Геология и Геофизика Юга РоссииГеология и Геофизика Юга России2221-3198Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук"130610.46698/h5824-2216-9804-yГеология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагенияПрименение метода дистанционной флюидоиндексации для прогноза и поисков эндогенного орудененияПарадаС.Г.segripa@rambler.ruДавыденкоД.Б.maurmar@yandex.ruГамбургК.Ю.Геофизический институт Владикавказского научного центра РАН, Россия, 362002, г. Владикавказ, ул. Маркова, 93аЮжный научный центр Российской академии наук, Россия, 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41301220254112121Copyright (c) 2025 Геология и геофизика Юга России2025Геология и геофизика Юга России<p>Актуальность обусловлена необходимостью разработки новых методов прогноза и поисков, не выходящих на земную поверхность рудных полезных ископаемых, особенно в труднодоступных районах. Цель. Определить возможность использования метода дистанционной флюидоиндексации (МДФ), разработанного для обнаружения углеводородных скоплений, в районах проявления эндогенного оруденения металлов. Материал и методы. Основу МДФ составляют авторские алгоритмы математических преобразований спектрозональных космических снимков, приводящих к избавлению от ландшафтных помех и усилению полезного сигнала от эндогенных рудных объектов путем суммирования аномальных эффектов, полученных в различных спектральных диапазонах. Значения яркости в каждой зоне спектра рассматриваются в качестве отдельных факторов, сумма которых связана с интенсивностью насыщения почвенно-растительного слоя углеводородными газами (легкими и (или) тяжелыми). Степень насыщения обозначается индексом флюидонасыщения легкими или тяжелыми углеводородами (ИФЛ или ИФТ). Многофакторность получаемых материалов обеспечивает возможность решения задачи выделения эндогенных аномалий на фоне ландшафтных помех. Используются цифровые снимки с американского спутника Landsat 7, сделанные в разные годы. Результаты. Полученные аномалии ИФЛ в исследуемых районах, согласно результатам поисковых работ и металлогенических исследований, интерпретируются как обусловленные ареалами эндогенной флюидизации верхних горизонтов литосферы, связанных с возникновением и эволюцией рудно-магматических систем. Применение технологии МДФ позволило установить признаки современной флюидоактивности юрских рудно-магматических систем Донецкого складчатого сооружения (ДСС) и связанных с ними золоторудных минерализаций. Показано, что появление метановых аномалий, обнаруженных с помощью МДФ, обусловлено взаимодействием водорода с углеродом угольных пластов в условиях высоких температур. Применение МДФ в пределах Тырныаузского рудного узла позволило установить признаки современной флюидоактивности плиоцен-эоплейстоценовой рудно-магматической системы. Показано, что контур наиболее обширной и наиболее интенсивной аномалии ИФЛ совпадает с проекцией гипоцентральной области, выявленного по геофизическим данным магматического очага. Именно на пути водородсодержащего флюидопотока, при взаимодействии с карбонатными породами в условиях высоких температур, сформировалось наибольшее количество шеелитовых руд. При термическом разложении карбонатов углекислота взаимодействовала с водородом, образуя метан. Таким образом, подтверждена возможность использования МДФ для прогноза и поисков эндогенного оруденения.