A CLUSTER ANALYSIS AS A METHOD OF IDENTIFYING POTENTIAL CHROMITE MINERALISATION WITHIN THE VOYKAR-SYNYINSKY MASSIF

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.136.63
Issue: № 10 (136), 2023
Suggested:
07.09.2023
Accepted:
10.10.2023
Published:
17.10.2023
400
10
XML
PDF

Abstract

The article describes the application of cluster analysis in the interpretation of data obtained using the method of lithochemical prospecting by scattering streams in the Voykaro-Synyinsky area to identify the most promising areas for staging further prospecting works. The research methodology includes processing and interpretation by statistical methods of the results of semi-quantitative spectral analysis of lithochemical samples. As a result of the cluster analysis, 5 clusters are identified within the studied area. The distribution of clusters is submeridianal, they spatially fall into mineralogenic zones corresponding to their geochemical specialization. Cr-Ni-Co geochemical cluster is located within the boundaries of the Voykar structural and formation zone, where it is associated with ultrabasic and basic rocks of the Rayiz-Voykar and Kershore complexes. Based on the results of the study, an anomalous area favourable for the identification of chromite mineralization of the Kimpersai type was identified within the Voykaro-Synyinsky ophiolite massif.

1. Введение

Райизско-Войкарская минерагеническая зона является одной из наиболее интересных и потенциально перспективных в Полярно-Уральском секторе Уральской складчатой системы в отношении дефицитных полезных ископаемых, таких как Cr, Fe, Cu, Au, Pt, Pd, Os, Ir, Mo. В то же время её изученность на данный момент остается весьма слабой. Фактически достаточно интенсивно проводились только поисковые и поисково-оценочные работы на хромиты в северной части Войкаро-Сыньинского массива. Изученность остальной части площади находится на уровне 60-х начала 70-х годов.

В свете рассмотрения вопроса обеспечения МСБ страны запасами стратегических металлов, вовлечение ресурсной базы Приполярного и Полярного Урала в экономику промышленного Урала позволит решить поставленную задачу.

Целью работы является выделение наиболее перспективных участков на исследуемой площади, по результатам интерпретации данных по литогеохимическому опробованию по потокам рассеяния с применением современных геостатистических комплексов исследования, а также по поисковым критериям и признакам, для постановки дальнейших поисковых работ по выявлению комплексных месторождений хрома с платиноидами кимперсайского типа.

Основные решаемые задачи:

- выявление геохимически однородных площадей, отвечающих минерагеническим зонам;

- определение внутри этих зон аномальных значений элементов;

- выделение участков, характеризующихся аномальными содержаниями элементов, которые потенциально перспективны на промышленное оруденение с применением магматогенных, структурных, формационных и проч. критериев, а также минералогических и проч. прямых и косвенных признаков.

2. Методы и принципы исследования

Методика исследования включает в себя обработку и интерпретацию статистическими методами данных литохимического опробования по потокам рассеяния, полученных методом полуколичественного спектрального анализа (ПКСА)

.

Аналитические исследования. Пробы анализировались методом ПКСА на 31 элемент, включая Au, Pt, Pd. Общее количество проб составило 4 939 штук.

Статистичекие методы обработки данных. Подобный массив информации характеризует обширную территорию, которая к тому же относится к различным структурно-формационным и минерагеническим зонам, поэтому очень сложен в анализе. Потребовалось объединение содержаний в некоторые группы, которые отражали бы объективную картину поведения элементов, не зависящую от ранее известных минерагенических зон, а также рудных полей, узлов и т.д.

1. На первом этапе исследования была проведена группировка по схожему поведению содержаний химических элементов. Для этих целей был применен кластерный анализ

.

Сущность используемого метода заключается в наборе различных алгоритмов классификации, когда необходимо классифицировать «горы» информации к пригодным для дальнейшей обработки группам.

В отличие от многих других статистических процедур, методы кластерного анализа используются в большинстве случаев тогда, когда не имеется каких-либо априорных гипотез относительно классов и анализ находится в описательной стадии исследования

.

