Архангельская область наряду с Республикой Саха (Якутия) и Пермским краем входит в число крупнейших алмазных регионов России. В последние годы здесь заметна не самая благоприятная тенденция: обнаружение новых кимберлитовых трубок стремится к нулю. Учёные Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики РАН предлагают метод решения проблем поиска драгоценного минерального сырья.
В советскую эпоху для открытия алмазных трубок досконально изучались в первую очередь территории с относительно простыми геологическими условиями. И все стандартные методы поиска месторождений демонстрировали эффективность. По мере освоения месторождений акцент геологоразведки начал смещаться на удалённые районы с более сложными ландшафтно-геологическими условиями, большим числом слабоамплитудных магнитных аномалий, большой мощностью перекрывающих отложений, затрудняющими обнаружение кимберлитов.
Архангельская алмазоносная провинция относится именно к таким сложным территориям. Она была открыта в начале 1980-х силами огромного количества научных и производственных коллективов со всей страны. Несколько полей со скоплениями трубок кимберлитов и родственных им пород были обнаружены в Мезенском и Приморском районах, а также в Нёноксе. С тех пор масштабных открытий фактически сделано не было за исключением открытия в 1996 году промышленно алмазоносной трубки имени В.П. Гриба. На практике здесь использовались те же традиционные поисковые методы, например, магниторазведка.
По сути, кимберлитовая трубка – это застывшая в земной коре глубинная магма, имеющая контрастные физические свойства относительно вмещающей среды. Магнитометр даёт представление об аномалиях магнитного поля, но трубки могут быть слабомагнитными либо вовсе немагнитными. Кроме того, магнитные аномалии могут создаваться приповерхностными неоднородностями. В таких условиях магниторазведку уже нельзя назвать эффективной. По аналогичным причинам низкие результаты в геологически сложных районах демонстрируют также гравиразведка и электроразведка (электрометрия).
– В наших сложных ландшафтно-геологических условиях эти традиционные методы фактически себя исчерпали, – говорит заведующий лабораторией экологической радиологии ФИЦКИА РАН Евгений Яковлев. – Аномалии выделяются, но они, как правило, не связаны с кимберлитами, а множественное бурение скважин для заверки аномалий – дорогое удовольствие. При этом геологи обнаруживают в современных аллювиальных отложениях отдельные алмазы. Иначе говоря, источник есть, а трубок нет.
Тем не менее, как считают эксперты, открытие новых трубок возможно. Геологи склоняются к мысли, что в фундаменте земной коры находятся перспективные с точки зрения обнаружения кимберлитов структуры. На этих блоках земной коры необходимо проводить специализированные геологические работы. Учёные Института геодинамики и геологии ФИЦКИА РАН предлагают современный подход в разработке методики поисков кимберлитов. Результаты исследований, обнаруженные закономерности показывают, что поиск трубок комплексом новых методов имеет перспективы.
Как отмечает старший научный сотрудник лаборатории сейсмологии ФИЦКИА РАН Константин Данилов, прежде всего, необходимо исследовать устойчивые признаки. Трубки взрыва, образовавшиеся при извержениях небольших «вулканов», сообразно названию имеют трубочное строение и уходят в земную кору вертикально на большие глубины. 100-процентный признак трубки– образовавшаяся при взрыве воронка с корневой частью, уходящей на большие глубины. Прежде этот очевидный признак исследовался только на приповерхностном уровне.
– Классические сейсмические методы исследований их «видят» слабо, – поясняет Константин Данилов. – Они нацелены на горизонтальный уровень, трубка же – вертикальная. По контурам она напоминает гвоздь, вбитый в земную кору. Мы же предлагаем использовать комплекс, серию методов для исследования трубок взрыва. Сначала на больших глубинах выделяется субвертикальное строение, для определения которого используется новый метод микросейсмического зондирования.
Метод был запатентован сотрудниками Института физики Земли РАН (Москва) в 2006 году. Путём измерения фоновых колебаний с большой точностью выделяются вертикальные и субвертикальные неоднородности земной коры на глубинах 1,5-2 км. Данными неоднородностями могут быть трубочные тела и разломные нарушения. Но поскольку выделенная неоднородность не обязательно бывает трубкой, нужна комбинация методов.
– Так, весьма информативными являются радиогеохимические признаки, – продолжает Константин Данилов. –Разломные нарушения и борта трубок демонстрируют повышенный поток инертного радиоактивного газа радона, повышенные концентрации урана, тория и калия.
Третий момент в комбинации – поверхностные радиогеохимические аномалии, для выявления которых применяются методы высокоразрешающей гамма-спектрометрии. Наземные способы (хоть и при больших временных затратах) позволяют исследовать аномалии с более высокой чувствительностью, чем при аэрогамма-съёмке.
– Если мы непосредственно приближаемся к объекту исследования, проводя пешеходную съёмку высокочувствительным прибором, то получаем значения, незначительно превышающие фон, но которые по набору радиогеохимических признаков могут соответствовать поисковому объекту, – рассказывает Евгений Яковлев.
Эксперты ФИЦКИА подчёркивают, использование этих методов в отдельности, не дает необходимую информативность. Однако комплекс всех методов и полученная комбинация результатов, которые обрабатываются и сопоставляются при помощи компьютерного моделирования, позволяют собрать информационные «пазлы», в совокупности дающие более полноценную картину в поиске кимберлитовых трубок. Комплексный подход повышает достоверность данных на порядок.
Первые пробы комплексного подхода учёные ФИЦКИА РАН провели в 2015 году на Чидвинской трубке. Затем работа была продолжена на целой серии трубок (месторождение Ломоносова, трубка Мегорская, Нёнокское поле).Часть работ проводилась при поддержке ПАО «Севералмаз».
На текущий момент ставится цель найти конкретных заказчиков, чтобы провести более широкомасштабные работы с бурением для проверки работоспособности комплекса на открытых территориях.
Что касается экономических аспектов, то разрабатываемый комплекс методов может повысить производительность геологоразведочных предприятий. Используемые методы требуют минимум дополнительных затрат и спецтехники. Влияние на окружающую, среду – минимальное. Последнее существенно упрощает их практическую реализацию.
Помимо предложенного ядра методов эксперты намерены включить в экспериментальном порядке в комбинацию и ряд других. В частности исследуются перспективы сейсмической интерферрометрии. По результатам исследований публикован ряд статей в рецензируемых российских и зарубежных журналах. Также запланировано патентование разрабатываемого комплекса.
