Комплексное использование линеаментного, структурно-геоморфологического, тектонофизического и фрактального анализов при обработке данных ДЗЗ для выявления тектонических особенностей территории и прогноза локализации месторождений полезных ископаемых на примере юго-западной части Аргунского поднятия (юго-восточное Забайкалье)

Объектом исследования являлась территория, расположенная в юго-восточном Забайкалье и включенная в Урулюнгуевский структурно-формационный блок (Аргунское сводовое поднятие), сформировавшийся в протерозое-мезозое в результате стабильного воздымания, сопровождавшегося неоднократной гранитизацией складчатых метаморфических протерозойских образований (Ищукова и др., 1991).
Металлогения района в основном связана с процессами мезозойской тектоно-магматической активизации (ТМА) – разведаны или эксплуатируются уран-молибденовые (Стрельцовская группа), полиметаллические (Кличкинская группа) и флюоритовые (Абагайтуйское, Уртуйское, Урулюнгуевское, Гозогорское, Дарьинское) месторождения. Известны многочисленные гидротермальные проявления золота, серебра, бария, лития, мышьяка и олова (Ищукова и др., 2007).
Для юго-западной части Аргунского поднятия, которая расположена южнее и юго-восточнее Стрельцовской кальдеры, в рамках представляемой работы проводилась комплексная оценка, направленная на выявление и классификацию областей по степени прогнозной перспективности обнаружения гидротермальных месторождений на основе анализа паттернов трещиноватости. Исследуемая территория ограничена Урулюнгуевской, Чиндачинской, Уртуйской, Южно-Аргунской и Аргунской зонами разломов. Последняя проходит через центральную часть Аргунского поднятия.
С учетом перспектив обнаружения новых месторождений, для составления геологического обоснования и постановки задач оценочных и поисково-разведочных работ возникает необходимость выявления особенностей тектонического строения рассматриваемого района в целом, проведения геодинамических реконструкций, оценки напряженного состояния массивов пород и кинематики перемещений в зонах основных разломов.
Основной задачей прогноза и поисков гидротермальных месторождений является установление закономерностей строения и площадного распространения элементов гидротермальной палеосистемы, включающих источники рудного вещества и инфраструктуру, определившую пути его перемещения и места отложения (Шевырев, 2015). Руководящей служит гипотеза о том, что существовавшая в прошлом палеогидротермальная система сохранила свидетельства своей инфраструктуры в современном рельефе, контролируемом мощностью эрозионного среза.
Нарушения земной поверхности, выделяемые по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) представлены структурами различной природы и возраста. В практике дистанционных прогнозных исследований обычно выделяют линейные, кольцевые и дугообразные элементы дистанционного изображения. Линейные элементы, прослеживаемые в ландшафтах, маркируют зоны разломов различного порядка. Но для определения перспективности территории на наличие полезных ископаемых, связанных с миграцией гидротермальных растворов, следует учитывать также иные структурные особенности несплошностей породного массива, образующих перколяционный кластер. Для возникновения инфильтрации гидротермальных растворов необходимо, чтобы система трещиноватости достигла порога протекания – минимального развития в ней несплошностей, образовавших кластеры. Формирование подобных кластеров обусловлено не только существованием несплошностей в объеме породы, но и их связностью (Тарасевич, 2002). Для функционирования палеогидротермальной системы также важно наличие источников растворов, одним из которых могло быть остывающее магматическое тело.
Для заверки известных разломов, выявления разломно-трещинных структур и детализации каркаса разрывных нарушений на первом этапе работы проводился линеаментный анализ. Данный анализ является одним из наиболее эффективных дистанционных методов изучения каркаса разрывных нарушений и глубинного строения территорий (Кац и др., 1986). Линеаментный анализ территории проводился с помощью специальной методики, на основе построения детальных цифровых моделей рельефа (ЦМР), предложенной и опробованной на реальных геологических объектах сотрудниками лаборатории геоинформатики ИГЕМ РАН (Устинов, Петров, 2016; Устинов и др., 2016; Устинов и др., 2017). Методика наиболее эффективна в областях с достаточно расчленённым рельефом.
