Проблема эффективного прогнозирования скрытых рудных тел в труднодоступных районах остаётся актуальной задачей современной геологоразведки [1]. Традиционные методы аэромагнитной съёмки с пилотируемыми летательными аппаратами сопряжены с существенными ограничениями – высокой стоимостью, сложной логистикой и недостаточным пространственным разрешением данных в сложном рельефе. Одним из направлений, позволяющих преодолеть эти ограничения, является использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с интегрированными высокочувствительными магнитометрами [2]. Этот подход получил развитие в последние годы и позволил значительно повысить точность и детальность аэромагнитных исследований [3–5].

Однако несмотря на очевидные преимущества БПЛА существует ряд методологических и технических вызовов: адаптация маршрутов к сложному рельефу, влияние электромагнитных помех от самого дрона, точное позиционирование и соблюдение высоты полёта [4]. Кроме того, интерпретация высокодетальных магнитных данных требует алгоритмов и программных решений, обеспечивающих выделение и корректную трактовку аномалий различной природы [6, 7].

Аналогичные задачи по пространственному анализу и прогнозированию полезных ископаемых с использованием компьютерного моделирования успешно решаются и для других типов сырья. В частности, применительно к нерудным полезным ископаемым (общераспространенным видам сырья) на примере кайнозойских отложений Брестской области разработана методика ГИС-моделирования, позволяющая выполнять прогноз залежей и оценивать приемлемость их освоения с учетом геологических и земельных факторов [8].

Параллельно с развитием геофизических методов прогнозирования активно совершенствуются и методы автоматизированного минералогического анализа. В частности, разработаны подходы к сегментации рудных минералов на фотоизображениях аншлифов с использованием свёрточных нейронных сетей, позволяющие достичь высокой точности идентификации минеральных фаз [9]. Это свидетельствует об общей тенденции перехода геологоразведочных исследований к количественным, воспроизводимым и автоматизированным методам обработки данных.

Таким образом, цель настоящей работы – создание и апробация комплексной методики, объединяющей высокодетальную аэромагнитную съёмку с БПЛА, современные методы обработки и интерпретации данных, с учётом геологических особенностей рудопроявления Каргоба. Для достижения цели выполнены следующие задачи: аэромагнитная съёмка участка с использованием БПЛА; обработка характеристик магнитного поля; построение объёмной модели намагниченности до глубины 500 м; выделение и классификация аномальных зон; обоснование приоритетных участков для дальнейших поисковых работ.

Метод аэромагнитной разведки основан на регистрации вариаций напряжённости магнитного поля Земли, вызванных различиями в магнитной восприимчивости горных пород. Согласно теории потенциала источники аномалий можно моделировать с помощью эквивалентных тел в трёхмерном пространстве, что позволяет применять фильтрационные и инверсные подходы для восстановления структуры объекта1.

Применение метода оправдано в районах с развитой магматической активностью, где существуют рудоносные интрузии, как, например, в районе Каргоба. Основываясь на моделях порфировых систем, можно говорить о том, что гидротермально-метасоматические зоны вблизи апикальных частей интрузий являются геофизически контрастными и могут быть эффективно локализованы средствами аэромагнитки [10].

Выбор аэромагнитной съёмки с БПЛА обусловлен необходимостью получения высокодетальной картины магнитного поля в условиях труднодоступного для традиционной пилотируемой съёмки рельефа [11].

Использование квантового магнитометра и алгоритмов анализа (редукция к полюсу, вертикальные и горизонтальные градиенты, TDR и пр.) опирается на методику, апробированную в ряде зарубежных исследований [12–14].

Обработка данных аэромагнитной съёмки выполнена в два этапа. Непосредственно в полевых условиях проводились первичная (оперативная) обработка и оценка качества полевого материала, окончательная камеральная обработка – после завершения полевых работ. Для обработки и текущего контроля качества работ использовался пакет программ Geosoft Oasis Montaj2.

Вклад авторов заключается в адаптации известной методики к условиям горного рельефа Восточного Казахстана, модификации алгоритма интерпретационной томографии (3D-модель в Voxler) под параметры мелкомасштабного съёмочного блока, а также в обосновании критериев выделения перспективных аномалий на основе сопоставления с известными месторождениями аналогичного типа.

1 Отчет о геологическом доизучении с оценкой прогнозных ресурсов листов L-44-V, XI, XVII (казахстанская часть). ТОО «Капчагайская геолого-производственная экспедиция». Алматы; 2016. Отв. исп. А. В. Дубинкин, А. К. Ахматолла, В. В. Подковыров и др.

