Lineament analysis of the Khuzhir ore field, Eastern Sayan, Southern Siberia

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время имеется огромное количество данных, показывающих, что спрямленные элементы, наблюдаемые нами на космоснимках и других материалах дистанционного зондирования Земли, отражают особенности тектонической трещиноватости. Особенности расчленения рельефа, его морфоскульптура определяются не только лишь одними экзогенными процессами. Особенно влияние эндогенных и тектонических процессов проявлено в областях орогенеза (Башенина и др. 1970; Герасимов и др., 1977; Костенко и др., 1999; Перцов, 2000). Таким образом, под линеаментами понимают спрямленные фотоаномалии природного происхождения, отражающие линейные неоднородности земной коры.

С 30-х годов в нашей стране начали активно применяться дистанционные методы в геологии (Милосердова, 2022), сначала в целях картирования, затем и для дешифровки геологических объектов и структур. Здесь проявляется одна из сильных сторон метода – возможность еще до полевых работ получить некоторое представление об изучаемом участке и предположить наиболее перспективные участки. Благодаря этому метод нашел применение в добыче полезных ископаемых (Сивков и др., 2020).

Обнаружение и отрисовка линеаментов может осуществляться как “вручную” человеком в ходе визуального дешифрирования материалов (Скарятин и др., 1979), так и при помощи автоматизированного компьютерного анализа.

Использование современных технологий позволяет повысить качество анализа исходных данных как за счет их подготовки к визуальной дешифровке, так и благодаря способности некоторых алгоритмов, таких как LINE в PCI Geomatica или LESSA, к выявлению спрямленных участков на изображении.

В качестве основы для проведения линеаментного анализа использовались общедоступные результаты ДЗЗ, а именно: спутниковые снимки ESRI ArcGI S.Clarity и ArcGI S.Imagery, Yandex–Спутник (съемка поверхности Земли в видимом диапазоне), SRTM DEM и ASTER Global DEM (цифровая модель поверхности).

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Исследуемая площадь расположена в юго-восточной части Восточного Саяна в Окинском районе Республики Бурятия, в южных отрогах хребта Кропоткина. В орографическом отношении исследуемая площадь представляет собой сильно расчлененную горную систему.

В геологическом строении территории принимают участие сланцево-карбонатные породы иркутной свиты рифей-вендского возраста, вулканогенно-терригенные породы илейской толщи девонского возраста и кайнозойские образования.

Породы иркутной свиты практически полным кольцом охватывают Сайлагский гранодиоритовый массив. Свита сложена светло-серыми крупнозернистыми мраморами и известняками, метаморфизованными в условиях амфиболитовой фации. Вулканогенно-осадочные породы илейской толщи изолированными фрагментами располагаются по периметру рудного поля преимущественно на водоразделах. В его контурах она имеет двучленное строение. В нижних частях разреза мощностью 480 м в туфах среднего и кислого состава наблюдаются прослои вулканогенно-терригенных пород – туфоконгломераты, гравелиты, туфопесчанки и туфоалевролиты. Верхняя часть, мощностью не менее 250 м, сложена лавами субщелочных риолитов-риодацитов (Гордиенко и др., 2014, 2016).

В пределах Хужирского рудного поля магматические образования относятся к трем разновозрастным комплексам: интрузивным урикскому и таннуольскому и вулканоплутоническому огнитскому. Урикский интрузивный комплекс локально проявлен на исследуемой площади. Возраст его пород определялся как венд-палеозойский или нижнепалеозойский. Таннуольский интрузивный комплекс в своем составе имеет две фазы (Федотова и др., 2002). Породы первой̆ фазы представлены габбро-диоритами. Породы второй фазы в пределах Хужирского рудного поля слагают Сайлагский гранит-гранодиоритовый массив. В Хужирском рудном поле также широко распространены более молодые дайки микродиоритов и диоритовых порфиритов, относящиеся к самостоятельной фазе. Возраст комплекса определяется как раннепалеозойский по прорыванию им пород иркутной свиты рифей-вендского возраста и прорыванием его дайками огнитского комплекса девона. Имеющиеся датировки U-Pb методом гранитоидов попадают в интервал значений 450—480 млн лет (Федотова и др., 2002).