При создании ЦМР территории Аргунского поднятия, для обеспечения необходимой точности модели, использовались как пространственные данные, полученные посредством векторизации топографического материала, так и результаты спутниковой съемки SRTM, свободно распространяемыми Геологической службой США (http://earthexplorer.usgs.gov). Выявление линеаментов осуществлялось с использованием программного обеспечения PCI Geomatica и обученной специалистами лаборатории геоинформатики ИГЕМ РАН нейронной сетью (Гришков и др., 2021). Протяженные линеаменты (более 10 км), в силу ограничений технических особенностей программного обеспечения, выделялись вручную. Кроме того, с учетом особенностей рельефа, линеаментной сети и анализа структур, формируемых выделенными осевыми линиями хребтов (водоразделы), выявлялись и маркировались кольцевые структуры, которые часто называют термином «Семейства Купольно-Кольцевых Структур» (СККС) (Гуревич, 2010).
Для решения задачи прогноза месторождений полезных ископаемых, помимо пространственного и структурно-геоморфологического анализов, использовались тектонофизический и исторический подходы. Для выявления разломов (линеаментов тектонической природы) и отбраковки линейных элементов, не связанных с тектоническим строением территории, применялся структурно-геоморфологический метод (СГ метод), предложенный д.г.-м.н. Л.А. Сим (ИФЗ РАН) и основанный на пространственном анализе оперяющих трещин – разрывов в зоне динамического влияния разломов сдвигового типа (Сим, 1991; Ребецкий и др., 2017). При этом реконструируется ориентировка осей сжатия и растяжения в горизонтальной плоскости, определяется направление сдвигового перемещения по разлому (правый или левый) и воссоздается геодинамическая обстановка формирования разлома (сжатия или растяжения). На основе реконструкций ориентировки оси главных сжимающих усилий в регионе для каждой из выявленных разломных зон также возможно визуализировать их элементы, в различной степени предрасположенные к сдвигу (сколу), участки концентрации и рассредоточения напряжений (Jaeger, Cook, 1979). С использованием результатов расчёта тенденции к сдвигу, отражающей гидравлическую проницаемость заверенных разломов (сегментов разломов) в действовавшем на период мезозойской ТМА поле напряжений-деформаций, строилась ячеистая проницаемая модель исследуемой площади, на основе которой осуществлялся прогноз локализации минерализованных зон и, соответственно, перспективных для постановки поисковых работ участков.
Также для решения задачи прогноза и поисков полезных ископаемых на основе анализа элементов рельефа для выявления рудных узлов, которые составляют вещественное наполнение наиболее упорядоченных литосферных ансамблей (Калашников, Горяинов, 2013), и установления закономерностей строения и площадного распространения элементов гидротермальной палеосистемы, включающих источники рудного вещества и инфраструктуру, обусловливающую пути его перемещения и места отложения (Шевырев, 2015), использовались методы фрактального анализа. По результатам расчета фрактальной размерности Минковского также строилась ячеистая модель, каждый элемент которой отражал в определённой степени проницаемый кластер, определяемый структурными характеристиками территории. Выделенные кластеры сравнивались с известными разломными структурами и рудными объектами гидротермального генезиса, развитыми в пределах рассматриваемой площади. Анализировалась выраженность известных объектов в поле значений всех рассчитанных характеристик и осуществлялся прогноз новых перспективных площадей.
В итоге, на основе комплексного анализа данных ДЗЗ проведено выявление ключевых структурно-геологических и тектонических особенностей юго-западной части Аргунского поднятия. Установлено, что известные в пределах территории месторождения и рудопроявления локализованы в совокупности в пределах зон максимальных плотностей линейных объектов (разломов, трещин, линеаментов), областей дополнительного растяжения, областей максимальных значений коэффициента тенденции к сдвигу и областей, характеризующихся высокими значениями размерности Минковского. Это позволяет использовать разработанный подход для предварительного дистанционного прогноза локализации гидротермальных рудных объектов, связанных со структурно-тектоническими особенностями территории.
Исследование выполнено в рамках государственного задания ИГЕМ РАН.