Выполнение кластерного анализа позволяет выделить группы, в составе которых некоторые элементы отличаются повышенными средними содержаниями относительно средних по общей выборке. Другие же имеют значения на уровне кларковых;

2. На втором этапе внутри каждого кластера для элементов с высокими средними содержаниями относительно общих средних значений вычисляются минимально аномальные и высоко аномальные значения. За фоновое значение принимается медиана. Минимально аномальное вычисляется по формуле Са1 = Сх + 2δ, а высоко аномальное – Са2 = Сх + 3δ, где Сх – фоновое значение элемента (медиана), δ – стандартное отклонение

.

3. Основные результаты

В результате проведенного кластерного анализа, в пределах исследуемой площади, было выделено 5 кластеров (см. табл. 1):

Кластер №1 – Cr-Ni-Co геохимический кластер;

Кластер №2 – Сu-V геохимический кластер;

Кластер №3 – кластер геохимического «шума»;

Кластер №4 – Pb-Au-W геохимический кластер;

Кластер №5 – Mo(Cu)-Zn(Pb)-P геохимический кластер.

Таблица 1 - Средние содержания химических элементов по кластерам

Хим. эл-т

Вес. ед.

Кл. №1

Кл. №2

Кл. №3

Кл. №4

Кл. №5

1187

185

1532

1752

283

Cr

10-3 %

444,1803

55,2108

125,5738

37,0314

48,3781

Mo

10-4 %

0,040438

0,216216

0,503916

0,481164

4,144876

Pb

10-3 %

0,577928

0,989189

0,757180

1,579338

1,908127

Ag

10-5 %

0,000842

0,124324

0,024151

0,030822

0,837456

Co

10-4 %

120,3370

41,2486

37,2722

23,8476

31,8693

Ni

10-3 %

205,9124

19,1514

34,2448

11,5331

17,3286

Ba

10-2 %

0,245998

0,956757

1,443211

3,356164

2,791519

Mn

10-2 %

12,81719

12,47027

10,37794

10,19007

33,43463

V

10-3 %

6,63100

24,22162

14,13708

13,91895

10,37102

Sn

10-4 %

1,790227

2,351351

1,947128

3,295662

2,487633

Cu

10-3 %

4,24853

19,54054

5,32507

5,12614

6,20495

Zn

10-2 %

0,921651

0,945946

0,596606

0,726598

1,381625

P

10-1 %

0,121314

0,913514

0,785901

0,928653

3,113074

W

10-3 %

0,000000

0,010811

0,000653

0,000000

0,000000

La

10-3 %

0,379949

0,778378

0,811358

1,744292

1,621908

Ga

10-3 %

0,074979

0,935135

0,710183

1,081050

0,681979

Zr

10-3 %

4,41533

8,78919

9,06070

15,95263

11,86572

Sc

10-4 %

5,48526

14,35135

9,65470

9,03311

9,73852

Bi

10-3 %

0,008425

0,091892

0,121410

0,119863

0,501767

Y

10-3 %

0,013479

0,372973

0,312010

0,865868

0,759717

Yb

10-4 %

0,091828

0,691892

0,665796

1,249429

1,250883

B

10-3 %

1,497051

2,140541

2,021540

3,008562

2,469965

Nb

10-3 %

0,001685

0,016216

0,071802

0,206050

0,116608

Be

10-4 %

0,027801

0,389189

0,405352

1,185502

1,226148

Распределение кластеров в целом носит субмеридианальный характер и прослеживается вдоль простирания основных структур и геологических комплексов этой части Полярного Урала (см. рис. 1). Пространственно, кластеры попадают в минерагенические зоны, отвечающие, в целом, их геохимической специализации.

Районирование Войкаро-Сыньинской площади (южная часть Полярного Урала) по результатам кластерного анализа на геологической основе

Рисунок 1 - Районирование Войкаро-Сыньинской площади (южная часть Полярного Урала) по результатам кластерного анализа на геологической основе

Примечание: лист Q-41 ГП-1000/3; Кондиайн О. А., 2001

Cr-Ni-Co геохимический кластер (Кластер №1) представлен набором элементов, в котором хром, кобальт и никель имеют средние содержания в 4-5 раз отличающиеся относительно других кластеров, а также высокоаномальными содержаниями Pt и Pd.