Структура Хужирского рудного поля определяется положением его в тектонических элементах юго-восточной части Восточного Саяна на стыке широтной Хамсаринской структурно-формационной зоны и ограничивающего ее с юга Жомболокского глубинного разлома, с главным Саянским разломом северо-западного простирания, ограничивающим Сибирскую платформу с юго-запада (рис. 1). Расстояние от Хужирского рудного поля до главного Саянского разлома 40 км; до Жомболокского – 8 км. Эти элементы определили простирание основных структур рудного поля. Единственным отрабатываемым месторождением в пределах Хужирского рудного поля является Коневинское золоторудное месторождение.

Рис. 1. Схема геологического строения и структурно-формационного районирования юго-восточной части Восточного Саяна (Окинского рудного района). По (Гордиенко И.В. и др., 2016), с изменениями.

Структурно-формационные зоны: I – Гарганская, II – Ильчирская, III – Окинская, IV – Хойтоокинская (Хамсаринская). Условные обозначения: 1 – четвертичные отложения; 2 – неоген-четвертичные базальты; 3 – мезозойские осадочные образования нарингольской свиты (J₁); 4 – конгломерато-песчаниковая сагансайрская свита (D–С₁); 5 – вулканогенные образования илейской толщи (D₁); 6 – боксонская серия нерасчлененная (PZ₁); 7 – окинская серия нерасчлененная (PR₃–PZ₁); 8 – осадочно-вулканогенная сархойская толща нерасчлененная (PR₃); 9 – терригенно-вулканогенные ильчирская и оспинская свиты (PR₃); 10 – терригенно-карбонатная иркутная свита (PR₃); 11 – метаморфиты Шутхулайской (2) и Хара-Тологойской (3) глыб (PR₁); 12 – осадочно-метаморфические образования хангарульской серии (PR₁); 13 – метаморфиты китойкинской серии (PR₁); 14 – метаморфические и ультраметаморфические образования Гарганской глыбы (1) (AR₂); 15 – верхнепалеозойские гранитоиды мункусардыкского комплекса (PZ₃); 16 – гранитоиды огнитского комплекса (D_1-2); 17–18 – таннуольский комплекс (Є₃–Ο): 17 – тоналиты, плагиограниты, 18 – габбро, диориты, кварцевые диориты; 19 – габбро-тоналит-плагиогранитная серия сумсунурского (холбинского) комплекса (PR₃); 20 – габброиды боксонского комплекса (PZ₁); 21 – гипербазиты ильчирского комплекса (PR₃); 22 – гранитоиды саянского комплекса (PR₃); 23 – метагранитоиды китойского комплекса (PR_1–2); 24 – зона Главного Саянского разлома; 25 – разрывные нарушения, преимущественно надвиги и сдвиги; 26 – границы структурно-формационных зон, синим выделен глубинный Жомболокский разлом. Глыбы: 1 – Гарганская, 2 – Шутхулайская, 3 – Хара-Тологойская. Вулканотектонические структуры: 4 – Барун-Холбинская, 5 – Верхнеокинская, 6 – Тисса-Сархойская, 7 – Хужирская, зеленым выделен Сайлагский массив, вмещающий Хужирское рудное поле.

В геологическом строении Коневинского месторождения (рис. 2) принимают участие гранодиориты и граниты таннуольного комплекса раннего палеозоя, дайки основного и среднего состава илейского вулканогенного комплекса девона. Золотое оруденение локализуется в узких и протяженных зонах северо-западного простирания и крутого северо-восточного падения. Гранитоиды изменены в условиях кварц-серицитовой фации метасоматоза.

Рис. 2. Геологическая карта Коневинского месторождения (Дамдинов и др., 2016).

1 – четвертичные отложения нерасчлененные; 2 – дайки диабазов (β), диабазовых и диоритовых порфиритов (δπ), габбро-диоритов, микродиоритов (mδ); таннуольский комплекс, 1 фаза: 3 – гранодиориты, монцогранодиориты; 4 – диориты; 2 фаза: 5 – лейкократовые граниты; 6 – разрывные нарушения: а – установленные, б – предполагаемые; 7 – геологические границы: а – установленные, б – с постепенными переходами; 8 – высотные отметки; 9 – рудные тела – кварцевые жилы с зонами березитизации.