</p>mineral prospectinggoldspectrozonal satellite imagesremote fluid indexing methodhydrogenmethaneDonbassTyrnyauzпоиски полезных ископаемыхзолотоспектрозональные космические снимкиметод дистанционной флюидоиндексацииводородметанДонбассТырныауз<p>Введение</p> <p>На поисковое значение природных газов в рудных месторождениях исследова- тели стали обращать внимание с начала прошлого века. Проявления метана отмеча- лись в железных, свинцовых, апатитовых, золотых и полиметаллических рудниках, а также при разработке некоторых россыпных месторождений. Общеизвестно, что многие эндогенные месторождения тяготеют к зонам повышенной флюидизации земной коры. По представлениям петрологов, дегазация ядра и мантии Земли мо- жет приводить к выносу металлов вместе с потоками водорода. Предполагается, что именно сосредоточенные потоки водорода, несущие в своем составе металлы, приводят к зарождению и эволюции рудно-магматических систем, появлению руд- ных районов, рудных узлов и рудных полей [Letnikov, 2001; Летников, 2006; Sun et al., 2012; Шестопалов, Макаренко, 2013, 2014].</p> <p>Поскольку водород весьма подвижен, то следы его самого в пределах этих руд- ных объектов, скорее всего не будут обнаружены. Однако, в геодинамической об- становке сжатия земной коры создаются условия, препятствующие потере водо- рода из восходящих флюидных потоков, вследствие чего они приобретают способ- ность генерировать углеводороды (8Н2 + 2СО = 2Н2O + СН4 + С) и создавать при охлаждении нефтяные и газовые залежи [Маракушев, Русинов, 2005; Маракушев, Маракушев, 2008]. В иных геодинамических обстановках в случае потока через углеродсодержащую среду водород может взаимодействовать с углеродом и при определенных термодинамических и (или) физико-химических условиях будет об- разовываться метан и другие углеводородные соединения, менее подвижные, чем водород. Поэтому в пределах рудных районов, рудных узлов и рудных полей, где развиты углеродсодержащие и (или) карбонатные породы следует ожидать прояв- ления углеводородных (прежде всего метановых) аномалий. В таком случае появ- ляется теоретическая основа применения методов прогнозирования и поисков руд- ных объектов, разработанных для прогноза и поисков углеводородного сырья. </p> <p>Одним из таких методов является метод дистанционной флюидоиндексации (МДФ), опыт применения которого изложен в публикациях [Давыденко, Финкель- штейн, 2004; Матишов и др., 2010; и др.].</p> <p>Материал и методы </p> <p>МДФ, используя комплекс математических преобразований спектрозональных космических снимков, ориентирован на гашение ландшафтных помех и выявление оптического эффекта, обусловленного углеводородными аномалиями. Значения яр- кости в каждой зоне спектра рассматриваются нами в качестве отдельных факторов. Многофакторность получаемых материалов обеспечивает возможность решения по- ставленной задачи выделения эндогенных аномалий на фоне ландшафтных помех.</p> <p>В качестве исходных данных использованы цифровые космические снимки с американского спутника Landsat 7, выполненные в семи зонах спектра в разные годы. Математическая обработка спектрозональных спутниковых снимков осу- ществлялась в среде ГИС ИНТЕГРО, разработанной ВНИИ ГЕОСИСТЕМ для об- работки исходной геофизической информации и разделения её на составляющие разного порядка.</p> <p>Технология МДФ подразделяется на два основных блока. Первый предназначен для решения задачи гашения ландшафтных помех, обусловленных экзогенными факторами, второй – для выделения собственно эндогенных аномалий после ис-</p> <p></p> <p>ключения «ландшафтных» помех. Схема решения первой задачи достаточно слож- на и зависит от конкретных ландшафтных особенностей исследуемой площади.</p> <p>Процедура снятия помех на примере базовой модели состоит в следующем. Пусть две площадки засняты в соседних зонах спектра. Значения разности фото- тона этих двух снимков (в одних и тех же точках площади) в случае отсутствия углеводородной аномалии (УВА), продуцируемой углеводородными газами, на пер- вой площадке существенно меньше (близки к некоторой константе или ниже ее), чем в случае наличия УВА в пределах второй площадки, где значения разности выше этой константы. Это и обуславливает появление аномальных значений индек- са флюидонасыщения во второй точке. Эта модель является основным элементом вычислительных модулей, комбинируемых (с учетом многофакторности использу- емой информации) для создания поля поправок – «ландшафтной маски».