2 Seequent. Oasis montaj. URL: https://www.seequent.com/products-solutions/oasis-montaj/

В качестве авиационного носителя при проведении аэромагнитной съёмки использовался БПЛА мультироторного типа – квадрокоптер DJI Matrice 300 RTK3.

Программное обеспечение UgCS Pro4 предназначено для подготовки полётного задания, контроля и управления БПЛА и отображения телеметрической информации, поступающей от БПЛА.

В качестве бортового магнитометра использовался квантовый магнитометр Geoshark MG30GM [15].

Первичная обработка выполнялась без отставания от полевых работ, ежедневно по возвращении отряда к месту полевого базирования. В компьютер для обработки переносилась информация с бортового магнитометра и МВС. Данные импортировались в базы Geosoft OM, редактировались (обрезка интервалов подлёта на профиль и разворотов между профилями), выполнялся визуальный контроль полноты и качества исходных данных, формировалась пополняемая предварительная карта магнитного поля.

Для визуального контроля качества получаемых данных по каждому маршруту магнитной съёмки средствами БД Geosoft OM отображались диаграммы измеренных значений индукции магнитного поля (Ta), модели нормального магнитного поля (IGRF) с учётом высотной отметки магнитометра, вариации геомагнитного поля (MVS_RMg), альтитуд рельефа поверхности земли (SRTM) и магнитометра (Elev_Mg_27 m). Пример визуализации элементов базы данных представлен на рис. 1.

Рис. 1. Пример визуализации элементов базы данных аэромагнитной съемки, маршруты 1034 (а), 1042 (б)

Оценка погрешности магнитной съёмки выполнена на основе сопоставления контрольных (повторных) измерений с рядовыми, а также анализа невязок магнитного поля на пересечениях рядовых маршрутов с секущими и приведена в табл. 1.

Таблица 1

Оценка погрешности магнитной съемки по данным измерений на контрольных маршрутах

Объём контрольных измерений составил 14,9 пог. км, или 6,2 % от общего объёма рядовых и связующих маршрутов при 5 %, предусмотренных ТЗ. Погрешность магнитной съёмки участка Каргоба по данным обработки измерений на контрольных маршрутах составила ±2,99 нТл (требование ТЗ ±5 нТл, а в условиях сильноградиентного поля ±7 нТл). На рис. 2 показаны два наиболее характерных профиля. Профиль L1036 отражает положительную аномалию с амплитудой около 200 нТл, а профиль L1087 – аномалию высокой интенсивности до 500 нТл.

Рис. 2. Сопоставление рядовых и контрольных измерений магнитного поля для двух характерных профилей:L1036 – с положительной аномалией средней амплитуды (а) и L1087 – с аномалией высокой амплитуды (б)

Оценка погрешности аэромагнитной съёмки по точкам пересечения связующих маршрутов с рядовыми для точек с горизонтальным градиентом менее 50 нТл/км выполнена по формуле среднеквадратической погрешности

где δi – разности ординат окончательных значений ΔT в точках пересечения, нТл; n – число разностей δ.

По результатам анализа значений магнитного поля на 485 пересечениях среднеквадратическая погрешность составила ±3,46 нТл.

По результатам камеральной обработки сформирована финальная база магнитометрических данных, вычислены сетки аномального магнитного поля и его наиболее информативных трансформант.

Графические образы перечисленных карт магнитного поля и наиболее информативных его трансформант приведены на рис. 3–9.

На рис. 3 представлена модель аномального магнитного поля участка Каргоба в виде карты изодинам, построенной средствами программы Surfer.

Рис. 3. Контурная карта аномального магнитного поля

Карта раскрашена в соответствии с инструктивными требованиями гаммой оттенков красного (отрицательные значения аномального магнитного поля) и синего (положительные значения) цвета.

Для первичной оценки качества и однородности распределения аномального магнитного поля использовалась карта графиков, отображающая амплитуду и характер изменения значений ΔT по маршрутам наблюдений. Анализ распределения аномалий позволил выделить зоны с выраженными локальными пиками, потенциально соответствующими структурам с контрастной магнитной восприимчивостью. Дальнейшее сопоставление этих участков с результатами трансформант магнитного поля (см. рис. 4–8) подтвердило наличие скрытых аномальных источников, ассоциированных с интрузивными телами. Далее для дополнительной визуализации аномального магнитного поля был использован растровый режим отображения (Image Maps), реализованный в программной среде Geosoft. Он позволил более наглядно представить общую морфологию аномалий и их распределение по территории. На одном из этапов обработки данных использовалась визуализация аномального магнитного поля с применением эффекта затенённого рельефа (Shaded Relief), что позволило более чётко проследить морфологию крупных аномалий.