В пределах месторождения большая часть даек метасоматически изменена, в результате чего точное петрографическое определение не производится и при документации они обозначаются как микродиориты. Дайки как правило имеют СВ ориентировку, секущую рудные тела под острым углом, реже СЗ, субпараллельную рудным телам. Падение даек крутое, от 60° до вертикального (Дамдинов и др., 2016). Рудные тела на месторождении представлены кварцевыми жилами и линейными жильно-прожилковыми зонами, обрамленными зонами березитизации. Рудные минералы в жилах образуют гнездовые скопления, представлены сульфидами, сульфосолями и теллуридами (Дашинимаев и др., 2010).

МЕТОДИКА РАБОТЫ

При визуальном дешифрировании сначала была отдешифрированы материалы обзорного уровня генерализации по снимкам ESRI ArcGI S.Clarity, в результате чего были выделены спрямленные элементы – линеаменты. Кроме того, проведено изучение структуры фоторисунка с помощью алгоритма LINE программы PCI Geomatica. Выделение производилось как вручную автором статьи, так и с применением автоматизированных средств извлечения (алгоритм LINE).

Алгоритм LINE извлекает линейные объекты из изображения и записывает полилинии в виде сегментов. Данный алгоритм предназначен для выделения линеаментов из изображений, полученных в результате радиолокационной съемки.

В результате при визуальном дешифрировании были выделены линеаменты, распределение ориентировок которых в дальнейшем было изучено. Во-первых, была дана характеристика преобладающим и второстепенным ориентировкам, затем эти ориентировки были соотнесены с ориентировками рудных тел и зон березитизации с квацевыми жилами и прожилками на Коневинском месторождении, а также ранее выделенных линеаментов регионального масштаба.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На рис. 3 представлено обзорное изображение изучаемого участка в обрамлении окружающей территории. Хорошо видно, что Хужирское рудное поле расположено у пересечения двух региональных линеаментов, имеющих ЮВ и ЮЗ простирания. Главными тектоническими элементами района является Жомболокский глубинный разлом и Сайлагский разлом. В современном рельефе они выражены широкими речными долинами.

Рис. 3. Обзорный снимок STRM DEM. Штриховой линией показаны разломы.

Изображения рабочего уровня генерализации представлены на рис. 4. Это мозаика, составленная из изображений ArcGI S.Imagery, а также снимки Yandex–Спутник (съемка поверхности Земли в видимом диапазоне) и ASTER Global DEM (ЦМП).

Рис. 4. Космические изображения (а – ESRI ArcGIS.Imagery, б – Yandex–Спутник, в – ASTER GDEM, слева) Хужирского рудного поля и схемы дешифровки линеаментов рабочей генерализации (справа).

На основании выделенных при визуальном дешифрировании линеаментов, были построена карта их плотности, а затем, для проведения дальнейшего анализа результаты предыдущего этапа были сегментированы и для каждого отдельного сегмента линеаментов были высчитаны их азимут простирания (от 0° до 180°), на основании чего они были разделены на 8 групп, по которым построено 8 карт относительных плотности линеаментов с азимутами 22.5° ± 11.25°, 45° ± 11.25°, 67.5° ± 11.25°, 90° ± 11.25°, 112.5° ± 11.25°, 135° ± 11.25°, 157.5° ± 11.25° и 180° ± 11.25°(рис. 5).

Рис. 5. Линеаменты на картах плотности восьми различных ориентировок: 1) 22.5° ± 11.25°, 2) 45° ± 11.25°, 3) 67.5° ± 11.25°, 4) 90° ± 11.25°, 5) 112.5° ± 11.25°, 6) 135° ± 11.25°, 7) 157.5° ± 11.25° и 8) 180° ± 11.25°. Зеленым показаны соответствующие ориентировки.

Выделенные в результате визуальной дешифровки линеаменты были разделены на три морфологические группы на основании их размеров и выраженности в рельефе: мелкие, средние и крупные (рис. 6).

Рис. 6. Схема дешифровки линеаментов на рабочем уровне генерализации (снимок ESRI ArcGIS.Imagery, линеаменты показаны красным, толщина линий соответствует рангу линеаментов).

В центральной части рудного поля преобладают линеаменты крупного размера, среди которых отчетливое преобладают ориентировки меридионального, ЮВ и ЮЗ простирания (рис. 7а). Зачастую совпадают с ручьями и упираются в линеаменты более высокого (регионального) ранга. Среди линеаментов среднего ранга преобладают ориентировки СВ простирания (рис. 7б), а мелким соответствуют ориентировки СВ, субширотного и ЮВ простирания (рис. 7в).Разделение линеаментов на приведенные выше группы осуществляется на основании их размеров и степени их проявления в рельефе.

