Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геологическое строение Сутамского блока, его юго-западного обрамления и методика исследования 12
1.1. Обзор геолого-геохимической изученности Сутамского блока и прилегающих территорий 12
1.2. Расчленение геологических образований Сутамского блока на формации и структурно-вещественные комплексы 18
1.2.1. Структурно-вещественные комплексы 24
1.3. Тектоническое положение Сутамского блока и его структуры 32
1.3.1. Структуры раннеархейских толщ Сутамского блока 33
1.4. Проявления магматической деятельности 37
1.5. Полезные ископаемые 44
1.6. Последовательность и методика исследования 47
Глава 2. Геохимическая специализация геологических образований 52
2.1. История и методика формирования базы ретроспективных геохимических данных 52
2.1.1. Модель фактографической базы ретроспективных данных 53
2.2. Геохимическая специализация формаций и структурно-вещественных комплексов...58
Глава 3. Моделирование прогнозно-геохимических карт, с применением базы ретроспективных аналитических данных 103
3.1. Моделирование прогнозно-геохимических карт как метод исследования 103
3.2. Прогнозирование оруденения по геохимическим данным 105
3.3. Моделирование прогнозно-геохимических карт, с применением базы ретроспективных аналитических данных 106
3.3.1. Модель карты геохимического поля, построенная с применением автоматизированной системы GEOSCAN 108
3.3.2. Модель карты многомерного геохимического поля, построенная с применением метода автоматической классификации геохимических полей 119
3.3.3. Модели геохимических карт, построенные с применением методов локальной
аппроксимации 131
3.4. Модель базы данных по перспективным геохимическим аномалиям 135
3.4.1. Модель картографической базы данных по перспективным геохимическим аномалиям 136
3.4.2. Информационная модель базы данных по перспективным геохимическим аномалиям 137
3.4.3. Программный комплекс, обеспечивающий функционирование базы данных по перспективным геохимическим аномалиям 139
Глава 4. Прогнозно-геохимическое районирование Сутамского блока по результатам моделирования геохимических полей 143
4.1. Аномальные геохимические поля рассеяния химических элементов и их специализация 143
4.2. Прогнозно-геохимическое районирование 147
Геохимические полосы 148
Геохимические структуры, выявленные по линейно расположенным геохимическим полям 150
Геохимические узлы 151
Глава 5. Геологические закономерности размещения полезных ископаемых и прогнозная оценка территории Сутамского блока на рудные полезные ископаемые 153
5.1. Связь аномальных геохимических полей с рудными образованиями 153
5.1.1. Рудопроявления с ассоциациями сидерофильных химических элементов 153
5.1.2. Рудопроявления с ассоциациями халькофильных химических элементов 157
5.1.3. Рудопроявления с ассоциациями литофильных химических элементов 164
5.1.4. Россыпное золото 166
5.2. Прогноз на золото и рекомендации по дальнейшему проведению поисковых работ.. 167
5.3. Закономерности размещения полезных ископаемых на территории Сутамского блока и их перспективная оценка 173
5.3.1. Факторы контроля проявлений золота 173
5.3.2. Закономерности распределения химических элементов в докембрийских магматических формациях 176
5.3.3. Факторы геологического контроля проявлений золота, платины и медно-никелевого оруденения, связанного с фрагментами зеленокаменного пояса 198
Заключение 201
Литература
- Расчленение геологических образований Сутамского блока на формации и структурно-вещественные комплексы
- Модель фактографической базы ретроспективных данных
- Моделирование прогнозно-геохимических карт, с применением базы ретроспективных аналитических данных
- Геохимические структуры, выявленные по линейно расположенным геохимическим полям
Введение к работе
Актуальность работы. Объектом исследования является часть территории Алдано-
Станового щита (АСЩ), расположенная на юго-востоке Якутии площадью в 11402 км2,
около 8 тысяч из которых приходится на Сутамский блок. Эта площадь характеризуется
значительным количеством перспективных месторождений, рудопроявлений и
геохимических аномалий на золото, никель, медь, железо, платину и другие полезные ископаемые. Крупных рудных месторождений здесь до сих пор не открыто, хотя имеются все предпосылки их возможного обнаружения.
По результатам геохимического районирования, проведенного на ландшафтно-геохимической основе с учетом многих факторов, территория относится к категории с весьма благоприятными условиями для изучения металлогении и проведения поисков рудных полезных ископаемых всеми геохимическими методами (Макаров, 1984; 1990). Несмотря на это, геохимическая изученность Сутамского блока и прилегающих площадей соответствует только масштабу 1:500 000 и мельче. В связи с этим, прогнозная оценка их требует значительных уточнений. Наиболее эффективными геохимическими методами на таких ландшафтах являются литохимические поиски по потокам и вторичным ореолам рассеяния химических элементов (ХЭ). Это подтверждено специализированными работами (Лавров и др., 1985; Соловов и др., 1985), в результате которых установлено, что потоки рассеяния большинства рудных ХЭ обладают достаточной интенсивностью и довольно четкой пространственной приуроченностью к рудным объектам, за счет которых они образованы. Геохимические методы поисков сравнительно недороги, позволяют получить значительный объем достоверной и сопоставимой информации и, в комплексе с математическими методами, обеспечивают с высокой вероятностью прогнозную оценку изучаемых площадей.