До проведения детального анализа аномальное магнитное поле участка Каргоба подвергнуто специальной трансформации – приведению к полюсу (см. рис. 4). Процедура редукции к полюсу представляет собой пересчёт измеренного магнитного поля в аномалии, которые наблюдались бы в условиях геомагнитного полюса, т.е. при вертикальной ориентации вектора напряжённости магнитного поля Земли и вертикальной намагниченности горных пород. Теоретически после выполнения процедуры приведения к полюсу максимумы и минимумы аномалий от глубинных объектов должны расположиться над центрами возмущающих объектов, аналогично гравитационным, сами аномалии по форме приблизиться к однополярным, т.е. освободиться от сопряжённых им аномалий противоположного знака, осложняющих восприятие целостной картины.

Рис. 4. Аномальное магнитное поле, приведенное к полюсу

Процедура приведения к полюсу, как и большинство других преобразований магнитного поля, выполнена с использованием современного комплекса программ Geosoft Oasis MontajTM, при вычислениях угол наклонения Incl = 68,65°, угол склонения Decl = 5,21°.

Морфология аномального магнитного поля указывает на то, что его источники расположены на разных структурных этажах, поэтому одной из основных ф, требующих решения при интерпретации, является разделение полей от разных источников по глубине.

Высокочастотная компонента находит наиболее контрастное проявление в значениях вертикального градиента (VDR) магнитного поля (см. рис. 5). Трансформанта «вертикальный градиент» усиливает высокочастотную компоненту спектра магнитного поля, подчёркивает элементы, обусловленные локальными относительно неглубоко залегающими объектами, подавляет низкочастотную составляющую. Вертикальный градиент более контрастно, чем исходное поле, локализует верхние кромки магнитоактивных объектов.

Рис. 5. Вертикальный градиент магнитного поля, приведенного к полюсу

Более точная локализация границ геомагнитных объектов может быть получена в результате анализа распределения модуля горизонтального градиента – THDR. Градиентные характеристики поля свободны от линейного фона – влияния крупных региональных аномалий и «нормального» градиента. В поле модуля горизонтального градиента экстремумами отмечаются границы аномалий различных амплитуд, что позволяет при визуализации увидеть одновременно контуры аномалий различной интенсивности. Линейные зоны максимальных значений модуля горизонтального градиента оконтуривают аномальные области, трассируют «ступени» и линии перегибов исходного магнитного поля, сопоставляемые с протяжёнными геологическими границами и разломами, подчёркивают границы тектонических блоков5.

Для сопоставления с вертикальными компонентами аномалий был также построен модуль горизонтального градиента магнитного поля. Данный метод позволил уточнить боковые границы источников, однако по сравнению с вертикальным градиентом (см. рис. 5) и аналитическим сигналом (см. рис. 6) информативность оказалась ниже.

Рис. 6. Полный градиент (аналитический сигнал) аномального магнитного поля

На рис. 6 приведена карта модуля полного градиента (аналитического сигнала) магнитного поля.

Значение полного градиента, или аналитического сигнала (AS), аномального магнитного поля определяется как:

AS = √( VDR2 +THDR2 ),

где VDR – вертикальный градиент; THDR – модуль горизонтального градиента магнитного поля.

Полный градиент магнитного поля полезен при выделении границ магнитных источников, не зависит от угла падения аномалиеобразующих геологических объектов и широты участка исследований. Аналогично горизонтальному градиенту аналитический сигнал позволяет проследить контакты магнитных образований, уточнить местоположение источника, локализует положение верхних кромок магнитных объектов.

В качестве альтернативы варианта по отношению к вертикальному градиенту (VDR) для выделения тонкой структуры поля широко применяется трансформанта «угол наклона градиента» – Tilt derivative (TDR):

TDR = tan−1[VDR / THDR].

Угол наклона градиента измеряется в радианах, экстремальными значениями TDR практически с одинаковой амплитудой (±1,5) уверенно отображаются все максимумы и минимумы исходного поля независимо от их интенсивности. TDR позволяет достаточно надёжно выполнить картирование планового положения объектов, их граней, способствует трассированию структурных элементов изучаемых участков. Экстремумы TDR соответствуют осевым линиям объектов, нулевые значения – границам. TDR существенно меньше, чем вертикальный градиент, модуль горизонтального градиента и аналитический сигнал, зависит от амплитуды аномалий исходного поля и позволяет более чётко трассировать оси слабых аномалий, связанных с более глубокими объектами. TDR отождествляется с полем остаточных аномалий, позволяет подчеркнуть тонкую структуру поля.

