-западного и северо-восточного простирания (рис. 5). Широко развиты также вулканогенные кольцевые и дуговые структуры размером 1–3 км. Кольцевые структуры в пределах рудного узла образуют цепочки, вытянутые в восток-северо-восточном и северо-западном направлениях. Пересечение этих цепочек фиксируется в центральной части рудного узла. В этой области плотность мелких линейных и дуговых структур, существенно возрастает. Проявления золото-серебряной минерализации также ориентированы линейно, преимущественно в северо-восточном направлении, что может служить косвенным подтверждением рудоконтролирующей роли разломов северо-восточной ориентации.

Рис. 4.

Геологическая карта Чеутаканского рудного узла.

Рис. 5.

Результаты космодешифрирования (Ресурс-П) Чеутаканского рудного узла.

Изучение значений магнитного и гравитационного поля на площади Q-1-XV–XVIII, XXI–XXIV позволило выявить закономерности размещения проявлений золота в зависимости от значений ∆Т и ∆g. Все пробы с высокими содержаниями (Au > 10 г/т) локализованы в узком диапазоне значений, при этом максимальное число точек соответствует значениям: ∆Т = 0…–1 миллиэрстед, ∆g = –5…–10 миллигал. Для проявлений, в которых содержание золота находится в диапазоне от 1 до 10 г/т, значения этих параметров несколько шире: ∆Т = +1…–3 миллиэрстед, ∆g = +5…–20 миллигал. Тот факт, что подавляющее большинство проявлений золота локализовано на площадях, характеризующихся узким интервалом значений ∆Т и ∆g, может служить дополнительным поисковым признаком при оконтуривании потенциальных рудных полей и месторождений. Центральная часть Чеутаканского рудного узла, в которой расположено эталонное рудопроявление “Чумовое”, характеризуется слабо отрицательными значениями гравитационного и магнитного полей (рис. 6, 7).

Рис. 6.

Чеутаканский рудный узел: гравитационное поле.

Рис. 7.

Чеутаканский рудный узел: магнитное поле.

Соотношение отдешифрированных структурных элементов и расположение субвулканических и магматических образований верхнемелового возраста в центральной части рудного узла представлено на рис. 8. Потенциально рудоносные тела субвулканических риолитов расположены в пределах линейных и дуговых локальных структур (размером менее 2 км), оперяющих глубинные разломы север–северо-восточного простирания. Интрузия диоритов также локализована в зоне север–северо-восточного разлома, а ее границы контролируются линейными и дуговыми структурами, оперяющими данный разлом. Важно отметить, что позиционирование кварцевых жил и контур вторичных кварцитов, снятые с геологической карты масштаба 1 : 200 000, также ориентированы в северо-восточном направлении. Детальное дешифрирование (съемка высокого разрешения Ресурс-П) участка рудопроявления “Чумовое” позволило выявить дополнительные структурные элементы и дифференцировать по фототону изображения особенности строения рудовмещающих лаво-пирокластических образований амгеньской толщи (рис. 9).

Рис. 8.

Результаты космодешифрирования (Ресурс-П) Чеутаканской площади.

Рис. 9.

Результаты космодешифрирования (Ресурс-П) участка детализации “Чумовое”.

Результаты дешифрирования субвулканических и метасоматических образований

Тектонические нарушения сопровождаются зонами гидротермально-измененных пород и кварцевыми прожилково-жильными зонами. Кварцевые жилы и прожилково-жильные зоны, как правило, пространственно ассоциируют с выходами позднемеловых субвулканических риолитов, экзо- и эндоконтактами интрузий. Наиболее продуктивные зоны установлены в пределах субвулканических тел риолитов. Мощность зон 25–40 м, протяженность их варьирует от 100 до 1000 м. Рудоносные зоны представлены жилами и участками прожилково-метасоматических образований, монокварцевой, серицит-кварцевой, реже каолинит-кварцевой фаций, сопровождаются устойчивыми геохимическими ореолами Au, Ag, As, Pb.

Дешифрирование продуктивных субвулканических образований (риолиты λК₂) проводилось с целью уточнения границ участков, рекомендованных для детализации в масштабе 1 : 10 000. Анализ яркостных характеристик эталонных тел субвулканических риолитов, выполненный в различных спектральных каналах съемки Ресурс-П, позволил определить вероятностные контуры этих образований в пределах Чеутаканской площади. Результаты дешифрирования представлены на рис. 10.

Рис. 10.

Вероятностные контуры субвулканических риолитов на основе анализа данных многозональной космической съемки Ресурс-П по Чеутаканской площади.