Анализ выполненных геохимических исследований на юге АСЩ показал, что на этой территории был отобран большой объем геохимических проб. Результаты анализов этих проб обрабатывались на ЭВМ в 80-х годах прошлого века с применением ограниченного числа математических методов, реализованных в алгоритмах программ, имевших много недостатков и которые морально устарели. Выяснилось, что проведено мало работ по изучению геохимических особенностей конкретных рудоносных площадей (провинций, районов, зон и т.п.), посвященных вопросам закономерности распределения во времени и в пространстве определенных парагенетических ассоциаций ХЭ и отдельных элементов в геологических формациях и структурно-вещественных комплексах (СВК).
Учитывая изложенные факты, автор выбрал территорию Сутамского блока в качестве объекта по апробированию новых приемов комплексного геохимического изучения с применением компьютерных технологий и ретроспективных аналитических геохимических данных (РАГД).
Цель и задачи исследований. На основе современных методов обработки РАГД выполнить прогнозную оценку территории на рудные полезные ископаемые (золото, никель и др.), определить дополнение к методам геохимических исследований для изучения площадей со сложным геологическим строением.
Для достижения цели решался следующий комплекс задач:
На примере Сутамского блока, апробировать методику формирования базы РАГД массовых площадных видов геохимического опробования, полученных в течение нескольких лет в разных лабораториях.
Изучить и выбрать программные средства для комплексного анализа созданной базы РАГД. Выполнить математическую обработку РАГД и интерпретацию полученных результатов.
Дать геохимическую характеристику магматических, метаморфических и терригенных разностей горных пород, их формаций и структурно-вещественных комплексов (СВК).
Выявить локализацию новых геохимических аномалий на территории Сутамского блока, путем применения современных методов математического моделирования геохимических полей.
Провести геохимическое районирование территории, выявить рудоконтролирующие факторы, закономерности распределения и геохимические критерии для поисков таких полезных ископаемых как золото и никель.
6. Сделать новую прогнозную оценку исследуемой территории на золото и никель.
Личный вклад. Автор работал на юге АСЩ, в том числе и на территории Сутамского
блока, в составе партий Центральной поисково-съемочной экспедиции (ЦПСЭ) и Геофизической экспедиции № 6 (ГФЭ №6) ПГО "Якутскгеология" (ЯПГО). Организовал геохимические поиски масштаба 1:200 000 в пределах листов 0-51-XXXVI, 0-52-ХХХ, N-51-VI, N-52-1,11. Провел отбор значительного объема геохимических проб и выполнил комплексную автоматизированную обработку результатов лабораторных анализов.
В период с 1983 по 1998 годы занимался внедрением программных средств автоматизированной обработки геолого-геохимических данных в практику геологических исследований. (Пуляев и др. 1984, 1986, 1988, 1990, 1992, 1994). В это время был собран архив аналитических данных, включающий более трех миллионов геохимических проб.
?
Результаты анализов этих проб явились основой при создании фактографической и картографической баз геохимических данных, которые в последующем использованы автором при конструировании многовариантных моделей прогнозно-геохимических карт.
Совместно с другими специалистами разработана методика конструирования моделей геолого-геохимических карт, а для повышения эффективности проведения геохимических поисков в масштабах от 1:200 000 до 1:10 000 - стандартные (типовые) технологические схемы автоматизированной обработки геохимической информации (Пуляев и др., 1986, 1988, 1990). Они нашли практическое применение в экспедициях ЯПГО и Комитета по геологии и недропользованию PC (Я).
В конце 80-х, начале 90-х годов с участием автора, созданы фактографические, текстовые и локальные картографические и региональные БД по площадным видам геохимического опробования. Апробирована методика и сконструированы, с применением БД, CAD (САПР) и ГИС (GIS) компьютерных технологий, электронные цифровые модели карт геохимической изученности и перспективных геохимических аномалий (ПГА) масштаба 1:1 000 000 на всю территорию PC (Я) (41 лист). Созданы полистные БД к картам ПГА и геохимической изученности.
Разработана постановка задачи и рабочий проект на создание программного комплекса, обеспечивающего функционирование структурированных БД (Пуляев и др. 1990, 1992). Внедрены технологии обработки геолого-геохимической информации на базе современных автоматизированных систем и комплексных программ (АСОГИ-МП, АСОД-Прогноз, АСОД-Геохимия, КОРА, COSCAD, СДП, РЕГИОН, GEOSCAN, GEORUN, ACAD-MAP, ARC\Cad и др.), в которых реализованы оригинальные алгоритмы построения цифровых моделей карт геологического содержания.