Карта угла наклона градиента магнитного поля участка Каргоба представлена на рис. 7. Модуль горизонтального градиента угла наклона TDR-THDR подчёркивает (трассирует) грани аномальных объектов. Эта трансформанта не подвержена эффекту звона (генерирование ложных максимумов) и соответственно не даёт ложных граней. По интенсивности максимумов TDR-THDR может быть дана оценка глубины граней (объектов). Осевые линии зон максимальных значений TDR-THDR трассируют границы объектов, отличающихся по магнитным свойствам.

Рис. 7. Угол наклона вектора градиента магнитного поля к горизонту

Для исследования характера распределения магнитных свойств участка Каргоба в 3D-пространстве выполнено объёмное моделирование посредством алгоритма интерпретационной томографии. Модель эквивалентного распределения магнитных источников вычислена на основе специальных приёмов фильтрации исходного поля, реализованных в комплексе программ IP Seismic, модуль моделирования и инверсии гравимагнитных данных. Технология относится к разряду интерпретационной томографии и не требует каких-либо априорных знаний об изучаемом объекте6.

Объёмная геомагнитная модель участка Каргоба вычислена в интервале глубин 0–1000 м, размер элементарной 3D-ячейки dX, dY, dZ = 25 м, 25 м, 10 м. Созданная объёмная модель в формате Segy экспортирована в таблицу текстового формата ASCII и загружена в БД Geosoft Oasis MontajTM. Глубины пересчитаны в абсолютные отметки. Вычисление 3D-сети (алгоритм 3D Gridding / Kriging) и визуализация выполнены средствами Geosoft 3D. Размер элементарной ячейки 3D-модели (Voxler) избыточной намагниченности участка Каргоба равен 25 × 25 × 10 м.

Элементы объёмной модели намагниченности участка магнитной съёмки рудопроявления Каргоба показаны на рис. 8, 9.

Рис. 8. Общий вид 3D-модели намагниченности, диапазон глубин 0–500 м

Рис. 9. Зоны повышенной намагниченности, F > 11,4 усл. ед.

Значения намагниченности в условных единицах: повышенным значениям соответствуют желто-красно-розовые цвета, пониженным – зелено-голубые до интенсивного синего.

В качестве геологической основы при интерпретации аномалий магнитного поля принята схематическая геологическая карта участка Каргоба масштаба 1 : 25 0007.

Схематическая геологическая карта участка рудопроявления Каргоба представлена на рис. 10.

Рис. 10. Схематическая геологическая карта участка рудопроявления КаргобаИсточник: Алимханов Н. К., Башкирцев А. М. и др. Отчет по объекту «Поисковые работы в пределах Восточного регионана перспективных площадях» за 2005–2007 гг. ТОО «ГРК «Топаз», г. Усть-Каменогорск, декабрь 2007 г.

3 DJI. Matrice 300 RTK. URL: https://www.dji.com/support/product/matrice-300

4 SPH Engineering. UgCS User Manual. URL: https://manuals.ugcs.com/

5 Шадринцев М. П. и др. Отчет о результатах маршрутных геолого-геофизических работ, выполненных на участке Тарбагатайском в 1974–75 гг. (листы L-44-9-Г; L-21-Б-б, г; L-44-22-А-а, в). Алтайская КГГЭ, пос. Опытное поле, май 1976 г.

6 Шадринцев М. П. и др. Отчет о результатах маршрутных геолого-геофизических работ, выполненных на участке Тарбагатайском в 1974–75 гг. (листы L-44-9-Г; L-21-Б-б, г; L-44-22-А-а, в). Алтайская КГГЭ, пос. Опытное поле, май 1976 г.

7 Отчет о геологическом доизучении с оценкой прогнозных ресурсов листов L-44-V, XI, XVII (казахстанская часть). ТОО «Капчагайская геолого-производственная экспедиция», г. Алматы 2016 г. Отв. исп. А. В. Дубинкин, А. К. Ахматолла, В. В. Подковыров и др.

В отличие от традиционной наземной магнитометрии использование БПЛА позволяет получать более плотную и равномерную сеть наблюдений, особенно в труднодоступных и слабо освоенных районах. Это принципиально повышает детальность картирования и достоверность пространственного анализа аномальных источников. Например, при классической съёмке с шагом 50–100 м обнаружение локальных тел малой мощности, залегающих на глубинах до 150 м, затруднено из-за пространственного сглаживания сигнала и влияния рельефа [16, 17].