Дешифрирование метасоматических образований различного типа, играющих важную роль при локальном прогнозе оруденения, стало возможным с появлением крупномасштабной многозональной космической съемки, позволяющей проводить исследования не только в ближнем ИК-диапазоне, но и в средневолновом и тепловом ИК-диапазонах. При картировании гидротермально-метасоматических образований для выделения локальных рудоперспективных площадей существенная роль принадлежит анализу данных гиперспектральных космических снимков (ASTER и др.). Выявление зон метасоматических пород как индикаторов полезных ископаемых, успешно применяется при поисках медно-порфирового, золотого и полиметаллического оруденения (Кирсанов и др., 2019, Плющев и др., 2012, Смирнова и др., 2020).

Технологии получения гиперспектральных данных основаны на построении изображений земной поверхности в каждом из узких интервалов регистрируемого спектра электромагнитных волн как отраженного, так и собственного теплового излучения природных объектов. Гиперспектральные изображения используются для определения и картирования горных пород и минералов по их спектрам. Многие минералы и горные породы имеют уникальный спектр отражения и поглощения и могут быть выделены по этим спектрам, зафиксированым на материалах гиперспектральных съемок. К индикаторам околорудных изменений рудовмещающих пород, которые фиксируются на гиперспектральных изображениях, относятся альбит, алунит, барит, гипс, иллит, кальцит, каолинит, кварц, окислы и гидроокислы железа, пирит, серицит, хлорит, эпидот и ряд других минералов. Задача картирования минералов-индикаторов по данным спектрометрии состоит в вероятностной оценке минерального состава пород по их спектральным характеристикам.

Использовались замеренные и библиотечные спектры эталонных минералов из источников свободного доступа NASA и др. (JPL, USGS). Спектральный анализ производился на выявление пяти типов гидротермально-метасоматических пород, минеральные ассоциации которых приведены ниже (учитывались только главные минералы метасоматитов):

Пропилиты (p): альбит, кальцит, хлорит, эпидот, актинолит;

Березиты (br): кварц, серицит, пирит;

Гидрослюдисто-кварцевые (hq): кварц, иллит, каолинит;

Серицит-гидрослюдисто-кварцевые (shq): серицит, кварц, иллит, каолинит;

Вторичные кварциты (w): кварц.

Спектральная обработка изображений коэффициента отражения/излучения проводилась методом спектрального угла с применением эталонных спектров минералов. В результате обработки методом спектрального угла были получены матрицы значений спектральных углов для каждого эталонного минерала. На следующем этапе спектральной обработки были подобраны оптимальные пороги значений спектральных углов каждого эталонного минерала. Пороги подбирались в интерактивном режиме, при визуальном контроле процентного соотношения минералов в соответствии с его долей в породе. В результате были получены вероятностные схемы распространения минералов, входящих в состав каждого из указанных типов гидротермально-метасоматических пород. Для исследованных площадей построены схемы изображения плотностей, представляющих собой размытые пятна, на которых более темные участки соответствуют большему скоплению исследуемых минералов. Эти изображения плотностей были переведены в векторные контуры 3-х градаций по массовости скоплений (плотности) ассоциации минералов условно названных: минимальные, средние, максимальные. Поскольку все схемы носят вероятностный характер, то изображения плотностей отражают плотности вероятностей распространения пород, на основе соответствующей ассоциации минералов. По каждому типу метасоматитов построены контуры их распространения с максимальной плотностью вероятности (рис. 11).

Рис. 11.

Вероятностная схема контуров метасоматитов на основе обработки многозональной съемки ASTER. Чеутаканский, Гэтэвский, Пепенвеемский рудные узлы.

Подготовка площадей для детальных работ с целью выявления рудоперспективных участков

Анализ проявлений и пунктов минерализации золота, относящихся к золото-серебряному вулканогенному генетическому типу, показал, что на исследованной площади большинство этих проявлений и пунктов минерализации приурочено к участкам пересечения кольцевых структур третьего порядка и линеаментов северо-восточного простирания (24%), линеаментам северо-восточного простирания (19%), линеаментам северо-западного простирания (17%), линеаментам субмеридионального простирания простирания (10%). Для 30% пунктов минерализации приуроченность к тем или иным видам линеаментов не выявлена. Отмечается, что закономерности размещения проявлений коренного золота в вулканогенных толщах на территории, примыкающей с севера к исследуемой площади, также определяются наличием кольцевых структур и секущих их дизъюнктивов преимущественно северо-восточного и субмеридионального простирания (Миловский и др., 2022).

Резюмируя изложенное выше, в качестве приоритетных для постановки детальных работ следует рассматривать площади развития кольцевых структур третьего ранга, отличающихся повышенной плотностью мелких линеаментов различной (в первую очередь северо-восточной) азимутальной направленности и насыщенных субвулканическими риолитами. Эти площади, с учетом прогнозируемых по данным космосъемки ASTER зон метасоматитов (p, hq, shq, br, w), представляют собой потенциальные рудные поля, приуроченные к периферии палеокальдер, вулкано-купольным или вулкано-корневым структурам. К перспективным следует также отнести площади развития субмеридиональных глубинных разломов в узлах их пересечения с линеаментами северо-восточного и северо-западного простирания. Для космодешифрирования в масштабе 1 : 10 000 с целью выбора золотоперспективных участков с их последующей наземной заверкой были предложены 8 площадей, представленных на рис. 11.