Фактический материал. В основу исследований положены следующие геолого-картографические материалы:
- полевые наблюдения автора, результаты комплексной автоматизированной обработки РАГД 3644 проб коренных пород, 12968 литохимических проб и 12968 бриогеохимических проб из потоков рассеяния ХЭ;
- опубликованные и фондовые материалы по геологии, геохимии и металлогении Сутамского золото- и железорудного районов и прилегающих территорий;
- геофизические карты масштаба 1:200000 (Степанов и др., 1986);
- геологические карты масштаба 1:500000 (Бирюлькин и др., 1990) масштаба 1:200000 (Ахметов, Жижин, Никитин, 1988), 1:50000 (Брейдо, Малков и др., 1980);
- структурно-формационная карта масштаба 1:200000 (Максимов и др. 1984);
6 - модели карт геохимической изученности и ПГА масштаба 1:1000000 (Пуляев и др. 1992, 1994).
Методика исследования. РАГД разных лет и лабораторий структурированы и объединены в единую базу фактографических геохимических данных (Пуляев, 1999; 2000). Формирование выборок анализов проб, для геохимической характеристики литолого-петрографических разностей пород и их формаций, выполнено с применением программного комплекса (Пуляев и др., 1992), включенного в блок сервисных программ АС GEORUN, что обеспечило функционирование созданной БД и существенно улучшило сервисное обслуживание в системе.
Осуществлен пересчет условных координат точек отбора геохимических проб в координаты трех систем (Декартовой, Гаусса-Крюгера, географической). Это дало возможность произвести полистную обработку данных и корректно осуществить моделирование карт геохимических полей.
Комплексный статистический анализ и апробирование технологии конструирования моделей карт геохимических полей, осуществлены с применением автоматизированных систем GEORUN, GEOSCAN, АСОИ-МП. ГИС-проекты электронных моделей прогнозных геохимических карт, с базами данных, моделировались с применением таких программных продуктов как: ACAD-MAP, ARC\Cad, ARCUnfo, ARCWiew, Surfer и др.
Новое геохимическое районирование площади выполнено на основе анализа пространственного размещения высококонтрастных комплексных геохимических полей и их геохимической специализации.
Геологическая интерпретация выполнена с учетом построенных моделей геохимических карт и результатов комплексного статистического анализа РАГД, а также карт СВК и карт аномального магнитного поля масштаба 1:200 000.
Апробация работы. Значительная часть моделей геохимических карт, построенных автором совместно с другими геологами с применением автоматизированных систем для геологических предприятий PC (Я) в период с 1981 по 2004 годы, помещена в геологические отчеты, которые хранятся в Территориальном геологическом фонде (ТГФ) Государственного комитета по геологии и недропользованию PC (Я).
Автор неоднократно принимал участие в обсуждении методики и опыта формирования геохимических БД и результатов моделирования геохимических карт на заседаниях НТС ЯПГО и Информационно-вычислительного центра. Сделаны и опубликованы доклады на различных геологических семинарах и конференциях: территориальных (Якутск, Мирный, Чульман, Хандыга, Усть-Нера, Батагай 1981 - 2003), региональных (Иркутск - 1981; Магадан
- 1984, 1986; Киев - 1986; Владивосток - 1990; Красноярск. - 1992; Нерюнгри. -1998), международных (Якутск. ИНТЕРКАРТО-5, 1999; Москва. GIS INTEGRO - 2001).
Основные результаты исследований опубликованы в виде 15 научных статей и тезисов докладов, а также хранятся в 6 геологических отчетах в ТГФ.
Научная новизна. Впервые на территории Сутамского блока с применением высокопроизводительных автоматизированных систем апробированы современные методические приемы многовариантного конструирования цифровых моделей прогнозных геохимических карт и осуществлен новый подход к формированию рабочей модели БД по ПГА. Установлено соподчинение геохимических структур породным ассоциациям. Выявлены ведущие рудные ассоциации ХЭ метаморфических разностей горных пород и геохимических полей. Показана эффективность применения геохимических методов поисков рудных полезных ископаемых на данной территории. Путем многовариантного моделирования установлена пространственная сопряженность высококонтрастных комплексных геохимических аномалий с известными рудными объектами и, на этой основе, методом аналогии выявлены новые высококонтрастные геохимические поля с ассоциациями ХЭ, соответствующих типоморфным ассоциациям, известных на территории Сутамского блока рудных образований. По комплексу методов, включая геохимические, сделана новая прогнозная оценка территории на золото и никель
Практическая ценность. При производстве геолого-съемочных работ использование опыта формирования и применения баз РАГД, построения и интерпретации моделей прогнозных геохимических карт, геохимического районирования, позволит более эффективно проводить изучение подобных по геологическому строению территорий на АСЩ. Геохимическое изучение СВК Сутамского блока и смежных территорий, содействует решению практических проблем металлогении, поиску конкретных рудопроявлений и в этой связи имеет практическую ценность.
Подобранные автоматизированные системы обработки геохимических данных и построенные с их применением модели геохимических карт, помогут создать в геологических организациях, выполняющих ГСР-200, геохимическую основу для Госгеолкарты-200. Созданные базы данных и прогнозные карты могут быть использованы при последующих поисково-разведочных работах на данной территории.