</p> <p>По результатам фильтрации «ландшафтных» помех получаем массивы данных, в которых вклад эндогенных факторов в соответствующих спектральных зонах более значим. Однако в этом массиве еще сохраняются остаточные «ландшафтные» по- мехи (шум). Дальнейшее гашение шума и усиление полезного сигнала (второй этап преобразования исходной информации) осуществляется с привлечением формаль- ных статистических методов, используемых в геофизике для выделения аномалий на уровне помех. Вычисляемый окончательно параметр назван индексом флюидо- насыщения – ИФ. При прогнозировании залежей углеводородов он рассчитывается отдельно для газовых (легких) фракций (ИФЛ) и отдельно для жидких (тяжелых) фракций (ИФТ). То же самое можно делать при прогнозе рудных образований.</p> <p></p> <p>Результаты и обсуждение</p> <p>В результате исследований нефтегазоносных районов Юга России, с целью про- гноза углеводородного сырья на основе МДФ, проявились относительно крупные ано- малии лёгких углеводородов на участках Донецкого складчатого сооружения (ДСС), в пределах которых нет, и не может быть залежей углеводородов. Объяснения такому феномену в то время не было найдено. К настоящему времени проведено сопоставле- ние выявленных аномалий с результатами поисковых работ на золото в ДСС (рис. 1).</p> <p></p> <p><img width="547" height="182" alt="image" src="Геол_журн__№4_2025_с обл_/Image_143.jpg" /></p> <p>Рис. 1. Ареалы эндогенной флюидизации на площади Донецкого складчатого сооружения: 1 – ареалы эндогенной флюидизации: I – Галутинский, II – Барило-Крепинский,</p> <p>III – Кадамовский, IV – Керчикский, V – Россошанский; 2 – площади поисковых и геологоразведочных работ, в пределах которых выявлены рудопроявления золота:</p> <p>1 – Галутинская, 2 – Тузловская, 3 – Барило-Крепинская, 4 – Болдыревская, 5 – Аютинская, 6 – Кадамовская, 7 – Кондаковская; 3 – Керчикское рудопроявление; 4 – южная граница</p> <p>«открытого» Донбасса; 5 – контуры Северо-Кондаковской поисковой площади; 6 – шкала интенсивности аномалий флюидонасыщения (а – минимальные, б – максимальные значения)/</p> <p></p> <p>Fig. 1. Areas of endogenous fluidization on the area of the Donetsk folded structure: 1 – areas of endogenous fluidization: I – Galutinsky, II – Barilo-Krepinsky, III – Kadamovsky, IV – Kerchiksky,</p> <p>V – Rossoshansky; 2 – areas of prospecting and exploration within which gold ore occurrences were detected: 1 – Galutinskaya, 2 – Tuzlovskaya, 3 – Barilo-Krepinskaya, 4 – Boldyrevskaya,</p> <p>5 – Ayutinskaya, 6 – Kadamovskaya, 7 – Kondakovskaya; 3 – Kerchik ore occurrence; 4 – southern border of the “openˮ Donbass; 5 – contours of the North Kondakovskaya search area; 6 – scale of intensity of fluid saturation anomalies (a – minimum, b – maximum values)</p> <p></p> <p>В результате, в контурах флюидных аномалий оказались магматические поро- ды, ареалы гидротермально-метасоматических преобразований, рудопроявления и пункты минерализации золота, свинца, цинка и др. металлов, т. е., потенциальные рудные узлы, представленные в ретроспективе рудно-магматическими системами [Парада, Гамбург, 2023]. В связи с чем, выявленные аномалии флюидонасыщения стали рассматриваться нами как ареалы эндогенной флюидизации. Справедливость такой интерпретации подтверждается обнаружением подобных метановых анома- лий в районах действующих и уснувших вулканов, в частности на Эльбрусе [Гурба- нов и др., 2011]. С помощью МДФ нами выявлена современная флюидоактивность также в районе неоген-четвертичной Тырныаузской рудно-магматической системы, представленной в настоящее время Тырныаузским рудным узлом.