Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и постановка проблемы 12
1.1 Проблема промежуточных коллекторов 15
1.2 Генезис и условия залегания промежуточных коллекторов 18
1.3 Использование методов математической статистики 23
2. Объекты исследования и характеристика материала 25
2.1 Мало-Ботуобинский алмазоносный район 25
2.2 Эбеляхский алмазоносный район 33
2.3 Красновишерский алмазоносный район 37
3. Статистические модели структуры поликомпонентных минеральных систем и методы их исследования 40
3.1 Кластерный анализ 43
3.2 Факторный анализ 47
3.3 Метод «информационной» энтропии К.Шеннона :.51
3.4 Тренд-анализ 53
4. Структура минеральных ассоциаций алмазоносных осадочных толщ как показатель трансформации минеральных парагенезисов 56
4.1 Общие особенности состава минеральных ассоциаций алмазоносных площадей (на примере Мало-Ботуобинского алмазоносного района 56
4.1.1 Распределение содержаний кластогенных минералов 59
4.1.2 Выделение информативных минеральных ассоциаций методом кластерного анализа 68
4.1.3 Пространственная изменчивость поликомпонентных минеральных полей (по данным метода главных компонент) 70
4.1.4 Сравнительный анализ полиминеральных ассоциаций и полей в области развития разнотипных промежуточных коллекторов 75
4.2 Изменчивость минеральных парагенезисов в геологическом разрезе фанерозойских образований 81
5. Сравнительный анализ моделей минеральных полей промежуточных коллекторов Мало-Ботуобинского и Эбеляхского алмазоносных районов ' .90
5.1 Анализ структуры полиминеральных полей в районах развития промежуточных коллекторов методом тренд-анализа 90
5.2 Модели энтропийных полей алмазоносных районов с развитием промежуточных коллекторов 100
5.2.1 Энтропийное поле Мало-Ботуобинского алмазоносного района 101
5.2.2 Энтропийное поле Эбеляхского алмазоносного района 105
5.3 Разработка алгоритма целевой модели минерального поля россыпных объектов 109
Заключение 112
Литература 115
- Генезис и условия залегания промежуточных коллекторов
- Эбеляхский алмазоносный район
- Метод «информационной» энтропии К.Шеннона
- Распределение содержаний кластогенных минералов
Введение к работе
Актуальность проблемы
Шлиховой метод является одним из важнейших способов получения информации
о составе аллювия и пород, развитых в бассейнах питания рек, и одним из наиболее
достоверных методов прямых поисков месторождений полезных ископаемых
(Копченова, 1951; Озеров, 1959). В.А. Батурин одним из первых исследователей
обратил внимание на высокую информативность данных минералогического анализа
(шлиховых проб) для, изучения состава пород в области питания, что нашло
отражение в предложенном им понятии «терригенно-минералогическая провинция»
для определения областей, поставляющих в аллювий определенные комплексы
кластогенных минералов (Батурин, 1947). Главная сложность изучения минеральных
ассоциаций аллювия заключается в их поликомпонентном составе, который
формируется за счет минералов, поступавших из разных источников и претерпевших
различные преобразования на пути миграции, в результате чего качественное
сопоставление этих данных не дает однозначной информации об источниках сноса и
эволюции сложившихся минеральных парагенезисов. Эта задача часто возникает при
J изучении алмазоносных россыпей, минеральный состав которых зачастую
формируется в условиях многократного переотложения материала из
разновозрастных промежуточных коллекторов. Это заставляет исследователей
использовать различные методы математической статистики при анализе и
сопоставлении данных и их оценке на количественной основе. Использование
математических методов сжатия информации при изучении многомерных
поликомпонентных минеральных систем, каковыми являются данные
количественного минералогического анализа, позволяет изучить их внутреннюю
структуру, факторы, ее определяющие и тем самым повышает достоверность
выводов.
Цель работы и постановка задачи
Целью работы явилось изучение методами математической статистики минеральных парагенезисов аллювия рек алмазоносных площадей, сложенных разновозрастными и различными по составу комплексами пород, часть которых рассматривается в качестве установленных или предполагаемых промежуточных
алмазоносных коллекторов; выявление скрытых признаков промежуточных коллекторов для решения прогнозных и оценочных задач; получение дополнительной информации о возможных путях миграции минералов.