Рис. 7. Ориентировки: а – крупных линеаментов, б – средних линеаментов, в – мелких линеаментов, г – рудных тел, д – зон березитизации с кварцевыми прожилками, е – линеаментов регионального масштаба.

Полученные ориентировки следует сопоставить, с одной стороны, с таковыми рудных тел месторождения (рис. 7г) и зон березитизации с кварцевыми прожилками (рис. 7д), а с другой, с ориентировками линеаментов выделенных на карте регионального масштаба (рис. 7е).

В результате мы видим совпадающие ориентировки ЮЗ и ЮВ направлений у крупных, мелких и региональных линеаментов, с одной стороны, и ЮВ ориентировок у региональных, крупных, мелких линеаментов и ориентировок рудных тел, зон вторичных изменений с другой стороны.

Под ориентировками мы понимаем простирание линеаментов. Отрисовка линеаментов осуществлялась в программе ArcGIS, аддон для которой автоматически высчитывает азимут линеаментов и их количество. Полученные данные отображены в виде роза-диаграммы.

К сожалению, применение алгоритма LINE не принесло значительной пользы. Авторам так и не удалось добиться с его помощью стабильного выделения линеаментов. Выделяемые им спрямленные участки либо обнаруживаются лишь по отдельным направлениям, либо становятся слишком “хаотичными”.

ОБСУЖДЕНИЕ

Среди линеаментов центральной части рудного поля преобладают таковые крупного размера, среди которых отчетливо превалируюториентировки меридионального, ЮВ и ЮЗ простираний. Зачастую они совпадают с ручьями и упираются в линеаменты более высокого (регионального) ранга. Среди линеаментов среднего ранга преобладают ориентировки СВ простирания, а мелким соответствуют ориентировки ЮВ, субширотного и также СВ простирания. На самом Коневинском месторождение основными ориентировками рудных тел и зон вторичных изменений являются ЮВ.

В результате обнаружено совпадение ЮВ ориентировок как у рудных тел и зон березитизации, так и у крупных и мелких линеаментов. Кроме того, сами рудные тела, как правило, приурочены к местам пересечения систем субпараллельных разрывных нарушений, даек. Эта связь позволяет предполагать участки с зонами пересечения линеаментов ЮВ ориентировки c другими линеаментами и разрывными нарушениями наиболее перспективным. Выявлены два соответствующих участка. При этом подобных пересечений линеаментов с описываемыми ориентировками не было обнаружено в зонах, где были сосредоточены работы предшественников, чем, возможно, объясняется отсутствие промышленно значимого оруденения.

Важность именно участков пересечения основывается на предположении о наибольшей проницаемости в зонах пересечения линеаментов. А выбор определенных конкретных ориентировок связан с предположением о том, что при разных геодинамических обстановках одни из них “приоткрываются”, а другие наоборот “зажимаются”, вследствие чего меняется миграционная способность по ним, а значит их рудоконтролирующая роль.

На основании полученных данных были сделаны выводы о приуроченности рудных тел, с одной стороны, к пересечениям крупных линеаментов рабочего масштаба, а, с другой стороны, приуроченности оруденения к определенному направлению, что позволяет делать предположения о перспективности участков, находящихся севернее Коневинского месторождения (рис. 8). Ранее поисковые работы были сосредоточены на востоке от месторождения и значимых результатов не дали.

Рис. 8. Схема перспективных участков рудного поля с обозначенными линеаментами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении данной работы были опробованы как метод автоматического дешифрирования, к сожалению, показавший неудовлетворительный результат, так и визуального. На разных уровнях генерализации были выделены линеаменты, распределение и ориентировки которых в дальнейшем были изучены.

Таким образом, применение метода позволило предположить закономерность размещения оруденения, выявить новые перспективные для дальнейших работ участки и объяснить недостатки старых.