Геохимические БД (фактографическая, картографическая и текстовая), пополнили Республиканский геолого-геофизический банк данных и востребованы геологическими организациями, проектирующими геолого-съемочные и поисковые работы.
Защищаемые положения. В работе выдвигаются следующие защищаемые положения:
1. Кларки концентраций золота, меди, никеля и других элементов на территории
Сутамского блока Алдано-Станового щита превышают параметры регионального фона,
определяют его геохимическую специализацию, подчеркивают потенциальную
рудоносность и минерагеническую значимость всего района.
Высокая корреляция составов ассоциаций полиэлементных аномалий халькофильного (Си, Zn, Ga, Ag, Pb) и сидерофильного (Co,V, Cr, Ni, Ті, Mn) типов с парагенными ассоциациями известных рудопроявлений золота, молибдена, свинца, меди, никеля, титана и железа, определяет их геохимическую рудную специализацию и выступает в качестве критерия прогноза новых рудных объектов на территории Сутамского блока.
По характеру размещения геохимических аномалий в структурах Сутамского блока, выявлено пять геохимических специализированных полос, а в их пересечениях - пять узлов, которые контролируются высококонтрастными аномальными полями. Определена закономерность в размещении золоторудных объектов и медно-никелевой минерализации в этих геохимических подразделениях. Установлены основные геологические факторы, контролирующие локализацию данных типов руд и намечены потенциально рудоносные объекты.
Структура и объём работы. Диссертационная работа объемом 229 машинописных страниц состоит из Введения, пяти глав с разделами и Заключения. В ней содержится 27 рисунков, 55 таблиц, 2 приложения, список использованной литературы включает 117 опубликованных трудов и 59 рукописных трудов (геологических отчетов).
Благодарности. Автор благодарит за советы и практическую помощь, оказанные при
написании работы, своего научного руководителя доктора геолого-минералогических наук,
профессора В.И. Жижина и доктора геолого-минералогических наук, профессора
В.М. Никитина, а также докторов геолого-минералогических наук М.Л. Мельцера, В.Н. Макарова, Ю.А. Нима, В.В. Стогния за консультации, рекомендации и опубликованные работы, которыми автор пользовался при проведении исследований в области моделирования геохимических полей. Автор также благодарит всех своих коллег, которые советами и практической помощью способствовали выполнению этой работы.
Расчленение геологических образований Сутамского блока на формации и структурно-вещественные комплексы
Задачи по расчленению докембрийских образований Сутамского блока решались при проведении геолого-съемочных, научно-исследовательских, тематических и обобщающих картосоставительских работах. Результатами этих исследований стали общие и региональные стратиграфические схемы, во многом неоднозначные, уточнявшиеся по мере накопления новых материалов. В настоящее время на территорию Сутамского блока и сопредельных ему структур, разработано значительное количество стратиграфических схем, приведенных в опубликованной литературе и геологических отчетах, хранящихся в фондах (Кац, 1956, 1963; Архангельская, 1956; Шпак, 1956; Глуховский, 1962; Гиммельфарб, 1961; Кудрявцев, 1966; Энтин, 1971; Зедгенизов, 1971,1999; Фрумкин, 1971, 1978; Ахметов, Никитин, 1984, 1989; Малков, Брейдо, 1985; Годзевич, 1986; Миронюк и др., 1986). В этих легендах вопрос расчленения раннеархейских образований южной части АСЩ и Сутамского блока в частности до конца не решен и вызывает много споров.
Отдельными исследователями в пределах Сутамского блока выделялось до восьми подразделений, искусственно надстраиваемых друг над другом. В связи с этим, постепенно менялись представления об его стратиграфии и структуре. Одни и те же толщи оказывались то внизу разреза - в ядрах антиклиналей, то вверху — в мульдах синклиналей. Согласно этим стратиграфическим схемам считалось, что железорудные образования не формируют рудоносные горизонты, а рассредоточены почти по всему разрезу многокилометровой толщи пород гидатской серии. Имеется несколько причин, которые способствовали такому пониманию разреза археских образований Сутамского блока.
Первая - это отсутствие надежных геохронологических датировок разреза архейских образований, поэтому любые построения рассматривались только в качестве альтернативных моделей.
Вторая - отсутствие стратиграфических маркирующих горизонтов, которые имели бы достаточную мощность и протяженность. В качестве таких в районе могли бы служить пласты железистых кварцитов и высокоглиноземистых силлиманит-кордиерит-гранатовых гнейсов. Но, из-за своей незначительной мощности, они не могут иметь маркирующее значение. Часто, в маршрутах, на закрытых участках, они пропускаются и могут быть использованы в пределах Сутамского блока только на участках с хорошей обнаженностью.
Третья - отсутствие структурно и стратиграфически обоснованных, исследованных петрохимически и геохимически, разрезов толщ, отвечающих понятию стратотипных. Анализ имеющихся материалов показал, что название одной и той же свиты, в различных частях блока и АСЩ в целом, часто присваивается совершенно различным группам пород.