Сложность задачи состоит в том, что для ряда проанализированных объектов достоверные источники алмазов остаются неизвестными. Кроме того, приходится учитывать, что миграционная способность большинства генетических спутников алмаза (пироп, пикроильменит, хромшпинелиды, хромдиопсид, оливин), намного меньше самого алмаза способного выдерживать многократное переотложение (Кухаренко, 1961; Харкив, Зинчук, Зуев, 1997; Шило, 2002), в результате чего указанные минералы быстро рассеиваются и весьма редко входят в состав ассоциаций, образованных транзитными устойчивыми минералами, несущими информацию о строении бассейна питания в целом, в том числе и о присутствии в нем осадочных пород, которые могли выступать в качестве промежуточных коллекторов алмаза (Подвысоцкий, 2000).
В качестве исходного положения принималось, что в процессе переноса и формирования ассоциации кластогенных минералов аллювиальных свит происходит, с одной стороны, их «очищение» от малоустойчивых минералов, а, с другой, их пополнение минералами, поступающими из различных частей бассейна как путем многократного переотложения, так и за счет нарастания денудационного среза (Россыпные ..., 1997; Патык-Кара, 1998).
Применявшийся многомерный статистический анализ базировался на системном подходе, позволявшем исследовать различные свойства выбранного объекта исследования - минеральных парагенезисов.
Выбор объектов исследования и фактический материал
Объектами исследования послужили алмазоносные объекты и площади разного ранга, охарактеризованные с различной степенью детальности: Мало-Ботуобинский алмазоносный район Якутии, россыпь р. Бол.Щугор в Красновишерском районе (Пермская обл.) и россыпь р. Эбелях в Анабарском районе (республика Саха (Якутия)). Их объединяет присутствие древних алмазоносных осадочных коллекторов, принимающих участие в формировании минеральных ассоциаций четвертичных аллювиальных алмазоносных россыпей, причем, если в Мало-
Ботуобинском районе древние коллекторы (главным образом карбонового и юрского возраста) являются дополнительным источником алмазов, наряду с породами-первоисточниками - кимберлитами, то в двух других районах коренные источники алмазов до сих пор неизвестны и промежуточные коллекторы рассматриваются в качестве наиболее достоверного источника алмазов в современных долинных россыпях (Вербицкая, Гапеева, 1959; Ишков, 1966; Люхин, 1999; Плотникова, Кардопольцева, 1966).
В основу работы положены исследования автора фондовых материалов, многочисленных результатов, опубликованных по отечественным и зарубежным алмазоносным россыпным месторождениям, а также по использованию статистических методов применительно к промежуточным коллекторам алмазов. Изучение данных по алмазоносным осадочным коллекторам проводилось в фондах Росгеолфонда, где имеется обширный материал по геологическому и тектоническому строению, палеогеографической обстановке формирования осадочных коллекторов, а также шлихо-минералогическому опробованию и детальным специализированным опытно-методическим работам научно-исследовательских институтов по алмазоносности районов Якутской провинции и Северного Урала.
Задачи исследования
Применительно к названным объектам с целью выявления дополнительных признаков распознавания промежуточных коллекторов алмазов в данной работе поставлены следующие задачи:
изучить и сопоставить методами математической статистики минеральный состав промежуточных коллекторов;
выявить закономерности распределения минералов тяжелой фракции, выделить характерные минеральные ассоциации;
проследить унаследованность и изменчивость данных ассоциаций в пределах представленных разновозрастных геологических отложений исследуемых районов (от ордовикских до четвертичных);
выявить наличие (или отсутствие) закономерностей в "поведении" выделенных минеральных ассоциаций;
проследить корреляцию минералов (минеральных ассоциаций) на различных уровнях неоднородности и попытаться реконструировать их причины;
выделить упорядоченные минеральные ассоциации, которые являются характерными и устойчивыми для промежуточных коллекторов алмазов;
определить с помощью статистических методов наиболее информативные минералы;
определить упорядоченность и степень неоднородности минерального поля.