Применение высокочастотных преобразований, таких как TDR (Tilt Derivative Ratio) и аналитический сигнал, в комплексе с данными БПЛА-съёмки позволяет достичь разрешающей способности 25–30 м, что сопоставимо с параметрами бурового разведочного шага на этапе оценочных работ. Кроме того, в отличие от классических инверсий на основе метода продолжения вверх в предлагаемом подходе используется обратная задача с регуляризацией, адаптированная под особенности ближнего поля, характерного для маловысотных измерений (высота полёта 35–50 м).

Важно отметить, что в известных работах по применению БПЛА в порфировых системах (например, в условиях Перу и Центральной Азии [18]) основное внимание уделялось либо общей картографической точности, либо обнаружению крупных структур. Настоящее исследование, в отличие от них, демонстрирует возможность выявления скрытых локализованных тел с промышленным потенциалом за счёт комплексного анализа трансформант, 3D-моделирования и геологического сопоставления. Это указывает на вклад авторов в развитие методики локальной глубинной интерпретации аэромагнитных данных при помощи БПЛА.

Эффективность предложенного подхода подтверждается при его применении к рудопроявлению Каргоба – одному из малоизученных объектов Восточного Казахстана с признаками порфирового оруденения. В целях проверки методики в реальных геолого-структурных условиях были проведены анализ ранее известных данных и интерпретация новых аэромагнитных материалов.

Рудопроявление Каргоба открыто в 1957 г. Чингизской аэрогеофизической партией № 31 Волковской экспедиции были выделены два участка медной минерализации (пирит, халькопирит, малахит, азурит) в осветлённых песчаниках, гранодиорит-порфирах, кварцевых порфирах, на которых пройдены канавы и пробурены 4 скважины глубиной до 100 м. В скважинах подсечена рудная минерализация с содержанием меди от 0,1 до 0,5 % в нескольких интервалах на глубине от 12 до 92 м8.

В 1974–1975 гг. Тарбагатайской партией АГГЭ9 с целью детального изучения и оценки рудопроявления выполнен комплекс поисковых работ, включавший электроразведку методом ВП-СГ по сети 250 × 25 м, металлометрическую съёмку по сети 250 × 25 м, проходку канав и шурфов, бурение картировочных скважин (890 м) и бурение двух поисковых скважин глубиной до 300 м. В результате были установлены прожилково-вкрапленный медно-молибденовый тип оруденения и его генетическая связь с гранодиоритовой интрузией. Оруденение локализуется в полосе гидротермально-метасоматически изменённых пород, прослеживающейся в северо-западном направлении на 2,5 км при ширине 0,5 км на обоих берегах реки Каргоба, и пространственно приурочено к апикальной части гранодиоритовой интрузии. На левом берегу горными выработками с поверхности были выделены рудные тела с содержанием меди выше 0,1 %, а на глубине до 150 м поисковыми скважинами подсечены рудные интервалы с содержаниями меди от 0,3 до 5 %. По выделенным рудным телам до глубины 300 м подсчитаны авторские прогнозные ресурсы в количестве 800 тыс. т меди и 100 тыс. т молибдена. Правобережная часть проявления осталась неизученной.

С целью дальнейшего изучения проявления Каргоба – уточнения геологического строения, изучения особенностей локализации оруденения, прослеживания рудных зон в северо-западном и юго-восточном направлениях, опоискования и оценки его правобережной части – в 2005–2007 гг.10 на площади 25,5 км2 выполнены поисковые геологические маршруты, магниторазведка по сети 1000–500 × 50 м, проходка канав – 467 м3, поиски по первичным ореолам рассеяния элементов (опробование коренных пород в поисковых маршрутах и по геолого-геохимическим профилям) – 773 пр.

По совокупности геологических, геохимических, геофизических признаков на левобережной и правобережной частях проявления возможно выявление рудных концентраций в промышленных масштабах. На левобережной части проявления выделено с поверхности и на глубинах до 160 м как минимум четыре рудных тела с высокими содержаниями меди и молибдена. Отмечено, что уровнем эрозионного среза затронуты самые верхи оруденения, поэтому можно ожидать увеличения средних содержаний рудных элементов и мощности рудных тел с глубиной. Не исключено, что рудные тела на глубине соединятся в единое тело.

На правобережье реки Каргоба поисковыми работами установлено, что мощная зона кремне-кислотного метасоматоза с кварц-серицитовыми пиритсодержащими метасоматитами прослеживается от реки в юго-восточном направлении на 1 км. Её ширина составляет 0,5–0,7 км. В её пределах высокие концентрации рудных элементов установлены на участке выходов гранодиорит-порфиров.