Четвертая - сложная многократная складчатость пород, которая, несомненно, сопровождалась и древними разрывными нарушениями, в настоящее время замаскированными интенсивным и неоднократным метаморфизмом, проявлениями магматизма. Все эти процессы, или их проявления, поддаются наблюдению непосредственно в коренных обнажениях: карандашные и струйчатые структуры, смятие пород в складки нескольких генераций, будинирование, многократный метаморфизм и т.п. Поэтому, полевые геологические наблюдения часто интерпретируются геологами различно.
Анализ материалов по расчленению метаморфических толщ позволяет сделать вывод, что, учитывая особенности пликативной и дизъюнктивной тектоники, метаморфические толщи на юге АСЩ могут более или менее достоверно расчленяться только на крупные структурно-вещественные подразделения.
Еще Д.С. Коржинским, по результатам своих работ в 1930-1931 гг. и материалам В.Н. Зверева, в бассейне р. Тимптон, на основе изучения вещественного состава геологических образований, впервые были выделены три серии в составе единого Алданского комплекса: иенгрская (нижняя) кварцитосодержашая, в которой кварциты тесно ассоциируют с силлиманитовыми и гранатовыми гнейсами, шпинельсодержащими кристаллическими сланцами, реже сапфирином; тимптонская (вторая снизу), состоящая преимущественно из чарнокитовых гнейсов, в меньшей степени гиперстен-плагиоклазовых кристаллических сланцев и пироксеновых амфиболитов и джелтулинская (верхняя) - с характерными пачками диопсидовых гнейсов с пластами мраморов и кальцифиров в мощной толще биотит-гранатовых гнейсов (Коржинский, 1939). В дальнейшем расчленение, состав и даже ранг серий многими геологами неоднократно пересматривался. Первоначально, при расчленении серии на свиты, исследователи исходили из актуалистических представлений на природу метаморфических пород и структуру слагающих ими свит. Раннедокембрийские метаморфические породы представлялись метаморфизованными аналогами осадочных, вулканогенных и магматических пород, принципиально ничем не отличающихся от фанерозойских.
Исследователи предпочитали метаморфические породы относить к осадочным и осадочно-вулканогенным формациям, с приложением слов "метаморфизованные в соответствующие фации" или приставки "мета". На практике же оказалось, что для многих метаморфических пород прямая корреляция с метаморфизованными осадочными формациями затруднена или невозможна. Возникла необходимость строить для них особую классификацию и искать особый подход при их картировании (Пономарева, 1979). Поэтому было предложено (Фрумкин и др., 1989), наряду с осадочными и магматическими формациями, выделять и метаморфические формации, а под формационным подходом, при геологическом картировании понимать выделение пространственно сопряженных структурно-вещественных комплексов (СВК) метаморфических пород разного ранга.
Все же, разная степень и количество воздействий метаморфических преобразований на первично магматические и осадочные породы в разных блоках и структурах АСЩ, не смогли окончательно уничтожить информацию об их первичном состоянии, позволяющую современным исследователям объединять их в единые формации. Одним из примеров такого объединения является модель формационного состава высоко метаморфизованных супракрустальных комплексов горных пород в тектонических блоках АСЩ, предложенная в 1996 году А.П. Смеловым (таблица 1.)
Алданский мегакомплекс и, входящий в его состав Сутамский блок второго порядка, сложены преимущественно парапородами, гнейсами и кристаллическими сланцами, являющимися, в большинстве случаев, мигматитами, с анатектоидным, жильным материалом. При большом многообразии минеральных парагенезисов горных пород, выделяется небольшое число петрографических их разновидностей (Зедгенизов А.Н., 1999). К таковым относятся: 1. биотит-гранатовые гнейсы, плагиогнейсы и гранатовые гранулиты; 2. гиперстен-гранатовые и гранат-гиперстеновые гнейсы и плагиогнейсы; 3. гиперстеновые гнейсы и плагиогнейсы; 4. амфибол-гиперстеновые гнейсы с гранатом и без него; 5. амфиболовые гнейсы и плагиогнейсы с гранатом и без него; 6. амфибол-диопсидовые гнейсы, кристаллические сланцы, в том числе и гранатсодержащие; 7. диопсидовые гнейсы и кристаллические сланцы, нередко скаполит-содержащие; 8. кварциты мономинеральные и полевошпатовые, в том числе графит- или магнетитсодержащие; 9. двупироксеновые и амфибол-двупироксеновые плагиогнейсы и кристаллические сланцы; 10. мраморы, кальцифиры и известково-силикатные породы;
Модель фактографической базы ретроспективных данных
Моделирование рудных объектов различного ранга (рудных районов, полей, месторождений), как средство повышения эффективности прогнозно-металлогенических исследований и поисковых работ, является областью интенсивных исследований и широко применяется на практике.