Методы исследования
Для решения поставленных задач выполнено следующее:
а) собраны и проанализированы по фондовым и литературным материалам
данные по осадочным коллекторам объектов исследования;
б) проанализированы данные шлихо-минералогического опробования
разновозрастных осадочных толщ Мало-Ботуобинского алмазоносного района
Якутии, аллювия р. Эбелях и ее притоков Эбеляхского алмазоносного района Якутии
и аллювия р. Б. Щугор Красновишерского района Северного Урала, определен
характер распределения основных минералов по площади;
в) построены схемы распределения содержаний минералов по площади и
подобраны полиномиальные функции их распределения;
г) полученные данные проинтерпретированы в виде серии схем, диаграмм
распределения минералов тяжелой фракции и т.п., дающих представление о
распределении минералов в различное геологическое время.
Решение поставленных задач осуществлялось с помощью комплекса статистических методов: кластерного анализа, факторного анализа (в частности, метода главных компонент), метода энтропии К. Шеннона и тренд-анализа.
Научная новизна работы
Научная новизна работы состоит в следующем:
Определены и апробированы на выбранных объектах принципы и методы статистических исследований при изучении промежуточных коллекторов алмазов.
В результате проведенных исследований выделена структура минеральных ассоциаций как критерий распознавания алмазоносных промежуточных коллекторов.
3. Для Мало-Ботуобинского алмазоносного района выделены предполагаемые
палеодолины, совпадающие с областями повышенных значений энтропии.
4. Для Мало-Ботуобинского алмазоносного района впервые определены функции
распределения минералов по площади в породах промежуточных коллектбров
алмазов каменноугольно-пермского и неоген-четвертичного возрастов.
Полиномиальные функции объясняют до 94% от общей изменчивости.
5. Для Эбеляхского алмазоносного района выделен в качестве наиболее
информативных минералов альмандин и лимонит, который отражает особенности
геологического строения и характер рудоносности территории.
Защищаемые положения
Сжатие полиминеральных полей, получаемых в результате количественного минералогического анализа шлиховой съемки алмазоносных территорий, с помощью методов математической статистики позволяет получить дополнительные критерии для распознавания промежуточных осадочных коллекторов (комплексов пород, участвующих в питании алмазоносного аллювия).
Промежуточные осадочные алмазоносные коллекторы характеризуются высокозрелыми минеральными ассоциациями, состоящими из "транзитных" кластогенных минералов, отражающих длительную эволюцию осадочного процесса при подчиненном участии минералов собственно кимберлитового комплекса.
Осадочные породы, выступающие в качестве промежуточных коллекторов, характеризуются наибольшей (по сравнению с другими комплексами) упорядоченностью минеральных полей, что находит отражение в высоких значениях 1-й главной компоненты и ее составе, в котором доминируют минералы повышенной устойчивости.
Разработанная модель пространственного распределения статистических параметров неоднородности минеральных полей (главных компонент и значений энтропии) позволяет делать выводы о локализации промежуточных коллекторов как источников питания россыпей и палеодолин как зон транзита обломочного материала или россыпевмещающих структур.
Практические результаты работы и их апробация
Результаты работы вошли в виде главы в промежуточный информационный отчет ИГЕМ РАН по договору с ЯНИГП ЦНИГРИ АК "АЛРОСА" по теме: "Сравнительный анализ условий формирования разнотипных осадочных коллекторов и россыпей алмазов Якутской кимберлитовой провинции и их корреляция на основе изучения распределения минеральных ассоциаций и микротопографии минералов" (2002г.), а также в. отчет ИГЕМ РАН по теме «Эволюция процессов россыпеобразования в истории Земли» в виде раздела «Сравнительный анализ минеральных ассоциаций промежуточных алмазоносных коллекторов (на примере Мирнинского алмазоносного района)» (2003 г.), также частично в отчет по проекту РФФИ 02-05-64673 и по Научной школе Н.А. Шило НШ-2082.2003.5.
По теме диссертации автором опубликовано 10 работ; основные результаты и отдельные положения работы докладывались на Конференции, посвященной 10-летию РФФИ «Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX -XXI веков» (Москва, 2002); на Международном Совещании IAMG 2003 (Портсмут, 2003); на 8-ом Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» им. Академика М.А. Усова (Томск, 2004); на 32-ом Международном Геологическом Конгрессе (Флоренция, 2004); на 2-ой Международной Конференции «ГИС в геологии» (Москва, 2004).