</p> <p>Тырныаузский рудный узел включает собственно Тырныаузское W-Mo место- рождение, Малотырныаузское Sb месторождение, золоторудное месторождение имени Б.К. Михайлова, рудопроявления Sn, Au, Cu. Территория охватывает вос- точную часть структурно-формационной зоны (СФЗ) Передового хребта, с юга за- хватывает часть СФЗ Главного хребта, с севера – часть Шаукамнысыртской СФЗ. Геологические образования представлены метаморфическими комплексами проте- розоя (PR2), палеозойскими терригенным (D1), вулканогенным (D2), карбонатным (D3-C1) комплексами и молассой (C1), а также интрузивными комплексами PR2, PZ2 и PZ3, MZ и KZ [Пэк, 1962; Родзянко, 1973].</p> <p>Основу Тырныаузского рудного узла составляет тырныаузский плиоцен-эоплей- стоценовый комплекс малых интрузий гипабиссальных гранитоидов. В его составе выделяются несколько разорванных во времени фаз: первая – дайки, штоки лейко- кратовых плагиогранитов, вторая – эльджуртинские граниты, третья – некки, дайки гранит-порфиров и риолитов [Ляхович, 1976; Бубнов и др., 2011; Soloviev et al., 2021]. По наличию ксенолитов гранодиоритов в эльджуртинских гранитах предпо- лагается, что формирование неоинтрузий комплекса началось с внедрения магмы гранодиоритового состава, во внешний магматический очаг, где и произошло ста- новление крупного интрузивного массива, который не вскрыт эрозией. Со станов- лением этого массива, скорее всего, связано формирование ореола ороговикования, рудоносных скарнов и роговиков. Наличие подобного интрузивного массива связы- вается с отрицательной аномалией силы тяжести, выявленной нами по результатам оцифровки и переинтерпретации данных гравитационных съемок. Изометричная в плане аномалия имеет диаметр эпицентральной части около 5 км и в её контурах располагается Тырныаузский рудный узел. По результатам микросейсмического зондирования [Rogozhin et al., 2015] на глубинном вертикальном разрезе Эльбрус – Тырныауз проявились флюидонасыщенные трещиноватые слои, магматические ка- налы, магматические камеры. Непосредственно под центральной частью рудного узла присутствуют зоны пониженных скоростей. Зона, расположенная в диапазо- не глубин 7‒12 км отождествлена с близповерхностной магматической камерой [Milyukov et al., 2018].</p> <p></p> <p>В пределах изученной с помощью технологии МДФ площади Тырныаузского рудного узла выделено 10 аномалий ИФЛ разного размера и разной интенсивности (рис. 2).</p> <p></p> <p><img width="468" height="449" alt="image" src="Геол_журн__№4_2025_с обл_/Image_144.jpg" /></p> <p>Рис. 2. Положение аномалий индекса флюидонасыщения легкими углеводородными газами (красные изолинии) относительно геологических комплексов и рудных скарнов Тырныаузского рудного узла: 1 – четвертичные отложения; 2 – нижнекаменноугольная моласса (гравелиты, конгломераты, песчаники); 3 – юрские глинисто-алевритовые сланцы, ороговикованные;</p> <p>4 – верхнедевонско-нижнекаменноугольные известняки, глинистые известняки, мраморизованные; 5 – среднедевонские вулканиты (андезиты, лавы, туфы); 6 – нижнедевонские филлиты и филлитовидные сланцы; 7 – протерозойские кристаллические сланцы;</p> <p>8–10 – тырныаузский плиоцен-эоплейстоценовый комплекс малых интрузий гипабиссальных гранитоидов: 8 – риолиты, 9 – эльджуртинские граниты, 10 – лейкократовые и аплитовидные граниты; 11 – позднепалеозойские кварцевые диориты; 12 – среднепалеозойские трондьемиты; 13 – палеозойские серпентиниты; 14 – милониты; 15 – биотитовые роговики; 16 – скарны</p> <p>(в том числе рудоносные: I, II, III – главные рудные скарны Тырныаузского вольфрам- молибденового месторождения); 17 – кварц-карбонатные метасоматиты</p> <p>по ультраосновным породам; 18 – золотоносные метасоматиты/</p> <p>Fig. 2. The position of anomalies in the index of fluid saturation with light hydrocarbon gases (red isolines) relative to geological