При прогнозно-металлогенических исследованиях применение моделей объектов изучения и прогнозирования, является существенным резервом повышения эффективности прогнозной оценки закрытых площадей. Применение моделей рудных объектов при средне-и крупномасштабных работах, позволяет сделать выбор оптимальной схемы проведения прогнозно-металлогенических исследований и поисковых работ. Определить возможность применения комплекса геофизических и геохимических методов при изучении рудоконтролирующих геологических тел и поисковых признаков, а также произвести комплексную интерпретацию материалов при изучении закономерностей размещения полезных ископаемых и выделении перспективных площадей, оценке их прогнозных ресурсов.
По рангу моделируемых объектов различаются модели металлогенических зон, рудных районов, рудных зон, узлов, рудных полей, месторождений. По степени общности различаются модели рудной формации, формационного типа, модели формационного типа или подтипа в конкретном регионе (изучаемой территории). При более детальных работах, объектом моделирования может быть группа генетически родственных или парагенных формаций, формационный ряд и др.
Первым этапом любого моделирования является построение модели представления. Любой материальный объект, как объект исследования, прежде всего, преобразуется в некий идеализированный объект - заместитель. В геологии исследователь часто имеет дело не с самими объектами - фрагментами литосферы, а лишь с их аналитическими, графическими или словесными моделями - картами, схемами, таблицами, словесным описанием (Жуков, 1978).
С точки зрения науки, моделирование может иметь своей целью понимание, предсказание или контроль. В геологии, это, главным образом, понимание (объяснение) и предсказание (прогноз) (Харбух, Бонэм-Картер, 1974).
Прежде чем выбрать метод для создания модели геохимического поля, наиболее подходящий для решения задачи поиска и разведки рудных месторождений по геохимическим данным, необходимо сформулировать постановку задачи. Эта процедура заключается в выборе объекта исследования, определения цели и исходного экспериментального материала, установлении априорной информации об объекте. При моделировании, на основе данных поисковой геохимии, постановка задачи может быть сформулирована следующим образом.
Объект исследования — участок геохимического поля некоторого геологического тела (или нескольких тел), в котором наряду с фоновыми ассоциациями элементов могут быть зафиксированы и аномальные, рассматриваемые в качестве сигнала оруденения на глубине.
Цель исследования - оценка вероятности наличия оруденения на глубине с ориентировочным прогнозом типа, масштаба и местоположения возможного оруденения в пределах объекта исследования.
Исходный экспериментальный материал - измеренные значения содержаний химических элементов (данные лабораторных анализов) в пробах, отобранных в фиксированных точках исследуемого объекта, при проведении геохимических поисков с применением литохимического опробования вторичных ореолов и потоков рассеяния химических элементов. Обычная форма представления исходных точек отбора проб, это проекция их на некоторую плоскость: план или разрез. Таким образом, экспериментальный материал может быть представлен как выборочная характеристика, своеобразный каркас скалярного поля изменчивости исследуемого набора содержаний ХЭ в декартовых координатах геометрического пространства (например, в виде карты-разноски).
Априорная информация - геологические характеристики исследуемого объекта, которые могут быть прочитаны непосредственно с геологической карты, карт фактического материала и разрезов того масштаба, в котором ведется исследование, а также геологические отчеты и информационные записки.
Под вероятностью наличия оруденения на глубине подразумевается степень возможности этого события. Привлечение теоретико-вероятностного математического аппарата для прогнозной оценки такой вероятности, может быть оправдано выборочным методом опоискования территорий (Груза, 1977). Прогноз типа, масштаба и местоположения возможного оруденения удается сделать лишь в том случае, когда изучены зависимости распределения элементов от пространственных координат, когда выявлена однозначная связь между какой-то характеристикой (вычисленной по наблюдаемым геохимическим данным) и типом оруденения, его масштабом, а также уровнем эрозионного среза.
Моделирование прогнозно-геохимических карт, с применением базы ретроспективных аналитических данных
Основной целью проведения поисков рудных месторождений с применением геохимических методов, является получение общей геохимической и металлогенической характеристики исследуемого района и выявление перспективных площадей и потенциально рудных объектов, для постановки детальных работ. Это может быть достигнуто при применении современных компьютерных технологий и методов моделирования с использованием больших объемов данных, включая ретроспективные, по огромным территориям. Создание моделей и их использование, позволяет применять экспериментальные методы исследования к таким объектам, непосредственное изучение которых затруднительно или даже невозможно. В геологии такими объектами являются геохимические поля рассеяния ХЭ, геохимические аномалии и другие образования. Поэтому моделирование в геологии является особым методом и, в настоящее время применяется широко, но большей частью в научных исследованиях.
Особенностью геохимической информации является отображение непосредственных (прямых) поисковых признаков оруденения по ассоциациям ХЭ. Совместный анализ закономерностей распределения ХЭ в природных системах, позволяет решать проблемы прогнозирования и поисков месторождений, не выходящих на поверхность.