Структура и объем работы
Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 123 страниц текста, 14 таблиц, 31 рисунок в виде схем и карт, графиков, разрезов. Список литературы включает 115 наименований.
Первая, вводная глава рассматривает общие вопросы, касающиеся проблемы трансформации минеральных парагенезисов, как поликомпонентных систем, роли промежуточных коллекторов в образовании россыпей. Вторая глава содержит подробную характеристику объектов исследования: Мало-Ботуобинского и Эбеляхского алмазоносных районов республики Саха (Якутия) и Красновишерского алмазоносного района Северного Урала. Третья глава обосновывает использованные в работе принципы и методы математической статистики. В четвертой главе, на примере Мало-Ботуобинского алмазоносного района, установлены скрытые признаки
промежуточных коллекторов алмазов. Пятая глава описывает динамику развития/эволюции минеральных ассоциаций на исследуемых территориях на основе моделирования.
Работа выполнена в ИГЕМ РАН под научным руководством доктора геолого-минералогических наук Наталии Георгиевны Патык-Кара, которой автор выражает свое глубочайшее признание за неоценимую помощь в написании диссертации, за конструктивную критику, а также планирование и организацию проводимых исследований. Автор также благодарит академика Н.А. Шило и член.-корр. Ю.Г. Сафонова за неизменную поддержку и ценные советы и замечания, директора ЯНИГП ЦНИГРИ АК "АЛ РОС А" профессора Н.Н. Зинчука за помощь в выборе объектов исследования, к.г.-м.н. Н.В. Гореликову за постоянное внимание и помощь в изучении минералов россыпей, к.т.н. И.А.Чижову, к.г.-м.н. Э.Э.Асадулина, к.г.-м.н. А.В. Лаломова и Т.М. Маханову за помощь при математической обработке данных и в интерпретации результатов, к.г.-м.н. В.Е. Минорина, к.г.-м.н. Д.Н. Гречишникова (ЦНИГРИ), доцента Пермского ГУ к.г.-м.н. В.А. Наумова за предоставленные материалы, А. Б. Лексина за помощь в оформлении диссертации и работе над рисунками, A.M. Жиличева за помощь в подготовке исходных данных.
Дружескую признательность автор выражает к.г.-м.н. Е.Г. Бардеевой за терпение, понимание, поддержку в процессе подготовки работы и ценные указания и с.н.с. ВНИИОкеангеологии к.г.-м.н. К.А. Пшеничному за поддержку в процессе проводимых исследований.
Генезис и условия залегания промежуточных коллекторов
Проблема промежуточных коллекторов занимает ведущее место в геологии алмазоносных россыпей. Сравнительный анализ имеющихся материалов по россыпной алмазоносности разных провинций Мира, приуроченных к древним платформам (Африкано-Аравийской, Южно-Американской, Индостанской,
Австралийской, Северо-Американской, Восточно-Европейской, Сибирской, Китайско-Корейской) показывает, что древние осадочные комплексы являются не только важнейшим источником высококачественных алмазов в современных россыпях, но и самостоятельным промышленным типом алмазоносных месторождений (Трофимов, 1980; Прокопчук, 1973; Константиновский, 1986; Almeida, 1968; Carter, 1973; Grantham, 1964).
Тип источника питания алмазоносных россыпей определяет не столько масштабы месторождений, сколько качество россыпных алмазов. С этих позиций различаются:
1. Первоисточники россыпей алмазов, которыми являются распространенные на древних платформах: а) щелочно-ультраосновные алмазоносные породы (кимберлиты, лампроиты), образующие трубочные тела, дайки и серии жил; б) туфы Аргайло, в) алмазоносные метаморфогенные породы («импактиты» кольцевых астроблем и контактово-метасоматические породы зон древних кристаллических массивов) (табл.2).