Основная выборка проб попадает в границы Войкарской структурно-формационной зоны (СФЗ), а именно в пределы Райизско-Войкарского комплекса альпинотипных ультрабазитов, представленных дунит-гарцбургитовой и гарцбургитовой ассоциацией, и восточную часть Кэршорского дуниит-верлит-клинопироксенит-габбрового комплекса (см. рис. 2). Малая часть проб на северо-западе пространственно попадает в пределы Лемвинской СФЗ, а на востоке в пределы Малоуральского вулкано-плутонического пояса Войкарской СФЗ

. Это объясняется скорее всего наличием моренных отложений ультраосновного состава, т. к. физико-механический перенос осуществляется в пределах первых километров. Данная часть кластера не рассматривается.

Соотношение Cr-Ni-Co геохимического кластера (Кластер №1) и геологии исследуемого района на упрощенной геологической схеме

Рисунок 2 - Соотношение Cr-Ni-Co геохимического кластера (Кластер №1) и геологии исследуемого района на упрощенной геологической схеме

По минерагенической зональности Cr-Co-Ni кластер соответствует Райизко-Войкарской Cr-Cu-Ti минерагенической зоне и объединяет Войкаро-Сыньинский хромитовый рудный район и восточную часть Кэршорской платино-золото-меднорудную рудоносную зону, которые в свою очередь делятся на Хойлинско- Пайерский рудный узел, Погурейский хромитовый рудный узел, Лаптапайский хромитовый рудный узел.

Ультраосновные и основные породы райизско-войкарского и кэршорского комплексов слагают единую крупную и достаточно пологую надвиговую пластину, ширина выхода которой составляет в среднем 18-20 км на севере (хойлинский блок, погурейский блок); 14 км в средней части (лаптапайский блок), сужаясь к югу до 2-4 км. Пластина представляет собой сложную складчато-надвиговую структуру. Ядерная часть складки сложена гарцбургитами и, в меньшей степени, дунитами райизско-войкарского комплекса, тогда как на крыльях последовательно обнажаются пироксениты и габброиды кэршорского комплекса

. Падение крыльев на юго-восток, углы падения около 70о. Имеются существенные отличия в составе, строении, степени метаморфизма метабазитов западной полосы (крыльев) «полосчатого» кэршорского комплекса относительно восточных.

Войкаро-Сыньинский массив, протяженностью около 200 км, при ширине от 2 до 18 км сложен гарцбургитами, дунитами и оливин-антигоритовыми породами – войкаритами. Пироксениты, серпентиниты и другие гипербазиты, развитые в краевых зонах массива, встречаются в резко подчиненных количествах

.

Пространственное размещение хромитов на территории рудного района определяется их генетической связью с альпинотипными ультабазитами

, поэтому все известные месторождения и рудопроявления хрома относятся к кимперсайскому типу
и локализуются в ультрабазитах.

Большинство известных к настоящему времени рудных объектов выявлены до середины 70-х годов прошлого столетия. Южная часть массива до сих пор практически не охвачена поисковыми работами на хромиты.

При аналитической обработке результатов анализов проб, попавших в Cr-Co-Ni кластер, внимание акцентировалось на конкретные задачи, решение которых могло бы найти практическое применение при дальнейших поисках:

- выявление аномальных полей Cr, которые могли бы вывести на новые объекты хромового оруденения;

- оценка потенциала платиноидов в составе хромовых руд и хромсодержащих пород Войкаро-Сыньинского хромитового рудного района.