Основные принципы и технологический процесс создания моделей прогнозных карт геологического содержания, в основном сформировались к середине 80-х годов. Во второй половине 80-х годов, нашли широкое применение такие автоматизированные системы геологического прогнозирования как АСОД-Прогноз, СКИД, РЕГИОН и др. При решении задач прогноза, с применением этих систем, на базе современной вычислительной техники, была создана основа для создания технологий геологического прогнозирования по геохимическим данным. Процесс автоматизированного прогнозирования в геологии, в упрощенном виде, имеет следующую последовательность решения задач и процедур: 1. Сбор, оценка качества и предварительная обработка данных. 2. Фильтрация геологических полей. 3. Количественное описание геологических полей. 4. Районирование территории по комплексу геолого-геохимических данных с применением методов классификации и распознавания образов. 5. Построение цифровых моделей геологических объектов. 6. Прогнозная оценка территории.
В различных автоматизированных системах прогнозирования эта последовательность в целом сохраняется, но, по отдельным пунктам, задачи решаются в более широком виде с детализацией.
На базе разработанных современных технологий и вычислительной техники, широко используются такие системы как РЕГИОН-СКАНДИНГ, GEOSCAN, ГЕНЕЗИС, АСОИ-МП, GEORUN и др. Они сочетают в себе элементы прогнозирующих, обучающих и экспертных систем и решают широкий спектр геологических задач, начиная от анализа достоверности первичной информации и предварительной её статистической обработки и, заканчивая, количественной оценкой территорий, с графическим отображением результатов прогноза в многовариантном виде.
Количественное описание исследуемого пространства, в этих системах, рассматривается как задача выделения и построения моделей полей, разнящихся некоторыми ассоциациями ХЭ, отображающих распределение минеральных парагенезисов (Китаев, 1990). Эта задача решается путем конструирования множества моделей геохимических полей, таких как мультипликативные, аддитивные, ассоциаций и другие. Вьщеление ассоциаций на картах соответствует отдельным зонам и отражает генетическую сущность явлений. Представление геохимических полей в виде естественных ассоциаций — совокупностей, встречающихся в разнообразных средах земной коры, является одной из основных задач построения эмпирических моделей. Эмпирический материал наблюдений над полями распределения содержания каждого ХЭ, представляет собой результаты анализов геохимических проб.
В процессе работы над диссертацией, с применением автоматизированных систем GEOSCAN, GEORUN, АСОИ-МП и созданной БД площадного геохимического опробования, автором сконструировано несколько вариантов моделей прогнозных геохимических карт. Выбор этих автоматизированных систем обусловлен надежностью и доступностью уникальных алгоритмов моделирования, реализованных в программах, которые получили широкое применение в геологических научных и производственных организациях России и стран СНГ. Они достаточно технологичны, а получаемые результаты не противоречат основным положениям геологического картирования.
Геохимические структуры, выявленные по линейно расположенным геохимическим полям
Выделено четыре таких линейных геохимических структур. Ширина их не превышает пяти километров.
Первая линейная структура. На карте показана осью. Расположена в центральной части площади. Направление северо-западное. Она выделена по локальным, вытянутым в северозападном направлении, аномалиям свинца, пространственно совпадающими с аномальными полями лантана. В геологических структурах не отражается. На юго-восточном продолжении этой полосы дешифрируется разрывное нарушение северо-западного направления. Обращает на себя внимание тот факт, что в субширотных полосах (четвертой) рудопроявления золота и геохимические аномалии золота и ХЭ халькофильной группы расположены только с восточной стороны от этой оси, а в пятой - с западной.
Вторая линейная структура фиксируется в юго-западной части площади в истоках р. Гонам в пределах Верхне-Тимптонского золоторудного района. Направление северо-западное, длина 1,1 км, ширина 2 км. Она приурочена к зоне развития диафторированных пород зеленосланцевой фации. В её пределах известны рудопроявления золота с содержаниями до 3 г/т, а также первичные и вторичные ореолы золота, серебра, свинца, цинка, меди и шлиховые потоки и россыпи золота. Она трассируется аномальными геохимическими полями: литохимическими - золота (22), бриогеохимическим - ХЭ халькофильной группы (29).
Третья линейная структура протягивается через долины рек Гонам и Сутам. Простирание северо-западное, длина 20 км, ширина 4 км. В геологических структурах её отражения не наблюдается. Подчеркивается небольшими разрывными нарушениями северо-западного направления. В ее пределах известны рудопроявления золота, шлиховые потоки золота и молибденита. Трассируется аномальными геохимическими полями: литохимическими -золота (28), ХЭ халькофильной группы (26), бриогеохимическими - ХЭ халькофильной группы (25, 30, 32)
Четвертая линейная структура находится в бассейнах рек Гонам и Сутам. Длина 40 км, ширина 5 км, направление северо-западное. Сопряжена с разрывными нарушениями северозападного направления. В ее пределах известны рудопроявления золота, молибдена, шлиховые потоки золота и молибденита. Трассируется аномальными полями: литохимическими - золота (24, 33, 39), гидрохимическими - ХЭ халькофильной группы (8, 10,12,13,14,38).