2. Вторичные, промежуточные источники (коллекторы) — различные по возрасту (от докембрийских до кайнозойских) алмазоносные терригенные формации, подвергшиеся выветриванию и площадному размыву с переотложением алмазов в более молодые рыхлые образования (табл.3). Роль вторичных источников в питании алмазных россыпей соизмерима, а во многих районах превышает роль коренных первоисточников (см. табл. 3-4) (исключение - карстовые россыпи Бакванги в Заире). Источники многих богатейших россыпей алмазов (в частности Уральских россыпей, россыпи Эбелях в Анабарском районе) так и остаются до конца неустановленными из-за многократного переотложения алмазов в промежуточных источниках. Древние алмазоносные формации, как указывалось выше, могут представлять интерес с точки зрения обнаружения самостоятельных россыпных месторождений (протерозойские конгломераты Сопа серии Лаврас в Южной Америке, серии Тортья в Западной Африке и др.; палеозойские - свита Итараре в Южной Америке; мезозойские, особенно широко распространенные на платформах Гондваны; кайнозойские, известные во всех алмазоносных провинциях Мира). Приходится, однако, учитывать, что большинство древних алмазоносных россыпей литифицировано или даже метаморфизовано и их отработка требует дробления плотных алмазсодержащих пород, при которой существенно дробятся и свойственные россыпям крупные ювелирные алмазы. Поэтому среди древних россыпных месторождений разрабатываются преимущественно наиболее богатые участки месторождений или участки, подвергшиеся глубокому химическому выветриванию (Россыпные ..., 1997; Файнштейн, 1980; Константиновский, 2000; Древний ..., 1985; и др.).
Главными провинциями развития промежуточных коллекторов алмазов являются древние платформы (кратоны), а в пределах более молодых структур - фрагменты древних платформ, ассимилированные в последующие тектоно-магматические циклы (например, фрагменты Сино-Корейской платформы на Дальнем Востоке (Месторождения ..., 1984; Докембрийские ..., 1976; Иконников, 1987).
На территории России известно несколько возрастных групп алмазоносных россыпей, среди которых древнейшими образованиями, имеющими промышленное значение, являются среднедевонские россыпи Урала и Тимана. Широко распространены также алмазоносные осадочные формации мезозойского возраста, среди которых также известны промышленные месторождения - на Сибирской платформе («Водораздельные галечники» Мирнинского района).
Генезис древних осадочных формаций, выступающих в качестве промежуточных коллекторов для четвертичных россыпей алмазов, различен (Геология ..., 1994; Подвысоцкий, Белов, 1995 и др.). Среди них преобладают образования прибрежно-морского, прибрежно-озерного и аллювиального генезиса. За рубежом известны также промежуточные коллекторы ледникового (тиллиты), водно-ледникового, пролювиального и эолового происхождения. В зависимости от условия залегания и вскрытия промежуточные источники либо занимают обширные площади на водоразделах, что весьма благоприятно для питания россыпей, либо образуют узкие линейные выходы на склонах, роль которых в питании россыпей несравненно меньше (Страхов, 1962).
Для промежуточных источников алмаза характерны невысокие содержания алмазов (сотые-десятые доли кар/м3) (см. табл. 3), хорошая сортировка последних по крупности (70-90% в одном-двух классах), относительно повышенная их крупность (средняя масса 01,-1,0 карат), преобладание целых и слегка поврежденных алмазов и высокая доля ювелирных камней (Файнштейн, 1980). Относительно повышенные концентрации и крупность алмазов свойственны базальным, внутриформационным конгломератам и гравелитам, пониженные - песчано-глинистым горизонтам терригенных формаций.
Эбеляхский алмазоносный район
Эбеляхский алмазоносный район расположен в пределах Анабарского района в северо-восточной части Сибирской платформы. Долинная аллювиальная россыпь р. Эбелях (правого притока р. Анабар) является крупнейшим россыпным месторождением алмазов мирового класса (Нестеренко, 1977; Веклич, 1979; Константиновский, 2003; Природные ..., 1984). Она прослежена на расстояние около 100 км; алмазоносны также притоки р. Эбелях, в которых выявлены промышленные россыпи протяженностью от 4 до 18 км и соседний правый приток р. Анабар - р. Биллях (рис. 5). По существующим промышленно-генетическим классификациям (Россыпные месторождения..., 1997) россыпь р. Эбелях относится к группе уникальных месторождений, а суммарные запасы россыпных алмазов по Анабарскому алмазоносному району превосходят многие зарубежные аналоги.