complexes and ore skarns of the Tyrnyauz ore node:</p> <p>1 – Quaternary deposits; 2 – Lower Carboniferous molasse (gravelites, conglomerates, sandstones); 3 – Jurassic clay-siltstone shales, horny; 4 – Upper Devonian-Lower carboniferous limestones, clayey limestones, marbled; 5 – Middle Devonian volcanics (andesites, lavas, tuffs); 6 – Lower Devonian phyllites and phyllite-like shales; 7 – Proterozoic crystalline shales; 8-10 – Tyrnyauz Pliocene–</p> <p>Eopleistocene complex of small intrusions of hypabyssal granitoids: 8 – rhyolites, 9 – Eljurta granites, 10 – Leucocratic and aplitic granites; 11 – Late Paleozoic quartz diorites; 12 – Middle Paleozoic trondjemites; 13 – Paleozoic serpentinites; 14 – mylonites; 15 – biotite hornstones; 16 – skarny</p> <p>(in including ore–bearing rocks: I, II, III – the main ore rocks of the Tyrnyauz tungsten–molybdenum deposit); 17 – quartz–carbonate metasomatites from ultrabasic rocks; 18 – gold-bearing metasomatites</p> <p>Доминирует одна аномалия, ‒ самая обширная (6 км2) и самая интенсивная, при том, что размеры и интенсивность остальных аномалий в 2 и более раз меньше. Эта аномалия ИФЛ приурочена к эпицентру минимума силы тяжести, связываемого с очагом неоинтрузий тырныаузского комплекса. Она также совпадает с выходом известняков верхнепалеозойского карбонатного комплекса. И своей центральной зоной совпадает с наиболее богатыми залежами шеелитовых руд Тырныаузского ме- сторождения. Описываемая аномалия в своей юго-восточной части усложняется вы- тянутостью в северо-восточном направлении, скорее всего, в соответствии с нали- чием вытянутого в том же направлении штока эоплейстоценовых липаритов – пред- ставляющих наиболее позднюю фазу тырныаузского неоинтрузивного комплекса.</p> <p>Из остальных девяти аномалий только одна совпадает с выходом эльджуртин- ских гранитов тырныаузского неоинтрузивного комплекса, две аномалии распола- гаются в поле позднепалеозойских гранитов, одна – известняков. В эпицентре еще одной аномалии располагается рудопроявление золота. В целом, можно сделать вы- вод, что аномалии ИФЛ не имеют связи непосредственно с выходами на дневную поверхность неоинтрузий, а обусловлены потоками водородсодержащих флюидов непосредственно из магматического очага. При взаимодействии с карбонатными породами в условиях повышенных температур образуется метан, который и фикси- руется с помощью МДФ.</p> <p></p> <p>Заключение</p> <p>Применение технологии МДФ позволило установить признаки современной флюидоактивности юрских рудно-магматических систем Донецкого складчатого сооружения (ДСС) и тырныаузской плиоцен-эоплейстоценовой рудно-магматиче- ской системы СФЗ Передового хребта, выраженных аномалиями индекса флюидо- насыщения легкими углеводородами (ИФЛ).</p> <p>В контурах выявленных аномалий ИФЛ ДСС располагаются эндогенные по- тенциально золоторудные узлы, формирование которых связано с зарождением и эволюцией юрских рудно-магматических систем на пути глубинных водородсодер- жащих флюидопотоков. Появление метановых аномалий, обнаруженных с помо- щью МДФ, обусловлено взаимодействием водорода с углеродом угольных пластов в условиях высоких температур.</p> <p>В пределах Тырныаузского рудного узла контур наиболее обширной и наибо- лее интенсивной аномалии ИФЛ совпадает с проекцией гипоцентральной области, выявленного по геофизическим данным магматического очага. Именно на пути водородсодержащего флюидопотока, при взаимодействии его с карбонатными по- родами в условиях высоких температур, сформировалось наибольшее количество шеелитовых руд. Высвобождающаяся при термическом разложении карбонатов углекислота взаимодействовала с водородом, образуя метан.</p> <p>Таким образом, технология МДФ, разработанная для прогноза и поисков угле- водородного сырья, может быть использована для прогноза и поисков эндогенного оруденения.