Вероятность выявления рудного объекта медно-порфирового типа на площади почти 1 км2 правобережной части участка работ, аналогичного по масштабу и запасам объекту левобережной части, достаточно высока.

В результате проведённых поисковых работ на медно-молибденовом проявлении Каргоба выделен весьма перспективный рудный объект медно-порфирового типа, который рекомендован на проведение поисково-оценочных и разведочных работ.

Исходя из вышеприведённых данных основным источником медно-молибденового оруденения являются тела гранодиоритов, с которыми связано образование мощных зон гидротермально-метасоматических изменений пород с рудной минерализацией. В то же время была выявлена полоса эпидотизированных и окремнённых лав андезитов и андезито-дацитов у контакта с интрузией гранитов. Она прослежена в субмеридиональном направлении на 750–800 м при ширине 10–80 м. В её пределах визуально отмечается медная минерализация (малахит) по трещинкам в породах.

Кроме того, отмечаются высокие содержания молибдена и, вероятно, в определённых промышленных количествах должны присутствовать серебро и золото.

Аномальное магнитное поле участка исследований, несмотря на относительно небольшие его размеры, весьма дифференцировано. Минимальные значения магнитного поля пространственно совпадают с областью распространения алевролитов, полимиктовых песчаников среднего-верхнего девона, занимающих центральную часть площади магнитной съёмки и протягивающихся полосой в северо-западном направлении.

Относительно малоградиентным магнитным полем повышенного уровня отмечаются риолит-порфиры (кварцевые и кварц-плагиоклазовые) девонского комплекса кислых субвулканических интрузий, имеющих наибольшее распространение в северо-восточной части площади исследований.

Области положительных значений магнитного поля мозаичной структуры характерны для участков распространения лав и туфов андезитовых и андезито-дацитовых порфиритов доненжальской свиты силура. Наиболее интенсивными локальными положительными аномалиями магнитного поля выделяются гранодиоритовые порфириты третьей фазы саурского интрузивного комплекса нижнекаменноугольного возраста.

Зоны положительных магнитных аномалий, выделенные на площади рудопроявления Каргоба, пронумерованы и показаны на схеме интерпретации (рис. 11).

Рис. 11. Схема интерпретации магнитного поля с элементами прогноза и основными линеаментамиИсточник: Дубинкин А. В., Ахматолла А. К., Ниязов А. В. и др. Геологическое доизучение с оценкой прогнозных ресурсовлистов L-44-V, XI, XVII (казахстанская часть): Фондовый отчёт. Алматы: ТОО «Капчагайская геолого-производственнаяэкспедиция», 2016

По результатам магнитной съёмки на участке Каргоба выделено 6 зон положительных магнитных аномалий:

А-1 – зона положительных магнитных аномалий располагается в северо-западной части площади съёмки, имеет линейные размеры 2 × 0,5 км и вытянута в северо-западном направлении. Местоположение и направление простирания хорошо согласуются с геологическими границами, показанными на схематической геологической карте участка рудопроявления Каргоба. Аномальная область имеет достаточно сложное бугристо-мозаичное строение, интенсивность отдельных магнитных максимумов достигает 400, 500, 800 нТл. Природа аномалии, вероятно, смешанная – лавы андезитовых, андезито-дацитовых порфиритов; гранодиориты, диориты саурского интрузивного комплекса.

А-2 – аномальная область располагается на левом берегу р. Каргоба, местоположение в целом соответствует выходам штока гранодиорит-порфиров саурского интрузивного комплекса, показанным на геологической карте. Аномальная область включает в себя 4 локализованных максимума. Северный максимум в плане имеет изометричную форму, размер в диаметре 400–500 м, интенсивность 480 нТл. К западу и югу выделяются локальные магнитные максимумы, несколько вытянутые в субмеридиональном направлении, линейные размеры 100–150 × 150–250 м, интенсивность 180–200 нТл.

А-3 расположена в южной части площади. Представляет собой цепочку локальных магнитных максимумов, образующих единую линейную зону (2000 × 200–250 м), вытянутую в субширотном направлении. Локальные максимумы имеют амплитуды от 180 до 400 нТл. А-3 пространственно тяготеет к зоне контакта андезитовых порфиритов доненжальской свиты силура с толщей алевролитов, полимиктовых песчаников среднего-верхнего девона. Геологическая природа магнитных аномалий может быть связана с гранодиоритами саурского интрузивного комплекса, внедрившимися по линии тектонических нарушений субширотного направления.