Предполагается, что по условиям своего образования она сходна с некоторыми уральскими россыпями, а также с россыпями Лихтенбургского района ЮАР (Трофимов, 1980; Харькив, Зинчук, Зуев, 1997)
Как уже отмечалось выше, для целей настоящего исследования этот объект интересен тем, что коренные источники алмазов до настоящего времени не выявлены. Доминирующей в установлении генезиса россыпи является гипотеза ее образования за счет промежуточных коллекторов, которые так же достоверно не установлены.
Большая часть рассматриваемой территории располагается в пределах Эбеляхского блока, входящего в состав Анабарской антеклизы, которому в рельефе отвечает слабоволнистое плато, выработанное в карбонатных породах среднего кембрия, с сохранившимися фрагментами поверхностей выравнивания двух уровней - на отметках 220-240 и 165-200 м (Граханов, 1994; Древний ..., 1985).
Геологическая история Эбеляхского блока фундамента изучена достаточно детально. Начало его формирования связано с активизацией тектонических движений в конце рифейского этапа. В кембрийское время в пределах территории происходило накопление карбонатных осадков в замкнутом глубоководном бассейне. С допермским временем связано внедрение кимберлитов, формирование интрузий щелочного ультраосновного состава. В раннепермскую эпоху на севере района накапливались пресноводные терригенные осадки, а юг представлял србой денудационную равнину, которая являлась областью сноса. В конце перми-начале триаса имел место мощный трапповый магматизм и формирование экструзий основного состава. В раннеюрскую эпоху на большей части территории существовал континентальный режим, лишь в северо-восточной части шло накопление морских терригенных осадков. В раннемеловую эпоху возвышенное положение района над окружающей местностью исключало привнос алмазоносного материала извне. Поставщиками алмазов служили их коренные источники, разрушавшиеся в условиях химического выветривания, частично пермские и юрские промежуточные коллекторы. С позднего мела до неогена район сохраняет свое возвышенное положение при чередовании этапов относительного воздымания и относительной стабилизации и выравнивания. В неоген-четвертичную эпоху на фоне активизации тектонических движений шло заложение современных речных долин, где накапливались аллювиальные и озерно-аллювиальные отложения (Геологические ..., 1981).
В геологическом строении непосредственного района месторождения (бассейна р. Эбелях) принимают участие морские карбонатные породы среднего кембрия и континентальные отложения мела и четвертичного комплекса (рис. 5А).
Образования среднего кембрия представлены известняками джахтарского горизонта и доломитами анабарской свиты, имеющими залегание, близкое к горизонтальному. На известняках установлена маломощная (0,5-1 м) кора выветривания, которая представлена темно-серой карбонатной глиной с обломками известняков. На доломитах анабарской свиты также развиты коры выветривания, как правило, переотложенные. В составе переотложенных кор выветривания преобладают местные породы (95,5%). На долю экзотических пород, представленных кремнем, кварцем, кварцитами и конгломератами, приходится 4,5%. Возраст переотложенных кор выветривания синхронен перекрывающим осадкам и поэтому имеет широкий диапазон от нижнемелового до четвертичного времени. Остаточные коры выветривания представлены доломитовой мукой. Мощность кор выветривания колеблется от 0,5 до 10 м и более. Возраст остаточных кор выветривания остается дискуссионным. Четвертичный комплекс отложений представлен преимущественно галечно-гравийно-песчаными разностями. Они приурочены к пяти надпойменным террасам р.Эбелях, от V до I террасы состав отложений меняется незначительно, общая мощность четвертичных отложений в среднем 26-27 м. Современные осадки представлены отложениями пойменного аллювия и русла. Это валунно-галечно-гравийно-песчаные или глинисто-песчаные разности, общей мощностью до 4 м (Граханов, Подчасов, Коптиль, 1994; Велик, Матюшина, Ломакин, 1966).
Россыпное месторождение Эбелях имеет облик выдержанной лентовидной залежи протяженностью более 100 км и практически на всем протяжении современный аллювий содержит алмазы в промышленных концентрациях (Зарецкий, 1968). Среднее содержание алмазов, с учетом полного включения в продуктивный пласт осадков русла и русловой фации низкой высокой пойм, составляет 1,4 кар/м , максимальные содержания достигают 82,81 кар/м (Граханов, Подчасов, Коптиль, 1994). Средняя масса алмазов - 19,9 мг. Наблюдается четкая закономерность снижения средней массы алмазов к истокам реки от 25,6 мг в приустьевой части до 16,5 мг в верховье. На нижнем участке реки найдены наиболее крупные алмазы, превышающие десятки каратов. По характеру алмазоносности россыпь можно разделить на пять участков: Приустьевой, Нижний, Верхний, Верховье, Исток (Россыпные ...,1997).