About the authors

I. I. Popov

Email: mboguslavskiy@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

M. A. Boguslavskiy

Author for correspondence.
Email: mboguslavskiy@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Scheme of the geological structure and structural-formational zoning of the southeastern part of the Eastern Sayan (Oka ore district). According to (Gordienko I.V. et al., 2016), with modifications. Structural-formational zones: I - Garganskaya, II - Ilchirskaya, III - Oka, IV - Khoytookinskaya (Khamsara). Legend: 1 - Quaternary deposits; 2 - Neogene-Quaternary basalts; 3 - Mesozoic sedimentary formations of the Naringolskaya suite (J1); 4 - conglomerate-sandstone Sagansairskaya suite (D-С1); 5 - volcanic formations of the Ileyskaya sequence (D1); 6 - undifferentiated Boksona series (PZ1); 7 - undifferentiated Oka series (PR3-PZ1); 8 - sedimentary-volcanogenic Sarkhoi sequence, undifferentiated (PR3); 9 - terrigenous-volcanogenic Ilchir and Ospinskaya suites (PR3); 10 - terrigenous-carbonate Irkutskaya suite (PR3); 11 - metamorphites of the Shutkhulai (2) and Khara-Tologoi (3) blocks (PR1); 12 - sedimentary-metamorphic formations of the Khangarul series (PR1); 13 - metamorphites of the Kitoykin series (PR1); 14 - metamorphic and ultrametamorphic formations of the Gargan block (1) (AR2); 15 - Upper Paleozoic granitoids of the Munkusardyk complex (PZ3); 16 - granitoids of the Ognite complex (D1-2); 17–18 – Tannu-Ola complex (Є3–Ο): 17 – tonalites, plagiogranites, 18 – gabbro, diorites, quartz diorites; 19 – gabbro-tonalite-plagiogranite series of the Sumsunur (Kholbinsky) complex (PR3); 20 – gabbroids of the Boxon complex (PZ1); 21 – hyperbasites of the Ilchir complex (PR3); 22 – granitoids of the Sayan complex (PR3); 23 – metagranitoids of the Kitoy complex (PR1–2); 24 – zone of the Main Sayan Fault; 25 – faults, mainly thrusts and strike-slips; 26 – boundaries of structural-formational zones, the deep Zhombolok fault is highlighted in blue. Blocks: 1 – Gargan, 2 – Shutkhulai, 3 – Khara-Tologoi. Volcano-tectonic structures: 4 – Barun-Kholbinskaya, 5 – Verkhneokinskaya, 6 – Tissa-Sarkhoiskaya, 7 – Khuzhirskaya, the Sailag massif, which contains the Khuzhir ore field, is highlighted in green.

Download (654KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Geological map of the Konevinskoye deposit (Damdinov et al., 2016). 1 - undifferentiated Quaternary sediments; 2 - dikes of diabases (β), diabase and diorite porphyrites (δπ), gabbro-diorites, microdiorites (mδ); Tannu-Ola complex, phase 1: 3 - granodiorites, monzogranodiorites; 4 - diorites; phase 2: 5 - leucocratic granites; 6 - faults: a - established, b - inferred; 7 - geological boundaries: a - established, b - with gradual transitions; 8 - elevation marks; 9 - ore bodies - quartz veins with beresitization zones.

Download (315KB)

Indexing metadata

4. Fig. 3. STRM DEM overview image. The dashed line shows the faults.

Download (452KB)

Indexing metadata

5. Fig. 4. Space images (a – ESRI ArcGIS.Imagery, b – Yandex-Sputnik, c – ASTER GDEM, left) of the Khuzhir ore field and schemes for decoding the working generalization lineaments (right).

Download (1MB)

Indexing metadata

6. Fig. 5. Lineaments on density maps of eight different orientations: 1) 22.5° ± 11.25°, 2) 45° ± 11.25°, 3) 67.5° ± 11.25°, 4) 90° ± 11.25°, 5) 112.5° ± 11.25°, 6) 135° ± 11.25°, 7) 157.5° ± 11.25° and 8) 180° ± 11.25°. The corresponding orientations are shown in green.

Download (975KB)

Indexing metadata

7. Fig. 6. Scheme of lineament decoding at the working level of generalization (ESRI ArcGIS.Imagery image, lineaments are shown in red, the thickness of the lines corresponds to the rank of the lineaments).

Download (501KB)

Indexing metadata

8. Fig. 7. Orientations: a – large lineaments, b – medium lineaments, c – small lineaments, g – ore bodies, d – beresitization zones with quartz veins, e – regional-scale lineaments.

Download (343KB)

Indexing metadata

9. Fig. 8. Scheme of promising areas of the ore field with designated lineaments.

Download (482KB)

Indexing metadata