В 400 м южнее А-3 практически на границе участка магнитной съёмки в области развития андезитовых, андезито-дацитовых порфиритов силура выделена аномальная зона положительных магнитных аномалий А-4. В пределах аномальной зоны общим размером 1200 × 250 м локализуются отдельные максимумы интенсивностью до 250 нТл.

А-5 представляет собой линейно вытянутую в северо-западном направлении зону (4500 × 500–1200 м) повышенных значений магнитного поля до 150–180 нТл, располагается в северной части участка магнитной съёмки. На геологической карте аномальной зоне повышенных значений магнитного поля соответствуют выходы риолит-порфиров девонского комплекса кислых субвулканических интрузий.

А-6 представляет собой фрагмент положительной магнитной аномалии небольшой интенсивности (110–120 нТл), расположенной в юго-западном углу участка магнитной съёмки. На геологической карте здесь показаны полимиктовые песчаники среднего-верхнего девона. Возможно, магнитная аномалия связана с небольшими субвулканическими телами риолит-порфиров девона.

Наиболее интересной в поисковом плане как перспективный участок на медно-порфировое оруденение представляется аномальная область А-2. Характер проявления в магнитном поле гранодиорит-порфирового штока по геометрическим параметрам и интенсивности во многом аналогичен магнитным аномалиям, установленным над золоторудными месторождениями Юбилейное и Райгородок (рис. 12). При проведении поисковых работ необходимо дать оценку перспектив не только на медь, но и на золото.

Рис. 12. Аномальное магнитное поле на участках месторождений золота Юбилейное (а) и Райгородок (б)

Месторождение Юбилейное находится в Актюбинской области Республики Казахстан, в западном крыле Кундуздинской синклинали. Месторождение приурочено к штоку биотит-роговообманковых плагиогранит-порфиров, прорывающих базальты и андезито-базальты мугоджарской свиты, окаймлённой интенсивно окварцованными породами.

Золотое оруденение залегает в гидротермально-изменённых породах и размещается как по периферийной зоне интрузии, так и в пределах самой интрузии. Рудные тела представляют собой штокверковые зоны, образованные густой системой прожилков мощностью 0,1–10 см. На отдельных участках сеть прожилков сгущается с образованием сплошных кварцевых метасоматитов. Руды месторождения относятся к умеренно сульфидному типу. Главными минералами первичных руд являются: халькопирит, пирит, магнетит, золото самородное, антимонит. Второстепенными минералами – сфалерит, галенит, пирротин, марказит, рутил. Нерудные минералы: кварц, кальцит, доломит, эпидот, альбит, хлорит, актинолит, серицит.

Во вкрапленных кварцево-сульфидных рудах кроме золота, меди и серебра содержатся мышьяк и сурьма – 0,001–0,1 % и цинк – 0,01–0,2 %. Спорадически обнаруживаются молибден, свинец, скандий, галлий, иттрий, иттербий, висмут, вольфрам в пределах до тысячных долей процента.

В магнитном поле площадь месторождения совпадает с интенсивной положительной магнитной аномалией практически изометричной формы. Высокая интенсивность аномалии может быть объяснена значительной магнитной восприимчивостью интрузивных пород гранодиорит-диоритового состава, а также ороговикованием вмещающих пород в её кровле.

Рудное поле месторождения Райгородок пространственно тяготеет к локальным магнитным аномалиям интенсивностью 800–1000 нТл. Рудное поле месторождения Райгородок Северный приурочено к зоне контакта габбро-диорит-монцонитового массива с конгломератовой толщей верхнего ордовика в апикальном выступе массива. Вмещающие породы интенсивно гранитизированы и скарнированы.

Протяжённость рудных тел изменяется от десятков до 400 м, а мощности их – от нескольких метров до первых десятков метров. Друг от друга рудные тела отделяются пачками безрудных пород и некондиционных прослоев, имеющих мощности, сопоставимые с мощностями рудных тел. Распределение золота в рудах неравномерное. Содержание золота невысокое, обычно порядка 0,5–2,5 г/т. Содержание серебра в рудах сопоставимо с золотом.

Месторождение Южный Райгородок приурочено к эндо- и экзоконтактам небольшого интрузивного тела диорит-габбро-диоритового состава, прорывающего толщу грубообломочных до глыбовых конгломератов верхнеордовикского возраста. Рудные тела представлены зонами прожилково-вкрапленной сульфидной минерализации (пирит, халькопирит, галенит, молибденит) с золотом, имеющих сложную форму, особенно в сочленениях зон дробления различной ориентировки. Мощность рудных зон колеблется от 1–2 до 35–40 м. Содержание золота – от следов до 150 г/т.