Метод «информационной» энтропии К.Шеннона
Основы теории информации были заложены в 1948 году Клодом Шенноном, который сформулировал математическую концепцию, известную как "энтропия Шеннона" или "информационная энтропия" (Булкин, 1972). Согласно этой концепции, для любой информации существуют пределы компрессии - минимальное число единиц информации (бит), которыми она может быть представлена. Энтропия К.Шеннона количественно характеризует достоверность передаваемого сигнала и используется для расчета количества информации. Следует подчеркнуть, что под информацией Шеннон понимал сигналы нужные, полезные для получателя. Отсутствие шума означает максимум информации. Взаимосвязь энтропии и информации нашло отражение в формуле: Н + Y = 1, (2) где Н - энтропия, Y - информация.
Как показали дальнейшие разработки, "энтропия Шеннона" применима не только к решению задач по компрессии информации, но и к ее хранению и передаче, а также к решению задач, связанных с выработкой концепций для объяснения сложных процессов за счет рассмотрения элементарных подпроцессов, лежащих в их основе. Для расчета энтропии Шеннон предложил следующее уравнение: Н = -ІРІІ082РІ, (3) где Н - энтропия Шеннона, Pj - вероятность некоторого события. Применительно к математической геологии энтропия К. Шеннона успешно использовалась ранее для свертки исходных данных и вьщеления главных по своей информативности компонент на примере прогноза эндогенной оловянно-вольфрамовой минерализации и россыпей оловорудных районов Восточной Якутии (Булкин, 1972; Шур, Патык-Кара, 1983). И энтропия рассчитывалась по следующей формуле: н=-Е Р, logPi (4) где Pi - доля і-компонента в системе из N компонентов (минералов), а ЕР;=1, при этом = Сі Р N (5)" где С; - абсолютное содержание минералов в пробе, а С$\ - их фоновое значение (Математические ..., 1970). В качестве фоновых значений были взяты средние содержания в каждой пробе. Величина Р; указывает «вклад» каждого минерала в общий состав шлиха в числах минералогического фона и отражает распределение данного минерала по площади (Дэвис, 1990). Определенная числовая характеристика этого показателя позволяет картировать распределение минералов по площади.
Энтропийная характеристика минерального поля может рассматриваться в качестве суммирующего показателя аномальности минералогического состава исследуемых толщ (Лукашев, 1967). Отражая формально уровень вариаций содержаний различных минералов от их средних значений по площади, она выступает в качестве меры информации.
Аномальность минерального поля в пределах безрудных площадей стремится к 100%. Такими значениями энтропии могли бы характеризоваться шлиховые пробы, в которых содержание всех определяемых минералов точно бы соответствовало бы фоновым содержаниям. В этом случае неопределенность минералогического поля максимальна, а пробы полностью неинформативны (Шур, Патык-Кара, 1983).
Тренд-анализ — математический метод, используемый для исследования закономерностей изменения геологического признака в пространстве и (или) во времени (анализ временных рядов). Выражения «региональный тренд» и «локальные аномалии» характеризуют ситуацию, где наблюдаемый результат является следствием двух взаимодействующих геологических факторов или групп факторов, один (одна) из которых отражает региональную, или общую, геологическую обстановку, а второй (вторая) - мелкие локальные отклонения от региональных закономерностей. В более узком смысле под тренд-анализом понимается аппроксимация эмпирических данных некоторыми вполне определенными функциями, аргументами которых являются координаты точек наблюдения. Предполагается, что любое из наблюдаемых значений z может быть представлено в виде суммы двух компонент, одна из которых (F) рассматривается как неслучайная функция от координат, а другая (ф) - как случайная (Дэвис, 1990):
Распределение содержаний кластогенных минералов
Известно, что плотность распределений значений исследуемой случайной величины позволяет компактно и достаточно полно описать ее вероятностные свойства (например, для свертывания многочисленных выборочных данных, характеризующих непрерывную случайную величину) (Родионов, 1981). Поэтому для изучения характера распределения значений признаков в каждом из анализируемых промежуточных коллекторов (среднекарбоновых-раннепермских песчаниках, песчаниках и конгломератах укугутской свиты, песчано-галечных толщах позднеплиоценового-раннеплейстоценового возраста) были использованы гистограммы распределения наиболее информативных минералов: пирита, ильменита, лимонита, рутила, анатаза, лейкоксена, шпинели, хромита, магнетита, дистена, ставролита, циркона, альмандина, гроссуляра, андрадита, эпидота, турмалина, группы амфиболов, хлорита, сфена и апатита.