В пересечениях полос и линейных геохимических структур выявлено пять геохимические узлов: Гувилгринский, Токариканский, Верхне-Гонамский, Верхне-Сутамский, Сутамский (приложение 2). Названия узлов даны по названиям главных водотоков, протекающих в их пределах. Размещение геохимических узлов контролируется высококонтрастными аномальными геохимическими полями.
Гувилгринский геохимический узел. Расположен в бассейне рек Улахан-Мелемкен и Гувилгра. Приурочен к пересечению первой и четвертой геохимических полос. Площадь узла 650 км . В его пределах широко развиты интрузивные образования диорит-гранодиоритовой формации и локализуются рудопроявления золота - Кудулукан, Курайкан, Кендаки и рудопроявления молибдена Улахан-Мелемкен.
Рудопрявление Курайкан расположено в верховье руч. Курайкан на левом склоне долины ручья в 1270 м от устья первого снизу правого притока (русловая отметка 919 м) по азимуту 70 в пределах аномальных геохимических полей: литохимического (13), бриогеохимического (10). Среди делювиальных развалов лимонитизированных, интенсивно каолинитизированных гранит-порфиров отмечена высыпка окварцованных, интенсивно лимонитизированных гранит-порфиров с линзовидными прожилками окисленного пирита мощностью до 0.5-10 см. Размеры высыпки до 6 м. По простиранию не прослеживается. В штуфной пробе определены аномальные содержания золота (более 6 г/т), серебра (2 г/т), молибдена (0.0014%), мышьяка (0.01%), висмута (0.0015%), свинца (0.05%), цинка (0.02%). По ручью Курайкан выявлены россыпи золота с промышленным содержанием.
Рудопроявление Кендаки обнаружено в 1977 г. работами отряда О.И.Плотникова. На гольце Кендаки, в верховье р. Гувилгры среди крупноглыбовых элювиальных развалов диоритов отмечаются мелкие обломки жильного кварца с пятнами и налетами гидроокислов железа. Содержание золота до 19.1 г/т (пробирный анализ), свинца - 0.1%.
В целом геохимическую специализацию Гувилгринского геохимического узла можно определить как халькофильную с ведущими ХЭ: золото, молибден, мышьяк, медь, цинк, свинец.
Токариканский геохимический узел. Расположен на пересечении первой и пятой геохимических полос, в бассейне р. Токарикан. Площадь до 50 км . Приурочен к аномальному бриогеохимическому полю 20. По периферии этого поля установлены аномальные литохимические потоки рассеяния и поля золота 19, 55, 56. В пределах узла выявлены шлиховые потоки золота и молибденита.
Верхне-Гонамский узел. Расположен в истоках р. Гонам. Находится на пересечении второй и третьей субширотных геохимических полос с первой полосой северо-восточного направления. В пределах узла известны рудопроявления золота в бассейне руч. Гонамский, Танграк с содержанием золота до 0.01 - 1.2 г/т, промышленные россыпи золота, а также многочисленные первичные ореолы рассеяния золота и других ХЭ халькофильной группы и литохимические аномальные поля золота (22), бриогеохимические поля ХЭ халькофильной группы (23,24,29,31).
Верхне-Стаповой геохимический узел. Расположен в истоках р.Сутам на пересечении третьей геохимической полосы с третьей геохимической линейной структурой. Площадь 240 км . Пространственно совпадает с Верхне-Сутамской золотоносной площадью. В пределах узла известны рудопроявления золота (до 8 г/т), молибдена (0.01%), а также россыпные проявления золота, выявлены вторичные ореолы золота, молибдена и др. ХЭ халькофильной группы. Контур узла проведен по литохимическому потоку рассеяния, аномальному полю золота и бриогеохимическому полю ХЭ халькофильной группы (34).
Сутамский геохимический узел. Расположен в бассейне р.Сутам, ее правых притоков p.p. Нижняя Джелинда и Тарыннах в пересечении третьей геохимической полосы и четвертой геохимической линейной структурой. Площадь около 1100 км2. Пространственно совпадает с Сутамским золотоносным районом, в котором известны рудопроявления золота с содержанием до 130 г/т (штуфные пробы), промышленные россыпи, шлиховые потоки золота, а также выявлены высококонтрастные вторичные ореолы рассеяния золота. Контур геохимического узла проведен по группе сближенных аномальных литохимических полей золота (39,43, 44,49).
Размещение геохимических узлов контролируется пересечением геохимических полос и линейных геохимических структур. В местах пересечения третьей геохимической полосы и геохимических линейных структур 3 и 4 на КФС дешифрируются кольцевые структуры, которые находят отражение и в геофизических полях (Шарова, 2000). В геохимических узлах фиксируются рудопроявления с наиболее высокими, для данного региона, содержаниями золота (рудопроявления Улахан-Мелемкен, Кудулукан в Гувилгринском геохимическом узле и Алексеевское, а также группа рудопроявлений высококонтрастных вторичных ореолов рассеяния золота в бассейне ручьев Петровский и Андреевский).