Рудопроявление Центральный Райгородок приурочено к надкупольной части небольшого штокообразного тела диоритового состава. Рудные тела представлены зонами прожилкового окварцевания мощностью от 0,5 до 1 м и приурочены в основном к контактам даек диоритов и диоритовых порфиритов с вмещающими их конгломератами. Содержание золота в них – от 0,3 до 10 г/т.

Опираясь на принцип аналогии, считаем возможным рекомендовать проведение поисковых работ в районе магнитной аномалии А-2 участка Каргоба как на медные руды, так и на золото. Наибольший интерес представляют участки гидротермально-изменённых пород как по периферийной зоне в экзоконтакте интрузии, так и в пределах самой интрузии. При выполнении поисковых работ считаем полезным в комплекс геофизических исследований включить гамма-спектрометрию для выявления и картирования участков вторичных изменений (метасоматоза) пород и высокоточную детальную гравиразведку для изучения объёмной геоплотностной модели интрузии.

Такой подход к выделению перспективных участков на основе сопоставления с эталонными объектами подтверждается результатами анализа цифровых моделей рельефа на Актогайском рудном поле [19]. В указанном исследовании показано, что крупные медно-порфировые месторождения (Актогай, Айдарлы) выражены в рельефе в виде локальных кальдерообразных понижений, а участки с аналогичными морфометрическими характеристиками рассматриваются как перспективные для дальнейших поисков. Это согласуется с выделенной нами зоной А-2, которая также характеризуется сочетанием положительных магнитных аномалий, гидротермальных изменений и структурно обусловленных форм рельефа.

8 Шадринцев М. П. и др. Отчет о результатах маршрутных геолого-геофизических работ, выполненных на участке Тарбагатайском в 1974–75 гг. (листы L-44-9-Г; L-21-Б-б, г; L-44-22-А-а, в). Алтайская КГГЭ, пос. Опытное поле, май 1976 г.

9 Там же.

10 Алимханов Н. К., Башкирцев А. М. и др. Отчет по объекту «Поисковые работы в пределах Восточного региона на перспективных площадях» за 2005–2007 гг. ТОО «ГРК «Топаз», г. Усть-Каменогорск, декабрь 2007 г.

В результате выполненных аэромагнитных работ создана детальная магнитометрическая основа масштаба 1: 5 000 для обеспечения поисковых работ на участке рудопроявления Каргоба.

Аэромагнитная съёмка выполнена по современной технологии маловысотных съёмок с применением БПЛА DJI Matrice 300 RTK и рубидиевого квантового магнитометра. Технология сочетает в себе высокую маневренность беспилотного летательного аппарата с высокой чувствительностью магнитометрического оборудования. Система позволяет выполнять высокоточные аэромагнитные съёмки на предельно малой высоте с детальным огибанием рельефа как в равнинной местности, так и в сложных ландшафтных условиях. В результате применения новой технологии удалось в разы повысить производительность съёмки относительно наземных работ, существенно улучшить детальность и разрешение магнитных измерений относительно аэромагниторазведки с пилотируемыми носителями.

Анализ и обработка магнитного поля проведены с применением современных технологий и программных комплексов. Вычисленные трансформанты магнитного поля позволяют выделить компоненты, отражающие разноранговые и разноглубинные элементы геомагнитной модели.

В ходе проведённого исследования была достигнута поставленная цель – обоснована эффективность применения высокодетальной аэромагнитной съёмки с использованием беспилотных летательных аппаратов для локализации скрытых зон порфирового оруденения. В результате получены новые качественные и количественные данные, включая пространственную модель намагниченности до глубины 500 м, на основе которой выделено шесть аномальных зон. Из них зона А-2 рекомендована как приоритетная для дальнейших исследований. Установлены параметры рудных тел: глубина залегания – от 50 до 150 м, протяжённость – 2 км. Подтверждена пространственная связь аномалий с гранодиоритовой интрузией. Выделенные геофизические критерии – амплитуда аномалий 200–500 нТл, протяжённость 0,5–2 км, наличие сопряжённых аномалий и корреляция с гранодиоритами – подтверждают перспективность участка для порфирового медно-молибденового оруденения.

Полученные результаты демонстрируют применимость предложенной методики в аналогичных геологических условиях и формируют надёжную основу для последующего бурового тестирования с высокой вероятностью выявления промышленного рудного объекта.