Если хромитоносные тела подвергаются дренированию или рудный материал трансформируется физико-механическим путем вниз по склону (до 1-1,5 км и не далее), поступая в пойму ручья, то в аллювии концентрируется Cr, Ni, Co. На отдельных участках с данной ассоциацией оказывается Pt, Au, Pd, Pb, Cu в различных сочетаниях и уровнем концентраций. Если рудопроявления и пункты минерализации хромитов располагаются на водоразделе или на склоне массива, где гидросеть отсутствует или она отстоит более чем на 1-1,5 км, то такие рудные объекты в потоках не проявляются.

В результате статистической обработки данных было получено фоновое значение для Cr равное 0,389%, что в целом соответствует кларковому для гипербазитов

, а также для Co – 0,066%, Ni – 0,052%.

В потоках рассеяния геохимическая ассоциация химических элементов неизменно представлена Cr, Co, Ni. Верхний предел для Cr равен 1,25% и обусловлен ограничением по определению максимальных содержаний методом ПКСА. Cr, Co, Ni в сочетании с Pt и Pd в потоках характеризуются высокоаномальными значениями.

В пределах кластера наблюдается увеличение концентраций Со в потоках с севера на юг. Ni, в свою очередь, концентрируется в потоках в центральной части Войкарского массива.

Аномальные потоки Pt и Pd фиксируются в приконтактовых зонах райизко-войкарского комплекса с кершорским, как с запада, так и на востоке.

В данном кластере по результатам интерпретации было выявлено несколько аномальных зон. В частности, аномальный участок (см. рис. 3) площадью около 150 км2, представляющий первоочередной интерес с точки зрения дальнейших поисков на оруденение промышленного типа.

Аномальный участок в пределах Cr-Co-Ni кластера

Рисунок 3 - Аномальный участок в пределах Cr-Co-Ni кластера

Аномальный участок расположен в междуречье рр. Лагортаегарт и Бол. Лагорта и приурочен к Лагортинскому рудному полю, в составе Хойлинско-Пайерского рудного узла, и характеризуется преимущественно тремя высокоаномальными потоками Cr. Ni и Со в потоках проявлены слабо, потоки Ni фиксируются на юге участка. Аu в потоках находится в подчиненном количестве и протяженных потоков не образует. Скорее всего приурочено к хромитоносным дунитовым породам, где обнаруживается в нодулях хромитов.

Кроме того, выявляются контрастные аномальные потоки Pt и Pd, которые образуют аномальные потоки площадью 32 и 10 км2 со среднем содержанием соответственно 32 и 18 мг/т.

Источником служат породы дунит-гарцбургитовой ассоциации райизского-войкарского комплекса и нижняя часть дунит-верлит-клинопироксенитового кершорского комплекса. Надо отметить, что аномальные потоки Pt и Pd, в целом, приурочены к границам между райизского-войкарским комплексом и кершорским комплексом.

По геохимическим данным хромовые проявления Лагортинского рудного поля можно отнести к Pt-содержащим.

Таким образом, результаты исследований­ показывают, что в пределах Cr-Co-Ni кластера перспективным участком для постановки дальнейших работ по выявлению комплексных месторождений Cr с платиноидами кимперсайского типа является аномальный участок пределах Лагортинского рудного поля.

4. Заключение

1. В пределах изучаемой площади по результатам кластерного анализа четко выявляется 4 зоны, отличающихся по своей геохимической специализации, в пределах которых выделяется группа элементов, характеризующаяся повышенными средними содержаниями;

2. Распределение кластеров носит субмеридианальный характер и прослеживается вдоль простирания основных структур и геологических комплексов этой части Полярного Урала. Пространственно кластеры в целом попадают в минерагенические зоны и отвечают их геохимической специализации;

3. Cr-Co-Ni геохимический кластер (Кластер №1) попадает в границы Войкарской СФЗ и объединяет Войкаро-Сыньинский хромитовый рудный район и восточную часть Кэршорской платино-золото-меднорудную рудоносную зону;

4. Выявлен аномальный участок, в пределах Cr-Co-Ni геохимического кластера, площадью около 150 км2, представляющий первоочередной интерес для постановки дальнейших работ по выявлению комплексных месторождений хрома с платиноидами кимперсайского типа.

Article metrics

Views:400
Downloads:10
Views
Total:
Views:400