</p>1.Бубнов С.Н., Докучаев А.Я., Гольцман Ю.В. N-Q магматизм Большого Кавказа: геодинамическая позиция, геохимическая и металлогеническая специализация, источники расплавов. // Труды института геологии Дагестанского научного центра РАН. – 2011. – No 57. – С. 73–75.2.Гурбанов А.Г., Богатиков О.А., Карамурзов Б.С., Цуканова Л.Е., Лексин А.Б., Газеев В.М., Мохов А.В., Горностаева Т.А., Жариков А.В., Шмонов В.М., Докучаев А.Я., Горбачева С.А., Шевченко А.В. Необычные виды дегазации из расплавов периферических магматических камер «спящего» вулкана Эльбрус (Россия): геохимические и минералогические особенности. // Вулканология и сейсмология. – 2011. –No 4. – С. 3–20.3.Давыденко Д.Б., Финкельштейн М.Я. Прогнозирование нефтегазоносности по многоспектральным космоснимкам в среде ГИС ИНТЕГРО. // Геоинформатика. –2004. –No 1. – С. 41–49.4.Летников Ф.А. Флюидный режим эндогенных процессов и проблемы рудогенеза. // Геология и геофизика. – 2006. – Т. 47. No 12. – С. 1296–1307.5.Ляхович В.В. Связь оруденения с магматизмом. (Тырныауз). М.: Наука, 1976. – 336 с.6.Маракушев А.А., Маракушев С.А. Образование нефтяных и газовых месторождений. // Литология и полезные ископаемые. – 2008. – No 5. – С. 505–521.7.Маракушев А.А., Русинов В.Л. Природа золотоносности черносланцевых толщ. // Доклады академии наук. – 2005. – Т. 401. No 4. – С. 515–520.8.Матишов Г.Г., Парада С.Г., Давыденко Д.Б. Выбор рудоперспективных площадей по результатам дистанционной флюидоиндексации как фактор рационального недропользования в условиях горных территорий. // Устойчивое развитие горных территорий. – 2010. –No 3(5). – С. 57–62.9.Парада С.Г., Гамбург К.Ю. Рудно-магматические системы Восточного Донбасса. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. No 2. – С. 95–105. DOI: 10.46698/VNC.2023.84.41.008.10.Пэк А.В. Геологическое строение рудного поля и месторождения Тырныауз. Труды ИГЕМ. Вып. 56. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. – 168 с.11.Родзянко Н.Г. Редкометальные скарны Тырныауза. / М-во цвет. металлургии СССР. Тырныауз. горнометаллург. комбинат. – М.: Недра, 1973. – 215 с.12.Шестопалов В.М., Макаренко А.Н. О некоторых результатах исследований, развивающих идею В.И.Вернадского о «газовом дыхании» земли. Статья 1. Поверхностные и приповерхностные проявления аномальной дегазации. // Геологический журнал. – 2013. – No 3. – С. 7–25.13.Шестопалов В.М., Макаренко А.Н. О некоторых результатах исследований, развивающих идею В.И.Вернадского о «газовом дыхании» земли. Статья 2. Глубинные процессы дегазации недр. // Геологический журнал. – 2014. – No 3(348). – С. 7–27.14.Letnikov F.A. Ultradeep fluid systems of the earth and problems of ore formation. // Geology of Ore Deposits. – 2001. – Vol. 43. No. 4. – pp. 259–273.15.Milyukov V., Rogozhin E., Gorbatikov A., Mironov A., Myasnikov A., Stepanova M. Contemporary State of the Elbrus Volcanic Center (The Northern Caucasus). // Pure and Applied Geophysics. – 2018. – Vol. 175. No. 5. – pp. 1889‒1907.16.Rogozhin E.A., Gorbatikov A.V., Zaalishvili V.B., Stepanova M.Y., Andreeva N.V., Kharazova Y.V. New data on the deep structure, tectonics, and geodynamics of the Greater Caucasus. // Doklady Earth Sciences. – 2015. – Vol. 462. No. 1. – pp. 543–545.17.Soloviev S.G., Bortnikov N.S., Kryazhev S.G., Semenova D.V., Kalinin Y.A., Kryazhev V.S., Emkuzhev M.S. U–Pb isotope age of zircon (LA–ICP–MS method) from magmatic rocks and some aspects of the genesis of the Tyrnyauz Mo–W deposit (North Caucasus). // Geology of Ore Deposits. – 2021. – Vol. 63. No. 5. – pp. 409–430. DOI: 10.1134/S1075701521050056.18.Sun Y., Wu S., Dong D. et al. Gas hydrates associated with gas chimneys in finebgrained sediments of the northern South China Sea. // Marine Geology. – 2012. – Vol. 311–314. – pp. 32–40.