В минеральных ассоциациях среднекарбоновых-нижнепермских пород гроссуляр отсутствует, а распределение ильменита стремится к нормальному (максимальное количество проб характеризуется средними значениями содержаний минерала и минимальное количество проб - повышенными и пониженными значениями) (рис. 6-7). Все остальные минералы имеют положительно асимметричное распределение, т.е. большое количество проб характеризуется пониженными значениями содержаний и малое количество проб - повышенными значениями содержаний минералов.
По характеру распределения выделяются следующие группы минералов. Первая группа, в которую входят пирит, лимонит, шпинель, хлорит и роговая обманка, характеризуется отсутствием средних значений минералов, поскольку эти минералы в шлихах присутствуют в основном в виде знаков. Вторая группа, представленная рутилом, анатазом, хромитом, магнетитом, дистеном и альмандином, характеризуется положительно асимметричными бимодальными гистограммами распределения, что свидетельствует о некоторой неоднородности исследуемой выборки. При этом максимумы соответствуют самым низким и самым высоким значениям содержаний минералов. В состав третьей группы входят лейкоксен, андрадит и турмалин, распределение которых достаточно схоже с предыдущей группой, но здесь максимумы приходятся на минимальные и средние значения минералов. Ставролит (полимодальное распределение), эпидот (максимумы на средних и максимальных значениях) и сфен (положительно асимметричное одномодальное распределение) ввиду отличительных особенностей гистограмм распределения не удалось отнести к какой-либо из вышеперечисленных групп.
Распределение содержаний минералов в породах укугутской свиты нижней юры имеет свои отличия (рис.8-9). В отличие от рассмотренной выше выборки, гистограмма распределения ильменита является отрицательно асимметричной полимодальной. Распределение рутила имеет обратную картину: его гистограмма также является полимодальной, но положительно асимметричной, при этом максимальная частота встречаемости характерна для минимальных содержаний. Остальные минералы по характеру распределения можно объединить в несколько групп. Первая группа состоит из пирита, анатаза, лейкоксена, шпинели хромита, андрадита, роговой обманки, хлорита и апатита. Гистограммы этих минералов характеризуются положительно асимметричным распределением с доминированием проб с минимальными значениями содержаний минералов. Следует отметить, что пробы с максимальными содержаниями минералов также имеют место, но их очень мало (от 1 до 2%%). Вторая группа представлена магнетитом, дистеном, ставролитом, турмалином и сфеном. Отличительной чертой этой группы является то, что, оставаясь положительно асимметричным, распределение содержаний минералов этой группы приближается к нормальному. Третья группа, в состав которой входят циркон, альмандин и эпидот, имеет распределение, максимально приближенное к нормальному. Обособленную позицию в ряду минералов занимает гроссуляр, для которого характерно неупорядоченное распределение содержаний, придающее гистограмме «зубчатый» характер.
В позднеплиоценовых-раннеплейстоценовых отложениях содержания минералов исследуемой группы распределяются иным образом. Бимодальное распределение с пиками в области низких и высоких содержаний характерно для анатаза, шпинели, хромита, роговой обманки, хлорита и апатита, доминирование низких содержаний по всей выборке - для лейкоксена, дистена и эпидота, бимодальное положительно асимметричное распределение - для ильменита и ставролита, ярко выраженная полимодальность гистограмм - для магнетита и циркона, а также для рутила, турмалина и сфена, причем для последних характерна положительная асимметрия распределения. Пирит в данной выборке в значимых количествах вообще не встречается, а распределение гранатов - альмадина и андрадита настолько индивидуально, что они не относятся ни к одной из выше названных групп (рис: 10-11).