Анализ полученных данных показал, что в контуре Чеутаканского рудного узла и к западу от него имеется несколько максимумов метасоматитов (рис. 12, табл. 1). Один из них включает эталонное рудопроявление “Чумовое”, отличающиеся повышенными содержаниями Au и очень высокими содержаниями серебра, а также области, расположенные к северо-востоку от этого рудопроявления. Здесь выделены рудоперспективные участки 1 и 2. Участок 1 приурочен к изометричному в плане телу риолитов (λK₂), локализированному в поле вторичных кварцитов в узле пересечения субвулканических глубинных разломов север–северо-восточного простирания и секущих их разломов северо-восточной и северо-западной направленности, здесь отмечаются также фрагменты дуговых кольцевых структур третьего ранга. Участок 2, примыкающий с севера к участку 1, локализирован в поле вулканических образований этелькуюмской свиты. В его пределах расположена золотоносная прожилково-жильная зона минерализации “Курок”.

Рис. 12.

Вероятностная схема контуров метасоматитов на основе обработки многозональной съемки ASTER. Чеутаканский рудный узел.

Участок 3, приуроченный к восточному краю Лимгытынотской палеокальдеры, локализован в центральной части поля субвулканических риолитов (λK₂). По результатам космодешифрирования здесь выявлена кольцевая структура второго порядка, осложненная разломами различной ориентации. По геологическим данным на площади участка ранее золоторудной минерализации отмечено не было.

Участок 4, характеризуется комплексными аномалиями br, shq и hq, локализован в четырех км. к северо-востоку от оз. Чеутакан. На его площади развиты преимущественно игнимбриты кислого состава амгеньской толщи (K_1–2 am), присутствуют также вулканогенные образования этелькуюмской (K₁et) и экитыкинской свит (K₂ec). Здесь имеет место кольцевая структура третьего ранга (стратовулкан), приуроченная к узлу пересечения субмеридионального глубинного разлома с разломом северо-восточного простирания.

Участок 5 расположен в 18 км к юго-западу от рудопроявления “Чумовое” в области преобладающего развития кислых вулканогенных образований амгеньской толщи с присутствием в ряде мест отложений этелькуюмской и экитыкимских свит. На территории участка по результатам геологического картирования масштаба 1 : 200 000 установлены разломы субмеридионального и северо-западного простирания, определяющие блоковое строение этого участка. Вследствие отсутствия на участке субвулканических риолитов он был отнесен ко второй очереди.

Многочисленные очаговые площади развития метасоматитов по результатам анализа съемки ASTER установлены в пределах Гэтэвского рудного узла. Практически все они совпадают с установленными при геологическом картировании проявлениями и пунктами золотой минерализации. Гэтэвское проявление фиксируется крупными ореолами br, shq, hq метасоматитов. Расположенные севернее кварцевые жилы и штокверки проявлений Гатле и Гаганье фиксируются изометричными ореолами br и shq метасоматитов.

За пределами Гэтэвского рудного узла в районе оз. Межгорное (Медвежье) выявлено несколько участков метасоматитов, приуроченных к зоне параллельных субмеридиональных разломов, с которыми связаны известные рудопроявления Аргытгын, Анэлегыргын, Ватыкское и др.

Пепенвеемский рудный узел по данным ASTER также характеризуется рядом площадей развития br и shq метасоматитов. Среди них выделяется собственно Пепенвеемское россыпное месторождение и окружающее его проявления коренного золота. Большинство проявлений контролируются локальными кольцевыми структурами третьего ранга, расположенными в зоне влияния разломов северо-восточного простирания (рис. 4).

Восточнее Пепенвеемского месторождения, в поле развития вулканитов среднего состава, относящихся к этелькуюмской свите, на основании данных ASTER выявлена большая площадь развития вторичных кварцитов. По данным геологического картирования на этой площади практически нет проявлений и пунктов минерализации золота.

Еще два участка второй очереди (№ 6, 7) выделены на левобережье р. Эргувеем в поле вулканитов этелькуюмской свиты, разбитом на ряд крупных блоков системами разломов северо-восточного и субширотного направления. Севернее Пепенвеемского месторождения выявлена большая область развития br- и shq-метасоматитов. Эта область вытянута в широтном направлении в поле развития кислых вулканитов этелькуюмской свиты. В средней части этой области по геологическим данным и результатам космодешифрирования выявлена серия разломов субмеридионального и северо-восточного простирания, что позволило выделить здесь рудоперспективный участок № 8 второй очереди.